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溶血磷脂酸及其受体与抗肿瘤的生长和转移
2014-08-26 17:17:28 来自: 杜新忠戒毒网 作者:广东医学院生化研究所 阅读量:1

  0.引言
  
  溶血磷脂酸(lysophosphatidicacid,LPA)是具有多种生物活性的磷脂介质,不但是磷脂合成的前体,也能通过各种信号传导途径引起广泛的生物学效应,被称为细胞间的“多功能磷酸信使”。LPA及其受体在肿瘤生成和转移中的作用已得到证实,因此封闭LPA功能和以LPA受体为靶点的抗肿瘤新策略为临床治疗肿瘤提供了一条新途径。本文就LPA及其受体在肿瘤生长和转移中的作用,以及通过拮抗LPA的合成、阻断LPA的代谢途径和抑制LPA受体的活性及其信号传导而抗肿瘤生长和转移作一综述。
  
  1.溶血磷脂酸与溶血磷脂酸受体
  
  1.1 溶血磷脂酸的结构
  
  溶血磷脂酸(lysophosphatidicacid,LPA)又称1-脂酰-甘油3-磷酸酯(1-acyl-sn-glycerol-3-phosphate),为结构最简单的甘油磷脂,基本结构含磷酸基团、甘油骨架及长链脂肪酸。甘油骨架是最基本的结构,1位碳原子上连接脂肪酸链,脂肪酸链越长,其生物活性愈大;2位碳原子上结合羟基,使其具有亲水性,在胞内合成后可迅速释放到胞外,充当信号分子;3位碳原子上含有磷酸基。
  
  1.2 溶血磷脂酸的合成
  
  LPA为类生长因子的脂类信号分子,血小板、某些炎症细胞、神经细胞、受伤细胞和内皮细受各种刺激后均可生成,通过内分泌和旁/自分泌的方式释放【1】。LPA主要通过两条途径合成:(1)溶血磷脂酶D(PLD)催化溶血磷脂酰胆碱水解而生成;(2)血小板中磷脂酶A2(PLA2)激活后催化磷脂酸(PA)水解生成;另3-磷酸甘油酰基辅酶A进行酰基化过程中和新产生的PA经脱酰基作用也可生成少量的LPA。新形成的LPA释放进血液,是血清的正常组分【2】。
  
  1.3 溶血磷脂酸的受体
  
  LPA通过细胞表面特异的受体蛋白发挥作用,称G蛋白偶联受体(G-proteincoupledreceptor,GPCR),LPA受体与三种不同的G蛋白偶联调节细胞效应,分别是Gq蛋白、Gi蛋白和G12/13蛋白。1992年Bend等采用荧光记叠氮LPA的方法证实GPCR的存在,Hecht于1996年用差异杂交的方法从小鼠大脑皮层细胞中克隆出LPA受体,分子量约38~40Ku。LPA至少有三种特异性受体,命名为内皮分化基因(endothelial differentiation gene,Edg)受体,包括Edg-2/LPA(1)、Edg-4/LPA(2)和Edg-7/LPA(3)【3】。Edg-2/LPA(1)广泛分布与脑、心、肾、脾等多种脏器;Edg-4/LPA(2)在睾丸、胰腺、前列腺、脾脏、胸腺表达;Edg-7/LPA(3)分布在睾丸、前列腺、心脏、肺、胰腺等。
  
  2.溶血磷脂酸生物活性及其介导的信号通路

  
  2.1 溶血磷脂酸的生物活性
  
  由于LPA仅有一个脂肪酰基,因此它的极性比其它脂类要强,水溶性也较强,属两亲性物质,既亲水又亲脂。血清中LPA的浓度大约2~20µmol/L,在血浆中含量极少,细胞外主要以血清白蛋白结合形式存在,1mol血清白蛋白可与3molLPA结合,在细胞内与脂肪酸结合蛋白结合【4】。LPA通过G蛋白受体介导的多种信号传导通路发挥其多样的生物效应【5】:(1)对血小板活化作用起正反馈作用,促血小板聚集和血栓形成;(2)促平滑肌收缩;(3)促细胞增殖和分化,对成纤维细胞、血管内皮细胞、平滑肌细胞及早期胚胎均起作用;(4)趋化作用,增强肿瘤细胞的运动,促进肿瘤细胞侵袭和转移;(5)抗细胞凋亡;(6)影响神经细胞形成;(7)改变胶质细胞的形态等;随着现代分子生物学技术的发展,新功能还在不断地被发现。
  
