基于数据挖掘分析肝细胞癌中ATP柠檬酸裂解酶表达的临床意义

孙 岩 叶冬霞 杨 薇

吉林省肝胆病医院中心实验室，吉林长春 130062

肝癌是常见的恶性肿瘤，其发病率居恶性肿瘤第5 位[1-2]，主要以肝细胞癌为主。我国每年约34.4 万患者死于肝癌，占世界肝癌病死患者的55%[3-4]。肝细胞癌具有发病隐匿、进展快、易转移和恶性程度高的特点，大多数患者在首次确诊时已是晚期，无法通过手术切除，预后较差[5-6]。ATP 柠檬酸裂解酶（adenosine triphosphate citrate lyase，ACLY）将柠檬酸以及辅酶A 转化为乙酰辅酶A 和草酰乙酸，是脂肪酸代谢通路最上游的关键酶[7-8]。研究发现在肺癌、前列腺癌、膀胱癌、乳腺癌以及结肠癌等肿瘤中，ACLY 表达上调或激活[9]，靶向抑制ACLY 成为一个潜在的研究热点。本研究应用多种数据库进行数据挖掘分析，探讨ACLY 在肝细胞癌中的表达差异和临床意义。

1 材料与方法

1.1 UALCAN数据库挖掘方法

使用UALCAN（http://ualcan.path.uab.edu/）数据库检索分析ACLY mRNA 在肝癌组织和正常肝组织中表达及ACLY 基因表达与肝细胞癌患者临床病理指标和生存期的相关性。

1.2 GEPIA数据库挖掘方法

使用GEPIA（http://gepia.cancer-pku.cn/index.html）数据库分析ACLY 在肝癌组织与正常肝组织中的表达及ACLY 表达对肝细胞癌患者总生存期和无病生存期的影响。

1.3 HPA数据库

使用HPA（http://www.Proteinatlas.org/）数据库分析正常肝组织和肝癌组织中ACLY 蛋白表达水平，Kaplan-Meier 生存分析评估患者的预后。

1.4 STRING数据库

使用STRING（http://string-db.org）数据库分析ACLY 共表达基因所调控的蛋白质相互作用（protein-protein interaction，PPI）网络。

1.5 统计学处理

GEPIA 数据库中，以log2（fold change）显示ACLY 基因在癌组织和正常肝组织中的表达差异；通过单因素方差分析ACLY 基因表达与临床病理特征的关系。Kaplan-Meier 法分析ACLY 表达与肝细胞癌患者生存期的相关性，并进行log-rank 检验，P＜ 0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 ACLY在肝癌组织中的表达

本研究首先采用UALCAN 数据库分析ACLY mRNA 在肝癌和正常肝组织的表达水平，其中正常肝组织50 例和肝癌组织371 例，肝癌组织中ACLY mRNA 表达量明显高于正常肝组织，差异有统计学意义（P＜ 0.05），见图1。GEPIA 数据库分析160 例正常肝组织和369 例肝癌组织中ACLY mRNA 表达量的中位数分别为3.12 和4.75 TPM，差异有统计学意义（P＜ 0.05），见图2。采用HPA 数据库分析ACLY 蛋白表达情况，结果显示肝癌组织中ACLY蛋白表达水平明显高于正常肝组织，差异有统计学意义（P＜ 0.05），见图3。

图1 UALCAN 数据库分析ACLY mRNA 在正常肝组织和癌组织中表达

图2 GEPIA 数据库分析ACLY mRNA 在正常肝组织和肝癌组织中表达

图3 ACLY 蛋白在正常肝组织和肝癌组织中表达（200×）

2.2 ACLY表达与肝细胞癌临床病理特征的相关性

HPA 数据库分析ACLY 表达与肝细胞癌临床病理特征的相关性，结果显示，正常肝组织、stage1、stage2、stage3、stage4 ACLY 表达量中位数分别为9.953、27.306、26.551、32.410 和27.876 TPM，正常肝组织与不同肝癌分期的ACLY 表达比较，差异均有统计学意义（P＜ 0.05），见图4；病理分级中，正常肝组织、Grade1、Grade2、Grade3、Grade4 级ACLY 表达量的中位数分别为9.953、23.765、25.903、30.534、36.619 TPM，正常肝组织与不同肿瘤分期的ACLY 表达比较，差异均有统计学意义（P＜ 0.05），见图5；在不同淋巴结转移分期（N 分期）中，正常肝组织与N0、N1 期的ACLY 表达量中位数分别为9.953、30.239 和53.341 TPM，正常肝组织与N0 分期亚组的ACLY表达比较，差异有统计学意义（P＜ 0.05），与N1 分期亚组的表达比较，差异无统计学意义（P＞ 0.05），见图6。

