高 杰綜述，丁留成，衛(wèi)中慶審校

0 引 言

前列腺癌(prostate cancer, PCa)是泌尿系統(tǒng)中發(fā)病率最高的一種惡性腫瘤，美國癌癥協(xié)會預(yù)計，2020年在美國男性中PCa將位居新發(fā)惡性腫瘤榜首，且其癌癥相關(guān)死亡率將緊隨肺癌之后位居第二[1]。我國PCa的發(fā)病率也呈現(xiàn)逐年上升的趨勢，因其不良預(yù)后及高度惡性，逐漸成為威脅老年男性生存時間和質(zhì)量的重要問題?，F(xiàn)階段，包括手術(shù)去勢和藥物去勢治療在內(nèi)的雄激素剝奪治療(androgen deprivation therapy, ADT)可有效緩解PCa進(jìn)程，是所有階段復(fù)發(fā)性PCa的標(biāo)準(zhǔn)治療手段[2-3]。但經(jīng)過初次持續(xù)ADT治療后疾病依然進(jìn)展，最終將不可避免地發(fā)展成惡性程度更高的去勢抵抗性前列腺癌(castration-resistant prostate cancer, CRPC)[4]，導(dǎo)致患者的惡性預(yù)后結(jié)果。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，在肺癌[5]、甲狀腺癌[6]、結(jié)直腸癌[7]和乳腺癌等腫瘤中均已發(fā)現(xiàn)存在異常的脂質(zhì)代謝。同樣，在CRPC患者中發(fā)現(xiàn)有諸如2型糖尿病和胰島素抵抗等糖代謝紊亂的臨床表現(xiàn)，以及肥胖和血脂異常等脂代謝紊亂的臨床表現(xiàn)[8]。近年來，脂代謝重編程與CRPC的密切聯(lián)系得到廣泛關(guān)注，本文主要就脂質(zhì)代謝在CRPC中的研究進(jìn)展作一綜述。

1 脂質(zhì)代謝與PCa的關(guān)系

腫瘤能夠自發(fā)產(chǎn)生能量代謝重編程，是其區(qū)別于正常組織的重要特征之一[9-10]，并在腫瘤的進(jìn)展過程及轉(zhuǎn)移侵襲等多種生物學(xué)行為中起到重要作用[11]。其重要的標(biāo)志之一是Warburg效應(yīng)，即盡管腫瘤細(xì)胞處于氧氣充足的環(huán)境中，仍可以糖酵解為葡萄糖的主要代謝途徑，從而增強自身增殖、遷移和侵襲等生物學(xué)能力[12]。

目前有多個層面的研究已經(jīng)證實，脂質(zhì)代謝與PCa的進(jìn)展、耐藥性以及復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。大量研究表明，PCa發(fā)生發(fā)展過程中存在多種途徑的脂代謝異常，包括循環(huán)池中脂質(zhì)的攝取增加[13]，脂肪酸從基質(zhì)脂肪細(xì)胞更多地轉(zhuǎn)移到PCa細(xì)胞內(nèi)[14]，脂肪酸和磷脂的從頭合成增加[15]，磷脂[16]以及作為膽固醇酯儲存在胞漿脂滴中的膽固醇積累增加[17]。有趣的是，支鏈脂肪酸氧化過程中的關(guān)鍵酶α-甲酰輔酶A消旋酶被發(fā)現(xiàn)在PCa中過表達(dá)，并能增加細(xì)胞內(nèi)脂肪酸氧化來為腫瘤生長提供能量[18]。這就暗示在PCa的進(jìn)展中可能存在一種脂質(zhì)合成和氧化之間的平衡，其功能是同時為PCa細(xì)胞的生長提供所需的脂質(zhì)原料和必要能量。PCa患者在接受ADT治療12-24周后，可觀察到患者胰島素抵抗增強和血清膽固醇升高的現(xiàn)象[19]。雖然肥胖與PCa發(fā)病風(fēng)險之間的關(guān)系目前尚不清楚，但相關(guān)研究提示肥胖和代謝綜合征與CRPC患者生存不良預(yù)后有關(guān)[20]。在CRPC階段，雄激素受體(androgen receptor, AR)順位基因大部分被保留，特別是AR介導(dǎo)的脂質(zhì)生物合成在PCa發(fā)展為CRPC的過程中高度保守并被重新激活，高強度的脂質(zhì)合成狀態(tài)被認(rèn)為可導(dǎo)致患者的不良預(yù)后，這就提示脂質(zhì)生物合成途徑可依賴AR調(diào)節(jié)而重新激活，這在推動PCa進(jìn)展中起到重要作用，并表明ADT可能通過阻斷脂質(zhì)生物合成途徑而在治療上得到增強[21]。