  2.2 溶血磷脂酸介导的信号通路
  
  目前发现LPA的作用中至少有四条G蛋白介导的信号通路:(1)通过Gq蛋白激活磷酸肌醇(PI3K)信号途径;(2)通过Gi蛋白抑制腺苷酸环化酶(cAMP)信号通路;(3)通过Gi蛋白激活Ras-MAPK信号通路;(4)通过G12/13蛋白激活Rho信号通路;也有通过非蛋白介导的信号传导过程。在各种信号转导途径的基础,LPA起着调控细胞各项生理和病理活动的作用。
  
  3.溶血磷脂酸与肿瘤生成和转移

  
  3.1 溶血磷脂酸在肿瘤生成中的表达
  
  肿瘤生成是一多因素多步骤的复杂过程,LPA促肿瘤生长和转移的作用已基本得到证实。Hu等【6】发现LPA能升高具有促细胞增殖功能的细胞周期蛋白D1水平,直接促进肿瘤生长和转移;也可通过上调组织促血管生成因子,主要是血管内皮生长因子(vascular endothelialgrowth factor,VEGF)的表达,后者是肿瘤血管生成中关键的调控因子,通过促进肿瘤血管生成间接刺激肿瘤生长和转移。Shida等【7】的研究,LPA与不同的受体结合发生的反应虽有所不同,但都能刺激癌细胞的迁移、分裂、增殖、粘连和分泌血管生成素,而且存在时间和剂量关系,促进肿瘤生长,提高肿瘤转移率。Moolenaar【2】发现纳摩尔浓度的LPA能释放细胞内的Ca2+,而微摩尔浓度能刺激癌细胞的DNA合成和细胞分裂。LPA可抑制细胞内的促凋亡蛋白Bax蛋白的水平,有抗淋巴细胞瘤T细胞凋亡的作用。
  
  3.2 溶血磷脂酸促肿瘤生长机制
  
  多年来的研究表明,LPA促肿瘤生长的机制可能是【6,8,9】:(1)LPA可直接刺激肿瘤生长和转移;(2)增强细胞粘附和分裂,加强细胞运动,诱导癌细胞侵入单层间皮细胞;(3)调节组织血管生成因子的表达,促肿瘤血管形成,加速肿瘤生长和转移;(4)促进巨噬细胞游走抑制因子(Macrophage migrationinhibitoryfactor,MIF)mRNA的表达(作用呈剂量-效应关系),MIF有促进肿瘤形成的功能。(5)介导Glycodelin的基因表达,Glycodelin是一种促血管生成糖蛋白,为恶性肿瘤生长中关键因子之一;(6)抗肿瘤细胞凋亡,延长肿瘤细胞的半衰期。
  
  4.溶血磷脂酸与抗肿瘤新策略
  
  由于LPA在肿瘤生成中具有多重功能,在肿瘤生长和转移中起重要作用,因此以LPA及其受体为靶点的抗肿瘤策略成为近几年研究的热点,方法主要集中在拮抗LPA的合成、阻断LPA的代谢途径和抑制LPA受体的活性及其信号传导通路。
  
