脂质代谢重编程对卵巢癌铂耐药影响的研究进展

崔 潆，肖 汀，郭会芹，

（1．国家癌症中心/国家肿瘤临床医学研究中心/中国医学科学院北京协和医学院肿瘤医院，病理科，北京 100021；2．国家癌症中心/国家肿瘤临床医学研究中心/中国医学科学院北京协和医学院肿瘤医院，分子肿瘤学国家重点实验室，癌发生及预防分子机理北京市重点实验室，北京 100021）

卡铂及顺铂是卵巢癌（ovarian cancer，OC）常用的化疗铂剂，鉴于第一代铂类药物顺铂对肾、耳、消化道及神经毒性均较强，卡铂作为第二代铂类药物相较于顺铂安全性较好，因此卡铂联合紫杉醇化疗是晚期卵巢癌患者首选的化疗方案[1]。由于同源重组修复缺陷（homologous recombination deficiency，HRD），卵巢癌患者对诱发DNA 交联的铂类药物高度敏感。然而，仍有约20%的患者对铂类药物初始治疗时缺乏治疗反应（原发耐药），另外80%铂敏感的患者也会在经历复发或多次化疗后出现铂耐药，并最终导致治疗失败[2]。临床上以患者从停止铂类药物化疗至肿瘤复发或进展的时间间隔——无铂间期（platinum-free interval，PFI）小于6 个月来定义卵巢癌铂耐药[3]。卵巢癌铂耐药由多因素导致，涉及肿瘤微环境改变、DNA修复增加、癌症干细胞活性和代谢重编程等[4]。

代谢重编程是恶性肿瘤的标志，肿瘤细胞为满足能量需求而发生代谢模式的转变。葡萄糖代谢、谷氨酰胺代谢及脂质代谢是肿瘤细胞中变化最显著的代谢通路。几十年来，由于糖酵解代谢学说占主导地位，肿瘤代谢与药物耐药的机制研究主要聚焦于糖代谢[5-6]。除此之外，谷氨酰胺代谢对卵巢癌铂耐药影响的研究也取得了一定进展[7]。然而，许多研究强调线粒体氧化磷酸化（oxidative phosphorylation，OXPHOS）在恶性肿瘤中对ATP供应的重要性。事实上，从不同肿瘤中分离出具有高成瘤潜力和多药耐药的慢周期细胞小亚群，其代谢依赖于线粒体呼吸而不是糖酵解，这表明肿瘤线粒体呼吸并非存在缺陷，反而是主要的产能来源，肿瘤能量产生存在共同的代谢重编程[8]。

与其他上皮恶性肿瘤相比，卵巢癌的独特之处在于腹腔大网膜转移。而大网膜主要由脂肪细胞构成，这提示了脂质代谢可能在卵巢癌的转移、耐药过程中起到重要作用，这种特殊的转移偏好为卵巢癌铂耐药机制的研究提供了新思路[9]。脂质由数千种不同类型的分子组成，包括脂肪、磷脂及固醇类。脂质广泛分布于细胞器中，是细胞膜的重要组成部分，可以作为细胞内转导信号的第二信使，在营养物质有限的情况下也是重要的能量来源[10]。在恶性肿瘤中脂质的摄取和储存升高，其中胆固醇和脂肪酸代谢失调最为突出，脂质代谢相关因子可能成为卵巢癌铂耐药的预测指标及治疗的新靶点[11-12]。下面我们将详述脂质代谢重编程诱导卵巢癌铂耐药的可能机制，并讨论重要蛋白及因子在铂耐药预测以及治疗中分子靶点的应用潜力。

1 胆固醇代谢

影响卵巢癌铂耐药性的不是癌细胞内总胆固醇的含量，而是细胞获取胆固醇的内源性途径和外源性途径之间的平衡。铂敏感卵巢癌细胞表现出胆固醇合成途径的显著激活和通过高尔基体的胆固醇胞内运输增加，而通过低密度脂蛋白（lowdensity lipoprotein，LDL）受体摄取外源性胆固醇是有限的。相反，铂耐药卵巢癌细胞胆固醇生物合成途径受到抑制，LDL摄取增加[13]。固醇调节元件结合蛋白（sterol regulatory element binding proteins，SREBPs）是胆固醇代谢的调节因子，生物信息学分析表明，SREBP2 的靶点LDL 受体及人羟甲基戊二酰辅酶A还原酶（human hydroxymethylglutaryl CoA reductase，HMGCR）在卵巢癌A2780 耐药细胞系中增加。A2780 顺铂耐药细胞系在添加SREBP2抑制剂后细胞活力下降，这表明SREBP2、LDL受体和HMGCR可能参与顺铂耐药[14]。

