脂肪因子在结直肠癌发生发展中作用的研究进展

桂敬萍，丁百静，杨勇

芜湖市第一人民医院,安徽芜湖 241000

结直肠癌是消化道常见的恶性肿瘤。2018年全球癌症统计报告显示近年我国结直肠癌的发病率上升显著,目前已成为结直肠癌每年新发病例数及死亡病例数最高的国家[1]。流行病学和临床研究均已证明，肥胖是结直肠癌发生发展的独立危险因素之一[2]。脂肪组织目前已被确认为人体最大的内分泌器官，其分泌的蛋白质统称为脂肪因子，可参与多种组织的代谢调控。脂肪因子及其受体的异常调节可能是联系肥胖与结直肠癌发生进展的关键因素。近年研究表明，与肥胖相关的某些脂肪因子或其受体的异常表达可能导致结直肠癌的发生[3，4]。其中，瘦素、脂联素、网膜素、抵抗素、Apelin、Chemerin是近年研究的热点，有望成为结直肠癌的临床诊断、预后判断的重要指标。现就近年来脂肪因子在结直肠癌发生发展中的作用综述如下。

1 瘦素在结直肠癌中的作用

瘦素是肥胖基因编码的产物，由167个氨基酸组成，主要由白色脂肪组织产生。瘦素主要通过与细胞膜上的瘦素受体(LEPR)结合发挥生物学作用。目前已发现瘦素受体的6种异构体，其中只有最长的异构体LEPR-b具有完全的信号传递能力，并介导一系列的生物效应。瘦素是人结肠细胞中的一种生长因子，可刺激结肠上皮细胞的增殖并抑制细胞凋亡，人结肠细胞中瘦素的异常表达可能在结直肠癌发展过程中起重要作用。

Paik等[3]采用免疫组化法对正常结肠黏膜、结直肠腺瘤性息肉和结直肠腺癌组织中瘦素水平进行检测发现，瘦素在正常-腺瘤-腺癌序列中的表达逐渐增加，提示瘦素与结直肠癌的发生密切相关。Al-Shibli等[5]对44例结直肠癌患者的癌组织和正常癌旁组织的瘦素及其受体检测后发现癌组织中瘦素及瘦素受体均高强度表达，阳性率分别为100%和97.7%，而正常癌旁组织瘦素、瘦素受体均呈低表达，进一步强调了瘦素及瘦素受体对结直肠癌的致病作用。高水平瘦素、瘦素受体的表达还可促进结直肠癌组织新生血管的生成。Vuletic等[6]对75例结直肠癌患者的临床资料分析计算得出新生血管生成指数，并对癌组织中瘦素受体水平进行检测，发现瘦素受体的表达与新生血管生成指数及淋巴结转移呈正相关，瘦素、瘦素受体的表达增加会导致肿瘤浸润程度的增加，并增加远处转移的风险。

尽管目前已有大量关于瘦素及其受体与结直肠癌之间的研究，但结果存在异质性。Myte等[7]在一项纳入了1 010例结直肠癌患者与1 010例健康对照人群的纵向研究中发现，基线水平时病例组与对照组血浆瘦素水平差异无统计学意义，随着时间的推移，瘦素水平逐渐升高，而这种变化在两组中是相同的，瘦素水平可能与结直肠癌患病风险无关。最近的一项临床研究[8]对146例结直肠癌患者的临床资料和肿瘤组织进行评估发现，淋巴结分期与瘦素的高表达呈负相关，较高的瘦素水平可能预示较好的肿瘤预后。有学者指出，这些相互矛盾的报告可能是由于瘦素受体的多态性和表型变异造成的。不同的瘦素受体变体对瘦素刺激的反应不同：一种变体可能过度刺激细胞走向癌变，而另一种变体可能对循环中的LEP浓度不那么敏感，甚至可能阻碍肿瘤的进展。

