脂质微环境影响肿瘤侵袭转移的研究进展

朱天悦，夏敏

(南京医科大学附属无锡人民医院消化内科，江苏 无锡 214023)

肿瘤微环境是肿瘤周围的巨噬细胞、成纤维细胞、脂肪细胞及其分泌的活性因子等与肿瘤细胞共同构成的局部内环境。肿瘤微环境对肿瘤的发生发展有重要作用[1]。近来研究发现，肿瘤周围脂肪组织形成的脂质微环境与肿瘤的发病、发展和转移存在密切联系[2]。肿瘤周围脂质微环境即肿瘤相关脂肪组织由脂肪细胞及基质血管组分细胞群组成，后者包括脂肪干细胞、前脂肪细胞等多种细胞[3-4]。脂肪组织不仅可用于储能，同时也发挥着重要的内分泌作用[5]，分泌各种可溶性细胞因子，这些细胞因子被称为脂肪细胞因子[6-7]。研究表明，肿瘤的生长、增殖与脂肪组织及其分泌的细胞因子有关[8]。肿瘤周围脂肪组织及与脂肪组织相关的脂肪酸结合蛋白(fatty acid binding proteins，FABPs)在肿瘤的发生和发展过程中也有促进作用[9]。当脂质微环境出现异常，如过量脂质积累导致脂肪细胞肥大，最终形成肥胖，脂肪组织分泌蛋白的正常平衡受到干扰，微环境内形成炎症，均可以促进肿瘤的发展。现就脂质微环境在肿瘤侵袭转移中的研究进展予以综述，探讨其在肿瘤发生发展中的作用。

1 脂肪组织与肿瘤细胞的相互作用

脂肪组织由大量脂肪细胞构成，在人体内分布广泛。乳腺癌、结直肠癌等肿瘤常在脂肪组织包围的环境中发生发展。肿瘤细胞代谢活跃，除了葡萄糖代谢的改变外，还常表现出脂质摄取和代谢的变化[10]。肿瘤细胞周围出现脂肪组织的积累即三酰甘油积聚，导致脂肪细胞肥大，且这个过程中脂肪组织分泌蛋白出现异常，脂代谢活动增强，向肿瘤提供更多脂肪酸及能量，同时肿瘤细胞重新修饰脂肪细胞的表型，肿瘤周围的脂肪组织或脂肪细胞与肿瘤组织之间产生了活跃的相互作用[9，11]。

肿瘤细胞周围的脂肪细胞向肿瘤细胞提供脂肪酸及胆固醇等能量物质，同时肿瘤细胞也会重新编程附近的脂肪细胞，这种相互作用可导致脂肪细胞去分化为前脂肪细胞或重新编程为肿瘤相关脂肪细胞[9]。Dirat等[12]将人乳腺癌细胞和成熟脂肪细胞进行共培养发现，脂滴数量减少、体积缩小，随着时间推移还出现脂肪标志物(激素敏感性脂肪酶、脂联素等)表达的缺失，证实在肿瘤环境中脂肪细胞发生了变化；同时，乳腺癌细胞与脂质共培养后脂肪细胞的表型发生了变化，如终末分化标志物(脂联素、抵抗素等)和FABP4的缺失，以及促炎细胞因子的表达增加[13]。肿瘤相关脂肪细胞与周围的肿瘤组织建立起活跃的交互作用和动态的代谢物交换，刺激肿瘤细胞的黏附、迁移和侵袭，同时进一步转化更多的脂肪细胞，逐渐构成肿瘤周围脂质微环境，形成恶性循环。

