脂肪酸合酶-特異性腫瘤治療靶點

ISSN0582

ACTABIOCHIMICAeBIOPHYSICASINICA2003,35( CN3300/ 紅侯永泰(中國生命科學(xué)藥物,20003脂肪酸合成的產(chǎn)物脂肪酸為腫瘤生長的物質(zhì)和能量來源。脂肪酸合成的關(guān)鍵酶脂肪酸合酶(fattyacidsynthase,FAS)在腫瘤組織中高表達而在正常組織中含量較低,表明FAS可成為腫瘤治療靶點?，F(xiàn)就近年來有關(guān)FAS、FAS與腫瘤的關(guān)系以及FAS抑制劑等問題的研究進展進行綜述。脂肪酸合酶;腫瘤;抑制劑在人類征服腫瘤的奮斗過程中,尋找高效和低標(biāo),切斷或抑制腫瘤生長的營養(yǎng)或能量來源則是治療腫瘤,尤其是的一個重要思路。近年研究表明,脂肪酸合酶(fattyacidsynthase,FAS)在腫瘤組織中高表達,而在正常組織中含量較低。FAS作用的產(chǎn)物是腫瘤細胞增殖的物質(zhì)和能量來源,提示FAS可成為腫瘤治療的靶點。FASFAS是脂肪酸生物合成過程中將小分子碳單位糖首先在細胞質(zhì)中通過糖酵解形成酸,酸進入線粒體經(jīng)氧化脫羧生成乙酰輔酶A,粒體中產(chǎn)生的乙酰輔酶A可進一步形成檸檬酸,檸檬酸轉(zhuǎn)運出線粒體,在ATP存在時,經(jīng)裂解酶的作用,釋放乙酰輔酶A,乙酰輔酶A經(jīng)羧化酶的作用形成丙二酸輔酶A。在NADPH(由蘋果酸通路和單磷酸己糖旁路產(chǎn)生)存在時,乙酰輔酶A和丙二酸輔酶AFAS的作用合成脂肪酸。有數(shù)種酶參與脂肪酸的合成反應(yīng)過程,其中FAS是最重要的FAS是一個多功能酶分子量為260kD。功能性的FAS為頭尾相對排列的多肽鏈二聚體,每條多肽鏈除含有七個功能域(-

還原區(qū)域、脂?；d體蛋白、硫酯化域)以外,還含收稿日期200203 接受日期20020*聯(lián)系人,0250803343;Fax,02 ;eal,yhou@al caccn物軟脂酸是構(gòu)成細胞的基本物質(zhì)之一,具有構(gòu)成生物膜結(jié)構(gòu)、能量、參與信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和參與蛋白質(zhì)?；裙δ躘1]。正常情況下,FAS可在肝臟和脂肪等各種組織中表達,其功能是將碳水化合物合成脂肪酸,以甘油三酯的形式。此作用在營養(yǎng)充分均衡的情況下并不重要,因為當(dāng)外源性脂肪酸充足時,幾乎不需要合成內(nèi)源性脂肪酸[2]。FAS還具有一些特殊功能,如在哺乳期,當(dāng)與硫酯酶共同存在時,FAS可作用產(chǎn)生易被嬰兒消化的中等鏈長的脂肪酸,如AS還表達于增生的內(nèi)膜和經(jīng)期蛻皮中,但功能尚不清楚。在正常理狀態(tài)下,AS受飲食和激素調(diào)節(jié)。碳水化合物的攝取;甲狀腺、胰島素、糖皮質(zhì)激素上調(diào)AS和脂肪酸合成[3~6],不飽和脂肪酸、cAP、胰高血糖素下調(diào)AS和脂肪酸合成[3,6~8]。棕色脂肪組織中,-1誘導(dǎo)脂質(zhì)生成表達AS[9]。重刺鼠蛋白調(diào)33-脂肪細胞中AS的表達和活性[10]。最近,u等[11]采用缺失分析和報告分析研究了肺AS中糖皮質(zhì)激素反應(yīng)區(qū),發(fā)現(xiàn)糖皮質(zhì)激素對AS表達的刺激作用通過89bp的小刺激區(qū)域介導(dǎo)。為人們所認識。20世紀(jì)20年代,有學(xué)者發(fā)現(xiàn)腫瘤細胞中高水平的無氧代謝,把快速生長的腫瘤中普遍發(fā)生糖酵解高水平的碳流量作為轉(zhuǎn)化后表型的一個標(biāo)志并在高度的腫瘤中發(fā)現(xiàn)糖分和活性增加12~14。Nakashima等15]證明大多數(shù)的糖分解酶結(jié)合粒體的外膜上與線粒體AP接近且對葡萄糖6磷酸抑制不敏感。高水平的糖酵解不但是腫瘤的重要能量來源,還通過磷酸戊糖旁路為核苷和脂肪酸的合成提供前體。盡管通過磷酸戊糖旁路糖酵解過程與脂肪酸合成相聯(lián)系,內(nèi)源性脂肪20世紀(jì)50 年代出現(xiàn)一些研究腫瘤組織中存在旺盛的脂肪酸合成反應(yīng),但仍缺少有力的[12]。