FABP4與腫瘤上皮-間質轉化信號通路相關性的研究進展

張 燕，夏 敏

(南京醫科大學附屬無錫人民醫院消化內科，江蘇 無錫 214023)

腫瘤是全球十大死亡原因之一，2014年估計我國惡性腫瘤新發病例數約380.4萬例，中國每年的新發病例與死亡病例約占全球的21.8%和27%[1]。大部分腫瘤起病隱匿，早期并無明顯的臨床癥狀，大部分患者發現時已是中晚期或廣泛轉移，而早期手術患者5年后仍表現出無癥狀的轉移和復發，所以大部分腫瘤患者并非死于腫瘤本身，而是死于腫瘤轉移和復發。腫瘤的轉移是一個涉及多基因、多途徑的復雜過程，其中上皮-間質轉化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)在腫瘤的轉移中發揮重要作用。

脂肪酸結合蛋白家族(fatty acid binding proteins，FABPs)是廣泛存在多種組織的脂肪因子，其中FABP4是FABPs中最具特征性的亞型，FABP4與糖脂代謝、肥胖、心血管疾病、動脈粥樣硬化等疾病有關，近年來研究發現FABP4可促進腫瘤侵襲轉移，包括乳腺癌、卵巢癌、子宮內膜癌、結直腸癌等[2-6]。其機制可能是FABP4參與脂肪細胞的轉運，為腫瘤組織提供能量或參與某些靶基因的調控，促進脂肪向腫瘤細胞聚集[4]。過表達的FABP4及腫瘤EMT均會促進腫瘤細胞侵襲、遷移能力，研究顯示脂肪細胞與膽管癌細胞共培養后，脂肪細胞聚集明顯，FABP4高表達，EMT上皮相關蛋白上皮鈣黏素、β聯蛋白等下降，促進間質轉化，從而發生EMT[7]?，F就FABP4與EMT的關系進行綜述。

1 FABP4的結構與功能

FABP4最早在脂肪細胞中被發現，所以又稱為脂肪型FABP，位于人類8q21染色體區域，是一種分子量為14 600的脂質蛋白，包含4個外顯子和3個內顯子，3個順向和1個反向FSE1元件、1個FES2元件、1個甘油-3-磷酸脫氫酶基因以及糖皮質激素的正性調節區、增強子蛋白結合位點和異源二聚體c-fos/c-Jun結合位點[8]。不同物種間細胞內脂質結合蛋白的氨基酸序列同源性表現為20%～70%，都有一個共同的三維結構[9]：圍繞疏水核心形成一個扭曲的β折疊桶。折疊桶是由10個反向平行鏈組成的2個幾乎垂直的片型，并以螺旋-卷曲-螺旋的結構域作為帽子覆蓋在頂端，形成一個配體結合口袋[10]，其螺旋結構的末端氨基酸序列決定了非酯化脂肪酸的轉移速率。這種結構能與脂肪酸分子甲基相結合，與疏水性飽和脂肪酸和花生酸結合緊密，增強非酯化脂肪酸脂溶性，幫助脂質進入線粒體或過氧化物酶體內，或轉運到內質網參與信號轉導?；诎被嵝蛄袑ABPs分為3組：①肝結合型FABP和回結腸型FABP；②心臟型FABP、腦型FABP、表皮型FABP、髓磷脂型FABP、脂肪型FABP和睪丸型FABP；③腸型-FABP。

FABP4主要表達于脂肪細胞、巨噬細胞、樹突狀細胞和微血管內皮細胞[11]。FABP4功能如下。①調節脂質代謝：FABP4參與脂肪酸的攝取、轉運、釋放，當非酯化脂肪酸通過自由擴散或被動方式進入到脂肪細胞或巨噬細胞時，FABP4以共價鍵的形式特異性結合未酯化的脂肪酸，轉運至各個部位，參與代謝，或進入線粒體酯化，或進入內質網參與三酰甘油的合成[12]。②參與炎癥反應：研究發現選擇性阻斷裸鼠脂肪細胞中FABP4的表達可以減少巨噬細胞中炎癥因子的釋放；通過誘導巨噬細胞中FABP4的表達可促進動脈粥樣硬化的發展[12]。③參與血管內皮的形成：研究發現血管內皮生成因子可促進內皮細胞FABP4的產生[13]，下調FABP4可抑制血管內皮細胞的增殖、遷移和發芽，導致脂肪細胞與癌細胞間的脂質傳遞顯著減少，減少腫瘤血液灌注，抑制其生長及新血管生成[14]。Guaita-Esteruelas等[5]發現乳腺癌患者血清中FABP4含量較高，其水平與腫瘤的大小、浸潤程度及淋巴結轉移程度及其他惡性特征呈正相關；外源性FABP4可能通過與脂肪酸結合促進前列腺癌的侵襲和轉移[6]。FABP4在肺癌組織中的mRNA和蛋白表達均顯著高于非癌組織[15]。Nieman等[4]通過動物模型發現敲除FABP4基因會抑制小鼠卵巢轉移瘤的生長，提示FABP4在腫瘤侵襲轉移中起關鍵作用[16]；應用腺病毒感染的方法過表達FABP4，可促進膽管癌細胞的侵襲，但具體的機制尚待研究。

