脂肪酸代谢重编程在肾透明细胞癌治疗中应用的研究进展

龙慧民 周立斌

近30 年来，肾癌每年新发病例数从1.107 万例急剧上升至5.983 万例，年龄标准化发病率从1.16/10 万上升至3.21/10 万，死亡率也呈上升趋势[1]。吸烟、高BMI 是肾癌的主要危险因素。其中肾透明细胞癌（clear cell renal cell carcinoma，ccRCC）是肾癌最常见的病理类型，约占肾癌的80%；脂质沉积是其重要的病理特征，易发生氧、铁、营养和能量代谢失衡[2]。脂滴内含有不同类型的脂质成分（如脂肪酸、甘油三酯和胆固醇酯等）和非脂质成分（如糖原等）。细胞内脂质的合成、摄取以及亚细胞分布受到调控，从而得以维持正常细胞功能[3]。研究发现，在ccRCC 发生过程中，脂质成分较非脂质成分更为重要[4]。尽管上世纪80 年代研究已发现ccRCC 与脂质代谢异常有关[5]，而脂质堆积的原因与促进ccRCC 发生、发展的确切机制和意义尚未清楚。脂肪酸代谢重编程包括脂肪酸合成、摄取以及脂肪酸氧化（fatty acid oxidation，FAO）失衡，对脂质储存起重要作用。脂滴中的脂肪酸可作为脂质合成的底物，能抑制脂质活性氧释放，从而抑制脂毒性，还可在线粒体中发生FAO，从而产生能量[6-8]。在卵巢癌、胃癌等多种恶性肿瘤中，脂肪酸代谢会发生变化[9-10]。靶向作用于脂肪酸代谢的关键基因具有显著的抗肿瘤作用，其中一些潜在的治疗靶点已进入临床试验阶段。本文将围绕脂肪酸代谢在ccRCC 中的作用、脂肪酸代谢关键因子抑制剂在ccRCC 中的应用前景，就脂肪酸代谢重编程在ccRCC 治疗中应用的研究进展作一述评，以期为同行提供参考和新的启发。

1 脂肪酸代谢在ccRCC中的作用

脂肪酸代谢主要包括FAO 和脂肪酸合成。当脂肪酸参与三羧酸循环时，首先转化为脂酰辅酶A，再转化为脂酰肉碱，然后由肉碱棕榈酰转移酶（carnitine palmitoyltransferase，CPT）转移到线粒体内；随后脂酰肉碱转化为脂酰辅酶A，经过β-氧化生成乙酰辅酶A。这个过程由多种酶参与，包括脂酰辅酶脱氢酶、羟基脂酰辅酶脱氢酶和烯丙基辅酶A 水合酶[11]。乙酰辅酶A 可重新被转化为脂酰辅酶A，再通过脂肪酸合成酶（fatty acid synthase，FASN）转化为脂肪酸，随后以甘油三酯或甾醇脂形式储存在脂滴中[12]。

ccRCC 组织中胆固醇酯和中长链脂肪酸水平增加，而参与FAO 的酶水平降低[13-15]。抑制ccRCC FAO可阻断铁死亡，同时促进脂肪酸堆积，导致缺氧诱导因子（hypoxia-inducing factor，HIF）-2α 表达水平增加[7]。研究发现，SCD1 mRNA 和蛋白表达水平升高，可促进ccRCC 细胞生长[16]。此外，FASN 水平升高与肿瘤侵袭性和患者预后不良有关[17]。尿液和组织代谢组学研究发现，与正常对照组相比，ccRCC 患者尿液和组织样本中脂肪酰肉碱和肉碱水平升高，与肾癌分级有关[14,18]。此外，肉碱水平升高与FAO 的酶水平降低有关。

2 脂肪酸代谢关键因子抑制剂在ccRCC中的应用前景

2.1 FASN FASN 是脂肪酸生物合成过程中的关键酶，参与脂肪酸的从头合成，还可通过丙二酰辅酶A、乙酰辅酶A 聚合成长链脂肪酸参与β-氧化。已有研究证实FASN 在乳腺癌、宫颈癌、前列腺癌等多种肿瘤中表达升高，而高表达的FASN 与较高的肿瘤分期、淋巴结及远处转移、肿瘤特异性生存时间短等有关[17,19]。

