Роль липидного обмена приобрела особый интерес в рак простаты исследования. Большой массив литературы излагаются уникальные усиление активности де Ново синтеза липидов при раке предстательной железы. По созвучию с этим lipogenic фенотипов метаболического сдвига, в который раковые клетки используют ферменты и альтернативных путей для облегчения производства жирных кислот. Эти вновь синтезированные липиды могут поддерживать ряд клеточных процессов с целью содействия распространению рака клеточной пролиферации и выживания.
(Исследование. Автоматический перевод без адаптации)
Введение
Рак предстательной железы является второй наиболее распространенной встречающихся рака у мужчин во всем мире [1] и ведущий сайт по онкологической заболеваемости у мужчин в Соединенных Штатах [2]. Подсчитано, что каждый один из шести мужчин будет развиваться рак простаты в течение жизни [2]. С резко возрастающей статистике заболеваемости, нам необходимо определить основными факторами развития рака простаты и прогрессии рекомендовать руководящие принципы для профилактики и лечения. Одна общая тема в растущее тело литературы является взаимосвязь между липидный обмен и рак предстательной железы. Метаболический сдвиг от катаболических к анаболическим метаболизм является отличительной чертой раковых клеток, и многие виды рака, в том числе предстательной железы, появляются требовать де Ново синтез жирных кислот. Помимо жирных кислот, других липидов, полученных из мевалоновой кислоты тропа, таких как уровень холестерина и андрогенов, которые также сильно вовлечены в рак простаты. Являются ли эти жирные кислоты должны быть произведены де Ново или могут ли они быть поставлены и диетическое средство остается неясным; тем не менее, эпидемиологические исследования показывают диетическое потребление жира также способствует риску развития рака простаты и прогрессии. В этом обзоре мы опишем lipogenic фенотип рака предстательной железы, когда раковые клетки метаболически перепрограммировать для содействия синтез липидов, и вклад различных пищевых жиров при раке предстательной железы.
Де Ново Липогенеза при раке предстательной железы
Раковые клетки характеризуются большим количеством метаболических нарушений. Одним из важнейших изменений от их нормального аналога является переход от катаболической к анаболической метаболизм. Отто Варбург впервые описал этот метаболический сдвиг почти столетие назад [3]. Провозглашенный Варбурга эффект описывается уникальный феномен аэробного гликолиза в раковой клетке, в результате чего раковые клетки потребляют большое количество глюкозы, метаболизируют его с помощью гликолиза, и освободить большинство от молочной кислоты во внеклеточном пространстве - наиболее своеобразно, это происходит при нормальных кислородных условиях. Как правило, каждая молекула глюкозы, потребляемой клетке метаболизируется путем гликолиза две молекулы пирувата. Пируват конвертируется в ацетил-КоА в митохондрии, где он входит в трикарбоновых кислот (ЦТК) - цикла для производства окислительно-восстановительных субстратов для окислительного фосфорилирования, клетки крупных энергопроизводящих, катаболический путь. Интересно, что раковые клетки, очевидно, потребляют избыточное количество глюкозы, и использовать его как catabolically, как описано выше, и анаболитно, в результате чего угли используются в качестве источника для синтеза и высокомолекулярных исполнить требование их пролиферативного фенотипа. Хотя производство аминокислот и нуклеиновых кислот является, безусловно, неотъемлемой характеристикой рака анаболические фенотип, здесь мы описываем раковой клетки требование для де Ново жирных кислот, и специфика использования альтернативных ферментов, метаболических путей и распространенных онкогенных путей способствуют синтезу жирных кислот и других липидов в клетках предстательной железы.
Синтеза жирных кислот и рак простаты
Синтез жирных кислот происходит в цитозоле и начинается с производства ацетил-КоА из цитрата АТФ-цитрат лиазы (ACLY) (рис. 1). Ацетил-КоА затем преобразуется в малонил-КоА с помощью ацетил-КоА-карбоксилазы (ACACA, обычно упоминается как ACC1); это первое совершенное и лимитирующей стадией в синтезе жирных кислот. Синтазы жирных кислот (FASN) затем обрабатывает один ацетил-КоА и семь малонил-КоА молекулы через ряд каталитических доменов производить пальмитат, насыщенной 16-углеродной жирной кислоты. Пальмитат является основным продуктом FASN, что составляет около 80-90% от общего количества жирных кислот, образующихся; FASN также производит myristate (14:0) и стеарата (18:0) [4, 5]. Дальнейшие изменения могут произойти другие десатуразы-ферменты, такие как stearoyl-КоА-десатуразы (ВСС) или elongase ферментов, вставить двойные связи или увеличения длины углеродной цепи, соответственно, до жирных кислот которые в конечном счете используются для энергии, белка, изменение или включение в сложные липидные структуры клеточной сигнализации и целостности мембраны.
