韋騰飛 盧龍坤 沈茜 方超平

最近，《The World Cancer Report》公開報道肺癌的發(fā)病率與死亡率居惡性腫瘤的首位并呈上升趨勢；其5年總存活率僅16%，非小細胞肺癌（non-small cell lung cancer,NSCLC）占全部肺癌比例約為80%。同時，肥胖增加了肺癌發(fā)生的風險，隨著體重指數(shù)增大，肺癌死亡率顯著增高。

瘦素是于1994年發(fā)現(xiàn)的脂肪組織特異表達的多功能肽類激素，由肥胖基因編碼并傳遞肥胖信號到大腦。它參與動物繁殖、造血和血管生成等生理過程[1]。瘦素除了在飲食調(diào)控、機體能量平衡等過程中發(fā)揮作用外，在癌癥發(fā)生、發(fā)展和預后過程中也具有重要地位[2]。近期，瘦素及其受體與NSCLC之間的本質聯(lián)系取得大量新進展，現(xiàn)就此作一簡述。

1 瘦素和瘦素受體

人類瘦素的基因編碼位于7q31.3，主要由白色脂肪組織產(chǎn)生并釋放入血；在分泌入血過程中去掉N端分泌性信號肽，最終形成含146個氨基酸的16 kDa成熟瘦素[1]。作為細胞因子，瘦素mRNA也表達在下丘腦、肺、肝臟、腎臟、卵巢、胎盤、骨骼肌等組織中。瘦素受體（leptin receptor,LepR）主要生理功能是作為瘦素的結合蛋白或轉運蛋白，使瘦素經(jīng)過血腦屏障，到達作用位點以介導其功能，進而參與代謝、生殖、造血等病理生理過程和瘦素的自分泌調(diào)節(jié)。LepR是單次跨膜的細胞表面受體，結構上與I型細胞因子受體家族相似，其6種拼接異構體（a、b、c、d、e、f）均具有相同的胞外段和跨膜區(qū)可延伸至胞膜內(nèi)，但只有最重要的長型LepRb具有完整的胞內(nèi)段，瘦素以此發(fā)揮其信號轉導通路的最大效應。

2 瘦素、瘦素受體與NSCLC

胎兒和成人肺組織是瘦素產(chǎn)生和反應的靶器官，瘦素促進胎肺發(fā)育和肺的成熟，并維持肺功能穩(wěn)態(tài)，參與成人肺泡細胞的生理性和病理性增殖過程[1]；而最新研究[3]發(fā)現(xiàn)，瘦素在決定肺功能最佳狀態(tài)方面也具有重要作用。眾所周知，體內(nèi)瘦素/LepR系統(tǒng)作為內(nèi)分泌腺可以促進良、惡性腫瘤上皮細胞內(nèi)的血管生成，體外實驗[4]發(fā)現(xiàn)，動物和人細胞系中的 LepR的高表達促使腫瘤細胞增殖。近期，Ntikoudi等[5]對發(fā)表的有關瘦素與肺癌關系的文獻報道進行了系統(tǒng)分析，結果發(fā)現(xiàn)，瘦素和脂聯(lián)素是研究最多的，主要包括瘦素在肺癌或肺癌惡液質狀況下與患者的營養(yǎng)狀態(tài)、系統(tǒng)性炎癥及評價預后的意義等。越來越多的文獻證實瘦素系統(tǒng)在肺癌發(fā)生、進展和肺部腫瘤免疫應答中均發(fā)揮重要作用。

