过氧化物酶增殖体激活受体γ及其辅助活化因子1与肿瘤关系的研究进展

・综述・过氧化物酶增殖体激活受体γ及其辅助活化因子１

与肿瘤关系的研究进展

于涵　辛彦

过氧化物酶增殖体激活受体γ（ｐｅｒｏｘｉｓｏｍｅｐｒｏｌｉｆｅｒａｔｏｒａｃｔｉｖａｔｅｄｒｅｃｅｐｔｏｒ唱ｇａｍｍａ，ＰＰＡＲγ）是核受体超家族的成员，其活化可以通过多种途径发挥对肿瘤的抑制效应，作用机制涉及细胞周期与凋亡的调控、炎症反应与血管新生调节、抑制肿瘤的侵袭与转移等。ＰＰＡＲγ辅助活化因子１（ＰＰＡＲγｃｏａｃｔｉｖａｔｏｒ唱１，ＰＧＣ唱１）家族对包括ＰＰＡＲγ在内的多种分子的转录活性起着调控作用，并在维持细胞正常能量代谢过程中扮演着重要角色。最近的研究提示ＰＧＣ唱１很可能参与血管生成的过程。ＰＰＡＲγ与

ＰＧＣ唱１在细胞癌变与多种细胞活动之间建立了联系，因此在肿瘤发生和发展过程中很可能发挥着十分重要的作用，对其作用机制的深入探讨将对肿瘤的诊断和治疗具有深远的意义。

一、ＰＰＡＲγ与ＰＧＣ唱１家族概述

ＰＰＡＲγ是核受体超家族的成员，当被配体激活并与维甲类Ｘ受体（ｒｅｔｉｎｏｉｄＸｒｅｃｅｐｔｏｒ，ＲＸＲ）形成异二聚体后，可以结合位于目标基因上游的过氧化物酶增殖体反应元件（ｐｅｒｏｘｉｓｏｍｅｐｒｏｌｉｆｅｒａｔｉｎｇｒｅｓｐｏｎｓｅｅｌｅｍｅｎｔ，ＰＰＲＥ），并募集辅助活化因子或抑制因子，进而调节基因转录［１］。ＰＧＣ唱１家族是ＰＰＡＲγ辅助活化因子之一。其中，ＰＧＣ唱１α是在棕色脂肪组织中通过与核受体ＰＰＡＲγ的功能相互作用发现的［２］。随后，两个相关的辅助活化因子，ＰＧＣ唱１β和ＰＧＣ唱１相关辅助活化因子（ＰＧＣ唱１ｒｅｌａｔｅｄｃｏａｃ唱ｔｉｖａｔｏｒ，ＰＲＣ）也被相继发现。ＰＧＣ唱１α和ＰＧＣ唱１β优先在具有高氧化能力的组织中表达，如心脏、骨骼肌和棕色脂肪组织。在这些组织中，它们对调节线粒体功能和细胞能量代谢起着关键作用。

二、ＰＰＡＲγ与ＰＧＣ唱１的生物学特性及功能

人ＰＰＡＲγ基因位于染色体３ｐ２５，基因全长约１５３ｋｂ，包括９个外显子。ＰＰＡＲγ有Ａ／Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ／Ｆ四个功能域。Ａ／Ｂ区位于Ｎ末端，是非配体结合区，对ＰＰＡＲγ活性功能发挥调控作用。Ｃ区是ＤＮＡ结合区域，由两个锌指结构组成，可以特异结合目标基因上游的ＰＰＲＥ。Ｄ连接Ｅ／Ｆ区和ＤＮＡ结合区。Ｅ／Ｆ区位于Ｃ末端，为结合配体的区域。ＰＰＡＲγ配体包括天然配体和合成配体。天然配体包括长链不饱和脂肪酸和二十烷类衍生物，如脂肪酸及其代谢衍生物和前列腺素衍生物。合成配体包括噻唑烷二酮类药物，如曲格列酮、罗格列酮等，以及非甾体类药物。

