FABP4在肿瘤发生发展的初步研究进展

张雨 刘芳

脂肪酸结合蛋白(fatty acid binding proteins，FABP) 最初由美国科学家在肠黏膜中发现[1]，它是一组低分子量的胞内蛋白，含有 126～134 个氨基酸序列，对长链脂肪酸具有很强的亲和力[2]，主要在哺乳动物的心肌、小肠、肝脏、脂肪组织、脑、表皮等的组织细胞中表达，具有组织表达特异性。并以它们在特定组织中的表达命名：肝型(L-)、小肠型(I-)、心型(H-)、脂肪型(A-)、表皮型(E-)、回肠型(IL-)、脑型(B-)、 髓磷脂型(M-)及睾丸型(T-)。目前，研究最为广泛的为脂肪型脂肪酸结合蛋白(fatty acid-binding protein4,FABP4)，主要表达在成熟的脂肪细胞和巨噬细胞中,参与细胞内外脂质代谢，能够通过与脂肪酸、类花生酸类及维甲酸相结合，转运到线粒体发挥氧化功能，转运到内质网可以合成甘油三酯等，转送到细胞核可以参与核受体基因介导的调控作用。研究证实,FABP4与糖脂代谢、哮喘、肿瘤、心血管等疾病的发病存在一定关联[3-11]。随着转基因及基因敲除技术的发展及蛋白质组学的进一步研究，发现 FABP4与肿瘤关系密切，它除了能够为转运脂肪酸提供能量外，还能结合并转运各种配体，参与肿瘤细胞内的各种信号通路。研究显示，FABP4与许多肿瘤的发生、发展相关,将有望成为肿瘤在药物治疗方面的新靶点。

一、FABP4的表达及生物学功能

1.表达：人类FABP4基因定位于8q21染色体区域，含有 4 个外显子和3个内含子，包含 1 个逆向和3个顺向脂肪特异性元件(fat-specific elements，FSE)，1个甘油-3-磷酸脱氢酶基因和l个FSE2元件[12]。FABP4分子量大约15 Ku，共含有134个氨基酸，由2个α螺旋和1个β折叠结构组成，并以螺旋-卷曲-螺旋的结构域形式存在。FABP4在各种正常组织、细胞中广泛表达，主要部位是白色和棕色脂肪组织及正在分化的脂肪细胞，特别是在脂肪组织和巨噬细胞中呈高表达，是成熟脂肪细胞的重要胞质蛋白，但在其他组织、器官如肾脏、心脏中表达水平较低。FABP4占细胞质中蛋白质总含量的0.5%～6%，是脂肪细胞分化的标志，其表达具体由胰岛素和/或 IGF-1，地塞米松及脂肪酸介导，同时可作为PPARγ激动剂的下游靶标。除此之外，在巨噬细胞特别是在炎性反应检测中发现，FABP4在支气管上皮中存在高表达[13]。

2.生物学功能：FABP4的重要功能单位是一个由α螺旋、β、C-F片层所组成的“开口”结构，能够与脂肪酸分子甲基结合并限制脂肪酸分子的移动，同时，此结构域能够通过与疏水性饱和脂肪酸和类花生酸相结合，增强游离脂肪酸的可溶性[14]，从而协助脂质由脂膜部位转运到线粒体或过氧化物酶体中，氧化分解成甘油三酯或磷脂，或转运到内质网参与细胞信号转导以及在细胞核中调控基因的表达。动物实验发现，FABP4基因敲除小鼠的短链脂肪与长链脂肪比在肌肉和脂肪组织中均有所增加，同时FABP4 能够提高磷酸激酶活性、脂肪酸氧化、胰岛素受体信号转导和葡萄糖吸收，还能促使长链脂肪酸聚集在肝脏组织中[15]。总之，FABP4的主要生物学功能是参与细胞内脂肪酸的转运和靶向定位，通过参与一些与代谢或炎性相关的脂质转运来影响全身能量代谢活动和炎性反应。