除转变为肿瘤相关脂肪细胞外，肿瘤细胞也能促使成熟的脂肪细胞去分化转变为成纤维细胞样细胞，这种细胞被命名为脂肪细胞来源的成纤维细胞。Bochet等[14]在无胸腺裸鼠皮下植入绿色荧光蛋白(green fluorescent protein，GFP)标记的融合小鼠前脂肪细胞，5周后发育成典型的脂肪垫，向其中注射小鼠乳腺癌细胞，同时设立未注射乳腺癌细胞的未处理脂肪垫小鼠组及注射乳腺癌的未处理脂肪垫小鼠组作为对照，10 d后对脂肪垫进行免疫组织化学染色，可见脂肪细胞呈GFP阳性而肿瘤细胞无阳性反应。在向小鼠体内脂肪垫注入乳腺癌细胞的条件下，肿瘤周围的脂肪组织由小尺寸的脂肪细胞和含有许多小脂滴的细长细胞组成，且均为GFP阳性，而在肿瘤内具有成纤维细胞样形状的GFP阳性细胞可能与肿瘤细胞相互交叉生长。用马松三色染色法染色小鼠脂肪垫内的肿瘤组织切片显示，脂肪周围的肿瘤组织中有大量的胶原纤维，周围脂肪含量少的肿瘤组织中胶原纤维含量少，证明在肿瘤微环境中成熟脂肪细胞可以转变为成纤维细胞样细胞;而在成纤维细胞与肿瘤共培养实验中，共培养的肿瘤细胞较单独培养的肿瘤细胞更具有侵袭性[14]。

2 脂肪因子对肿瘤的促进作用

以往认为，脂肪组织是能量储存的器官，是非一般情况下的备用能源储备。随着研究的不断深入，脂肪组织不仅作为储备能源，而且具有重要的内分泌功能。脂肪组织可以分泌多种脂肪细胞因子在局部和全身发挥作用[9]，包括单核细胞趋化蛋白(monocyte chemoattractant protein，MCP)-1、肿瘤坏死因子、白细胞介素(interleukin，IL)-6、IL-8、纤溶酶原激活物抑制剂-1、抵抗素、脂联素、内肥素、瘦素等[15-16]。由脂肪细胞分泌的脂肪细胞因子可促进肿瘤细胞的黏附、迁移和侵袭[5]，各种不同类型的脂肪细胞因子共同参与了肿瘤的发生发展。

瘦素是一种主要由脂肪组织分泌的蛋白质类激素，其通过饱腹感和能量代谢来调节脂肪组织量大小[17]。瘦素可通过上调乳腺肿瘤微环境中调节性T细胞的数量比例分泌抑制因子，抑制机体肿瘤免疫，进而促进小鼠乳腺肿瘤的生长[18]。Park等[19]在乳腺癌小鼠肺转移模型中发现，当瘦素信号转导途径被破坏时，其肿瘤负荷较对照小鼠显著降低；而在高瘦素环境中，肿瘤生长更快，可见在该乳腺癌模型中瘦素信号转导是肿瘤进展和转移的必要条件。目前有研究发现，基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)-13的表达与侵袭性肿瘤相关，MMP-13可以通过消化细胞外基质帮助癌细胞扩散[20-21]。体外实验发现，瘦素过表达后，MMP-13的表达增加，促进了人胰腺癌细胞侵袭；为进一步验证瘦素在人体内对肿瘤侵袭能力的影响，有学者将胰腺癌患者的肿瘤组织标本分为有淋巴结转移组和无淋巴结转移组，并进行免疫组织化学染色，结果发现有淋巴结转移组肿瘤组织瘦素特异型受体的表达水平显著高于无淋巴结转移组，且瘦素受体的表达与MMP-13呈正相关，证实瘦素通过诱导MMP-13表达来增强肿瘤的侵袭能力[20]。在其他肿瘤中，如前列腺癌、肺癌和结直肠癌等，瘦素在促进肿瘤细胞发生发展中也发挥了重要作用[22-24]。

Fujisaki等[25]在脂肪细胞与乳腺癌细胞共培养实验中发现，IL-6和MCP-1促进了乳腺癌细胞的迁移。在成熟脂肪细胞与人或小鼠乳腺癌细胞系的共培养实验中，肿瘤细胞的侵袭性明显增强，其中IL-6在脂肪细胞周围的肿瘤组织中过表达，加入抗IL-6抗体后乳腺癌细胞的侵袭性降低，提示IL-6可能在脂肪细胞促进肿瘤细胞的侵袭中发挥关键作用。有研究认为，IL-6在胃癌细胞的上皮-间充质转化中起调节作用，促进胃癌细胞的增殖迁移及上皮-间充质转化[26]。而在近年的研究中，上皮-间充质转化也对肿瘤的侵袭转移产生影响。另有研究发现，在腹膜内注射姥鲛烷(2，6，10，14-四甲基十五烷)可诱导小鼠产生浆细胞瘤，在IL-6敲除型小鼠及野生型小鼠模型的对照实验中，野生型小鼠在姥鲛烷注射后自发形成浆细胞瘤，进一步发展为恶性浆细胞；而IL-6敲除型小鼠未出现正常B淋巴细胞或肿瘤细胞异常增殖的现象，表明IL-6作为人类多发性骨髓瘤生长因子在肿瘤的发生发展中起重要作用[27]。

