脂筏促进肿瘤发生的分子机制研究进展

刘卫霞，祝贺，邢艳霞(山东中医药大学附属医院，济南500;山东农业工程学院;山东农业工程学院)

脂筏促进肿瘤发生的分子机制研究进展

刘卫霞1，祝贺2，邢艳霞3
(1山东中医药大学附属医院，济南250011;2山东农业工程学院;3山东农业工程学院)

摘要:脂筏是细胞膜上由胆固醇、鞘磷脂、神经节苷脂及某些蛋白质组成的高度可变的微结构域，直径10～200 nm。研究发现，在许多恶性肿瘤细胞膜上有脂筏微结构域的聚集，提示脂筏的存在可能与肿瘤发生有关。实验表明脂筏中蛋白Cav-1、CD44、表皮生长因子受体、胰岛素样生长因子受体、Ras蛋白等的存在能促进肿瘤发生和发展。本文就脂筏促进肿瘤发生的分子机制研究进展做一综述。

关键词:脂筏;肿瘤; Cav-1;表皮生长因子受体;胰岛素样生长因子

真核细胞通过浆膜将细胞内成分与细胞外环境隔离开来。1972年Singer等提出了细胞膜的液态镶嵌模型。1997年Simons等［1］发现在细胞膜中存在大量由胆固醇等脂质成分紧密结合形成的有序结构，这种结构在磷脂双分子层中可自由移动，他们将之称为脂筏(Lipid raft)。后来发现脂筏在细胞膜上作为蛋白质相互作用的平台发挥作用。大量实验研究发现脂筏与诸多肿瘤的发生和发展有关。现就脂筏与肿瘤发生的分子机制研究进展综述如下。

1　脂筏的来源及与肿瘤发生的关系

人们通过对细胞膜结构和功能的研究发现，在细胞膜上存在对非离子型去污剂相对有抵抗力的微结构域，这一结构富含胆固醇和鞘磷脂，直径10～200 nm。其高度可变，能通过蛋白质－蛋白质、蛋白质－脂质相互作用形成较大的结构，从而促进细胞的信号传导。人们将这一结构叫做脂筏［2］。最近采用受激发射损耗显微镜(STED显微镜)、荧光共振能量转移(FRET)、荧光偏振各向异性(FPA)等高分辨率技术，在活细胞膜上直接看到了富含胆固醇的复合体的动态变化，这些证据证实了脂筏的存在［3］。细胞膜穴样凹陷(Caveolae)是脂筏的一种，是细胞质膜上的烧瓶状凹陷，以Caveolin蛋白的存在为特征。脂筏在细胞的内吞、外排、鞘磷脂和胆固醇的分选中发挥重要作用，并且作为受体聚集和信号传导的平台发挥作用。另外其能影响肌动蛋白细胞骨架、细胞的极性和血管的新生［4］。脂筏的组成依赖于脂筏的胞质侧有多少比例的脂质参与及细胞受到刺激后的反应［5］。肿瘤细胞均富含鞘磷脂、胆固醇和神经节苷脂，以使肿瘤细胞逃避机体的免疫反应，使肿瘤细胞免于机体免疫系统的破坏［6］。研究［7，8］发现细胞膜上的胆固醇增加有助于脂筏/ Caveolae的扩增，这可能会促进细胞的致癌信号传导。分析来自肿瘤细胞特定区域的细胞外膜小泡(EMVTCs)发现其富含脂筏成分:胆固醇、鞘磷脂、神经酰胺，并且包含肿瘤细胞中常见的膜抗原和蛋白酶［9］。Dahiya等［10］发现不同的前列腺癌细胞系的脂质组成不同，高转移率的细胞系(DU-145和ND-1)与低转移率的细胞系(LNCaP)相比，鞘磷脂水平明显升高。Van Blitterswijk等［11］用荧光极化实验发现小鼠白血病细胞GRSL质膜的流动性要明显高于正常胸腺细胞的流动性。流行病学资料亦表明血浆胆固醇水平的升高增加了前列腺癌的发病风险，而降低血中胆固醇水平在一定程度上能预防前列腺癌［12］。这些证据表明胆固醇(脂筏)的聚集在肿瘤发生中有重要作用。

研究发现，在活细胞中存在两种类型的功能性脂筏。一种富含胆固醇—鞘磷脂—神经节苷脂成分。Caveolin、CD44和RTK家族的成员存在于其中，叫做富含“胆固醇的脂筏”。另一种富含神经酰胺—鞘磷脂成分。Fas、FasL、Ezrin和Fas-DISC的其他成员位于其中，叫做富含神经酰胺的脂筏。富含胆固醇的脂筏有利于细胞的稳态，但当正常细胞的信号传导被打破时，这种脂筏促进细胞转化、肿瘤生长和转移。富含神经酰胺的脂筏促进Fas-DISC的内吞，导致凋亡，但是当调节发生紊乱时，这种脂筏有利于细胞转化、肿瘤生长和转移。小的脂筏，不论是富含胆固醇的脂筏还是富含神经酰胺的脂筏，有时能被稳定形成大的平台进行信号传导。胆固醇的水平升高亦能

诱导脂筏的聚集，从而吸引CD44、EGFR、Ras等蛋白到脂筏中，这些蛋白接受刺激后被激活，发挥信号传导、促进肿瘤发生的作用。当用放疗和化疗的方法治疗肿瘤时，酸性鞘磷脂酶(ASMase)被激活，激活的ASMase转移到细胞表面，吸引越来越多的鞘磷脂到细胞表面，鞘磷脂被ASMase水解成鞘氨醇和神经酰胺。这些新合成的神经酰胺迅速替代胆固醇，使富含胆固醇的脂筏转变成富含神经酰胺的脂筏。新形成的富含神经酰胺的脂筏引起Fas-DISC和辅助蛋白的内吞，导致细胞凋亡［8］。说明两种类型的脂筏可相互转化。

