引用本文： 徐軍輝, 王衛星. 氨基己糖生物合成通路與 O-糖基化在肝細胞癌代謝中作用的研究進展. 中國普外基礎與臨床雜志, 2021, 28(5): 683-687. doi: 10.7507/1007-9424.202007019 復制
肝細胞癌（以下簡稱肝癌）是全球排名第 6 的常見腫瘤，排名第 3 的致死性腫瘤，每年約有 60 萬人死于肝癌[1]，雖然目前治療肝癌方法多樣化，但缺乏一個比較有效的治療手段。目前僅約 20% 左右的患者診斷為早期肝癌，能夠接受根治性治療。肝癌的治療方式包括肝切除、局部消融、經肝動脈化療栓塞、放化療、靶向治療、中藥治療、肝移植等，早期肝癌患者 5 年生存率約為 75%[2]。雖然目前有關肝癌治療的新藥層出不窮，但由于腫瘤細胞的耐藥性，其治療效果欠佳[2]。所以我們必須了解肝癌的生物學特征，尤其是關于肝癌代謝方面的特征。近年研究[3]表明，腫瘤細胞內存在代謝重編程的情況，與正常細胞不同，腫瘤細胞通過有氧糖酵解的方式為自身提供能量。氨基己糖生物合成通路（HBP）屬于糖酵解的分支代謝通路，在腫瘤內存在變異，氨基己糖生物合成通量的增加以及對腫瘤細胞中靶蛋白的糖基化修飾能夠調控腫瘤的生物學行為[4]。筆者現就 HBP 與 O-糖基化在肝癌代謝中的作用作一綜述。
1 HBP 的代謝過程與特點
腫瘤細胞的生長與細胞代謝的改變息息相關。正如 Warburg 等[5]所言，腫瘤細胞即使在有氧環境下，也是通過糖酵解的方式產生 ATP，即腫瘤細胞以有氧糖酵解的方式獲取能量。有 2%～5% 的葡萄糖通過 HBP 被分流，作為一種糖代謝途徑，它結合細胞主要代謝過程的代謝產物，如谷氨酰胺、乙酰輔酶 A、尿苷，形成氨基糖最終產物尿苷二磷酸-N-乙酰氨基葡萄糖胺（UDP-GlcNAc），同時 HBP 負責合成主要類型糖基化的底物，包括蛋白多糖、糖脂、O-糖基化、N-糖基化和黏蛋白型 O 鏈接糖基化。HBP 具有 6 個酶的催化步驟，其中前面 2 個步驟與糖酵解通路相一致[6-7]。如圖1 所示，HBP 的第 1 步為己糖激酶磷酸化葡萄糖生成葡萄糖-6-磷酸；第 2 步為葡萄糖-6-磷酸在磷酸葡萄糖異構酶作用下轉變成果糖-6-磷酸；第 3 步為果糖-6-磷酸與谷氨酰胺在果糖-6-磷酸轉氨酶作用下生成葡萄糖胺-6-磷酸；第 4 步為葡萄糖胺-6-磷酸與乙酰輔酶 A 在葡萄糖胺磷酸-N-乙酰轉移酶作用下轉變成 N-乙酰葡萄糖胺-6-磷酸與輔酶 A；第 5 步為 N-乙酰葡萄糖胺-6-磷酸異構成 N-乙酰葡萄糖胺-1-磷酸；第 6 步為 UDP-GlcNAc 焦磷酸酶將三磷酸尿苷（UTP）與 N-乙酰葡萄糖胺-1-磷酸轉變成 UDP-GlcNAc [8]。UDP-GlcNAc 是 O-糖基化與 N-糖基化的亞基。研究[8]表明，HBP 是細胞代謝分子的整合器與傳感器，細胞代謝分子包括碳水化合物、氨基酸、脂質以及核肽，它們能夠合成 HBP 的終末產物 UDP-GlcNAc。腫瘤細胞通過增加葡萄糖與谷氨酰胺的攝取上調 HBP 通量與 UDP-GlcNAc 水平，同時能夠激活致癌相關的信號通路如腎素-血管緊張素系統（Ras）、哺乳動物雷帕霉素靶蛋白2（mTOR2）、轉化生長因子β（TGF-β） 等。
圖1
示 HBP 代謝通路示意圖
2 HBP 營養感知系統與肝癌代謝