图4 ACLY 的表达与临床分期的相关性

图5 ACLY 的表达与病理分级的相关性

图6 ACLY 的表达与淋巴结转移的相关性

2.3 ACLY的表达与肝细胞癌患者生存率的相关性

UALCAN 数据库分析ACLY 的表达与肝细胞癌患者生存率的相关性，结果显示，与ACLY 低或中表达（n=274）比较，ACLY 高表达（n=91）肝细胞癌患者生存率降低，差异有统计学意义（P＜ 0.05），见图7。GEPIA 数据库分析结果显示，ACLY 高表达组患者（n=182）总生存率明显低于ACLY 低表达组（n=182），差异有统计学意义（log-rankP=0.011，HR=1.6），见图8。HPA 数据库分析显示，ACLY 高表达组患者5 年生存率为42%，明显低于低表达组的52%，差异有统计学意义（P＜ 0.05），见图9。Kaplan-Meier 生存分析结果进一步佐证UALCAN和GEPIA 数据库分析结果，见图10。

图7 ACLY 的表达与肝细胞癌患者生存率的相关性

图8 ACLY 的表达与肝细胞癌患者生存率的相关性

图9 ACLY 表达对肝细胞癌患者预后的影响

图10 HPA 数据库Kaplan-Meier 生存分析图

2.4 与ACLY相关蛋白分析

利用STRING 数据库分析与ACLY 密切关联的基因PPI 网络，得到一个包含11 个节点，40 种相互作用的PPI 网络比较，差异有统计学意义（P＜ 0.05），ACLY 及其相互作用蛋白质主要参与调控脂肪酸、脂质和胆固醇代谢。见图11。

图11 STRING 在线分析以ACLY 为中心的PPI 网络

3 讨论

代谢重编程通过调节能量代谢促进细胞快速生长和增殖，是恶性肿瘤的标志。代谢重编程改变肿瘤细胞物质和能量代谢方式，为肿瘤细胞生长、分裂提供ATP 和核酸、蛋白质等生物大分子，对肿瘤细胞快速进展至关重要[10-11]。肿瘤细胞通过脂代谢的重编程满足肿瘤细胞快速增殖对磷脂、糖脂以及胆固醇等脂类的需求。肿瘤细胞中超过90%的脂肪酸来源于重头合成途经[12]。ACLY 是由4 个亚基组成胞质酶，催化柠檬酸盐生成乙酰辅酶A（acetyl coenzyme A，acetyl-CoA），acetyl-CoA 是细胞内脂肪酸和胆固醇合成的重要材料[13]。ACLY 在膀胱癌、结直肠癌、胶质母细胞瘤、肺癌中表达上调，进而促进肿瘤细胞生长，通过抑制ACLY 可以阻断丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）和磷脂酰肌醇-3 激酶（phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K）/ 蛋白激酶B（protein kinase B，AKT）信号通路，从而抑制癌细胞的生长和增殖[14]。本研究利用UALCAN、GEPIA 和HPA 数据库在线分析结果显示，ACLY 在肝癌组织中表达显著高于正常肝组织，与其他癌症类型类似。研究报道，癌组织中ACLY 表达水平对肿瘤的临床分期、病理分级、疗效效果预测具有一定指导意义[15-16]。本研究利用数据库进一步挖掘分析ACLY 过表达在肝细胞癌预后中的意义，结果显示癌组织ACLY 的高表达与肝癌临床分期、病理分级、不同淋巴结转移分期具有明显的相关性，ACLY 的高表达与肝细胞癌患者总生存率有关，肝癌组织ACLY 高表达的肝细胞癌患者生存率低。本研究通过UALCAN、GEPIA和HPA 数据库挖掘分析发现ACLY 影响肝细胞癌患者疾病进展，ACLY 表达水平与患者预后生存时间具有显著的相关性，可以作为肝细胞癌生存预后的一个风险预测指标，具体机制需要进一步收集临床数据和实验研究论证。

综上所述，本研究通过多个数据库分析结果表明癌组织中ACLY 表达与肝细胞癌患者预后具有一定相关性，是否可以将ACLY 可作为生物标志物评估肝细胞癌患者的预后，有待于通过临床观察予以证实。通过逆转脂肪酸代谢重编程，进而控制肝细胞癌的进展，可能是今后肝细胞癌的有效治疗策略。