2 脂肪酸代謝和CRPC

2.1 脂肪酸合成的基本過程脂肪酸代謝是脂質(zhì)代謝的關(guān)鍵組成部分，其從頭合成的第一步是由檸檬酸合成乙酰CoA，這需要關(guān)鍵酶ATP檸檬酸裂解酶(ATP citrate lyase, ACLY)的催化。而乙酰CoA羧化酶可將乙酰CoA縮合成丙二酰CoA，后者再被脂肪酸合成酶(fatty acid synthase, FAS)轉(zhuǎn)化為16碳脂肪酸棕櫚酸酯。隨后在硬脂酰CoA去飽和酶的作用下生成單不飽和脂肪酸，然后由脂肪酸伸長酶等酶催化合成多不飽和脂肪酸，最終產(chǎn)生三酰甘油。

2.2 脂肪酸代謝紊亂中的重要酶體

2.2.1 ACLY有研究證明在CRPC細(xì)胞中，抑制ACLY可增強細(xì)胞對AR拮抗劑的敏感性，而同時抑制ACLY和AR則可直接限制細(xì)胞增殖并誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，這種現(xiàn)象在雄激素缺乏的情況下更加明顯[22]；并且這一抑制劑組合可導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激狀態(tài)并同時激活A(yù)MP依賴的蛋白激酶，從而抑制AR水平[22]；而在CRPC細(xì)胞中，AR轉(zhuǎn)錄水平與ACLY以及其他脂肪酸合成過程中需要的酶基因的表達(dá)呈正相關(guān)關(guān)系。這些研究提示在ACLY與AR的協(xié)同作用對維持CRPC細(xì)胞耐藥意義重大?？缀Ｈ鸬萚23]在PCa的DU145細(xì)胞中使用小干擾RNA片段選擇性敲低ACLY的表達(dá)后，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞增殖水平受到抑制，而胞內(nèi)乙酰CoA和凋亡蛋白Caspase-3的表達(dá)明顯上調(diào)，同時早晚期凋亡細(xì)胞比例明顯升高。這表明ACLY可能在PCa惡性進(jìn)展及維持CRPC耐藥性中有著重要作用。綜上，抑制CRPC中ACLY的表達(dá)，可顯著提高對CRPC細(xì)胞的ADT治療敏感性。ACLY可能是CRPC治療中潛在的新靶點，這些研究為臨床靶向干預(yù)和治療CRPC提供了新的思路。

2.2.2 FAS人體內(nèi)大多數(shù)的脂肪酸由日常飲食供應(yīng)，內(nèi)生合成通常很少，所以FAS在大多數(shù)正常人體組織中以低到不可檢測的水平表達(dá)。研究表明隨著PCa組織Gleason評分的增加，F(xiàn)AS的表達(dá)量也逐步增加[24],這一發(fā)現(xiàn)今后可能被用于結(jié)合FAS水平和Gleason評分的PCa的分級分期，可作為新的診斷和預(yù)后的生物標(biāo)志物。

