脂肪因子在結直腸癌發生發展中作用的研究進展

桂敬萍，丁百靜，楊勇

蕪湖市第一人民醫院,安徽蕪湖 241000

結直腸癌是消化道常見的惡性腫瘤。2018年全球癌癥統計報告顯示近年我國結直腸癌的發病率上升顯著,目前已成為結直腸癌每年新發病例數及死亡病例數最高的國家[1]。流行病學和臨床研究均已證明，肥胖是結直腸癌發生發展的獨立危險因素之一[2]。脂肪組織目前已被確認為人體最大的內分泌器官，其分泌的蛋白質統稱為脂肪因子，可參與多種組織的代謝調控。脂肪因子及其受體的異常調節可能是聯系肥胖與結直腸癌發生進展的關鍵因素。近年研究表明，與肥胖相關的某些脂肪因子或其受體的異常表達可能導致結直腸癌的發生[3，4]。其中，瘦素、脂聯素、網膜素、抵抗素、Apelin、Chemerin是近年研究的熱點，有望成為結直腸癌的臨床診斷、預后判斷的重要指標。現就近年來脂肪因子在結直腸癌發生發展中的作用綜述如下。

1 瘦素在結直腸癌中的作用

瘦素是肥胖基因編碼的產物，由167個氨基酸組成，主要由白色脂肪組織產生。瘦素主要通過與細胞膜上的瘦素受體(LEPR)結合發揮生物學作用。目前已發現瘦素受體的6種異構體，其中只有最長的異構體LEPR-b具有完全的信號傳遞能力，并介導一系列的生物效應。瘦素是人結腸細胞中的一種生長因子，可刺激結腸上皮細胞的增殖并抑制細胞凋亡，人結腸細胞中瘦素的異常表達可能在結直腸癌發展過程中起重要作用。

Paik等[3]采用免疫組化法對正常結腸黏膜、結直腸腺瘤性息肉和結直腸腺癌組織中瘦素水平進行檢測發現，瘦素在正常-腺瘤-腺癌序列中的表達逐漸增加，提示瘦素與結直腸癌的發生密切相關。Al-Shibli等[5]對44例結直腸癌患者的癌組織和正常癌旁組織的瘦素及其受體檢測后發現癌組織中瘦素及瘦素受體均高強度表達，陽性率分別為100%和97.7%，而正常癌旁組織瘦素、瘦素受體均呈低表達，進一步強調了瘦素及瘦素受體對結直腸癌的致病作用。高水平瘦素、瘦素受體的表達還可促進結直腸癌組織新生血管的生成。Vuletic等[6]對75例結直腸癌患者的臨床資料分析計算得出新生血管生成指數，并對癌組織中瘦素受體水平進行檢測，發現瘦素受體的表達與新生血管生成指數及淋巴結轉移呈正相關，瘦素、瘦素受體的表達增加會導致腫瘤浸潤程度的增加，并增加遠處轉移的風險。

盡管目前已有大量關于瘦素及其受體與結直腸癌之間的研究，但結果存在異質性。Myte等[7]在一項納入了1 010例結直腸癌患者與1 010例健康對照人群的縱向研究中發現，基線水平時病例組與對照組血漿瘦素水平差異無統計學意義，隨著時間的推移，瘦素水平逐漸升高，而這種變化在兩組中是相同的，瘦素水平可能與結直腸癌患病風險無關。最近的一項臨床研究[8]對146例結直腸癌患者的臨床資料和腫瘤組織進行評估發現，淋巴結分期與瘦素的高表達呈負相關，較高的瘦素水平可能預示較好的腫瘤預后。有學者指出，這些相互矛盾的報告可能是由于瘦素受體的多態性和表型變異造成的。不同的瘦素受體變體對瘦素刺激的反應不同：一種變體可能過度刺激細胞走向癌變，而另一種變體可能對循環中的LEP濃度不那么敏感，甚至可能阻礙腫瘤的進展。

