奥利司他抗肿瘤的研究进展

陈少波(综述)，张厚德(审校)

(广东医学院附属南山医院消化内科，广东 深圳 518000)

奥利司他抗肿瘤的研究进展

陈少波△(综述)，张厚德※(审校)

(广东医学院附属南山医院消化内科，广东 深圳 518000)

脂肪酸合成酶是合成脂肪酸的关键酶，正常细胞组织中处于低表达低活性状态[1]，而在许多肿瘤组织中具有高表达水平，如前列腺癌、乳腺癌、黑色素瘤、胰腺癌、视网膜母细胞瘤等。由于脂肪酸合成酶高表达于多种癌组织[2]，当前被广泛认为是一个较理想的抗肿瘤治疗靶点。奥利司他作为最先被发现的丁内酯类及丁内酰胺类化合物，是一种选择性脂肪酸合成酶抑制剂。近年国外较多报道在体内外实验下提示奥利司他具有抗肿瘤作用，现就奥利司他抗肿瘤的相关研究现状作一综述。

1直接作用脂肪酸合成酶

脂肪酸合成酶在各种肿瘤组织高表达使其成为肿瘤治疗的新靶点，而目前脂肪酸合成酶抑制剂研究的种类还不是很多。奥利司他化学名为(3S,4S)-3-己基-4-[(2S)-2-羟基十三烷基]-2-氧杂环丁酮-N-甲酰基-L-亮氨酸酯，作为一种戊酮酸酶，近来研究发现脂肪酸合成酶的硫酯酶功能域可能是其作用靶点之一[3]。Pemble等[4]通过晶体结构试验发现肿瘤组织内脂肪酸合成酶的硫酯酶功能域活性部位能很好捕获并结合奥利司他。通过对硫酯酶蛋白结构与奥利司他分子力场和分子对接研究结果确定硫酯酶是奥利司他作用的靶点。由于硫酯酶功能域具有丝氨酸水解酶功能，奥利司他通过其丁内酯结构影响硫酯酶丝氨酸水解而发挥抑制脂肪酸合成酶功能目前被认为是奥利司他运用于抗肿瘤的作用原理。

2抑制肿瘤细胞增殖

正常生长细胞以有丝分裂的方式进行增殖，而在肿瘤细胞中正常的生长调节系统已经失效或出现异常。Yoshii等[5]发现体外实验下低浓度的奥利司他12.5 μmol/L能使前列腺癌LNCaP细胞活性发生明显下降，同时提示奥利司他抑制细胞活性的作用还与癌细胞脂肪酸合成酶表达水平呈正相关。

2.1磷脂生物膜与新陈代谢脂肪酸合成酶作用产生的脂肪酸是磷脂生物膜基本成分之一，同时是重要的能量代谢基质，抑制脂肪酸合成酶能诱导并减少肿瘤细胞的脂质产生[6]。当前许多靶向抑制方法被运用在肿瘤细胞各种代谢通路研究，其中包括抑制细胞生长所需的大分子合成或抑制代谢途径中维持生物能的各个重要环节[7]。其中抑制脂肪酸合成酶可导致细胞脂质缺失并引起生物膜合成功能障碍[1]。由于肿瘤细胞生长旺盛，脂质的缺失可引起能量供给混乱导致细胞增殖所需能量供给失衡，同时细胞分裂合成细胞膜过程亦因受到脂肪酸合成酶抑制的影响而出现细胞增殖减缓甚至停止。Sankaranarayanapillai等[8]通过对奥利司他作用于非小细胞肺癌的研究发现，奥利司他能影响细胞膜合成及相关能量代谢。Tirado-Vélez等[9]将骨髓瘤细胞在含有放射性14C标记乙酸盐培养基中培养发现细胞增殖数量与脂肪酸合成情况呈正相关，并且骨髓瘤细胞在加入浓度为20 μmol/L 的奥利司他干预培养24 h后发现脂肪酸生成减少50%。奥利司他在2.5～10 μmol/L浓度范围细胞活性相应减少20%～40%，说明奥利司他作用下能显著降低骨髓瘤细胞活性并抑制细胞增殖。

