脂联素抗肿瘤效应及其机制研究*

王 鹏 王庆宝

(泰山医学院，山东 泰安 271016)

脂联素(adiponectin)是一类主要由脂肪组织分泌的蛋白质，具有调节糖脂代谢、抗炎和抗动脉粥样硬化等多种功能，在代谢综合征的发生和发展过程中起着重要的作用。近年来的研究表明，脂联素与肿瘤特别是与肥胖相关的生殖系统和消化系统的肿瘤密切相关。对脂联素作用的机制研究表明，脂联素可通过多条信号通路发抑制肿瘤细胞生长增殖、诱导癌细胞凋亡，也可以通过增强胰岛素敏感性、抗炎和抗血管形成发挥抗肿瘤效应。

1 血浆脂联素的存在形式及其受体

人脂联素基因定位于3q27，大小为17 kb，由3个外显子和2个内含子组成。人脂联素单体由244个氨基酸残基组成(鼠类同源物由247个氨基酸残基组成)，与C1q、TNF-α等具有相似的结构，属于可溶性防御性胶原家族成员[1]。脂联素主要由四个结构域构成：氨基末端的信号肽区、一小段非螺旋区(不同的种属之间此区的结构完全不同)、由22个氨基酸残基组成的胶原结构域以及羧基端的球形结构域[2]，其中球形结构域比全长脂联素在调节糖、脂代谢方面具有更强的生物学作用，是脂联素主要的功能结构域，又称为球形脂联素(gobular adiponectin，gAd)[3]。

脂联素单体只存在于脂肪细胞中，单体只有形成多聚体后才能被分泌至细胞外。脂联素在血清中有三种不同的多聚体形式：三聚体(trimer)、六聚体(hexamer)和高分子量型(high molecular weight, HMW)[4，5]。不同形式的多聚体可能具有不同的细胞内信号传递途径，所起的生物学作用也不尽相同[6，7]。

脂联素的生物学作用是通过与特异性受体相结合来完成的。2003年Yamauchi等应用分子克隆技术确定脂联素受体(adeponectin receptor，AdipoR)存在两种异构体，分别称为脂联素受体1(AdipoR1)和脂联素受体2(AdipoR2)，其编码基因分别位于染色体1p36和12p13。AdipoR1主要在骨骼肌中表达，与gAd的亲和力较高；AdipoR2主要在肝脏中表达，与全长脂联素的亲和力较高。脂联素受体的拓扑结构与G蛋白相似，均为七次跨膜，但与G蛋白结构的最大不同为脂联素受体的N末端位于细胞内，而C末端位于细胞外[8]。

2 脂联素与恶性肿瘤的相关研究

近年来的研究表明，血浆脂联素水平与恶性肿瘤、尤其是肥胖相关的恶性肿瘤发病率呈负相关，预示着血清低脂联素水平可能是肿瘤发生的一个新的危险因子。

1.1脂联素与乳腺癌

肥胖是公认的乳腺癌发病的危险因素，绝经后女性反映肥胖的各项指标如体质量指数(body mass index, BMI)、体重、腰臀比均与乳腺癌的发生呈正相关[9]。这是因为女性绝经后卵巢停止产生雌激素，循环中的雌激素主要由脂肪组织的基质细胞合成。肥胖妇女产生雄(甾)烯二酮并将其转变成雌激素的能力增加，绝经后血清雌激素浓度升高，因此会促进乳腺癌的。Miyoshi等人发现，乳腺癌患者的血浆脂联素水平较健康对照者降低(P< 0.01)，低浓度和中浓度组较高浓度组乳腺癌的发生率明显升高[10]，而且低血浆脂联素组乳腺癌更大，病理分级更高，提示肿瘤更具侵袭性。Pfeiler等观察了乳腺癌患者体内AdipoR表达和胰岛素抵抗的关系，发现AdipoR2的表达与淋巴血管及血管瘤的侵袭力有显著的正相关[11]。Kang等对韩国41例乳腺癌患者和43例年龄和体脂相匹配的正常对照者的研究发现，低脂联素水平可使乳腺癌的淋巴结转移显著增加[12]，国内也有学者得出了相似的结论[13]。

