朱少杰，张友强

（汕头潮南民生医院泌尿外科，广东汕头 515144）

前列腺癌是癌症相关死亡的主要原因之一[1]，2015年中国前列腺癌的总体发病率为10.23/10万人[2]。目前前列腺特异性抗原是使用最广泛的生物标志物，但它在不同人群中的特异性和敏感性存在争议[3]。因此，积极寻找新的预测前列腺癌的标志物或风险基因，对于前列腺癌的预后具有重要意义。

多个研究表明，脂质代谢紊乱参与了多种癌症的发病机制，脂肪酸合酶的表达和活性在许多实体癌和侵袭性癌症中显著的上调[4]。另外，很多脂质可以直接诱导半胱天冬酶活化，导致程序性细胞死亡[5]。近几年，随着脂质组的运用，越来越多的研究通过脂质组学技术筛选正常细胞和癌细胞的差异脂质代谢物，这有助于识别临床生物标志物以进行早期诊断，并能评估癌症的治疗疗效。基于以上，本研究拟进一步研究脂质代谢基因在前列腺癌的表达，并筛选与预后相关的风险基因。

1 材料与方法：

1.1 数据资料

从癌症基因组图谱（the cancer genome atlas，TCGA）数据库下载前列腺癌的临床资料及mRNA测序数据，其中包括52个正常对照组组织，499个前列腺癌组织。

1.2 差异基因分析

利用R语言的edgeR包筛选正常组与前列腺癌组的差异基因，筛选条件为：|LogFC|≥2，P-Value（p-adjusted）≤0.05。并利用京都基因与基因组百科全书（kyoto encyclopedia of genes and genomes，KEGG）数据库检索脂质代谢基因，并筛选出差异表达的脂质代谢基因。

1.3 预后相关的促癌基因筛选

结合患者的生存状态与生存时间，与筛选的差异脂质代谢基因的表达量，利用uniCOX函数筛选风险基因。其中，HR＞1为促癌基因，HR＜1为抑癌基因，利用R语言的survival包，计算关键基因的生存分析。

1.4 功能富集分析

将前列腺癌患者的基因表达量导入基因富集分析（gene set enrichment analysis，GSEA）软件，选择脂代谢基因（包含186个基因集），以筛选的关键基因作为标签，利用person相关系数算法进行富集分析。

2 结果

2.1 差异代谢基因的筛选

共筛选出1973个差异基因，包括846个上调的差异基因，562个下调的差异基因（图1），其中差异倍数最显著的5个上调基因为：MAGEA4、SPZ1、ATP8A2P1、DEFA6、DEFA5。5个下调基因为：PAEP、EDDM3A、SEMG1、SEMG2、PATE4（表1）。在KEGG数据库下载了395个脂质代谢相关的差异基因，其中共包含83个差异的脂质代谢基因，其中差异倍数最显著的5个上调基因为：UGT2B11、BAAT、CBR3、PLA2G2D、ALOX15。5个下调基因为：UGT2B7、CYP19A1、ACSL6、AKR1B1、CYP4F8（表2）。

图1 前列腺癌差异基因火山图

表1 正常对照组与前列腺癌差异倍数最显著的10个基因

表2 正常对照组与前列腺癌差异倍数最显著的10个脂质代谢基因

2.2 促癌代谢基因预测

共下载532个样本的临床数据，删除生存状态不明，观察时间少于30d的临床数据，共获得498个样本的临床数据，结合患者的生存时间及生存状态及代谢基因的表达量，使用uniCOX分析预后，共发现5个促癌脂质代谢基因，包括：CPT1B，AKR1C4，AKR1C2，UGT1A10，CYP4F3（图2）。而UGT2B4 HR值为1，与前列腺癌预后无明显相关。

图2 促癌脂质代谢基因的森林图

2.3 促癌基因的生存分析

对这6个基因进行生存分析，其中CPT1B有显著差异，其余则无明显统计学差异（图3）。

图3 促癌基因的生存分析

2.4 GSEA分析

将前列腺癌患者的基因导入GSEA软件，以CPT1B单基因的表达量进行GSEA分析。发现与CPT1B显著正相关的富集在亚油酸代谢、基底切除修复、核糖体、同源重组、α亚麻酸酸代谢、Parkinson病等（图4）；与CPT1B显著负相关的富集在黏附、丙酸钾代谢、致心律失常/右心室/心肌病、调节肌动蛋白细胞骨架、紧密连接、WNT信号通路等（图5）。

