程歡歡，王華陽(yáng)，曲 迅

(山東大學(xué)齊魯醫(yī)院臨床基礎(chǔ)研究所，山東濟(jì)南250012)

瘦素抵抗的免疫調(diào)節(jié)作用及其與腫瘤發(fā)生的關(guān)系

程歡歡，王華陽(yáng)，曲 迅*

(山東大學(xué)齊魯醫(yī)院臨床基礎(chǔ)研究所，山東濟(jì)南250012)

瘦素是一種內(nèi)分泌激素，與受體結(jié)合后發(fā)揮調(diào)節(jié)食欲、能量代謝、生殖和造血等多種生物學(xué)作用。瘦素抵抗與腫瘤發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，除對(duì)腫瘤細(xì)胞的增殖及凋亡等發(fā)揮作用外，還參與調(diào)節(jié)腫瘤局部微環(huán)境中多種免疫細(xì)胞的數(shù)目與功能，通過(guò)調(diào)控抗腫瘤免疫活性參與腫瘤發(fā)生發(fā)展。目前已發(fā)現(xiàn)瘦素抵抗的免疫調(diào)節(jié)作用在多種類型腫瘤中發(fā)揮功能，對(duì)腫瘤的診斷與防治具有重要意義。

瘦素;瘦素抵抗;免疫調(diào)節(jié);腫瘤;低氧

流行病學(xué)研究表明肥胖可以增加癌癥風(fēng)險(xiǎn)，多種脂肪因子如瘦素(leptin)等日益受到關(guān)注。瘦素主要由脂肪細(xì)胞產(chǎn)生，作用于下丘腦弓狀核的瘦素受體(leptin receptor，OB-R)，調(diào)控人的食欲(飽食信號(hào))，保持人體能量恒定。瘦素影響 IFN-γ、IL-10、TGF-β等多種細(xì)胞因子分泌及功能，進(jìn)而影響Th1/Th2平衡，調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答［1］。臨床研究發(fā)現(xiàn)瘦素水平與癌癥如前列腺癌、乳腺癌等風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)，促進(jìn)細(xì)胞增殖、分化和血管生成，在肥胖與癌癥的關(guān)系中扮演重要角色，但是其具體作用機(jī)制尚不清楚［2］。瘦素抵抗(leptin resistance)對(duì)免疫應(yīng)答的調(diào)節(jié)在腫瘤發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)移中的作用日益受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的重視。闡明瘦素抵抗的免疫調(diào)節(jié)作用確切機(jī)制及影響因素(如低氧)對(duì)腫瘤診斷及治療具有一定的理論及臨床意義。本文就近年來(lái)國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究進(jìn)行綜述。

1 瘦素抵抗

1994年 Zhang等［3］利用定位克隆方法獲得“Obese”基因，其編碼的蛋白質(zhì)為瘦素，含167個(gè)氨基酸，分子質(zhì)量為16 ku。瘦素主要由白色脂肪組織產(chǎn)生，與中樞或外周的瘦素受體結(jié)合后，激活JAKSTAT、PI3K、MAPK等信號(hào)通路，發(fā)揮調(diào)控能量平衡、脂肪貯存、代謝、生殖、造血等作用［1］。然而現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，在一些嚙齒類肥胖動(dòng)物及人類大多數(shù)肥胖患者中，脂肪組織瘦素mRNA表達(dá)增加，血清瘦素濃度升高，提示機(jī)體對(duì)瘦素呈弱反應(yīng)或無(wú)反應(yīng)。這種機(jī)體組織對(duì)瘦素的調(diào)節(jié)作用不敏感或無(wú)反應(yīng)的現(xiàn)象稱為瘦素抵抗。隨著研究的深入，發(fā)現(xiàn)在其他生理或病理狀態(tài)如妊娠或腫瘤發(fā)生中均存在此現(xiàn)象，但其原因及作用機(jī)制尚未闡明。關(guān)于瘦素抵抗機(jī)制主要存在以下觀點(diǎn):1)瘦素受體(如OB-Ra)具有結(jié)合飽和性，使瘦素的轉(zhuǎn)運(yùn)效率降低。2)瘦素作用的靶器官受損。3)瘦素受體基因突變使表達(dá)的受體功能不全。4)血清中存在能與瘦素結(jié)合并使其生物學(xué)活性減弱的物質(zhì)，如可溶性瘦素受體等。5)與受體結(jié)合后信號(hào)傳導(dǎo)通路障礙，如細(xì)胞因子信號(hào)抑制因子(SOCS3)在肥胖大鼠下丘腦神經(jīng)元內(nèi)的表達(dá)增強(qiáng)，抑制了正常的信號(hào)傳導(dǎo)。6)瘦素信號(hào)系統(tǒng)與其他調(diào)節(jié)因子之間平衡被打破。瘦素抵抗的形成及作用機(jī)制較為復(fù)雜，多種作用途徑共同發(fā)揮作用，闡明具體機(jī)制仍需后續(xù)大量實(shí)驗(yàn)研究證實(shí)。