1.2脂联素与子宫内膜癌

2003年Pet ridou等发现，在小于65岁的妇女中，血浆脂联素水平每增加一个标准差，其患子宫内膜癌的风险就会降低50%左右，提示脂联素水平与子宫内膜癌的发病风险呈负相关[14]。Soliman等人也发现，低脂联素水平的妇女子宫内膜癌的发病风险可增加17倍，低脂联素水平且高BMI的妇女子宫内膜癌的发病风险可增加6倍以上[15]。Rzepka-Gorska等的研究表明，子宫内膜癌的病理学分级对脂联素水平没有显著影响，但G3期的脂联素水平显著低于G1期的水平，这说明脂联素在子宫内膜癌的发展过程中起着重要的作用[16]。

1.3脂联素与前列腺癌

肥胖相关的胰岛素抵抗与前列腺癌的发展相关。Goktas测定了30例前列腺癌患者、41例良性前列腺梗阻的受试者和36例健康人的血浆脂联素水平，结果发现前列腺癌组的血浆脂联素水平明显低于其他两组[17]； Michalakis等人也发现血浆脂联素水平在前列腺癌患者中显著降低，在远处转移组中较肿瘤组中显著降低(P=0.012) 在校正年龄、BMI、吸烟史、酗酒、胰岛素和睾酮等因素后发现，高脂联素水平的男性前列腺癌的发病风险可减少71%～73%[18]；但Sher等的研究并未发现脂联素水平和Gleason评分间的负相关关系[19]。

1.4脂联素与结肠直肠癌

研究表明肥胖和胰岛素抵抗与结肠直肠癌的发病风险关系密切，而血浆脂联素的水平与胰岛素抵抗呈明显的负相关，提示脂联素可能与结肠直肠癌之间有内在的联系。Otake研究了51例内脏脂肪增多的结肠直肠腺瘤患者、52例无结肠直肠疾病的对照组的体内脂联素水平，发现脂联素浓度在结肠直肠癌中低于对照组[20]；Kumor等等也得出了相似的结论[21]。但Ealey等的研究并未发现这种关系，他们通过研究脂联素转基因(adiponectin transgenic，AdTg)小鼠发现，AdTg小鼠与野生型小鼠相比，无论雌雄其结肠癌的发生率、肿瘤数量和大小均无差异[22]；Ogunwobi等人则发现脂联素能够促进HT-29人结肠癌细胞的增殖以及炎症因子的释放,以上结果均提示脂联素对结肠直肠癌的作用与研究对象的类型有关[23]。

1.5脂联素与胃癌

Ishikawa M等对75例胃癌患者和52例健康对照者的病例对照研究表明，胃癌患者，尤其是胃上部未分化肿瘤患者的脂联素水平显著低于健康对照组。脂联素水平与胃癌发病风险呈显著负相关。在32例未分化的胃上部恶性肿瘤患者中发现，脂联素水平与肿瘤的大小、浸润程度和TNM分期呈负相关，表明脂联素在胃癌的发生发展过程中发挥着重要的作用[24]。

1.6脂联素与食管癌

Yildirim等对62例食道癌患者和30例健康个体进行的研究结果表明，病例组血清脂联素水平显著低于健康对照组，且随着癌变分期的增加逐渐降低，在IV期食道癌中更为显著，提示脂联素在非肥胖性食管癌患者的癌症发生发展过程中发挥了重要作用[25]。

1.7脂联素与血液系统肿瘤

再体实验研究显示，慢性淋巴细胞白血病和骨髓增生性疾病患者体内血浆脂联素水平明显低于正常人群，在给予干扰素治疗后脂联素浓度又会有所恢复。作者认为淋巴细胞和骨髓细胞的增殖会诱导炎症因子的产生，后者可以下调脂联素的表达；干扰素能够抑制炎症因子的产生，因而可以促进脂联素的生成[26]。体外实验也同样发现脂联素具有抑制骨髓单核细胞系增殖的功能[27]。

3 脂联素抗肿瘤作用的可能机制

越来越多的证据表明脂联素是调节肿瘤细胞周期及其侵袭迁移等过程中的一个重要因子。肿瘤细胞表达脂联素受体，脂联素与受体结合后可激活其下游信号通路直接作用于肿瘤细胞；或者通过抗血管生成，诱导肿瘤细胞凋亡和其他机制调节细胞增殖，从而发挥抗肿瘤的效应。