人ＰＧＣ唱１α基因位于染色体４ｐ１５畅１，ｍＲＮＡ全长约６３１８ｂｐ；人ＰＧＣ唱１β基因位于染色体５ｑ３２，ｍＲＮＡ全长约３２７７ｂｐ；人ＰＲＣ基因位于染色体１０ｑ２４畅３２，ｍＲＮＡ全长约５３５４ｂｐ。ＰＧＣ唱１通过结合特异转录因子为聚集调解蛋白复合体提供一个平台，这些复合体可以对基因转录产生强大的效应。ＰＧＣ唱１的Ｎ末端可以与包含组蛋白乙酰转移酶（Ｈｉｓｔｏｎｅａｃｅｔｙｌｅｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅ，ＨＡＴ）活性的蛋白质作用，这些蛋白包括ｃＡＭＰ反应元件结合蛋白（ｃＡＭＰｒｅｓｐｏｎｓｅｅｌｅｍｅｎｔｂｉｎｄｉｎｇｐｒｏｔｅｉｎ，ＣＲＥＢ）／ｐ３００和类固醇受体辅助活化因子１（ｓｔｅｒｏｉｄｒｅｃｅｐｔｏｒｃｏａｃｔｉｖａｔｏｒ唱１，ＳＲＣ唱１）［３］。这个复合体中的ＨＡＴ活性通过重塑染色质中的组蛋白提高转录相关因子与目标基因的接近能力。ＰＧＣ唱１α的Ｃ末端可以结合甲状腺激素受体相关蛋白／维生素Ｄ受体相互作用蛋白（ｔｈｙｒｏｉｄｈｏｒｍｏｎｅｒｅｃｅｐｔｏｒ唱ａｓｓｏｃｉａｔｅｄｐｒｏｔｅｉｎ／ｖｉｔａｍｉｎＤｒｅｃｅｐｔｏｒ唱ｉｎｔｅｒａｃｔｉｎｇｐｒｏｔｅｉｎ，ＴＲＡＰ／ＤＲＩＰ）复合体［４］，此外，ＰＧＣ唱１α在Ｃ末端还包含多个功能域，可以偶联前体ｍＲＮＡ的剪接与转录［５］。

ＰＧＣ唱１通过辅助激活一组特异的控制细胞代谢的核受体及非核受体转录因子从而提高线粒体生成、细胞呼吸率以及能量底物摄取和利用，以满足细胞在环境变化时能量需求的变化。作为ＰＰＡＲγ的辅助活化因子，ＰＧＣ唱１α还可以辅助活化核呼吸因子１（ｎｕｃｌｅａｒｒｅｓｐｉｒａｔｏｒｙｆａｃｔｏｒ唱１，ＮＲＦ唱１）和２（ＮＲＦ唱２）。ＮＲＦ调节线粒体转录因子Ａ（ｍｉｔｏｃｈｏｎｄｒｉａｌｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎｆａｃｔｏｒＡ，Ｔｆａｍ）的转录，而Ｔｆａｍ是一个核编码的转录因子，对线粒体ＤＮＡ的复制和维持起着重要的作用。此外，ＮＲＦ唱１和ＮＲＦ唱２本身也控制着核基因编码的呼吸链亚单位和其他实现线粒体功能所需蛋白［６］。除ＰＰＡＲγ、ＮＲＦ唱１和ＮＲＦ唱２外，ＰＧＣ唱１α还在线粒体内外的多种能量代谢相关通路中起着调节作用，其作用靶位包括：ＰＰＡＲα、ＰＰＡＲβ、甲状腺激素受体、视黄醛受体、糖皮质激素受体、雌激素受体以及一些非核受体的ＰＧＣ唱１作用位点。通过对这些靶位的作用，ＰＧＣ唱１在线粒体能量代谢的多个方面产生强大的效应［７］。

