神经酰胺代谢与膀胱癌的研究进展

乔旭华，付 什，左毅刚综述，王海峰审校

0 引 言

膀胱癌主要源自尿路上皮细胞，目前仍然认为是泌尿系统中最常见的恶性肿瘤。膀胱癌具有术后易复发、易发生耐药等特点，这使得膀胱癌的治疗成为临床的一大难题，因此需要不断探究膀胱癌的发生发展及耐药机制，寻找对膀胱癌患者利益最大化的治疗方案。在鞘脂代谢中，神经酰胺是非常重要的代谢产物，由鞘氨醇碱基和脂肪酸构成。神经酰胺可诱发细胞凋亡，从而影响组织的病理生理变化[1]。基于神经酰胺在膀胱癌中的抑癌作用，理清神经酰胺代谢酶及其代谢产物在膀胱癌中的作用，有利于为膀胱癌患者寻找新的治疗靶标。本文就神经酰胺代谢在膀胱癌中的作用作一综述。

1 神经酰胺的合成和分解

神经酰胺是鞘脂中间代谢产物，目前主要有三种合成途径：①从头合成途径：由丝氨酸和软脂酰辅酶-A经过一系列酶的作用下生成神经酰胺；②鞘磷脂合成途径：鞘磷脂通过鞘磷脂酶(sphingomyelinases，SMase)水解直接合成；③神经酰胺也可由鞘氨醇通过“补救途径”合成[2]。神经酰胺一经合成，通过各种酶继续分解，在神经酰胺激酶、神经酰胺合酶(ceramide synthases，CerSs)、鞘磷脂合成酶、神经酰胺酶、鞘氨醇激酶(sphingosine kinase，SPHK)的作用下代谢为各种产物。

2 神经酰胺与膀胱癌细胞凋亡

在1993年，Obeid等[3]证实神经酰胺在白血病细胞中诱导癌细胞程序性死亡。越来越多的研究表明神经酰胺在细胞传导途径中作为第二信使可诱导细胞凋亡。最新研究发现神经酰胺可经电压依赖性阴离子通道2诱导细胞内线粒体凋亡，再次论证神经酰胺对肿瘤细胞生长有抑制作用[4]。有研究发现，在膀胱癌细胞内可出现神经酰胺集聚，并激活蛋白激酶、丝裂原活化蛋白激酶、蛋白磷酸等，其产物进入线粒体，激发释放细胞色素C，进一步激活细胞caspase酶级联反应，引发癌细胞凋亡[5-6]。

神经酰胺在细胞内表达上调，可发生细胞自噬，有研究发现四氢大麻酚导致神经胶质瘤细胞中的神经酰胺在内质网集聚，促进自噬溶酶体膜通透性增加，组织分解蛋白酶释放，从而发生自噬促进细胞凋亡[7]；最近研究发现在甲状腺癌和急性髓细胞白血病中上调细胞内的神经酰胺可使细胞内自噬体形成增加[8]。自噬可能是癌症治疗的新机制，粉防己碱可能作为膀胱癌治疗的药物，研究发现粉防己碱可通过调节AMPK/mTOR信号通路诱导人膀胱癌细胞自噬，使膀胱癌细胞凋亡[9]。目前已知自噬可诱导膀胱癌细胞凋亡，但神经酰胺在膀胱癌细胞中是否可激发自噬，诱导膀胱癌细胞凋亡有待进一步研究。

由此可知，神经酰胺不断地在膀胱癌细胞中累积，可能诱导膀胱癌细胞凋亡。故通过调节神经酰胺代谢酶及其代谢产物，可能显著起到抑制膀胱癌细胞生长的作用，这为我们寻找膀胱癌的治疗靶点提供了新的思路。

3 神经酰胺重要代谢酶对膀胱癌的作用

3.1 CerS2CerSs是神经酰胺从头合成途径中的关键酶，促进神经酰胺的合成，目前为止，在人体中发现有六种神经酰胺合酶(CerS1-CerS6),不同的CerSs在肿瘤中有不同的生物学作用，在CerSs家族中,目前研究发现与膀胱癌的发生发展有关的是CERS2[10]。CERS2又称人源性长寿保障基因Ⅱ型(LASS2，homo sapiens longevity assurance homologue2), 目前很多研究提示LASS2是一种肿瘤抑制基因，如在肝癌中，LASS2可通过促进线粒体凋亡，诱导肝癌细胞凋亡，抑制肝癌细胞生长[11]。LASS2表达上调通过p53依赖途径抑制甲状腺癌细胞增殖，促进癌细胞凋亡[12]。LASS2基因虽确认是肿瘤抑制基因，但对其抑制肿瘤的分子机制需进一步探究。