2　脂筏促进肿瘤发生的分子机制

研究发现多种位于脂筏中的蛋白质与脂筏促进肿瘤的发生和发展有关，主要包括Cav-1、CD44、E-钙黏着蛋白(E-Cadherin)、表皮生长因子受体(EGFR)、胰岛素样生长因子-1受体(IGF-1R)等。

2.1细胞表面黏附分子Cav-1的调节Cav-1的作用是将整合素α-亚单位与Fyn酪蛋白激酶连结起来。Fyn与整合素结合后被激活，与SHC结合，SHC 的Y317被磷酸化，然后与GRB2结合，最后激活Ras-ERK途径，促进细胞周期进展［13］。细胞培养和生化实验发现Cav-1是一个抑癌基因，是细胞膜穴样凹陷(Caveolae)结构中v-src、H-ras、PKA、PKC等的负调节蛋白。杂合性缺失分析表明染色体7q31.1(Cav-1基因位于一个可能的抑癌基因位点D7S522)在多种肿瘤的发生中发挥重要作用，包括乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌和结肠直肠癌等［14］。在乳腺癌细胞系MTLn3细胞中表达Cav-1可抑制表皮生长因子刺激的片足延伸和细胞迁移，阻断细胞的生长［15］。

另一方面，Cav-1能作为肿瘤迁移的促进分子发挥作用。如在肺腺癌细胞中高表达Cav-1可诱导丝状伪足形成，促进肿瘤的迁移。Cav-1诱导丝状伪足形成的作用只有在肺腺癌细胞的脂质成分保持稳定时才能完成，用试剂将细胞表面的脂质/胆固醇去除会抑制丝状伪足的形成［16］。Cav-1的水平升高与肺癌、乳腺癌、前列腺癌的发生和淋巴结转移有关，这说明Cav-1可能是癌基因［16］。实验表明Cav-1可作为固醇类激素作用的直接调节蛋白发挥作用，通过PI3K-PKB进行信号传导，在肿瘤的转移中发挥作用。Akt/PKB是一个丝氨酸/苏氨酸激酶，激活的Akt促进凋亡蛋白的磷酸化，从而使这些蛋白失去活性。Akt也能使抗凋亡基因如Bcl-XL和FLIP蛋白的表达升高，促进细胞增殖。最近的研究提示脂筏在Akt激活过程中发挥作用［8］。在肿瘤发生的初期，多个细胞表面黏附分子基因包括Cav-1、E-cad和CD44的启动子CpG岛均被高甲基化而失活，在肿瘤的生长过程中CpG岛亦保持高甲基化状态。然而在转移的肿瘤和转移的淋巴结中这些基因又被重新表达［16］。

2.2 EGFR的激活Cohen(1962)第一次发现一种生长因子，对培养的外胚层和中胚层来源的细胞有促进分裂的作用，后来将这种生长因子叫做表皮生长因子(EGF)或尿抑胃素(URG)。EGFR是一个170 kD的位于脂筏中的糖蛋白，由1 186个氨基酸组成，包含三个结构域。Yamabhai等［17］发现EGFR的第二个富含胱氨酸的区域与它和脂筏结合有关。Puri等［18］发现EGFR被激活后会导致多个内吞蛋白有效地与细胞膜上的脂筏结合。EGFR的过表达与肿瘤细胞的恶性表型有关，即与肿瘤的侵袭性增强有关［7］。Bonavia等［19］报道EGFR的一种常见突变可通过增强人胶质瘤细胞的增殖减少凋亡，从而导致胶质瘤细胞的致癌性增加。Bhola等［20］报道G蛋白耦联受体(GPCR)和EGFR之间的交通有利于头颈部鳞状细胞癌的生长和侵袭。联合阻断EGFR 和GPCR可能是治疗肿瘤的一条有效途径。这些证据表明EGFR的激活与肿瘤的发生和恶性表型有关。

2.3胰岛素样生长因子(IGF)的激活IGF与其相关的蛋白及其受体是一个重要的生长因子系统，在细胞功能的维持中发挥重要作用。Cao等［21］发现胰岛素刺激Caveolin蛋白的酪氨酸磷酸化。IGF与IGF-1R的结合导致受体的自我磷酸化和下游蛋白的磷酸化，这导致部分信号传导通路的激活，包括PI3K/Akt通路和Ras/MAP激酶通路，这两个通路的蛋白均位于脂筏中。IGF通过诱导特异基因的表达和DNA复制导致细胞的增殖。因此通过改变脂筏的组成从而阻断IGF信号传导通路是预防和治疗肿瘤的一条有效途径［22～24］。

另外脂筏在MAP激酶、Ras蛋白、AP1、核因子Kappa B信号传导中及在整联蛋白和点状黏附激酶FAK等信号传导中均发挥重要作用，这些信号传导通路均有促进肿瘤发生发展的作用。

综上所述，肿瘤的发生和恶性程度的增高与脂筏的聚集密切相关，其具体的作用机理与多种蛋白在脂筏的聚集从而被激活有关，这些蛋白包括Cav-1、CD44、E-Cad、EGFR、IGF-1R、Ras等。脂筏和与之相关的蛋白在肿瘤发生发展中有重要作用，有望成为肿瘤预防和治疗的靶点。

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收稿日期:( 2015-04-28)

文章编号:1002-266X(2015)33-0103-03

文献标志码:A

中图分类号:R730.21

doi:10.3969/j.issn.1002-266X.2015.33.041