内脏脂肪素在消化道恶性肿瘤中的研究进展

伍志通 覃文周 叶慧芬 向文耀

1.广西壮族自治区贵港市人民医院检验科，广西贵港537100；2.广西壮族自治区贵港市人民医院感染科，广西贵港537100

内脏脂肪素（visfatin）又称内脂素，是一种脂肪细胞因子，因其功能不同而有不同的名称，也称前B细胞克隆增强因子（pre-B-cell colonyenhancing factor，PBEF）或烟酰胺磷酸核糖转移酶（nicotinamide phosphoribosyltransferase，NAMPT）。内脂素是烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）生物合成的重要限速酶。NAD+参与多种信号通路的调节以及多种生物学过程的调节，如细胞周期、凋亡、代谢调节、转录和DNA修复。此外，内脂素在多种恶性肿瘤中表达上调，并且在肿瘤增殖、血管生成、转移和耐药等与肿瘤进展相关的几个关键因子的调控中发挥作用。本文的目的是对内脂素的结构、功能及其在消化道恶性肿瘤中的表达和作用等方面的最新研究进展作一综述。

1 内脂素基因的结构特点及组织分布

1.1 内脂素基因

人类内脂素基因位于染色体7q22，全长大约34.7 kb，由11个外显子和10个内含子组成，cDNA全长2357 kb，编码491个氨基酸、相对分子量为52 kDa的蛋白质，内脂素的mRNA有三个剪接体，分别长2000、2400、4000 bp，其中2400 bp的剪接体含量最高[1-2]。Ognjanovic等[1]研究发现，外显子1被证明编码一个短的5'非翻译区（UTR）和信号肽区；外显子11编码蛋白质产物的羧基末端以及整个3'非编码区；转录起始点上游的5'区包含许多调控元件。5'侧翼区包含两个截然不同的片段：长度为1.4 kb的近端片段和1.6 kb的远端片段。近端片段的GC核苷酸比例较高，含有转录起始点，但不含TATA或CAAT盒；而远端片段的AT核苷酸含量较高，包含几个TATA和CAAT盒，以及起始密码子。另外，内脂素基因的5'端还含有调控元件，包括Sp1、NF-1、AP-1、AP-2以及糖皮质激素受体、促肾上腺皮质激素释放因子、cAMP反应元件结合蛋白（cyclic-AMP response binding protein，CREB）、核因子NF-IL-6和NF-κB，这些调控元件对细胞因子的转录与激活起重要作用。内脂素具有高度进化保守性，在原核生物、海绵动物、昆虫和哺乳动物中均发现了与之密切相关的酶。

1.2 内脂素的组织分布

内脂素存在于各种组织和细胞中，细胞内的内脂素主要分布于细胞质、线粒体和细胞核中[3]；Samal等[4]报道，人内脂素在骨髓、肝脏和肌肉中的表达水平最高，但也在其他各种组织中表达，包括胎盘、肾脏、心脏和肺。Ognjanovic等[1]发现内脂素定位于来自羊膜和绒毛膜的胎儿细胞以及母体蜕膜细胞。Kitani等[2]研究了内脂素在人和大鼠组织中的分布，发现人内脂素在白细胞中的表达最高，其次是肝和肺，在大鼠中也有类似的分布，只是内脂素在心脏的表达高于肺的表达。脂肪细胞、肝细胞、巨噬细胞、树突状细胞、和心肌细胞等多种细胞也能分泌内脂素[2,5-6]。

2 内脂素在恶性肿瘤中的作用机制

近年来多项研究表明[7-10]，内脂素在多种恶性肿瘤中高表达，与肿瘤的发生发展、肿瘤病理分期以及预后等密切相关。目前研究发现[3]，内脂素与肿瘤的密切关系主要是通过参与调节细胞信号传导、细胞增殖、凋亡、氧化应激反应和细胞自噬而实现的，其作用机制可能有以下几个方面：①慢性炎症在肿瘤的发生发展过程中发挥关键的作用。内脂素具有促炎作用，能激活人白细胞并诱导肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素-1β（IL-1β）、白细胞介素-6（IL-6）、白细胞介素-8（IL-8）等细胞因子的产生。内脂素通过激活炎症相关信号通路PI3K、细胞外信号调节激酶1/2（ERK1/2）、p38MAPK、JNK、AKT、STAT3、NF-κB等诱导下游靶基因转录的激活，从而导致促炎细胞因子的过度表达，提高肿瘤细胞的存活率[11-12]。②Sirt属于依赖NAD+的组蛋白去乙酰化酶。内脂素是人类NAD+生物合成中的限速酶，内脂素可以直接调节Sirt的活性，导致下游蛋白激酶途径受到干扰而使细胞处于不断增殖状态[13]。③内脂素参与了血管生成的调节。内脂素通过激活ERK1/2通路和MAPK/PI3K/Akt信号通路诱导血管内皮生长因子（VEGF）和基质金属蛋白酶（MMP）2/9的产生而参与血管生成[14-15]。

