脂聯(lián)素與肺癌的相關(guān)性研究進(jìn)展

王兆峰 宋 勇

2008年的腫瘤流行病學(xué)調(diào)查研究顯示，在美國肺癌已經(jīng)成為癌癥死亡的首位原因。在諸多西方國家，近15年來肺癌的發(fā)生率已經(jīng)達(dá)到高峰并有下降的趨勢，但在中國，肺癌的發(fā)生率卻仍呈上升的趨勢［1］。占肺癌發(fā)病率80% ～85%的非小細(xì)胞肺癌(non-small cell lung cancer，NSCLC)患者的5年生存率仍然維持在15%左右。因此，科學(xué)家包括臨床醫(yī)生一直都在不遺余力地致力于肺癌的發(fā)病機(jī)制及治療的相關(guān)研究。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)肥胖人的血清脂聯(lián)素(adiponectin，Acrp30，ADIPO)水平較低，這和胰島素抵抗及冠心病等肥胖相關(guān)疾病相關(guān)，而進(jìn)一步研究卻發(fā)現(xiàn)血清低水平的脂聯(lián)素和某些惡性腫瘤的發(fā)生相關(guān)，如同子宮內(nèi)膜癌、乳腺癌、前列腺癌、胃癌、結(jié)直腸腺瘤、白血病、慢性淋巴細(xì)胞白血病和骨髓增生性疾病等多種腫瘤的發(fā)生發(fā)展存在一定聯(lián)系［2-14］。因此，近年來關(guān)于肺癌及脂聯(lián)素之間的研究已逐漸展開，現(xiàn)就相關(guān)研究做一綜述。

一、脂聯(lián)素簡介

脂聯(lián)素是脂肪組織特異性分泌的一種膠原樣細(xì)胞因子，脂聯(lián)素蛋白合成和分泌只發(fā)生在成熟的脂肪細(xì)胞中。脂肪細(xì)胞是誘導(dǎo)脂聯(lián)素表達(dá)的必需組織。在脂肪組織分泌的細(xì)胞因子［如瘦素(leptin)、腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor-α，TNF-α)、纖溶酶原激活物抑制劑-1(plasminogen activator inhibitor-1，PAI-1)、抵抗素(resistin)、白介素-6(interleukin-6)、血管緊縮素原等］中，脂聯(lián)素是唯一一個(gè)隨著脂肪組織體積變大，在血循環(huán)中濃度反而降低的細(xì)胞因子，但在血漿中卻有相當(dāng)高的濃度(5～30 g/ml)。Scherer等［15］首先用隨機(jī)測序cDNA文庫的方式從幼鼠脂肪細(xì)胞中克隆出脂聯(lián)素的cDNA，因其與補(bǔ)體C1q的同源性，后又稱apM1(脂肪組織最豐富的基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物)，而將apM1基因產(chǎn)物命名為脂聯(lián)素(adiponectin)，該研究同時(shí)建立了測定人血漿脂聯(lián)素濃度的方法。

脂聯(lián)素的基因定位于3q27染色體，由apM1編碼，全長約16 kb。人類脂聯(lián)素由244個(gè)氨基酸組成(鼠的脂聯(lián)素由247個(gè)氨基酸組成)，包括N-端分泌信號(hào)肽、氨基端非螺旋功能區(qū)、膠原樣結(jié)構(gòu)域以及C-端球形結(jié)構(gòu)域(gAcrp)。脂聯(lián)素經(jīng)胰蛋白酶裂解后得到一球形結(jié)構(gòu)域，其活性大于長鏈脂聯(lián)素，而且此結(jié)構(gòu)與C1q和TNF-家族具有結(jié)構(gòu)同源性［16］(見圖1)。脂聯(lián)素通過3個(gè)球形結(jié)構(gòu)域單體連接成三聚體，有全長和球形兩種循環(huán)形式。因其與C1q和TNF-α家族結(jié)構(gòu)的相似性，在炎癥、免疫系統(tǒng)和動(dòng)脈粥樣硬化中發(fā)揮著重要作用。現(xiàn)有多項(xiàng)研究已經(jīng)證實(shí):脂聯(lián)素可改善肥胖及2型糖尿病患者的高脂血癥及胰島素抵抗。脂聯(lián)素還可通過多種機(jī)制抑制血管狹窄和阻止血管損傷而引起的內(nèi)膜增厚而具有抗動(dòng)脈硬化的作用。