图4 与CPT1B显著正相关的GSEA分析

图5 与CPT1B显著负相关的GSEA分析

3 讨论

本研究基于TCGA数据库分析了前列腺癌的差异脂质代谢基因，共获得83个差异的脂质代谢基因，其中5个上调基因为：UGT2B11、BAAT、CBR3、PLA2G2D、ALOX15。UGT2B11属于UDP-葡萄糖醛酸基转移酶家族成员。这是一个内质网膜结合酶家族，可将葡萄糖醛酸转移到各种携带含氧官能团的亲脂性小分子。UGT酶的结合也是消除几种内源性化合物（即类固醇、甲状腺激素、视黄酸和胆红素）的重要途径。BAAT是催化胆汁酸与氨基酸牛磺酸和甘氨酸的酰胺化的酶[7]。它能促进胆汁酸和胆固醇分泌到胆汁中，增加肠道中胆汁酸，从而促进了脂质和维生素的吸收。CBR3是单体NADPH依赖性胞质酶，可催化还原化学上多样的底物，如醛、酮、醌和其他异生物质，除了内源性化合物的代谢和药物解毒外，CBR还被假定参与细胞过程，如信号转导、细胞凋亡、诱变、致癌作用[8]。PLA2G2D是水解连接在磷脂的sn-2位置的脂肪酰基的酯键，在急性炎症的消退阶段，能驱动二十二碳六烯酸衍生的Resolvin D1合成，从而抑制树突状细胞活化和T-helper 1免疫反应[9]；ALOX15还可以将亚油酸酯过氧化为13-HPOD，通过过氧化膜结合的磷脂酰乙醇胺在维持自身耐受性过程中发挥重要作用[10]。

5个差异最显著的下调的脂质代谢基因包括：UGT2B7、CYP19A1、ACSL6、AKR1B1、CYP4F8。UGT2B7可催化内源性类固醇激素的葡萄糖醛酸化，通过催化胆汁酸底物的葡萄糖醛酸化作用促进胆汁酸解毒[11]。CYP19A1是一种细胞色素P450单加氧酶，可催化C19雄激素、雄烯二酮和睾酮分别转化为C18雌激素、雌酮和雌二醇[12]。有证据表明，乳腺癌易感性仅与绝经前妇女的CYP19A1基因型有关。在绝经前妇女中，G等位基因的存在与乳腺癌风险的增加显著相关（OR=1.72）[13]。ACSL6是催化长链脂肪酸转化为其活性形式的酰基辅酶A，用于细胞脂质的合成和通过β-氧化降解。AKR1B1可以减少类固醇及其衍生物和前列腺素[14]。CYP4F8则参与内源性多不饱和脂肪酸及其含氧衍生物代谢的细胞色素P450的环氧化。

本研究进一步利用uniCOX分析预后，共发现6个促癌脂质代谢基因。CPT1B与前列腺癌的生存率显著相关，是编码的蛋白质肉碱/胆碱乙酰转移酶家族的成员，被认为在线粒体脂肪酸氧化中执行限速酶步骤，并被丙二酰辅酶A抑制。不仅如此，文献报道CPT1B与癌症密切相关。JAK/STAT3在乳腺癌患者的化学抗性中调节脂肪酸β-氧化，与癌症的抗血管生成药物抗性有关[15]。有研究显示，CPT1B在高级别肿瘤中的低表达与膀胱癌组织中的低酰基肉碱水平相关。CPT1B在高级别膀胱癌细胞中的异位表达导致体外上皮细胞-间充质转化减少[16]。

在我们的研究中发现，CPT1B与前列腺患者的膀胱癌中存活率有关。不仅如此，有研究表明，与正常前列腺组织相比，前列腺癌组织中的CPT1B表达显著升高，并且与生存率相关，与本研究结果一致。CPT1B的沉默导致细胞增殖下调、S期分布减少和侵袭能力降低。前列腺癌中的差异代谢基因与G蛋白偶联受体信号、分子转导活性和钙离子结合相关，CPT1B表达的上调增加了AKT表达和磷酸化[17]。

此外，GSEA分析表明，CPT1B与亚油酸、α亚麻酸酸代谢、WNT信号通路等相关。一项针对14916名健康男性的研究显示[18]，在13年的随访期间，有476例被诊断为前列腺癌，将他们的血清及其匹配的对照组进行了脂肪酸水平测定，发现长链n-3脂肪酸和亚油酸的水平与总体前列腺癌风险呈负相关，花生四烯酸和α-亚麻酸的水平与前列腺癌无关。此外，有研究表明共轭亚油酸与前列腺癌显著相关。共轭亚油酸是omega-6必需脂肪酸亚油酸的一组位置和几何异构体的总称。动物模型和细胞的实验研究表明，共轭亚油酸是许多人类癌症的有效抑制剂，包括前列腺癌。实验研究则表明共轭亚油酸会导致人前列腺癌细胞系PC-3增殖显著减少[19]。

WNT信号通路被认为是影响前列腺癌进展的重要因素[20]。WNT信号传导途径的异常已经在包括前列腺癌、肺癌等几种类型的癌症中观察到。β-catenin是经典WNT通路的关键效应物，其稳定性受到相关蛋白（包括axin和APC）破坏复合物的严格调控，促进其磷酸化、泛素化和降解。细胞质和/或核β-catenin的存在提供了失调的迹象。相当一部分前列腺肿瘤的细胞质和/或细胞核中的β-catenin水平升高。

综上，CPT1B在前列腺癌中与预后显著相关，但是CPT1B在前列腺癌的发病机制仍需要进一步研究。