2 EMT

EMT是指上皮細胞在特定的生理或病理情況下轉化為具有間質表型細胞的生物學過程。在發生EMT的過程中，腫瘤上皮細胞排列失去極性，細胞間黏附性下降，緊密連接松散，細胞基底被破壞，失去與基膜的連接的上皮表型，獲得了較高的遷移與侵襲、抗凋亡和降解細胞外基質能力的間質表型，而這些特征就是腫瘤發生侵襲、轉移的前提條件。研究表明，上皮標志物有上皮鈣黏素、角絲蛋白、β聯蛋白、緊密連接蛋白等，間葉性標志物有波形蛋白、神經鈣黏素等[17]。

上皮鈣黏素在正常組織中表達穩定，EMT的發生主要是上皮鈣黏素的表達及穩定性發生改變, 腫瘤細胞獲得侵襲能力的第一步是上皮鈣黏素喪失黏附能力，腫瘤細胞上皮鈣黏素下調，可以使非侵襲性腫瘤轉變為高侵襲性腫瘤，從而促進腫瘤侵襲轉移[18]。研究發現，胰腺癌組織中的上皮鈣黏素因子下調可增強癌細胞的侵襲、轉移能力[19-21]。腫瘤的轉移就是惡性腫瘤細胞脫離了其原發的部位，再通過各種途徑轉運到靶器官，然后繼續增殖生長后形成了同樣性質腫瘤的過程，浸潤區域發生去分化的非增殖細胞不僅丟失了自身特征性，同時也獲得了間質細胞樣表型，具有更高的侵襲性。因此，EMT在腫瘤細胞的侵襲與轉移過程中發揮重要作用，可能是啟動惡性腫瘤侵襲與轉移的關鍵。

3 FABP4與EMT相關信號通路

3.1Notch信號通路 Notch信號通路在組織中具有高度保守性，在細胞發生、發育、分化、增殖和凋亡等過程中具有廣泛的調控作用[22]。在哺乳動物中，Notch系統是由4個跨膜受體(Notch-1，-2，-3，-4)及5個屬配體(Jagged-1，-2)和δ(DLL-1，-3，-4)家族組成。研究表明Notch-1/DLL-4通路可能在腫瘤新生血管形成中發揮重要作用[23]。血管內皮生長因子是刺激腫瘤間質和新生血管形成的關鍵因子。血管內皮生長因子與內皮細胞上的血管內皮生長因子受體2結合，導致細胞表面DLL-4增加，促進鄰近細胞旁分泌Notch信號的激活，利用α分泌酶和γ分泌酶激活一系列酶聯反應發生裂解，從而釋放出Notch受體中的胞內結構域(intracellular portion of Notch，NICD)，NICD由胞質入核，通過細胞核內轉錄因子復合物(Foxo1)誘導NICD與FABP4基因啟動子區間接結合，利用非酯化脂肪酸誘導FABP4轉錄表達，高表達的FABP4促進腫瘤組織中血管生成，目前已在多種腫瘤，如乳腺癌、卵巢癌、膽管癌等中描述。FABP4過表達與高脂血癥相關，有研究證實，高脂血癥極可能導致缺氧狀態，腫瘤中缺氧微環境中缺氧誘導因子-α發揮其活性，通過調控鋅指轉錄因子Snail、波形蛋白、上皮鈣黏素、核因子κB等下游靶基因的轉錄，上調Snail，從而降低上皮鈣黏素水平，促進腫瘤侵襲轉移能力[24]，如肝癌[25-26]、胰腺癌[27]等。研究發現脂質共培養后實時熒光聚合酶鏈反應檢測FABP4過表達，Western blotting檢測EMT相關蛋白上皮鈣黏素下調，Snail因子上調，促進了膽管癌細胞EMT的發生[7]。關于炎癥反應的研究中通過建立FABP4基因敲除鼠模型發現Notch通路中核因子κB活性降低，核因子κB作為Notch下游核因子，靜息狀態下與其抑制蛋白結合，以無活性形式存在于胞質，活化后參與發生EMT現象[28]。Notch信號通路不一定獨立行使其功能，轉錄因子也不能獨立完成工作，功能協同作用才能促進EMT發生，進一步的Notch信號通路研究尚待研究。