從頭合成脂肪酸、FAS等關(guān)鍵合成酶[25]以及固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白(sterol regulatory element binding protein, SREBPs)等轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)劑表達(dá)的顯著上調(diào)被認(rèn)為是CRPC的另一個代謝特征，這些高強度的脂肪酸合成機制為腫瘤轉(zhuǎn)移性擴(kuò)散提供了充足的底物和能量[26]。FAS的表達(dá)還受到轉(zhuǎn)錄因子AR的調(diào)控，具體機制為通過SREBP1間接激活或與FAS啟動子區(qū)域結(jié)合直接激活FAS轉(zhuǎn)錄，而SREBP1抑制劑又可下調(diào)AR-FL(full-length AR)水平[27]，這說明AR信號傳導(dǎo)與FA代謝之間存在相互調(diào)節(jié)作用。FAS活性的增強還與多種致癌機制有關(guān)，如PI3K / Akt / mTORC1途徑的激活、某些致癌基因(包括Kras和Wnt-1)的棕櫚酰化[28]、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能和抗基因毒性損傷[29]。通過遺傳和藥理學(xué)方法抑制FAS活性可導(dǎo)致細(xì)胞周期停滯和/或凋亡達(dá)到抑制PCa細(xì)胞的生長的效果[29]，而FAS的過表達(dá)則與PCa細(xì)胞對化療的耐藥性相關(guān)。這些都提示FAS可能是CRPC抗代謝治療的潛在靶點，這為難治性CRPC的治療指出了新的方向。

2.2.3 HOXA10乙型肝炎病毒激活同源異型盒A10 (Hepatitis B virus activates homeobox A10, HOXA10)是同源盒基因超家族的成員之一，可不依賴雄激素而參與抑制PCa細(xì)胞增殖、錨定集落形成和異種移植物生長。另外，HOXA10可結(jié)合AR形成蛋白復(fù)合物，阻止后者進(jìn)入FAS基因啟動子，從而抑制FAS基因的轉(zhuǎn)錄。相關(guān)研究提示HOXA10基因在PCa細(xì)胞中的表達(dá)下調(diào)可能促進(jìn)脂肪生成，并進(jìn)一步促進(jìn)PCa細(xì)胞生長和腫瘤向去勢抵抗階段發(fā)展[30]。這表明HOXA10在PCa向CRPC發(fā)展的過程中起到重要作用，相關(guān)機制值得更加深入的研究。

2.2.4 PPARγ和FABP5當(dāng)PCa細(xì)胞中脂肪酸代謝紊亂時，脂肪酸結(jié)合蛋白5(fatty acid binding proteins 5, FABP5)活化，進(jìn)而轉(zhuǎn)運過多的脂肪酸，而這一過程能夠激活過氧化物酶體增殖物激活受體γ(peroxisome proliferator-activated receptor γ, PPARγ)，后者可作用于血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)的啟動子并上調(diào)其表達(dá)進(jìn)而促進(jìn)血管生成[31]。在雄激素依賴的PCa細(xì)胞中，VEGF的表達(dá)可通過啟動子上Sp1/Sp3結(jié)合位點受到雄激素的調(diào)節(jié)，但隨著腫瘤的進(jìn)展，細(xì)胞逐漸失去對雄激素的依賴性，這一途徑被FABP5-PPARγ-VEGF信號通路取而代之[31]。這些結(jié)果提示，F(xiàn)ABP5-PPARγ-VEGF信號轉(zhuǎn)導(dǎo)軸可能是CRPC血管生成抑制治療的一個更重要的新靶點。臨床證據(jù)表明，一些激素治療后復(fù)發(fā)的CRPC具有神經(jīng)內(nèi)分泌分化(neuroendocrine differentiated, NED)表型，這是一種十分惡性的腫瘤類型。有趣的是，Lin等[32]通過實驗證明了IL-6或ADT可通過PPARγ和脂肪細(xì)胞分化相關(guān)蛋白在PCa細(xì)胞中誘導(dǎo)NED。此外相關(guān)實驗證明，抑制高度惡性PCa細(xì)胞中的PPARγ可顯著降低細(xì)胞的增殖率、侵襲力、和遷移等生物學(xué)能力[33]。這些研究結(jié)果指出，PPARγ可能與CRPC獲得NED表型進(jìn)而獲得更加惡性的生物學(xué)能力具有密切聯(lián)系，有望成為潛在的干預(yù)靶點，但仍需要更多的實驗數(shù)據(jù)和分析加以證實。