近年研究[7]證實，改變細胞內營養水平能夠調節細胞內 UDP-GlcNAc 的含量與 HBP 的通量。細胞內 UDP-GlcNAc 的水平會隨著葡萄糖、谷氨酰胺、游離脂肪酸以及 UTP 的可用性而波動。同時 UDP-GlcNAc 由于其生物合成分子的要求，被認為是一種代謝傳感器，可以很好地反映細胞的整體代謝狀態[9-10]。值得注意的是，葡萄糖的減少能夠通過增加 HBP 中一些酶的 mRNA 與蛋白的表達來增加 HBP 通量。事實上，一些研究者[11-12]已經報道了不同類型的細胞在適度葡萄糖消耗的情況下能夠激活補償機制以維持 HBP 通量和自身的生存能力，強調了 HBP 具有很強的葡萄糖感知能力。作為營養感知通路，HBP 的激活與細胞可利用的葡萄糖量息息相關，當降低細胞外可利用的葡萄糖時，會導致葡萄糖流入 HBP 通路減少，從而導致 UDP-GlcNAc 合成減少；反之，當細胞外葡萄糖濃度增加時，流入 HBP 通路的葡萄糖量增加，UDP-GlcNAc 合成增加[13]。Qiao 等[14]的研究表明，高糖通過增加 HBP 通量、增加 c-Jun 糖基化修飾水平來促進肝癌的發生。有研究[15]表明，在低糖環境下，人肝癌細胞會表現出 O-鏈接-N-乙酰葡萄糖胺（O-GlcNAc）水平增加，O-GlcNAc 水平的增加不是由于 HBP 通量的增加，而是由于 OGT 表達上調所致。有研究[16]表明，在子宮內膜癌中，增加葡萄糖濃度可以激活 HBP，導致 OGT 水平增加，UDP-GlcNAc 合成增加。Onodera 等[17]研究發現，葡萄糖攝取增加以及糖酵解和 HBP 代謝途徑的激活對乳腺癌的惡性表型產生重要影響，這為診斷和治療提供了可能的靶點。由于 HBP 是由 6 個含酶催化的步驟組成，目前在肝癌中需要進一步研究證實葡萄糖濃度的改變對 HBP 每個步驟的影響，最終了解 HBP 在肝癌發生發展中的作用。
除葡萄糖外，谷氨酰胺也是增殖細胞用于合成生物能量與大分子物質的主要碳源，同時也是氮源，它對嘌呤與嘧啶及其衍生物的從頭合成至關重要[18]。谷氨酸也可以用來補充三羧酸循環（TCA）中間產物，合成其他非必需氨基酸，也可以用來產生抗氧化劑，如谷胱甘肽等[18]。同時谷氨酰胺也參與 HBP 通路，GFAT1 催化 HBP 的第 1 個限速反應，GFAT1 將氨基從谷氨酰胺轉移到葡萄糖代謝產物果糖-6-磷酸，生成葡萄糖胺-6-磷酸和谷氨酸[18]，所以谷氨酰胺作為 HBP 的底物之一，其濃度的變化對 HBP 通路的活性具有一定的調控作用。有研究[19]表明細胞培養液與組織中谷氨酰胺濃度的變化也會導致 UDP-GlcNAc 含量與 HBP 通量的改變，這一點與葡萄糖類似，兩者都可以作為 HBP 的底物來增加 HBP 活性。有研究[20]表明，谷氨酰胺可以作為甲胎蛋白（AFP）陰性的肝癌診斷的一種生物標志物，而且谷氨酰胺可以通過上皮間質轉化（EMT）來影響肝癌的遠處轉移。該研究[19]還表明，在胰腺癌細胞中，抑制腫瘤細胞對谷氨酰胺的利用可以抑制 HBP 通路，同時能夠重塑細胞外基質成分，即導致細胞外基質中膠原與透明質酸含量減少，從而抑制腫瘤的生長與遠處轉移。
目前關于 HBP 對脂肪酸營養感知的研究較少。有研究[7]表明，在大鼠模型中，通過直接輸注來增加其體內游離脂肪酸含量會導致骨骼肌中 UDP-GlcNAc 含量的增加，使用棕櫚酸鹽刺激肌管細胞會導致 UDP-GlcNAc 含量增加 1.3 倍。還有研究[21]表明，飽和的 C16 與 C18 脂肪酸可以增加 UDP-GlcNAc 含量，而不飽和的 C16 與 C18 卻不能增加 UDP-GlcNAc 含量。腫瘤細胞由于存在代謝重編程，腫瘤細胞需要大量的能量及營養物質來維持其快速的增殖，脂類作為細胞膜的成分之一是腫瘤細胞大量增殖過程中必不可少的一類物質。在肝癌細胞中，游離脂肪酸的增多是否會影響腫瘤細胞脂質的從頭合成，是否會影響腫瘤細胞的增殖、侵襲與分化目前仍然未知。因此在肝癌中，探究游離脂肪酸、谷氨酰胺、HBP 及肝癌生物學行為之間的關系可以進一步了解肝癌的生物學行為，進一步發現肝癌治療的潛在靶點。