За исключением мозга, печени, жировой ткани и легких тканей, синтеза жирных кислот в нормальных дифференцированных клетках взрослого организма является относительно низким [5,6]. За пределами этих типов тканей, клетки могут использовать циркулирующих жирных кислот, полученных из пищевых источников, чтобы исполнить их жирные кислоты требованиям. Тем не менее, было признано более чем 50 лет назад, что раковые клетки проявляют повышенную производство де Ново жирных кислот [7]. Усиление активности синтеза жирных кислот у больных раком предстательной железы может возникать как следствие различных событий. Увеличилось число копию ген FASN в аденокарциноме предстательной железы с гиперэкспрессией координаты FASN белка [8]. Повышенная транскрипционная активация FASN хорошо описан и очень часто встречается при раке предстательной железы [9-12]. Стабилизация FASN белков по убиквитин-специфическая протеаза-2а (USP2a) было показано, что увеличение синтеза жирных кислот при раке предстательной железы [13]. Потеря опухолевых супрессоров белки, такие как PTEN и LKB1, результаты в неоплазия предстательной железы и активации акт [14, 15], хорошо описывается активатор FASN выражение [16]. Наконец, FASN себя постулировались как онкоген, как его сверхэкспрессия в мышь простаты приводит к простатической интраэпителиальной неоплазии [17]. В совокупности эти ячеистых возмущений продемонстрировать, что синтез жирных кислот являются уникальной особенностью рака и, следовательно, привлекательной терапевтической мишенью для лечения рака простаты.
Клеток Рака Простаты Требуется Для Синтеза Жирных Кислот
В соответствии с измененным метаболизмом, раковые клетки шунта глюкозо-производные углеродов от ТСА цикла митохондрий в цитозоль кормить синтеза жирных кислот. Это увеличило приток углерода в сторону синтеза жирных кислот сопровождается усиление активности ферментов в синтезе жирных кислот путь. Основной транскрипционный регулятор ферментов в этот путь является стирол ответ элемент связывающий белок-1С (SREBP-1С). SREBP-1С-это lipogenic транскрипционный фактор, который регулирует экспрессию гликолитических ферментов и ферментов синтеза жирных кислот, в том числе ACLY, ACACA, FASN, и scd-1 [18]. Экспрессия SREBP-1C может быть стимулируется андрогенами и эпидермального фактора роста (ЭФР) в клетках предстательной железы [9, 10], и, в свою очередь, экспрессию рецептора андрогенов регулируется SREBP-1С [19], создание положительной обратной связи для выражения lipogenic ферментов. Избыточная экспрессия SREBP-1 является достаточным для увеличения восстановительного потенциала и инвазии клеток рака предстательной железы [19]. Не удивительно, что повышенная экспрессия FASN и lipogenic фенотипа были задокументированы в различных типах опухолей, в том числе предстательной железы [12], молочной железы [20], яичников [21], прямой кишки [22], и другие (как рассмотрено в [23-25]). Фармакологические или малых интерферирующих РНК-опосредованного ингибирования ферментов в де Ново синтеза жирных кислот путь, а именно ACLY, FASN, или scd-1 ингибирует рост опухоли предстательной железы [26-28]. Кроме того, ингибирование ACACA, FASN, или scd-1 индуцирует рак клеточной гибели [11, 26-31], демонстрируя требование для де Ново жирных кислот при раке простаты выживания.
Полезность де Ново жирных кислот при раке предстательной железы
В отличие от своих нормальных собратьев, раковые клетки требуют синтеза жирных кислот для роста и выживания; следовательно, они вероятнее всего используют эти де Ново синтезированных жирных кислот для исполнения конкретных потребностей. Потому что раковые клетки делятся быстро, одной из главных целей повышенного синтеза жирных кислот является поставка тяжелой спрос на новые мембранного биогенеза. На самом деле, Свиннен и соавт. [32] показали, что де Ново жирные кислоты используются для мембранного биогенеза также преимущественной локализации в мембране сигнальные плот доменов. Состав мембраны было показано, влияют на конформации и активация мембраносвязанных белков [33]; таким образом, де Ново жирные кислоты могут играть важную роль в пропаганде онкогенных сигналов от плазматической мембраны. Действительно, FASN с her2 регулирует экспрессию и активацию акт [34]. Кроме того, обогащение насыщенных жирных кислот FASN в опухолевых клеточных мембран, защищает клетки от перекисного окисления липидов и окислительный стресс-индуцированной гибели клеток [35]. Сверхэкспрессия FASN при раке предстательной железы поддерживает пальмитилирования и активация онкогенных белков [36]. Кроме того, липидных сигнальных лигандов могут быть получены конкретно от де Ново жирных кислот бассейн [37], предполагая безусловное требование синтеза жирных кислот для активации специфических сигнальных путей. Хотя отсутствуют доказательства прямого роли жирных кислот, FASN и ACACA также необходимы для прогрессии клеточного цикла [31, 38]. В целом, простаты раковые клетки могут использовать де Ново жирных кислот для различных целей, все из которых способствовать пролиферации и выживания раковых клеток.
Рак Предстательной Железы Обмена Веществ Способствует Синтеза Жирных Кислот
Синтез жирных кислот-чрезвычайно сложный процесс; он требует 8 цитрата, АТФ 8, и 14 молекул НАДФН для производства всего одной молекулы пальмитата. Чрезмерного синтеза жирных кислот, по-видимому требование для рака простаты роста и выживания; таким образом, раковые клетки приспособились использование альтернативных метаболических путей и ферментов, чтобы обеспечить необходимую для субстратов липогенеза и предотвратить его торможение за счет прямых сигнальных медиаторов. Эти альтернативные пути включают изоформы переключения, усечение ТСА циклом и использование ТСА цикла промежуточных продуктов для синтеза жирных кислот, и увеличение использования других неканонических метаболических ферментов, таких как пентозофосфатного пути и цикла цитозольных ферментов ЦТК (Рис. 1).