2 瘦素抵抗與免疫應(yīng)答

近年的研究顯示，瘦素抵抗可作用于多種免疫細(xì)胞發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用。阻斷瘦素或瘦素受體均可促進(jìn)Treg細(xì)胞增殖，調(diào)節(jié)Th1/Th2平衡，同時(shí)發(fā)現(xiàn)瘦素抵抗模型小鼠［瘦素缺陷小鼠(ob/ob)、瘦素受體缺陷小鼠(db/db)、糖尿病模型小鼠(NOD-leprdb5j/LtJ)］Treg細(xì)胞增殖，并出現(xiàn)不同程度的免疫功能缺陷，表明瘦素抵抗是促進(jìn)Treg細(xì)胞增殖的重要調(diào)節(jié)機(jī)制;進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，瘦素通過(guò)瘦素受體-STAT3-SOCS3途徑及瘦素受體-ERK1/2途徑發(fā)揮作用［4］。在肺炎球菌性肺炎發(fā)生時(shí)，瘦素受體突變，導(dǎo)致Leptin Rb-STAT3途徑受損，巨噬細(xì)胞吞噬細(xì)菌能力增強(qiáng)［5］。以上研究表明，瘦素抵抗對(duì)免疫功能的調(diào)節(jié)是多層次的，可調(diào)節(jié)多種類型免疫應(yīng)答。在炎性反應(yīng)、腫瘤等發(fā)生時(shí)，瘦素抵抗受多種因素調(diào)節(jié)，如低氧、IL-10、TNF-α等都會(huì)作用于瘦素受體通路［6－7］。最近的研究顯示，低氧可以誘導(dǎo) SOCS3表達(dá)，從而抑制瘦素受體下游信號(hào)通路MAPK的活化［8］，提示其促進(jìn)瘦素抵抗作用的發(fā)生。但這一結(jié)論尚需進(jìn)一步研究證實(shí)。

3 瘦素抵抗和腫瘤免疫

多種腫瘤細(xì)胞表達(dá)瘦素和瘦素受體，如胃癌、乳腺癌等，通過(guò)自分泌或旁分泌途徑發(fā)揮作用。腫瘤的發(fā)生發(fā)展與機(jī)體免疫功能存在復(fù)雜而密切的聯(lián)系。腫瘤微環(huán)境中的多種免疫細(xì)胞參與調(diào)控腫瘤發(fā)生發(fā)展，與環(huán)境中其他因素(如低氧)共同維持抗/促腫瘤平衡［9］。作為連接腫瘤發(fā)生和免疫應(yīng)答的重要因子，瘦素的免疫調(diào)節(jié)功能在腫瘤中的作用日益受到人們關(guān)注，并在多種腫瘤如乳腺癌、結(jié)腸癌、肺癌和肝癌中進(jìn)行了相關(guān)研究。