目前多项研究均证实了瘦素可通过某些信号传导通路引起结直肠癌细胞增殖、迁移和凋亡，主要包括Janus激酶/信号传导与转录激活子(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，瘦素还可通过诱导氧化还原敏感转录因子NF-E2相关因子2(Nrf2)依赖的人结肠癌细胞沉默信息调节因子1(SIRT1)过表达而在结直肠癌发生过程中发挥作用[9]。

2 脂联素在结直肠癌中的作用

脂联素是Scherer在1995年首次报道的蛋白质类激素，主要由白色脂肪组织分泌，是最丰富的循环肽类激素。脂联素在血清中有三种不同相对分子质量的寡聚体，即三聚体、六聚体和高相对分子质量(HMW)，与三聚体或六聚体脂联素相比，HMW脂联素具有更高的生物学活性。脂联素的生物学作用主要通过与脂联素受体1 (AdipoR1)、脂联素受体2(AdipoR2)结合而发挥。许多研究表明，脂联素具有抗糖尿病、抗动脉粥样硬化和抗炎等功能，可能是参与代谢综合征的关键分子之一，肥胖者血清脂联素水平降低，而瘦人血清脂联素水平是升高的。

大量病例对照研究发现，低循环脂联素与结直肠癌患病风险的增加有关。Otake等[4]对结直肠腺瘤、早期结直肠癌、晚期结直肠癌及非肿瘤患者的生化指标、血清脂联素进行检测分析发现，在结直肠腺瘤和早期结直肠癌患者中，低脂联素水平是比高甘油三酯水平、高体质量指数(BMI)更强的危险因素。Joshi等[10]在综合17项相关研究的荟萃分析结果中发现，循环脂联素水平与结直肠癌患病风险间存在显著的负相关。体外实验进一步确认了脂联素的抑癌的作用。Nigro等[11]用脂联素作用于两种不同的结肠癌细胞系Caco-2和HCT116，发现脂联素可通过诱导结肠癌细胞的氧化应激及调节相关细胞因子的表达，促进结肠癌细胞的凋亡并抑制细胞的迁移。此外，脂联素受体与结直肠癌的关系也受到了广泛关注。Hiyoshi等[12]使用定量RT-PCR方法测定了手术切除的结直肠癌标本和正常结肠黏膜中AdipoR1和AdipoR2的mRNA表达，与正常组织相比，癌组织中这些受体的相对表达显著降低，在有淋巴结转移的病例中，AdipoR2表达则进一步降低。结直肠癌组织中脂联素受体下调可能是促进结直肠癌进展的重要因素。

目前认为脂联素可通过多种途径发挥其抑癌作用，其中单磷酸腺苷活化蛋白激酶(AMPK)的激活起核心作用。脂联素可通过激活AMPK并抑制PI3K/AKT、哺乳动物雷帕霉素靶标(mTOR)、丝裂原活化激酶(MAPK)、糖原合成酶激酶-3β(Wnt-GSK3β)及JAK/STAT通路从而抑制肿瘤的发生及肿瘤细胞的黏附和迁移。最近发现，低水平脂联素与KRAS突变的结直肠癌有关，但与KRAS野生型结直肠癌无关[13]。对于KRAS抑制的结直肠癌，未来可试图寻求脂联素的一种可替代疗法。

3 网膜素-1在结直肠癌中的作用

网膜素-1是血循环中网膜素存在的主要形式，其主要在人体内脏脂肪组织中表达，尤其是内脏脂肪组织间质血管细胞。网膜素-1可通过激活蛋白激酶B促进胰岛素的信号转导，增加胰岛素的敏感性，此外，网膜素-1还可加强葡萄糖在人脂肪细胞中的转运从而促进脂肪细胞对葡萄糖的摄取。研究发现，血清网膜素-1水平在2型糖尿病、肥胖人群中降低，且与BMI、腰围、腰臀比、血清瘦素水平、稳态模型评估-胰岛素抵抗指数等负相关，与血清脂联素水平正相关。