Обмен веществ для синтеза жирных кислот, в конечном счете, начинается с клеточного поглощения глюкозы. Раковые клетки потребляют большое количество глюкозы в качестве их основного источника энергии. Войдя в клетку, глюкоза фосфорилируется гексокиназы (ГК) и глюкозо-6-фосфат (G6P). Люди обладают четырьмя изоферментов HK1-4 и большинство типов клеток Ускоренная HK1 как уборка фермента для нормального катаболический метаболизм глюкозы [39]. Однако, раковые клетки, кажется преимущественно экспресс HK2, который, как полагают, чтобы поддержать анаболический метаболизм [40]. Клеток рака простаты сильно активируют HK2 и синтез липидов в ответ на андроген [41]. G6P, произведенные HK2, может принимать одну из двух судеб: метаболизм, пентозофосфатного пути (ППП) или гликолиза. Раковые клетки могут шунт G6P через ГЧП производить НАДФН, который является критическим для восстановителя синтазы жирных кислот. ГЧП полупродуктов можете также вернуться к гликолиз, производя пируват, который может быть использован впоследствии для синтеза жирных кислот.
Опухолевые клетки преимущественно выражают эмбриональные изоформы пируват киназы (PKM2), терминального фермента гликолиза. По сравнению с PKM1, этот вариант сплайсинга найдены в большинстве взрослых тканей, PKM2 характеризуется слабее сродства субстрата и снижение активности [42, 43]. Понимание преимуществ, которые PKM2 накладывает на раковые клетки появились только недавно. Исследования по Cantley и коллеги показали PKM2 способствует росту опухоли и выживаемость, поддерживая высокую скорость гликолиза, окислительного фосфорилирования низкая, и редокс-гомеостаза [44, 45]. Выражение PKM2 при раке предстательной железы было также показано, что связанные с альтернативным механизмом получения пирувата при отсутствии АТФ [46]. Это предполагает выражение PKM2 в клетках предстательной железы способствует развитию анаболических веществ, таких как синтез жирных кислот, позволяя высокого потребления глюкозы в качестве источника углерода для жирных кислот, но без вызывания АТФ-опосредованного ингибирования гликолиза [46].
Как правило, глюкоза-производные цитрат обрабатывается через митохондриальную ТСА циклом для производства полупродуктов для окислительного фосфорилирования. В отличие от этого, раковые клетки шунт цитрата в ЦТК цикл в цитоплазму и использовать альтернативные методы метаболизировать цитрат, способствующих синтеза жирных кислот. Цитозольный цитрат могут быть преобразованы в isocitrate по цитозольной аконитазы (ACO1), и впоследствии на α-кетоглутарат с помощью цитозольного изоцитратдегидрогеназы (IDH1); в последней реакции образуется дополнительное количество НАДФН для синтеза жирных кислот. Сверхэкспрессия IDH1 в самцов мышей приводит к значительному увеличению эпидидимальной жировой массы и адипогенез, совпадающие с гиперлипидемией и ожирением [47]. Интересно, что онкогенные мутации в РНИ были охарактеризованы в нескольких типов рака [48, 49]. Эти выводы свидетельствуют о IDH1 играет значительную роль в продвижении синтеза жирных кислот и липидного метаболизма при раке.
Цитозольный цитрат, в дополнение к тому метаболизируется вне цикла ГТС продуцировать НАДФН, также могут быть преобразованы в ацетил-КоА по ACLY, и может быть использован как для жирных кислот и стеринов синтеза. Побочный продукт этой реакции оксалоацетата, который превращается в малат с помощью малат-дегидрогеназы. Цитозольный малат может быть преобразован обратно в пируват с помощью цитозольного фермента яблочная (МЕ1), чтобы произвести еще больше НАДФН, или она может быть рециркулирована обратно в митохондрии путем цитрат транспортных белков в мембране митохондрий, который координирует приток цитозольного малат с истечением митохондриальной цитрат [50], выполнив петли для вождения митохондриальные источники углерода в сторону синтеза жирных кислот. Тканей предстательной железы является уникальным в своем транспортной системы цитрата в том, что нормальные клетки простаты продуцируют большие количества внутриклеточного цитрата и выпустить его в простатической жидкости [51], где он может выступать как источник энергии для сперматозоидов [52]. Клеток рака простаты, однако, значительно сократились внутриклеточного цитрата уровнях. Это сопровождается повышением с-ДЗ экспрессии и активности [53] и повышенной ACLY [27]. В совокупности, эти результаты показывают, что клетки рака простаты быстро утилизировать цитрат для липогенеза, либо изготавливать НАДФН или шунт в качестве источника углерода для производства жирных кислот.
Хотя де Ново синтезированных жирных кислот, как правило, производные от глюкозы, некоторые раковые клетки полагаются на метаболизме глутамина. Потому что глюкоза углей зашунтированы в митохондриях для синтеза жирных кислот, простаты раковых клеток конвертировать глютамин α-кетоглютарат и трансфер его в митохондрии для пополнения цикл ЦТК интермедиатами для анаплеротических реакций [54, 55]. Кроме того, раковые клетки испытывают селективное давление, гипоксия, или неисправную цепь переноса электронов, глютамин, а не глюкозы, в качестве основного липидного предшественником. В таком случае стабилизируется ФОМС-1α ингибирует превращение пирувата в ацетил-КоА, и IDH1 и ACO1 работы в обратном конвертировать α-кетоглутарат и цитрат, который затем метаболизируется путем ACLY для синтеза липидов [56, 57] (рис. 1).
