主要促进因子超家族成员Mfsd 2a的研究进展

朱嘉微，肖 汀*

（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）

主要促进因子超家族成员2a（major facilitator superfamily domain containing 2a，Mfsd2a）是一种细胞膜蛋白，具有12个跨膜结构域，属于次级转运蛋白的主要促进因子超家族[1]。Mfsd2a最早研究开始于胚胎发育中，是人类syncytin-2的受体[2]。研究发现，Mfsd2a在肝脏、脑桥、脑胼胝体、脊髓、小脑等一系列人体组织中表达（骨骼肌和心脏中未检测出），尤其富集于脑微血管中并且在构成血脑屏障（blood-brain barrier，BBB）的内皮细胞中高表达[3]。尽管中枢神经系统内皮细胞是血脑屏障的主要单元，但现在已经认识到，在胚胎发育过程中多种细胞间相互作用形成的复杂网络对血脑屏障的形成和成年期完整性的维持至关重要[4]。其中特异性大分子转运蛋白，例如葡萄糖转运蛋白 1（glucose transporter 1，GLUT-1）、Mfsd2a[3，5-6]和细胞外紧密连接（tight junction，TJ）复合物的缺陷可能影响整个脑血管的完整性并产生各种疾病。

1 Mfsd2a在血脑屏障中的作用

哺乳动物脑干的干重大约一半由脂质组成，使其成为体内仅次于脂肪组织的第二大含脂肪的器官[7]。血脑屏障在建立和维持这种高脂质中至关重要[8]。血脑屏障是一把双刃剑。一方面，这种细胞界面通过屏障和选择性转运系统来调节所需的分子，有助于维持恒定的、最佳的神经元功能环境。但另一方面，它在医学上产生了巨大的挑战：阻止大多数药物从血液流向大脑。在这个问题上有两篇文章可增加我们对血脑屏障的了解：Nguyen等[3]揭示了Mfsd2a能以溶血磷脂酰胆碱（lysophosphatidylcholine，LPC）的形式向脑运输ω-3 脂肪酸；Ben-Zvi等[6]确定了Mfsd2a通过抑制中枢神经系统内皮细胞的胞吞作用，从而调节血脑血浆成分向大脑转移的机制。结果发现，这两个看似无关的过程都依赖于相同的基因Mfsd2a，它在血脑屏障的物质转运方面起重要作用。

Mfsd2a被认为是血脑屏障形成和维持完整性的关键组成部分。有研究工作表明，Mfsd2a在禁食期间由肝脏因素诱导表达[9]，但在肝脏中表达仅为低水平，在大脑中高表达。缺少Mfsd2a的小鼠尽管肝脏代谢正常，但会产生神经系统疾病[10]。

1.1 Mfsa2a抑制内皮细胞的胞吞作用

Ben-Zvi等[6]通过建立功能性血脑屏障来研究Mfsd2a在血脑屏障时空发育中的作用，筛选血脑屏障形成期间表达的特异性基因，发现包括Mfsd2a的主要促进因子超家族在中枢神经系统含血脑屏障的血管中选择性表达。当Mfsd2a基因敲除后，小鼠中枢神经系统内皮细胞转胞吞作用显著增加，推测Mfsd2a可通过抑制中枢神经系统内皮细胞的胞吞起调节作用。并且已有研究[11-12]通过降低小鼠周细胞密度（小细胞内皮细胞周围的细胞），发现转胞吞作用有所增加，进一步证实了它在血脑屏障中发挥重要作用。这种转运途径从药物输送的角度来看极具吸引力，并且至今还没有证据表明这一运输过程中对相对分子质量或物理化学性质有限制[12]。

脑内出血是一种常见且致命的中风亚型，它是由脑实质内的血管出血和血肿引起的[13]。由脑出血引起的脑损伤，其发病率和死亡率都很高，严重威胁公众健康。利用颅内出血（intracerebral hemorrhagei，ICH）模型，YANG 等[14]发现 Mfsd2a蛋白表达在脑血肿组织中明显减少，Mfsd2a敲除/敲降型小鼠诱导脑出血后，血脑屏障渗透性、神经缺陷评分以及脑组织含水量显著增加，当Mfsd2a过表达后，这些现象得以恢复。YANG等[14]还发现其中调节血脑屏障渗透性的Mfsd2a与囊泡数量的改变密切相关，通过分析紧密连接蛋白表达谱，显示在Mfsd2a敲降和过表达小鼠中尽管蛋白表达并无差异，但是电子显微镜观察发现在Mfsd2a敲除型小鼠中，胞饮囊泡数量显著增加[14]。因此，Mfsd2a能通过抑制囊泡转胞吞作用，减轻由血脑屏障破坏引起的脑出血，这对于开发针对脑损伤病人的药物影响重大。

1.2 Mfsd2a促进脂质转运

二十二碳六烯酸（docosahexaenoic acid，DHA）是一种ω-3脂肪酸，高度富集于脑磷脂，对脑的正常生长和认知功能至关重要[15]。尽管脑磷脂中含有丰富的脂肪酸，但DHA在大脑中无法进行合成，必须通过血脑屏障导入，但大脑中DHA摄取的机制仍未知。脂质体分析表明，Mfsd2a缺陷型小鼠在海马和小脑中伴随有神经元细胞损失、认知缺陷、严重焦虑症以及小头症，并且脑中DHA水平显著降低。Mfsd2a是DHA的脑受体，对脑生长和发挥功能而言是必需的[3]。近期研究发现，Mfsd2a以溶血磷脂酰胆碱（lysophosphatidylcholine，LPC）的形式运输DHA[16]。研究结果揭示了Mfsd2a是第1个促进磷脂运输的转运蛋白[3]。