3 O-糖基化修飾
O-糖基化修飾與磷酸化修飾一樣都屬于翻譯后修飾，O-GlcNAc 是一種翻譯后修飾蛋白，具有營養感知功能，它與許多細胞功能相關，包括細胞信號、代謝、轉錄以及細胞周期進程[22]。Ferrer 等[23]的研究表明，減少 O-糖基化會導致缺氧誘導因子-1ɑ（HIF-1α） 降解，伴隨糖酵解減少和內質網應激的誘導。此外，降低 O-糖基化修飾會以腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK）依賴的方式提高沉默調節蛋白 1 抗原（SIRT1）水平和活性，同時他們發現 O-糖基化修飾是通過 SIRT1/ERK/FOXM1 軸來連接代謝與腫瘤的侵襲與轉移。UDP-GlcNAc 作為 HBP 的終末產物，是 OGT 的輔助因子，能夠轉移 GlcNAc 分子與細胞內蛋白的絲氨酸與蘇氨酸殘基去形成 O-糖苷鍵[24]。然而，與絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶的多樣性不同，OGT 只有 1 個基因、2 個亞型，它們分別負責核質與線粒體的 O-糖基化修飾。然而蛋白 O-糖基化修飾具有高度動態性，可以很快被 OGA 去除。OGT 和 OGA 在蛋白 Ser/Thr 殘基上可逆催化細胞 O-糖基化修飾反應，并受到氧和葡萄糖可用性的緊密調控[21, 25]。OGT 與 OGA 共同調控數千種胞質、線粒體和核蛋白的 O-糖基化，從而影響蛋白的折疊、穩定性、定位與功能[26-28]。在許多 OGT 基質中，其殘基被 O-糖基化修飾的同時也可以被絲氨酸/蘇氨酸激酶磷酸化修飾，從而為新陳代謝與各種不同類型細胞信號之間提供聯系[29]。苗向霞等[30]的研究表明，OGT 與 O-糖基化修飾在肝臟脂質合成中具有重要作用，沉默 OGT 可以降低 O-糖基化修飾水平從而抑制肝細胞脂質合成。Phoomak 等[31]的研究描述了 O-糖基化修飾對波形蛋白刺激細胞遷移穩定性的影響，同時他們發現增加 OGT 與 GFAT 蛋白水平可以增強 HBP 與 O-GlcNAc 在激發 EMT 方面的作用。
4 O-糖基化與肝癌代謝
Zhu 等[28]的研究表明，與正常肝臟組織相比，復發的肝癌組織中 O-糖基化水平顯著升高；在作者的隨訪過程中發現，肝移植術后肝癌復發的患者在癌組織中 O-糖基化水平明顯高于未復發患者，而且他們的研究結果表明肝癌患者中 OGA 低表達伴隨肝移植術后腫瘤復發風險增加，但肝移植術后 OGT 的表達情況與肝癌患者預后無關；同時他們的研究還表明，OGA 的表達水平是肝癌患者預后的獨立危險因素。在肝癌中，糖基化終產物特異性受體（advanced glycosylation end product-specific receptor，AGER）能夠增加腫瘤細胞攝取葡萄糖，能夠刺激 HBP 與靶蛋白的 O-糖基化作用[32]。O-糖基化水平的增加是腫瘤的一個普遍特征，并有助于其表型轉化，在肝癌中同樣具有此類效應[33]。