Онкогенные Сигнальные Пути Способствуют Синтеза Жирных Кислот
Далее демонстрируя важность синтеза жирных кислот при раке предстательной железы, некоторых основных болезни-вождение сигнальных путей, регулирующих экспрессию lipogenic ферментов. Как липидная фосфатаза, PTEN сопротивляется действие PI3K путем удаления фосфатной группы от фосфатидилинозитол-3,4,5-трифосфат, важным активатором акт [58]. Потеря PTEN, является одним из наиболее распространенных явлений, наблюдавшихся при раке предстательной железы, встречающимся приблизительно у 40% первичных раков и свыше 70% кастрации устойчивостью и метастатического рака предстательной железы [59-62]. Pten удаление приводит к инвазивные аденокарциномы предстательной железы у мышей [14], а также индуцирует экспрессию FASN [63]. Лечение с ингибитором PI3K или реинтродукции PTEN в PTEN-нуль клеток рака простаты уменьшает FASN выражение [63]. И наоборот, ингибирование FASN снижает экспрессию и активацию акт [64], который был недавно показан произойти по ускоренной деградации akt и его нижестоящих эффекторов [65]. Кроме того, ингибирование роста клеток путем ингибирования FASN могут быть преодолены путем гиперактивации акт [65]. В своей совокупности эти исследования настоятельно рекомендую координат обратной связи между липогенез и PTEN/PI3K/акт онкогенных сигнальных поощрять развитие раковых клеток и опухолевой прогрессии.
Гиперэкспрессия her2 является признанным онкогена и маркера в диагностический множественными опухолями [66]. Гиперэкспрессия гиперэкспрессия her2 при отсутствии амплификации был идентифицирован примерно у 20% рака предстательной железы, и существенно связывает с высокой Глисон ранга, распространения и рецидива опухоли [67]. Он активирует синтез жирных кислот через активацию PI3K/akt сигнального пути [68]. Удивительно, но с her2 регуляции синтеза жирных кислот не происходит transcriptionally через SREBP-1С, а, скорее, поступательно посредством активации mtor и вырос FASN белка [69]. Ингибирование онкогенных сигнальных гиперэкспрессия her2 FASN ослабляет и подавляет активацию akt и активация erk1/2 [34].
Ряд исследований связан окислительного стресса в развитии рака простаты и прогрессии [70-73]. Гипоксия, Общая характеристика опухолей характеризуется дефицитом кровоснабжения, и, следовательно, питательных веществ и кислорода к растущей опухоли, может привести к окислительному стрессу. Furuta и коллеги [74] демонстрируют, что в гипоксической среде или лечение перекисью водорода индуцирует акт/ФОМС-1α-опосредованной активации SREBP-1, который усиливает транскрипцию FASN. SREBP-1 может также повышают экспрессию NOX5 [19], известный производитель рос и регулятора рака простаты рост клеток [75], предполагая другая подача вперед механизм, вызывающий липогенез и рост рака простаты.
Андроген сигнализации-одна из основных причин рака простаты и андрогенной абляции является основной терапевтической стратегией для больных раком предстательной железы. Активация андрогеновых рецепторов (АР) на андроген усиливает экспрессию lipogenic ферментов в SREBP-1С-зависимым образом [9, 10], и положительной обратной связи способствует этого сигнального пути с сайтов связывания SREBP-1 транскрипционные факторы также находятся в АР генов клеток рака предстательной железы [19]. АР регулируется β2-микроглобулина (β2-М), компонент уборка главного комплекса гистосовместимости класса I молекулы обнаружены на клетках предстательной железы, в erk, Марк/SREBP-1-зависимой манере. Угнетением β2-м с помощью селективных антител уменьшается взаимодействие между SREBP-1 и его связывающий участок в АР промоторной области, что приводит к снижению экспрессии АР и липогенез путем FASN [76]. Новый вариант сплайсинга АР, AR8, был недавно идентифицирован и сильно выражена в кастрации устойчивостью рака простаты (ЦЗПП). AR8 обнаруживается в плазматической мембране, где связывается с egfr и индуцирует ядерную транслокацию AR в ответ на ЭФР [77]. Потому что мы знаем, АР активирует FASN [10], это может частично объяснить, как ЭФР активирует FASN [9], и обеспечивает механизм для активации АР сигнализации в ЦЗПП. AR8 также требует FASN по функциональности, как пальмитилирования появляется привязать его к мембране [77]. Ли AR8 активирует SREBP-1 неизвестно. Интересно, что ингибирование SREBP-1, ACACA, FASN, или scd-1 приводит к снижению АР экспрессии и активности [19, 78, 79]. Сочетанная гиперэкспрессия АР и FASN в простату достаточно, чтобы побудить аденокарциномы у мышей [17]. В целом, эти результаты предполагают андрогенов сигнализации прочно ассоциируется с активацией синтеза жирных кислот и, наоборот, синтеза жирных кислот способствует андрогенов сигнализации. Вместе эти сигнальные пути могут работать согласованно с другими крупными онкогенных сигнальных путей поощрения развития рака простаты и прогрессии.
Холестерина и синтезе стероидов при раке предстательной железы
Де Ново стероиды производятся из холестерина, который синтезируется мевалоновой кислоты тропа (рис. 1). Транскрипционная регуляция ферментов этого пути происходит за счет активизации стероидных ответ элемент связывающий белок-фактор транскрипции 2 (SREBP-2) [80]. SREBP-2, регулятора синтез андрогенов, тоже сама регулируется андрогенами [80], демонстрируя прямую цепь обратной связи для регуляции продукции андрогенов. Интересно, SREBP-2 экспрессия возрастает в прогрессии заболевания и значительно выше после кастрации [81]. Транскрипционный фактор также не хватает обратной связи ингибирование в клетках предстательной железы [82], в целом, и подразумевает роль холестерина и синтез андрогенов в раке простаты.