3.1 瘦素抵抗與乳腺癌

體外及臨床前研究表明，外周血瘦素水平增高的肥胖個(gè)體乳腺癌患病風(fēng)險(xiǎn)增加［10］;乳腺癌患者血清瘦素水平顯著高于對(duì)照組，且與腫瘤體積及TNM分期呈正相關(guān)［11］。這些研究提示瘦素抵抗參與乳腺癌的發(fā)生發(fā)展。瘦素通過(guò)促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞生長(zhǎng)、轉(zhuǎn)移及血管生成，激活芳香酶表達(dá)及上調(diào)雌激素水平等機(jī)制發(fā)揮作用［11］。瘦素的免疫調(diào)節(jié)作用是乳腺癌發(fā)生發(fā)展的重要因素。例如，IL-1是促進(jìn)乳腺癌發(fā)展的重要細(xì)胞因子之一。瘦素可通過(guò)自分泌或旁分泌方式上調(diào)脂肪組織中IL-1家族細(xì)胞因子的表達(dá)，以此促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞的生長(zhǎng)與轉(zhuǎn)移過(guò)程［12］。這一結(jié)果為瘦素在乳腺癌中的作用機(jī)制研究提供了新思路。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)與正常F344大鼠相比，膳食誘導(dǎo)肥胖(diet-induced obesity，DIO)大鼠植入乳腺癌細(xì)胞系MADB106細(xì)胞15 min后，血清及組織(脾和肝臟)中單核細(xì)胞及NK細(xì)胞數(shù)目即顯著上調(diào);而植入MADB106細(xì)胞前5 min輸入500 μg/kg人重組瘦素，單核細(xì)胞及NK細(xì)胞數(shù)目下調(diào)［13］;這提示瘦素抵抗能夠增加免疫細(xì)胞數(shù)目，調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答。但此結(jié)論仍需臨床數(shù)據(jù)進(jìn)一步證實(shí)。

3.2 瘦素抵抗與結(jié)腸癌

瘦素及瘦素受體在結(jié)腸癌發(fā)生發(fā)展中的作用尚存爭(zhēng)議。有研究顯示，原發(fā)結(jié)腸癌組織過(guò)表達(dá)瘦素受體，瘦素促進(jìn)結(jié)腸癌細(xì)胞增殖并抑制其凋亡［14］。在血清中，瘦素水平卻隨腫瘤分期及侵襲而下降［15］。這提示，在外周和局部存在不同的調(diào)節(jié)機(jī)制。有研究發(fā)現(xiàn)，瘦素可以促進(jìn)人結(jié)腸癌細(xì)胞系T(84)、HT29/Cl．19A 及 Caco-2細(xì)胞增殖，阻斷瘦素受體下游MAPK及PI3K/Akt通路后瘦素的促增殖能力減弱。提示瘦素抵抗可能抑制結(jié)腸癌的發(fā)生［16］。最近發(fā)現(xiàn)，瘦素抵抗在結(jié)腸癌中具有抗腫瘤免疫作用。結(jié)腸癌細(xì)胞上瘦素受體OB-Rb高表達(dá)與結(jié)腸癌患者無(wú)進(jìn)展生存期(progression-free survival，PFS)時(shí)間長(zhǎng)短密切相關(guān);繼而發(fā)現(xiàn)瘦素及瘦素受體參與誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞FasL、顆粒酶B及穿孔素等表達(dá)，提示其可能促進(jìn)細(xì)胞毒性抗腫瘤免疫發(fā)生［17］。以上研究提示，瘦素抵抗可能在結(jié)腸癌的發(fā)生發(fā)展中起多方面的作用。深入研究瘦素抵抗在結(jié)腸癌中的作用機(jī)制，將可能為結(jié)腸癌治療提供新的治療策略。低氧是腫瘤局部微環(huán)境中與瘦素緊密相關(guān)的重要因素之一，結(jié)腸癌組織中瘦素、瘦素受體與低氧誘導(dǎo)因子 1α(hypoxia-inducible factor 1α，HIF1α)的表達(dá)顯著正相關(guān)［18］。提示低氧可能促進(jìn)結(jié)腸癌組織中瘦素抵抗作用，其具體作用及機(jī)制有待進(jìn)一步證實(shí)。