3 膽固醇代謝和CRPC

一些證據(jù)表明膽固醇代謝和PCa的進(jìn)展有關(guān)：首先，血清膽固醇水平與PCa級別之間存在正相關(guān)關(guān)系，并且抑制血清膽固醇合成可能有助于改善CRPC對于恩雜魯胺的耐藥性[34]；其次，在體內(nèi)異種移植和體外腫瘤進(jìn)展模型中存在大量膽固醇代謝紊亂現(xiàn)象，并由此促進(jìn)PCa細(xì)胞的去勢抵抗性生長[35]；第三，3-羥基-3-甲基戊二酰CoA還原酶是膽固醇代謝的關(guān)鍵酶，使用他汀類藥物抑制其活性后測定發(fā)現(xiàn)可改善PCa診斷率和死亡率的低風(fēng)險相關(guān)[36]。這些都證明了膽固醇代謝與CRPC的發(fā)展以及耐藥有著重要關(guān)系，盡管美國食品藥品監(jiān)督管理局關(guān)于人膽固醇管理的建議近年來有所改變，但對于特定腫瘤中的膽固醇密切監(jiān)測和管理，仍有可能決定腫瘤患者的預(yù)后和最終走向。

3.1 膽固醇代謝與細(xì)胞增殖膽固醇代謝在細(xì)胞膜合成和甾體生成中起重要作用，后者對腫瘤細(xì)胞增殖和腫瘤維持至關(guān)重要[37-38]。膽固醇是構(gòu)成質(zhì)膜和膜微區(qū)的主要成分，能與鞘脂、糖脂組成小的異質(zhì)膜結(jié)構(gòu)域，又稱“脂筏”，參與調(diào)節(jié)對PCa生長和存活至關(guān)重要的特定蛋白質(zhì)[39]，同時依賴于磷脂雙分子層中脂肪酸的飽和度以及脂筏中膽固醇濃度的共同作用；另外，亦存在一些信號途徑可直接調(diào)節(jié)膽固醇代謝來實現(xiàn)調(diào)節(jié)脂筏成分的效果[40]。在筏內(nèi)發(fā)現(xiàn)的Akt亞群表現(xiàn)出與非筏 Akt截然不同的底物特異性，參與細(xì)胞的生長及存活，并可在轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控與脂質(zhì)及膽固醇合成相關(guān)的重要基因；同時Akt功能還可受膜內(nèi)膽固醇濃度的調(diào)控而變化[41]。肝臟X受體(liver X receptors，LXRs)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通過下調(diào)筏內(nèi)磷酸化Akt的水平而導(dǎo)致PCa細(xì)胞凋亡，該過程由LXR刺激的膽固醇外流引起，而加入外源性膽固醇后該效果可以得到回復(fù)。綜合數(shù)據(jù)表明，膽固醇調(diào)節(jié)脂筏動力學(xué)，進(jìn)而影響重要的信號傳導(dǎo)途徑，增加的膽固醇通過對脂筏的作用而保護(hù)細(xì)胞免于凋亡。另外膽固醇的合成與細(xì)胞周期進(jìn)程緊密相關(guān)，通過合成阻滯劑降低膽固醇水平可能會導(dǎo)致細(xì)胞生長的停滯，進(jìn)而誘導(dǎo)PCa細(xì)胞的大量凋亡[42]。這些均暗示膽固醇代謝與細(xì)胞增殖之間關(guān)系密切，通過干預(yù)膽固醇代謝而影響細(xì)胞增殖，進(jìn)而延緩PCa向CRPC的進(jìn)展，可能是治療過程中的一種新思路。