Основные биологические функции липидов молекул, производимых мевалоновой кислоты тропа включают пост-трансляционной модификации, липидный плот формирование и синтез стероидов, которые влияют на развитие рака простаты и прогрессии [83, 84]. Статины были призваны ингибировать ГМГ-КоА-редуктазы, скорость-лимитирующего фермента синтеза холестерина, и были изначально показан для лечения сердечно-сосудистых заболеваний; однако, длительное применение статинов показал полезных эффектов в снижении риска развития рака простаты [85,86]. Поэтому большое количество исследований было сосредоточено на возможные механизмы белок-опосредованного ингибирования рака простаты (рассмотрен в [87-90].
При синтезе холестерина, мевалоната пути производит несколько метаболических промежуточных продуктов, используемых в качестве белковых модификаторов, таких как изопреноидов, geranylgeranyl пирофосфат, и farnesyl пирофосфат [83]. Эти белковые модификаторы могут prenylate онкогенные белки, такие как рас и Ро, которые можно регулировать пролиферации, миграции и инвазии клеток рака предстательной железы [88]. Холестерин сам по себе может пост-трансляционно модифицировать рак содействие белков, таких как ежик Соник [91], дедифференцированные поощрения и облегчения роста раковых опухолей и метастазирования [92]. Холестерин также является основным компонентом плазматических мембран липидный плот microdomains, которые опосредуют формирование онкогенных белков сигнальных комплексов [93], в том числе PI3K/акт пути. Холестерин связывания белка caveolin-1 была вовлечена в качестве промотора рака простаты, как ее исключить в бродяга мышиной модели рака простаты уменьшился и рост опухоли замедлился гистопатологической прогрессии [94]. Следовательно, ингибирование пути мевалоновой кислоты может снизить рост рака простаты и прогрессии через несколько липидных сигнальных механизмов. Хотя, статин-опосредованного ингибирования рака простаты также была предложена, чтобы произойти посредством других механизмов, таких как анти-ангиогенных и анти-воспалительные эффекты [95].
Общая терапия для продвижения больных раком предстательной железы предполагает лишение андрогенов путем хирургической или медикаментозной кастрации, что приводит к снижению циркулирующих андрогенов и уменьшение размеров опухоли простаты. Однако, несмотря на эти первоначальные ответы, практически все пациенты испытывают рецидива и прогрессии к кастрации упорные заболевания и метастазирования. Ранее описано как андроген независимых, сегодня широко признано, что кастрации устойчивостью рака простаты (ЦЗПП), в том числе костных метастазов, экспресс-AR и поддерживать активный андроген сигнального пути [96, 97]. Новые доказательства появились предположить рак предстательной железы клетки вырабатывают андроген себя, тем самым пропагандируя андрогена сигнального пути, даже после андрогенной депривации терапии [98, 99]. Повышенная концентрация холестерина был выявлен при раке предстательной железы костных метастазов [100], наряду с усилением экспрессии ферментов, вовлеченных в стероидогенез [101, 102]. Исследования показывают этих внутриопухолевые андрогенов может быть производным от де Ново синтезированного холестерина из мевалоновой кислоты тропа [102], а также циркулирующего холестерина из диеты [103]. Напомним, что андрогены, через активацию АР, стимулируют активацию де Ново синтеза жирных кислот путь [10]. Поэтому, после андрогенной депривации терапия рака предстательной железы вероятно увеличение их синтеза стероидных от циркулирующих и де Ново синтезируется холестерин в качестве средства для усиления активации синтеза жирных кислот и стимулировать прогрессирование до кастрации сопротивления.
Клинические последствия для Липогенеза и рак простаты
Экспрессии и активации синтеза жирных кислот и мевалоновой кислоты путей, безусловно, является неотъемлемым компонентом простаты рак как болезнь. Следовательно, в ряде исследований пытался воспользоваться lipogenic фенотип, путем химического ингибирования lipogenic ферментов в качестве средства для лечения онкологических заболеваний [26, 27, 31, 104-109]. Потому что раковые клетки зависят от FASN для роста опухоли и выживания, Фармакологическое ингибирование FASN-привлекательный подход, особенно учитывая, что ингибирование FASN не влияет на нормальные клетки простаты [32]. К сожалению, такие попытки пока не привели к плодотворным результатам, как ингибиторы либо слишком нерастворимы и имеют низкую биодоступность из-за гидрофобных свойств FASN активного центра [28, 110], или изменить привычки в питании у мышей путем инактивации AMPK в гипоталамусе, приводя в итоге к быстрой потере веса и анорексия [111].
Хотя FASN является идеальной мишенью из-за многочисленных метаболических нарушений, которые сходятся на этот фермент, ингибирование других ферментов синтеза жирных кислот путь может быть альтернативный подход. Soraphen а, ингибитора ACACA, обладает анти-lipogenic и анти-онкогенными свойствами; однако, подобно FASN ингибиторов [112], он является неселективным и активирует окисление жирных кислот, в то время как одновременно блокируя синтез жирных кислот [31]. Другие препараты, такие как SB-204990 и BZ36, которые ориентированы ACLY и scd-1, соответственно, продемонстрировали эффективность в моделях на животных [26, 31], но и не находится на стадии клинических испытаний.