Guemez-Gamboa等[17]调查了两个非洲家庭，其中4名儿童表现出严重的智力障碍和运动缺陷，并在幼年期死亡。突变体Mfsd2a蛋白功能分析显示，Mfsd2a功能完全丧失，即携带DHA和某些其他脂肪酸的LPC转运功能丧失。Alakbarzade等[18]调查了10名巴基斯坦血统的小头畸形患者，呈现出了比非洲病例轻微的小头症，患者表现出较为温和的神经障碍，包括智力障碍、言语障碍和运动异常。作者通过全基因组单核苷酸多态（single nucleotide polymorphism，SNP）分析绘制疾病相关基因座，并对一个受影响个体进行外显子测序，确定了Mfsd2a中的纯合突变。但基因功能分析显示，其不完全失活，且保留了转运LPC-长链脂肪酰基链的一些能力。这两项研究建立了突变对Mfsd2a蛋白的损伤程度（全部或部分功能丧失）及其与小头症的症状严重程度之间的相关性。

2 Mfsd2a在肿瘤中的研究进展

癌症进程是由体细胞遗传学和表观遗传学改变的积累引起的[19]。已有研究表明1个含有遗传组件的106 kb连锁不平衡（linkage disequilibrium，LD）区域，与肺腺癌病人的生存紧密相关[20]。这个区域位于1号染色体p34区，包括Mfsd2a基因。

Spinola等[21]的研究发现在一组肺癌标本中出现了Mfsd2a表达下调，并且通过检测18对肺癌肿瘤组织以及配对的良性邻近组织的mRNA水平，证实了原发型非小细胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）发生了Mfsd2a的表达下调（较邻近组织而言）。作者通过基因芯片分析，发现大部分与Mfsd2a表达相关的基因控制着机体生长发育、神经发育、运动能力、黏附等方面。其中在肺癌细胞中过表达Mfsd2a，可诱导G1期阻断、S期DNA合成减少、细胞黏附与体外迁移受阻。同时作者用甲基转移酶抑制剂和去甲基化剂处理非小细胞肺癌细胞系后，Mfsd2a的表达得以恢复，表明了甲基化在这个过程中所起的作用，但是Mfsd2a表达抑制的机制仍不清楚。其他有关基因沉默的可能机制，如体细胞突变、microRNA的影响等有待进一步研究[22]。

成年肝脏具有独特的再生能力来维持体内平衡[23]。已经有研究报道，肝细胞的干细胞和祖先细胞在受到损害时能产生新的肝细胞[24]。肝细胞在功能上是异质性的，并且根据代谢区带和基因表达差异可明显的分为两个群体：门静脉周围肝细胞和中心静脉周围肝细胞[25-26]。在肝脏平衡和再生过程中为何会有新形成的肝细胞，这仍然是肝脏生物学中的一个重要课题。研究人员发现，维持血脑屏障的Mfsd2a是门静脉周围干细胞的标志物，他们对Mfsd2a+门静脉周围肝细胞进行遗传谱系追踪，显示在肝脏内稳态期间，Mfsd2a+群体减少；不过，通过肝部分切除术诱导的肝再生能够显著刺激Mfsd2a+门静脉周围肝细胞的扩增；与此类似的是，在慢性肝损伤中Mfsd2a+门静脉周围肝细胞群体会扩张，完全替代了肝中心静脉周围的肝细胞；进一步的研究表明，在肝脏损伤得到修复之后，成年Mfsd2a+肝细胞被重编程为肝中心静脉周围肝细胞，由此重建肝脏的代谢区[23]。这些发现可以帮助人们进一步理解与肝脏相关的疾病。

溃疡性结肠癌是一种影响结肠和直肠的长期自发性炎症紊乱疾病，其中促炎症消退信号通路调控的改变是导致溃疡性结肠癌的关键[27]。促炎症消退进程由脂质介导，例如在脑、视网膜、胎盘内皮细胞中由Mfsd2a运输的DHA介导[28]。Ungaro等[29]研究了Mfsd2a是如何通过调控肠内皮细胞脂质代谢来促进炎症消退反应的，通过脂质组和功能性的分析发现，相较于正常和炎症消退的结直肠癌组织而言，溃疡性结肠癌病人的促炎症消退DHA环氧代谢明显降低。人类肠微管内皮细胞的代谢需要Mfsd2a，它对于肠脉管系统中DHA的维持和代谢来说至关重要。在结肠癌小鼠中植入过表达Mfsd2a的内皮祖细胞，发现Mfsd2a在黏膜发炎区表达并且恢复了内皮促肠炎症消退的能力。我们可以根据这个通路设计针对溃疡性结肠癌病人肠道炎症的药物。

3 展望

通过上述关于Mfsd2a在脑损伤、肺癌、结直肠癌、慢性肝损伤组织中的介绍，我们可以推测Mfsd2a是一种肿瘤抑制因子。大部分与Mfsd2a表达相关的基因控制着机体生长发育、神经发育、运动能力、黏附等方面。Mfsd2a能减轻炎症反应，控制机体的稳态，这些发现将有助于人们进一步设计针对各种疾病的药物。