目前多項研究均證實了瘦素可通過某些信號傳導通路引起結直腸癌細胞增殖、遷移和凋亡，主要包括Janus激酶/信號傳導與轉錄激活子(JAK/STAT)、磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B(PI3K/AKT)和MAP-激酶通路。此外，瘦素還可通過誘導氧化還原敏感轉錄因子NF-E2相關因子2(Nrf2)依賴的人結腸癌細胞沉默信息調節因子1(SIRT1)過表達而在結直腸癌發生過程中發揮作用[9]。

2 脂聯素在結直腸癌中的作用

脂聯素是Scherer在1995年首次報道的蛋白質類激素，主要由白色脂肪組織分泌，是最豐富的循環肽類激素。脂聯素在血清中有三種不同相對分子質量的寡聚體，即三聚體、六聚體和高相對分子質量(HMW)，與三聚體或六聚體脂聯素相比，HMW脂聯素具有更高的生物學活性。脂聯素的生物學作用主要通過與脂聯素受體1 (AdipoR1)、脂聯素受體2(AdipoR2)結合而發揮。許多研究表明，脂聯素具有抗糖尿病、抗動脈粥樣硬化和抗炎等功能，可能是參與代謝綜合征的關鍵分子之一，肥胖者血清脂聯素水平降低，而瘦人血清脂聯素水平是升高的。

大量病例對照研究發現，低循環脂聯素與結直腸癌患病風險的增加有關。Otake等[4]對結直腸腺瘤、早期結直腸癌、晚期結直腸癌及非腫瘤患者的生化指標、血清脂聯素進行檢測分析發現，在結直腸腺瘤和早期結直腸癌患者中，低脂聯素水平是比高甘油三酯水平、高體質量指數(BMI)更強的危險因素。Joshi等[10]在綜合17項相關研究的薈萃分析結果中發現，循環脂聯素水平與結直腸癌患病風險間存在顯著的負相關。體外實驗進一步確認了脂聯素的抑癌的作用。Nigro等[11]用脂聯素作用于兩種不同的結腸癌細胞系Caco-2和HCT116，發現脂聯素可通過誘導結腸癌細胞的氧化應激及調節相關細胞因子的表達，促進結腸癌細胞的凋亡并抑制細胞的遷移。此外，脂聯素受體與結直腸癌的關系也受到了廣泛關注。Hiyoshi等[12]使用定量RT-PCR方法測定了手術切除的結直腸癌標本和正常結腸黏膜中AdipoR1和AdipoR2的mRNA表達，與正常組織相比，癌組織中這些受體的相對表達顯著降低，在有淋巴結轉移的病例中，AdipoR2表達則進一步降低。結直腸癌組織中脂聯素受體下調可能是促進結直腸癌進展的重要因素。

目前認為脂聯素可通過多種途徑發揮其抑癌作用，其中單磷酸腺苷活化蛋白激酶(AMPK)的激活起核心作用。脂聯素可通過激活AMPK并抑制PI3K/AKT、哺乳動物雷帕霉素靶標(mTOR)、絲裂原活化激酶(MAPK)、糖原合成酶激酶-3β(Wnt-GSK3β)及JAK/STAT通路從而抑制腫瘤的發生及腫瘤細胞的黏附和遷移。最近發現，低水平脂聯素與KRAS突變的結直腸癌有關，但與KRAS野生型結直腸癌無關[13]。對于KRAS抑制的結直腸癌，未來可試圖尋求脂聯素的一種可替代療法。

3 網膜素-1在結直腸癌中的作用

網膜素-1是血循環中網膜素存在的主要形式，其主要在人體內臟脂肪組織中表達，尤其是內臟脂肪組織間質血管細胞。網膜素-1可通過激活蛋白激酶B促進胰島素的信號轉導，增加胰島素的敏感性，此外，網膜素-1還可加強葡萄糖在人脂肪細胞中的轉運從而促進脂肪細胞對葡萄糖的攝取。研究發現，血清網膜素-1水平在2型糖尿病、肥胖人群中降低，且與BMI、腰圍、腰臀比、血清瘦素水平、穩態模型評估-胰島素抵抗指數等負相關，與血清脂聯素水平正相關。