與磷酸化類似，O-糖基化在細胞信號轉導中發揮重要的調控作用。Munemoto 等[10]的研究表明，牛磺膽酸可以誘導葡萄糖-6-磷酸過表達，導致流入 HBP 與磷酸戊糖途徑的通量增加，從而促進腫瘤細胞的生長。流行病學調查表明，糖尿病與肝癌的發生之間存在顯著關聯[34]。研究[35]表明，在糖尿病患者及小鼠模型中，高糖環境會導致 HBP 過度激活，UDP-GlcNAc 含量增多，導致一些靶蛋白 O-糖基化水平增加，從而導致腫瘤發生。Zhang 等[33]的研究表明，高糖環境誘導 Yes 相關蛋白（YAP）發生 O-糖基化改變，加速腫瘤細胞增殖，促進肝癌的發生與發展，如果 YAP O-糖基化位點突變則會減少 YAP O-糖基化發生，降低其穩定性，減弱 YAP 的促瘤能力。同時 YAP 作為一種腫瘤抑制因子可以反向調節細胞內 O-糖基化水平。有研究[19]證實，靶向腫瘤細胞中的 HBP，通過 6-重氮-5-氧-L-正亮氨酸來處理胰腺癌細胞，導致腫瘤微環境中透明質酸與膠原合成減少，細胞外基質重塑，同時 CD8+T 細胞浸潤數量增加，胰腺癌細胞抗 PD1 的敏感性增強。然而在肝癌中，靶向 HBP 通路是否可以通過重塑細胞外基質，調控腫瘤微環境中免疫細胞浸潤數量來拮抗腫瘤需待進一步研究證實。Liu 等[36]研究發現，提高腫瘤細胞內 O-糖基化水平能夠激活腫瘤細胞內生存信號通路，同時加劇腫瘤細胞化療抵抗，其結果表明化療對 HBP 的激活可能是腫瘤細胞對抗細胞死亡的一種機制，而這一機制至少部分是通過化療介導的 AKT/XBP1 軸來實現的。上述研究表明，O-糖基化作為 HBP 的一部分，在肝癌發生、復發、轉移以及化療治療方面起著重要作用，同時 HBP 不是一個孤立的營養感知途徑，它與體內各種營養物質的可利用程度以及糖酵解、磷酸戊糖途徑等都有關聯。
有證據[37]表明，O-糖基化與磷酸化目標靶蛋白至少有 4 種作用途徑，這些 O-糖基化與磷酸化修飾可以競爭性地占據蛋白質的同一個位點或不同位點，它們還可以同時占據不同的位點；但在某些情況下，O-糖基化與磷酸化可能在同一蛋白質內被競爭性同時占據。有研究[38]表明，O-糖基化和磷酸化在調節蛋白功能，競爭性修飾相同的絲氨酸或蘇氨酸殘基方面發揮相互作用。這種相互關系已在眾多蛋白中被證實，包括鋅指轉錄因子（Snail）。Snail 是 E-鈣黏素的轉錄抑制因子和 EMT 的關鍵誘導因子。Park 等[39]的研究表明，通過抑制 O-磷酸化介導的降解，O-GlcNAc 在絲氨酸 112 位點穩定 Snail 從而增強其抑制因子的功能，進而減弱 E-鈣黏素 mRNA 的表達。Miyoshi 等[40]的研究表明，在肝癌進展中會誘導 Snail 的表達，它能通過上調基質金屬蛋白酶（MMP）基因家族的表達去抑制 E-鈣黏素基因轉錄，從而激活癌細胞的侵襲能力。
5 展望
肝癌是最常見的肝臟惡性腫瘤，惡性程度高，由于早期臨床表現無特異性，故很多患者失去了早期診斷和根治性手術治療的機會，所以早診斷早治療對提高肝癌治愈率至關重要。腫瘤代謝重編程在肝癌的發生、發展、轉移以及化療藥抵抗方面起著重要的作用。HBP 屬于糖酵解的分支代謝途徑，對靶蛋白的糖基化修飾作用在腫瘤增殖、侵襲、轉移等方面起著至關重要的作用，故我們可以進一步研究 HBP 與營養物質代謝之間的關聯，研究 O-糖基化對靶蛋白修飾的意義，從而通過干預 HBP 和靶蛋白 O-糖基化修飾來阻止肝癌的惡性進展，可能為臨床治愈肝癌提供一種新的治療思路。
重要聲明