圖1 脂聯(lián)素的分子結(jié)構(gòu)

二、脂聯(lián)素受體

Yamauchi等［17］首次克隆出人類和小鼠脂聯(lián)素受體，脂聯(lián)素受體(AdipoR)有兩種構(gòu)成:AdipoR1和AdipoR2，具有高度保守性。AdipoR1和AdipoR2結(jié)構(gòu)高度相關(guān)，兩者有66．7%的同源性。AdipoR包含7個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)域，但它們的N端在細(xì)胞內(nèi)，而C端在細(xì)胞外，這與G蛋白偶聯(lián)受體(G-protein coupled receptors，GPCRs)的結(jié)構(gòu)相反，因此AdipoR可能不通過與G蛋白偶聯(lián)發(fā)揮作用，而可能直接與下游信號(hào)分子作用以傳遞信息。人體多種組織細(xì)胞表面均有脂聯(lián)素受體的分布和表達(dá)。AdipoR1主要表達(dá)在骨骼肌細(xì)胞，對(duì)脂聯(lián)素的球狀結(jié)構(gòu)域具有高親和力，但對(duì)全長脂聯(lián)素親和力低，而AdipoR2主要表達(dá)在肝細(xì)胞，對(duì)兩者具有中等親和力。此外，內(nèi)皮細(xì)胞、單核細(xì)胞、胰島β細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和受損血管內(nèi)皮細(xì)胞等均有AdipoR的表達(dá)。大動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞和胰島β細(xì)胞同時(shí)表達(dá)AdipoR1和AdipoR2兩種受體。不同的組織中脂聯(lián)素受體分布不同，而脂聯(lián)素受體的種類與脂聯(lián)素的結(jié)合力和敏感性密切相關(guān)。脂聯(lián)素與受體的結(jié)合介導(dǎo)AMP激酶(5'-AMP-activated protein kinase，AMPK)和過氧化物酶體增生物激活受體 (peroxisome proliferator activated receptor，PPAR)配體的活動(dòng)，使之參與脂肪酸和葡萄糖的氧化［17］。不同組織脂聯(lián)素受體的不同分布，可以使脂聯(lián)素準(zhǔn)確有效地通過不同的受體發(fā)揮其相應(yīng)的功能。

三、肺癌患者脂聯(lián)素水平及癌組織中受體表達(dá)

