By ChatGPT GPT-5 Deep Research
2025.9.26
人类SLC7A5基因与人类疾病的关系
基因背景与功能
- SLC7A5基因编码的蛋白 – SLC7A5又名LAT1，是溶质载体家族7成员5，它与SLC3A2编码的4F2hc组装成异源二聚体，形成一种大型中性氨基酸转运器。LAT1/4F2hc负责胞外必需氨基酸（BCAA和芳香族氨基酸）的入胞交换，同时输出驱动力较小的氨基酸，如组氨酸[1]。LAT1广泛分布于胎盘、脑血管内皮和免疫细胞等组织，在正常组织中表达较低，但在许多肿瘤和活化的免疫细胞中显著上调[2]。其功能与细胞摄取氨基酸、mTOR信号、蛋白质合成和能量代谢密切相关[3]。
SLC7A5与肿瘤
- 过表达与肿瘤代谢 – 肿瘤细胞对营养需求高，特别需要葡萄糖、必需氨基酸和谷氨酰胺[4]。LAT1在大多数人类肿瘤中高表达，提供足够的亮氨酸和其他必需氨基酸，从而促进mTOR激活和肿瘤代谢重编程。对胃肠道、肺、乳腺、肝癌和胰腺癌等多种肿瘤，LAT1的高表达被认为是恶性进展和转移的预后标志[5]。在缺氧条件下，HIF‑2α和c‑Myc等转录因子直接结合LAT1启动子提高其表达[6]。
- 治疗靶点 – 小分子抑制剂如JPH203能选择性抑制LAT1，阻止肿瘤细胞摄取氨基酸并抑制mTORC1信号，从而导致肿瘤细胞周期停滞和死亡[7]。目前JPH203正在胆管癌和其他实体瘤中进行II期临床试验。LAT1还可以作为药物输送的通道，将抗癌药、抗炎药或神经药物与LAT1底物连接成前药，提高这些药物跨越血脑屏障或进入肿瘤的效率[8]。
免疫和炎症相关疾病
- 免疫激活 – LAT1是T细胞激活后的必需氨基酸入口。T细胞受体激活后需要上调LAT1以满足蛋白合成和能量需求；缺失LAT1的CD4+或CD8+ T细胞无法有效上调细胞内氨基酸，导致IL‑17、IL‑1β和IL‑23等炎症细胞因子产生减少[9]。IL‑23/IL‑1β/IL‑17轴可刺激LAT1表达，促进皮肤炎症反应，而LAT1的高亲和力底物组氨酸能够抑制NF‑κB激活并减少人冠状动脉内皮细胞中的TNF‑α和IL‑6生成，提示LAT1在某些情况下具有抗炎作用[10]。
- 类风湿关节炎（RA） – 研究显示RA患者外周血单核细胞中的SLC7A5表达显著升高；用LPS刺激健康供体的单核细胞和巨噬细胞亦能诱导SLC7A5表达[11]。药物抑制或沉默SLC7A5会降低亮氨酸介导的mTORC1激活和IL‑1β产生，且SLC7A5表达与RA临床指标呈正相关[11]。在RA患者的滑膜中，IL‑17可刺激LAT1上调并增加滑膜成纤维样细胞迁移；干扰SLC7A5表达显著减少亮氨酸摄取、mTOR磷酸化和细胞迁移[12]。
- 胰腺炎和其他炎症 – 在胰腺外分泌腺泡细胞中，LAT1负责积累氨基酸以合成消化酶。在体外胰腺炎模型中LAT1表达减少，可能导致细胞内氨基酸下降、消化酶合成不足并加重胰腺炎症；体内模型中某些细胞群增高的LAT1表达可能掩盖了腺泡细胞的下降[13]。
神经系统疾病
- 帕金森病 – LAT1介导L‑DOPA跨越血脑屏障。帕金森病患者中脑血管内皮LAT1表达减少，导致L‑DOPA运送和多巴胺生成下降，被认为是疾病发生和进展的原因之一[14]。
- 自闭症谱系障碍（ASD） – 小鼠研究表明，特异性敲除血脑屏障中的Slc7a5会导致脑内氨基酸谱异常、mRNA翻译减少和明显的神经行为缺陷[15]。研究者在数名患有自闭症和运动发育迟缓的患者中发现SLC7A5的致病性纯合突变（Ala246Val和Pro375Leu）；这些突变降低了Leu等氨基酸跨BBB的运输，导致脑内亮氨酸和异亮氨酸减少、组氨酸堆积[16]。在小鼠模型中，通过脑室内注射BCAA可逆转行为异常，提示适当补充必需氨基酸可能对这类患者有疗效[17]。
- 其他神经和心理疾病 – LAT1是苯丙氨酸和色氨酸的主要脑血管转运蛋白。色氨酸是血清素和褪黑素的前体；LAT1表达下降会减少色氨酸跨BBB的转运并影响焦虑和认知表现[18]。苯丙酮尿症(PKU)患者血中苯丙氨酸过多可能通过LAT1进入脑内导致认知损害，尽管目前尚未发现LAT1基因的致病突变[19]。
代谢性疾病与胰岛素抵抗