国际转移性肾细胞癌数据库队列研究发现，与FASN阴性患者相比，FASN阳性患者的生存时间明显缩短（14.5 个月比27.5 个月；HR=1.71，95%CI：1.17～2.51，P＜0.01）[20]。因此，在ccRCC 中FASN 高表达具有重要的预后意义，可作为预测ccRCC 侵袭性及患者预后的生物标志物。FASN 参与磷脂合成，促进酪氨酸激酶受体[表皮生长因子受体、人表皮生长因子受体2（human epidermal growthfactor receptor 2，HER2）等]的信号转导，而酪氨酸激酶抑制剂是治疗晚期肾癌的主要靶向药物。因此，抑制FASN 表达可能有助于肾癌的治疗。研究表明，小分子抑制剂C75 可抑制FASN 的活性，从而阻滞细胞周期，诱导细胞凋亡，从而抑制人肾癌细胞的生长和增殖[21]。此外，C75 还可以抑制HER2和表皮生长因子受体的表达，同时上调p53、p21（Waf1/Cip1）的表达[21]。在裸鼠人乳腺癌异种移植模型中，给予C75 28 d 后肿瘤体积较对照组明显缩小，且肿瘤组织中FASN 表达水平明显下降[22]。抑制FASN后所致的丙酰辅酶A 积累对肿瘤细胞具有细胞毒性反应[22]。研究证实，在前列腺癌和肾癌细胞中，其他脂肪酸合成抑制剂如奥利司他、三氯生、G28UCM 和GSK837149A 等，具有抑制肿瘤细胞增殖的作用[23-24]。老一代FASN 抑制剂由于不可选择性细胞毒性和不良的非靶向效应（包括体重下降、厌食等）而并未在临床上应用。新一代FASN 抑制剂增加了药物的特异性，如TVB-2640 等，已进入Ⅰ期临床试验，结果证实TVB-2640 单药治疗的疾病控制率为42%；与紫杉醇联用时的部分缓解率为11%，疾病控制率为70%；且在不同肿瘤患者包括KRAS 基因突变的非小细胞肺癌、卵巢和乳腺癌患者中具有治疗效果[25]。

2.2 腺嘌呤核苷三磷酸柠檬酸裂解酶（adenosine triphosphate citrate lyase，ACLY） ACLY 是连接葡萄糖和从头合成脂肪酸的主要酶之一。PDK1 可将葡萄糖转移至乳酸池中，并依赖α-酮戊二酸还原羧化作用产生柠檬酸盐；然后ACLY 作用于柠檬酸盐产物，生成乙酰辅酶A，为脂肪酸合成提供底物[26]。敲低ACLY 可降低细胞将葡萄糖转化为脂质的能力。研究表明，ACLY在多种肿瘤中表达和活性异常，而抑制ACLY 表达后可显著限制细胞增殖并诱导凋亡[27]。

VHL 基因是ccRCC 中突变率最高的基因，通过非HIF 依赖机制促进ACLY 的表达。ccRCC 中过度活化的胞内磷脂酰肌醇激酶/蛋白激酶B 信号通路可激活ACLY，从而促进脂肪酸的合成。活化的ACLY 促使组蛋白乙酰化导致表观遗传学失调。例如在胰腺导管腺癌中，ACLY 调节细胞内乙酰辅酶A 丰度，进而调节基因位点中组蛋白乙酰化标志基因（AcH4 和H3K27Ac），以促进肿瘤进展。ACLY 表达水平与ccRCC 患者T 分期和Fuhrman 分级呈正相关。体外抑制ACLY 后，ccRCC 细胞增殖能力下降，细胞凋亡增强[28]。VHL 基因直接与过氧化物酶体增殖物激活受体（peroxisome proliferator-activated receptor，PPAR）γ 相互作用并促进后者泛素化，导致其在体内和体外降解，从而导致ACLY 表达下调，抑制肾癌组织中的胞内脂质堆积。上述结果提示ACLY 有望成为ccRCC 的治疗靶点。研究表明，ACLY 抑制剂SB-204990 可抑制肿瘤细胞的增殖[29]。但到目前为止，尚没有ACLY 抑制剂治疗ccRCC 的临床试验。

2.3 乙酰辅酶A 羧化酶（acetyl CoA carboxylase,ACC） ACC 促进乙酰辅酶A 羧酸化形成丙二酰辅酶A 参与脂质从头合成，是脂肪酸合成途径中最重要的酶。而丙二酰辅酶A 可抑制CPT1 构象变化，从而抑制FAO。因此，ACC 对于调控碳水化合物和脂肪酸代谢之间的碳代谢中间产物的转化起着重要作用。