3.2磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidyl inositol 3-kinase，PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B，PKB/Akt)信號通路 PI3K/Akt是一個經典的抗凋亡的信號通路，在腫瘤的侵襲、轉移中發揮重要作用。而糖原合成酶激酶3β(glycogen synthase kinase 3β，GSK3β)作為其下游的靶基因，是細胞內多種信號通路的關鍵因子，在腫瘤發生、增殖、侵襲轉移中發揮重要作用。當細胞因子、生長因子和物理刺激等通過激活PI3K磷脂酰肌醇三磷酸隨即產生，信號蛋白Akt與磷脂酰肌醇三磷酸結合使Akt磷酸化，Akt活化程度受FABP4調控，低表達的FABP4會促進短鏈脂肪酸在細胞內聚集，使Akt磷酸化程度升高，活化的Akt可磷酸化GSK3β的第9個殘基，進而利于GSK3β泛素化，促進Snail核易位，阻止其參與Snail的降解，穩定Snail表達水平和轉錄活性，Snail通過直接結合上皮鈣黏素、波形蛋白啟動子，抑制上皮鈣黏素表達，從而上調間葉性標志物波形蛋白的表達，導致上皮細胞極性改變，胞間粘連下降，抑制細胞凋亡，促進細胞過度增殖，誘發EMT[29]?；罨腁kt激活IκBα激酶后，活化的IκBα激酶降解IκB，IκB作為核因子κB的抑制劑，IκB降解后反而促進核因子κB從細胞質釋放入核，激活其靶基因，進而調節腫瘤的遷移[30]。

宮頸鱗狀細胞癌的研究通過Western blotting檢測發現FABP4含量高的組中磷酸化Akt蛋白、GSK3β、EMT相關轉錄因子Snail1、Snail2、Twist1表達水平明顯高于對照組，上皮鈣黏素水平明顯低于對照組，研究證實FABP4的升高通過Akt-GSK3β-Snail途徑促進宮頸鱗狀細胞癌發生EMT[31]。

3.3轉化生長因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)/促分裂原活化的蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)/細胞外信號調節激酶(extracellular signal-regulated kinase，ERK)信號通路 關于TGF-β參與腫瘤EMT的報道較多，其機制主要是Smad依賴通路和非Smad依賴通路。典型的Smad依賴通路中TGF-β與細胞膜上的TGF-βⅡ型受體結合，TGF-βⅡ激酶激活TGF-β1受體磷酸后激活下游Smad2/3，磷酸化Smad2/3與胞內Smad4結合形成三聚體，進入細胞核與DNA發生作用，促進EMT的發生[32]。研究表明，TGF-β1能夠快速激活轉錄因子Smad2/3，活化的Smad2/3全部轉入細胞核內，抑制了脂肪定向分化，同時降低了脂肪標志物FABP4表達水平[33]。研究通過Western blotting檢測過表達FABP4與對照組發現TGF-β相關蛋白Smad3并未發生變化，表明此通路中FABP4與EMT是否存在關系并不明確[7]。

