脂筏在前列腺癌中的作用研究进展

谭松，陈洁，秦浦沿，尹登科

（安徽中医药大学 药学院，安徽合肥 230012）

前列腺癌是威胁老年男性健康的常见疾病，其发病率因地区、种族、国家的不同而存在差异。前列腺癌在欧美国家发病率最高，其中美国前列腺癌发病率（约161 000 例）已经超过肺癌，位居男性高发癌症首位[1]；我国前列腺癌发病率虽低于西方国家，但随着我国人均寿命的增长、饮食结构的改变及诊断技术的提高，近年来发病率也呈逐年升高的趋势，2015 年确诊的病例已经达到72 000 例，死亡人数达到31 000 例[2]。因此，急需开发对前列腺癌有较好治疗效果，且对人体伤害较小的安全药物。

1 脂筏的结构与功能

随着对膜结构和功能研究的深入，研究者逐渐认识到真核生物的细胞质膜为非均一分布，其中由不同膜脂与蛋白质组成的大小10 ～100 nm 的膜微区称为脂筏。脂筏的主要成分为胆固醇、鞘磷脂及某些蛋白质，以小窝蛋白为标记蛋白。由于鞘磷脂为长链饱和脂肪酸，能与胆固醇相互作用形成一种相对有序的脂质相，使脂筏的流动性降低而稳定性增加。正是由于脂筏的组成和特点，使得这种结构不溶于低温（4 ℃）的非离子去污剂Trition X-100，通过密度梯度离心即可以将浮在上层的脂筏分离出来[3]。

脂筏结构普遍存在于内质网膜、高尔基体膜、细胞质膜等多种生物膜中，且在细胞质膜中所占比例最高。信号分子在脂筏上的分布和聚集，使得脂筏成为信号传递的平台[4]。从结构及组分分析来看，脂筏有两个特点：（1）许多蛋白质聚集在脂筏内，便于相互作用；（2）脂筏的环境有利于蛋白质的变构，以形成有效构象。基于此，脂筏可以参与细胞蛋白质运转和细胞信号转导。

脂筏的生理功能具有多效性：一方面，脂筏是机体正常生理活动所必需的；另一方面，如果脂筏结构发生改变，可引发多种疾病，如感染性疾病、心血管疾病、肌营养不良症、帕金森病及肿瘤的发生发展。在肿瘤细胞中，关键信号蛋白小窝蛋白-1（Caveolin-1，CAV1）、白细胞分化抗原分化群44（Cluster of Differentiation 44，CD44）、白细胞介素-6（Interleukin-6）、表皮生长因子受体（Epidermal Growth Factor Receptor，EGFR）、胰岛素样生长因子受体（Insulin-like Growth Factor 1 Receptor，IGF-1R）、大鼠肉瘤蛋白（rat sarcoma，Ras）、丝氨酸/ 苏氨酸蛋白激酶（Serine/Threonine Protein Kinase,AKT）、凋亡相关因子（factor related apoptosis，Fas）等要被招募在脂筏后才能激活下游信号通路，参与肿瘤的生长、上皮间质转化（Epithelial-Mesenchymal Transition，EMT）、抗药性等过程[5]。脂筏和脂筏上固定的蛋白在肿瘤发生发展中的重要作用，使脂筏成为研究肿瘤发生和转移机制的重要平台，是肿瘤预防和治疗的重要靶点。

2 脂筏促进前列腺癌发生的分子机制

对前列腺癌细胞的研究发现，脂筏的组分鞘磷脂在高转移性的细胞系DU145 中的含量明显高于低转移性的细胞系LNCaP，且另一组分胆固醇明显促进前列腺癌的进程[6]。近期的研究也发现，分布于脂筏上的蛋白与前列腺癌的发生和发展密切相关。因此，本文总结了脂筏上的蛋白和相关信号通路在促进前列腺癌进程中的作用。