二、FABP4与肿瘤

1.与肿瘤血管生成有关：脂肪酸结合蛋白4作为脂肪酸转运的关键脂质因子，在脂肪细胞分化过程中被诱导，FABP4在内皮细胞中，是由NOTCH1信号通路诱导的，后者涉及到肿瘤抗血管新生治疗的抵制机制，FABP4与游离脂肪酸结合并通过其与脂肪酶的相互作用提供对脂肪分解的反馈抑制，对于FABP4敲除的脂肪细胞，这种反馈抑制丧失，表现出更高的脂解速率和更高水平的细胞内游离脂肪酸[16]，FABP4 是调节游离脂肪酸水平所必需的底物，在内皮细胞中保护细胞免于游离脂肪酸所诱导的受体型酪氨酸激酶(receptor tyrosine kinase,RTKS)的产生，血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)和NOTCH信号传导的靶点 FABP4 在肿瘤脉管系统的形成中发挥着重要的作用，在游离脂肪酸富集的环境中控制RTKS形成和细胞内游离脂肪酸的转运。数据显示，FABP4 是血管生成所必需的，并且是肿瘤血管生成中的重要靶标，尤其是在低级别、富含间质并且富含游离脂肪酸的组织的肿瘤中[17]。在原位小鼠卵巢肿瘤模型中，DLL4/NOTCH1和VEGFA 信号的双重靶向比单一疗法更加有效，NOTCH1和VEGFA 信号传导成为了卵巢肿瘤血管生成中具有吸引力的靶点。

2. FABP4在肿瘤增殖、侵袭及迁移方面的相关研究：恶性肿瘤的增殖、转移是一个非常复杂的过程，肿瘤的侵袭与转移能力决定了恶性肿瘤的进展，微环境的恶化能够促进肿瘤的进一步恶化[18-19]，微环境中的可溶性细胞因子也能够影响恶性肿瘤的发生与发展[20]。目前，关于FABP4在肿瘤中的作用机制有了一定的研究，但具体机制尚未完全明确。

(1)乳腺癌。大量流行病学资料显示，超重和肥胖的绝经后女性患乳腺癌风险明显增加[21]，肥胖与年龄及绝经后状态密切相关,Guaita-Esteruelas等[22]研究了FABP4在乳腺癌中的新作用，FABP4在乳腺癌细胞并不表达大量的FABP4蛋白，而FABP4孵育后在细胞内表达水平升高；FABP4主要通过激活PI3K-AKT和MAPK-ERK这两个通路诱导乳腺癌细胞增殖，但对细胞迁移没有任何影响；FABP4提高FOXM 1转录因子和脂肪酸的水平，激活转运蛋白CD36和FABP5在MCF-7细胞乳腺癌中的表达。

(2)宫颈癌。宫颈癌是世界上影响妇女生命健康的主要恶性肿瘤之一，Jin等[23]在宫颈癌中的机制研究中阐述，FABP4在宫颈鳞状细胞癌(cervical squamous cell carcinoma,CSCC)组织标本中特异性升高，但不在宫颈腺癌中升高；FABP4的表达与E-cadherin和Vimentin表达相关；在体外，外源性FABP4以剂量依赖性的方式促进CSCC细胞的迁移和侵袭，在CSCC细胞中，FABP4蛋白升高可通过AKT/GSK3B/Snail信号通路调控上皮细胞-间充质转化过程；可导致宫颈癌细胞EMT样形态学的改变。

(3) 卵巢癌。肥胖妇女，尤其是绝经后肥胖者卵巢癌的发病风险增加[24]。Lahmann 等[24]研究发现，BMI≥30 kg/m2的妇女比BMI<25 kg/m2的妇女卵巢癌发病风险增加，且其中绝经后妇女的发病风险较绝经前妇女明显增加[25]。Makowski等[26]通过对卵巢浆液性癌裸鼠移植瘤模型的研究中发现，肥胖组小鼠的卵巢肿瘤体积明显大于正常体重组小鼠。另有研究表明，脂肪源性IL-8在卵巢癌向脂肪组织转移中具有非常重要的作用，卵巢癌细胞胞膜的IL-8受体与脂肪细胞胞膜的IL-8结合后，提高了FABP4的表达，进而促进卵巢癌细胞从脂肪细胞内吸收脂肪酸，使其在脂肪细胞丰富的大网膜中迅速生长[27]，而与脂肪细胞不直接接触的卵巢癌细胞则未迅速生长[28]。Gharpure等[28]在卵巢癌细胞的研究中表明，miR-409-3p的抗肿瘤作用来源于其对FABP4的抑制作用，低氧条件下能下调miR-409-3p，有可能消除其对FABP4的抑制作用，从而导致FABP4水平的升高，FABP4的高表达可以调节多种代谢物和蛋白质途径，从而导致卵巢癌侵袭性转移并促进卵巢癌转移的发生。高表达的FABP4可以作为一个可靠的指标预测高级别浆液性卵巢癌残留病灶。

