脂联素与肺癌的相关性研究进展

王兆峰 宋 勇

2008年的肿瘤流行病学调查研究显示，在美国肺癌已经成为癌症死亡的首位原因。在诸多西方国家，近15年来肺癌的发生率已经达到高峰并有下降的趋势，但在中国，肺癌的发生率却仍呈上升的趋势［1］。占肺癌发病率80% ～85%的非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer，NSCLC)患者的5年生存率仍然维持在15%左右。因此，科学家包括临床医生一直都在不遗余力地致力于肺癌的发病机制及治疗的相关研究。科学家发现肥胖人的血清脂联素(adiponectin，Acrp30，ADIPO)水平较低，这和胰岛素抵抗及冠心病等肥胖相关疾病相关，而进一步研究却发现血清低水平的脂联素和某些恶性肿瘤的发生相关，如同子宫内膜癌、乳腺癌、前列腺癌、胃癌、结直肠腺瘤、白血病、慢性淋巴细胞白血病和骨髓增生性疾病等多种肿瘤的发生发展存在一定联系［2-14］。因此，近年来关于肺癌及脂联素之间的研究已逐渐展开，现就相关研究做一综述。

一、脂联素简介

脂联素是脂肪组织特异性分泌的一种胶原样细胞因子，脂联素蛋白合成和分泌只发生在成熟的脂肪细胞中。脂肪细胞是诱导脂联素表达的必需组织。在脂肪组织分泌的细胞因子［如瘦素(leptin)、肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor-α，TNF-α)、纤溶酶原激活物抑制剂-1(plasminogen activator inhibitor-1，PAI-1)、抵抗素(resistin)、白介素-6(interleukin-6)、血管紧缩素原等］中，脂联素是唯一一个随着脂肪组织体积变大，在血循环中浓度反而降低的细胞因子，但在血浆中却有相当高的浓度(5～30 g/ml)。Scherer等［15］首先用随机测序cDNA文库的方式从幼鼠脂肪细胞中克隆出脂联素的cDNA，因其与补体C1q的同源性，后又称apM1(脂肪组织最丰富的基因转录产物)，而将apM1基因产物命名为脂联素(adiponectin)，该研究同时建立了测定人血浆脂联素浓度的方法。

脂联素的基因定位于3q27染色体，由apM1编码，全长约16 kb。人类脂联素由244个氨基酸组成(鼠的脂联素由247个氨基酸组成)，包括N-端分泌信号肽、氨基端非螺旋功能区、胶原样结构域以及C-端球形结构域(gAcrp)。脂联素经胰蛋白酶裂解后得到一球形结构域，其活性大于长链脂联素，而且此结构与C1q和TNF-家族具有结构同源性［16］(见图1)。脂联素通过3个球形结构域单体连接成三聚体，有全长和球形两种循环形式。因其与C1q和TNF-α家族结构的相似性，在炎症、免疫系统和动脉粥样硬化中发挥着重要作用。现有多项研究已经证实:脂联素可改善肥胖及2型糖尿病患者的高脂血症及胰岛素抵抗。脂联素还可通过多种机制抑制血管狭窄和阻止血管损伤而引起的内膜增厚而具有抗动脉硬化的作用。

图1 脂联素的分子结构

二、脂联素受体

Yamauchi等［17］首次克隆出人类和小鼠脂联素受体，脂联素受体(AdipoR)有两种构成:AdipoR1和AdipoR2，具有高度保守性。AdipoR1和AdipoR2结构高度相关，两者有66．7%的同源性。AdipoR包含7个跨膜结构域，但它们的N端在细胞内，而C端在细胞外，这与G蛋白偶联受体(G-protein coupled receptors，GPCRs)的结构相反，因此AdipoR可能不通过与G蛋白偶联发挥作用，而可能直接与下游信号分子作用以传递信息。人体多种组织细胞表面均有脂联素受体的分布和表达。AdipoR1主要表达在骨骼肌细胞，对脂联素的球状结构域具有高亲和力，但对全长脂联素亲和力低，而AdipoR2主要表达在肝细胞，对两者具有中等亲和力。此外，内皮细胞、单核细胞、胰岛β细胞、巨噬细胞和受损血管内皮细胞等均有AdipoR的表达。大动脉内皮细胞和胰岛β细胞同时表达AdipoR1和AdipoR2两种受体。不同的组织中脂联素受体分布不同，而脂联素受体的种类与脂联素的结合力和敏感性密切相关。脂联素与受体的结合介导AMP激酶(5'-AMP-activated protein kinase，AMPK)和过氧化物酶体增生物激活受体 (peroxisome proliferator activated receptor，PPAR)配体的活动，使之参与脂肪酸和葡萄糖的氧化［17］。不同组织脂联素受体的不同分布，可以使脂联素准确有效地通过不同的受体发挥其相应的功能。