3.3 瘦素抵抗與肺癌

關(guān)于瘦素和肺癌的研究集中在非小細(xì)胞肺癌(non-small cell lung cancer，NSCLC)。瘦素基因啟動(dòng)子區(qū)－2548G/A功能多態(tài)性與NSCLC發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)存在密切聯(lián)系。攜帶該易感基因的吸煙者肺癌患病風(fēng)險(xiǎn)亦顯著上調(diào)。2548G/A功能多態(tài)性與瘦素高表達(dá)存在密切聯(lián)系［19］。瘦素促進(jìn)中性粒細(xì)胞、單核/巨噬細(xì)胞及樹(shù)突狀細(xì)胞中活性氧自由基及促炎細(xì)胞因子等表達(dá)和分泌，誘導(dǎo)肺部持續(xù)反復(fù)的慢性炎性反應(yīng)，并通過(guò)促進(jìn)Th1細(xì)胞增殖誘導(dǎo)Th1/Th2型免疫失衡，由此增加肺癌發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)［20］。肥胖NSCLC患者血清瘦素水平升高［21］，提示瘦素抵抗現(xiàn)象的存在，但其在肺癌中的免疫調(diào)控作用及機(jī)制仍需進(jìn)一步研究。此外，低氧也是影響肺癌發(fā)生的一個(gè)重要因素。研究發(fā)現(xiàn)，肺腺癌細(xì)胞中瘦素表達(dá)水平受低氧信號(hào)的加強(qiáng)而上調(diào)，低氧對(duì)瘦素表達(dá)的促進(jìn)作用受 HIF1α的調(diào)控［22］。

3.4 瘦素抵抗與肝癌

肥胖是肝癌發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)增加的重要因素之一［23］。然而，瘦素抵抗在肝癌發(fā)生中的作用尚未完全闡明。最近一項(xiàng)研究顯示，向瘦素受體缺陷(db/db)小鼠飼喂含40 ppm二乙基亞硝胺(diethylnitrosamine，DEN)的飲用水兩周后，持續(xù)飼喂含0.03%或0.06%非環(huán)式視黃酸(acyclic retinoid，ACR)的飲食34周，與對(duì)照組相比DEN誘導(dǎo)的肝細(xì)胞癌發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)明顯降低;進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，ACR處理組小鼠肝細(xì)胞中MAPK信號(hào)通路活性顯著下調(diào)［24］。這一結(jié)果提示ACR可通過(guò)抑制瘦素受體下游信號(hào)通路促進(jìn)瘦素抵抗，從而抑制肝癌發(fā)生。然而，另一研究小組發(fā)現(xiàn)，向荷肝細(xì)胞癌裸鼠模型持續(xù)注射瘦素6周后腫瘤體積顯著減小、生存率提高，外周血NK細(xì)胞數(shù)量增加;而對(duì)由于存在瘦素抵抗而導(dǎo)致NK細(xì)胞缺乏的SCID小鼠則無(wú)影響［25］。這提示，瘦素抵抗通過(guò)抑制NK細(xì)胞的細(xì)胞殺傷作用促進(jìn)肝細(xì)胞癌細(xì)胞的生長(zhǎng)。以上研究結(jié)果提示，瘦素抵抗在肝癌發(fā)生發(fā)展中可能同時(shí)具有促腫瘤和抗腫瘤兩種作用。對(duì)此，有研究者認(rèn)為，瘦素抵抗可能根據(jù)肝細(xì)胞類型或肝癌發(fā)展階段的不同而發(fā)揮不同作用。盡管瘦素抵抗可能在早期有效抑制肝癌發(fā)生，但持續(xù)的高瘦素血癥激活肝巨噬細(xì)胞及肝竇內(nèi)皮細(xì)胞，放大炎性反應(yīng)，增加肝癌發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)［26］。瘦素抵抗的何種作用在肝癌發(fā)生中占優(yōu)勢(shì)可能受多種因素(如低氧)的調(diào)控。