ＰＧＣ唱１的活性可通过多种修饰得到调节。包括：（１）乙酰化修饰：ＧＣＮ５通过直接乙酰化ＰＧＣ唱１α的多个赖氨酸位点并降低其转录活性［８］。ＳＩＲＴ１的激活可以保持ＰＧＣ唱１α的去乙酰活性状态，维持其与染色质的连接从而提高转录速率［９］。而且ＤＯＩ：１０．３８７７／ｃｍａ．ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４唱０７８５．２０１０．０８．０３０

基金项目：国家自然科学基金（３０９７３５０３）；高等学校博士学科点专项科研基金（２００９２１０４１１０００８）；辽宁省高等学校攀登学者支持计划（２００９唱２０１１）

作者单位：１１０００１沈阳，中国医科大学附属第一医院肿瘤研究所第四研究室，普通外科研究所肿瘤病理研究室

通讯作者：辛彦，Ｅｍａｉｌ：ｙｘｉｎ＠ｍａｉｌ．ｃｍｕ．ｅｄｕ．ｃｎ

Ａｎｄｅｒｓｏｎ等［１０］的研究提示，在应激条件下，ＰＧＣ唱１α在细胞中的定位会发生改变并聚集在核内从而发挥效用，而这种定位的变化是由ＳＩＲＴ１介导的。（２）磷酸化修饰：目前已知三种激酶可以直接磷酸化ＰＧＣ唱１α。应激活化的ｐ３８ＭＡＰＫ可磷酸化ＰＧＣ唱１α的三个位点从而提高其稳定性和活性，并通过阻止其结合ｐ１６０辅助抑制因子而进一步增强其效应。ＡＭＰ激酶通过磷酸化ＰＧＣ唱１α的Ｔｈｒ１７７和Ｓｅｒ５７０位点提高活性［１１］。而且，ＰＧＣ唱１α可由Ａｋｔ／ＰＫＢ在Ｓｅｒ５７０位点磷酸化而降低其活性和稳定性［１２］。（３）甲基化修饰：ＰＧＣ唱１α同时也是蛋白精氨酸甲基转移酶（ｐｒｏｔｅｉｎＡｒｇｉｎｉｎｅｍｅｔｈｙｌｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅ１，ＰＲＭＴ１）的靶位。ＰＲＭＴ１通过甲基化ＰＧＣ唱１αＣ唱末端的三个精氨酸位点（Ａｒｇ６６５、Ａｒｇ６６７、Ａｒｇ６６９）激活其转录活性［１３］。

三、ＰＰＡＲγ与ＰＧＣ唱１在肿瘤中的表达

目前，ＰＰＡＲγ被认为在肿瘤中主要发挥对肿瘤的抑制作用，因此，ＰＰＡＲγ表达水平的变化对肿瘤的发生和发展具有潜在的影响。不过迄今对ＰＰＡＲγ在肿瘤细胞中表达水平改变的报道并不一致。有研究显示，在食管癌、肺癌、滤泡甲状腺癌以及宫颈癌中ＰＰＡＲγ表达均降低，其中在肺癌和食管癌患者中ＰＰＡＲγ水平的下降常提示较差的预后［１４唱１７］。Ｂａｄａｗｉ等［１８］报道ＰＰＡＲγ的下调可以作为评价乳腺癌转移的指标。但是也有研究发现，ＰＰＡＲγ的表达在某些上皮肿瘤，如胰腺癌、卵巢肿瘤中有所增加［１９唱２０］。在胃癌中，ＰＰＡＲγ在癌细胞核的表达较正常胃黏膜低，但是在转移瘤中ＰＰＡＲγ水平较原发肿瘤又有所提高，这种现象产生的原因和机制目前尚不明确。此外，在正常胃黏膜组织中的ＰＰＡＲγ表达往往以核为主，而在原发肿瘤中则以癌细胞质表达为主，提示磷酸化与核受体的易位也可能改变其活性，磷酸化状态的改变可以将ＰＰＡＲγ阻挡在细胞质内而使其无法发挥受体介导的效应［２１］。