三、肺癌患者脂联素水平及癌组织中受体表达

Rangaswamy等［18］对10个医学中心的数据库中的87678个男性糖尿患者患癌的情况进行了回顾性的分析，排除各种混杂因素(如年龄，体重指数等)后发现服用噻唑烷二酮类药物(TZDs)的患者肺癌的发病率较未服用TZD药物的患者减少了33%(RR:67;95%CI:0．51～0．87)，而其他肿瘤如结直肠癌、前列腺癌等发病率未见明显变化，从而认为口服TZD类药物减少了发生肺癌的风险。既往研究已经证实，噻唑烷二酮类药物(TZDs)口服后血清脂联素水平升高［19－20］。结合以上研究发现脂联素水平降低与相关肿瘤具有相关性，所以推测脂联素水平降低可能与肺癌相关［2－14］。为探讨脂联素水平与肺癌的关系，Petridou等［21］进行了一项包含85个病例的临床病例对照研究，该研究结果显示，肺癌患者的血清脂联素水平在肺癌病例组与对照组无明显差异。Petridou等进行的另一项旨在探讨胰岛素抵抗(Insulin resistance)与肺癌相互关系的研究中也得到了相似的结果［22］。但Petridou等［21］的研究结果显示晚期肺癌患者血清脂联素水平较局限期患者明显为低(odds ratio:0．25，95%CI:0．10～0．78)。进一步对肺癌组织行免疫组化分析显示，脂联素受体(AdipoR)只表达于癌组织，正常肺组织内无脂联素受体的表达。AdipoR1表达于所有类型的肺癌组织，但不同分期之间的癌组织AdipoR1的表达数量无差异。而AdipoR2主要表达在小细胞肺癌及晚期非小细胞肺癌组织。对于研究结果中关于血清脂联素水平肺癌人群与正常人群相似，而晚期肺癌患者血清水平较局限期血清水平低的原因，有待于进一步研究其原因及机制。

四、脂联素在肺癌中可能的作用机制

脂联素在肺癌中的作用机制尚不明确。Kang等［23］验证了脂联素对不同乳腺癌细胞系的增殖抑制作用。Bub等［24］发现亚生理浓度的高分子量的全长脂联素复合物明显抑制了前列腺癌细胞的生长。Brakenhielm等［25］研究显示脂联素通过caspase诱导激活线粒体凋亡级联反应，最终导致血管内皮细胞坏死，明显抑制了小鸡的绒毛膜尿囊膜和小鼠角膜中的新生血管形成，这与Man等［26］在肝癌原位移植的裸鼠模型中的实验结果一致。与此相反的是Ouchi等［27］体外研究发现，脂联素可通过磷酸化AMPK、Akt/PKB诱导人脐静脉内皮细胞(human umbilical vein endothelial cells，HUVECs)转化为毛细血管，即具有促血管生成作用。Satoh及Bren-Mattison等［28－29］进行的体外研究显示在应用噻唑烷二酮类药物(TZDs)的非小细胞肺癌细胞株生长明显受到抑制，其机制分别为诱导了GADD153(growth arrest and DNA-damage inducible 153)的表达和使细胞生长在G0/G1期被抑制，这些机制都与过氧化物酶体增生物激活与受体 (peroxisome-proliferator activated receptor，PPAR)配体作用相关。脂联素是否通过与受体结合参与了过氧化物酶体增生物激活受体(peroxisome proliferator activated receptor，PPAR)配体相关的肿瘤细胞生长的抑制过程，还有待于进一步研究证实。为验证脂联素在肺癌及黑色素瘤中的作用。Yutong等［30］进行了B16F10黑色素瘤细胞株和Lewis Lung Carcinoma(LLC)细胞株的体内和体外实验。体外实验显示按照Kang［23］实验所证实的抑制乳腺癌细胞(MDA-MB-231、MCF-7)的生理浓度30 mg/ml的重组脂联素，未能明显抑制B16F10黑色素瘤细胞株增殖(LLC细胞株的实验结果作者未提及)。体内试验中，在皮下分别注射LLC细胞株于脂联素基因敲出的小鼠(KO组)和对照组C57BL/6J小鼠(WT组)后，KO组肿瘤生长明显快于WT组，2周后切除肿瘤测量体积发现KO组是WT组3倍。对肿瘤组织进行免疫组化分析发现caspase 3、Ki-67及MECA-32在KO组及WT组无明显统计差异，说明脂联素缺失对LLC细胞株接种形成的瘤组织的凋亡、有丝分裂及血管形成无明显影响。鉴于相关实验证实巨噬细胞浸润与肿瘤的形成有关，实验者对肿瘤组织进一步行免疫组化分析发现，KO组瘤组织内巨噬细胞浸润明显少于WT组(Fields counted:WT，n=17;KO n=23;P＜0．05)。实验者用腹腔内无菌诱导巨噬细胞生成法收集这种未成熟的巨噬细胞，然后分别将WT和KO组分为两组，每组再分LLC癌细胞株+巨噬细胞及单独LCC癌细胞组，分别皮下注射成瘤。结果发现，KO组中，LLC癌细胞株+巨噬细胞皮下注射组成瘤明显小于单独注射LCC细胞组(macrophages:WT n=7 and KO n=8，+Macrophages:WT n=8 and KO n=8，P＜0．05)，说明在脂联素基因敲除组(KO 组)，因脂联素的缺乏，减少了肿瘤区巨噬细胞的浸润，减弱了巨噬细胞对肿瘤的免疫反应。但在KO组的成瘤组织中，趋化巨噬细胞的 MCP1(CCL2)，TNFa，IL12，IFNc，HGF，TGFb1 and FasL的mRNA表达与WT组相似。所以脂联素缺乏引起的肿瘤区巨噬细胞浸润减少机制仍待进一步研究。但是，在Man等［26］对肝癌原位移植的裸鼠模型实验中，经门静脉注入可表达脂联素的腺病毒后，缩小的肿瘤组织中巨噬细胞的浸润减少，即巨噬细胞的浸润可促进肿瘤的增殖。这种在LLC成瘤与Man等［26］在肝癌原位移植的裸鼠模型中相反的作用可能与其在肿瘤形成的不同时期作用不同有关。综合以上分析，关于脂联素在肺癌中的作用机制仍不明确，仍有待于进一步探究和证实。

五、结语

脂联素在肺癌等多种疾病中的作用及其与疾病的关系已受到广泛关注。但对于脂联素与肺癌的确切关系及作用机制仍有待进一步研究明确，相信深入研究脂联素在肺癌发生、发展及治疗中的作用及意义是十分必要的。

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