利益沖突聲明：所有作者聲明不存在利益沖突關系。
作者貢獻聲明：徐軍輝負責該文的構思、寫作和文獻收集，王衛星負責該文的構思及修改補充。
肝細胞癌（以下簡稱肝癌）是全球排名第 6 的常見腫瘤，排名第 3 的致死性腫瘤，每年約有 60 萬人死于肝癌[1]，雖然目前治療肝癌方法多樣化，但缺乏一個比較有效的治療手段。目前僅約 20% 左右的患者診斷為早期肝癌，能夠接受根治性治療。肝癌的治療方式包括肝切除、局部消融、經肝動脈化療栓塞、放化療、靶向治療、中藥治療、肝移植等，早期肝癌患者 5 年生存率約為 75%[2]。雖然目前有關肝癌治療的新藥層出不窮，但由于腫瘤細胞的耐藥性，其治療效果欠佳[2]。所以我們必須了解肝癌的生物學特征，尤其是關于肝癌代謝方面的特征。近年研究[3]表明，腫瘤細胞內存在代謝重編程的情況，與正常細胞不同，腫瘤細胞通過有氧糖酵解的方式為自身提供能量。氨基己糖生物合成通路（HBP）屬于糖酵解的分支代謝通路，在腫瘤內存在變異，氨基己糖生物合成通量的增加以及對腫瘤細胞中靶蛋白的糖基化修飾能夠調控腫瘤的生物學行為[4]。筆者現就 HBP 與 O-糖基化在肝癌代謝中的作用作一綜述。
1 HBP 的代謝過程與特點
腫瘤細胞的生長與細胞代謝的改變息息相關。正如 Warburg 等[5]所言，腫瘤細胞即使在有氧環境下，也是通過糖酵解的方式產生 ATP，即腫瘤細胞以有氧糖酵解的方式獲取能量。有 2%～5% 的葡萄糖通過 HBP 被分流，作為一種糖代謝途徑，它結合細胞主要代謝過程的代謝產物，如谷氨酰胺、乙酰輔酶 A、尿苷，形成氨基糖最終產物尿苷二磷酸-N-乙酰氨基葡萄糖胺（UDP-GlcNAc），同時 HBP 負責合成主要類型糖基化的底物，包括蛋白多糖、糖脂、O-糖基化、N-糖基化和黏蛋白型 O 鏈接糖基化。HBP 具有 6 個酶的催化步驟，其中前面 2 個步驟與糖酵解通路相一致[6-7]。如圖1 所示，HBP 的第 1 步為己糖激酶磷酸化葡萄糖生成葡萄糖-6-磷酸；第 2 步為葡萄糖-6-磷酸在磷酸葡萄糖異構酶作用下轉變成果糖-6-磷酸；第 3 步為果糖-6-磷酸與谷氨酰胺在果糖-6-磷酸轉氨酶作用下生成葡萄糖胺-6-磷酸；第 4 步為葡萄糖胺-6-磷酸與乙酰輔酶 A 在葡萄糖胺磷酸-N-乙酰轉移酶作用下轉變成 N-乙酰葡萄糖胺-6-磷酸與輔酶 A；第 5 步為 N-乙酰葡萄糖胺-6-磷酸異構成 N-乙酰葡萄糖胺-1-磷酸；第 6 步為 UDP-GlcNAc 焦磷酸酶將三磷酸尿苷（UTP）與 N-乙酰葡萄糖胺-1-磷酸轉變成 UDP-GlcNAc [8]。UDP-GlcNAc 是 O-糖基化與 N-糖基化的亞基。研究[8]表明，HBP 是細胞代謝分子的整合器與傳感器，細胞代謝分子包括碳水化合物、氨基酸、脂質以及核肽，它們能夠合成 HBP 的終末產物 UDP-GlcNAc。腫瘤細胞通過增加葡萄糖與谷氨酰胺的攝取上調 HBP 通量與 UDP-GlcNAc 水平，同時能夠激活致癌相關的信號通路如腎素-血管緊張素系統（Ras）、哺乳動物雷帕霉素靶蛋白2（mTOR2）、轉化生長因子β（TGF-β） 等。
圖1
示 HBP 代謝通路示意圖
2 HBP 營養感知系統與肝癌代謝