3 内脂素与消化道恶性肿瘤

3.1 内脂素与胃癌

胃癌患者血浆内脂素水平与肿瘤浸润深度、淋巴结转移、远处转移和肿瘤临床病理分期呈正相关[7]。Mohammadi等[16]探讨了抵抗素（resistin）和内脂素对人胃癌细胞株AGS端粒酶基因表达的作用，在增加抵抗素和内脂素重组蛋白浓度刺激24 h和48 h后，用XTT法检测细胞增殖情况，发现了经抵抗素和内脂素处理后，重组蛋白可促进胃癌细胞的增殖和端粒酶基因的表达，但与单独刺激相比，抵抗素和内脂素联合作用对细胞增殖和端粒酶基因表达的诱导作用更强，这表明胃癌组织中抵抗素和内脂素可能通过促进端粒酶基因的表达而协同促进癌细胞的生长。因此，阻断抵抗素和内脂素信号转导，限制内脂素分泌，对于抵抗素和内脂素水平升高的胃癌治疗可能是有价值的。另有研究表明[17]，内脂素抑制剂FK866通过抑制烟酸磷酸核糖转移酶（NAPRT）缺陷细胞中的烟酰胺磷酸核糖转移酶（NAMPT）选择性地杀死具有上皮间质转化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）基因表达特征的胃癌细胞。NAPRT的低表达预示着NAMPT抑制剂FK866对胃癌的高效治疗作用，癌细胞中NAPRT的丢失使癌细胞对NAMPT抑制剂FK866敏感。该研究发现，许多EMT亚型的胃癌中均能观察到NAPRT的表达缺失，通常是通过启动子的高甲基化实现的，FK866可用于治疗该亚型肿瘤的患者。

3.2 内脂素与肝癌

近年来，多位学者[8，18-20]对内脂素能否成为肝癌（HCC）诊断及预测预后的分子标志物进行了研究，但研究结果不尽一致。本研究课题组用ELISA方法检测了115例乙肝患者、129例乙肝肝硬化患者、135例乙肝相关肝癌患者以及149例健康人群的血清内脂素水平。结果表明，肝癌患者血清内脂素水平显著高于正常组、乙肝组和肝硬化组，差异有统计学意义（P＜0.05）。进一步分析发现，肝癌患者血清内脂素水平与甲胎蛋白（AFP）和IL-6水平呈正相关，并与肿瘤大小和肿瘤分期相关。同时，高内脂素水平肝癌患者与低内脂素水平肝癌患者相比，其生存期更短。肝癌患者的血清内脂素截断值为1.403 ng/ml，诊断特异性为74.79%，灵敏度为45.76%，ROC曲线面积为0.626，并不优于AFP[8]。而另一研究[21]显示，血清内脂素水平对丙型肝炎病毒（HCV）相关性肝癌患者诊断的敏感性、特异性、阳性预测值、阴性预测值和准确性分别为95.3%、100.0%、100.0%、97.4%和98.3%，诊断价值优于AFP。Liang等[22]检测了HCC患者血清内脂素和miR-21水平，发现HCC患者血清内脂素和miR-21水平明显高于健康人，血清内脂素诊断的敏感性为82.5%，特异性为65.0%，血清内脂素水平与肿瘤组织学及转移密切相关。内脂素诱导HepG2细胞miR-21表达和细胞迁移，转染miR-21抑制剂可抑制内脂素诱导的肝癌细胞迁移，提示内脂素通过上调miR-21诱导肝癌细胞迁移。Tsai等[18]采用ELISA方法测定193例HBV、HCV感染不同阶段患者和92例健康对照者血浆内脂素水平，HCC和慢性HCV或HBV感染患者的内脂素水平明显升高，趋势分析证实血浆内脂素浓度与AFP水平、肝硬化、HCC、肿瘤大小、临床肝癌分期相关，这些结果提示血浆内脂素水平与肝癌的发生有关，较高的血浆内脂素水平可能在肝癌的发病机制中起重要作用。Pazgan-Simon等[19]检测了69例肝硬化肝细胞癌患者（男54例，女15例），与20例健康对照者的内脂素血清水平，与对照组相比，无论肿瘤病因如何，HCC患者血清内脂素水平均显著升高。该研究的血清内脂素虽然上调，但似乎与肿瘤分级和肝硬化严重程度无关。血清内脂素水平在不同研究中的结果有所差异，可能与研究对象的样本量、性别、年龄以及检测方法和试验条件等有关。