MCP-1是重要的促炎细胞因子，在调节肿瘤微环境和肿瘤转移中也起重要作用。有实验发现，肿瘤相关脂肪细胞可通过MCP-1促进乳腺癌细胞的迁移[25]。在体外实验中，MCP-1的上调促进了乳腺癌细胞迁移，而下调MCP-1可抑制乳腺癌细胞的侵袭，并可通过调节MMP-9的活性促进肿瘤的转移，可见MCP-1在乳腺癌巨噬细胞募集、激活自分泌及旁分泌途径中起重要作用[28]。有数据表明，MCP-1水平较高乳腺癌患者的生存期较短[28]。切口愈合实验、侵袭实验等表明，MCP-1可以诱导前列腺癌细胞的迁移和侵袭，抑制MCP-1可以降低MMP-2的活性[29]；对临床根治性前列腺癌切除标本的调查发现，前列腺癌标本的格里森评分与MCP-1细胞膜受体数量呈正相关[29]。在结肠癌细胞实验中，上调MCP-1后结肠癌细胞的侵袭迁移能力增强，而抑制MCP-1受体信号通路后肿瘤细胞的迁移减少[30]。因此，进一步研究瘦素、IL-6、MCP-1等脂肪因子影响肿瘤侵袭迁移的作用机制可以探索新的肿瘤治疗靶标。

3 FABPs参与肿瘤的发生发展

肿瘤细胞生长迅速、代谢旺盛，需要大量的能量，而能量的产生来源于物质代谢。除常规的糖代谢途径为肿瘤细胞供能外，脂质代谢也参与其中。脂肪组织分解产生脂肪酸，而脂肪酸进一步水解产生ATP提供能量，为肿瘤细胞供能[31]。有研究表明，肿瘤细胞异常增殖过程中细胞膜和信号分子形成需要更多脂肪代谢中脂肪酸代谢的参与[32]。同时，脂肪酸代谢也参与了肿瘤的侵袭转移，在肿瘤的发生进展中起到一定作用。脂肪酸代谢过程参与物质众多，近年来FABPs家族在其中的作用得到了广泛研究。FABPs是一组具有特异性结合脂肪酸作用的结合转运蛋白，在长链脂肪酸的摄取、转运以及代谢调节等方面发挥重要作用。近年来越来越多的研究表明，FABPs与许多肿瘤的发生发展相关，包括乳腺癌、胃肠道肿瘤、前列腺癌、肺癌、肾癌等[9，13，33]。除了转运脂肪酸提供能量外，FABPs还能结合并转运各种配体，参与肿瘤细胞内的多种信号通路，调控肿瘤的发生、发展[33]。FABPs几乎在所有组织中均有丰富的表达，但该家族的不同成员表现出组织特异性表达模式。以下主要讨论由脂肪细胞衍生的FABP4和FABP5在肿瘤发生、发展中的作用，两者主要在脂肪细胞及巨噬细胞中表达，且在乳腺癌、结直肠癌等肿瘤中过表达，是脂肪组织和肿瘤微环境的重要参与者[34]。

3.1FABP4 FABP4又称为脂肪细胞型FABPs，是一种运输长链脂肪酸和其他疏水性配体的低分子量蛋白，主要在脂肪细胞和巨噬细胞中存在，但也在其他细胞类型及肿瘤中表达。FABP4由脂肪细胞和巨噬细胞释放，可以旁分泌或外分泌的方式发挥其代谢作用，参与肿瘤与脂肪组织之间的交互作用，诱导脂肪酸氧化途径以促进肿瘤生长[9]。