近年研究[7]證實，改變細胞內營養水平能夠調節細胞內 UDP-GlcNAc 的含量與 HBP 的通量。細胞內 UDP-GlcNAc 的水平會隨著葡萄糖、谷氨酰胺、游離脂肪酸以及 UTP 的可用性而波動。同時 UDP-GlcNAc 由于其生物合成分子的要求，被認為是一種代謝傳感器，可以很好地反映細胞的整體代謝狀態[9-10]。值得注意的是，葡萄糖的減少能夠通過增加 HBP 中一些酶的 mRNA 與蛋白的表達來增加 HBP 通量。事實上，一些研究者[11-12]已經報道了不同類型的細胞在適度葡萄糖消耗的情況下能夠激活補償機制以維持 HBP 通量和自身的生存能力，強調了 HBP 具有很強的葡萄糖感知能力。作為營養感知通路，HBP 的激活與細胞可利用的葡萄糖量息息相關，當降低細胞外可利用的葡萄糖時，會導致葡萄糖流入 HBP 通路減少，從而導致 UDP-GlcNAc 合成減少；反之，當細胞外葡萄糖濃度增加時，流入 HBP 通路的葡萄糖量增加，UDP-GlcNAc 合成增加[13]。Qiao 等[14]的研究表明，高糖通過增加 HBP 通量、增加 c-Jun 糖基化修飾水平來促進肝癌的發生。有研究[15]表明，在低糖環境下，人肝癌細胞會表現出 O-鏈接-N-乙酰葡萄糖胺（O-GlcNAc）水平增加，O-GlcNAc 水平的增加不是由于 HBP 通量的增加，而是由于 OGT 表達上調所致。有研究[16]表明，在子宮內膜癌中，增加葡萄糖濃度可以激活 HBP，導致 OGT 水平增加，UDP-GlcNAc 合成增加。Onodera 等[17]研究發現，葡萄糖攝取增加以及糖酵解和 HBP 代謝途徑的激活對乳腺癌的惡性表型產生重要影響，這為診斷和治療提供了可能的靶點。由于 HBP 是由 6 個含酶催化的步驟組成，目前在肝癌中需要進一步研究證實葡萄糖濃度的改變對 HBP 每個步驟的影響，最終了解 HBP 在肝癌發生發展中的作用。
除葡萄糖外，谷氨酰胺也是增殖細胞用于合成生物能量與大分子物質的主要碳源，同時也是氮源，它對嘌呤與嘧啶及其衍生物的從頭合成至關重要[18]。谷氨酸也可以用來補充三羧酸循環（TCA）中間產物，合成其他非必需氨基酸，也可以用來產生抗氧化劑，如谷胱甘肽等[18]。同時谷氨酰胺也參與 HBP 通路，GFAT1 催化 HBP 的第 1 個限速反應，GFAT1 將氨基從谷氨酰胺轉移到葡萄糖代謝產物果糖-6-磷酸，生成葡萄糖胺-6-磷酸和谷氨酸[18]，所以谷氨酰胺作為 HBP 的底物之一，其濃度的變化對 HBP 通路的活性具有一定的調控作用。有研究[19]表明細胞培養液與組織中谷氨酰胺濃度的變化也會導致 UDP-GlcNAc 含量與 HBP 通量的改變，這一點與葡萄糖類似，兩者都可以作為 HBP 的底物來增加 HBP 活性。有研究[20]表明，谷氨酰胺可以作為甲胎蛋白（AFP）陰性的肝癌診斷的一種生物標志物，而且谷氨酰胺可以通過上皮間質轉化（EMT）來影響肝癌的遠處轉移。該研究[19]還表明，在胰腺癌細胞中，抑制腫瘤細胞對谷氨酰胺的利用可以抑制 HBP 通路，同時能夠重塑細胞外基質成分，即導致細胞外基質中膠原與透明質酸含量減少，從而抑制腫瘤的生長與遠處轉移。
目前關于 HBP 對脂肪酸營養感知的研究較少。有研究[7]表明，在大鼠模型中，通過直接輸注來增加其體內游離脂肪酸含量會導致骨骼肌中 UDP-GlcNAc 含量的增加，使用棕櫚酸鹽刺激肌管細胞會導致 UDP-GlcNAc 含量增加 1.3 倍。還有研究[21]表明，飽和的 C16 與 C18 脂肪酸可以增加 UDP-GlcNAc 含量，而不飽和的 C16 與 C18 卻不能增加 UDP-GlcNAc 含量。腫瘤細胞由于存在代謝重編程，腫瘤細胞需要大量的能量及營養物質來維持其快速的增殖，脂類作為細胞膜的成分之一是腫瘤細胞大量增殖過程中必不可少的一類物質。在肝癌細胞中，游離脂肪酸的增多是否會影響腫瘤細胞脂質的從頭合成，是否會影響腫瘤細胞的增殖、侵襲與分化目前仍然未知。因此在肝癌中，探究游離脂肪酸、谷氨酰胺、HBP 及肝癌生物學行為之間的關系可以進一步了解肝癌的生物學行為，進一步發現肝癌治療的潛在靶點。