Исследования позволяют предположить нарушение регуляции глюкозы и липидного обмена, составляющие заболевание описано как метаболический синдром, вызывает стойкую ассоциацию с заболеваемостью раком и агрессивность [113, 114]. Даже в транскрипции подписей и молекулярных свойств рака и метаболический синдром дисплей значительное дублирование [115]. Следовательно, не стоит удивляться тому, что распространенные медикаментозные методы лечения метаболических заболеваний, в особенности, снижающие холестерин статины, показали эффективность в регулировании рак [85, 90, 116]. По сути, поиск активных исследований на “статин” вмешательства в “рак” условия идентифицирует 36 различных клинических исследованиях при изучении комплексной профилактической или терапевтической ценности препарата статин использовать в различных раков (clinicaltrials.gov). Еще хорошо описано виновником болезни обмена веществ является 5'-АМФ-активируемой протеинкиназы (AMPK) [117-119]. AMPK действует как энергетический датчик, контролируя соотношение АМФ к АТФ. При высоких концентрациях АМФ, AMPK активируется путем фосфорилирования и начинает завершать работу АТФ-потребляющих процессов, включая синтез жирных кислот и стеринов синтез и активирует энергопроизводящих пути поддержания энергетического гомеостаза. AMPK непосредственно ингибирует ACACA, ГМГ-КоА-редуктазы, и SREBP-1, Что делает его привлекательной мишенью для ингибирования липогенеза при раке предстательной железы (рассмотрен в [120]). Несколько небольших молекул и натуральные продукты, как было показано, напрямую или косвенно активируют AMPK, включая Метформин, широко признанный и одобренный для лечения диабета II типа. Метформин и другие натуральные продукты, как известно, активируют AMPK в настоящее время проходят испытания в клинических испытаниях, чтобы определить их эффективность в лечении различных видов рака (рассмотрен в [121]).
Несмотря на осложнения ингибитор развития, липогенеза при раке предстательной железы может быть использована для диагностики рака предстательной железы, а также. Обнаружение FASN в предстательной железы является ранним диагностическим маркером и индикатором прогрессирования заболевания [12, 122]. Оба SREBP-1C и FASN окрашивания коррелирует с высокой Глисон ранг [12, 16, 122]. Выражение FASN могут дополнять текущие AMACR окрашивания отличить сомнительных случаях во время диагностики [123]. Радиоактивным изотопом субстратов жирных кислот-прекурсоров, таких как 1-11С-ацетата и 4-18на F-фтор-L-глутаминовая кислота, также несут диагностическую ценность для больных раком [124, 125]. Радиоактивным изотопом 11С-ацетата отображается меньше фонового шума и оказалась более эффективной по сравнению со стандартной 18Ф-фтор дезоксиглюкозой в диагностических ПЭТ для больных раком предстательной железы [125-127]; хотя, в совсем недавнем исследовании сообщалось осложнений в разграничении доброкачественной гиперплазии и рака предстательной железы [128]. Клиническое исследование в течение 4-18на F-фтор-L-глутаминовая кислота как метаболический субстрат был также недавно завершенные (NCT00961831); результаты находятся на рассмотрении.
Пищевые липиды и рак простаты
Эпидемиологические исследования показывают, что рак предстательной железы связан с ожирением и увеличение массы тела [129-131], и исследования показывают, что диеты с низким содержанием жира уменьшает риск развития рака простаты и прогрессии [132-138]; однако, некоторые исследования утверждают пищевых жиров не связан с риском рака [139, 140]. Диеты по всему миру различаться в их общем содержании жиров, а также их обогащения для определенных липидов, которые могут содержать различные количества насыщенных жирных кислот (САФА), мононенасыщенные жирные кислоты (MUFA), и полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК). Данные эпидемиологических исследований корреляции региональных диеты и риска развития рака предстательной железы инициировали всплеск исследований, посвященных изучению роли различных типов пищевых липидов при раке предстательной железы. К сожалению, подавляющее большинство эпидемиологии исследования опираются на опрос пациентов для оценки последствий диета при раке предстательной железы, и часто неточно отражают пациента истинной диеты [141]. Многочисленные доклинические исследования попытались исправить эту неточность и идентификации биологически активных компонентов, влияющих на развитие и прогрессирование рака предстательной железы путем разработки контролируемых диеты в животных моделях; однако, даже доклинических исследований остаются противоречивыми в своих выводах. Смешанным фактором между многочисленных доклинических исследованиях, являются различия в питательность рациона, а конкретно источник диетических жиров и количество конкретных видов САФА, MUFA, и ПНЖК, и особенно их соотношение к соответствующей контрольной диете. Кроме того, это может быть трудно отличить, является ли Тип диетического сала или просто количество потребляемого жира является основной виновницей заболевания. Хотя значение диета была предложена давно, и только с недавних пор литературе попытка дискриминировать молекулярные механизмы и конкретные виды диетического жира, которые могут способствовать возникновению опухолей простаты и прогрессии.
Насыщенных Жирных Кислот
Распространенные пищевые источники, богатые САФА животного происхождения мясо, молоко, яйца, масло пальмовое, и кокосовое масло. Наиболее распространенных видов диетических САФА являются пальмитиновая кислота (16:0) и стеариновой кислоты (18:0), хотя некоторые продукты, такие как кокосовое масло, богаты короткую цепь САФА, таких как лауриновая кислота (12:0) и миристиновая кислота (14:0) [142]. Несколько эпидемиологических исследований показали, повышенный расход САФА коррелирует с увеличенным риском рака предстательной железы и снижение прогрессирования выживаемости [143-145]; однако другие сообщают значимой ассоциации [146, 147].