2.2诱导细胞周期阻滞细胞从一次分裂完成开始到下一次分裂结束所经历的全过程为1个细胞周期，在肿瘤发病中细胞周期的失控处于极其重要的环节。同样Tirado-Vélez等[9]将骨髓瘤细胞在奥利司他浓度为20 μmol/L的培养基中培养24 h 后进行细胞周期检测发现细胞增殖受到抑制，细胞周期阻滞主要表现为从G0/G1期到S期的阻滞。在细胞周期中上调cyclins D水平将有利于促进CD4[或细胞周期蛋白依赖性激酶(Cyclin-dependent kinases,CDK)6]与其结合并被激活，这将使下游Rb-E2F底物中Rb蛋白磷酸化，而磷酸化的Rb蛋白释放出转录因子E2F可诱导促进细胞周期进程[10]。奥利司他发挥细胞周期阻滞的抗肿瘤作用正是通过下调相关调节蛋白实现，如影响Rb蛋白调节通路可表现为下调cyclins D2、CDK6等。目前参与细胞周期调控的CDK抑制蛋白p27 Kip1，p27蛋白具有阻滞细胞周期进程的作用。Knowles等[11]通过聚合酶链反应及RNA干扰技术发现奥利司他药物作用下能上调p27 Kip1表达水平而发挥细胞周期阻滞作用，同时能下调Skp2水平，避免p27 Kip1进入水解环节而丧失CDK抑制蛋白作用。另一方面Skp2下调能使与E2F-1的相互作用的E2F-泛素化下调稳定性增加而避免释放出转录因子E2F。Rank等[12]发现p27能广泛抑制各种周期蛋白和CDK的活性，但主要抑制细胞周期蛋白E-CDK2和细胞周期蛋白D-CDK4等G1期激酶复合物，使E-CDK2、D-CDK4不能参与细胞通过G1期检验点而表现为细胞周期阻滞，所以奥利司他能通过对p27 Kip1的调节对细胞周期阻滞而发挥抗肿瘤作用。

3诱导肿瘤细胞凋亡

细胞凋亡是基因控制下细胞自主有序的死亡，维持组织器官正常形态结构的重要机制，研究表明奥利司他可有效诱导肿瘤细胞发生凋亡。Deepa等[13]通过DNA碎片分析发现，奥利司他作用下能导致DNA损伤，而这种损伤能诱导视网膜母细胞瘤细胞发生凋亡。

3.1阻断细胞信号转导通路FAS在多种恶性肿瘤高表达状态，在乳腺癌表现为 Akt信号通路和HER2基因参与上调脂肪酸合成酶表达[14]。Akt下游因子包括真核细胞核因子κB、血管内皮生长因子、转录因子FOXO等，在Akt活化下能产生促进增殖和抑制凋亡作用。奥利司他通过影响Akt信号通路能下调抑制凋亡的因子等从而发挥抑制增殖与促进凋亡作用。在对套细胞淋巴瘤MCL细胞研究发现Akt信号通路可能不是奥利司他发挥作用的唯一通路，说明奥利司他可能通过干扰阻断更多的细胞信号转导通路进而发挥抗肿瘤作用[15]。

3.2调控基因及相关蛋白凋亡是多基因严格控制的过程，这些基因在种属之间非常保守，如 HER2蛋白由原癌基HER2/neu编码。Knowles等[11]发现奥利司他能抑制脂肪酸合成酶活性同时通过诱导细胞周期阻滞使sub-G1比例增加并抑制HER2/neu基因启动子活性从而发挥抗肿瘤作用。Menendez等[16]发现奥利司他能通过多瘤促活化因子抑制乳腺癌HER2/neu基因转录表达。细胞中线粒体不仅是细胞呼吸链和氧化磷酸化的中心，还是细胞凋亡调控中心。细胞色素C从线粒体释放是细胞发生凋亡的关键步骤，释放到细胞质的细胞色素C在ATP存在的条件下能与凋亡相关因子结合使其形成多聚体，并促使胱天蛋白酶(caspase)-9与其结合形成凋亡小体，被激活的caspase-9能激活其他caspase如caspase-3等，从而诱导细胞凋亡[17]。Zecchin等[18]发现奥利司他能通过调节细胞色素C释放参与细胞凋亡调控，通过caspase-9 和caspase-3激活及不依赖p53基因的诱导促进肿瘤细胞凋亡而发挥抗肿瘤作用。

