PCSK9在乳腺癌肿瘤微环境中作用的研究进展

Research Progress of PCSK9 Function in Tu-mor Microenvironment of Breast Cancer

摘要: 乳腺肿瘤已升至全球癌症新发病例数的首位，成为了女性恶性肿瘤死亡的主要原因。乳腺癌的发生发展是多种因素共同作用的结果，其病理机制复杂。随着研究深入，肿瘤微环境(TME)与乳腺癌发病的关系受到越来越多研究者的关注。TME由多种细胞成分和细胞外基质共同组成，已证明与乳腺肿瘤的发生、发展和预后密切相关。前蛋白转化酶枯草溶菌素9 (PCSK9)是一种新的前蛋白转换酶，其通过降解低密度脂蛋白受体影响LDL的代谢，是治疗心血管疾病的有效靶点。近几年研究发现PCSK9过表达还可引起细胞周期、凋亡、炎症及应激反应等多条通路失调，与肿瘤微环境密切相关。因此，对于PCSK9在乳腺癌肿瘤微环境中作用的深入了解有助于建立基于TME的靶向治疗策略和治疗新靶点。本文旨在探讨PCSK9在乳腺癌肿瘤微环境中的作用机制。

Abstract: Breast cancer has ranked as the most common cancer by incidence worldwide, and becomes the leading cause of malignant cancer death among women. Numerous factors are involved in the tu-morigenesis and development of breast cancer, and its pathological mechanism is quite complicat-ed. With the deepening of research, the relationship between tumor microenvironment (TME) and breast cancer has drawn increasing attention. TME is composed of cellular components and extra-cellular matrix, and has been proved to be closely related to the occurrence, progression, prognosis of breast cancer. Proprotein convertase subtilisin kexin 9 (PCSK9) is a new proprotein converting enzyme, whose function is to degrade low density lipoprotein receptor to affect LDL metabolism, which has been proved to be an effective target for the treatment of cardiovascular diseases. In re-cent years, overexpression of PCSK9 can also cause dysregulation of multiple pathways such as cell cycle, apoptosis, inflammation and stress response, which is closely related to TME. Therefore, an in-depth study of PCSK9 in microenvironment of the breast cancer is essential for developing new TME-targeted strategies and new therapeutic targets. In this review, we summarized the mecha-nism of PCSK9 in the TME of breast cancer.

1. 引言

乳腺癌是女性常见的恶性肿瘤之一。根据统计，2018年全球女性乳腺癌新发病例达210万，占全部女性恶性肿瘤发病的25%，且均呈上升趋势，居女性恶性肿瘤的首位 [1] 。在我国，由于人口基数大，中国女性乳腺癌发病人数及死亡人数均居世界首位，分别占全球女性乳腺癌发病和死亡人数的17.6%和15.6% [2] [3] 。大约每33位女性中就会有1位在其一生中会被诊断出患有乳腺原位癌 [4] 。乳腺癌的死亡率得到了一定的控制，患者的生存期也得以延长，但是居高不下的发病率以及乳腺原位癌诊断及治疗的不确定性，全球每年新发乳腺癌病例约167.1万，每年约52.2万死于乳腺癌，乳腺癌的疾病负担日趋加重，已成为全球重点公共卫生问题 [5] [6] 。

近年来发现在乳腺肿瘤的发生、发展过程中肿瘤微环境起到了重要的作用 [7] ，它与肿瘤患者的生存及预后密切相关，肿瘤微环境也成为研究的热点。肿瘤微环境是指由肿瘤细胞、巨噬细胞、内皮细胞、脂肪细胞及免疫细胞和细胞外基质等共同构成的，与肿瘤的发生、增殖、转移有着重要的关系 [8] 。因此，针对肿瘤微环境的研究成为今后乳腺癌治疗的一个重要方面。

前蛋白转化酶枯草溶菌素9 (proprotein convertase subtilisinkexin 9, PCSK9)是前蛋白转化酶家族的第9个成员，主要由肝脏分泌，在肝、肾脏、小肠、脑等组织中表达。PCSK9通过调控低密度脂蛋白受体(low density lipoprotein receptor, LDLR)来调节低密度脂蛋白胆固醇(low density lipoprotein cholesterol, LDL-C)，其机制是与肝细胞表面LDL-R结合，将LDL-R导向溶酶体进行降解，导致肝细胞表面的LDL-R受体减少，减少了LDL-C的吸收，升高了血液LDL-C水平 [9] 。PCSK9除了在维持胆固醇稳定中的作用外，也参与了多种生物过程。PCSK9过表达可引起细胞周期、凋亡、炎症及应激反应等多条通路失调，肿瘤的发生发展涉及细胞周期的紊乱、增殖、凋亡等一系列生物效应，因此PCSK9在肿瘤的发生、发展中起到一定的作用 [10] 。本文对近年来PCSK9在乳腺癌肿瘤微环境中作用机制的研究进展进行简要综述。

