范會(huì)利,薛剛,2,吳靖芳

(河北北方學(xué)院 1.形態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心； 2.耳鼻咽喉頭頸外科教研室，河北 張家口 075000)

近年來，甲狀腺癌(thyroid cancer，TC)的發(fā)病率逐年上升，預(yù)計(jì)將成為全球第4大癌癥類型，這歸因于多個(gè)因素，包括對(duì)TC早期檢測(cè)技術(shù)的提升、可改變的個(gè)人危險(xiǎn)因素的患病率上升以及環(huán)境危險(xiǎn)因素(例如碘水平)的增加等[1]。

TC雖屬侵襲性相對(duì)較弱、預(yù)后較好而且5年及10年生存率均可高達(dá)90%以上的腫瘤，但在臨床實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，有不少患者在初診時(shí)就出現(xiàn)大量淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，并具有較高的侵襲性[2]。有研究表明在卵巢癌、惡性黑色素瘤、TC中溶血磷脂酸(lysophosphatidic acid,LPA)能夠協(xié)同癌基因的激活來維持細(xì)胞增殖，促進(jìn)細(xì)胞存活、侵襲和轉(zhuǎn)移。由于LPA有很復(fù)雜的代謝網(wǎng)絡(luò)和多方面的病理生理活動(dòng)與生理功能交織，以及不同個(gè)體、不同疾病LPA受體介導(dǎo)的復(fù)雜和甚至相反的功能以及LPA檢測(cè)技術(shù)瓶頸，是LPA在癌癥診斷、治療時(shí)面臨巨大的挑戰(zhàn)。

1 LPA

1.1 LPA合成

LPA即1-?；?2-羥基-3-磷酸甘油，為430～480 Da的簡(jiǎn)單天然磷脂之一，屬于甘油基溶血磷脂家族，是一種多功能的“磷脂信使”。由甘油主鏈、磷酸頭基和不同長度飽和度酰基鏈的單尾組成。與大多數(shù)磷脂不同，因其甘油骨架上3位碳原子上含有磷酸基，2位碳原子上含羥基使其具有水溶性，因此它是水溶性的。LPA可以由血小板、成纖維細(xì)胞、癌細(xì)胞和脂肪細(xì)胞分泌，從多種類型的細(xì)胞釋放。細(xì)胞外LPA有細(xì)胞來源和非細(xì)胞來源兩種途徑。首先，細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞膜途徑，是通過磷脂酶A1(PLA1)和磷脂酶A2(PLA2)水解來自膜衍生磷脂酸(PA)的脂肪酸部分，細(xì)胞內(nèi)LPA是磷脂和三酰甘油合成的中間產(chǎn)物。LPA 非細(xì)胞來源途徑是溶血磷脂酰膽堿 (lysophosphatidylcholine,LPC) 和溶血磷脂酰絲氨酸 (lysophosphatidylserine,LPS)等溶血磷脂中的膽堿和絲氨酸部分被溶血磷脂?；窪剪切、清除，該途徑是血液LPA的主要來源[3-4]。LPA在血漿中被一類磷酸脂酶迅速翻轉(zhuǎn)，使LPA去磷酸化，減少了LPA與受體結(jié)合和激活的作用[5]。當(dāng)LPA的產(chǎn)生和降解這個(gè)平衡被打破后,就會(huì)產(chǎn)生高水平的LPA，導(dǎo)致一些病理變化。

1.2 自分泌運(yùn)動(dòng)因子(autotaxin,ATX)

Autotaxin(ATX) 又名作磷酸二酯酶Iα，一種分泌型糖蛋白，發(fā)現(xiàn)于人類黑色素瘤A2058細(xì)胞釋放的一種自分泌運(yùn)動(dòng)刺激因子，ATX是外核苷酸焦磷酸酶/磷酸二酯酶家族中唯一具有溶血磷脂酶D活性的磷脂酶和磷酸二酯酶，它存在于組織和循環(huán)中，可以把LPC水解成溶血磷脂酸，發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)[6]。因此，常把ATX-LPA看作生物軸發(fā)揮作用[7]。血清和血漿中生物活性LPA主要由ATX產(chǎn)生。 ATX+/-小鼠血清中的LPA水平降低了一半，支持了ATX作為產(chǎn)生細(xì)胞外循環(huán)LPA的主導(dǎo)合成酶的作用。ATX mRNA廣泛表達(dá)，但其蛋白表達(dá)僅限于脂肪細(xì)胞、少突膠質(zhì)細(xì)胞、脈絡(luò)叢和支氣管上皮細(xì)胞[8]。此外，人腸道內(nèi)分泌細(xì)胞、脾臟B細(xì)胞也表達(dá)ATX，但通過免疫印跡或免疫組織化學(xué)方法，在癌細(xì)胞中的ATX表達(dá)相對(duì)較低或檢測(cè)不到。ATX以一種前體酶的形式表達(dá)，繼而經(jīng)N-末端信號(hào)肽切除和弗林蛋白酶的裂解，通過經(jīng)典的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-高爾基體途徑以活化糖蛋白的形式分泌到細(xì)胞外[9]。分泌的ATX與細(xì)胞表面的整合素或硫酸乙酰肝素結(jié)合，使ATX在靶細(xì)胞上定位[10]。由于LPA的半衰期很短，約為3 min，ATX與細(xì)胞表面分子的這種相互作用提供了一種接近其同源受體的LPA局部產(chǎn)生的方法[11]。

