文章信息
- 裘敬平,辛彦
- QIU Jingping, XIN Yan
- 溶血卵磷脂胆碱酰基转移酶1与肿瘤关系的研究进展
- Recent Advances of Relationship Between Lysophosphatidylcholine Acyltransferase 1 and Cancer
- 肿瘤防治研究, 2016, 43(02): 158-161
- Cancer Research on Prevention and Treatment, 2016, 43(02): 158-161
- http://www.zlfzyj.com/CN/10.3971/j.issn.1000-8578.2016.02.013
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文章历史
- 收稿日期: 2015-05-25
- 修回日期: 2015-07-24
2. 110001 沈阳,中国医科大学附属第一医院放 疗科
2. Department of Radiation Oncology, The First Hospital of China Medical University, Shenyang 110001, China
恶性肿瘤是严重威胁人民健康和社会经济发展的重大疾病,全国恶性肿瘤发病率已高达250.28/10万,恶性肿瘤死亡率为156.83/10万,总体5年生存率较低仅为30.9%[1, 2]。探索肿瘤发生发展的机制、寻找肿瘤早期诊断的分子标志、研究提示肿瘤预后不良的生物标志,对提高肿瘤临床诊治水平具有重要意义,也是肿瘤分子靶向治疗的基础。溶血卵磷脂胆碱酰基转移酶1(lysophosphatidylcholine acyltransferase 1,LPCAT1)是一种参与磷脂酰胆碱代谢的酶,主要功能是促进磷脂的合成及重构,近年来研究发现,LPCAT1除在人多处正常组织中表达外,在消化、呼吸、多种肿瘤组织中表达升高,其高表达与恶性肿瘤进展呈正相关,并可提示前列腺癌和乳腺癌的早期复发。本文总结LPCAT1与肿瘤关系的研究现状及进展。
1 LPCAT1基因概述LPCAT1是1958年Lands发现的一种重要的磷脂合成/重构酶,参与酰基转移酶(acyltransferase)和乙酰基转移酶(acetyltransferase)的活动[3]。LPCAT1基因长度为67 498 bp,位于5p15.33,编码单位由534个氨基酸组成,分子量为59 151 Da。其在进化保守,植物中LPACT酶具有位置特异性、酰基特异性和选择性[4]。2006年发现LPCAT1在棕榈酰溶血磷脂酰胆碱(palmitoyl-lysophosphatidylcholine,LPC)转化成为二棕榈酰磷脂酰胆碱(dipalmitoyl phosphatidylcholine,DPPC)过程中起重要作用,而后者是肺表面活性物质的主要磷脂酰胆碱成分,从而在呼吸生理、病理中起重要作用[5, 6, 7, 8]。近年来研究还发现,LPCAT1基因突变可造成rd11小鼠的视网膜变性[9]。血小板活化因子是一种重要的促炎性反应脂质,其合成方式有从头合成和重构两种途径,LPCAT在后者中起关键作用。在肝硬化过程中,血小板活化因子水平升高、LPCAT1和LPCAT2水平降低,肝硬化治疗药物水飞蓟宾可恢复LPCAT1和LPCAT2水平[10],但在某些炎性反应情况下由LPCAT2而非LPCAT1促进血小板活化因子的合成[11]。
LPCAT1在细胞内定位主要位于内质网和高尔基体,Zhou等通过免疫组织化学染色法发现,LPCAT1在前列腺组织呈颗粒状分布于细胞质,在高分级的原发前列腺癌和转移性前列腺癌中也可分布于细胞核[12]。2015年Abdelzaher等研究LPCAT1在乳腺、乳腺癌组织中的表达发现LPCAT1定位于细胞质、细胞膜、细胞核,肿瘤组织与非肿瘤组织间无差别[13]。