直到20紀(jì)80年代中期,Ookhens等[6]用體內(nèi)14C探測是否腫瘤中所有的脂肪酸是體內(nèi)合成的,結(jié)果表明腫瘤細胞中合成的脂肪酸占所有甘油三酯中93%,中脂肪酸從宿主細胞到腫瘤細胞的轉(zhuǎn)運速度,肯定內(nèi)源性脂肪酸是腫瘤細胞生長所需脂肪酸的重要來源。FAS在腫瘤中的過度表達首先體現(xiàn)于腫瘤抗原519OA-519的鑒定。OA519是特異性表達于惡性組織中的抗原分子,與病情程度相關(guān)17。FAS的非競爭性抑制劑淺藍菌素顯著抑制FAS過度表達的細胞的生長,顯的產(chǎn)物軟脂酸鹽后可阻斷淺藍癌細胞生長抑制,進一步說明淺藍菌素引起的乳腺癌細胞生長抑制特異地由FAS的抑制所介導(dǎo)。而后Alo等19]在分化較差的早期組織中也觀察到FAS過度表達。Shurbaji等20]又采用組織化學(xué)研究了癌中OA-519(FAS)的免疫反應(yīng)性和腫瘤發(fā)展程度的相關(guān)性,現(xiàn)OA-519(AS)的免疫反應(yīng)性與癌進展程度顯著相關(guān),得出A-9()免反性可作為診指的結(jié)論,他們還在早期癌中觀察到OA19(A的免疫反應(yīng)性,表明OA-519(AS)免疫反應(yīng)性的檢測結(jié)果列的早期診斷時非常有用。elh等[21]也在癌組織中觀察到高水平的AS。后來,研究人員又在腸癌、內(nèi)膜癌、癌等腫瘤組織中觀察到高水平的AS,每種情況下AS表達都與腫瘤病變級別相關(guān),且和惡性程度、不良預(yù)后程度相關(guān)[22~24]。例如,zer等[23]采用免疫組化的方法研究了內(nèi)膜癌組織中AS表達與細胞增殖期高表達的Ki-67指數(shù)的相關(guān)性,發(fā)現(xiàn)AS表達程度與-67指數(shù)直接相關(guān)(圖1),同時發(fā)現(xiàn)AS表達程度越,腫瘤級別程度越高(圖2)最近有人發(fā)現(xiàn)AS還在胃癌早期高表達

Fig.1Thisscatterdiagramoffattyacidsynthase(FAS)stainingintensityversusK-i67labelingindexof35endometrialcarcinomasshowsadirectcorrelationbetweenthem(Pearsonscorrelationcoefficient=0.893,95%confidenceinterval=0.798-0.944,P<0.Fig.2 Meanfattyacidsynthase(FAS)stainingintensityofendometrialadenocarcinomasisshown,comparingendometri-oidadenocarcinomasofgrades1,2,and3andserouscarcino-mas.MeanFASexpressionintensityincreaseswithtumorgrade(One-wayysisofvariance[ANOVA]F=24.6,P<0.0001,posttestforlineartrendP<0.0001)表明FAS在胃癌前期病灶形成過程也起重要作FAS在腫瘤組織中的表達產(chǎn)物主要鑲嵌入磷脂,表達量與膳食中脂肪含量無關(guān),也不受激素調(diào)了FAS在腫瘤細胞中過度表達的機制,沒有發(fā)現(xiàn)定性增加、FAS蛋白半衰期延長的現(xiàn)象,但是發(fā)現(xiàn)由FAS的轉(zhuǎn)錄速度增加并伴隨FASmRNA增加,表明SKBR3細胞株中FAS的過度表達由轉(zhuǎn)錄機制介導(dǎo)。Li等28]發(fā)現(xiàn)固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白-1SREBP)參與結(jié)腸癌細胞中FAS表達的調(diào)節(jié)。