2.1 EGFR 与脂筏

最先证明脂筏与前列腺癌存在直接关系的证据是表皮生长因子受体（EGFR）定位于脂筏，且在脂筏上经磷酸化后被激活。EGFR 作为细胞的生长、增殖和分化关键调节蛋白，它的活化导致胞内磷脂酰肌醇激酶/蛋白激酶B （Phosphatidylinositide 3-Kinases/Protein Kinase B，PI3K/PKB）信号通路的激活，从而促进前列腺癌细胞的增殖和侵袭。因此，通过降低脂筏中的胆固醇含量，不仅可以抑制PI3K/PKB 信号，还显著降低细胞外调节蛋白激酶（Extracellular Regulated Protein Kinases，ERK）蛋白的磷酸化状态，引起半胱氨酸蛋白酶家族参与的线粒体凋亡通路的激活，抑制前列腺癌的发展[7]。

2.2 Hedgehog 与脂筏

作为前列腺癌中常处于激活状态的信号通路，Hedgehog（Hh）信号通路的关键元件Patched（Ptc）蛋白和Smoothened（Smo）蛋白均分布于脂筏中，且Ptc 蛋白能直接与脂筏的标记蛋白小窝蛋白结合[8]。进一步的证据表明，Ptc 蛋白先在脂筏上与小窝蛋白结合，才能起到招募Smo 蛋白的作用，进而在脂筏上形成Hh 受体复合体[9]。Hh 信号的活化也与脂筏的成分胆固醇密切相关，其中关键蛋白Hh 蛋白首先通过自身蛋白水解酶的酶解活性剪去蛋白的C 端结构域，然后在N 端的羧基末端与胆固醇共价结合，这样才能变成具有信号转导功能的成熟肽，导致前列腺癌细胞的生长和侵袭[10]。

2.3 IL-6-STAT3 与脂筏

白介素-6-信号转导及转录激活蛋白3（Interleukin-6 - Signal Transducer/Activator of Transcription 3，IL-6-STAT3）信号通路作为前列腺癌恶化进程中起重要作用的信号通路，其功能的发挥同样依赖于脂筏。在前列腺癌患者体内经常能看到IL-6 在血液中表达量的增加和STAT3 的持续性活化，表明两种蛋白在前列腺癌中的重要作用[11]。近期的细胞实验表明，IL-6 能够让前列腺癌细胞表现出神经内分泌的属性，而这种属性的出现暗示着细胞已经转化为最难治疗的神经内分泌前列腺癌。这一恶化过程是通过IL-6促进停留在脂筏平台上的转录因子STAT3 的磷酸化，通过磷酸化被激活的STAT3 从细胞质转移至细胞核，促进神经内分泌相关蛋白的表达[12]。因此，依赖于脂筏的信号通路在前列腺癌的恶化进程中扮演着重要角色。

2.4 CXCL12 与脂筏

前列腺癌的患者中，转移一般首先发生在骨或者淋巴结处。在转移过程中，游离的癌细胞首先通过趋化作用向释放有趋化因子的特定部位转移，因此趋化因子的活化在前列腺癌转移过程中具有重要作用，而脂筏也深度参与其中。在前列腺癌表达的关键趋化因子12[Chemokine （C-X-C motif） Ligand 12， CXCL12]通过作用于分布在脂筏上的受体蛋白趋化因子受体4（C-X-C motif Chemokine Receptor 4，CXCR4），进而激活PI3K/PKB 信号通路和丝裂原活化蛋白激酶（Mitogen-Activated Protein Kinase，MAPK）信号通路。PI3K/PKB 信号通路的激活进一步促进转录因子核因子κB（Nuclear Factor κB，NF-κB）的入核和下游基质金属蛋白酶-9（Matrix Metalloproteinase-9，MMP9）基因的表达，最终导致肿瘤细胞的骨和淋巴转移[13]。因此，脂筏通过趋化因子促进前列腺癌MMP9 的表达促进肿瘤细胞的生长和骨转移。