3.2 膽固醇代謝與類固醇生成長鏈?；鵆oA合成酶3(long-chain acyl-coenzyme A synthetase 3, ACSL3) 是一個參與脂肪酰CoA酯生成的雄激素反應(yīng)基因，相較于激素敏感性PCa，其在CRPC中的表達(dá)水平中明顯升高，并能夠促進(jìn)腎上腺雄激素脫氫表雄酮硫酸鹽中雄激素的合成，防止活性雄激素的分解代謝[43]。這提示ACSL3通過調(diào)節(jié)類固醇生成基因來促進(jìn)腫瘤內(nèi)類固醇生成，進(jìn)而促進(jìn)CRPC的生長，可能是CRPC未來治療的潛在分子靶標(biāo)。

相關(guān)研究證實，低密度脂蛋白受體(low density lipoprotein reporter, LDLR)水平的升高與腫瘤細(xì)胞攝取LDL量增多并同時維持細(xì)胞內(nèi)膽固醇穩(wěn)態(tài)有關(guān)[44]。PCa細(xì)胞能將脂滴中的膽固醇酯化，以避免細(xì)胞內(nèi)高膽固醇水平造成的細(xì)胞毒性，并保持膽固醇水平獨立于游離膽固醇濃度。通過這種方式，腫瘤細(xì)胞可使SREBP始終保持活躍，而SREBP1或SREBP2可直接控制LDLr基因轉(zhuǎn)錄并維持高膽固醇水平。SREBP1蛋白在PCa組織中較正常組織升高，而在接受ADT后降低[11,45]，并且SREBP也受AR調(diào)節(jié)，在細(xì)胞系向CRPC的轉(zhuǎn)變過程中能夠隨之發(fā)生改變。提示這可能是一個潛在的治療靶點。約70%的晚期PCa有PTEN基因的丟失[17,46]，而隨后PI3K/Akt/mTOR通路可被激活。有趣的是，該途徑可不依賴于雄激素信號，而參與PCa中細(xì)胞存活、轉(zhuǎn)移和抗去勢生長，以及SREBP和LDLr的激活，且與脂質(zhì)代謝產(chǎn)物膽固醇酯的儲存和積聚相關(guān)[47]。綜上，這些蛋白和基因作為類固醇合成過程中的重要調(diào)節(jié)因子，可能是促進(jìn)PCa向CRPC進(jìn)展的重要因素，是重要的治療標(biāo)志物。

4 磷脂代謝和CRPC

磷脂酰膽堿(phosphatidylcholine, PC)、磷脂酰乙醇胺(phosphatidylethanolamine, PE)、磷脂酰肌醇(phosphatidylinositol, PI)、磷脂酰絲氨酸(phosphatidylserine, PS)和鞘磷脂(sphingomyelin, SM)這五種磷脂構(gòu)成了組成質(zhì)膜的主要成分。

目前有關(guān)磷脂與PCa關(guān)系的研究大部分主要集中在將磷脂作為診斷和預(yù)后的生物標(biāo)志物方面。通常情況下，PS錨定于細(xì)胞膜的內(nèi)側(cè)面，而在腫瘤細(xì)胞中PS在磷脂轉(zhuǎn)位蛋白酶失活等多種情況下，能夠被轉(zhuǎn)運到胞膜的外側(cè)面。針對PS的這一特性，目前已經(jīng)有許多靶向腫瘤PS的分子被開發(fā)以豐富治療腫瘤的手段和效果[48]。Randall等[49]將質(zhì)譜成像技術(shù)用于鑒定和繪制Gleason評分為6至9的已知前列腺癌患者的前列腺組織中的脂質(zhì)和代謝產(chǎn)物，發(fā)現(xiàn)PC、PS、PI、磷脂酸和心磷脂等多種脂質(zhì)強度的變化梯度與Gleason評分的增加相關(guān)。這表明磷脂可能是PCa侵襲性的標(biāo)志，可能用作支持影像引導(dǎo)的前列腺活檢的臨床工具以及PCa的生物標(biāo)志物。