Rangaswamy等［18］對(duì)10個(gè)醫(yī)學(xué)中心的數(shù)據(jù)庫中的87678個(gè)男性糖尿患者患癌的情況進(jìn)行了回顧性的分析，排除各種混雜因素(如年齡，體重指數(shù)等)后發(fā)現(xiàn)服用噻唑烷二酮類藥物(TZDs)的患者肺癌的發(fā)病率較未服用TZD藥物的患者減少了33%(RR:67;95%CI:0．51～0．87)，而其他腫瘤如結(jié)直腸癌、前列腺癌等發(fā)病率未見明顯變化，從而認(rèn)為口服TZD類藥物減少了發(fā)生肺癌的風(fēng)險(xiǎn)。既往研究已經(jīng)證實(shí)，噻唑烷二酮類藥物(TZDs)口服后血清脂聯(lián)素水平升高［19－20］。結(jié)合以上研究發(fā)現(xiàn)脂聯(lián)素水平降低與相關(guān)腫瘤具有相關(guān)性，所以推測脂聯(lián)素水平降低可能與肺癌相關(guān)［2－14］。為探討脂聯(lián)素水平與肺癌的關(guān)系，Petridou等［21］進(jìn)行了一項(xiàng)包含85個(gè)病例的臨床病例對(duì)照研究，該研究結(jié)果顯示，肺癌患者的血清脂聯(lián)素水平在肺癌病例組與對(duì)照組無明顯差異。Petridou等進(jìn)行的另一項(xiàng)旨在探討胰島素抵抗(Insulin resistance)與肺癌相互關(guān)系的研究中也得到了相似的結(jié)果［22］。但Petridou等［21］的研究結(jié)果顯示晚期肺癌患者血清脂聯(lián)素水平較局限期患者明顯為低(odds ratio:0．25，95%CI:0．10～0．78)。進(jìn)一步對(duì)肺癌組織行免疫組化分析顯示，脂聯(lián)素受體(AdipoR)只表達(dá)于癌組織，正常肺組織內(nèi)無脂聯(lián)素受體的表達(dá)。AdipoR1表達(dá)于所有類型的肺癌組織，但不同分期之間的癌組織AdipoR1的表達(dá)數(shù)量無差異。而AdipoR2主要表達(dá)在小細(xì)胞肺癌及晚期非小細(xì)胞肺癌組織。對(duì)于研究結(jié)果中關(guān)于血清脂聯(lián)素水平肺癌人群與正常人群相似，而晚期肺癌患者血清水平較局限期血清水平低的原因，有待于進(jìn)一步研究其原因及機(jī)制。