2.1 NSCLC患者循環(huán)和腫瘤組織中的瘦素及其受體表達水平與疾病發(fā)生和發(fā)展的關系 瘦素與肺癌的早期研究主要集中在血清瘦素含量濃度、腫瘤組織內(nèi)瘦素表達水平與NSCLC的生成、病程進展間的關系，此方面研究數(shù)據(jù)較多，但是結果各異。早在2007年，Carpagnano等[6]研究發(fā)現(xiàn)，NSCLC患者的呼出氣冷凝液、痰液、血液、尿液及支氣管肺泡灌洗液中瘦素水平明顯增加，故認為升高的瘦素在NSCLC的發(fā)生中發(fā)揮了重要作用。與此相反[7]，以未經(jīng)任何治療的肺癌患者為主要研究對象，發(fā)現(xiàn)腫瘤患者血清中瘦素水平比正常人明顯降低，而脂聯(lián)素等脂肪細胞產(chǎn)生的因子卻升高；且瘦素水平越低，患者的生存時間越短。因此，作者認為，血清瘦素濃度可以為NSCLC患者提供一個預后指標[7]。然而也有臨床研究發(fā)現(xiàn)，在進行性別和體重指數(shù)（body mass index, BMI）校正后，NSCLC患者與健康對照組之間血清瘦素水平無明顯差異[8]。出現(xiàn)惡病質的NSCLC患者的血清瘦素水平比非惡病質和正常人明顯下降，血清瘦素水平低的患者其總體生存率降低，可以把瘦素水平的下降作為肺功能改善與否的預警信號[9]。與此相互印證的是，在其它晚期腫瘤患者如前列腺癌中也發(fā)現(xiàn)血清瘦素水平降低。Werynska等[10]認為，血清中的高瘦素水平與早期肺癌發(fā)病有關，持續(xù)暴露于高濃度瘦素下可以促進癌癥發(fā)生（瘦素濃度升高是促腫瘤事件），而發(fā)展到肺癌晚期，由于惡病質、食欲下降等原因，患者脂肪含量和BMI均降低，進而導致瘦素生成減少。最近文獻[11]報道，禁食可誘導小鼠形成低瘦素血癥，這與肺癌晚期食欲下降的原理相同。由于肺癌患者下丘腦對瘦素的反饋調(diào)節(jié)機制并沒有因為腫瘤進展所導致的厭食和惡病質而受到影響，但晚期肺癌患者血清瘦素濃度較早期患者及正常人明顯降低，可能與晚期肺癌惡病質導致患者體脂水平低下對瘦素分泌的反饋作用有關[12]。晚期癌癥患者出現(xiàn)的惡病質是應激型的營養(yǎng)不良，為多因素所致，并非由于瘦素生成的失調(diào)[8]。循環(huán)中瘦素水平的降低應該是惡病質的結局，而不是起因[8]。上述的研究結果表明，NSCLC患者的血清瘦素水平受患者的疾病進展、病理分期、是否出現(xiàn)惡液質等因素的影響和調(diào)控。同時，造成結果的差異也與臨床研究數(shù)據(jù)是否嚴格進行了BMI、性別等的校正有關。

肺癌組織中瘦素主要表達在腫瘤細胞的胞漿中，LepR則在細胞膜上和胞漿中均有表達[13]。Xu等[14]用免疫組化實驗證實，71%的NSCLC腫瘤組織中瘦素表達陽性，而正常肺組織僅25%陽性；LepR的表達在腫瘤組織的表達也明顯高于正常肺組織。單變量生存分析表明，瘦素表達與腫瘤TNM分期相關，影響生存時間；多變量分析提示瘦素表達是NSCLC獨立的危險因子[14]。與腫瘤組織瘦素和LepR均不表達的[14]相比，瘦素及其受體共表達的NSCLC[14]臨床預后很差，同時也表明功能性瘦素信號轉導相比瘦素本身來說，是更重要的預后決定因素[4]。

2.2 瘦素及其受體在NSCLC發(fā)生和發(fā)展中的可能作用機制 眾所周知，瘦素可以促進血管內(nèi)皮細胞增殖和血管重塑，當其在肺腫瘤組織中表達時可以使血管內(nèi)皮細胞生長因子表達上調(diào)[15]；瘦素受體介導的下游信號可以使內(nèi)皮細胞的瘦素和LepR基因表達上調(diào)[16]。