1.1 LDL受体高表达及HMGCR低表达预测卵巢癌铂耐药

LDL受体是一种跨膜蛋白，可介导细胞胆固醇摄取，在卵巢癌各病理亚型中均有表达。LDL受体低表达的卵巢癌细胞对顺铂敏感，而过表达LDL 受体的卵巢癌细胞则易出现铂耐药。Chang 等[15]发现LDL 受体→溶血磷脂酰胆碱（lysophosphatidylcholine，LPC）→磷脂酶相关的序列相似的83个成员B（family with sequence similarity 83 member B，FAM83B）→磷脂酶相关的成纤维细胞生长因子受体（fibroblast growth factor receptors，FGFRs）调节轴可能是LDL 受体介导铂耐药的机制[15]。Huang等[16]的研究支持了上述结果，发现HMG-CoA还原酶HMGCR 低表达的患者预后较差，且铂耐药患者LDL 和胆固醇水平均高于铂敏感患者。HMGCR 是胆固醇合成的限速酶，铂耐药卵巢癌细胞中LDL受体表达上调导致外源性胆固醇摄取增加，而HMGCR 表达下调导致内源性胆固醇合成减少，这使得肿瘤细胞在不消耗大量能量的情况下获得快速生长所需的胆固醇。他汀类药物的作用机制是通过竞争性抑制内源性胆固醇合成限速酶HMGCR，使细胞内胆固醇合成减少，从而反馈性刺激细胞膜表面LDL受体数量和活性增加，使血清胆固醇清除增加、水平降低，因此卵巢癌患者应慎用他汀类药物，防止癌细胞内胆固醇积聚导致铂抗性增加。Wu等[17]在肺腺癌合并高胆固醇血症患者铂耐药机制的研究中提出，铂耐药可能是由于高胆固醇含量降低了癌细胞细胞膜的渗透性和流动性，阻碍了药物的进入。并且胆固醇诱导ABC 转运子超家族G2（ABC transports superfamily G2，ABCG2）过表达，这使得细胞逃离内质网应激诱导的凋亡也可能导致药物耐药。这提示了卵巢癌患者铂耐药的可能机制。

1.2 TRAP1 蛋白可能参与卵巢癌铂耐药过渡状态胆固醇通路的重新连接

胆固醇通路的重新连接可能是卵巢癌细胞向耐药状态过渡的重要步骤，肿瘤坏死因子受体相关蛋白1（tumor necrosis factor receptor-associated protein 1，TRAP1）可能在这个过程中起关键作用。TRAP1 是热休克蛋白90（heat shock protein 90，HSP90）家族成员，可将呼吸复合物结合到线粒体，作用包括抵御氧化应激所诱导的凋亡，维持线粒体完整性及细胞内稳态。与原发肿瘤相比，TRAP1在转移灶表达水平降低，其表达下调与上皮-间充质转化（epithelial mesenchymal transition，EMT）相关，促进了化疗耐药。Criscuolo 等[13]对顺铂敏感的高级别浆液性卵巢癌细胞系PEA1 敲降TRAP1基因后，细胞系进行了耐药转化，并且对沉默前后的差异表达基因基于WIKIPATHWAY数据库进行通路富集发现胆固醇生物合成途径被富集。卵巢癌低表达TRAP1 介导代谢转向氧化磷酸化，促进了IL-6 和IL-8 等炎症介质的产生，诱导生存基因，如ABC 转运蛋白（transporter 1-ATP binding cassette subfamily B member，TAP1）的表达，从而参与铂耐药。另一方面，TRAP1的下调致使p70核糖体蛋白S6 激酶（p70 ribosomal protein S6 kinase，p70S6K）的表达增加，p70S6K在细胞迁移和肿瘤转移中发挥着重要作用。TRAP1的沉默诱导p70S6K 表达和活性上调，增强细胞运动性和EMT从而促进耐药表型[18]。