3.1抑制肿瘤细胞的增殖

动物实验表明，脂联素可以显著抑制T241纤维肉瘤的增长[28]。体外增殖试验表明，脂联素可以抑制乳腺癌细胞系MDA-MB-231、MCF-7[29,30]、前列腺癌细胞系LNCaP-FGC、DU145和PC-3、以及肝癌细胞系HepG2的增殖[31]，体外细胞凋亡试验的结果表明脂联素可以促进乳腺癌MCF7和MDA-MB-231细胞系的凋亡[30,32]。由此可见，脂联素具有明显的抑制细胞增殖、迁移和促凋亡作用，这是其抗肿瘤作用的可能机制之一。

3.1.1通过腺苷酸活化蛋白激酶(AMP-activated protein kinase, AMPK)相关信号通路发挥抗增殖效应 对脂联素抗肿瘤增殖的信号机制研究最多的是AMPK相关途径。活化的AMPK可以通过抑制多种酶和蛋白的转录及表达而发挥作用。Sugiyama M等发现，脂联素可通过激活AMPK、降低mTOR的活性抑制人结肠直肠癌CRC细胞的生长[33]；Wang等研究表明，脂联素作用于MDA-MB-231后，可活化AMPK，进而抑制Akt/GSK-3β/ β-catenin信号通路，减少的β-catenin核转位，Cyclin D1蛋白表达降低，使细胞周期停滞在G0-G1期，抑制肿瘤细胞的增殖[32]；Tang等发现脂联素可通过激活AMPK下调NF-κB的活性，使α5β1整合素的表达上调，抑制前列腺癌细胞的迁移[34]；Kim等发现脂联素激活AMPK使PP2A活化，抑制乳腺癌细胞的增殖和迁移过程A[35]。

3.1.2通过调节其他生长因子的活性发挥抗增殖效应 脂联素抑制肿瘤细胞增殖的作用还可以通过调节一些重要的生长因子的活性来实现。Wang等人发现，脂联素能够选择性的抑制成纤维细胞生长因子、血小板衍生生长因子等生长因子诱发的DNA合成，从而发挥抗细胞增殖效应[36]。

3.2抗炎作用

某些炎症反应是导致肿瘤发生的前提，减轻炎症反应可以在一定程度上减少肿瘤的发生。脂联素调节炎症因子的表达和炎症相关细胞的活性，在炎症发生过程中发挥着重要的作用。有研究发现，脂联素能够抑制肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor-α, TNFα)、细胞间粘附分子(intercellular adhesion molecule-1, ICAM)和血管内皮细胞粘附分子(vascular cell adhesion molecule-1,VCAM)、等的表达，同时促进抑炎症因子IL-10和IL-1的生成[37]。

3.3胰岛素增敏

目前，胰岛素样生长因子1(IGF1)浓度的增加已经被证明与乳腺癌、前列腺癌、肺癌、结肠直肠癌和食管癌等的发病有关[38,39]。Mantzoros等的研究表明，患有乳腺癌的肥胖患者体内脂联素表达水平降低可导致血中胰岛素和组织内IGF1水平相继增高，胰岛素和IGF1与各自受体结合后可使多种组织内的VEGF分泌增多，促进癌细胞的增殖，而高脂联素水平则可通过抑制NF-κB的活性使血管内皮细胞生长因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)表达下调，从而抑制癌细胞的增殖[40]。

3.4抑制血管生成

血管生成对肿瘤的生长和迁移至关重要，抑制血管的生成可以抑制肿瘤的生长。Brakenhielm等报道，脂联素，通过caspase-8、caspase-9和caspase-3激活线粒体凋亡途径，诱导活化的内皮细胞凋亡，直接抑制血管新生[28]。但是动物实验却发现脂联素基因敲除的小鼠血管新生速度减慢，肿瘤发生延迟、生长缓慢，提示脂联素会促进血管新生的过程[41]。

4 结 语

用素K/越来越多的临床和试验证据表明，脂联素不但在糖和脂肪的代谢过程中起到重要的作用，而且在众多与肥胖相关的肿瘤的发生和发展过程中有着密切的联系。低血清脂联素水平可能是肿瘤发生的又一个新的危险因子，它在一定程度上成为了肥胖和肿瘤之间的桥梁。脂联素有望成为一种新的有效的抗肿瘤因子，在肿瘤的诊疗治疗过程中发挥作用，其抗肿瘤发生和发展的机制仍然需要进一步深入的研究。

[1] Saito K, Tobe T, Minoshima S, et al. Organization of the gene for gelatin-binding protein (GBP28)[J]. Gene, 1999,229(1-2):67-73.

[2] Kadowaki T, Yamauchi T. Adiponectin and adiponectin receptors[J]. Endocr Rev. May 2005,26(3):439-451.