作为ＰＰＡＲγ的辅助活化因子，ＰＧＣ唱１表达的改变也是影响ＰＰＡＲγ活性的潜在因素，ＰＰＡＲγ与ＰＧＣ唱１的同时缺失可能会使细胞对ＰＰＡＲγ内外源激动剂反应性丧失从而对肿瘤细胞增殖产生明显促进作用。Ｊｉａｎｇ等［２２］报道在乳腺癌中ＰＰＡＲγ的ｍＲＮＡ水平较对照组低，且ＰＰＡＲγ和ＰＧＣ唱１水平与乳腺癌患者的临床预后有关。尽管ＰＧＣ唱１水平在癌组织中与正常组织中没有明显差异，但是ＰＧＣ唱１水平在ＴＮＭ３和ＴＮＭ４等侵袭性更强的肿瘤中存在明显下降。在乳腺癌的发生和发展过程中，即从正常组织、癌旁组织、原发肿瘤组织到转移肿瘤组织，ＰＰＡＲγ呈现出逐步降低的趋势，ＰＧＣ唱１在乳腺癌中也呈现类似的趋势，但是受到研究样本量（乳腺癌标本１２０例，正常组织２５例）的限制，ＰＧＣ唱１的表达水平在肿瘤与非肿瘤组织之间差异尚不明确，未来通过扩大样本量，并将检测扩展到ｍＲＮＡ与蛋白质两个水平上，则可能会有更具意义的发现。Ｆｅｉｌｃｈｅｎｆｅｌｄｔ等［２３］在对１７例结肠癌患者的研究中发现，虽然在作为对照的正常结肠黏膜标本中可以检测到ＰＧＣ唱１，但是在其中１５例患者癌标本中的ＰＧＣ唱１表达水平却显著降低甚至缺如。此外，在前列腺癌细胞中，也检测到了ＰＧＣ唱１水平的下降［２４］。

四、ＰＰＡＲγ与ＰＧＣ唱１在肿瘤细胞中的效应及机制

为明确ＰＰＡＲγ表达异常或者其活性的改变与肿瘤之间的联系，必须了解ＰＰＡＲγ对肿瘤的效应以及产生效应的途径。不饱和脂肪酸以及非甾体抗炎药可以激活ＰＰＡＲγ，而这类物质的摄入已被证明具有预防结肠癌的作用。基于动物模型的研究也显示，人工合成的ＰＰＡＲγ配体，如噻唑烷二酮类药物（ＴＺＤｓ），能够抑制结肠癌和肺癌在体内的形成。在甲状腺癌细胞中，ＰＰＡＲγ配体曲格列酮能够抑制细胞增殖并促进细胞的再分化［２５］。曲格列酮与１５唱脱氧前列腺素Ｊ２（１５ｄ唱ＰＧＪ２）在中等和低分化的胃腺癌细胞中表现出显著的生长抑制效应［２６］。