ccRCC患者ACC mRNA表达水平明显升高，与其预后不良有关（HR=1.43，95%CI：1.03～1.99，P＜0.05）[30]。一项大型ccRCC 研究发现，高表达ACC 和低表达环磷酸腺苷依赖的蛋白激酶（adenosine 5'-monophosphateactivated protein kinase，AMPK）与患者预后差密切相关[31]。AMPK 作为细胞能量平衡的重要调控因子，可直接抑制ACC。因此，打破ccRCC 中的AMPK-ACC 平衡，可促进脂肪酸的合成[32]。ACC 靶向抑制剂和通过AMPK 激活间接抑制ACC 的药物已开展临床前研究。肝脏特异性ACC 抑制剂ND-654 可抑制肝脏脂类合成及肝癌细胞进展，单独使用或与索拉非尼合用，均可改善移植瘤小鼠的生存[33]。5-十四烷氧基-2-糠酸为ACC 变构抑制剂，可通过抑制哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）通路和细胞周期阻滞来抑制ccRCC 细胞生长[34]。口服降糖药二甲双胍可活化AMPK，从而间接调控ACC，其在ccRCC 中的作用已被关注[35-36]。一项基于8项回顾性研究的Meta分析结果表明，二甲双胍可以改善肾细胞癌患者的总生存时间（HR=0.643，95%CI：0.520～0.795，P＜0.01）和肿瘤特异性死亡时间（HR=0.618，95%CI：0.446～0.858，P＜0.01）[37]。二甲双胍可抑制mTOR 通路从而诱导ccRCC 细胞周期阻滞，抑制肿瘤细胞增殖，诱导细胞凋亡；同时还可以通过抑制线粒体复合物Ⅰ，进而促进FAO，降低脂质水平[38]。

2.4 CD36 CD36 是一种细胞表面糖蛋白，可与脂肪酸结合，增强脂质摄取和FAO。在肿瘤相关免疫细胞中，CD36 驱动脂质代谢重编程可导致肿瘤免疫耐受和进展[39]。CD36 在多种癌症中高表达，包括卵巢癌、肝癌、胃癌、ccRCC 等[40-43]。

研究表明，CD36 主要在细胞膜上表达，与正常肾脏组织及细胞系相比，在ccRCC 组织及细胞系中表达明显升高[44-45]。CD36 高表达与TNM 分期较高、肥胖有关。多变量Cox 回归分析发现，CD36 高表达的患者无进展生存时间和总生存时间均明显短于CD36 低表达患者（HR=4.873、4.610）[43]。缺氧、HIF-2α 激活均可诱导CD36 表达，从而促进脂肪酸摄取和脂滴形成，并以二脂酰甘油酰基转移酶1 依赖性方式来增强ccRCC 细胞增殖和迁移能力。敲低CD36 后，ccRCC 细胞内脂质堆积减少，同时阻断缺氧条件下HIF-2α 诱导的肿瘤进展[45]。在口腔鳞状细胞癌模型中已证实单克隆抗体抑制CD36 可显著抑制肿瘤细胞转移且无不良反应，有望在其他高转移性癌症和ccRCC 中应用[46-47]。

2.5 CPT1A CPT1A 通过跨膜结构定位于线粒体外膜，为FAO 限速酶，可将长链脂肪酸转变为酰基肉毒碱，后者进入线粒体进行FAO[48]。与正常组织样本相比，CPT1A 在ccRCC 组织样本中表达明显下降，且与ccRCC 患者预后不良有关[49-51]。HIF-1 和HIF-2 可直接靶向作用于CPT1A，从而抑制CPT1A 的表达和活性，进而减少脂肪酸进入线粒体，促使脂肪酸储存在脂质滴中；而过表达CPT1A 可通过PPARα/CD36 轴抑制脂质堆积及肿瘤细胞生长[49-51]。WY-14643 是一种PPARα 激动剂，可靶向结合Gly335 并激活PPARα，使得CPT1A 水平升高，脂质沉积减少；同时可阻断NFκB 信号通路，进而抑制ccRCC 细胞增殖和侵袭[52]。给予VHL 基因缺陷的ccRCC 患者STF-62247 后，CPT1A表达水平升高，从而促进脂肪酸进入线粒体进行FAO[53]。由此可见，CPT1A 表达降低对ccRCC 脂质堆积及肿瘤的发生、发展至关重要，而靶向CPT1A 可作为治疗ccRCC 的潜在治疗策略。

3 小结

晚期ccRCC 的治疗方法主要包括抗血管靶向药物治疗和免疫治疗。随着纳武利尤单抗为代表的免疫治疗批准用于晚期肾癌后，免疫药物之间的联用或免疫药物与靶向药物联用治疗晚期肾癌已成为当前临床研究的热点。但是治疗效果不佳、药物不良反应以及药物耐受性等问题仍影响着晚期ccRCC 患者的预后。而脂肪酸代谢重编程为ccRCC 发生、发展机制以及联合、多靶点、精准治疗策略提供了新的启发。本文梳理了ccRCC 脂肪酸代谢调控模式，概述了FASN、ACLY、ACC、CD36、CPT1A 等脂肪酸代谢关键因子在ccRCC 中的调控机制和已经开发的靶向药物。但目前晚期ccRCC 患者应用脂肪酸代谢关键基因的靶向药物的临床研究较少，未来仍需开展大规模、多中心研究来进一步证实脂肪酸代谢重编程在ccRCC 治疗中的应用价值。