2 LPCAT1与恶性肿瘤 2.1 LPCAT1与前列腺癌2012年Zhou等[12]通过免疫组织化学法分析LPCAT1在148例前列腺肿瘤组织中的表达水平,发现:(1)LPCAT1的表达与前列腺癌的进展呈正相关,LPCAT1的表达在转移性前列腺癌中的表达显著高于原发前列腺肿瘤、前列腺高级别上皮内肿瘤、良性前列腺组织;在原发前列腺肿瘤中表达显著高于前列腺高级别上皮内肿瘤和良性前列腺组织,在前列腺高级别上皮内肿瘤和良性前列腺组织中表达水平无显著差别;(2)LPCAT1的免疫组织化学评分与前列腺癌的分级和分期呈正相关,Gleason评分>7分的前列腺癌患者LPCAT1免疫组织化学评分显著高于≤7分者;进展期前列腺癌患者LPCAT1免疫组织化学评分显著高于局限期患者;(3)在接受前列腺切除术的前列腺癌患者中,出现生化或临床复发的患者LPCAT1免疫组织化学评分显著高于无复发的患者,并且与其他的预后因子如种族、年龄、PSA、切缘是否阳性无关。该结果提示LPACT1有望成为一个新的前列腺癌独立预后因子。
2013年Grupp等[14]通过11 152例前列腺癌患者组织芯片的免疫组织化学染色发现,在良性前列腺中LPCAT1呈低表达或表达缺失,在8 786例前列腺癌中LPCAT1的阳性表达率为73.8%,其中强阳性表达率为29.2%。LPCAT1表达升高与肿瘤分级(pT3b/T4,P<0.0001)、Gleason评分高(4分及以上,P<0.0001)、淋巴结转移(P<0.0002)、手术切缘阳性(P<0.0005)、早期PSA复发(P<0.0001)相关。LPCAT1高表达与ERG基因融合型前列腺癌呈强相关,在ERG阳性前列腺癌中LPCAT1强阳性表达率为45.3%,而在ERG阴性前列腺癌中表达率为16.7%(P<0.0001)。在ERG阴性前列腺癌中,LPCAT1高表达与PTEN缺失相关(P<0.0001)。进一步亚组分析发现,在ERG阴性前列腺癌中LPCAT1高表达与PSA复发、不良肿瘤表型呈强相关(P<0.0001),而在ERG阳性前列腺癌中这种相关性较弱(P<0.0073)。LPCAT1表达的预后作用与组织学类型、临床特征无关。 超 过10 000例的样本研究,强有力的证据显示LPCAT1可在前列腺癌生物学行为调控中起重要作用,具有辅助肿瘤临床决策的价值。
2.2 LPCAT1与乳腺癌2015年Abdelzaher等[13]通过免疫组织化学染色法分析80例原发性乳腺癌、24例乳腺癌转移淋巴结、30例非肿瘤性乳腺组织标本,其中包括10例正常乳腺组织、10例非增殖性纤维囊性疾病(non-proliferative fibrocystic disease,NPFCD)、10例增殖性纤维囊性疾病(proliferative fibrocystic disease,PFCD)组织中LPCAT1的表达情况,发现乳腺癌原发灶中LPCAT1表达水平显著上调,并在正常乳腺组织中表达水平最低、在乳腺纤维囊性变组织中相对升高,在原发性乳腺癌组织中表达最高,LPCAT1表达程度与肿瘤的进展呈正相关。LPCAT1在乳腺癌癌旁组织中表达明显升高,并与肿瘤分级、TMN分期呈正相关。与原发性乳腺癌相比,在导管原位癌中表达水平明显降低,在乳腺癌的转移淋巴结中表达明显升高。LPCAT1的过表达与增殖活性的升高、ER和PR阴性表达、HER2分子亚型和三阴性分子亚型相关。多因素分析发现进展期肿瘤、高分级、LPCAT1过表达是乳腺癌早期复发的独立预测因子。提示LPCAT1参与乳腺癌的发生、演化、进展,并在肿瘤的侵袭转移中发挥重要作用,LPCAT1作为新的乳腺癌预后生物学标志物和潜在生物学治疗靶点,为乳腺癌的诊断治疗提供新的思路。LPCAT1在乳腺癌发生发展过程中的作用机制可能与其影响乳腺癌组织中脂质表达谱的变化,尤其是单不饱和脂肪酸卵磷脂(monounsaturated fatty acids-phosphatidylcholine,MUFA-PC)的增加,进而为肿瘤形成及进展提供能量有关。