目前的研究提示ＰＰＡＲγ通过多种途径发挥肿瘤抑制效应，主要包括：（１）阻滞细胞周期：ＰＰＡＲγ的激活可以抑制Ｅ２Ｆ／ＤＰ异二聚体与其目标基因的结合，这种效应部分由ＰＰ２Ａ蛋白磷酸化酶介导。ＰＰＡＲγ配体也可通过抑制ＲＢ的磷酸化而使ＲＢ保持在活性状态，从而抑制Ｅ２Ｆ／ＤＰ的活性，令细胞Ｇ１／Ｓ过度停滞。ＰＰＡＲγ配体的应用还能够增加细胞周期素依赖激酶抑制因子ｐ２１Ｗａｆ１和ｐ２７Ｋｉｐ１的表达，从而起到阻滞细胞周期的作用［２７］。（２）诱导细胞凋亡：Ｓａｔｏ等［２６］的研究显示，在用曲格列酮处理胃癌细胞系ＭＫＮ唱２８、ＭＫＮ唱４５以及ＡＧＳ后，发生凋亡的细胞比率显著上升，提示ＰＰＡＲγ的激活能通过调节细胞凋亡的途径抑制肿瘤的发展。Ｃｈｅｎ等［２８］在研究中发现，ＰＰＡＲγ配体通过激活ＰＰＡＲγ显著下调ＮＦ唱κＢ和Ｂｃｌ唱２的表达，从而抑制结肠癌细胞ＨＴ唱２９生长并诱导其凋亡。Ａｉ等［２９］报道在胃癌中，ＰＰＡＲγ配体的应用可下调Ｂｃｌ唱２并上调Ｂａｘ表达起到抗癌效应，而Ｂｃｌ唱２与Ｂａｘ的比值被认为是决定细胞凋亡的重要因素。此外，对乳腺癌细胞的研究显示，ＰＰＡＲγ能够结合ｐ５３增强子中的ＮＦ唱κＢ序列，说明ＰＰＡＲγ通路与ｐ５３之间存在联系，提示ＰＰＡＲγ对细胞凋亡的调节可能依赖于ｐ５３［３０］。ＰＰＡＲγ还能通过结合Ｐｒｏｌｉｎｅ氧化酶（Ｐｒｏｌｉｎｅｏｘｙｄａｓｅ，ＰＯＸ）的增强子从而上调ＰＯＸ的表达，ＰＯＸ则可以通过生成ＲＯＳ来介导细胞的凋亡。Ｐａｎｄｈａｒｅ等［３１］用曲格列酮处理ＨＣＴ１１６、ＨＣＴ１５及ＨＴ２９细胞后证实，曲格列酮可以通过ＰＰＡＲγ依赖和非依赖的双重途径上调ＰＯＸ，并进而诱导细胞的凋亡。（３）抑制炎症反应和血管生成：肿瘤中的炎症反应和血管生成过程存在着紧密的联系，而ＰＰＡＲγ的激活可以通过多种机制介导抗炎效应，并抑制血管生成。譬如，ＰＰＡＲγ受体的激活能够下调包括ＪＮＫ、ｐ３８ＭＡＰＫ在内的应激激酶，以及包括ＮＦ唱κＢ、ＡＰ唱１、ＳＴＡＴ在内的转录因子，这些转录因子控制着促炎细胞因子和酶的表达，如ＴＮＦα、ＩＬ唱８、ＩＬ唱６、ＩＬ唱１β、ｉＮＯＳ以及ＣＯＸ唱２。其中ＣＯＸ唱２被证明可以介导氮氧化物在结直肠癌中的促血管生成作用［３２］。（４）抑制肿瘤侵袭和转移：ＰＰＡＲγ可通过上调上皮钙黏素（Ｅ唱ｃａｄｈｅｒｉｎ）的表达进而阻止癌细胞的侵袭和转移。Ｅ唱ｃａｄｈｅｒｉｎ介导胞间连接的缺失或减少是包括胃癌在内的多种癌症侵袭和转移中重要的一步，其在癌症形成的早期很可能作为一个肿瘤抑制基因起到重要的作用。Ａｎｎｉｃｏｔｔｅ等［３３］发现ＰＰＡＲγ调节Ｅ唱ｃａｄｈｅｒｉｎ的表达并抑制前列腺癌的生长和侵袭。共轭亚麻油酸作为ＰＰＡＲγ的选择性激活剂可能影响Ｅ唱ｃａｄｈｅｒｉｎ／β唱ｃａｔｅｎｉｎ通路和ＭＣＦ唱７乳腺癌细胞的侵袭性［３４］。除Ｅ唱ｃａｄｈｅｒｉｎ外，ＰＰＡＲγ还可以通过调控基质金属蛋白酶唱２（ｍａｔｒｉｘｍｅｔａｌｌｏｐｒｏｔｅｉｎａｓｅｓ唱２，ＭＭＰ唱２）影响肿瘤细胞的侵袭和转移。通过免疫组织化学方法检测发现，在胃癌中存在ＰＰＡＲγ、Ｅ唱ｃａｄｈｅｒｉｎ的下调以及ＭＭＰ唱２的上调，而在转移的癌组织中这种改变较原发肿瘤更为明显。其中ＰＰＡＲγ的