2.5 Notch 与脂筏

肿瘤细胞缺氧在前列腺癌转移中的作用一直是研究的重点，但其具体的分子机制目前仍不是很清楚。最近有报道，Notch 信号通路能够将缺氧刺激的信号转化为上皮向间充质转变的信号，进而促进前列腺癌细胞的增殖和侵袭，而这一过程与脂筏密切相关[14]。研究者通过LNCaP 细胞的体外实验发现缺氧环境能提高细胞的胆固醇水平和增加脂筏结构域，促进Notch3 受体蛋白从非脂筏区转移到脂筏区，随后与处于脂筏区的分泌酶结合，并切割掉Notch3 受体的细胞内区域（Notch Intracellular Domain，NICD），释放出来的NICD 得以进入细胞核核激活下游促生长基因，如细胞周期素D1（cyclin D1）和c-Myc 的表达[15]。

2.6 HGF/c-Met 与脂筏

肝细胞生长因子/c-Met（Hepatocyte Growth Factor/c-Met，HGF/c-Met）信号通路在前列腺癌的侵袭和转移过程中扮演重要角色，而脂筏与HGF/c-Met 信号通路的激活也紧密相关。HGF 蛋白通过结合分布于脂筏上的c-Met 蛋白，并且通过磷酸化激活c-Met 蛋白。活化后的c-Met 可以招募接头蛋白1（ASC1）和激活MAPK、c-Jun 氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）信号通路。这些信号通路的激活可以促进前列腺癌细胞的增殖，同时通过形态的改变促进细胞的转移和细胞移动[16]。在降低胆固醇的同时添加HGF 后，前列腺癌中的PI3K/PKB 信号通路和MAPK 信号通路并没有变化，进一步说明HGF/c-Met信号通路的传导依赖于脂筏。

3 膜筏作为前列腺癌治疗的靶点

基于脂筏在前列腺癌发展各个阶段的调节作用，膜筏作为癌症治疗和预防的有效靶点逐渐引起了人们的关注。目前报道的通过靶向脂筏抑制肿瘤的方案主要有3 种。（1）通过调节死亡受体（Death Receptor，DR）在脂筏上的聚集，促进细胞死亡。黄酮类天然产物厚壳桂酮能通过促进凋亡相关因子（Fas）、DR4、DR5 等在脂筏上的聚集导致半胱氨酸蛋白酶8（cysteine aspartic acid specific protease-8， caspase-8）和caspase-3 的激活，以及前列腺癌细胞的凋亡[17]。（2）通过影响胆固醇的合成，破坏脂筏结构。胆固醇合成抑制剂辛伐他汀可以通过抑制3-羟基-3-甲基戊二酸单酰辅酶A 还原酶的活性阻止胆固醇的合成，降低前列腺癌细胞中胆固醇含量，破坏脂筏结构，抑制AKT/PKB 等信号通路而抑制前列腺癌细胞的生长和侵袭[18]。山药的活性成分甲基原薯蓣皂苷能通过激活叉头框蛋白O1（Forkhead Box O1，FOXO1）抑制固醇调节元件结合蛋白-1 （Sterol-Regulatory Element Binding Protein 1，SREBP1）的表达，降低前列腺癌细胞中胆固醇含量和破坏脂筏结构，抑制MAPK 信号通路与前列腺癌细胞的生长和侵袭[19]。（3）胆固醇或脂筏其他成分的替代物竞争性地抑制脂筏的形成。27-羟基胆固醇通过破坏脂筏，抑制IL6-STAT3 信号通路，并进一步抑制前列腺癌的发展[20]。

4 展望

脂筏在细胞质膜上富集，为蛋白的相互作用和信号传递提供平台。由于脂筏参与多种信号通路激活，其含量的变化与前列腺癌的增殖、转移、恶化均紧密相关，进而影响前列腺癌的发生发展，但其调控机制仍不是很清楚，特别是脂筏结构和脂筏调控的分子机制。因此，目前围绕脂筏的研究主要为两方面：调控脂筏形成和变化的机制，以及脂筏上的蛋白及其调控的信号通路。随着对脂筏研究的深入，其有望成为前列腺癌治疗的新靶点，为前列腺癌的治疗提供新方向。