众多研究表明，网膜素-1可能参与结直肠癌的发生发展。Zhao等[14]对来自中国的358例结直肠癌患者及286例健康对照组血清网膜素-1水平、代谢参数等进行检测分析，发现结直肠癌患者血清网膜素-1水平较健康对照组显著升高，调整潜在混杂因素后，血清网膜素-1浓度最高水平组患者发生结直肠癌的优势比显著增加(OR=5.76,95%CI：1.81～8.95)。Aleksandrova等[15]在一项平均随访时间10.4年的队列研究中调查了诊断前血浆网膜蛋白浓度与结直肠癌风险的关系，调整了年龄、性别、教育程度、饮食和生活方式因素、BMI和腰围后的多变量模型显示，血浆网膜素-1浓度越高，患结直肠癌的风险越高(RR=1.98,95%CI:1.45～2.73)。Arjmand等[16]纳入了16项相关研究进行荟萃分析发现，网膜素-1与结直肠癌高风险相关，网膜素-1可作为一种新型的生物标志物用于结直肠癌的早期检测。此外，Zhang等[17]对22例结直肠癌患者的癌组织及癌旁组织进行对比研究发现，网膜素-1主要在结直肠癌上皮细胞中合成和表达，进一步体外研究表明，SW480结肠癌细胞系可内源性分泌和表达网膜素-1，由此推测，网膜素-1很可能通过内分泌、自分泌和旁分泌途径在结直肠癌中发挥潜在的致癌作用。另一部分学者则认为网膜素-1与脂联素一样，具有肿瘤抑制功能。Ji等[18]使用不同浓度的网膜素-1对结肠癌干细胞进行干预，发现24 h后干预组的细胞凋亡率高于对照组，此外，随着网膜素-1浓度的增加，Akt、pAkt蛋白表达减少，pAkt/Akt值降低，网膜素-1在体外可能通过PI3K/Akt途径抑制结肠癌干细胞增殖，促进细胞凋亡。Maeda等[19]发现，小干扰RNA介导的跨膜蛋白TMEM207基因敲除会导致网膜素-1的多泛素化和蛋白酶体降解，减少结直肠癌细胞网膜素-1的分泌，进一步研究表明，TMEM207的表达与结直肠癌患者淋巴结转移呈负相关，网膜素-1可能是结直肠癌预后良好的生物标志物。关于网膜素-1与结直肠癌发生发展中的研究仍处在摸索阶段，需进一步基础生物学研究来了解网膜素-1在结直肠癌发生中是作为促癌因子还是抑癌因子。

4 抵抗素在结直肠癌中的作用

抵抗素是由RETN基因编码的富含半胱氨酸的多肽，其基因位于小鼠8号染色体和人类19号染色体上。小鼠抵抗素主要由白色脂肪组织产生，与此相反，人类抵抗素几乎不在脂肪组织表达，主要由单核细胞和巨噬细胞产生。事实上，单核细胞的激活是脂肪组织产生炎症的一部分。作为“抵抗素样分子(RELMs)”家族的一员，抵抗素可调节炎症反应，介导代谢紊乱和胰岛素抵抗，促进细胞增殖，促进癌症进展。

Danese等[20]选取40例结直肠癌患者和40例健康对照组研究发现，结直肠癌患者血清抵抗素水平高于对照组，并随着肿瘤分期的进展而逐渐升高，在调整了年龄、性别、BMI和生活方式等参数后，高血清抵抗素水平仍是结直肠癌的显著决定因素。Yang等[21]对涉及965例患者的11项相关研究进行荟萃分析后发现，尽管各研究之间存在异质性，结直肠癌患者的抵抗素水平高于健康对照组，抵抗素水平可能与结直肠癌的风险呈正相关。腺苷酸环化酶相关蛋白1(CAP1)目前已确定是人类抵抗素受体，可介导人单核细胞的炎症反应。Mihajlovic等[22]检测了86例结直肠癌患者及75例健康成人的血浆抵抗素水平，并采用PCR法检测CAP-1 mRNA表达，发现结直肠癌患者血浆抵抗素和CAP-1 mRNA水平均高于正常对照组。此外，在包括年龄、BMI、高密度脂蛋白胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇和血浆抵抗素浓度的模型对结直肠癌显示出较好的诊断准确性(AUC=0.898)。抵抗素及CAP-1 mRNA水平可能是结直肠癌潜在的候选生物学标志物。