2. 肿瘤相关巨噬细胞

炎症是肿瘤微环境的重要组成部分，与肿瘤发生发展密切相关。炎症主要以免疫细胞浸润(包括单核巨噬细胞、淋巴细胞和浆细胞)，组织破坏，纤维化和血管生成等为主要特征。炎症反复迁延可诱发癌变，甚至显著促进恶性进展 [11] 。在肿瘤进展后期，炎症反应相关因子表达的增加亦可促进肿瘤扩散和转移 [12] 。巨噬细胞在肿瘤发生发展中的亚型包括经典活化的M1型和替代活化的M2型。M1巨噬细胞具有促炎性，有很强的杀伤细菌和肿瘤细胞的能力。M2型巨噬细胞具有免疫抑制能力，参与组织修复、基质重塑和血管生成。肿瘤相关巨噬细胞(tumor-associated macrophage, TAMs)是乳腺癌组织中浸润的免疫细胞的主要组成部分(约占50%)，大部分TAMs表现为替代活化的M2型细胞性能，促进肿瘤的发展 [13] 。Zhou等人用巨噬细胞和人体乳腺癌细胞系MCF-7进行共培养，结果发现TAMs通过分泌大量IL-6使STAT3磷酸化调节下游靶基因的转录，激活肿瘤干细胞，从而促进肿瘤生长和转移 [14] 。

2010年研究人员通过基因微阵列分析研究证实PCSK9除影响脂质代谢外，还参与炎症、应激、蛋白泛素化，异生代谢和细胞周期。进一步发现PCSK9通过其下游基因调控炎症相关基因，其机制是PCSK9成圆柱状结构，由3个亚结构域SD1、SD2、SD3组成，其空间结构内部对称折叠，分为1个6链反向平行β折叠，每个β折叠含有3个二硫键，整个结构含有9个二硫键，分别定位链1和链6中的氨基酸457-527、氨基酸534-601、氨基酸608-679，链2号链6中氨基酸477-526、氨基酸552-600、氨基酸626-678，链3和链5中氨基酸486-509、氨基酸562-588、氨基酸635-654.SD1、SD3β折叠含6条链，其中链4包绕链5形成亚结构域，链3参与邻近结构域的构成。SD2β折叠含5条链，其中链6因受到氨基酸572-584中3个脯氨酸抑制而缺失，造成SD2、SD3表面形成1个空穴，并被SD3的1个螺旋部分填充，因而PCSK9与炎症因子的抵抗素结构相似 [15] [16] 。研究发现，PCSK9与巨噬细胞的凋亡具有相关性，oxLDL能促使巨噬细胞泡沫化，过量的脂质蓄积使得细胞凋亡，随着oxLDL浓度的升高，细胞凋亡率增加，PCSK9的表达随之增加 [17] 。还有研究发现，在一定浓度和时间范围内，随oxLDL浓度和时间的增加，Bax蛋白表达上调，而Bcl-2蛋白表达下调，THP-1源性巨噬细胞转染一定浓度的PCSK9 siRNA后再用oxLDL处理组，与直接用oxLDL处理组相比，Bax蛋白表达明显下调，Bcl-2蛋白表达上调，以上结果提示：PCSK9是oxLDL诱导的巨噬细胞凋亡的重要正向调节基因，抑制PCSK9表达可以抑制oxLDL诱导的巨噬细胞凋亡，其机制与下调促凋亡蛋白Bax表达，上调抗凋亡蛋白Bcl-2表达有关 [18] 。

3. 脂肪细胞

20世纪初，研究人员发现在肿瘤的切片中存在“脂肪性”的晶体，将胆固醇和癌症联系起来了。胆固醇是许多活性固醇的代谢前体，也是脂质双分子中脂筏结构的关键组分，脂筏含有膜相关的信号转导蛋白，如酪氨酸激酶受体；胆固醇通过调节脂筏结构，影响信号转导通路。已经证实脂筏中胆固醇的积累会减少细胞凋亡、活化蛋白激酶B (Akt)、促进肿瘤细胞的生长，认为血脂与许多肿瘤的发生与发展密切相关 [19] [20] 。

