內臟脂肪素在消化道惡性腫瘤中的研究進展

伍志通 覃文周 葉慧芬 向文耀

1.廣西壯族自治區貴港市人民醫院檢驗科，廣西貴港537100；2.廣西壯族自治區貴港市人民醫院感染科，廣西貴港537100

內臟脂肪素（visfatin）又稱內脂素，是一種脂肪細胞因子，因其功能不同而有不同的名稱，也稱前B細胞克隆增強因子（pre-B-cell colonyenhancing factor，PBEF）或煙酰胺磷酸核糖轉移酶（nicotinamide phosphoribosyltransferase，NAMPT）。內脂素是煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）生物合成的重要限速酶。NAD+參與多種信號通路的調節以及多種生物學過程的調節，如細胞周期、凋亡、代謝調節、轉錄和DNA修復。此外，內脂素在多種惡性腫瘤中表達上調，并且在腫瘤增殖、血管生成、轉移和耐藥等與腫瘤進展相關的幾個關鍵因子的調控中發揮作用。本文的目的是對內脂素的結構、功能及其在消化道惡性腫瘤中的表達和作用等方面的最新研究進展作一綜述。

1 內脂素基因的結構特點及組織分布

1.1 內脂素基因

人類內脂素基因位于染色體7q22，全長大約34.7 kb，由11個外顯子和10個內含子組成，cDNA全長2357 kb，編碼491個氨基酸、相對分子量為52 kDa的蛋白質，內脂素的mRNA有三個剪接體，分別長2000、2400、4000 bp，其中2400 bp的剪接體含量最高[1-2]。Ognjanovic等[1]研究發現，外顯子1被證明編碼一個短的5'非翻譯區（UTR）和信號肽區；外顯子11編碼蛋白質產物的羧基末端以及整個3'非編碼區；轉錄起始點上游的5'區包含許多調控元件。5'側翼區包含兩個截然不同的片段：長度為1.4 kb的近端片段和1.6 kb的遠端片段。近端片段的GC核苷酸比例較高，含有轉錄起始點，但不含TATA或CAAT盒；而遠端片段的AT核苷酸含量較高，包含幾個TATA和CAAT盒，以及起始密碼子。另外，內脂素基因的5'端還含有調控元件，包括Sp1、NF-1、AP-1、AP-2以及糖皮質激素受體、促腎上腺皮質激素釋放因子、cAMP反應元件結合蛋白（cyclic-AMP response binding protein，CREB）、核因子NF-IL-6和NF-κB，這些調控元件對細胞因子的轉錄與激活起重要作用。內脂素具有高度進化保守性，在原核生物、海綿動物、昆蟲和哺乳動物中均發現了與之密切相關的酶。

1.2 內脂素的組織分布

內脂素存在于各種組織和細胞中，細胞內的內脂素主要分布于細胞質、線粒體和細胞核中[3]；Samal等[4]報道，人內脂素在骨髓、肝臟和肌肉中的表達水平最高，但也在其他各種組織中表達，包括胎盤、腎臟、心臟和肺。Ognjanovic等[1]發現內脂素定位于來自羊膜和絨毛膜的胎兒細胞以及母體蛻膜細胞。Kitani等[2]研究了內脂素在人和大鼠組織中的分布，發現人內脂素在白細胞中的表達最高，其次是肝和肺，在大鼠中也有類似的分布，只是內脂素在心臟的表達高于肺的表達。脂肪細胞、肝細胞、巨噬細胞、樹突狀細胞、和心肌細胞等多種細胞也能分泌內脂素[2,5-6]。

2 內脂素在惡性腫瘤中的作用機制

近年來多項研究表明[7-10]，內脂素在多種惡性腫瘤中高表達，與腫瘤的發生發展、腫瘤病理分期以及預后等密切相關。目前研究發現[3]，內脂素與腫瘤的密切關系主要是通過參與調節細胞信號傳導、細胞增殖、凋亡、氧化應激反應和細胞自噬而實現的，其作用機制可能有以下幾個方面：①慢性炎癥在腫瘤的發生發展過程中發揮關鍵的作用。內脂素具有促炎作用，能激活人白細胞并誘導腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、白細胞介素-1β（IL-1β）、白細胞介素-6（IL-6）、白細胞介素-8（IL-8）等細胞因子的產生。內脂素通過激活炎癥相關信號通路PI3K、細胞外信號調節激酶1/2（ERK1/2）、p38MAPK、JNK、AKT、STAT3、NF-κB等誘導下游靶基因轉錄的激活，從而導致促炎細胞因子的過度表達，提高腫瘤細胞的存活率[11-12]。②Sirt屬于依賴NAD+的組蛋白去乙酰化酶。內脂素是人類NAD+生物合成中的限速酶，內脂素可以直接調節Sirt的活性，導致下游蛋白激酶途徑受到干擾而使細胞處于不斷增殖狀態[13]。③內脂素參與了血管生成的調節。內脂素通過激活ERK1/2通路和MAPK/PI3K/Akt信號通路誘導血管內皮生長因子（VEGF）和基質金屬蛋白酶（MMP）2/9的產生而參與血管生成[14-15]。