(4)肺癌。在非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)的研究中，Tang等[29]探索了FABP3和FABP4的表达及其在预后中的作用，收集了30例非小细胞肺癌患者新鲜冰冻组织。应用组织芯片免疫组织化学方法(TMA-IHC)检测281例癌组织和121例匹配的非癌组织标本癌中FABP3和FABP4的mRNA和蛋白表达，结果表明，癌组织中FABP 3和FABP4的mRNA和蛋白表达均显著高于非癌组织。此外，FABP3或FABP4在非小细胞肺癌中的高表达与晚期肿瘤转移密切相关，FABP3与FABP4的蛋白表达呈正相关[29]。

(5)胰腺管癌。胰腺管癌是一种生长快、预后差的肿瘤。在胰腺管癌中，与BMI较低的患者相比，BMI超过35 kg/m2的患者生存率显著下降。Luo等[30]在胰腺管癌的研究中，发现与瘤周组织、良性胰腺组织和正常胰腺组织相比，胰腺管癌的组织中FABP4的蛋白是过表达的。在有淋巴结转移、浸润、肿瘤结节转移、转移期的Ⅲ/Ⅳ患者中，FABP4比无淋巴结转移和浸润，并有肿瘤结节转移的I/II期病变过表达的比例明显增高。在胰腺管癌中，FABP4在异型增生或上皮内瘤变Ⅰ级和Ⅲ级蛋白表达阳性率显著高于正常胰腺组织和良性病变胰腺组织。

(6)前列腺癌。前列腺癌是一种好发于老年男性的泌尿生殖系统的恶性肿瘤，大量证据表明，肥胖会导致前列腺癌的发生率和死亡率均升高。肥胖与前列腺癌死亡率的潜在风险相关联，可能在生物学上与侵袭性前列腺癌相关。但也存在其他解释，认为肥胖男性可能更少有积极性去体检筛查，导致延误治疗。而肥胖如何影响前列腺癌的长期预后尚不明确。对人前列腺癌样本分析发现，表达高水平CCR3受体的肿瘤更容易发生局部扩散，这些细胞也更具侵袭性和治疗抵抗特性[31]。研究报道,FABP4 通过调节骨髓脂肪细胞的脂质来调控转移前列腺癌细胞的发展，并且FABP4在前列癌病人的组织中和骨转移前列癌肿瘤中都是高表达的，尤其是在骨转移的病灶中显著。

以上研究结果表明，FABP4影响了肿瘤细胞增殖、侵袭及迁移，肥胖肿瘤患者由于体内脂肪的含量过多，而通过高表达的FABP4为肿瘤细胞提供脂肪酸来促进肿瘤的发生与发展[32]。由于脂肪细胞的微环境是肿瘤发生的关键，因此，表达量高的FABP4 能够从脂肪细胞转移脂肪酸到肿瘤细胞，从而促使肥胖患者肿瘤进一步的生长。

三、结论与展望

肥胖通常会引起人体内的脂肪组织中的脂肪细胞因子功能紊乱，进而导致肿瘤的发生、发展，是肿瘤发生的一个危险的信号。大量研究已经证明一些典型脂肪细胞因子在肿瘤发生发展中的作用，但这些功能紊乱的脂肪细胞因子如何作用于肿瘤并如何影响肿瘤的转移机制还不完全清楚。相信随着不断的研究和科学技术的发展，FABP4作为多种肿瘤分子标志物的研究也越来越多，将会更深入的探索其在肿瘤转移中的分子机制，包括上游及下游的信号通路及相互作用的分子，从而在精准医疗模式的发展下，为肿瘤提供新的治疗靶点及方案。