  4.1 拮抗LPA的合成
  
  Shen等【10】的研究,磷脂酶A2(LPA2)和溶血磷脂酶D(LPD)在LPA生成中起关键作用,通过抑制PLA2和PLD的活性可阻断卵巢癌细胞的自分泌环,抑制肿瘤细胞增殖和血管生成,从而促进肿瘤细胞凋亡,明显地阻止肿瘤生长和转移。脂调素(lipocortins,LC)及其相关蛋白,如caleletin、endonexin和calpactin等都是Ca2+结合蛋白,均可抑制PLA2生物活性,抑制作用有浓度依赖性;作用机理称“底物减少学说”,即在Ca2+存在下脂调素可逆地结合了PLA2的作用底物膜磷脂,阻止PLA2对底物的酶解作用。PLD抑制剂文献报道较少,从真菌提取分离得到三种结构相似的化合物称为Sch49210(27)、Sch53514(28)和Sch53516,他们对PLD有较强的抑制作用,对不同肿瘤具有抗浸润作用。
  
  4.2 阻断LPA的代谢途径
  
  LPA的代谢产物磷脂酸(phosphatidic acid,PA)是肿瘤细胞信号转导过程中的关键因素之一【11】。溶血磷脂酸酰基转移酶抑制剂(lysophosphatidicacid acyltransferase,LPAAT),包括CT-32176,CT-32458和CT-32615,通过抑制LPAAT的生物活性而抗LPA酰基化,磷脂酸生成减少,阻断细胞部分信号转导途径,肿瘤生长和转移受到抑制【12】。最近研究发现PA受CT-2584抑制,且CT-2584可选择地杀死肿瘤细胞,并且有抗血管、抗黏附和抗浸润的作用,在治疗肿瘤方面具有良好的前景。
  
  4.3 抑制LPA受体的活性
  
  LPA受体具有特异性,属细胞间的受体,能与LPA紧密结合,使得针对LPA受体的治疗具有良好的前景。Hama等【13】实验证明,Ki16425是一种Edg-2/LPA(1)竞争性抑制剂,与LPA受体结合后特异地封闭了LPA对肿瘤细胞增殖和趋化作用,起到抑制肿瘤生长和转移的作用。
  
  4.4 抑制LPA受体的信号传导通路
  
  Wang等【14】在治疗肝癌中应用Y-27632,瘤细胞在肝内的增生受到抑制,经研究发现Y-27632为Rho的特异抑制剂,能阻断LPA通过G12/13蛋白激活Rho的信号通路,阻断LPA的信号传导通路而抑制了肝癌的转移。有研究报道【15】,HMG羟甲基戊二酰单酰辅酶A还原酶抑制剂(HMG-CoA reductaseInhibitors),氟伐他汀(fluvastatin)和洛伐他丁(lovastatin)能因阻断Rho的法尼基化而降低其活性,可抑制LPA介导的多发性骨髓瘤侵袭作用,呈剂量-效应关系。
  
  4.5 RNA干扰法
  
  自1998年Fire提出RNA干扰以来,近几年成为分子生物学研究中最活跃的热点之一。有学者认为,应用RNA干扰技术抑制肿瘤细胞中的LPA及其受体的表达,可达到和好的抗肿瘤生长和转移的目的。Sun等【7】为了阻断LPA功能,首先在小鼠结肠癌动物模型中表达巨噬细胞游走抑制因子(MIF)mRNA,从MIFmRNA中提取出含21碱基的双链DNA(dsRNA),将其注入小鼠背部,dsRNA能同时抑制磷脂酰肌醇激酶(Akt/PI3K)和丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)的活性,阻断LPA受体信号传导,拮抗LPA的生物效应而抑制肿瘤血管生成,肿瘤体积明显变小。
  
  5.问题与展望
  
  抗肿瘤问题是临床上面临的最大困难,放疗、化疗虽然起一定的作用,但毒副作用太大。LPA及其受体在肿瘤生成和转移中的重要作用已得到证实,使得通过阻断LPA的代谢途径和调节LPA受体的活性及其信号传导而抗肿瘤生长和转移的前景更加明朗化。但在临床应用中也面临着各种问题,如LPA有多种传导通路,阻止其中一条传导通路能否达到很好的抗肿瘤效果,现在还不能完全证明。但无论如何,目前对LPA的所有研究为肿瘤的临床研究提供了一个新方向。随着分子生物学的飞速发展,特别时在基因水平上的深入研究,将使通过LPA达到抗肿瘤有望实现新的突破。

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