3 內脂素與消化道惡性腫瘤

3.1 內脂素與胃癌

胃癌患者血漿內脂素水平與腫瘤浸潤深度、淋巴結轉移、遠處轉移和腫瘤臨床病理分期呈正相關[7]。Mohammadi等[16]探討了抵抗素（resistin）和內脂素對人胃癌細胞株AGS端粒酶基因表達的作用，在增加抵抗素和內脂素重組蛋白濃度刺激24 h和48 h后，用XTT法檢測細胞增殖情況，發現了經抵抗素和內脂素處理后，重組蛋白可促進胃癌細胞的增殖和端粒酶基因的表達，但與單獨刺激相比，抵抗素和內脂素聯合作用對細胞增殖和端粒酶基因表達的誘導作用更強，這表明胃癌組織中抵抗素和內脂素可能通過促進端粒酶基因的表達而協同促進癌細胞的生長。因此，阻斷抵抗素和內脂素信號轉導，限制內脂素分泌，對于抵抗素和內脂素水平升高的胃癌治療可能是有價值的。另有研究表明[17]，內脂素抑制劑FK866通過抑制煙酸磷酸核糖轉移酶（NAPRT）缺陷細胞中的煙酰胺磷酸核糖轉移酶（NAMPT）選擇性地殺死具有上皮間質轉化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）基因表達特征的胃癌細胞。NAPRT的低表達預示著NAMPT抑制劑FK866對胃癌的高效治療作用，癌細胞中NAPRT的丟失使癌細胞對NAMPT抑制劑FK866敏感。該研究發現，許多EMT亞型的胃癌中均能觀察到NAPRT的表達缺失，通常是通過啟動子的高甲基化實現的，FK866可用于治療該亞型腫瘤的患者。

3.2 內脂素與肝癌

近年來，多位學者[8，18-20]對內脂素能否成為肝癌（HCC）診斷及預測預后的分子標志物進行了研究，但研究結果不盡一致。本研究課題組用ELISA方法檢測了115例乙肝患者、129例乙肝肝硬化患者、135例乙肝相關肝癌患者以及149例健康人群的血清內脂素水平。結果表明，肝癌患者血清內脂素水平顯著高于正常組、乙肝組和肝硬化組，差異有統計學意義（P＜0.05）。進一步分析發現，肝癌患者血清內脂素水平與甲胎蛋白（AFP）和IL-6水平呈正相關，并與腫瘤大小和腫瘤分期相關。同時，高內脂素水平肝癌患者與低內脂素水平肝癌患者相比，其生存期更短。肝癌患者的血清內脂素截斷值為1.403 ng/ml，診斷特異性為74.79%，靈敏度為45.76%，ROC曲線面積為0.626，并不優于AFP[8]。而另一研究[21]顯示，血清內脂素水平對丙型肝炎病毒（HCV）相關性肝癌患者診斷的敏感性、特異性、陽性預測值、陰性預測值和準確性分別為95.3%、100.0%、100.0%、97.4%和98.3%，診斷價值優于AFP。Liang等[22]檢測了HCC患者血清內脂素和miR-21水平，發現HCC患者血清內脂素和miR-21水平明顯高于健康人，血清內脂素診斷的敏感性為82.5%，特異性為65.0%，血清內脂素水平與腫瘤組織學及轉移密切相關。內脂素誘導HepG2細胞miR-21表達和細胞遷移，轉染miR-21抑制劑可抑制內脂素誘導的肝癌細胞遷移，提示內脂素通過上調miR-21誘導肝癌細胞遷移。Tsai等[18]采用ELISA方法測定193例HBV、HCV感染不同階段患者和92例健康對照者血漿內脂素水平，HCC和慢性HCV或HBV感染患者的內脂素水平明顯升高，趨勢分析證實血漿內脂素濃度與AFP水平、肝硬化、HCC、腫瘤大小、臨床肝癌分期相關，這些結果提示血漿內脂素水平與肝癌的發生有關，較高的血漿內脂素水平可能在肝癌的發病機制中起重要作用。Pazgan-Simon等[19]檢測了69例肝硬化肝細胞癌患者（男54例，女15例），與20例健康對照者的內脂素血清水平，與對照組相比，無論腫瘤病因如何，HCC患者血清內脂素水平均顯著升高。該研究的血清內脂素雖然上調，但似乎與腫瘤分級和肝硬化嚴重程度無關。血清內脂素水平在不同研究中的結果有所差異，可能與研究對象的樣本量、性別、年齡以及檢測方法和試驗條件等有關。