2.3 LPCAT1与结直肠癌2009年Mansilla等[15]发现结直肠癌组织中LPCAT1表达水平高于正常黏膜。该研究通过芯片转录谱分析发现,在168例结直肠腺癌组织中LPCAT1转录水平显著低于10例正常黏膜(P<10-8);通过免疫组织化学染色实验进一步证实了结直肠癌组织中LPCAT1蛋白表达水平上调。在COS7细胞中过表达的LPCAT1蛋白定位于内质网和线粒体,LPCAT1的特异性活性增加38倍。在体外培养的细胞中,LPCAT1过表达可促进[14C]棕榈酸酯掺入磷脂酰胆碱。LPCAT1转染的COS7细胞增殖速率无明显变化,而转染LPCAT1的SW480细胞增殖速率提高达17%(P<10-5)。推测LPCAT1可能通过促使结肠癌细胞中二棕榈酰卵磷脂和磷脂酰胆碱的富集,继而改变细胞表面的电荷,增加细胞的恶性程度,再者影响细胞膜流动性和细胞黏附性,促进侵袭转移,但具体的作用机制尚需进一步的研究证实。
2.4 LPCAT1与肝癌2013年Morita等[16]通过37例手术切除的肝细胞肝癌组织的质谱成像进行了脂类组学筛查,发现肿瘤组织相比正常组织,溶血磷脂酰胆碱(LPC)含量下降磷脂酰胆碱(phosphatidylcholine,PC)含量上升,并通过RT-PCR和蛋白印记评价LPCATs的mRNA及蛋白水平,并进一步评价了LPCAT1过表达或基因敲除后对肝癌细胞系增殖、迁移、侵袭能力的影响以及脂质的表达变化。结果发现在肝癌组织中LPCAT1可促进将溶血磷脂酰胆碱转化为磷脂酰胆碱,LPCAT1 mRNA水平在肝细胞肝癌组织中高于周围组织。LPCAT1过表达可富集磷脂酰胆碱,并促进细胞增殖、迁移、侵袭;LPCAT1基因敲除具有相反作用。由此可见LPCAT1对磷脂成分的改变有利于肝细胞肝癌的生长和浸润,LPCAT1可以作为治疗肝细胞肝癌的潜在靶点。
2.5 LPCAT1的生物信息学分析2013年Wu等[17]利用肺腺癌组织及癌旁正常组织构建了2个肺癌cDNA文库,并通过抑制性消减杂交法进行生物信息学分析,正向及反向消减文库分别包含177、59个基因,其中在正向消减文库发现LPCAT1表达明显上调(47%,29/62),进一步通过qRT-PCR方法发现LPCAT1 mRNA水平在肺癌组织中明显上调。
我们分析了TCGA(The Cancer Genome Atlas)数据库中肿瘤LPCAT1基因拷贝数的改变,发现多种肿瘤存在该基因扩增,尤其是肺腺癌(18%,40/230)、肺鳞癌(19%,94/501)、卵巢浆液性囊腺癌(14%,79/579)、食管癌(13%,23/184)等[18, 19],进一步提示LPCAT1异常表达可能与多种肿瘤的发生发展相关。
3 结语综上,LPCAT1表达水平在多种肿瘤组织中表达上调,LPCAT1参与调控溶血磷脂酰胆碱和不饱和脂肪酸合成磷脂酰胆碱的酶促反应,而二酰基甘油酰基转移酶(diacylglycerol acyltransferase,DGAT)能够利用磷脂酰胆碱中的不饱和脂肪酸,合成三酰甘油(triacylglycerol,TAG)[20]。两者可能协同参与肿瘤组织中的脂质代谢过程。TAG是细胞脂质代谢和能量代谢的重要分子,可以为肿瘤细胞生长和生存提供大量的ATP [21]。因此推测LPCAT1是肿瘤细胞生存所需要的脂质代谢过程中非常重要的蛋白酶,参与肿瘤的发生发展过程,可以作为肿瘤治疗的潜在靶点,值得进一步深入研究。
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