脂滴表面蛋白perilipin 家族在癌癥中的研究進展

王 群，孫雨欣，王海峰

（昆明醫科大學第二附屬醫院泌尿外科，云南 昆明 650106）

癌癥，是導致人類死亡的主要原因，同時還是人們提高預期壽命難以跨越的障礙。據GLOBOCAN 估計表明，2020 年有1930 萬新癌癥病例，且近1 000 萬人死于癌癥[1]。全球癌癥發病率和死亡率的負擔正在迅速增加，導致這一事件發生是由于多種因素綜合調控的。生活方式的改變對人們都有著一定的影響。正如眾所周知，肥胖目前是一種全球性流行性疾病，肥胖帶來的危害會嚴重影響著我們的身心健康，且與多種癌癥的發病率增加有關。值得注意的是，肥胖者的脂肪細胞比非肥胖者的脂肪細胞能為癌細胞提供更多的脂肪酸，而脂肪酸β-氧化將使得可用于腫瘤生長和轉移的能量產生增加[2]。另外，癌細胞甚至具有一些脂肪細胞特性，以脂滴的形式儲存多余的脂質，為它們的擴張和轉移提供能量[3]。脂滴（lipid droplet，LD）是儲存脂質的細胞器，為細胞脂質和能量代謝的中心[4]。LD 中脂質儲存的增加被認為是有利于癌細胞的存活的。現有研究表明LD 的聚集是癌細胞中常見的現象[5]。因此，未來研發針對LD 生成代謝的新療法或將為癌癥治療提供一個全新的機會。

1 脂滴

在細胞中普遍存在的LD 具有獨特的超微結構，是由內質網（endoplasmic reticulum，ER）衍生的磷脂單層包圍的簡單結構，其核心為中性脂質，并由有限但動態變化的蛋白質組修飾。其是儲存脂質的細胞器，存在于大多數真核細胞和一些原核生物中，其主要存在于細胞質中，但在某些細胞類型中，細胞核也含有LDs[6]。近年來的許多研究都表明，LD 是復雜的、動態的和多功能的細胞器，在膜轉運、蛋白質降解、信號轉導和基因表達調節等過程中起著重要作用[7]。LD 已在肥胖、脂肪肝、糖尿病和心血管疾病等多種代謝相關疾病中被廣泛的研究[5]。與此同時，據報道，在許多人類癌癥中，如肺癌、乳腺癌、宮頸癌、前列腺癌、腎透明細胞癌、結腸癌、膽管癌和胰腺癌等都觀察到了LD 積累。且LD 與多種癌癥的增殖、侵襲、轉移以及化療耐藥性的介導有關[8]。LDs的合成和降解之間的代謝失衡會導致大量脂質沉積的積累，從而導致疾病的發生發展[9]。目前累積的證據表明，LD 通過至少兩種其他機制促進癌細胞的增殖、遷移和存活。首先，通過減輕細胞應激，其次，通過β 氧化為ATP 生產提供底物。因此，明確LD 的合成代謝具體途徑將有利于我們探索與LD 生物學改變相關的生理學與疾病之間的聯系。

LD 穩態的關鍵調節因子包括結構蛋白、膜轉運蛋白和酶，其常由脂滴包被蛋白perilipin 家族（又稱PAT 蛋白家族）的兩個或多個成員修飾[10]。perilipin 家族與LD 的功能密切相關，其在LD 的生物學發生發展中起到了非常重要的作用，它們維持LD 的穩定性并參與脂質代謝調節，故其不僅僅在LD 的形成過程中發揮著關鍵作用，在降解中扮演的角色也不容小覷。現已發現perilipin家族參與多種腫瘤的發生發展，但各成員在不同的腫瘤發展過程中發揮著不同的作用，故而，PLINs 的表達通常與多種疾病有關，尤其是癌癥[11]。

2 脂滴表面蛋白Perilipin 家族

Perilipin 家族共有五大成員，分別是perilipin（PLIN1）、脂肪細胞分化相關蛋白或adipophilin（PLIN2）、胎盤蛋白17 或甘露糖-6-磷酸結合蛋白1（PLIN3）、質膜相關蛋白（PLIN4）和心肌脂滴蛋白（PLIN5）[12]。鑒于各種PLINs 的表達水平與癌癥之間的密切關系，有的PLIN 家族成員已被提議作為癌癥的生物標志物，不可否認，研究這些蛋白質在癌癥發生發展過程中所充當的角色是十分值得關注的。