关于抵抗素导致结直肠癌的分子机制尚不明确。目前认为，抵抗素可能通过炎症、胰岛素抵抗及细胞增殖在结直肠癌的发生发展中发挥作用。抵抗素对组织有很强的促炎作用，并与癌症相关的慢性炎症有关，高水平的抵抗素上调了促炎细胞因子IL-6和TNF-α表达，并通过核因子-κB(NF-κB)途径进一步增加抵抗素水平，增加癌症风险。结直肠癌患者抵抗素水平与胰岛素水平呈正相关，胰岛素可增加胰岛素样生长因子1(IGF-1)的生物利用度和表达，高水平的胰岛素及ICF-1可通过MAPK通路促进结直肠癌细胞增殖并减少细胞凋亡。此外，抵抗素还可诱导人内皮细胞增殖和迁移，并促使血管内皮生长因子(VEGF)和金属基质蛋白酶(MMP)的表达增加，从而促进肿瘤细胞的侵袭。

5 Apelin在结直肠癌中的作用

Apelin是由77个氨基酸组成的生物活性肽，是孤儿G蛋白偶联受体APJ的内源性配体。Apelin最常见的形式包括APL-13、-16、-17和-36，其中，APL-13是人体血浆最主要的异构体，亦是APJ的有效激活剂。研究发现，Apelin及其受体APJ在结直肠癌组织中高表达，并可通过自分泌方式促进结直肠癌的进展[23]。此外，结直肠癌细胞分泌的Apelin会以旁分泌的方式作用于内皮细胞，从而启动肿瘤新生血管的生成反应。

Podgórska等[24]首次检测了结直肠癌患者癌组织中Apelin、APJ 的mRNA及蛋白表达水平，与正常组织相比，癌组织中Apelin、APJ的mRNA、蛋白水平明显升高。此外，结直肠癌患者血清 Apelin、APJ水平也高于健康对照组，血清Apelin水平的升高与较高的TNM分期、淋巴结转移和远处转移的能力相对应，Apelin可能是促进结直肠癌进展中的一个重要因素。细胞水平的研究表明，Apelin可通过刺激结肠癌细胞迁移突起的形成并影响肌动蛋白细胞骨架重排、提高结肠癌细胞的蛋白水解能力来增强结肠癌细胞的迁移和侵袭能力[25]，Apelin与结肠癌的发生和转移间存在密切联系。Apelin/APJ系统还是一种有效的新生血管激活剂。研究发现，Apelin可促进内皮细胞的增殖及细胞间的聚集，从而诱导肿瘤血管成熟。Zhao等[26]发现，APJ在正常组织的血管中表达最低，但在肿瘤血管中上调，而 APJ拮抗剂F13A对荷瘤野生型小鼠的治疗可显著减少肿瘤血管的生成和扩张，这为结直肠癌的抗血管治疗提供了新的研究方向。目前认为联合应用化学治疗和抗血管生成的综合治疗可使结直肠癌患者抗肿瘤效果最大化，未来可进一步研究APJ拮抗剂F13A抗血管生成治疗的时间、剂量和给药方式，以优化综合治疗的疗效。