2.2.1 瘦素通過自身作用直接參與NSCLC疾病進展和腫瘤轉移 瘦素介導肺癌形成過程中的免疫炎性機制，持續(xù)存在的炎癥反應導致上皮細胞惡變。Shen等[17]認為瘦素與外周血單個核細胞表面的LepR結合，誘導促炎細胞因子并抵抗凋亡，可以促進肺癌的免疫逃逸，最終導致NSCLC患者預后不良。瘦素是通過什么機制導致NSCLC細胞抵抗凋亡？Wang的研究組[18]以A549肺腺癌細胞株研究了瘦素的抗凋亡機制，發(fā)現(xiàn)瘦素可以阻斷內(nèi)質網(wǎng)應激所介導的凋亡，促進腫瘤細胞增殖；這種阻斷作用是通過抑制CCAAT/增強子結合蛋白的激活，從而降低了磷酸化的蛋白激酶R樣內(nèi)質網(wǎng)激酶（protein kinase R-like ER kinase,PERK）和活化轉錄因子6（activating transcription factor 6,ATF6）的信號通路活性所引起。

瘦素刺激免疫細胞活化、炎性細胞因子生成的生物學效應，主要通過激活與免疫炎性因子生成有關的關鍵信號通路，如細胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶（extracellular signalregulated kinase, ERK）、蛋白激酶B（protein kinase B, PKB/Akt）、促分裂素原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase, MAPK）和哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin, mTOR）等信號通路[17]。同時，瘦素又可通過MAPK、ERK和Akt/mTOR等信號通路的活化反過來進一步促進自身基因表達[15,17]。在NSCLC[14]腫瘤組織中，Akt、mTOR等磷酸化表達明顯增高，血管內(nèi)皮生長因子、Akt和mTOR基因的mRNA表達水平也均較癌旁肺組織明顯升高[19]。Pathak等[15]研究發(fā)現(xiàn)，磷脂酰肌醇3激酶（phosphatidylinositol 3 kinase, PI3K）/Akt/mTOR信號通路在NSCLC患者中呈活化狀態(tài)，瘦素激活mTOR通路的重要分子P13K，而Akt是P13K下游的作用靶點，mTOR為Akt的一個底物。此信號通路活化可以調(diào)節(jié)肺癌細胞多種酪氨酸激酶受體的表達，促進癌細胞的增殖和存活，在肺癌的發(fā)生和發(fā)展中發(fā)揮重要作用[15]。

2.2.2 瘦素系統(tǒng)通過調(diào)控Treg細胞間接參與NSCLC疾病進展和腫瘤轉移 調(diào)節(jié)性T細胞（regulatory T cell, Treg）是一類具有免疫抑制作用的CD4+T細胞，以主動方式參與機體免疫應答/免疫耐受的調(diào)控。Treg細胞介導的免疫抑制是腫瘤免疫逃逸的重要機制，也是腫瘤免疫治療的主要障礙。多篇文獻[20,21]證實，NSCLC患者外周血中Treg細胞比例明顯高于正常人，腫瘤組織浸潤的Treg細胞比例也明顯高于炎性肺組織；腺癌組織中Treg細胞的浸潤比例明顯高于鱗癌，并隨腫瘤分期增加而增加，Treg細胞比例越高其預后越差。Treg細胞比例與NSCLC的病理狀態(tài)和腫瘤負荷相關[22]，手術切除肺癌組織后外周血Treg細胞比例明顯降低[20]。肺腺癌腫瘤相關成纖維細胞可以產(chǎn)生較多的轉化生長因子β和血管內(nèi)皮生長因子，誘導Treg細胞的生成，形成了促腫瘤生長的微環(huán)境[22]。在小鼠肺腫瘤形成的早期，使用抗-CD25單克隆抗體進行治療可有效清除Treg細胞，提高CD8+T細胞表達顆粒酶A、顆粒酶B、穿孔素和干擾素γ的水平，增強CD8+T細胞介導的對腫瘤細胞的殺傷作用，控制或阻斷腫瘤進展。在腫瘤晚期，聯(lián)合卡鉑化療的腫瘤鼠存活率比單一清除Treg細胞明顯升高，表明Treg細胞清除聯(lián)合細胞毒藥物化療可作為晚期NSCLC的有效治療方法[26]。