最近,VandeSande等[29]采用LNCaP癌細胞作為FAS過度表達且不存在PTEN腫瘤抑制因的腫瘤細胞模型,研究FAS過度表達的機制,發(fā)現(xiàn)PTEN抑制和磷脂酰肌醇3-激酶/Akt激酶通路在腫瘤細胞的FAS蛋白過度表達中起重要作用。FAS所含七個域中的-酮脂酰酮脂酰聚合域還作用于微粒體脂肪酸延長系統(tǒng),但與FAS的反應(yīng)不同,它促使丙二酸輔酶A與長鏈脂酰輔酶A衍生物聚合,而沒有使脂肪酸的鏈加長。FAS廣譜抑制劑通過形成共價鍵抑制FAS-酮脂酰聚合域,但不作用于脂肪酸延長體系中的-酮脂酰聚合酶30]FAS中-FAS 5根據(jù)FAS分布特點,FAS,以減少腫瘤細胞生存和增殖所需的結(jié)構(gòu)脂肪酸成為腫瘤化學(xué)治療的一種新思路。在這方面已開展了實驗研FAS抑制劑淺藍菌產(chǎn)物[31,32。體外研究結(jié)果表明, 5L,而對正常人的皮膚成纖維細胞無抑制作用33]。淺藍菌素具有廣譜的抗癌活性,其作用的腫瘤細胞株有:MCF-7、ZR-75-1、SKBR3、MDA435HL60和TSUpr1[18,33~36。在細胞株實驗中細胞毒作用與脂肪酸合成的活性呈現(xiàn)正相關(guān)18]。體內(nèi)研究結(jié)果表明,用淺藍菌素治療移植人癌OVCAR-3的鼠使存活率增加并延緩惡性腹水的發(fā)生;治療接種OVCAR-3細胞24h后的小鼠,發(fā)病進程明顯延遲[33]。淺藍菌素在體內(nèi)對腹水癌效果最好,對實體瘤和腫瘤轉(zhuǎn)移的作用較弱。例如淺藍菌素對OVCAR惡性腹水癌有顯著抑制作用,小鼠用淺藍菌素處理后體重下降了25%,體重減輕是通過用淺藍菌素抑制脂肪主要毒性,小鼠在停藥后10天內(nèi)體重得以恢復(fù),經(jīng)尿樣分析沒有發(fā)現(xiàn)淺藍菌素有致作用,表明-酮脂酰聚合酶末端絲氨酸上的巰基結(jié)合,形成羥基內(nèi)酰氨環(huán)而使FAS失活37。抑制DNA合成、延遲細胞周期中的S期,進而引起細胞凋亡,是淺藍菌素引起腫瘤細胞的重要機制[36,38]。淺藍菌素不與DNA直接發(fā)生應(yīng)。Thupari等[39]認為淺藍菌素的細胞毒作用是由于丙二酸輔酶A增加和脂肪酸合成減少造成的非生理狀態(tài)所引起的。淺藍菌素

具有化學(xué)不穩(wěn)定性,使其開發(fā)和應(yīng)用受到影響,到目前為止,淺藍菌素還沒有作為新藥使用。淺藍菌素造成小鼠體重減輕是和食物攝入量減少有關(guān)。Loftus等[40]通過FAS抑制劑的體內(nèi)研究首次發(fā)現(xiàn)同化作用與食欲控制之間相關(guān)的有趣結(jié)果,淺藍菌素的系統(tǒng)給藥或腦室間給藥均能引起食量減少和體重減輕,提示FAS可能是調(diào)節(jié)進食量的一個紐帶,目前研究較多的FAS抑制劑還有C75,它是合成的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的小分子化合物34]C75通過緩慢與FAS結(jié)合而抑制純化的哺乳動物FAS。C75對腫瘤細胞中的脂肪酸合成也有抑制作用。以[5-3H]C75處理人的細胞,發(fā)現(xiàn)C75在整個細胞中優(yōu)先與FAS結(jié)合。組織病理學(xué)分析結(jié)果顯示C75對骨髓、消化道、皮膚、淋等新陳代謝旺盛的組織無副作用[41]。最近,Liu等[42]發(fā)現(xiàn)體外抑制FAS原域的廣譜抗生素三氯苯醚對MCF7和SKBR3乳細胞產(chǎn)生細胞毒作用,IC5010~50mol/L。FAS抑制劑提供了另一思路。NIH3T3成纖維細胞中加入酸性成纖維細胞生長因子-1后,FASmRNA表達快速增加,同時磷酸果糖激酶的表達增加[43]。處于增生期的FAS表達。內(nèi)膜癌細胞中也有高表達的FAS,水平與增生期內(nèi)膜接近[23,44]。應(yīng)用HL60細胞,當(dāng)脂肪酸合成受到抑制時,G期細胞周期受阻[35]。在人類結(jié)腸癌細胞中,FAS的抑制可DNA合成受到快速的深度抑制,S期延遲進而發(fā)生凋亡34]。這些研究結(jié)果均表明脂肪酸合酶的變化會對細胞周期產(chǎn)生影響。小FAS在腫瘤細胞中的表達和活性研究擴展了FAS的生物學(xué)意義。