4抑制肿瘤的侵袭与转移

恶性肿瘤不仅可在原发部位继续生长、蔓延，而且还可通过各种途径扩散转移到身体其他部位，是临床中肿瘤患者的主要死因。

4.1抑制肿瘤血管形成肿瘤血管生成是原发肿瘤持续增殖和肿瘤细胞转移的首要条件，恶性肿瘤生长和转移过程有赖于新生血管介入为其提供足够的脉管系统。血管生成过程受到一系列促进因子和抑制因子共同调节，相关因子构成的网络平衡状态决定了血管生成的发生与否。Seguin等[19]发现，体外实验给予奥利司他处理后的黑色素瘤细胞检测不到血管内皮生长因子的表达。目前证据表明奥利司他能通过抑制血管内皮生长因子作用于内皮细胞从而阻止新生血管形成[20]，提示奥利司他通过干扰肿瘤血管形成这个肿瘤侵袭与转移的基础条件而发挥抗肿瘤作用。

4.2细胞伪足细胞丝状伪足和片状伪足在肿瘤侵袭起始阶段起黏附作用，而侵入性伪足对肿瘤细胞突破血管壁的基膜至关重要，研究提示伪足在控制细胞结构、细胞黏附、迁移和侵袭发挥关键作用，这对肿瘤扩散和转移具有重要影响。Wang等[21]发现脂肪酸合成酶抑制剂奥利司他在体外实验能抑制前列腺癌细胞伪足形成，从而抑制肿瘤细胞黏附、迁移和侵袭。

4.3调节黏附分子的表达肿瘤细胞与宿主细胞之间的黏附在肿瘤侵袭转移中起重要作用。黏附分子不仅调节着肿瘤细胞与细胞外基质的黏附，还可影响肿瘤细胞自主性、移动性以及细胞间的信号转导。黏附分子种类主要有细胞间黏附分子、血管细胞黏附分子和基质金属蛋白酶等。同样Yoshii等[5]研究发现，与脂肪酸代谢通路中间产物花生四烯酸相关的基因包括RGS2、SPAG16、VWF和RAP2B，在脂肪酸合成酶抑制时它们功能表现为抑制状态，而它们所处位置正是涉及细胞外组织黏附及侵袭发挥重要作用的环节，在奥利司他干预作用下最终表现为肿瘤侵袭与转移抑制。

5逆转肿瘤细胞耐药性

目前药物治疗是许多肿瘤的重要治疗手段，肿瘤细胞产生耐药性是导致治疗失败、患者死亡最主要原因，所以研究药物的可逆转或肿瘤的多药抗药性十分重要。Fujiwara等[22]研究显示前列腺癌肿瘤坏死因子相关的凋亡促进配体疗法对常规前列腺癌效果较好，而对于非激素依赖性前列腺癌HRPC细胞由于细胞耐药性通常效果不佳，在联合奥利司他后抗肿瘤作用却能明显增强。

6其他方面

活性氧类是生物有氧代谢过程中一种副产品，其与肿瘤发生、发展有一定的联系。虽然细胞可通过超氧化物歧化酶等作用来减少活性氧类对细胞损伤作用，但高水平活性氧类可通过其细胞毒作用导致肿瘤细胞凋亡甚至直接坏死。同样Fujiwara[22]研究发现，奥利司他能提高活性氧类水平发挥抗肿瘤作用，而且活性氧类还可直接上调死亡受体5水平促进肿瘤细胞死亡，还可通过内质网应激反应控制原件激活CCAAT/增强子结合蛋白同源蛋白基因介导死亡受体5上调来促进肿瘤细胞死亡而发挥抗肿瘤作用。