1.3 細(xì)胞外代謝及LPA失活

生理濃度的LPA不僅存在于血清中，還存在于惡性腫瘤滲出液、唾液、卵泡液、精漿等。在血清、炎性滲出液或腫瘤細(xì)胞滲出液中，LPA可高達(dá)10 μM。有研究稱在惡性液體中外泌體數(shù)量升高，可能是導(dǎo)致癌癥患者中LPA異常生成增多的原因[12]。卵巢癌患者腹腔積液中含有大量的腫瘤和免疫細(xì)胞，它們相互作用產(chǎn)生具有促進(jìn)轉(zhuǎn)移和免疫抑制特性的多種介質(zhì)，其中，LPA起著非常重要的作用，腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞能在無脂培養(yǎng)基中產(chǎn)生20∶4的?；鵏PA[13]。

LPA失活是通過磷脂磷酸水解酶家族(lipid phosphate phosphatase，LPPs)水解細(xì)胞外LPA的方式抑制LPA受體及其信號(hào)傳導(dǎo)通路，阻斷LPA的多種生物學(xué)效應(yīng)；調(diào)控細(xì)胞內(nèi)外活性磷酸脂類水平，維持細(xì)胞的正常生長、增殖過程。LPP-1可通過內(nèi)皮分化基因受體2(endothelial differentiation gene 2,EDG-2)信號(hào)調(diào)控LPA的去磷酸化抑制細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)[14]。LPPs在卵巢癌細(xì)胞中的過度表達(dá)能降低集落形成，促進(jìn)細(xì)胞凋亡，并減緩了體內(nèi)外腫瘤的生長[15]。因此，LPA信號(hào)持續(xù)時(shí)間和強(qiáng)度可能少部分取決于LPP的表達(dá)水平。而在卵巢癌中LPP的表達(dá)降低[16]。因此，提高LPP活性將是一種有前景的治療方案。

2 ATX-LPA信號(hào)軸的生物學(xué)功能

2.1 ATX-LPA信號(hào)軸功能概述

LPA與適當(dāng)?shù)氖荏w結(jié)合后，激活磷脂酶C和MAPK、PI3K和RhoA途徑，并參與各種細(xì)胞過程[17]。LPA受體是一種G蛋白偶聯(lián)受體。至少有6個(gè)LPA受體，1996年鑒定并克隆了第一個(gè)LPA受體，發(fā)現(xiàn)了LPA1、LPA2和LPA3，它們都是GPCRs家族中EDG的成員。隨后也鑒定了嘌呤能G蛋白偶聯(lián)受體P2Y9(P2Y9/GPR23、LPAR5/GPR92和LPAR6/P2Y5)。另外有一些G蛋白偶聯(lián)受體也被證明是公認(rèn)的LPA受體，包括GPR87、GPR35和P2Y10[18]。

ATX-LPA信號(hào)軸在傷口愈合、正常妊娠植入、分娩、胎兒神經(jīng)和血管發(fā)育等生理過程中至關(guān)重要，對(duì)機(jī)體主要起有益的保護(hù)作用[19-21]。多種生活方式和治療因素會(huì)導(dǎo)致慢性炎癥和與肥胖、高脂肪飲食、腫瘤細(xì)胞因子和DNA損傷致ATX-LPA信號(hào)失調(diào)[22]。反之，ATX-LPA升高可導(dǎo)致慢性炎癥，導(dǎo)致人類疾病，包括心血管疾病、類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎和其他自身免疫性疾病、神經(jīng)病理性疼痛、先兆子癇和其他妊娠并發(fā)癥、特發(fā)性肺纖維化、癌癥以及對(duì)化療和放療的反應(yīng)等[23](圖1)。