眾多研究表明，網膜素-1可能參與結直腸癌的發生發展。Zhao等[14]對來自中國的358例結直腸癌患者及286例健康對照組血清網膜素-1水平、代謝參數等進行檢測分析，發現結直腸癌患者血清網膜素-1水平較健康對照組顯著升高，調整潛在混雜因素后，血清網膜素-1濃度最高水平組患者發生結直腸癌的優勢比顯著增加(OR=5.76,95%CI：1.81～8.95)。Aleksandrova等[15]在一項平均隨訪時間10.4年的隊列研究中調查了診斷前血漿網膜蛋白濃度與結直腸癌風險的關系，調整了年齡、性別、教育程度、飲食和生活方式因素、BMI和腰圍后的多變量模型顯示，血漿網膜素-1濃度越高，患結直腸癌的風險越高(RR=1.98,95%CI:1.45～2.73)。Arjmand等[16]納入了16項相關研究進行薈萃分析發現，網膜素-1與結直腸癌高風險相關，網膜素-1可作為一種新型的生物標志物用于結直腸癌的早期檢測。此外，Zhang等[17]對22例結直腸癌患者的癌組織及癌旁組織進行對比研究發現，網膜素-1主要在結直腸癌上皮細胞中合成和表達，進一步體外研究表明，SW480結腸癌細胞系可內源性分泌和表達網膜素-1，由此推測，網膜素-1很可能通過內分泌、自分泌和旁分泌途徑在結直腸癌中發揮潛在的致癌作用。另一部分學者則認為網膜素-1與脂聯素一樣，具有腫瘤抑制功能。Ji等[18]使用不同濃度的網膜素-1對結腸癌干細胞進行干預，發現24 h后干預組的細胞凋亡率高于對照組，此外，隨著網膜素-1濃度的增加，Akt、pAkt蛋白表達減少，pAkt/Akt值降低，網膜素-1在體外可能通過PI3K/Akt途徑抑制結腸癌干細胞增殖，促進細胞凋亡。Maeda等[19]發現，小干擾RNA介導的跨膜蛋白TMEM207基因敲除會導致網膜素-1的多泛素化和蛋白酶體降解，減少結直腸癌細胞網膜素-1的分泌，進一步研究表明，TMEM207的表達與結直腸癌患者淋巴結轉移呈負相關，網膜素-1可能是結直腸癌預后良好的生物標志物。關于網膜素-1與結直腸癌發生發展中的研究仍處在摸索階段，需進一步基礎生物學研究來了解網膜素-1在結直腸癌發生中是作為促癌因子還是抑癌因子。

4 抵抗素在結直腸癌中的作用

抵抗素是由RETN基因編碼的富含半胱氨酸的多肽，其基因位于小鼠8號染色體和人類19號染色體上。小鼠抵抗素主要由白色脂肪組織產生，與此相反，人類抵抗素幾乎不在脂肪組織表達，主要由單核細胞和巨噬細胞產生。事實上，單核細胞的激活是脂肪組織產生炎癥的一部分。作為“抵抗素樣分子(RELMs)”家族的一員，抵抗素可調節炎癥反應，介導代謝紊亂和胰島素抵抗，促進細胞增殖，促進癌癥進展。

Danese等[20]選取40例結直腸癌患者和40例健康對照組研究發現，結直腸癌患者血清抵抗素水平高于對照組，并隨著腫瘤分期的進展而逐漸升高，在調整了年齡、性別、BMI和生活方式等參數后，高血清抵抗素水平仍是結直腸癌的顯著決定因素。Yang等[21]對涉及965例患者的11項相關研究進行薈萃分析后發現，盡管各研究之間存在異質性，結直腸癌患者的抵抗素水平高于健康對照組，抵抗素水平可能與結直腸癌的風險呈正相關。腺苷酸環化酶相關蛋白1(CAP1)目前已確定是人類抵抗素受體，可介導人單核細胞的炎癥反應。Mihajlovic等[22]檢測了86例結直腸癌患者及75例健康成人的血漿抵抗素水平，并采用PCR法檢測CAP-1 mRNA表達，發現結直腸癌患者血漿抵抗素和CAP-1 mRNA水平均高于正常對照組。此外，在包括年齡、BMI、高密度脂蛋白膽固醇、低密度脂蛋白膽固醇和血漿抵抗素濃度的模型對結直腸癌顯示出較好的診斷準確性(AUC=0.898)。抵抗素及CAP-1 mRNA水平可能是結直腸癌潛在的候選生物學標志物。

