脂滴表面蛋白perilipin 家族在癌症中的研究进展

王 群，孙雨欣，王海峰

（昆明医科大学第二附属医院泌尿外科，云南 昆明 650106）

癌症，是导致人类死亡的主要原因，同时还是人们提高预期寿命难以跨越的障碍。据GLOBOCAN 估计表明，2020 年有1930 万新癌症病例，且近1 000 万人死于癌症[1]。全球癌症发病率和死亡率的负担正在迅速增加，导致这一事件发生是由于多种因素综合调控的。生活方式的改变对人们都有着一定的影响。正如众所周知，肥胖目前是一种全球性流行性疾病，肥胖带来的危害会严重影响着我们的身心健康，且与多种癌症的发病率增加有关。值得注意的是，肥胖者的脂肪细胞比非肥胖者的脂肪细胞能为癌细胞提供更多的脂肪酸，而脂肪酸β-氧化将使得可用于肿瘤生长和转移的能量产生增加[2]。另外，癌细胞甚至具有一些脂肪细胞特性，以脂滴的形式储存多余的脂质，为它们的扩张和转移提供能量[3]。脂滴（lipid droplet，LD）是储存脂质的细胞器，为细胞脂质和能量代谢的中心[4]。LD 中脂质储存的增加被认为是有利于癌细胞的存活的。现有研究表明LD 的聚集是癌细胞中常见的现象[5]。因此，未来研发针对LD 生成代谢的新疗法或将为癌症治疗提供一个全新的机会。

1 脂滴

在细胞中普遍存在的LD 具有独特的超微结构，是由内质网（endoplasmic reticulum，ER）衍生的磷脂单层包围的简单结构，其核心为中性脂质，并由有限但动态变化的蛋白质组修饰。其是储存脂质的细胞器，存在于大多数真核细胞和一些原核生物中，其主要存在于细胞质中，但在某些细胞类型中，细胞核也含有LDs[6]。近年来的许多研究都表明，LD 是复杂的、动态的和多功能的细胞器，在膜转运、蛋白质降解、信号转导和基因表达调节等过程中起着重要作用[7]。LD 已在肥胖、脂肪肝、糖尿病和心血管疾病等多种代谢相关疾病中被广泛的研究[5]。与此同时，据报道，在许多人类癌症中，如肺癌、乳腺癌、宫颈癌、前列腺癌、肾透明细胞癌、结肠癌、胆管癌和胰腺癌等都观察到了LD 积累。且LD 与多种癌症的增殖、侵袭、转移以及化疗耐药性的介导有关[8]。LDs的合成和降解之间的代谢失衡会导致大量脂质沉积的积累，从而导致疾病的发生发展[9]。目前累积的证据表明，LD 通过至少两种其他机制促进癌细胞的增殖、迁移和存活。首先，通过减轻细胞应激，其次，通过β 氧化为ATP 生产提供底物。因此，明确LD 的合成代谢具体途径将有利于我们探索与LD 生物学改变相关的生理学与疾病之间的联系。

LD 稳态的关键调节因子包括结构蛋白、膜转运蛋白和酶，其常由脂滴包被蛋白perilipin 家族（又称PAT 蛋白家族）的两个或多个成员修饰[10]。perilipin 家族与LD 的功能密切相关，其在LD 的生物学发生发展中起到了非常重要的作用，它们维持LD 的稳定性并参与脂质代谢调节，故其不仅仅在LD 的形成过程中发挥着关键作用，在降解中扮演的角色也不容小觑。现已发现perilipin家族参与多种肿瘤的发生发展，但各成员在不同的肿瘤发展过程中发挥着不同的作用，故而，PLINs 的表达通常与多种疾病有关，尤其是癌症[11]。

2 脂滴表面蛋白Perilipin 家族

Perilipin 家族共有五大成员，分别是perilipin（PLIN1）、脂肪细胞分化相关蛋白或adipophilin（PLIN2）、胎盘蛋白17 或甘露糖-6-磷酸结合蛋白1（PLIN3）、质膜相关蛋白（PLIN4）和心肌脂滴蛋白（PLIN5）[12]。鉴于各种PLINs 的表达水平与癌症之间的密切关系，有的PLIN 家族成员已被提议作为癌症的生物标志物，不可否认，研究这些蛋白质在癌症发生发展过程中所充当的角色是十分值得关注的。