2 脂肪酸代谢

早期的研究表明，肿瘤细胞经历代谢重编程，其细胞能量主要来自有氧糖酵解而不是氧化磷酸化。然而，最近的研究表明，化疗敏感癌细胞系显示出糖酵解表型，而化疗耐药细胞系表现出高代谢活性表型，能够在氧化磷酸化和糖酵解之间切换[19]。顺铂耐药细胞表现出增加的脂肪酸摄取，并伴随着糖酵解和脂肪生成的减少。从糖酵解到脂肪酸摄取的代谢转变可以作为铂化疗耐药的标志。铂类药物除了能形成DNA 加合物外，还能通过诱导氧化应激引起细胞毒性。过量的氧化应激可以通过灭活糖酵解关键酶来抑制糖酵解，并且增加的活性氧（reactive oxygen species，ROS）氧化细胞内的还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（triphosphopyridine nucleotide，NADPH），从而抑制新脂肪生成。新生脂肪生成减少导致脂肪酸β氧化限速酶肉碱脂酰转移酶I（carnitine acyl transferase，CPT1）的变构抑制剂丙二酰辅酶a 水平降低。因此，CPT1 水平增加，脂肪酸β氧化增强，癌细胞产能增加，以对抗铂的毒性作用，从而产生了耐药[20]。

2.1 脂肪酸转运蛋白FABP4 和CD36 可能是卵巢癌铂耐药的治疗靶点

肪酸结合蛋白4（fatty acid binding protein 4，FABP4）及CD36 是摄入外源性脂肪酸的转运蛋白。FABP4 是一种脂肪酸伴侣蛋白，与卵巢癌大网膜转移相关。Nieman等[21]发现脂肪细胞-癌界面处的卵巢癌细胞FABP4 升高，但在远离此处的卵巢癌细胞和卵巢癌邻近良性组织中均未检测到升高。并且加入FABP4抑制剂后，癌细胞脂质积累及侵袭大幅减少。这一现象可能的机制是脂肪细胞通过分泌IL-8促进肿瘤细胞归巢到大网膜；随后，脂肪细胞通过FABP4为癌细胞提供脂肪酸，促进肿瘤快速生长。根据Mukherjee等[22]的研究，敲除高级别浆液性卵巢癌细胞FABP4基因减轻了小鼠转移性肿瘤负担，并且FABP4的小分子抑制剂（BMS309403）不仅显著降低了小鼠模型的肿瘤负担，而且增加了癌细胞对卡铂的敏感性。综上，在卵巢癌细胞中靶向FABP4治疗，可以抑制其适应和定植富含脂质的肿瘤微环境的能力，为卵巢癌转移的靶向治疗以及铂类药物敏感性预测提供了方向。

CD36 是许多正常细胞（包括脂肪细胞、心肌细胞、肠细胞和骨骼肌细胞等）主要的脂肪酸转运体，在癌细胞中也是如此。大多数情况下，CD36 与脂肪酸结合蛋白（FABPs）协同工作，以促进脂肪酸的转入。CD36 是一种完整的膜脂肪酸受体。大网膜脂肪细胞通过分泌IL-8 诱导癌细胞CD36 表达上调，进而减少卵巢癌细胞的葡萄糖氧化，使代谢依赖于外源性脂质的摄取和储存，而内源性脂质合成则受到抑制。腹腔注射CD36 缺陷的肿瘤细胞或应用抗CD36 单克隆抗体治疗可减轻小鼠异种移植的肿瘤负担[23]。Jayawardhana 等[24]提出用脂肪酸样铂剂[fatty acid-like Pt（IV） prodrugs，FALPs]来模拟脂肪酸结构，作为“特洛伊木马”利用上调的CD36，进入卵巢癌细胞。这些铂类化合物积聚在线粒体中并引起线粒体损伤，减少氧化磷酸化，增加肿瘤细胞对铂的敏感性。因此，FALPs对顺铂耐药的卵巢癌细胞表现出较强的杀伤力。这项工作不仅加深了关于铂类等金属药物与CD36 相互作用的认识，而且为克服卵巢癌的耐药提供了新方法。

2.2 靶向抑制脂肪酸合成相关酶有望治疗卵巢癌铂耐药

虽然铂耐药卵巢癌的脂肪酸积累主要是因为脂肪酸摄取增加，但是通过抑制脂肪酸合成关键酶，减少脂肪酸新生来减少肿瘤细胞内脂质积累规避卵巢癌铂耐药也显示了一定的作用。

ATP-柠檬酸裂解酶（ATP- citrate lyase，ACLY）是催化柠檬酸转化为乙酰辅酶a，促进脂肪酸从头合成的重要酶。在获得性顺铂耐药的A2780/CDDP 卵巢癌细胞中，ACLY 上调和PI3K-AKT通路激活。敲除ACLY或者使用ACLY特异性抑制剂SB-204990，可以减轻顺铂耐药，并与顺铂治疗有协同作用，其机制是通过抑制PI3K-AKT通路和激活AMPK-ROS通路诱导A2780/CDDP 细胞凋亡[25]。并且Jha 等[26]通过基于药效团的虚拟筛选研究鉴定出了一种新的ACLY抑制剂（VS1），该抑制剂显示出中等抑制活性，比参考抑制剂2-羟基柠檬酸盐效果强2.5倍。新抑制剂VS1 的发现使ACLY 抑制剂有望成为卵巢癌等疾病靶向治疗的有效靶点。