關于抵抗素導致結直腸癌的分子機制尚不明確。目前認為，抵抗素可能通過炎癥、胰島素抵抗及細胞增殖在結直腸癌的發生發展中發揮作用。抵抗素對組織有很強的促炎作用，并與癌癥相關的慢性炎癥有關，高水平的抵抗素上調了促炎細胞因子IL-6和TNF-α表達，并通過核因子-κB(NF-κB)途徑進一步增加抵抗素水平，增加癌癥風險。結直腸癌患者抵抗素水平與胰島素水平呈正相關，胰島素可增加胰島素樣生長因子1(IGF-1)的生物利用度和表達，高水平的胰島素及ICF-1可通過MAPK通路促進結直腸癌細胞增殖并減少細胞凋亡。此外，抵抗素還可誘導人內皮細胞增殖和遷移，并促使血管內皮生長因子(VEGF)和金屬基質蛋白酶(MMP)的表達增加，從而促進腫瘤細胞的侵襲。

5 Apelin在結直腸癌中的作用

Apelin是由77個氨基酸組成的生物活性肽，是孤兒G蛋白偶聯受體APJ的內源性配體。Apelin最常見的形式包括APL-13、-16、-17和-36，其中，APL-13是人體血漿最主要的異構體，亦是APJ的有效激活劑。研究發現，Apelin及其受體APJ在結直腸癌組織中高表達，并可通過自分泌方式促進結直腸癌的進展[23]。此外，結直腸癌細胞分泌的Apelin會以旁分泌的方式作用于內皮細胞，從而啟動腫瘤新生血管的生成反應。

Podgórska等[24]首次檢測了結直腸癌患者癌組織中Apelin、APJ 的mRNA及蛋白表達水平，與正常組織相比，癌組織中Apelin、APJ的mRNA、蛋白水平明顯升高。此外，結直腸癌患者血清 Apelin、APJ水平也高于健康對照組，血清Apelin水平的升高與較高的TNM分期、淋巴結轉移和遠處轉移的能力相對應，Apelin可能是促進結直腸癌進展中的一個重要因素。細胞水平的研究表明，Apelin可通過刺激結腸癌細胞遷移突起的形成并影響肌動蛋白細胞骨架重排、提高結腸癌細胞的蛋白水解能力來增強結腸癌細胞的遷移和侵襲能力[25]，Apelin與結腸癌的發生和轉移間存在密切聯系。Apelin/APJ系統還是一種有效的新生血管激活劑。研究發現，Apelin可促進內皮細胞的增殖及細胞間的聚集，從而誘導腫瘤血管成熟。Zhao等[26]發現，APJ在正常組織的血管中表達最低，但在腫瘤血管中上調，而 APJ拮抗劑F13A對荷瘤野生型小鼠的治療可顯著減少腫瘤血管的生成和擴張，這為結直腸癌的抗血管治療提供了新的研究方向。目前認為聯合應用化學治療和抗血管生成的綜合治療可使結直腸癌患者抗腫瘤效果最大化，未來可進一步研究APJ拮抗劑F13A抗血管生成治療的時間、劑量和給藥方式，以優化綜合治療的療效。