3.3 內脂素與結直腸癌

結直腸癌（CRC）是世界上第三種常見的惡性腫瘤，CRC的危險因素眾多，內脂素水平升高是中國患者早期和晚期CRC的一個重要危險因素，Yu等[23]研究了中國358例CRC患者（其中161例早期癌癥患者，197例晚期癌癥患者）和286例健康對照者的血漿內脂素水平，早期癌癥患者和晚期癌癥患者的內脂素水平均高于健康患者，診斷早期結直腸癌敏感度和特異度分別為73%和57%，診斷晚期結直腸癌敏感度和特異度分別為76%和68%，研究結果表明血漿內脂素水平可能是檢測CRC的潛在生物標志物。免疫組化實驗也發現了內脂素在結直腸癌組織中顯著上調，內脂素過表達與CRC患者淋巴結轉移、高級別腫瘤和不良預后呈正相關[23-24]。內脂素還可以通過Akt/GSK-3β/β-catenin信號通路觸發結直腸癌細胞上皮間質轉化，從而促進結直腸癌細胞的體外遷移和侵襲[25]。作為NAD+補救合成途徑中的關鍵酶，內脂素的高表達還與CRC的血管浸潤、浸潤深度和腫瘤病理分期相關[26]。此外，內脂素可以通過介導NAD（H）池上調減少有害的氧化應激促進結腸癌的進展；而內脂素特異性抑制劑FK866可以阻斷內脂素介導的NAD（H）池的上調，從而保護癌細胞免受有害的氧化應激[27]。然而，希臘學者[28]使用ELISA技術檢測了34例CRC患者、27例結腸息肉（CP）患者、24例炎癥性腸病（IBD）患者和29名健康對照者的血漿內脂素水平，結果發現雖然CRC組和對照組的內脂素平均濃度明顯高于CP組和IBD組，但是CRC組和對照組的內脂素平均濃度并無明顯差異，作者認為這是由于結直腸癌的慢性低度炎癥狀態所致。Sirt1是Sirt蛋白家族的成員，屬于依賴NAD+的組蛋白去乙酰化酶，內脂素是人類NAD+生物合成中的限速酶，直接調節Sirt1的活性，據報道，Sirt1可以去乙酰化腫瘤抑制蛋白p53的賴氨酸殘基382，導致其抑制和隨后的腫瘤發生。因此，Sirt1的抑制可以通過激活和調節p53導致癌細胞死亡。研究表明內脂素可通過Sirt1/p53信號通路誘導結直腸癌細胞生長、抑制和凋亡[24]。內脂素還與癌癥耐藥性有關，在結直腸癌中，血漿內脂素可作為5-氟尿嘧啶化療不良反應的預后指標，與部分緩解和病情穩定的患者組相比，病情惡化的患者組血漿內脂素水平更高[29]。

3.4 內脂素與胰腺癌

內脂素已被證明在胰腺癌細胞和組織中表達顯著升高，且與腫瘤分期和總生存期呈正相關[30-31]。抑制內脂素會損害腫瘤的體外生長和體內的腫瘤發生，并伴隨著細胞NAD+水平和糖酵解活性的下降。內脂素的表達與Kras和p16狀態無關，但受miR-206的直接調控，而miR-206與胰腺癌組織中NAMPT的表達呈負相關。內脂素抑制劑FK866對內脂素的藥理抑制降低了NAD+水平和糖酵解活性，從而提高了吉西他濱在原位異種移植動物模型和胰腺癌細胞中的抗腫瘤能力[31]。胰腺癌細胞對FK866的敏感性與內脂素表達水平和mRNA表達水平直接相關，較高水平內脂素的胰腺癌細胞對FK866治療的耐藥性較強[32]。STF-118804是一種高度特異性的新一代內脂素抑制劑，與FK866有相似的抑制作用。Espindola-Netto等[33]將表達綠色熒光蛋白熒光素酶的PANC-1細胞原位移植于小鼠胰腺，以檢測STF-118804的體內有效性。STF-118804和FK866均在治療21 d后縮小腫瘤大小。STF-118804與紫杉醇、吉西他濱和依托泊苷等化療藥物聯合使用，在降低癌細胞活力和生長方面具有累加作用。因此，在目前的全身化療方案中添加內脂素抑制劑是否可以提高胰腺癌患者的生存，是一個有臨床意義的研究方向。

4 小結

綜上所述，內脂素在消化道惡性腫瘤的發生發展以及預后過程中發揮了重要的作用。內脂素在消化道惡性腫瘤中高表達與腫瘤分期、侵襲轉移、不良預后等呈正相關，有可能成為惡性腫瘤診斷的潛在分子標志物，但仍需更多的臨床病例對照研究來證實。內脂素在消化道惡性腫瘤中的致病機制仍然不明確，仍需進一步研究。靶向內脂素是開發治療癌癥新藥的目標，有很好的應用前景，目前不斷有新的內脂素抑制劑進入臨床試驗研究，但腫瘤緩解程度評估以及可能產生的不良反應等問題有待進一步研究。