3.3 内脂素与结直肠癌

结直肠癌（CRC）是世界上第三种常见的恶性肿瘤，CRC的危险因素众多，内脂素水平升高是中国患者早期和晚期CRC的一个重要危险因素，Yu等[23]研究了中国358例CRC患者（其中161例早期癌症患者，197例晚期癌症患者）和286例健康对照者的血浆内脂素水平，早期癌症患者和晚期癌症患者的内脂素水平均高于健康患者，诊断早期结直肠癌敏感度和特异度分别为73%和57%，诊断晚期结直肠癌敏感度和特异度分别为76%和68%，研究结果表明血浆内脂素水平可能是检测CRC的潜在生物标志物。免疫组化实验也发现了内脂素在结直肠癌组织中显著上调，内脂素过表达与CRC患者淋巴结转移、高级别肿瘤和不良预后呈正相关[23-24]。内脂素还可以通过Akt/GSK-3β/β-catenin信号通路触发结直肠癌细胞上皮间质转化，从而促进结直肠癌细胞的体外迁移和侵袭[25]。作为NAD+补救合成途径中的关键酶，内脂素的高表达还与CRC的血管浸润、浸润深度和肿瘤病理分期相关[26]。此外，内脂素可以通过介导NAD（H）池上调减少有害的氧化应激促进结肠癌的进展；而内脂素特异性抑制剂FK866可以阻断内脂素介导的NAD（H）池的上调，从而保护癌细胞免受有害的氧化应激[27]。然而，希腊学者[28]使用ELISA技术检测了34例CRC患者、27例结肠息肉（CP）患者、24例炎症性肠病（IBD）患者和29名健康对照者的血浆内脂素水平，结果发现虽然CRC组和对照组的内脂素平均浓度明显高于CP组和IBD组，但是CRC组和对照组的内脂素平均浓度并无明显差异，作者认为这是由于结直肠癌的慢性低度炎症状态所致。Sirt1是Sirt蛋白家族的成员，属于依赖NAD+的组蛋白去乙酰化酶，内脂素是人类NAD+生物合成中的限速酶，直接调节Sirt1的活性，据报道，Sirt1可以去乙酰化肿瘤抑制蛋白p53的赖氨酸残基382，导致其抑制和随后的肿瘤发生。因此，Sirt1的抑制可以通过激活和调节p53导致癌细胞死亡。研究表明内脂素可通过Sirt1/p53信号通路诱导结直肠癌细胞生长、抑制和凋亡[24]。内脂素还与癌症耐药性有关，在结直肠癌中，血浆内脂素可作为5-氟尿嘧啶化疗不良反应的预后指标，与部分缓解和病情稳定的患者组相比，病情恶化的患者组血浆内脂素水平更高[29]。

3.4 内脂素与胰腺癌

内脂素已被证明在胰腺癌细胞和组织中表达显著升高，且与肿瘤分期和总生存期呈正相关[30-31]。抑制内脂素会损害肿瘤的体外生长和体内的肿瘤发生，并伴随着细胞NAD+水平和糖酵解活性的下降。内脂素的表达与Kras和p16状态无关，但受miR-206的直接调控，而miR-206与胰腺癌组织中NAMPT的表达呈负相关。内脂素抑制剂FK866对内脂素的药理抑制降低了NAD+水平和糖酵解活性，从而提高了吉西他滨在原位异种移植动物模型和胰腺癌细胞中的抗肿瘤能力[31]。胰腺癌细胞对FK866的敏感性与内脂素表达水平和mRNA表达水平直接相关，较高水平内脂素的胰腺癌细胞对FK866治疗的耐药性较强[32]。STF-118804是一种高度特异性的新一代内脂素抑制剂，与FK866有相似的抑制作用。Espindola-Netto等[33]将表达绿色荧光蛋白荧光素酶的PANC-1细胞原位移植于小鼠胰腺，以检测STF-118804的体内有效性。STF-118804和FK866均在治疗21 d后缩小肿瘤大小。STF-118804与紫杉醇、吉西他滨和依托泊苷等化疗药物联合使用，在降低癌细胞活力和生长方面具有累加作用。因此，在目前的全身化疗方案中添加内脂素抑制剂是否可以提高胰腺癌患者的生存，是一个有临床意义的研究方向。

4 小结

综上所述，内脂素在消化道恶性肿瘤的发生发展以及预后过程中发挥了重要的作用。内脂素在消化道恶性肿瘤中高表达与肿瘤分期、侵袭转移、不良预后等呈正相关，有可能成为恶性肿瘤诊断的潜在分子标志物，但仍需更多的临床病例对照研究来证实。内脂素在消化道恶性肿瘤中的致病机制仍然不明确，仍需进一步研究。靶向内脂素是开发治疗癌症新药的目标，有很好的应用前景，目前不断有新的内脂素抑制剂进入临床试验研究，但肿瘤缓解程度评估以及可能产生的不良反应等问题有待进一步研究。