2.1 PLIN1

PLIN1 是第一个被发现的perilipin 家族的成员，位于LD 的表面，并维持LD 的稳定性，是脂质稳态的关键调节因子，可作为防止脂肪分解的保护层，对脂肪组织具有特异性。其主要在白色脂肪组织中表达，并参与激素诱导的脂肪分解以及大的LD 形成[13]。Lu 等[14]在乳腺癌中，发现PLIN1 其是一种抑癌因子，长链非编码RNA（Long Non-coding RNA，lncRNA）ARAP1-AS1 可以通过海绵化miR-2110 提高乳腺癌中HDAC2 的表达，而HDAC2 可高度乙酰化PLIN1 的启动子来抑制乳腺癌中的PLIN1 表达，使得ARAP1-AS1 经miR-2110/HDAC2/PLIN1 轴加速乳腺癌细胞增殖和迁移。此外，有研究发现PLIN1 可与脂肪特异性蛋白27（Fat-specific Protein of 27，Fsp27）的 CIDE-N 结构域相互作用，改变Fsp27 的构象，促进脂肪细胞中脂滴的有效融合，从而促进脂滴的生长。故而，PLIN1 的缺失一方面可能会导致脂滴失去保护，脂肪酶更多地进入脂滴，促进脂肪分解；另一方面，其表达受到抑制可能会削弱Fsp27 促进脂滴融合的作用，从而导致脂滴生长缓慢和脂质沉积减少[15]。因此，在乳腺癌中PLIN1 是否通过上述途径使得脂质代谢增加，进而促进其增殖和转移还有待更深入的研究。另外，最近的一项研究报告称，PLIN1 在脂肪肉瘤中高度表达，但在非脂肪肉瘤中并不存在，且PLIN1可能可用于区分脂肪肉瘤的分化程度[12,16]。

2.2 PLIN2

PLIN2 是第一个在RNA 转录水平上与mRNA诱导的前脂肪细胞分化相关的基因，已成为脂肪细胞发育的标志物，但其无处不在，在非脂肪组织中也起着重要的作用[18]。PLIN2 参与脂肪酸摄取、LD 形成及脂质储存，此外，先前的研究还发现它在各种恶性肿瘤中表达，如乳腺癌、多发性骨髓瘤、皮肤黑色素瘤、肾透明细胞癌、前列腺癌，肺腺癌、结直肠癌等，并且其表达与恶性程度及侵袭性潜力之间存在一定的关联[19]。目前，PLIN2 已被证实是无创早期检测肾细胞癌的敏感性和特异性生物标志物，也是区分癌症和良性肾肿块的不可或缺的指标[20]。但Cao 等[18]研究表明PLIN2 在肾透明细胞癌组织和细胞中的表达显著升高，而体外实验表明，PLIN2 敲低可能会增强癌细胞的增殖、迁移和侵袭，且通过Kaplan-Meier 生存曲线分析发现PLIN2 表达的上调与肾透明细胞癌的良好预后相关。这些发现都提示了PLIN2 可能是肾透明细胞癌临床治疗的潜在新靶点，但其潜在复杂的分子机制仍需要进一步探索。最近Liu 等[21]的一项新研究发现PLIN2 可以通过特定的分子机制对肝细胞癌的发生和发展也起到重要的作用，且其有望为肝细胞癌提供新的治疗靶点。PLIN2 通过抑制肝细胞癌细胞中AMPK/ULK1/自噬途径的活性来调节HIF-1α，从而促进肝细胞癌细胞增殖。此外，Roberts 等通过使用肝细胞癌细胞鉴定出了影响PLIN2 表达和翻译后稳定性的遗传修饰因子，包括控制脂质代谢的典型基因以及参与泛素化、转录和线粒体功能的基因[22]。这均表明PLIN2 通过与LD 相互作用，受到不同调节机制的影响，参与脂质代谢。因此，调节PLIN2 降解在肝细胞癌的进展过程中具有潜在治疗价值。

2.3 PLIN3

当与LD 结合时，PLIN3 是一种稳定的胞质蛋白，它是在细胞内甘露糖-6-磷酸受体运输过程中所必需的，其与PLIN2 一样，在几乎所有组织中都是最丰富的[23]。但与PLIN2 不同的是，PLIN3 在肾透明细胞癌中高表达，并且随着ccRCC 分期的升高而逐渐升高，为促癌因子[24]。另外，在前列腺癌中，PLIN3 也是促癌因子，Zhou 等[25]的研究表明ACSS3 将AIP4 E3 泛素连接酶募集到脂滴上，并通过这种方式调节PLIN3的泛素化水平，使得脂滴相关蛋白PLIN3 下调以减少脂滴沉积，进而抑制前列腺癌的进展，并逆转了恩杂鲁胺耐药性。除此之外，已有文献报道PLIN3 还在其他肿瘤中被发现，如乳腺癌、脂肪肉瘤、宫颈癌、肝细胞癌等。Zhang 等[26]研究发现PLIN3 在伴随非酒精性脂肪性肝病的肝细胞癌组织中高表达，其蛋白质水平与肝脂肪变性有关，敲低PLIN3 显著限制了肝癌细胞的迁移侵袭和化学敏感性。这表明PLIN3 在肝组织中促进LD 的积累，从而促进了非酒精性脂肪性肝病的发生，进而促进了肝细胞癌的进展。因此，阐明这一过程背后的机制对于开发新的治疗靶点非常重要。