此外，膜聯(lián)蛋白A3 (Annexin A3) 屬于膜聯(lián)蛋白的一種，許多研究證據(jù)提示惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展、轉(zhuǎn)移以及侵襲，甚至耐藥性等多種生物學(xué)能力的改變中多伴隨Annexin A3表達(dá)水平的改變[50], 因此Annexin A3可能對CRPC的前期診斷和預(yù)后監(jiān)測具有重要意義。此外，有研究指出膜聯(lián)蛋白A3的表達(dá)水平可能與 Gleason 評分分值存在一定相關(guān)性，兩者呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，故可作為一種高度特異性的新型PCa無創(chuàng)性生物標(biāo)志物。這提示聯(lián)合檢測Annexin A3和血清前列腺特異性抗原的含量，能夠有效提高PCa臨床診斷的精確度，從而減少不必要的前列腺穿刺活檢等侵入性檢查。

Lin等[51]用液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法對96例CRPC患者的血漿樣本進(jìn)行了脂質(zhì)組譜分析，并將結(jié)果在另外獨立隊列的63名CRPC患者中進(jìn)行了驗證，發(fā)現(xiàn)46種脂類水平可單獨預(yù)測預(yù)后，尤其是高水平的鞘脂與不良預(yù)后相關(guān)；并且提示預(yù)測預(yù)后的三脂信號(包括神經(jīng)酰胺、鞘磷脂和磷脂酰膽堿)與較短的生存期有關(guān)。這提示血漿脂質(zhì)與CRPC預(yù)后有相關(guān)性，并且神經(jīng)酰胺、鞘磷脂和磷脂酰膽堿等脂質(zhì)在疾病進(jìn)展中可能起重要作用。

線粒體2,4-二烯酰-CoA還原酶(mitochondrial 2,4-dienoyl-CoA reductase, DECR1)，是β-氧化的輔助酶，也是CRPC的臨床相關(guān)生物標(biāo)志物。研究表明DECR1可以通過控制飽和磷脂和不飽和磷脂之間的平衡參與氧化還原動態(tài)平衡，敲除DECR1后可誘導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，并增加CRPC細(xì)胞對肥大癥敏感性；在體內(nèi)，DECR1缺失會削弱脂質(zhì)代謝并降低CRPC腫瘤的生長[52]，這暗示了DECR1可能在治療CRPC耐藥性發(fā)展中具有重要作用。

5 結(jié) 語

脂質(zhì)代謝的改變對早期PCa向CRPC的進(jìn)展等多方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，也是近年來研究的熱點，尤其是各類脂質(zhì)代謝途徑中的關(guān)鍵酶和AR、GR等各類固醇類受體之間的互相調(diào)控關(guān)系，涉及諸如PI3K、Akt和mTOR等多種復(fù)雜信號通路。在細(xì)胞水平上，脂質(zhì)代謝途徑的異常激活對于CRPC細(xì)胞更新胞膜、核苷酸、能量和DNA的需求增加是必不可少的；在機體水平上，諸如胰島素抵抗、肥胖、代謝綜合征和糖尿病等代謝相關(guān)疾病狀態(tài)可改變PCa的腫瘤代謝微環(huán)境，這些均與CRPC的進(jìn)展緊密相關(guān)。研究脂質(zhì)代謝相關(guān)基因以及酶體的表達(dá)，可能對于CRPC今后的早期診斷、精確靶向治療及獲得更好的預(yù)后具有重要意義。另外，目前新型示蹤劑整合影像學(xué)技術(shù)，包括代謝譜、轉(zhuǎn)錄組分析、高通量測序和成像等技術(shù)，正逐漸成為各類臨床腫瘤診斷、治療和監(jiān)測的新規(guī)范，結(jié)合這些新技術(shù)，今后可以開發(fā)脂代謝相關(guān)的CRPC理想生物標(biāo)志物，相信這些將會極大改善CRPC的診療現(xiàn)狀。