目前關于Apelin/APJ導致結直腸癌的具體機制研究較少。體外實驗表明，Apelin可通過失活半胱氨酸蛋白酶依賴的途徑和減少聚ADP核糖聚合酶蛋白(PARP)的降解來保護結腸癌細胞免受凋亡[23]。Chen等[27]發現 APL-13通過自分泌的方式激活APJ，激活的APL13/APJ信號傳導通路可上調Notch3，JAG1則進一步與Notch3結合，激活Notch信號，激活的Notch信號可通過介導細胞凋亡、增殖、血管生成和細胞遷移促進結直腸癌的發生發展。除此之外，APL13/APJ還能調節多個分子因子/通路，如趨化因子受體4(CXCR4)、VEGF和血管生成素(Ang)。這些機制可能協同促進結直腸癌的發生發展和轉移。

6 Chemerin在結直腸癌中的作用

Chemerin是一種新型脂肪因子，以pro-chemerin 的形式分泌，并通過凝血和炎癥相關的絲氨酸蛋白酶將其C末端裂解而激活。Chemerin主要由肝臟和脂肪組織產生，并通過與其受體趨化素樣受體1(CMLKR-1)結合發揮生物學作用。已有研究證明，Chemerin的水平在肥胖和胰島素抵抗狀態下更高，在減肥后下降。此外，Chemerin表達與血管生成、細胞的增殖和遷移、炎癥、趨化作用、葡萄糖和脂肪代謝等有明顯的相關性。

目前已有證據表明，Chemerin與結直腸癌的發生發展密切相關。 Erdogan等[28]報道，結直腸癌患者血清中的Chemerin水平高于對照組，并與炎癥標志物如CRP、血沉以及纖維蛋白原有關。Alkady等[29]驗證了這一點，并發現結直腸癌患者血清Chemerin水平隨TNM惡性程度的升高而升高。此外，Chemerin與其他臨床有用的腫瘤生物標志物，如CEA、CA19-9有很強的正相關性。一項前瞻性隊列研究表明，血清Chemerin水平升高與患結直腸癌的風險間存在正向線性關系[30]。Kaplan-Meier分析顯示，與血清Chemerin水平較低的患者相比，較高的血清Chemerin水平與結直腸癌患者的生存概率降低有關。Lee等[31]測定了110例結直腸癌患者的血清Chemerin水平，采用癌癥治療功能評估評分作為結直腸癌患者的生活質量指標，發現結直腸癌患者癌癥相關生活質量與血清Chemerin水平呈負相關，進一步證實了Chemerin在結直腸癌轉化與進展中的負向作用。

根據目前的認識，Chemerin主要通過激活CMKLR1介導血管生成及腫瘤微環境的形成。Kiczmer等[32]對47例結直腸癌患者腫瘤組織及邊緣組織標本分析研究發現，腫瘤組織中CMKLR1和MMP-9的表達明顯高于邊緣組織，并與腫瘤浸潤深度呈正相關，CMKLR1可能通過刺激MMP-9表達，促進腫瘤組織向正常組織的浸潤及血管生成，從而在結直腸癌的發病機制中發揮重要作用。此外，Chemerin具有很強的趨化作用及促炎作用，可促進癌癥相關的炎癥反應，進一步影響細胞的增殖與遷移以及血管生成。

綜上所述，脂肪因子對結直腸癌發生發展的影響有待深入研究。目前已有大量研究表明，瘦素、脂聯素、網膜素-1、Apelin、Chemerin可通過各種方式在結直腸癌中發揮重要作用。部分脂肪因子如瘦素、網膜素等對結直腸癌的作用存在大量相互矛盾的報道，因此需要更系統、更深入的研究明確其在結直腸癌中的作用。此外，明確脂肪因子對結直腸癌的致病證據可能會為未來結直腸癌的治療提供新的方向。2017版美國國立綜合癌癥網絡結直腸癌指南建議一般風險人群可以考慮從50歲開始進行結直腸癌的定期篩查[33]。根據目前的研究，脂肪因子分泌紊亂的人群結直腸癌的患病風險更大，對這類人群進行早期結直腸癌篩查是否有利尚缺乏相關研究，未來對該方向進行探討有重要現實意義。