本课题组研究发现LASS2表达上调可能抑制膀胱癌细胞的生长[13]。为进一步探究LASS2在膀胱癌中的表达及对膀胱癌的作用，课题组检测LASS2在人膀胱癌BIU-87、T24、EJ和EJ-M3细胞中的表达情况，发现膀胱癌细胞系的侵袭能力与LASS2表达水平正相关[14]。我们还发现LASS2表达上调，可抑制V-ATP酶活性从而抑制膀胱癌细胞的生长[15]，而上调miR-3622a[16]、miR-3658[17]表达后则能够通过抑制LASS2在膀胱癌细胞内的表达，进而促进膀胱癌细胞的迁移及增殖。我们还证实了LASS2表达上调可抑制裸鼠异种移植瘤的生长[18-19]。这些研究数据都充分说明LASS2表达上调可抑制膀胱癌细胞的各项生物学行为，并可作为监测膀胱癌发展的生物标志物。LASS2与膀胱癌的化疗耐药同样具有密切相关性。如microRNA-9、microRNA-93在膀胱癌中表达上调可通过靶向抑制LASS2表达促使膀胱癌的耐药性发生[20-22]。LASS2表达上调可通过调节ERK-Drp1诱导的线粒体动力学来抑制膀胱癌的侵袭和化疗耐药[23]。

因此，LASS2不仅参与神经酰胺合成，还能通过调节神经酰胺信号传递而抑制膀胱癌细胞增殖，增加膀胱癌化疗敏感性，LASS2可能成为治疗膀胱癌的靶点。

3.2SMase鞘磷脂经过SMase水解生成神经酰胺，在细胞内SMase上调促使神经酰胺在细胞内集聚，促进细胞凋亡，有研究发现SMase上调可导致心肌细胞内神经酰胺聚集，诱导线粒体凋亡[24]。SMase可分为酸性、碱性、中性三类，在肿瘤中发挥的作用不尽相同。有研究发现酸性SMase表达上调可抑黑色素瘤的发展，也可增加黑色素瘤对顺铂的敏感性[25]。中性SMase上调可抑制癌细胞增殖，但最近有研究表明在乳腺癌、肝癌中其可能有促癌作用[26]。碱性SMase在癌症中的作用暂无研究。

SMase在膀胱肿瘤中研究较少，Kumagai等[27]发现用香烟烟雾提取物等亲电试剂处理后的膀胱癌ECV-304细胞中酸性SMase(ASMase)表达上调，细胞内神经酰胺集聚，促使IL-6产生增加，增强膀胱癌ECV-304细胞炎症反应。炎症作为膀胱癌发生的重要因素之一，同时影响膀胱癌的预后，如萝卜硫醚通过调整肠道微生物菌群，减轻炎症反应和免疫反应，抑制化学因素诱发膀胱癌的进展[28]。对需进行膀胱癌根治术的肌层浸润性膀胱癌，术前对炎症的控制，有利于患者术后恢复，提高患者生存率[29]。

根据这些研究结论可知，SMase在膀胱癌癌中表达上调可能诱导膀胱炎症的发生，增加膀胱癌发病风险，这与SMase上调，神经酰胺细胞内集聚抑制癌细胞生长理论相悖，故未来需进一步探究SMase在膀胱癌表达的利与弊。

3.3SPHK神经酰胺经神经酰胺酶水解为鞘氨醇，鞘氨醇继续分解：一是可由补救途径生成神经酰胺，二是经过磷酸化产生1-磷酸神经酰氨(sphingosine-1-Phosphate，S1P)，S1P可与5种G蛋白偶联受体结合诱导启动促进癌细胞存活的信号，并可促进癌肿血管的生长[30]。S1P磷酸化时需要SPHK的参与，SPHK可通过调节细胞内SIP水平影响恶性肿瘤细胞的生存、转移、新血管形成以及恶性肿瘤细胞的化疗敏感性[31]；SPHK于1998年首次从大鼠肾细胞中提取出，目前发现其在人体主要有2个亚型，即SPHK1和SPHK2[32]。SPHK1可促进癌细胞存活、增殖和肿瘤转移；SPHK2对癌细胞影响的研究较少[33]。

Meng等[34]检测膀胱癌组织和癌旁组织中SPHK1的表达，结果显示，SPHK1在膀胱癌组织中的表达水平明显高于癌旁组织，同时予以随访，发现SPHK1在膀胱癌中表达上调能够显著降低患者的5年生存率(P<0.001)。Yu等[35]也发现SPHK1在膀胱癌中表达上调，膀胱癌侵袭性增加，SPHK1可能作为膀胱癌预后生物标志物。Sun等[36]对膀胱癌组织和癌旁组织以及浸润性膀胱癌和非浸润性膀胱癌组织中的SPHK2表达进行了检测，SPHK2在膀胱癌中表达上调，且在浸润性膀胱癌的表达明显多于在非浸润性性膀胱癌，因此SPHK2可能与膀胱癌的分级有关。