脂肪酸合成可能是許多轉(zhuǎn)化細胞生長和存活所需的關(guān)鍵過程。FAS在腫瘤血液中的表達可能有助于腫瘤的診斷和識別。FAS抑制劑的研究結(jié)果說明脂肪酸合成是化學(xué)治療藥物研DNA合成的聯(lián)腫瘤組織脂肪酸合成的研究中尚存在許多問題:為什么腫瘤組織中脂肪酸合成上調(diào)?DNA合成的生化聯(lián)絡(luò)是什么?為什么FAS受到抑制時腫瘤細胞發(fā)生凋亡?FAS在癌前病變中上調(diào)的意義是什么?檢測中FAS水平是否可識別早期的?人們期待著進一步認識FAS在腫瘤生物學(xué)中的意義及其在代謝和營養(yǎng)中的作用,從而為腫FAS的研究近年來呈現(xiàn)升溫趨勢,根據(jù)MED-LINE檢索結(jié)果,1996年至1999年期間,有關(guān)FAS的研究均保持在每年80篇左右,但2000年則111篇,2001100篇以上,2002年至11月已有106篇。國內(nèi)目前開展有關(guān)研究的單位有中國院的一個研究室和生命他們較系統(tǒng)地研究了FAS在SDS和尿中的變性規(guī)律。還發(fā)現(xiàn)茶葉中的表沒食子兒茶素沒食子酸酯epigallocatechingallate,EGCG可抑制FAS45,EGCG對FAS的抑制作用強于C751molEGCG能21nmolFAS而1molC7539FAS。我國在天然產(chǎn)物資源方面具有獨特優(yōu)勢,如何在努力探索以上問題答案的同時發(fā)現(xiàn)更理想的FAS抑制劑以造福于腫瘤患者是我國藥學(xué)研究工作者的新課題。以及、 在文獻搜集過程中的幫ShSTheanalayacdsynhaseOnegene,onepolypepde,sevenenzyesFASEBJ,994,8248259WessL,HoannGE,SchreberR,AndresH,FuchsE,KorberE,kolbHJFayacdbosynhessnan,apahwayonororancePurcaon,opalassaycondons,andorgandsrbuonoayacdsynhaseBiolChemHoppeSeyler,986,36790592PaulausksJD,SulHSClonngandexpresonoouseayacdsynhaseandoherspeccRNAsDevelopenalandhoronalregulaonn3T3LcellsJBiolChem,988,26370497054MousadN,SulHSRegulaonoexpresonoheayacdsynhasegenen3T3LcellsbyderenaonandrodohyronneJBiolChem,99,26685508554PaulausksJD,SulHSHoronalregulaonoouseayacdsynhasegeneranscrponnlverJBiolChem,989,264574577VolpeJJ,MarasaJCHoronalregulaonandayacdsynhase,aceylCoAcarboxylaseandayacdsynhessnaalanadposessueandlverBiochimBiophysActa,975,380454472BlakeWL,ClarkeSDSuppressonorahepacayacdsynhaseandS4generanscrponbydearypolyunsauraedaJNutr,990,120727729JupDB,ClarkeSD,ThelenA,LaaMCoordnaeregulaonoglycolycandlpogencgeneexpresonbyolyunsauraedayacdsJLipidRes,994,35076084