3 O-糖基化修飾
O-糖基化修飾與磷酸化修飾一樣都屬于翻譯后修飾，O-GlcNAc 是一種翻譯后修飾蛋白，具有營養感知功能，它與許多細胞功能相關，包括細胞信號、代謝、轉錄以及細胞周期進程[22]。Ferrer 等[23]的研究表明，減少 O-糖基化會導致缺氧誘導因子-1ɑ（HIF-1α） 降解，伴隨糖酵解減少和內質網應激的誘導。此外，降低 O-糖基化修飾會以腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK）依賴的方式提高沉默調節蛋白 1 抗原（SIRT1）水平和活性，同時他們發現 O-糖基化修飾是通過 SIRT1/ERK/FOXM1 軸來連接代謝與腫瘤的侵襲與轉移。UDP-GlcNAc 作為 HBP 的終末產物，是 OGT 的輔助因子，能夠轉移 GlcNAc 分子與細胞內蛋白的絲氨酸與蘇氨酸殘基去形成 O-糖苷鍵[24]。然而，與絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶的多樣性不同，OGT 只有 1 個基因、2 個亞型，它們分別負責核質與線粒體的 O-糖基化修飾。然而蛋白 O-糖基化修飾具有高度動態性，可以很快被 OGA 去除。OGT 和 OGA 在蛋白 Ser/Thr 殘基上可逆催化細胞 O-糖基化修飾反應，并受到氧和葡萄糖可用性的緊密調控[21, 25]。OGT 與 OGA 共同調控數千種胞質、線粒體和核蛋白的 O-糖基化，從而影響蛋白的折疊、穩定性、定位與功能[26-28]。在許多 OGT 基質中，其殘基被 O-糖基化修飾的同時也可以被絲氨酸/蘇氨酸激酶磷酸化修飾，從而為新陳代謝與各種不同類型細胞信號之間提供聯系[29]。苗向霞等[30]的研究表明，OGT 與 O-糖基化修飾在肝臟脂質合成中具有重要作用，沉默 OGT 可以降低 O-糖基化修飾水平從而抑制肝細胞脂質合成。Phoomak 等[31]的研究描述了 O-糖基化修飾對波形蛋白刺激細胞遷移穩定性的影響，同時他們發現增加 OGT 與 GFAT 蛋白水平可以增強 HBP 與 O-GlcNAc 在激發 EMT 方面的作用。
4 O-糖基化與肝癌代謝
Zhu 等[28]的研究表明，與正常肝臟組織相比，復發的肝癌組織中 O-糖基化水平顯著升高；在作者的隨訪過程中發現，肝移植術后肝癌復發的患者在癌組織中 O-糖基化水平明顯高于未復發患者，而且他們的研究結果表明肝癌患者中 OGA 低表達伴隨肝移植術后腫瘤復發風險增加，但肝移植術后 OGT 的表達情況與肝癌患者預后無關；同時他們的研究還表明，OGA 的表達水平是肝癌患者預后的獨立危險因素。在肝癌中，糖基化終產物特異性受體（advanced glycosylation end product-specific receptor，AGER）能夠增加腫瘤細胞攝取葡萄糖，能夠刺激 HBP 與靶蛋白的 O-糖基化作用[32]。O-糖基化水平的增加是腫瘤的一個普遍特征，并有助于其表型轉化，在肝癌中同樣具有此類效應[33]。與磷酸化類似，O-糖基化在細胞信號轉導中發揮重要的調控作用。Munemoto 等[10]的研究表明，牛磺膽酸可以誘導葡萄糖-6-磷酸過表達，導致流入 HBP 與磷酸戊糖途徑的通量增加，從而促進腫瘤細胞的生長。