4 結(jié)語(yǔ)

惡性腫瘤嚴(yán)重威脅人們健康，闡明其發(fā)病機(jī)制并提供有效的治療手段是亟待解決的問(wèn)題。瘦素抵抗是連接免疫調(diào)節(jié)與腫瘤發(fā)生發(fā)展的橋梁，闡明其作用機(jī)制將會(huì)為腫瘤預(yù)防及治療等提供新的策略。但是目前也存在很多難題，如瘦素抵抗發(fā)生時(shí)出現(xiàn)的選擇性瘦素抵抗，即仍有一部分瘦素發(fā)揮其“有害作用”，其發(fā)生的機(jī)制是什么?瘦素抵抗的免疫調(diào)節(jié)作用是否在腫瘤發(fā)生發(fā)展中扮演主要角色?是否具有雙重作用?這些問(wèn)題仍有待于進(jìn)一步研究證實(shí)。

［1］Conde J，Scotece M，Gomez R，et al．At the crossroad between immunity and metabolism:focus on leptin［J］．Expert Rev Clin Immunol，2010，6:801 －808．

［2］Howard JM，Pidgeon GP，Reynolds JV．Leptin and gastrointestinal malignancies［J］．Obes Rev，2010，11:863 －874．

［3］Zhang Y，Proenca R，Maffei M，et al．Positional cloning of the mouse obese gene and its human homologue［J］．Nature，1994，372:425－432．

［4］De Rosa V，Procaccini C，Cali G，et al．A key role of leptin in the control of regulatory T cell proliferation［J］．Immunity，2007，26:241－255．

［5］Mancuso P，Peters-Golden M，Goel D，et al．Disruption of leptin receptor-STAT3 signaling enhances leukotriene production and pulmonary host defense against pneumococcal pneumonia［J］．J Immunol，2011，186:1081 －1090．

［6］Wood IS，de Heredia FP，Wang B，et al．Cellular hypoxia and adipose tissue dysfunction in obesity［J］．Proc Nutr Soc，2009，68:370－377．

［7］Fresno M，Alvarez R，Cuesta N．Toll-like receptors，inflammation，metabolism and obesity［J］．Arch Physiol Biochem，2011，117:151－164．

［8］Gu Q，Kong Y，Yu ZB，et al．Hypoxia-induced SOCS3 is limiting STAT3 phosphorylation and NF-kappaB activation in congenital heart disease［J］．Biochimie，2011，93:909 －920．

［9］Grivennikov SI，Greten FR，Karin M．Immunity，inflammation，and cancer［J］．Cell，2010，140:883 －899．

［10］Grossmann ME，Ray A，Nkhata KJ，et al．Obesity and breast cancer:status of leptin and adiponectin in pathological processes［J］．Cancer Metastasis Rev，2010，29:641－653．

［11］Paz-Filho G，Lim EL，Wong ML，et al．Associations between adipokines and obesity-related cancer［J］．Front Biosci，2011，16:1634 －1650．

［12］Perrier S，Caldefie-Chezet F，Vasson MP．IL-1 family in breast cancer:potential interplay with leptin and other adipocytokines［J］．FEBS Lett，2009，583:259 －265．

［13］Behrendt P，Buchenauer T，Horn R，et al．Diet-induced obesity，exogenous leptin-， and MADB106 tumor cell challenge affect tissue leukocyte distribution and serum levels of cytokines in F344 rats［J］．Endocrine，2010，38:104－112．

［14］Stachowicz M，Mazurek U，Nowakowska-Zajdel E，et al．Leptin and its receptors in obese patients with colorectal cancer［J］．J Biol Regul Homeost Agents，2010，24:287－295．

［15］Salageanu A，Tucureanu C，Lerescu L，et al．Serum levels of adipokines resistin and leptin in patients with colon cancer［J］．J Med Life，2010，3:416 －420．