在哺乳動物內TGF-β非Smad依賴通路是TGF-β通過激活下游蛋白MAPK途徑，主要有4組[28]：①ERK1/2信號通路，與細胞增殖最為密切；②c-Jun 氨基端激酶通路，活化的c-Jun 氨基端激酶與細胞凋亡有關；③p38MAPK通路，與細胞分化、炎癥、凋亡有關，與細胞分化、炎癥、凋亡有關，國外有研究認為降低其活性，從某種程度上可以抑制凋亡，導致肝癌細胞無限生長；④ERK5/BMKI(大MAPK)通路[34]。其中ERK通路與EMT密切相關。ERK信號分子可被多種其他的信號分子激活，與其細胞膜上特異性受體結合，形成二聚體，同時激活自身酪氨酸激酶；受體上磷酸化的酪氨酸與位于細胞膜上的接頭蛋白Grb2的SH2結構域結合，從而激活MAPK激酶激酶(Raf)，通過經典的Raf-MEK-ERK途徑選擇性激活ERK1和ERK2，活化后的ERK1和ERK2可以由胞質轉位至核內，介導核因子κB因子活化，從而參與腫瘤轉移等多種生物學反應?；罨腅RK促進Twist mRNA和蛋白表達增加，進一步促進基質金屬蛋白酶1的表達，抑制上皮鈣黏素表達，促進EMT發生[35]。有研究通過構建FABP4真核表達載體實驗證明，過表達FABP4可明顯抑制脂肪細胞中c-Jun 氨基端激酶、p38MAPK和ERK的磷酸化，進而促進其下游靶點哺乳動物雷帕霉素靶蛋白磷酸化，活化的雷帕霉素靶蛋白會介導下游重要信號分子參與蛋白合成、血管生成進而影響細胞增殖、抑制細胞凋亡，早期多種惡性細胞中均發現雷帕霉素靶蛋白過表達，尤其與胃癌相關，因此過表達的FABP4與惡性腫瘤的增殖轉移相關；而干擾FABP4后p38MAPK和ERK磷酸化水平顯著上升，雷帕霉素靶蛋白磷酸化水平顯著下降，抑制細胞凋亡、血管生成[36]。

3.4FABP4/過氧化物酶體增殖物激活受體(peroxisome proliferators-activated receptors，PPAR)γ信號通路 PPAR是調節目標基因表達的核內受體轉錄因子超家族成員，它具有多種生物學效應，可促進脂肪細胞分化、脂肪形成，調節體內糖代謝、影響腫瘤生長。主要存在3種亞型：PPARα、PPARβ、PPARγ[37]。其中PPARγ主要表達于脂肪細胞，活化的PPARγ可誘導前脂肪細胞分化，體內PPARγ可以被天然的激動劑(脂肪酸、類花生四烯酸)和合成激動劑(吡格列酮、羅格列酮等)激活，從而調節多基因表達(包括脂聯素、FABP4基因等)，已證實FABP4的表達可以被PPARγ激動劑調控[38]。同時，FABP4結構中的核定位信號和出核信號可以將胞質內特異性配體遞呈給核內PPARγ，增強PPARγ轉錄活性，促進PPARγ入核，活化的PPARγ可以通過調控下游基因，如抑癌基因[第10號染色體缺失的磷酸酶及張力蛋白同源物(PTEN)]、原癌基因(c-myc)、基質金屬蛋白酶9來實現抑制細胞生長、促進細胞凋亡、抑制腫瘤新生血管形成等生物學效應?；罨腜PARγ上調PTEN，抑制PI3K/Akt途徑，使胰腺癌細胞周期靜止，抑制腫瘤細胞增殖，減少EMT發生[39]。

4 小 結

惡性腫瘤一直嚴重威脅著人類的健康、影響生活質量，對其發生、發展、治療及預后的研究非常重要。FABP4在部分腫瘤中表達增高，參與癌癥信號轉導，調控下游靶向基因，在腫瘤浸潤、轉移中發揮作用。過表達的FABP4可以參與Notch/DLL-4信號通路，促進腫瘤新生血管形成，上調Snail轉錄因子，抑制其與上皮鈣黏素啟動子特定DNA序列結合，從而下調上皮鈣黏素，促進腫瘤EMT現象；也可以參與PIK3/Akt通路抑制Snail降解，從而穩定Snail因子，導致上皮鈣黏素表達下降，促進腫瘤細胞EMT現象發生，使得腫瘤細胞獲得更高的侵襲、轉移能力；還可以參與TGF/MAPK/ERK、FABP4/PPARγ等信號通路，通過介導核因子κB、雷帕霉素靶蛋白轉錄因子的表達，在腫瘤細胞浸潤、侵襲中發揮重要作用。然而FABP4通過相關信號通路促進腫瘤發生發展的具體機制仍需深入研究。