三磷酸腺苷结合盒转运体A1在肿瘤发生、发展及治疗中的研究进展*

苟鑫，方克伟

（昆明医科大学第二附属医院 泌尿外科，云南 昆明 650101）

三磷酸腺苷结合盒转运体A1（ATP-binding cassette transporter A 1,ABCA1）作为脂质转运蛋白发挥功能，通过水解三磷酸腺苷转运多种底物，介导细胞内磷脂和游离（未酯化）胆固醇向细胞外基质中存在的载脂蛋白（Apo）A-I和相关蛋白的转运，在胆固醇逆向转运中起着关键性作用[1]。胆固醇在动物体内广泛存在，不仅是构成细胞膜的重要组成部分，而且在合成胆汁酸参与胃肠消化，合成维生素D和激素方面也起着重要作用[2]。人体内过量的胆固醇积累在肿瘤生长起着一定作用[3]，ABCA1介导胆固醇逆向转运可使细胞内胆固醇降低，在肿瘤抑制及预防方面可能会有新的突破。

1 ABCA1基因的基本结构与功能

ABCA1基因虽早在1994年由LUCINAI[4]经克隆所得，发现人类ABCA1基因位于9q31，约150 kb，包含50个外显子和49个内含子。转录起点上游1 453 bp是启动子区，有多个调节脂质代谢的转录因子结合位点其编码的蛋白质由2 261个氨基酸构成，近日，由清华大学颜宁教授与龚欣博士组成的研究团队采用冷冻电子显微镜技术，经过重组人全长ABCA1蛋白制备、透射电子显微镜成像、图像处理及结构解析等步骤，首次获得重组ABCA1在未结合ATP状态下近原子级分辨率的结构，并提出ABCA1以lateral access方式转运细胞内胆固醇的学说[5]。ABCA1是以ATP为主要能源，介导细胞内游离的胆固醇和磷脂流出，与细胞表面的载脂蛋白A-I结合形成新生的高密度脂蛋白（HDL），HDL摄取多余的胆固醇至肝脏，在肝脏中以生成胆汁酸的形式排除体外，维持体内胆固醇的动态平衡，这也是ABCA1预防动脉粥样硬化的机制之一。丹吉尔疾病（tangier disease,TD）和家族型HDL缺乏正是由于ABCA1基因突变导致HDL严重不足[6]。ABCA1基因在抗动脉粥样硬化中起着不可或缺的作用，其在乳腺癌、结直肠癌、前列腺癌等恶性肿瘤的发生发展中也起着关键性的作用。

2 ABCA1在肿瘤研究中的进展

2.1 ABCA1在肿瘤细胞增殖及转移中的作用

ABCA1基因介导细胞内游离的胆固醇外流至肝脏中，维持体内胆固醇的正常代谢，有研究发现[7]，在小鼠转基因模型中，小鼠体内的高胆固醇水平能促进乳腺癌细胞的增殖，通过上调ABCA1的蛋白表达，不仅能维持胆固醇的动态平衡，并且在肿瘤细胞增殖中发挥着抑制作用。胆固醇的囤积在前列腺癌的发生中也起着促进作用，并且在肿瘤细胞中胆固醇的合成增加。SMITH等[8]发现ABCA1的缺乏增加线粒体胆固醇，抑制线粒体细胞死亡促进分子的释放，从而促进癌细胞存活，这表明升高的线粒体胆固醇对癌症表型是必需的。YANG等[9]发现，番茄红素通过激活过氧化物酶体增殖物激活受体γ（PPARγ）-肝x受体α（1xrα）-ATP结合盒转运体1（Abca 1）途径，抑制雄激素依赖性前列腺癌细胞的增殖。并且番茄红素和LXRα激动剂T0901317通过PPARγ-LXRα-ABCA1途径协同抑制雄激素非依赖性前列腺癌细胞的增殖。LNCaP前列腺癌细胞中主要细胞胆固醇流出转运蛋白ABCA1启动子发生明显的甲基化。研究发现癌症特异性的ABCA1超甲基化和蛋白质表达的缺失直接导致高细胞内胆固醇水平，并因此促成有利于肿瘤进展的环境[10]。ABCA1还可磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B信号刺激肿瘤血管内皮生长因子增加，促进肝癌组织血管生成，并增加血管通透性，血管通透性的增加可使肿瘤细胞向毛细血管侵袭的概率增加，使得肿瘤在血液中转移的风险升高[11]。