2.4 PLIN4

PLIN4 主要表达于脂肪细胞、大脑、骨骼肌和心肌等，有研究表明其对磷脂单层组织至关重要[27]。虽然PLIN4 是Perilipin 家族中研究最少的成员，不过可以发现的是其与一些癌症存在着一定的关联。像是其与PLIN1 在脂肪肉瘤各种亚型中的表达相似，在一些脂肪肉瘤中表达，而在非脂肪肉瘤中几乎不表达，可作为脂肪肉瘤的诊断标志物，用于区分脂肪肉瘤亚型[12]。此外，在乳腺癌中最具侵袭性的是三阴性乳腺癌（triplenegative breast cancer，TNBC），化疗仍然是治疗的基石，但即使在TNBC 的早期阶段，化疗耐药性也预示着预后不佳。Sirois 等[28]通过实验发现在TNBC 耐药细胞中，发现了LD 含量增加及线粒体发生明显改变，使得癌细胞发生脂质代谢重编程，进而导致TNBC 预后不良。进而他们还发现PLIN4 在TNBC 中高表达，其是雌激素受体阴性乳腺癌的不良预后指标，其表达受过氧化物酶体增殖物激活受体γ 调控，参与脂质代谢，且沉默PLIN4 抑制TNBC 耐药细胞的细胞活力。因此，这为靶向化疗耐药TNBC 肿瘤提供了潜在治疗靶点。

2.5 PLIN5

PLIN5 具有多种细胞功能，可以说是Perilipin家族中最具活力的一个。PLIN5 在高氧化组织如棕色脂肪组织、心脏、肌肉和肝脏组织中表达最高，并能在运动训练或禁食中诱导表达，其介导线粒体功能，调节脂肪酸储存和释放，维持脂滴稳态[29-30]。PLIN5 的预后价值已在许多癌症中得到探索，包括乳腺癌、胰腺癌、肝细胞癌等[31]。最近Asimakopoulou 等[32]通过对人类和小鼠肝细胞癌标本行免疫组化首次发现PLIN5 在肝细胞癌中高度表达，且肝癌结节形成中具有压倒性的局部表达，虽然其具体机制还未明确，但他们此前发现了肝PLIN5 表达受糖蛋白脂钙蛋白2 调节，在实验性脂肪变中控制细胞内脂滴的形成，这或许与其在肝细胞癌中高表达相关。这为PLIN5 在肝细胞癌中诊断及治疗的可能性和可用性提供了新的思路。

PLINs 已经成为协调细胞信号传导和新陈代谢的关键蛋白质家族，远远超出了它们作为LD结构蛋白的经典作用[33]。虽然PLIN1-5 都是脂滴包被蛋白家族成员，但它们在同一种癌症中所起到的作用并不完全相同，且其各自在不同的癌症类型中也发挥了独特的功能以影响癌症的发生发展。尽管只有少部分研究发现了Perilipin 家族成员是如何在癌症中调节癌症细胞的增殖、侵袭及转移等，却仍有很大一部分的研究只是发现了其表达的异常，尚未阐明其在癌症中是通过何种途径从而发挥作用的（表1）。这都还迫切需要通过更多科学家的努力去发现其背后的潜在机制，以阐明Perilipin 家族在癌症的诊断，预后和可能的治疗中的独特作用，为控制人类癌症疾病的发生，改善预后而提出新的解决办法。

表1 PLINs 在不同癌症中的作用及其机制Tab.1 The role and mechanism of PLINs in different cancers

3 小结

癌症的发生和进展需要癌细胞的代谢重编程，癌细胞通过各种代谢途径自主改变其通量，以满足其增加的生物能量和生物合成需求[39]。代谢重编程是癌症研究的热点，其既是发展的结果，也是重要的推动因素，同时，对治疗也有一定的影响。脂质代谢失调是癌症中最突出的代谢改变之一[40]。因此，研究三大物质代谢之一的脂代谢对癌症的发生发展是非常重要的。

目前，脂质代谢和癌症发生发展中所涉及的机制是一个有趣且不断增长的研究领域，癌症中的脂质代谢更是一个远未结束的话题。众所周知，脂质在癌细胞和肿瘤微环境中起着多种作用[41]。大量文献也强调了Perilipin 家族与脂质之间的联系，以及其所涉及的不断扩大的疾病列表。尽管我们对PLINs 的认知取得了一些进展，不过，PLINs 生物学的许多方面仍存在许多未知的疑惑，这都还需要笔者进行不断的探索，但值得注意的是，Perilipin 家族确实可以作为癌症治疗的潜在靶点，为癌症患者带来新的希望。深入挖掘Perilipin 家族的在癌症中的特异性调节将为未来的治疗方案掀起令人兴奋的新篇章。