脂肪酸合成酶（fatty acids synthase，FASN）是负责从头合成脂类的酶，在80%的卵巢癌中过表达，与不良预后相关。Ueda等[27]发现含BTB/POZ 结构域（BTB/POZ domain）的N-乙酰半胱氨酸1（N-acetyl cysteine 1，NAC1）在复发性浆液性卵巢癌中上调，并参与癌细胞耐药的形成。NAC1 敲除后，SKOV3 细胞系中的FASN转录本表达水平显著降低。FASN抑制剂C93可以诱导卡铂/紫杉醇耐药卵巢癌细胞发生大量凋亡。耐药肿瘤细胞对FASN的依赖表明以FASN为靶点在复发性卵巢癌患者的治疗中具有潜在应用价值。在另一研究中，Bauerschlag 等[28]发现，与同时给药不同，FASN 抑制剂cerulenin 与顺铂连续治疗可显著降低卵巢癌顺铂耐药细胞株中顺铂的半数抑制浓度 （高达54%），这提示cerulenin与顺铂顺序治疗可以使卵巢癌铂耐药细胞株铂再敏；并且顺铂耐药细胞比敏感细胞表现出18F-氟甲基胆碱摄取减少，这表明代谢成像可能有助于指导治疗。除此之外，Uddin等[29]发现FASN在中东地区卵巢癌患者中过表达，并且激活AKT，抑制FASN 可以增强顺铂诱导的细胞凋亡。Papaevangelou 等[30]使用顺铂耐药卵巢肿瘤异种移植小鼠模型，发现FASN 抑制剂奥利司他可使铂耐药卵巢癌再敏感。因此，FASN可能成为卵巢癌治疗有力的潜在靶点。

2.3 脂肪酸氧化关键酶抑制剂联合化疗治疗铂耐药卵巢癌

肉碱脂酰转移酶CPT1 是脂肪酸氧化（fatty acid oxidation，FAO）的限速酶，Huang 等[31]发现抑制CPT1A可以使高级别浆液性卵巢癌细胞对卡铂敏感。NK2 同源框8（NK2 homeobox 8，NKX2-8）是一种含有同源异构体的发育调节因子，在多种肿瘤中表达下调。NKX2-8 缺失与卵巢癌患者的总生存率和无复发生存率相关。NKX2-8 通过招募Sin3A/ HDAC1/SAP18 转录抑制复合物，转录抑制FAO 级联的关键成分，如CPT1A 和CPT2。NKX2-8 的缺失导致脂肪微环境中卵巢癌细胞FA 代谢的重编程，FAO氧化增强，并导致铂抗性。重要的是，对FAO途径的药理抑制显著抵消了NKX2-8缺失诱导的耐药，并增强了铂在卵巢癌中的治疗效果。此研究结果揭示了FAO在耐药卵巢癌中过度激活的一种新的分子机制，并提示使用FAO关键酶抑制剂联合化疗可能是NKX2-8缺失铂耐药卵巢癌患者的有效治疗方法[32]。

3 小 结

综上所述，规避甚至逆转卵巢癌铂耐药问题仍是卵巢癌治疗的关键难题。脂质代谢重编程对于卵巢癌铂耐药的影响最终落脚点在于线粒体呼吸产能模式的转变。因为代谢重编程的本质可以概括为“适应”，肿瘤细胞为了生存和生长，以外源性摄入的脂质为主要能源物质。本文综述了脂质代谢重编程中，胆固醇及脂肪酸的摄取、生成及利用3方面与铂耐药相关的预测标记物及可能的治疗靶点，期望为铂耐药卵巢癌的治疗方案选择提供一些思路。在未来，我们期望找到脂质代谢重编程对于卵巢癌铂耐药影响的更为具体的机制，筛选出可以作为铂敏感性预测的生物标志物，同时探寻出更加可行的生物治疗靶点，最终规避甚至逆转铂耐药的发生。