2.1 PLIN1

PLIN1 是第一個被發現的perilipin 家族的成員，位于LD 的表面，并維持LD 的穩定性，是脂質穩態的關鍵調節因子，可作為防止脂肪分解的保護層，對脂肪組織具有特異性。其主要在白色脂肪組織中表達，并參與激素誘導的脂肪分解以及大的LD 形成[13]。Lu 等[14]在乳腺癌中，發現PLIN1 其是一種抑癌因子，長鏈非編碼RNA（Long Non-coding RNA，lncRNA）ARAP1-AS1 可以通過海綿化miR-2110 提高乳腺癌中HDAC2 的表達，而HDAC2 可高度乙酰化PLIN1 的啟動子來抑制乳腺癌中的PLIN1 表達，使得ARAP1-AS1 經miR-2110/HDAC2/PLIN1 軸加速乳腺癌細胞增殖和遷移。此外，有研究發現PLIN1 可與脂肪特異性蛋白27（Fat-specific Protein of 27，Fsp27）的 CIDE-N 結構域相互作用，改變Fsp27 的構象，促進脂肪細胞中脂滴的有效融合，從而促進脂滴的生長。故而，PLIN1 的缺失一方面可能會導致脂滴失去保護，脂肪酶更多地進入脂滴，促進脂肪分解；另一方面，其表達受到抑制可能會削弱Fsp27 促進脂滴融合的作用，從而導致脂滴生長緩慢和脂質沉積減少[15]。因此，在乳腺癌中PLIN1 是否通過上述途徑使得脂質代謝增加，進而促進其增殖和轉移還有待更深入的研究。另外，最近的一項研究報告稱，PLIN1 在脂肪肉瘤中高度表達，但在非脂肪肉瘤中并不存在，且PLIN1可能可用于區分脂肪肉瘤的分化程度[12,16]。

2.2 PLIN2

PLIN2 是第一個在RNA 轉錄水平上與mRNA誘導的前脂肪細胞分化相關的基因，已成為脂肪細胞發育的標志物，但其無處不在，在非脂肪組織中也起著重要的作用[18]。PLIN2 參與脂肪酸攝取、LD 形成及脂質儲存，此外，先前的研究還發現它在各種惡性腫瘤中表達，如乳腺癌、多發性骨髓瘤、皮膚黑色素瘤、腎透明細胞癌、前列腺癌，肺腺癌、結直腸癌等，并且其表達與惡性程度及侵襲性潛力之間存在一定的關聯[19]。目前，PLIN2 已被證實是無創早期檢測腎細胞癌的敏感性和特異性生物標志物，也是區分癌癥和良性腎腫塊的不可或缺的指標[20]。但Cao 等[18]研究表明PLIN2 在腎透明細胞癌組織和細胞中的表達顯著升高，而體外實驗表明，PLIN2 敲低可能會增強癌細胞的增殖、遷移和侵襲，且通過Kaplan-Meier 生存曲線分析發現PLIN2 表達的上調與腎透明細胞癌的良好預后相關。這些發現都提示了PLIN2 可能是腎透明細胞癌臨床治療的潛在新靶點，但其潛在復雜的分子機制仍需要進一步探索。最近Liu 等[21]的一項新研究發現PLIN2 可以通過特定的分子機制對肝細胞癌的發生和發展也起到重要的作用，且其有望為肝細胞癌提供新的治療靶點。PLIN2 通過抑制肝細胞癌細胞中AMPK/ULK1/自噬途徑的活性來調節HIF-1α，從而促進肝細胞癌細胞增殖。此外，Roberts 等通過使用肝細胞癌細胞鑒定出了影響PLIN2 表達和翻譯后穩定性的遺傳修飾因子，包括控制脂質代謝的典型基因以及參與泛素化、轉錄和線粒體功能的基因[22]。這均表明PLIN2 通過與LD 相互作用，受到不同調節機制的影響，參與脂質代謝。因此，調節PLIN2 降解在肝細胞癌的進展過程中具有潛在治療價值。

2.3 PLIN3

當與LD 結合時，PLIN3 是一種穩定的胞質蛋白，它是在細胞內甘露糖-6-磷酸受體運輸過程中所必需的，其與PLIN2 一樣，在幾乎所有組織中都是最豐富的[23]。但與PLIN2 不同的是，PLIN3 在腎透明細胞癌中高表達，并且隨著ccRCC 分期的升高而逐漸升高，為促癌因子[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 將AIP4 E3 泛素連接酶募集到脂滴上，并通過這種方式調節PLIN3的泛素化水平，使得脂滴相關蛋白PLIN3 下調以減少脂滴沉積，進而抑制前列腺癌的進展，并逆轉了恩雜魯胺耐藥性。除此之外，已有文獻報道PLIN3 還在其他腫瘤中被發現，如乳腺癌、脂肪肉瘤、宮頸癌、肝細胞癌等。Zhang 等[26]研究發現PLIN3 在伴隨非酒精性脂肪性肝病的肝細胞癌組織中高表達，其蛋白質水平與肝脂肪變性有關，敲低PLIN3 顯著限制了肝癌細胞的遷移侵襲和化學敏感性。這表明PLIN3 在肝組織中促進LD 的積累，從而促進了非酒精性脂肪性肝病的發生，進而促進了肝細胞癌的進展。因此，闡明這一過程背后的機制對于開發新的治療靶點非常重要。