有研究提出PCSK9在转录后驱动肠细胞合成甘油三酯和载脂蛋白B，并发现PCSK9可以刺激胆固醇调节元件结合蛋白1脂肪酸/甘油三酯生物合成途径中靶基因的表达，从而增加肠细胞中间密度脂蛋白的合成，因此这PCSK9可以促进细胞内甘油三酯的合成 [21] 。还有研究提出血浆PCSK9和甘油三酯水平之间存在正相关，PCSK9通过消耗LDLR而阻止中间密度脂蛋白和乳糜微粒残余物的代谢从而升高甘油三脂，还有可能通过对其他LDLR样受体，如CD36、VLDL受体的降解来升高甘油三酯 [22] 。

正常乳腺组织含有丰富类型的脂肪细胞，脂肪细胞的脂核主要是甘油三脂，其参与重要能源供应和内分泌过程。脂肪细胞能够分泌激素、生长因子和细胞因子，这些因子被称为脂肪因子，在乳腺导管形成的过程中有着重要作用 [23] 。有研究人员将人类和小鼠乳腺肿瘤细胞分别与成熟脂肪细胞共同培养后，研究发现肿瘤细胞在体内外均表现出增强的侵袭性表型，共培养的脂肪细胞表现出脂含量和晚期脂肪标记物减少，其原因可能与一些蛋白酶的过表达有关，包括MMP-11、趋化因子配体-2、促炎细胞因子(IL-6和IL-1)、瘦素以及脂联素，这些蛋白酶与肿瘤细胞的增殖、血管生成、扩散、侵袭及转移有关系 [24] 。

4. 肿瘤相关成纤维细胞

肿瘤相关成纤维细胞(cancer-associated fibroblasts, TAFs)是肿瘤微环境中最主要的基质细胞，一方面其产生的ATP和代谢中间体可被邻近的癌细胞所摄取后直接供能或转化重新用于ATP合成；另一方面通过分泌生长因子、细胞因子以及趋化因子等对肿瘤细胞和肿瘤微环境进行调控 [25] 。肿瘤相关成纤维细胞通过直接作用或旁分泌的方式影响免疫细胞功能或减少免疫细胞与癌细胞的物理接触，以降低机体免疫系统对癌细胞的识别和杀伤，这是促进肿瘤免疫逃逸的重要环节 [26] 。

乳腺癌中正常的成纤维细胞受肿瘤影响活化后形成肿瘤相关成纤维细胞(CAFs)是肿瘤微环境中最大的基质细胞，也是肿瘤间质中最主要的细胞，并分泌多种生长因子、细胞因子。在乳腺肿瘤组织中，Tyan等人 [27] 研究发现癌细胞可以经细胞旁途径刺激成纤维细胞中肝细胞生长因子(hepatocyte growth factor, HGF)的分泌，从而促进癌细胞本身的生长和转移。Suh等人 [28] 通过实验发现CAFs通过旁分泌成纤维表皮生长因子2 (fibroblast growth factor-2, FGF2)作用于雌激素受体阴性乳腺癌细胞MDA-MB-231上FGF受体1 (FGFR1)，促进癌细胞的增殖、迁移与侵袭。癌细胞的上皮间充质化是肿瘤转移过程中的关键步骤，而CAFs被证实可以分泌IL3、EGF等因子，激活下游p38MAPK、Wnt通路，诱导乳腺癌细胞间充质样改变、干细胞化以及侵袭；同时，肿瘤相关成纤维细胞还参与了肿瘤微环境构建。靳天慧 [29] 等人在对主动脉内皮细胞敲低PCSK9后采用实时荧光和蛋白印迹的方法，研究发现PCSK9敲低后成纤维细胞特异性蛋白、平滑肌肌动蛋白的表达下调，说明PCSK9可以影响成纤维细胞生物功能。

5. 展望

综上所述，肿瘤微环境作为乳腺癌细胞赖以生存的“土壤”，在肿瘤的发生发展中起到重要作用。肿瘤微环境是一个复杂的共生系统，肿瘤的不同阶段，其肿瘤微环境中细胞的表型和功能都会发生动态变化。PCSK9可引起细胞周期、凋亡、炎症及应激反应等多条通路失调，肿瘤的发生发展涉及细胞周期的紊乱、增殖、凋亡等过程。因此，深入研究PCSK9在乳腺肿瘤微环境的作用，可为乳腺癌的治疗提供新思路和新靶点，对乳腺癌的治疗取得更大的突破有重要的意义。

基金项目

西安市创新能力强基计划项目(编号：21YXYJ0103)。