由此可知，SPHK在膀胱癌中有促癌作用，能促进膀胱癌的发展，这可能与加快神经酰胺的代谢分解有关，所以找出有效阻断SPHK的试剂，可为膀胱癌治疗提供新的治疗靶点。

3.4葡萄糖神经酰胺合酶(glucosylceramide synthase，GCS)GCS是葡萄糖神经酰胺的合成限速酶，在细胞内表达上调可加速神经酰胺代谢，对抗神经酰胺诱导癌细胞凋亡，促进癌细胞增殖和存活。 GCS表达上调可促进肝癌[37]、肾癌[38]、大肠癌[39]发展，另有研究发现在乳腺浸润性导管癌[40]、宫颈癌[41]、肝癌[42]中GCS表达上调，可增加癌细胞耐药性。GCS在膀胱癌中研究较少，目前研究发现其在膀胱癌组织及复发的膀胱癌组织中表达明显上调，而且GCS表达上调程度与淋巴结转移率呈正相关[43]，这可能为膀胱癌患者手术时机的选择提供指导性意见。基于GCS的表达与癌细胞凋亡及耐药之间的相关性，因此进一步探究其在膀胱癌耐药中的具体作用机制对于膀胱癌的治疗具有重要的临床意义。

4 神经酰胺重要代谢产物与膀胱癌

4.1 S1PS1P作为神经酰胺的重要代谢产物能通过癌细胞表面受体(sphingosine-1-phosphate receptor，S1PR)信号转导促进癌细胞的浸润、转移[44]。有学者通过检测健康人血浆和低级别、高级别的膀胱癌患者血浆中的S1P浓度发现在高分化膀胱癌中的含量最高，同时发现在膀胱癌及正常膀胱组织中均未检测到S1PR5表达；S1PR1表达与膀胱肿瘤分级正相关；S1PR2表达上调可增加膀胱癌侵袭能力；S1PR4在正常膀胱组织及癌组织中都表达，不影响膀胱癌的发展[45]。Liu等[46]发现S1PR1可通过激活TGF-β信号通路增加膀胱癌的侵袭性，并导致膀胱癌生存率下降，其可作为预后生物标志物及潜在的治疗靶点。因此降低细胞内S1P表达，将有利于抑制膀胱癌的进展，提高膀胱癌患者的生存率。

4.2葡萄糖神经酰胺(glucosylceramide，GC)神经酰胺经GC合酶分解成GC，GC是人体中鞘糖脂的重要前体，是人体内必不可少的神经酰胺代谢物[47]。GC细胞内蓄积可诱导苏氨酸激酶(Akt)和细胞外调节蛋白激酶(ERK1/2)激活, 使多重耐药基因(MDR1)和抗凋亡基因表达上调，故而发生癌细胞耐药[48]。前文阐述GCS在膀胱癌组织及复发的膀胱癌组织中表达明显上调，故膀胱癌的耐药性与GC在膀胱组织细胞中的集聚有关。这提示我们可进一步探索GC通过GCS通路影响膀胱癌耐药性,将有利于阐明神经酰胺对于膀胱癌化疗敏感性的调控机制。

5 结语与展望

本文对神经酰胺代谢通路中与膀胱癌相关的分子进行综述。神经酰胺在癌细胞中发挥作用可从以下三个理论出发：①神经酰胺在癌细癌细胞中集聚使细胞发生凋亡；②抑制神经酰胺集聚可使癌细胞免于凋亡；③外源性神经酰胺、神经酰胺类似物或内源性神经酰胺升高会增强癌细胞凋亡的敏感性。基于这三个理论，要使神经酰胺在膀胱癌细胞中起到治疗癌症的作用，需要明确神经酰胺在膀胱癌细胞内代谢通路和信号传递，促使神经酰胺在膀胱癌中表达上调。应将参与神经酰胺代谢的酶及其代谢产物为研究靶点，才有望寻找出神经酰胺的促合成剂及抗分解剂，从而在膀胱癌的诊治中取得新进展。另外，在膀胱癌中神经酰胺合成增多的同时是否会导致神经酰胺代谢产物的增加而促进膀胱癌发展或发生耐药，也是未来我们在研究神经酰胺代谢在膀胱癌中的作用时需要解决的问题。