7小结

肿瘤相关疾病已严重威胁人类健康，但要深入了解认识并治愈肿瘤还有漫长的路。目前脂肪酸合成酶作为药物抗肿瘤作用新靶点使奥利司他的抗肿瘤作用引起人们关注。虽然进行了奥利司他许多方面抗肿瘤作用研究仍未被系统了解和明确。同时由于奥利司他药物价格较高、特异选择性较低、不良反应未明确、口服血药浓度低等因素限制其进一步临床应用可能性。总的来说，奥利司他具有良好抗肿瘤应用前景，但未来在抗肿瘤机制、先导化合物的优化、临床前及临床研究等仍有很大研究空间。

参考文献

[1]Menendez JA,Lupu R.Fatty acid synthase and the lipogenic phenotype in cancer pathogenesis[J].Nat Rev Cancer,2007,7(10):763-777.

[2]Flavin R,Peluso S,Nguyen PL,etal.Fatty acid synthase as a potential therapeutic target in cancer[J].Future Oncol,2010,6(4):551-562.

[3]Cheng F,Wang Q,Chen M,etal.Molecular docking study of the interactions between the thioesterase domain of human fatty acid synthase and its ligands[J].Proteins,2008,70(4):1228-1234.

[4]Pemble CW,Johnson LC,Kridel SJ,etal.Crystal structure of the thioesterase domain of human fatty acid synthase inhibited by Orlistat[J].Nat Struct Mol Biol,2007,14(8):704-709.

[5]Yoshii Y,Furukawa T,Oyama N,etal.Fatty acid synthase is a key target in multiple essential tumor functions of prostate cancer:uptake of radiolabeled acetate as a predictor of the targeted therapy outcome[J].PLoS One,2013,8(5):e64570.

[6]De Schrijver E,Brusselmans K,Heyns W,etal.RNA interference-mediated silencing of the fatty acid synthase gene attenuates growth and induces morphological changes and apoptosis of LNCaP prostate cancer cells[J].Cancer Res,2003,63(13):3799-3804.

[7]Vander Heiden MG.Targeting cancer metabolism:a therapeutic window opens[J].Nat Rev Drug Discov,2011,10(9):671-684.

[8]Sankaranarayanapillai M,Zhang N,Baggerly KA,etal.Metabolic shifts induced by fatty acid synthase inhibitor orlistat in non-small cell lung carcinoma cells provide novel pharmacodynamic biomarkers for positron emission tomography and magnetic resonance spectroscopy[J].Mol Imaging Biol,2013,15(2):136-147.

[9]Tirado-Vélez JM,Joumady I,Sáez-Benito A,etal.Inhibition of fatty acid metabolism reduces human myeloma cells proliferation[J].PLoS One,2012,7(9):e46484.

[10]Quinn J,Glassford J,Percy L,etal.APRIL promotes cell-cycle progression in primary multiple myeloma cells:influence of D-type cyclin group and translocation status[J].Blood,2011,117(3):890-901.

[11]Knowles LM,Axelrod F,Browne CD,etal.A fatty acid synthase blockade induces tumor cell-cycle arrest by down-regulating Skp2[J].J Biol Chem,2004,279(29):30540-30545.

[12]Rank KB,Evans DB,Sharma SK.The N-terminal domains of cyclin-dependent kinase inhibitory proteins block the phosphorylation of cdk2/Cyclin E by the CDK-activating kinase[J].Biochem Biophys Res Commun,2000,271(2):469-473.

[13]Deepa PR,Vandhana S,Jayanthi U,etal.Therapeutic and toxicologic evaluation of anti-lipogenic agents in cancer cells compared with non-neoplastic cells[J].Basic Clin Pharmacol Toxicol,2012,110(6):494-503.