2.2 ABCA1在肿瘤细胞治疗方面的研究进展

前列腺癌在西方国家是男性常见的恶性肿瘤，但最近在包括中国在内的几个亚洲国家观察到前列腺癌的发病率和病死率急剧上升[12]。与正常前列腺细胞相比，前列腺肿瘤细胞内胆固醇前体水平升高，与ABCA1介导的胆固醇外流有关[13]。转化生长因子β信号通路在前列腺癌发生和维持肿瘤干细胞特性中起关键作用，其抑制作用可能与前列腺癌细胞中ABCA1的过度表达有关[14]。流行病学数据表明，低血清胆固醇以及他汀类药物的使用降低前列腺癌的风险，证明胆固醇代谢在侵袭性前列腺癌发展中的作用[15]。ABCA1的过度表达导致前列腺癌细胞的细胞胆固醇降低和肿瘤生长抑制。另外有研究表明，线粒体胆固醇的升高对前列腺癌细胞有一定的保护性，并可能导致恶性细胞转化[16]。ABCA1促进线粒体胆固醇水平的降低，线粒体通透性转换相关细胞色素c的释放，以及细胞的非凋亡/坏死细胞死亡。最终，ABCA1介导的细胞死亡依赖于胆固醇来调节线粒体功能，而ABCA1缺乏则使线粒体胆固醇升高，最终促进癌细胞存活。ABCA1通过介导胆固醇外流使肿瘤细胞中的胆固醇含量降低，在前列腺癌中起着防止作用，ABCA1各种交叉调控机制也对未来前列腺癌及其他肿瘤的治疗得到优化。他汀类药物通过抑制胆固醇合成来防止侵袭性和晚期前列腺癌的发生，但它能否成功地应用于ABCA1失活的前列腺癌中将是一个有趣的问题。

2.3 ABCA1的表达对肿瘤患者预后的影响

卵巢癌是女性最致命的肿瘤，也是妇科恶性肿瘤中第2常见的恶性肿瘤[17]。由于卵巢癌的早期症状较少，患者一般被诊断为晚期肿瘤，尽管化疗取得进展，但晚期卵巢癌患者的5年生存率不到20%，反映了晚期卵巢癌患者的不良预后[18]。ABCA1基因启动子甲基化在卵巢癌细胞株和患者标本中均有表达，其甲基化程度较高、ABCA1表达较低的卵巢癌患者生存期较短[19]。近年来也有流行病学研究表明高胆固醇水平与前列腺癌侵袭性呈正相关[20]。因此，研究前列腺癌细胞如何操纵细胞内胆固醇含量对了解前列腺癌生物学是很重要的。LEE等[21]发现，在LNCaP细胞中ABCA1启动子的DNA超甲基化有效地抑制基础表达，并防止由反式激活剂诱导的完全诱导。ABCA1表达的缺失导致细胞内胆固醇的保留。此外，ABCA1高甲基化仅在中、高级别前列腺癌中被检测到，表明ABCA1的表观遗传失活与前列腺癌的进展有关。最后，在研究的所有前列腺癌中，ABCA1蛋白表达的显著减少和完全丧失是明显的。总之，研究结果表明ABCA1是前列腺上皮细胞内胆固醇水平的重要调节因子，其在前列腺癌中的普遍失活可能提供有利的环境。ABCA1基因在卵巢癌及前列腺癌细胞中高度甲基化和基因失活，使得ABCA1表达降低，导致癌细胞中胆固醇的积累，促进癌细胞的生长。最近研究发现，ABCA1在结直肠癌晚期患者中明显过度表达，其过度表达具有增殖优势，促进上皮向间充质转化（EMT），增加肿瘤侵袭力，进而恶化大肠癌预后[22]。在肿瘤预后方面，ABCA1的过表达与下调均与其有着直接的关系。

2.4 ABC转运蛋白在肿瘤耐药机制中的研究进展

肿瘤干细胞是肿瘤形成的基础，维持肿瘤的自我更新，因此肿瘤患者的肿瘤复发、转移和高病死率都与肿瘤干细胞有着密切的关系[23]。虽然肿瘤的治疗方法很多，但化疗仍是肿瘤治疗的主要方法之一。遗憾的是，完全清除肿瘤是目前无法做到，化疗失败是常常面临的问题，其中90%的是由于化疗耐受所引起[24]。目前有研究发现肿瘤干细胞化疗失败正是与ABC转运蛋白有关，ABC转运蛋白包括ABCA1、ABCB1、ABCC1、ABCG2等，其中ABCG2有转运阿霉素、氨甲蝶呤等化疗药物，而ABCB1即P-糖蛋白在50%以上的肿瘤化疗中有所表达，能够转运多种抗肿瘤药物[25]。在乳腺癌中，SUN等[26]发现，将阻碍ABC转运表达的siRNA和肿瘤化疗药物一起加入肿瘤干细胞培养液中时，肿瘤干细胞表现出增强化疗药物敏感性，这种反向抑制ABC转运表达体证明其在肿瘤干细胞中的作用。BLOISE等[27]发现许多肿瘤耐药均是由于ABCA1编码的多药耐药（MDR）高度表达，在成人白血病治疗中，正是由于MDR1高度表达导致治疗失败。在现阶段研究中，ABC转运蛋白在肿瘤耐药机制中已明确其作用，但对ABCA1来讲，在这方面仍存在许多谜团，需要各位同行一起探讨其与肿瘤耐药的关系，在肿瘤治疗方向及探索中提供新的思路。

ABCA1作为细胞内胆固醇外流的关键转运体，目前在抗动脉粥样硬化中已经取得认可和应用[28]。研究ABCA1基因突变导致其表达降低从而对肿瘤的影响，将为以后的遗传药理学奠定一定的基础。对ABCA1的进一步研究，通过提高和抑制该基因的表达可了解肿瘤细胞的生长机制以及其在化疗药物中的影响机制，为脂质代谢以及肿瘤治疗提供更为广阔的思路，最终为肿瘤抑制、治疗及预防提供新的靶点。