- 糖尿病和肥胖 – LAT1/4F2hc负责BCAA摄取；空腹时血浆BCAA通常下降，但在肥胖和2型糖尿病(T2DM)患者中血浆BCAA异常升高[20]。一种模型认为LAT1介导的BCAA摄取与胰岛素信号协同激活mTORC1；mTORC1的过度激活与肥胖和胰岛素抵抗相关[20]。胰岛素可上调肌肉细胞中LAT1表达，而高葡萄糖可能通过抑制AMPK信号降低LAT1 mRNA[21]。在胰岛β细胞中，LAT1介导氨基酸摄取增强了胰岛素合成和分泌[22]。因此调节LAT1可能影响BCAA水平、能量摄取与饥饿信号，并且有助于解释肥胖与抑郁之间的联系[23]。
妊娠与胎儿发育
- 胎盘转运与胎儿生长 – LAT1在绒毛滋养层细胞的母体和胎儿侧均表达，介导母体与胎儿之间的氨基酸交换。研究发现，胎盘LAT1表达降低与胎儿宫内生长受限(IUGR)有关，这种情况下母体提供给胎儿的营养不足，出生后伴随较高的心血管和代谢疾病风险[24]。相反，母体肥胖可导致胎盘LAT1过度表达，使胎儿过度生长[25]。因此维持正常的LAT1水平对于胎儿营养平衡至关重要。
其他疾病与毒性
- 免疫代谢性疾病 – LAT1在红细胞及其他组织中对氨基酸供应起关键作用，可能参与调节红细胞合成、抗氧化和代谢过程。某些研究提示LAT1还可转运汞化合物，可能解释汞对胎儿或神经系统的毒性，其抑制剂可以减轻汞的细胞毒性[26]。
- 潜在关联疾病 – LAT1参与信号通路和营养感应，提示其可能与更多疾病相关，如非酒精性脂肪肝、脂肪组织炎症等[27]。不过尚需更多研究确定其作用。
总结与展望
SLC7A5/LAT1是维持人体必需氨基酸供应的关键转运蛋白。其过度或不足的表达涉及肿瘤、免疫炎症疾病、神经系统疾病、代谢综合征以及胎儿发育异常等多种人类疾病。LAT1通过调节氨基酸吸收和mTORC1信号，支持细胞增殖和代谢重编程。针对LAT1的药物（如JPH203）已经进入临床试验，且利用LAT1介导药物转运也是开发神经系统治疗药物的新策略。然而，鉴于LAT1在免疫和神经系统中的广泛作用，开发抑制剂需权衡抗肿瘤效应与潜在的免疫抑制和神经副作用[28]。未来研究应进一步阐明LAT1在非肿瘤疾病中的具体机制，探索其作为治疗靶点或药物输运通道的更多可能性。
[1] [2] [4] [5] [26] Frontiers | The Human SLC7A5 (LAT1): The Intriguing Histidine/Large Neutral Amino Acid Transporter and Its Relevance to Human Health
https://www.frontiersin.org/journals/chemistry/articles/10.3389/fchem.2018.00243/full
[3] [6] [8] [9] [10] [12] [13] [14] [16] [18] [19] [24] [25] [27] Frontiers | Review of the Correlation of LAT1 With Diseases: Mechanism and Treatment
https://www.frontiersin.org/journals/chemistry/articles/10.3389/fchem.2020.564809/full
[7] [20] [21] [22] [23] [28] The human LAT1–4F2hc (SLC7A5–SLC3A2) transporter complex: Physiological and pathophysiological implications – PMC
https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11497297
[11] Role of SLC7A5 in Metabolic Reprogramming of Human Monocyte/Macrophage Immune Responses – PubMed
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29422900
[15] [17] Impaired amino acid transport at the blood brain barrier is a cause of autism spectrum disorder – PMC