Treg細胞與瘦素之間存在什么樣的關系？研究證實瘦素系統(tǒng)對Treg細胞的增殖和功能有明顯的抑制作用，控制著機體的自我耐受。瘦素基因敲除（ob/ob）小鼠和瘦素受體基因敲除（db/db）小鼠循環(huán)Treg細胞數(shù)量均明顯增加[23]。最新文獻[11]報道，禁食可以誘導小鼠形成低瘦素血癥，低瘦素血癥又引起Treg細胞增殖和功能增強；通過給予瘦素可逆轉這個反應。因此，在瘦素系統(tǒng)基礎上干預免疫應答，可以通過抑制Treg細胞的數(shù)量和活性來控制癌癥的發(fā)展。

Treg細胞需要獨特的能量代謝途徑以支持其特異性的功能[24]。mTOR是一種保守的289 kDa絲/蘇氨酸蛋白激酶，能夠整合來自營養(yǎng)、能量和生長因子的環(huán)境信號，調(diào)控細胞生長、增殖和分化[24]。瘦素-mTOR軸可以把細胞的能量狀態(tài)與Treg細胞代謝相關的信號整合到一起，通過激活mTOR信號通路來調(diào)控Treg細胞的增殖能力，促使能量協(xié)調(diào)和Treg細胞的動態(tài)平衡[25]。新鮮分離的Treg細胞可以產(chǎn)生瘦素，并且大量表達LepR[24]。Treg細胞產(chǎn)生的瘦素也可通過自分泌和旁分泌引起自身細胞內(nèi)mTOR信號通路活化，繼而限制自身增殖[23]。這樣就在瘦素-mTOR-Treg細胞之間形成動態(tài)性的回路，使機體免疫調(diào)節(jié)達到平衡狀態(tài)。

2.3 瘦素、瘦素受體的基因多態(tài)性與非小細胞肺癌 瘦素基因-5'端的單核苷酸多態(tài)性對瘦素的表達有影響。在瘦素基因（-2548 G/A）啟動子區(qū)域上游的一個高表達的、功能性的同質多態(tài)性使NSCLC患者早期致病[26]。瘦素基因增強子的多態(tài)性導致瘦素表達增加者，其患NSCLC的風險增加3倍[27]。一種瘦素基因的功能性多態(tài)表型（AA基因型）與NSCLC患病風險有關（尤其對吸煙者而言）；經(jīng)過年齡和性別校正后，證實AA基因型是肺癌的獨立風險因子[27]。

人類LepR基因的多態(tài)性與多種腫瘤的發(fā)生相關。在NSCLC患者LepR基因Gln223Arg的等位基因頻率和Arg/Arg基因表型均比正常對照明顯增多。Arg/Arg基因表型的攜帶者對NSCLC具有明顯高風險（OR3.1）；Arg/Arg攜帶者表現(xiàn)為較高的TNM分期，預后差[13]。研究者[13]認為LepR基因的Gln/223Arg單核苷酸多態(tài)性可作為NSCLC臨床進展和預后的分子標志物。

3 問題與展望

在過去的幾年里，瘦素系統(tǒng)在NSCLC發(fā)生和發(fā)展中作用的研究取得了長足的進步。然而，瘦素作為一種多功能激素，由于其復雜的多系統(tǒng)、多靶細胞、多信號傳導通路的調(diào)控作用，要闡明瘦素系統(tǒng)在NSCLC發(fā)生和發(fā)展中的影響，并非易事。目前，很多實驗結果是從肺癌細胞系或肥胖動物模型（ob/ob小鼠或db/db小鼠）獲得的，不能完全代表人類肺癌復雜的病理狀態(tài)，導致目前對瘦素在NSCLC發(fā)生和發(fā)展中作用和機理的認識仍較有限。因此，急需深入研究瘦素系統(tǒng)在NSCLC發(fā)生發(fā)展中的作用，為肺癌早預防、早診斷、早治療提供新思路和新途徑。腫瘤局部微環(huán)境中瘦素-mTOR軸對于Treg數(shù)量和功能發(fā)揮作用的機制目前尚未完全闡明，進一步探討NSCLC患者腫瘤微環(huán)境中瘦素-mTOR軸對Treg細胞增殖活化和功能發(fā)揮的機理，有利于發(fā)現(xiàn)靶向Treg細胞、逆轉腫瘤免疫逃逸、提高殺傷腫瘤效果的新治療方法。