圖1 ATX/LPA信號(hào)軸的功能

2.2 ATX-LPA信號(hào)軸與癌癥

2.2.1 腫瘤細(xì)胞的增殖、浸潤、轉(zhuǎn)移 在多種不同細(xì)胞類型的癌癥如神經(jīng)母細(xì)胞瘤，LPA能夠促進(jìn)細(xì)胞的存活和增殖[24]。特異性LPA受體在腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移中的作用也已被充分證實(shí)，LPA作為信號(hào)分子激活G蛋白偶聯(lián)受體LPA1，LPA2和LPA3導(dǎo)致細(xì)胞增殖并促進(jìn)腫瘤發(fā)生。LPA通過MAPK(ERK1/2，JNK1/2)，Egr-1，AP-1和NF-κB信號(hào)軸誘導(dǎo)上調(diào)了 酪氨酸激酶受體表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)了膀胱癌T24細(xì)胞的細(xì)胞侵襲[25]。LPA促進(jìn)了肺癌A549細(xì)胞系的遷移，增殖和集落形成。LPA1和LPA3在A549細(xì)胞中優(yōu)先表達(dá)，并且Ki16425(LPA1和LPA3拮抗劑)和ono7300243(LPA1拮抗劑)都完全阻斷了LPA誘導(dǎo)的作用。在動(dòng)物模型中，LPA1過表達(dá)顯著增加了A549細(xì)胞衍生的腫瘤體積，LPA1敲低顯著降低了A549細(xì)胞衍生的腫瘤體積，表明LPA1是體內(nèi)腫瘤形成的調(diào)節(jié)劑。LPA1 / Gi / MAP激酶/NF-κB途徑與LPA誘導(dǎo)的A549細(xì)胞致癌作用有關(guān)。因此，靶向LPA1可能是治療肺癌的新策略[26]。胰腺導(dǎo)管腺癌(pancreatic ductal adenocarcinoma,PDAC)細(xì)胞通過與胰腺星狀細(xì)胞轉(zhuǎn)分化為活化的癌癥相關(guān)成纖維細(xì)胞共同作用產(chǎn)生 LPA，通過ATX-LPA軸促進(jìn)PDAC細(xì)胞增殖，遷移和AKT活化，ATX抑制劑抑制了PDAC在體內(nèi)的生長[27]。最新研究表明，ATX-LPA軸與腫瘤進(jìn)展有關(guān)，作為神經(jīng)系統(tǒng)常駐巨噬細(xì)胞的小膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)高水平ATX，神經(jīng)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤與小膠質(zhì)細(xì)胞共培養(yǎng)，可以促進(jìn)神經(jīng)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移、存活和增殖且該作用被LPA1抑制劑阻斷[28]。在腫瘤微環(huán)境中小膠質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生的LPA以自分泌或旁分泌途徑作用于LPAR 1促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移、存活和增殖。

2.2.2 ATX-LP A受體軸在癌干細(xì)胞中的作用 腫瘤細(xì)胞的遺傳不穩(wěn)定性導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞群的異質(zhì)性。癌干細(xì)胞(cancer stem cells，CSC)在自我更新、侵襲、轉(zhuǎn)移等方面具有獨(dú)特特性，CSC與其子細(xì)胞之間存在著另一種異質(zhì)性[29]。隨著原發(fā)性腫瘤成功根除，靶向CSC和腫瘤轉(zhuǎn)移的治療越來越受到重視。ATX-LPA信號(hào)軸在CSC的生長、侵襲、轉(zhuǎn)移和TME的重編程中起著重要作用。Ray 等[30]研究表明LPA因其促進(jìn)上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)的能力是CSC侵襲和轉(zhuǎn)移能力發(fā)展的關(guān)鍵步驟。ATX上調(diào)是伴隨EMT的事件ATX-LPA激活了驅(qū)動(dòng)EMT的信號(hào)通路，如PI3K/AKT/mTOR/Skp2/p27[31]。ATX抑制劑劑量依賴性地降低4T1小鼠乳腺癌乳腺球的生存能力[32]。ATX-LPA軸是乳腺癌CSC生長和進(jìn)展的主要調(diào)控系統(tǒng)[33]。在羊膜上皮細(xì)胞體外EMT模型研究中發(fā)現(xiàn)LPA合成和降解酶在調(diào)節(jié)EMT中具有相反的作用[34]。