目前关于Apelin/APJ导致结直肠癌的具体机制研究较少。体外实验表明，Apelin可通过失活半胱氨酸蛋白酶依赖的途径和减少聚ADP核糖聚合酶蛋白(PARP)的降解来保护结肠癌细胞免受凋亡[23]。Chen等[27]发现 APL-13通过自分泌的方式激活APJ，激活的APL13/APJ信号传导通路可上调Notch3，JAG1则进一步与Notch3结合，激活Notch信号，激活的Notch信号可通过介导细胞凋亡、增殖、血管生成和细胞迁移促进结直肠癌的发生发展。除此之外，APL13/APJ还能调节多个分子因子/通路，如趋化因子受体4(CXCR4)、VEGF和血管生成素(Ang)。这些机制可能协同促进结直肠癌的发生发展和转移。

6 Chemerin在结直肠癌中的作用

Chemerin是一种新型脂肪因子，以pro-chemerin 的形式分泌，并通过凝血和炎症相关的丝氨酸蛋白酶将其C末端裂解而激活。Chemerin主要由肝脏和脂肪组织产生，并通过与其受体趋化素样受体1(CMLKR-1)结合发挥生物学作用。已有研究证明，Chemerin的水平在肥胖和胰岛素抵抗状态下更高，在减肥后下降。此外，Chemerin表达与血管生成、细胞的增殖和迁移、炎症、趋化作用、葡萄糖和脂肪代谢等有明显的相关性。

目前已有证据表明，Chemerin与结直肠癌的发生发展密切相关。 Erdogan等[28]报道，结直肠癌患者血清中的Chemerin水平高于对照组，并与炎症标志物如CRP、血沉以及纤维蛋白原有关。Alkady等[29]验证了这一点，并发现结直肠癌患者血清Chemerin水平随TNM恶性程度的升高而升高。此外，Chemerin与其他临床有用的肿瘤生物标志物，如CEA、CA19-9有很强的正相关性。一项前瞻性队列研究表明，血清Chemerin水平升高与患结直肠癌的风险间存在正向线性关系[30]。Kaplan-Meier分析显示，与血清Chemerin水平较低的患者相比，较高的血清Chemerin水平与结直肠癌患者的生存概率降低有关。Lee等[31]测定了110例结直肠癌患者的血清Chemerin水平，采用癌症治疗功能评估评分作为结直肠癌患者的生活质量指标，发现结直肠癌患者癌症相关生活质量与血清Chemerin水平呈负相关，进一步证实了Chemerin在结直肠癌转化与进展中的负向作用。

根据目前的认识，Chemerin主要通过激活CMKLR1介导血管生成及肿瘤微环境的形成。Kiczmer等[32]对47例结直肠癌患者肿瘤组织及边缘组织标本分析研究发现，肿瘤组织中CMKLR1和MMP-9的表达明显高于边缘组织，并与肿瘤浸润深度呈正相关，CMKLR1可能通过刺激MMP-9表达，促进肿瘤组织向正常组织的浸润及血管生成，从而在结直肠癌的发病机制中发挥重要作用。此外，Chemerin具有很强的趋化作用及促炎作用，可促进癌症相关的炎症反应，进一步影响细胞的增殖与迁移以及血管生成。

综上所述，脂肪因子对结直肠癌发生发展的影响有待深入研究。目前已有大量研究表明，瘦素、脂联素、网膜素-1、Apelin、Chemerin可通过各种方式在结直肠癌中发挥重要作用。部分脂肪因子如瘦素、网膜素等对结直肠癌的作用存在大量相互矛盾的报道，因此需要更系统、更深入的研究明确其在结直肠癌中的作用。此外，明确脂肪因子对结直肠癌的致病证据可能会为未来结直肠癌的治疗提供新的方向。2017版美国国立综合癌症网络结直肠癌指南建议一般风险人群可以考虑从50岁开始进行结直肠癌的定期筛查[33]。根据目前的研究，脂肪因子分泌紊乱的人群结直肠癌的患病风险更大，对这类人群进行早期结直肠癌筛查是否有利尚缺乏相关研究，未来对该方向进行探讨有重要现实意义。