在卵巢癌细胞与脂质共培养实验中，FABP4被抑制后，肿瘤细胞中的脂质累积及脂肪细胞明显减少；通过向雌性小鼠体内注射荧光标记的ID8小鼠卵巢癌细胞建立小鼠卵巢癌转移瘤模型发现，与野生型小鼠相比，FABP4敲除小鼠的转移性肿瘤负荷显著降低，表明脂肪细胞是卵巢癌转移的主要介质，其中FABP4是脂肪细胞中脂质代谢的介质，影响肿瘤的转移和生长[35]。Herroon等[36]在骨肿瘤及前列腺癌骨转移动物模型实验中发现，FABP4在肥胖小鼠的肿瘤组织中高表达，且抑制其表达可抑制脂肪细胞诱导的肿瘤细胞侵袭，证明FABP4促进了肿瘤的侵袭与转移。在前列腺癌骨转移患者的骨髓组织中，FABP4在脂肪细胞和周围骨髓细胞中呈高表达，表明FABP4参与的脂质运输在肿瘤转移中发挥了重要作用，可能是促进肿瘤进展的机制之一[36]。有研究采用免疫组织化学染色方法检测脂肪酸合成酶与FABP4在乳腺浸润性导管癌临床标本中的表达及临床病理学特征，结果显示FABP4与脂肪酸合成酶在乳腺癌进程中存在相关性，且FABP4在乳腺浸润性导管癌中的表达与淋巴结转移和肿瘤大小呈正相关[37]。FABP4可促进多种肿瘤的进展，并在肿瘤侵袭转移中起重要作用，近年来，FABP4作为肿瘤治疗的新思路已引起不少学者的关注。

3.2FABP5 FABP5是FABP家族的小分子量蛋白，以与FABP4相同的方式被脂肪细胞和巨噬细胞分泌。FABP5参与长链脂肪酸的摄取和转运，并在细胞信号转导、基因调控、细胞生长和分化中发挥关键作用[38]。脂肪细胞和巨噬细胞分泌FABP5参与了脂肪酸代谢，并与FABP4发挥协同效应[38]。目前已有研究表明，FABP5在多种肿瘤中表达上调，包括肝细胞癌、前列腺癌、宫颈癌、结直肠癌、胰腺癌等[9]。

FABP5在宫颈癌组织中表达显著上调，在体外细胞实验中沉默其表达可抑制肿瘤细胞的增殖、迁移和侵袭，表明FABP5增强了宫颈癌细胞的侵袭性；而在体内的同种异体移植模型实验中，沉默FABP5显著抑制肿瘤生长和减少肺转移的发生[39]；在体外和体内实验中，沉默FABP5均降低了MMP-2和MMP-9的表达，表明FABP5在宫颈癌的发生和转移中起重要作用，提示FABP5与宫颈癌预后不良相关[39]。蛋白质组学方法研究表明，FABP5在结直肠癌中也呈高表达，通过人类表皮生长因子受体2的表皮生长因子受体信号通路表达，激活人类表皮生长因子受体2-表皮生长因子受体信号通路可上调FABP5，刺激脂肪酸转运，形成FABP5-脂肪酸复合物继而激活过氧化物酶体增殖物激活受体β/δ信号通路，促进细胞生长和基因的表达，最终导致肿瘤细胞的进展[40]。也有研究通过蛋白质组学研究发现，FABP5在前列腺癌组织中表达增加，抑制FABP5的表达可能延缓肿瘤进展[41]。Kawaguchi等[42]发现在人前列腺癌发生过程中，FABP5表达转录被激活，过表达的FABP5促进了肿瘤细胞的增殖和侵袭；而沉默FABP5表达可使脂肪酸代谢酶减少，导致肿瘤细胞增殖显著降低，表明FABP5在前列腺癌的增殖侵袭中起关键作用。因此，研究FABP5在肿瘤进展中的作用，可能成为肿瘤治疗的新方向。

4 小 结

脂肪组织及其衍生物与参与脂肪代谢的物质共同构成了脂质微环境。目前，关于脂质微环境的研究较少。但已有不少研究结果表明，脂质微环境在肿瘤的发生及发展中起关键作用，近年提出了新的定义即肿瘤周围脂质微环境。脂质微环境是构成肿瘤微环境的重要组成部分，对肿瘤生长起促进作用，并与邻近的肿瘤细胞相互作用逐步形成更有利于肿瘤细胞生长的环境，在肿瘤的侵袭转移中起重要作用。未来，进一步探索脂质微环境对肿瘤侵袭转移机制的影响，可为肿瘤的预防治疗提供新思路。