acorbeanducesderenaonspeccgeneexpressonnealrabrownadocyesFEBSLett,995,36493970JonesBH,KJH,ZeelMB,WoychkRP,MchaudEJ,WlksonWO,MousadNUpregulaonoadpocyeeabolsbyagouproenPossbleparacrneaconsnyellowouseobesyAmJPhysiol,996,270E92 LuZ,GuY,RooneySATranscrponalregulaonohelungayacdsynhasegenebyglucocorcod,hyrodhoroneandransornggrowhacorbeaBiochimBiophysActa,200,153223222MedesG,ThoasA,WenhouseSMeabolsoneoplascIVAsudyolpdsynhessnneoplascssueslcesinvitro.CancerRes,953;132729WarburgO,PosenerKENUberdensowechseldercarcnoBiochemistry,Z924,152309NakashaRA,PaggMG,PedersenPLConrbuonsoglycolyssandoxdavephosphorylaonoadenosne5rphosphaeproduconnAS30DhepaoacellsCancerRes,984,4457025706NakashaRA,PaggMG,ScoLJ,PedersenPLPurcaonandcharacerzaonoabndableoroochondralboundhexoknaserohehghlyglycolycAS30DrahepaoacelllneCancerRes,988,489399OokhensM,KannanR,LyonI,BakerNLverandadosessueconrbuonsonewlyoredayacdsnanascesuorAmJPhysiol,984,247R4653KuhajdaFP,KauuluwaAL,PasernackGRExpresonohapoglobnrelaedproenandsoenalroleasauorangen,ProcNatlAcadSciUSA,989,868892KuhajdaFP,JennerK,WoodFD,HenngarRA,JacobsLB,DckJD,PasernackGRFayacdsynhessAoenalselecveargeoranneoplascherapyProcNatlAcadSciUSA,994,9163796383AloPL,VscaP,TrobeaG,MangonA,LenL,MonacoS,BoCetalFayacdsynhase(FAS)predcvesrenghnoorlyderenaedearlybreascarcnoasTumori,999,85354020ShurbajMS,KalbleschJH,ThurondTSIunohsochecaldeeconoaayacdsynhase(OA59)asapredcoroprogressonoprosaecancerHumPathol,996,2797922WelshJB,SapnosoLM,SuAI,KernSG,WangRodrguezJ,MoskalukCA,FrersonHFJretal yssogeneexpressondenescanddaearkersandpharacologcalargesnprosaecancerCancerRes,200,6159745978RashdA,PzerES,MogaM,MlgrauLZ,ZahurakM,PasernackGR,KuhajdaFPetalElevaedexpresonoayacdsynhaseandayacdsynhecacvyncolorecalneoplasaAmJPathol,997,15020PzerES,LaxSF,KuhajdaFP,PasernackGR,KuranRJFayacdsynhaseexpressonnendoeralcarcnoaCorrelaonwhcellproleraonandhoronereceporsCancer,998,83528537GanslerTS,HardanWIII,HunDA,SchaelS,HenngarRAIncreasedexpresonoayacdsynhase(OA59)novaranneoplasspredcsshorersurvvalHumPathol,997,28