［16］Hoda MR，Keely SJ，Bertelsen LS，et al．Leptin acts as a mitogenic and antiapoptotic factor for colonic cancer cells［J］．Br J Surg，2007，94:346 －354．

［17］Aloulou N，Bastuji-Garin S，Le Gouvello S，et al．Involvement of the leptin receptor in the immune response in intestinal cancer［J］．Cancer Res，2008，68:9413 －9422．

［18］Koda M，Sulkowska M，Kanczuga-Koda L，et al．Expression of the obesity hormone leptin and its receptor correlates with hypoxia-inducible factor-1 alpha in human colorectal cancer［J］．Ann Oncol，2007，18 Suppl 6:vi116 －119．

［19］Ribeiro R，Araujo AP，Coelho A，et al．A functional polymorphism in the promoter region of leptin gene increases susceptibility for non-small cell lung cancer［J］．Eur J Cancer，2006，42:1188 －1193．

［20］Malli F，Papaioannou AI，Gourgoulianis KI，et al．The role of leptin in the respiratory system:an overview［J］．Respir Res，2010，11:152．

［21］Terzidis A，Sergentanis TN，Antonopoulos G，et al．Elevated serum leptin levels:a risk factor for non-small-cell lung cancer?［J］．Oncology，2009，76:19－25．

［22］張妍蓓，方明，何鳳蓮，等．缺氧誘導(dǎo)因子1α調(diào)控人肺腺癌瘦素表達(dá)機(jī)制的初步研究［J］．中華醫(yī)學(xué)雜志，2008，88:2848－2853．

［23］Toffanin S，F(xiàn)riedman SL，Llovet JM．Obesity，inflammatory signaling，and hepatocellular carcinoma-an enlarging link［J］．Cancer Cell，2010，17:115 －117．

［24］Shimizu M，Sakai H，Shirakami Y，et al．Acyclic retinoid inhibits diethylnitrosamine-induced liver tumorigenesis in obese and diabetic C57BLKS/J-+(db)/+Lepr(db)mice［J］．Cancer Prev Res(Phila)，2011，4:128－136．

［25］Elinav E，Abd-Elnabi A，Pappo O，et al．Suppression of hepatocellular carcinoma growth in mice via leptin，is associated with inhibition of tumor cell growth and natural killer cell activation［J］．J Hepatol，2006，44:529 －536．

［26］Polyzos SA，Kountouras J，Zavos C，et al．The potential adverse role of leptin resistance in nonalcoholic fatty liver disease:a hypothesis based on critical review of the literature［J］．J Clin Gastroenterol，2011，45:50 －54．

The immunomodulation of leptin resistance and its relationship with the development of tumor

CHENG Huan-huan，WANG Hua-yang，QU Xun*

(Institute of Basic Medical Sciences，Qilu Hospital of Shandong University，Jinan 250012，China)

Leptin is a multifunctional hormone that regulates energy balance，appetite，reproduction，hematogenesis et al．Its action is mediated by leptin receptor．Leptin resistance is related with the tumorigenesis and tumor development．Leptin resistance not only plays an important role in the proliferation and apoptosis of cancer cells，but also regulates the quantity and function of variable kinds of immunocytes in tumor microenvironment．The immunomodulation of leptin resistance is vital for the development of cancer．Up to now，the immunomodulation of leptin resistance has been found to act in many kinds of tumors．To elucidate its mechanism might prove effective in cancer diagnosis and prevention．

leptin;leptin resistance;immunomodulation;neoplasms;hypoxia

R 730.3

A

1001-6325(2012)09-1099-04

2011－08－26

2011－12－28

國(guó)家自然科學(xué)基金(81072406，30872321);山東省自然科學(xué)基金(Y2008C02);山東大學(xué)優(yōu)秀研究生科研創(chuàng)新基金資助(yyx10126)

*通信作者(corresponding author):quxun@sdu．edu．cn