[3] Sugiura K, Tamakoshi K, Yatsuya H, et al. Contribution of adipocytokines to low-grade inflammatory state as expressed by circulating C-reactive protein in Japanese men: comparison of leptin and adiponectin[J]. Int J Cardiol, 2008,130(2):159-164.

[4] Shapiro L, Scherer PE. The crystal structure of a complement-1q family protein suggests an evolutionary link to tumor necrosis factor[J]. Curr Biol,1998,8(6):335-338.

[5] Waki H, Yamauchi T, Kamon J, et al. Impaired multimerization of human adiponectin mutants associated with diabetes. Molecular structure and multimer formation of adiponectin[J]. J Biol Chem, 2003,278(41):40352-40363.

[6] Tsao TS, Tomas E, Murrey HE, et al. Role of disulfide bonds in Acrp30/adiponectin structure and signaling specificity. Different oligomers activate different signal transduction pathways[J]. J Biol Chem, 2003,278(50):50810-50817.

[7] Tsao TS, Murrey HE, Hug C, et al. Oligomerization state-dependent activation of NF-kappa B signaling pathway by adipocyte complement-related protein of 30 kDa (Acrp30)[J]. J Biol Chem,2002,277(33):29359-29362.

[8] Yamauchi T, Kamon J, Ito Y, et al. Cloning of adiponectin receptors that mediate antidiabetic metabolic effects[J]. Nature, 2003,423(6941):762-769.

[9] Carmichael AR. Obesity and prognosis of breast cancer[J]. Obes Rev, 2006,7(4):333-340.

[10] Miyoshi Y, Funahashi T, Kihara S, et al. Association of serum adiponectin levels with breast cancer risk[J]. Clin Cancer Res, 2003,9(15):5699-5704.

[11] Pfeiler G, Treeck O, Wenzel G, et al. Correlation of body mass index and menopausal status with the intra-tumoral estrogen system in invasive breast cancer[J]. Gynecol Endocrinol, 2009,25(3):183-187.

[12] Kang JH, Yu BY, Youn DS. Relationship of serum adiponectin and resistin levels with breast cancer risk[J]. J Korean Med Sci,2007,22(1):117-121.

[13] Chen DC, Chung YF, Yeh YT, et al. Serum adiponectin and leptin levels in Taiwanese breast cancer patients[J]. Cancer Lett, 2006,237(1):109-114.

[14] Petridou E, Mantzoros C, Dessypris N, et al. Plasma adiponectin concentrations in relation to endometrial cancer: a case-control study in Greece[J]. J Clin Endocrinol Metab, 2003,88(3):993-997.

[15] Soliman PT, Wu D, Tortolero-Luna G, et al. Association between adiponectin, insulin resistance, and endometrial cancer[J]. Cancer,2006;106(11):2376-2381.

[16] Rzepka-Gorska I, Bedner R, Cymbaluk-Ploska A, et al. Serum adiponectin in relation to endometrial cancer and endometrial hyperplasia with atypia in obese women[J]. Eur J Gynaecol Oncol, 2008,29(6):594-597.

[17] Goktas S, Yilmaz MI, Caglar K, et al. Prostate cancer and adiponectin. Urology[J]. Jun 2005,65(6):1168-1172.

[18] Michalakis K, Williams CJ, Mitsiades N, et al. Serum adiponectin concentrations and tissue expression of adiponectin receptors are reduced in patients with prostate cancer: a case control study[J]. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev, 2007,16(2):308-313.

[19] Sher DJ, Oh WK, Jacobus S, et al. Relationship between serum adiponectin and prostate cancer grade[J]. Prostate, 2008,68(14):1592-1598.

[20] Otake S, Takeda H, Suzuki Y, et al. Association of visceral fat accumulation and plasma adiponectin with colorectal adenoma: evidence for participation of insulin resistance[J]. Clin Cancer Res,2005,11(10):3642-3646.

[21] Kumor A, Daniel P, Pietruczuk M, et al. Serum leptin, adiponectin, and resistin concentration in colorectal adenoma and carcinoma (CC) patients[J]. Int J Colorectal Dis, 2009,24(3):275-281.

[22] Ealey KN, Archer MC. Elevated circulating adiponectin and elevated insulin sensitivity in adiponectin transgenic mice are not associated with reduced susceptibility to colon carcinogenesis[J]. Int J Cancer, 2009,124(9):2226-2230.