686692KusakabeT,NashooA,HonaK,SuzukTFayacdsynhaseshghlyexpressedncarcnoa,adenoaandnregeneraveepheluandnesnaleaplasaohesoachHistopathology,2002,407KuhajdaFP,PasernackGRCancerRelaedAngenUSPaenNo5,864,0,999OskouanBOverexpresonoayacdsynhasenSKBR3breascancercelllnesedaedvaaranscrponalechansCancerLett,2000,149435LJN,MahoudMA,HanWF,RppleM,PzerESSerolregulaoryeleenbndngproenparcpaesnheregulaonoayacdsynhaseexpressonncolorecalneoplasaExpCellRes,2000,26159VandeSandeT,DeSchrjverE,HeynsW,VerhoevenG,SwnnenJVRoleohephosphadylnosol3knase/PTEN/AkknasepahwaynheoverexpressonoayacdsynhasenLNCaPprosaecancercellsCancerRes,2002,62642646ChrseWW,HunerML,CleggRATheeecsocerulennonlponsroheraBiochim physActa,98,666284 OuraSTheanboccerulenn,anoveloolorbochesryasannhboroayacdsynhessBacterialRev,976,40 MocheM,SchnederG,EdwardsP,DeheshK,LndqvsYSrucureohecoplexbeweenheanboccerulennandsarge,beakeoacylacylcarrerproensynhaseJBiolChem,999,274603PzerES,WoodFD,HeneHS,RoansevFE,PasernackGR,KuhajdaFPInhbonoayacdsynhessdelaysdseaseprogressonnaxenograodeloovarancancerCancerRes,996,5689PzerES,ChresFJ,DGuseppeJA,HanWFPharacologcalnhborsoaalanayacdsynhasesuppresDNAreplcaonandnduceapopossnuorcelllnesCancerRes,998,584646PzerES,WoodFD,PasernackGR,KuhajdaFPFayacdsynhase(FAS)AargeorcyooxcaneabolesnHL60proyelocycleukeacellsCancerRes,996,5674575FuruyaY,AkooS,YasadaK,IoHApopossoandrogenndependenprosaecelllnenducedbynhbonoayacdsynhessAnticancerRes,997,1745894593FunabashH,KawaguchA,ToodaH,OuraS,OkudaS,IwasakSBndngseocerulennnayacdsynheaseJBiochem,989,10575PzerES,JackschC,WoodFD,PasernackGR,DavdsonNE,KuhajdaFPInhbonoayacdsynhessnducesprograedcelldeah

nhuanbreascancercellsCancerRes,996,562745ThuparJN,PnnML,KuhajdaFPFayacdsynhasenhbonnhuanbreascancercellsleadsoalonylCoAnducednhbonoayacdoxdaonandcyooxcyBiochemBiophysResCommun,200,28527223LousTM,JaworskyDE,