[14]Mashima T,Seimiya H,Tsuruo T.De novo fatty-acid synthesis and related pathways as molecular targets for cancer therapy[J].Br J Cancer,2009,100(9):1369-1372.

[15]Rudelius M,Pittaluga S,Nishizuka S,etal.Constitutive activation of Akt contributes to the pathogenesis and survival of mantle cell lymphoma[J].Blood,2006,108(5):1668-1676.

[16]Menendez JA,Vellon L,Lupu R.Antitumoral actions of the anti-obesity drug orlistat (XenicalTM) in breast cancer cells:blockade of cell cycle progression,promotion of apoptotic cell death and PEA3-mediated transcriptional repression of Her2/neu (erbB-2) oncogene[J].Ann Oncol,2005,16(8):1253-1267.

[17]王艳杰,邓雯,张鹏飞.细胞色素C与细胞凋亡研究进展[J].动物医学进展,2012,33(7):89-92.

[18]Zecchin KG,Rossato FA,Raposo HF,etal.Inhibition of fatty acid synthase in melanoma cells activates the intrinsic pathway of apoptosis[J].Lab Invest,2010,91(2):232-240.

[19]Seguin F,Carvalho MA,Bastos DC,etal.The fatty acid synthase inhibitor orlistat reduces experimental metastases and angiogenesis in B16-F10 melanomas[J].Br J Cancer,2012,107(6):977-987.

[20]Browne CD,Hindmarsh EJ,Smith JW.Inhibition of endothelial cell proliferation and angiogenesis by orlistat,a fatty acid synthase inhibitor[J].FASEB J,2006,20(12):2027-2035.

[21]Wang Y,Kelber JA,Cao HS,etal.Pseudopodium-enriched atypical kinase 1 regulates the cytoskeleton and cancer progression[J].Proc Nati Acad Sci U S A,2010,107(24):10920-10925.

[22]Fujiwara J,Sowa Y,Horinaka M,etal.The anti-obesity drug orlistat promotes sensitivity to TRAIL by two different pathways in hormone-refractory prostate cancer cells[J].Int J Oncol,2012,40(5):1483-1491.

摘要：脂肪酸合成酶是合成脂肪酸的关键酶，正常情况下只在肝脏和脂肪组织等中表达。研究发现，在许多肿瘤中存在脂肪酸合成酶过度表达现象提示其与肿瘤的发生、演变、侵袭、预后及耐药性有关。奥利司他作为脂肪酸合成酶的靶向抑制剂能有效抑制肿瘤细胞增殖、诱导肿瘤细胞凋亡、抑制肿瘤的侵袭与转移、逆转细胞耐药性及提高药物治疗敏感性等，为抗肿瘤药物研究提供了新的方向。虽然奥利司他具有良好的临床运用前景，但其抗肿瘤机制仍有待于进一步深入研究。

关键词：奥利司他；脂肪酸合成酶；抗肿瘤

Research Progress in Anti-tumor of OrlistatCHENShao-bo,ZHANGHou-de.(DepartmentofGastroenterology,NanshanPeople′sHospitalAffiliatedtoGuangdongMedicalCollege,Shenzhen518000,China)

Abstract:Fatty acid synthase is the key enzyme in the synthesis of fatty acids,normally only expressed in the liver and adipose tissue etc.The presence of fatty acid synthase overexpression in many tumors suggests the relation to the occurrence,development,invasion,prognosis and drug resistance of tumor.Orlistat as fatty acid synthase inhibitor can effectively inhibit the proliferation of tumor cells,induce tumor cell apoptosis,inhibit the invasion and metastasis of tumor cells,reverse drug resistance and improve the drug sensitivity,providing a new direction for the study of antitumor drugs.Although the orlistat has a good clinical application prospect,its antitumor mechanism needs further studies.

Key words:Orlistat; Fatty acid synthase; Anti-tumor

收稿日期：2014-10-15修回日期：2014-12-26编辑：相丹峰

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.15.017

中图分类号：R73

文献标识码：A

文章编号：1006-2084(2015)15-2735-03