2.2.3 在腫瘤微環(huán)境中的作用 腫瘤微環(huán)境(the tumor microenvironment，TME)是指癌細(xì)胞與多種基質(zhì)成分(如細(xì)胞外基質(zhì)ECM)、腫瘤細(xì)胞周圍基質(zhì)中的與腫瘤相關(guān)的成纖維細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、周細(xì)胞、脂肪細(xì)胞、間充質(zhì)干細(xì)胞和免疫系統(tǒng)細(xì)胞(B淋巴細(xì)胞、T 淋巴細(xì)胞、髓源性細(xì)胞、單核細(xì)胞、腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞)相互作用構(gòu)成的促腫瘤生長微環(huán)境。LPA是癌細(xì)胞與TME交互的核心，并且LPA和ATX在許多癌癥的表達(dá)都是上調(diào)的。LPA通過促進(jìn)血管生成、增殖、生存、侵襲和轉(zhuǎn)移來促進(jìn)腫瘤的進(jìn)展。

TME中的基質(zhì)細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞通過旁分泌或細(xì)胞-細(xì)胞間的直接作用，誘發(fā)腫瘤細(xì)胞代謝發(fā)生重編程。即腫瘤細(xì)胞根據(jù)自身所處環(huán)境的變化而選擇適合自己的代謝方式來滿足自身增殖，這種改變腫瘤能量代謝方式的適應(yīng)性稱為能量代謝重編程[35]。最近的證據(jù)表明，在某些類型的癌癥如前列腺癌中，細(xì)胞增殖的啟動(dòng)更依賴于脂質(zhì)代謝而不是糖酵解[36]。靶向抑制脂肪酸合成可以削弱細(xì)胞增殖和存活的能力，其機(jī)制與限制脂質(zhì)膜的產(chǎn)生，以及阻斷線粒體中脂肪酸的β-氧化有關(guān)。目前，針對(duì)于脂肪酸合成的靶點(diǎn)主要有ATP 檸檬酸裂解酶和脂肪酸合成酶。除了癌細(xì)胞外，TME也是ATX和LPA的重要來源。乳腺富含脂肪細(xì)胞的基質(zhì)為乳腺癌的生長和進(jìn)展提供了豐富的LPA來源，ATX-LPA軸可使TME的基質(zhì)成分產(chǎn)生大量促炎介質(zhì)，并在癌癥的進(jìn)展和轉(zhuǎn)移擴(kuò)散中具有重要的意義[37]。ATX-LPA軸介導(dǎo)癌癥治療抵抗的一個(gè)主要調(diào)節(jié)系統(tǒng)，Akt激酶-NFkB轉(zhuǎn)錄因子在介導(dǎo)放療和化療耐藥中的作用也已經(jīng)明確[38]。

3 靶向ATX-LPA信號(hào)軸的治療策略

靶向LPA及其信號(hào)通路和受體的治療意義對(duì)多種疾病的病理生理過程有重要的意義。以LPA生物合成、代謝或信號(hào)通路為靶點(diǎn)的研究可能有助于多種疾病的治療(圖2)。如使用ATX抑制劑(GLPG1690，NCT02738801等)來減少LPA的生成；使用LPA單克隆抗體(Lpathomab)來降低LPA的水平；使用LPA受體拮抗劑(NCT01766817靶向LPAR1)來阻止LPA受體(LPAR)的激活從而阻止信號(hào)的啟動(dòng)；使用G蛋白抑制劑，β-阻滯劑和蛋白酪氨酸激酶受體(PTKRs)或絲氨酸/蘇氨酸激酶受體(S/TKRs)阻斷上游信號(hào)；而下游效應(yīng)器抑制劑是LPA信號(hào)阻斷的另一種選擇[39]。

圖2 針對(duì)LPA信號(hào)通路的潛在治療靶點(diǎn)

4 ATX-LPA在TC中的作用

4.1 TC的診斷標(biāo)志物

脂質(zhì)不僅在膜結(jié)構(gòu)的形成和能量存儲(chǔ)中起著重要作用，而且在信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，細(xì)胞增殖和凋亡中也起著重要作用。據(jù)報(bào)道，癌細(xì)胞在脂質(zhì)代謝中的變化影響許多細(xì)胞功能，并且在許多疾病中發(fā)現(xiàn)了脂質(zhì)組成的變化。已經(jīng)開發(fā)了幾種脂質(zhì)組學(xué)方法來發(fā)現(xiàn)潛在的癌癥脂質(zhì)生物標(biāo)志物[40]。利用納流超高效液相色譜-電噴霧電離-串聯(lián)質(zhì)譜(nUHPLC-ESI-MS/MS)對(duì)5種常見癌癥(肝癌、肺癌、胃癌、結(jié)直腸癌和TC)患者血液進(jìn)行了全面的脂質(zhì)組學(xué)分析顯示脂質(zhì)種類與多種癌癥顯著相關(guān)。其中，溶血磷脂酰乙醇胺和血漿置換血漿蛋白原，在肝癌、肺癌、胃癌、結(jié)直腸癌中均明顯偏低，而在TC中則較高。受試者工作曲線分析顯示溶血磷脂酰肌醇是TC特有的脂質(zhì)。這一結(jié)果為將來驗(yàn)證LPA作為TC的特異性脂質(zhì)標(biāo)志物提供了基礎(chǔ)[41]。