四、脂聯(lián)素在肺癌中可能的作用機(jī)制

脂聯(lián)素在肺癌中的作用機(jī)制尚不明確。Kang等［23］驗(yàn)證了脂聯(lián)素對(duì)不同乳腺癌細(xì)胞系的增殖抑制作用。Bub等［24］發(fā)現(xiàn)亞生理濃度的高分子量的全長脂聯(lián)素復(fù)合物明顯抑制了前列腺癌細(xì)胞的生長。Brakenhielm等［25］研究顯示脂聯(lián)素通過caspase誘導(dǎo)激活線粒體凋亡級(jí)聯(lián)反應(yīng)，最終導(dǎo)致血管內(nèi)皮細(xì)胞壞死，明顯抑制了小雞的絨毛膜尿囊膜和小鼠角膜中的新生血管形成，這與Man等［26］在肝癌原位移植的裸鼠模型中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。與此相反的是Ouchi等［27］體外研究發(fā)現(xiàn)，脂聯(lián)素可通過磷酸化AMPK、Akt/PKB誘導(dǎo)人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞(human umbilical vein endothelial cells，HUVECs)轉(zhuǎn)化為毛細(xì)血管，即具有促血管生成作用。Satoh及Bren-Mattison等［28－29］進(jìn)行的體外研究顯示在應(yīng)用噻唑烷二酮類藥物(TZDs)的非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞株生長明顯受到抑制，其機(jī)制分別為誘導(dǎo)了GADD153(growth arrest and DNA-damage inducible 153)的表達(dá)和使細(xì)胞生長在G0/G1期被抑制，這些機(jī)制都與過氧化物酶體增生物激活與受體 (peroxisome-proliferator activated receptor，PPAR)配體作用相關(guān)。脂聯(lián)素是否通過與受體結(jié)合參與了過氧化物酶體增生物激活受體(peroxisome proliferator activated receptor，PPAR)配體相關(guān)的腫瘤細(xì)胞生長的抑制過程，還有待于進(jìn)一步研究證實(shí)。為驗(yàn)證脂聯(lián)素在肺癌及黑色素瘤中的作用。Yutong等［30］進(jìn)行了B16F10黑色素瘤細(xì)胞株和Lewis Lung Carcinoma(LLC)細(xì)胞株的體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)。體外實(shí)驗(yàn)顯示按照Kang［23］實(shí)驗(yàn)所證實(shí)的抑制乳腺癌細(xì)胞(MDA-MB-231、MCF-7)的生理濃度30 mg/ml的重組脂聯(lián)素，未能明顯抑制B16F10黑色素瘤細(xì)胞株增殖(LLC細(xì)胞株的實(shí)驗(yàn)結(jié)果作者未提及)。體內(nèi)試驗(yàn)中，在皮下分別注射LLC細(xì)胞株于脂聯(lián)素基因敲出的小鼠(KO組)和對(duì)照組C57BL/6J小鼠(WT組)后，KO組腫瘤生長明顯快于WT組，2周后切除腫瘤測量體積發(fā)現(xiàn)KO組是WT組3倍。對(duì)腫瘤組織進(jìn)行免疫組化分析發(fā)現(xiàn)caspase 3、Ki-67及MECA-32在KO組及WT組無明顯統(tǒng)計(jì)差異，說明脂聯(lián)素缺失對(duì)LLC細(xì)胞株接種形成的瘤組織的凋亡、有絲分裂及血管形成無明顯影響。鑒于相關(guān)實(shí)驗(yàn)證實(shí)巨噬細(xì)胞浸潤與腫瘤的形成有關(guān)，實(shí)驗(yàn)者對(duì)腫瘤組織進(jìn)一步行免疫組化分析發(fā)現(xiàn)，KO組瘤組織內(nèi)巨噬細(xì)胞浸潤明顯少于WT組(Fields counted:WT，n=17;KO n=23;P＜0．05)。實(shí)驗(yàn)者用腹腔內(nèi)無菌誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞生成法收集這種未成熟的巨噬細(xì)胞，然后分別將WT和KO組分為兩組，每組再分LLC癌細(xì)胞株+巨噬細(xì)胞及單獨(dú)LCC癌細(xì)胞組，分別皮下注射成瘤。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，KO組中，LLC癌細(xì)胞株+巨噬細(xì)胞皮下注射組成瘤明顯小于單獨(dú)注射LCC細(xì)胞組(macrophages:WT n=7 and KO n=8，+Macrophages:WT n=8 and KO n=8，P＜0．05)，說明在脂聯(lián)素基因敲除組(KO 組)，因脂聯(lián)素的缺乏，減少了腫瘤區(qū)巨噬細(xì)胞的浸潤，減弱了巨噬細(xì)胞對(duì)腫瘤的免疫反應(yīng)。但在KO組的成瘤組織中，趨化巨噬細(xì)胞的 MCP1(CCL2)，TNFa，IL12，IFNc，HGF，TGFb1 and FasL的mRNA表達(dá)與WT組相似。所以脂聯(lián)素缺乏引起的腫瘤區(qū)巨噬細(xì)胞浸潤減少機(jī)制仍待進(jìn)一步研究。但是，在Man等［26］對(duì)肝癌原位移植的裸鼠模型實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)門靜脈注入可表達(dá)脂聯(lián)素的腺病毒后，縮小的腫瘤組織中巨噬細(xì)胞的浸潤減少，即巨噬細(xì)胞的浸潤可促進(jìn)腫瘤的增殖。這種在LLC成瘤與Man等［26］在肝癌原位移植的裸鼠模型中相反的作用可能與其在腫瘤形成的不同時(shí)期作用不同有關(guān)。綜合以上分析，關(guān)于脂聯(lián)素在肺癌中的作用機(jī)制仍不明確，仍有待于進(jìn)一步探究和證實(shí)。

五、結(jié)語

脂聯(lián)素在肺癌等多種疾病中的作用及其與疾病的關(guān)系已受到廣泛關(guān)注。但對(duì)于脂聯(lián)素與肺癌的確切關(guān)系及作用機(jī)制仍有待進(jìn)一步研究明確，相信深入研究脂聯(lián)素在肺癌發(fā)生、發(fā)展及治療中的作用及意義是十分必要的。

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