流行病學調查表明，糖尿病與肝癌的發生之間存在顯著關聯[34]。研究[35]表明，在糖尿病患者及小鼠模型中，高糖環境會導致 HBP 過度激活，UDP-GlcNAc 含量增多，導致一些靶蛋白 O-糖基化水平增加，從而導致腫瘤發生。Zhang 等[33]的研究表明，高糖環境誘導 Yes 相關蛋白（YAP）發生 O-糖基化改變，加速腫瘤細胞增殖，促進肝癌的發生與發展，如果 YAP O-糖基化位點突變則會減少 YAP O-糖基化發生，降低其穩定性，減弱 YAP 的促瘤能力。同時 YAP 作為一種腫瘤抑制因子可以反向調節細胞內 O-糖基化水平。有研究[19]證實，靶向腫瘤細胞中的 HBP，通過 6-重氮-5-氧-L-正亮氨酸來處理胰腺癌細胞，導致腫瘤微環境中透明質酸與膠原合成減少，細胞外基質重塑，同時 CD8+T 細胞浸潤數量增加，胰腺癌細胞抗 PD1 的敏感性增強。然而在肝癌中，靶向 HBP 通路是否可以通過重塑細胞外基質，調控腫瘤微環境中免疫細胞浸潤數量來拮抗腫瘤需待進一步研究證實。Liu 等[36]研究發現，提高腫瘤細胞內 O-糖基化水平能夠激活腫瘤細胞內生存信號通路，同時加劇腫瘤細胞化療抵抗，其結果表明化療對 HBP 的激活可能是腫瘤細胞對抗細胞死亡的一種機制，而這一機制至少部分是通過化療介導的 AKT/XBP1 軸來實現的。上述研究表明，O-糖基化作為 HBP 的一部分，在肝癌發生、復發、轉移以及化療治療方面起著重要作用，同時 HBP 不是一個孤立的營養感知途徑，它與體內各種營養物質的可利用程度以及糖酵解、磷酸戊糖途徑等都有關聯。
有證據[37]表明，O-糖基化與磷酸化目標靶蛋白至少有 4 種作用途徑，這些 O-糖基化與磷酸化修飾可以競爭性地占據蛋白質的同一個位點或不同位點，它們還可以同時占據不同的位點；但在某些情況下，O-糖基化與磷酸化可能在同一蛋白質內被競爭性同時占據。有研究[38]表明，O-糖基化和磷酸化在調節蛋白功能，競爭性修飾相同的絲氨酸或蘇氨酸殘基方面發揮相互作用。這種相互關系已在眾多蛋白中被證實，包括鋅指轉錄因子（Snail）。Snail 是 E-鈣黏素的轉錄抑制因子和 EMT 的關鍵誘導因子。Park 等[39]的研究表明，通過抑制 O-磷酸化介導的降解，O-GlcNAc 在絲氨酸 112 位點穩定 Snail 從而增強其抑制因子的功能，進而減弱 E-鈣黏素 mRNA 的表達。Miyoshi 等[40]的研究表明，在肝癌進展中會誘導 Snail 的表達，它能通過上調基質金屬蛋白酶（MMP）基因家族的表達去抑制 E-鈣黏素基因轉錄，從而激活癌細胞的侵襲能力。
5 展望
肝癌是最常見的肝臟惡性腫瘤，惡性程度高，由于早期臨床表現無特異性，故很多患者失去了早期診斷和根治性手術治療的機會，所以早診斷早治療對提高肝癌治愈率至關重要。腫瘤代謝重編程在肝癌的發生、發展、轉移以及化療藥抵抗方面起著重要的作用。HBP 屬于糖酵解的分支代謝途徑，對靶蛋白的糖基化修飾作用在腫瘤增殖、侵襲、轉移等方面起著至關重要的作用，故我們可以進一步研究 HBP 與營養物質代謝之間的關聯，研究 O-糖基化對靶蛋白修飾的意義，從而通過干預 HBP 和靶蛋白 O-糖基化修飾來阻止肝癌的惡性進展，可能為臨床治愈肝癌提供一種新的治療思路。
重要聲明
利益沖突聲明：所有作者聲明不存在利益沖突關系。
作者貢獻聲明：徐軍輝負責該文的構思、寫作和文獻收集，王衛星負責該文的構思及修改補充。