Хотя проспективного исследования мужчин предлагает как краткосрочные, так и долго-цепь САФА имеют схожие негативные последствия риска развития рака простаты [148], доклинические данные свидетельствуют о том короткоцепочечные САФА может оказывать благоприятное воздействие на рак предстательной железы [149]. Исследования на крысах показали, что кокосовое масло, которое богато лауриновой кислотой, по сравнению с подсолнечным маслом, которое богато линолевой кислотой (18:2, н-6), может предотвратить гиперплазии предстательной железы [149]. Как упоминалось ранее, одной из основных трудностей в оценке эффектов диетического жира является определение разумного контроля. Возможно, этот эффект кокосового масла диета не обязательно могут быть связаны с повышенным короткоцепочечные САФА потребления, но может быть связано с сокращением объема потребления линолевой кислоты.
Только в нескольких доклинических исследованиях на животных исследовали роль диетических насыщенных жиров в рак простаты, и результаты носят противоречивый характер. Некоторые исследования показывают диета высоким содержанием насыщенных жиров не увеличение предстательной железы опухолевого роста или выживания у мышей [140]; однако, другие утверждают обратное. Эскобар и соавт [150] элегантно продемонстрировали, что качество пищевых жиров, а не количество, может регулировать рост и пролиферацию предстательной железы. При сравнении isocaloric диеты всего 7% жира, крыс на сало-производный диета отображаться значительно увеличился вес простаты, тестостерон, пролиферации клеток и экспрессии андрогеновых рецепторов по сравнению с крысами на льняное масло-производных диеты, которые богаты α-линоленовой кислотой (18:3, Н-3) [150]. Эти результаты указывают на то сало, которое богато пальмитиновой кислоты и олеиновой кислоты, может иметь рак-содействие эффектов по сравнению с Омега-3 ПНЖК, обогащенных диета.
Исследования Тамура и соавт. [151] продемонстрировали роль для романа elongase очень длинная цепь САФА, ELOVL7, чье выражение было найдено, чтобы быть активирована в рак простаты. Сверхэкспрессия ELOVL7 дополнен высоким содержанием жиров диеты состоит из говяжьего жира увеличилось опухолевого роста и выработку тестостерона в предстательной мышь опухолевых ксенотрансплантатов. Наоборот, сногсшибательность ELOVL7 значительно уменьшились 20:0 и 22:0 САФА, но не длинноцепочечных ПНЖК или MUFA, в фосфолипидов и эфиров холестерина в клетках предстательной железы. Эти данные свидетельствуют клеток рака простаты используйте САФА, самая обильная жирная кислота, содержащаяся в жире животных, в качестве подложек для мембран и продукции андрогенов ездить опухолевого роста. Удивительно, исследования, характеризующие кинетику и субстратную специфичность очищенной ELOVL7 показал преимущественное активность по отношению к углеродной цепи 16-20 в длину, вне зависимости от наличия двойных связей, с наибольшей активностью для 18:3 (N-3) и 18:3 (п-6) жирных кислот [152]. Эти результаты посрамить данных наблюдается в клетках предстательной железы, предполагая, возможно, ELOVL7 нокдаун был компенсирован другой ELOVL фермента. Если так, ELOVL5 может быть подозреваемым, так как это единственная ELOVL других ферментов, которые ранее были замешаны в рак простаты и резко возрастает в ответ на андроген [153].
Важно отметить, что насыщенные жирные кислоты могут быть приобретены через диетпитание и произведено повторное путем синтеза жирных кислот. Несколько исследований показали, что гибель клеток, индуцированную FASN торможения в культуре клеток может быть спасен помимо пальмитиновой кислоты, основной продукт FASN [17, 29, 30]. На сегодняшний день ни одно исследование было описано фенотипическое спасение FASN ингибирования диетических жирных кислот в животной модели рака. Однако, несколько нераковых модели показали, что диета с высоким содержанием жиров не может спасти последствий FASN ингибирование в печени и мозге [37, 154, 155]. Не исключено, что клеточные пулы диетических и де Ново жирных кислот отчетливо поставить различные клеточные процессы, или, возможно, что клетки рака простаты, которое требует синтеза жирных кислот для выживания, выполняют высокий спрос на жирные кислоты, которые просто не могут быть решены с помощью диеты. Учитывая привлекательность синтеза жирных кислот ингибирование, как раковая терапевтические стратегии, было бы интересно определить, может ли диета с высоким содержанием жиров может свести на нет этот терапевтический подход.
Мононенасыщенные Жирные Кислоты
Ранние эпидемиологические исследования выявили низкий уровень заболеваемости некоторыми видами рака в средиземноморских регионах [156]. Правдоподобной причиной такой статистики является оливковое масло диета, обогащенная средиземноморских обитателей. Основные жирные кислоты учредительных оливкового масла является олеиновая кислота, 18-углерода, Дельта-9 MUFA (18:1, н-9). Другие продукты, богатые олеиновой кислотой, включают миндальное масло, Масло лесного ореха, сафлоровое масло [142]. Несмотря на эти первые выводы, эффекты диетических MUFA, особенно олеиновой кислотой, на риск рака простаты остаются особенно спорным. Некоторые исследования показывают защитный эффект MUFA в развитии рака [157], в то время как другие описывают никакой ассоциации между MUFA и рак предстательной железы [144, 147]. Более того, в некоторых исследованиях описано рак, укрепляющую MUFA у человека и мышей [132, 158]. Потому что средиземноморская диета состоит из других питательных веществ предположительно влияют на риск развития рака, таких как помидоры и ликопин, ресвератрол, максимум рыбы и низкое потребление красного мяса, все из которых могут влиять на развитие рака предстательной железы [159], трудно отличить, является ли один или сочетание диетических факторов, способствующих наблюдается снижение заболеваемости раком. Необходимо дальнейшее расследование, чтобы определить более точное роль, если таковые имеются, для диетического MUFA при раке предстательной железы.