2.4 PLIN4

PLIN4 主要表達于脂肪細胞、大腦、骨骼肌和心肌等，有研究表明其對磷脂單層組織至關重要[27]。雖然PLIN4 是Perilipin 家族中研究最少的成員，不過可以發現的是其與一些癌癥存在著一定的關聯。像是其與PLIN1 在脂肪肉瘤各種亞型中的表達相似，在一些脂肪肉瘤中表達，而在非脂肪肉瘤中幾乎不表達，可作為脂肪肉瘤的診斷標志物，用于區分脂肪肉瘤亞型[12]。此外，在乳腺癌中最具侵襲性的是三陰性乳腺癌（triplenegative breast cancer，TNBC），化療仍然是治療的基石，但即使在TNBC 的早期階段，化療耐藥性也預示著預后不佳。Sirois 等[28]通過實驗發現在TNBC 耐藥細胞中，發現了LD 含量增加及線粒體發生明顯改變，使得癌細胞發生脂質代謝重編程，進而導致TNBC 預后不良。進而他們還發現PLIN4 在TNBC 中高表達，其是雌激素受體陰性乳腺癌的不良預后指標，其表達受過氧化物酶體增殖物激活受體γ 調控，參與脂質代謝，且沉默PLIN4 抑制TNBC 耐藥細胞的細胞活力。因此，這為靶向化療耐藥TNBC 腫瘤提供了潛在治療靶點。

2.5 PLIN5

PLIN5 具有多種細胞功能，可以說是Perilipin家族中最具活力的一個。PLIN5 在高氧化組織如棕色脂肪組織、心臟、肌肉和肝臟組織中表達最高，并能在運動訓練或禁食中誘導表達，其介導線粒體功能，調節脂肪酸儲存和釋放，維持脂滴穩態[29-30]。PLIN5 的預后價值已在許多癌癥中得到探索，包括乳腺癌、胰腺癌、肝細胞癌等[31]。最近Asimakopoulou 等[32]通過對人類和小鼠肝細胞癌標本行免疫組化首次發現PLIN5 在肝細胞癌中高度表達，且肝癌結節形成中具有壓倒性的局部表達，雖然其具體機制還未明確，但他們此前發現了肝PLIN5 表達受糖蛋白脂鈣蛋白2 調節，在實驗性脂肪變中控制細胞內脂滴的形成，這或許與其在肝細胞癌中高表達相關。這為PLIN5 在肝細胞癌中診斷及治療的可能性和可用性提供了新的思路。

PLINs 已經成為協調細胞信號傳導和新陳代謝的關鍵蛋白質家族，遠遠超出了它們作為LD結構蛋白的經典作用[33]。雖然PLIN1-5 都是脂滴包被蛋白家族成員，但它們在同一種癌癥中所起到的作用并不完全相同，且其各自在不同的癌癥類型中也發揮了獨特的功能以影響癌癥的發生發展。盡管只有少部分研究發現了Perilipin 家族成員是如何在癌癥中調節癌癥細胞的增殖、侵襲及轉移等，卻仍有很大一部分的研究只是發現了其表達的異常，尚未闡明其在癌癥中是通過何種途徑從而發揮作用的（表1）。這都還迫切需要通過更多科學家的努力去發現其背后的潛在機制，以闡明Perilipin 家族在癌癥的診斷，預后和可能的治療中的獨特作用，為控制人類癌癥疾病的發生，改善預后而提出新的解決辦法。

表1 PLINs 在不同癌癥中的作用及其機制Tab.1 The role and mechanism of PLINs in different cancers

3 小結

癌癥的發生和進展需要癌細胞的代謝重編程，癌細胞通過各種代謝途徑自主改變其通量，以滿足其增加的生物能量和生物合成需求[39]。代謝重編程是癌癥研究的熱點，其既是發展的結果，也是重要的推動因素，同時，對治療也有一定的影響。脂質代謝失調是癌癥中最突出的代謝改變之一[40]。因此，研究三大物質代謝之一的脂代謝對癌癥的發生發展是非常重要的。

目前，脂質代謝和癌癥發生發展中所涉及的機制是一個有趣且不斷增長的研究領域，癌癥中的脂質代謝更是一個遠未結束的話題。眾所周知，脂質在癌細胞和腫瘤微環境中起著多種作用[41]。大量文獻也強調了Perilipin 家族與脂質之間的聯系，以及其所涉及的不斷擴大的疾病列表。盡管我們對PLINs 的認知取得了一些進展，不過，PLINs 生物學的許多方面仍存在許多未知的疑惑，這都還需要筆者進行不斷的探索，但值得注意的是，Perilipin 家族確實可以作為癌癥治療的潛在靶點，為癌癥患者帶來新的希望。深入挖掘Perilipin 家族的在癌癥中的特異性調節將為未來的治療方案掀起令人興奮的新篇章。