4.2 ATX-LPA信號(hào)對(duì)TC生物學(xué)行的影響

Shin等[42]報(bào)道了不同類型TC中ATX-LPA信號(hào)相關(guān)的蛋白對(duì)復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移性TC的影響，顯示髓樣癌ATX表達(dá)水平最高，LPA1在低分化癌和間變癌較高，甲狀腺乳頭狀癌(papillary thyroid carcinoma，PTC)中LPA2、LPA3表達(dá)水平最高。傳統(tǒng)PTC中ATX，LPA1，LPA2 水平高于濾泡變異型FVPTC，BRAFV600E突變型PTC中 ATX,LPA1,LPA2，LPA3高于無突變型 PTC，ATX 與LPA1 與PTC縮短得生存期呈正相關(guān)。Schulte等[43]研究表明正常甲狀腺、甲狀腺腫和乳頭狀或?yàn)V泡狀TC表達(dá)2種高親和力同源LPA受體EDG2和EDG4。乳頭狀癌和濾泡狀癌的EDG4受體mRNA表達(dá)較正常甲狀腺或甲狀腺腫增加3倍。EDG2受體在惡性腫瘤中的總量無明顯變化，但單個(gè)標(biāo)本EDG2表達(dá)增高與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有關(guān)。高親和力LPA受體EDG4的mRNA表達(dá)改變與分化型TC的發(fā)病機(jī)制有關(guān)。與細(xì)胞運(yùn)動(dòng)有關(guān)的甲狀腺受體相互作用蛋白6(TRIP6)與LPA2受體結(jié)合，增強(qiáng)LPA誘導(dǎo)的細(xì)胞遷移能力，TRIP6的過表達(dá)增強(qiáng)了LPA誘導(dǎo)的細(xì)胞遷移；相反，TRIP6特異性小干擾RNA抑制內(nèi)源性TRIP6的表達(dá)降低了SKOV3卵巢癌細(xì)胞的TRIP6表達(dá)，通過激活小G蛋白R(shí)ho及其下游效應(yīng)物，誘導(dǎo)肌動(dòng)蛋白重排、局部粘附和細(xì)胞遷移[44]。2005年Lai等[45]證實(shí)LPA通過調(diào)節(jié)c-Src介導(dǎo)的TRIP6 Tyr-55殘基磷酸化水平誘導(dǎo)的TC細(xì)胞形態(tài)學(xué)改變和細(xì)胞遷移能力。Wu等[46]發(fā)現(xiàn)下調(diào)LPAR5表達(dá)通過P13K/AKT通路和EMT抑制劑PTC的進(jìn)展。

Benesch 等[47]報(bào)道ATX在TC原發(fā)灶和轉(zhuǎn)移灶上調(diào)4～10倍，在有炎細(xì)胞浸潤的良性腫瘤中ATX也高表達(dá)；原代培養(yǎng)的TC細(xì)胞顯示ATX通過LPA的形成增加了癌培養(yǎng)物中16種炎癥介質(zhì)的分泌。有研究認(rèn)為ATX、LPA和炎癥介質(zhì)的高表達(dá)是甲狀腺惡性疾病的特征。ATX抑制劑剝奪癌細(xì)胞的LPA和隨之而來的大量炎性趨化因子和細(xì)胞因子的分泌，而這些炎性趨化因子和細(xì)胞因子會(huì)推動(dòng)癌癥的發(fā)展。到目前為止，還沒有ATX抑制劑被引入臨床實(shí)踐。但有結(jié)果支持使用ATX抑制劑可作為一種潛在的新策略來對(duì)抗ATX-LPA炎癥軸對(duì)TC的影響。

5 展望

此綜述主要概述了LPA生物學(xué)特性以及ATX-LPA信號(hào)軸的功能和在癌癥增殖，遷移等方面的作用?，F(xiàn)在癌癥發(fā)病機(jī)制尚不清楚，研究LPA對(duì)TC作用為未來更進(jìn)一步的研究TC提供新的靶點(diǎn)。