[23] Ogunwobi OO, Beales IL. Adiponectin stimulates proliferation and cytokine secretion in colonic epithelial cells[J]. Regul Pept, 15 2006,134(2-3):105-113.

[24] Ishikawa M, Kitayama J, Kazama S, et al. The expression pattern of vascular endothelial growth factor C and D in human esophageal normal mucosa, dysplasia and neoplasia[J]. Hepatogastroenterology,2004,51(59):1319-1322.

[25] Yildirim A, Bilici M, Cayir K, et al. Serum adiponectin levels in patients with esophageal cancer[J]. Jpn J Clin Oncol, 2009,39(2):92-96.

[26] Avcu F, Ural AU, Yilmaz MI, et al. Association of plasma adiponectin concentrations with chronic lymphocytic leukemia and myeloproliferative diseases[J]. Int J Hematol, 2006,83(3):254-258.

[27] Yokota T, Oritani K, Takahashi I, et al. Adiponectin, a new member of the family of soluble defense collagens, negatively regulates the growth of myelomonocytic progenitors and the functions of macrophages[J]. Blood,2000,96(5):1723-1732.

[28] Brakenhielm E, Veitonmaki N, Cao R, et al. Adiponectin-induced antiangiogenesis and antitumor activity involve caspase-mediated endothelial cell apoptosis[J]. Proc Natl Acad Sci U S A. 2004,101(8):2476-2481.

[29] Korner A, Pazaitou-Panayiotou K, Kelesidis T, et al. Total and high-molecular-weight adiponectin in breast cancer: in vitro and in vivo studies[J]. J Clin Endocrinol Metab, 2007,92(3):1041-1048.

[30] Dieudonne MN, Bussiere M, Dos Santos E, et al. Adiponectin mediates antiproliferative and apoptotic responses in human MCF7 breast cancer cells[J]. Biochem Biophys Res Commun,2006,345(1):271-279.

[31] Bub JD, Miyazaki T, Iwamoto Y. Adiponectin as a growth inhibitor in prostate cancer cells[J]. Biochem Biophys Res Commun, 2006,340(4):1158-1166.

[32] Wang Y, Lam JB, Lam KS, et al. Adiponectin modulates the glycogen synthase kinase-3beta/beta-catenin signaling pathway and attenuates mammary tumorigenesis of MDA-MB-231 cells in nude mice[J]. Cancer Res,2006,66(23):11462-11470.

[33] Sugiyama M, Takahashi H, Hosono K, et al. Adiponectin inhibits colorectal cancer cell growth through the AMPK/mTOR pathway[J]. Int J Oncol, 2009,34(2):339-344.

[34] Tang CH, Lu ME. Adiponectin increases motility of human prostate cancer cells via adipoR, p38, AMPK, and NF-kappaB pathways[J]. Prostate, 2009,69(16):1781-1789.

[35] Kim KY, Baek A, Hwang JE, et al. Adiponectin-activated AMPK stimulates dephosphorylation of AKT through protein phosphatase 2A activation[J]. Cancer Res, 2009,69(9):4018-4026.

[36] Wang Y, Lam KS, Xu JY, et al. Adiponectin inhibits cell proliferation by interacting with several growth factors in an oligomerization-dependent manner[J]. J Biol Chem,2005,280(18):18341-18347.

[37] Barb D, Williams CJ, Neuwirth AK, et al. Adiponectin in relation to malignancies: a review of existing basic research and clinical evidence[J]. Am J Clin Nutr, 2007,86(3):s858-866.

[38] Yilmaz O, Eroglu A, Dag E, et al. Serum levels of IGF-I and IGFBP-III and their relation with carcinoembryonic antigen and carbohydrate antigen 19-9 in cases of esophageal cancer[J]. Int J Clin Pract, 2006,60(12):1604-1608.

[39] Takaoka M, Kim SH, Okawa T, et al. IGFBP-3 regulates esophageal tumor growth through IGF-dependent and independent mechanisms[J]. Cancer Biol Ther, 2007,6(4):534-540.

[40] Mantzoros C, Petridou E, Dessypris N, et al. Adiponectin and breast cancer risk[J]. J Clin Endocrinol Metab,2004,89(3):1102-1107.

[41] Denzel MS, Hebbard LW, Shostak G, et al. Adiponectin deficiency limits tumor vascularization in the MMTV-PyV-mT mouse model of mammary cancer[J]. Clin Cancer Res, 2009,15(10):3256-3264.