甘油三酯脂肪酶ATGL与脂肪细胞在乳腺癌中分子生物学功能

Several epidemiological studies demonstrate positive associations between the prevalence of obesity as judged by increased BMI, cancer incidence, and cancer-related mortality. At anatomical levels, the breast epithelial ducts and lobules are invested with a dense connective tissue matrix outside of which islands of adipose tissue occupy a large proportion of the stroma. Although the epidemiological evidence connecting obesity with cancer incidence is strong, the underlying mechanistic basis linking obesity per se to tumor-initiating, aggressive events remains largely elusive. Our former results indicated the idea of a metabolic crosstalk between adipose tissue and human tumors involving ATGL , an enzyme that plays a key role in regulating lipid network and invasiveness in breast cancer cells in an adipocyte-rich microenvironment. These study is aim to investigate the role of ATGL involved in the crosstalk between breast cancer and it`s surrounding adipocytes. Trying to demonstrate the role of ATGL on breast cancer lipolysis, fatty acid β-oxidation, ATP production and the metastasis ability, explore the ATGL-AMPK pathway, furthermore, indicating the effect of obesity on breast cancer`s growth, metastasis, inflammation and metabolism. The study will be helpful for understanding the mechanism of obesity and breast cancer, and laying a foundation for exploring more effective biological targeting therapy to breast cancer.

越来越多的流行病学研究表明肥胖与癌症的发生和死亡密切相关。而乳腺上皮导管和小叶周围基质的主要成分为脂肪细胞。目前就二者的相互作用导致癌症发生、侵袭及转移的机理不明。我们前期的研究表明在脂肪细胞富集的乳腺癌微环境中，脂肪甘油三酯脂肪酶adipocyte triglyceride lipase (ATGL)可能在调节乳腺癌细胞的脂肪代谢和恶性行为上起着非常关键的作用。本项目以ATGL为切入点，探讨其在乳腺癌细胞与脂肪细胞间相互作用的表型特点及其同乳腺癌临床病理特征与预后的相互关系，通过乳腺癌细胞的体内和体外实验验证ATGL对乳腺癌细胞脂肪分解、β氧化、ATP产生及生长和转移的影响，阐明ATGL在乳腺癌进展中的作用，进一步探索ATGL与代谢中心AMPK之间的信号通路，初步观察肥胖对肿瘤生长、转移，炎症状态和代谢的影响。为研究乳腺癌发展和转移，解释肥胖与乳腺癌之间的关系提供新的科学理论依据和思路。

研究背景：研究乳腺癌微环境中脂肪细胞内的脂质能否被转运到乳腺癌细胞内，被乳腺癌细胞分解、利用，促进自身的恶性进展。.研究内容：建立Transwell双室共培养系统，将人乳腺癌细胞株单独培养或与诱导小鼠前脂肪细胞3T3-L1分化的成熟脂肪细胞共培养。检测共培养后乳腺癌细胞内甘油三酯（triglyceride, TG）含量、脂肪水解能力的变化；乳腺癌细胞的增殖、迁移和侵袭能力的变化；乳腺癌细胞内参与脂肪水解的限速酶脂肪甘油三酯脂肪酶（adipose triglyceride lipase, ATGL）和参与脂肪酸转运的脂肪酸结合蛋白5（fatty acid binding protein, FABP5）表达水平的变化；免疫组织染色检测ATGL和FABP5在人乳腺癌肿瘤中心和侵袭前缘的表达差异，并分析ATGL表达强度与临床病理指标的相关性；抑制/敲除ATGL和FABP5对非共培养/共培养的乳腺癌细胞脂肪利用和迁移能力的影响。.重要结果：与非共培养组相比，与成熟脂肪细胞共培养以后的乳腺癌细胞甘油三酯含量显著增多，对脂肪分解利用的能力增强；同时细胞中参与脂肪水解的ATGL和脂肪酸转运的FABP5表达升高，细胞迁移和侵袭能力也明显增强。并且这种效应不能被外源性给予的脂肪乳所替代。免疫组织染色显示在人乳腺癌组织中，毗邻脂肪组织的侵袭前缘ATGL和FABP5表达强于肿瘤中心部位，且ATGL的表达与HER2的表达具有相关性。敲除乳腺癌细胞中的ATGL和FABP5可明显降低共培养乳腺癌细胞的侵袭能力。.科学意义：体外实验证明，脂肪细胞-乳腺癌细胞“对话”能使脂肪细胞中的脂质被转运到乳腺癌细胞中，被乳腺癌细胞分解、利用，促进自身的恶性进展，而脂肪水解限速酶ATGL和脂肪酸转运蛋白FABP5在该过程中发挥着关键作用。首次初步发现了FABP5在乳腺癌细胞内FAs转运中的重要性，为乳腺癌（尤其是肥胖的乳腺癌）的治疗提供了一个新的视角。