Аналогичную дилемму между САФА и диетических де Ново САФА, диетическое MUFA и де Ново MUFA, возможно, также играют свою особую роль в раке простаты. Хотя эффекты диетических MUFA остаются довольно простая загадка, два исследования высветили роль ВСС-1, фермента, ответственного за де Ново синтеза MUFA, в продвижении рака предстательной железы [26, 78]. Хотя эти исследования описывают роль MUFA в де Ново липогенез тропа рака, ни одно исследование изучило взаимосвязь между диетического жира и scd-1 при раке предстательной железы.
Полиненасыщенные Жирные Кислоты
В отличие от САФА и MUFA, двух основных типов ПНЖК, Омега-6 (п-6) и омега-3 (Н-3), не могут быть синтезированы де Ново в млекопитающих и, следовательно, приобретены через диетпитание. Линолевая кислота (ЛК, 18:2, н-6) является наиболее распространенным диетических Омега-6 ПНЖК и может быть преобразован арахидоновой кислоты (AA, 20:4, н-6), которая является предшественником многих различных эйкозаноидов [160]. Ла обогащается в некоторых маслах, таких как кукурузное, подсолнечное и сафлоровое [142]. α-Линоленовой кислоты (α-МШУ, 18:3, Н-3) является основным предшественником длинноцепочечных Омега-3 ПНЖК, но и ее преобразование ограничено [161]. Поэтому, Омега-3 производных эйкозаноидов в основном составлены из пищевых эйкозапентаеновой кислоты (ЭПК, 20:5, N-3) и docosanoids из докозагексаеновой кислоты (ДГК, 22:6, н-3). Хотя во многом неясным, несколько механизмов, с помощью которых ПНЖК оказывают свое действие при раке предстательной железы были выявлены. Они включают в себя такие процессы, как синтез эйкозаноидов, ангиогенеза, регуляции иммунных клеток, а мембраны структура и функции (обзор [160, 162]).
Обычно подразумевается, что Омега-6 ПНЖК повышают риск рака простаты и прогрессирование заболевания, а Омега-3 ПНЖК показать уникальный, защитный эффект (рассмотрен в [160, 163]). Заметным исключением из этого общего правила является дигомо-γ-линоленовой кислоты (DGLA 20:3, н-6). DGLA является метаболитом, произведенный из десатурации и элонгации ла. DGLA было показано, обладают анти-опухолевой влияет из-за его преобразования в анти-воспалительный 1-серии и 3-серии эйкозаноидов посредством ферментов циклооксигеназы и липоксигеназы, соответственно (рассмотрен в [164]). Возможно, потому, что преобразование из DGLA в АА является относительно неэффективной реакции [165], DGLA не выпускать же про опухолеобразования результаты как АА. Недавние публикации предполагает анти-опухолевой последствий DGLA являются благодаря своей способности непосредственно ингибировать FASN. Работа исполнителя Zhang и соавт. [166] изобразил кристаллической структуры DGLA привязан к thioesterase домен FASN, как следствие ингибирования синтеза жирных кислот и вызывающие рак клеточной гибели.
А тема добра против БАД ПНЖК спорят до сих пор, ни одно исследование опровергает преимущества сбалансированный рацион ПНЖК. В поддержку эпидемиологических данных [167], несколько исследований на животных описал портивораковый на пользу диета, содержащая низкий Омега-6 к Омега-3 соотношение [137, 168-170], который в отличие от высокой 30:1 отношение стандартной Западной диеты. В целом, литературы, кажется, предполагает диетического ПНЖК модулируют вероятность рака простаты биологии; тем не менее, его молекулярные механизмы требуют дальнейшего расследования.
Выводы
Оба де Ново и диетических липидов кажутся важными факторами рака простаты роста и развития. Раковые клетки сами внесли коррективы в свои метаболические приоритеты в сторону синтеза макромолекул, особенно липидов мембранного биогенеза и сигнальных молекул, как очевидное средство для выполнения своих требовательных распространения курса. Еще более странно, однако, является их абсолютная зависимость от синтеза жирных кислот за выживание, подчеркивая привлекательный метаболическая зависимость, которая может быть использована в нескольких молекулярных мишеней при лечении рака. Остается неизвестным, могут ли раковые клетки дифференцированно использовать де Ново липидов и пищевых липидов. Хотя существенных доказательств от эпидемиологии и доклинические исследования на животных предполагает диетическое потребление жира влияет опухолей простаты и прогрессии рака, ни одно исследование было эффективно определить, является ли диета может потенциально свести на нет терапевтические усилия, направленные на ликвидацию раковых клеток липогенез. В целом, рацион сбалансирован потребления жиров может снизить риск развития рака простаты и предотвращения прогрессирования заболевания.
Сноски
Издателя отказ от ответственности: это PDF-файл из неизданная рукопись, которая была принята к публикации. В качестве сервиса для наших клиентов мы предоставляем ранние версии рукописи. Рукопись будет проходить редактирование, верстка, и обзор полученного доказательства до его опубликования в окончательной форме цитируемой. Обратите внимание, что в процессе производства могут быть обнаружены ошибки, которые могли повлиять на содержание, и все правовые оговорки, относящиеся к журналу относятся.
Комментарии отсутствуют.