脂聯(lián)素對腫瘤新生血管的作用

水共山華 2014-11-18

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脂聯(lián)素（adiponectin）是由脂肪細胞特異分泌的一種生物活性分子。以往認為,，脂聯(lián)素在糖類和脂類代謝中起著重要的作用,，與肥胖、胰島素抵抗等多種代謝性疾病相關,。與肥胖相關的惡性腫瘤主要包括子宮內(nèi)膜癌,、乳腺癌,、白血病與結(jié)直腸痛等。有大量研究證實了脂聯(lián)素對惡性腫瘤細胞直接或間接的抑制作用,，但脂聯(lián)素對惡性腫瘤新生血管的作用仍有很大爭議,。

1 脂聯(lián)素及其受體

1.1 脂聯(lián)素

人脂聯(lián)素由 244 個氨基酸組成，包括 N- 端分泌信號肽,、氨基端非螺旋功能區(qū),、膠原樣結(jié)構(gòu)域以及 C- 端球形結(jié)構(gòu)域，其在血漿的濃度為 5-30 μg/ml,。人體內(nèi)的脂聯(lián)素包括全長脂聯(lián)素和脂聯(lián)素球型結(jié)構(gòu)域兩種形式,，全長脂聯(lián)素在循環(huán)系統(tǒng)中以較高濃度存在，主要以三聚體,、六聚體和高分子質(zhì)量形式存在,，而脂聯(lián)素球型結(jié)構(gòu)域在循環(huán)系統(tǒng)中濃度較低，主要以三聚體形式存在,，球形結(jié)構(gòu)域比全長脂聯(lián)素在調(diào)節(jié)糖,、脂代謝方面具有更強的生物學作用，是脂聯(lián)素主要的功能結(jié)構(gòu)域,。脂聯(lián)素與受體結(jié)合后可通過不同的細胞信號轉(zhuǎn)導通路的激活來調(diào)節(jié)細胞的功能,。

1.2 脂聯(lián)素受體

目前公認的至少有 3 種脂聯(lián)素受體（AdipoR），其中 AdipoR 1 和 AdipoR2 較早得到證實,。AdipoR 1 分布廣泛,，但在骨骼肌細胞中含量最多，但也出現(xiàn)在上皮細胞和其他組織細胞中,，對脂聯(lián)素球型結(jié)構(gòu)域有高度親和性，對全長脂聯(lián)素親和性則很低,。AdipoR2 主要存在于肝臟組織中,，對兩種形式都有中度親和性。第 3 種受體 T- 鈣黏蛋白首先由 Hug 等分離得到,，在組織分布非常廣泛,，在心血管系統(tǒng)高表達，在肌肉組織低表達,。T- 鈣黏蛋白是脂聯(lián)素六聚體和高分子質(zhì)量多聚體的受體,，與脂聯(lián)素球形結(jié)構(gòu)域、脂聯(lián)素三聚體都不能結(jié)合,。由于 T- 鈣黏蛋白缺乏細胞內(nèi)信號,，它作為一個輔助受體來完成脂聯(lián)素的信號傳導。T- 鈣黏蛋白在動物試驗中可以誘導腫瘤血管增殖,，增加腫瘤的侵襲性,，其作用與 T- 鈣黏蛋白 / 高分子量脂聯(lián)素結(jié)合相關,。

1.3 脂聯(lián)素的信號傳導

脂聯(lián)素及其 AdipoR 組成了一個新的受體·配體系統(tǒng)，參與多種重要疾病發(fā)生,，如肥胖,、2 型糖尿病和心血管疾病。脂聯(lián)素及其受體依靠完整,、獨特的修飾功能來完成其作用,。大部分 AdipoR 的下游信號傳導通過腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK）的磷酸化和激活過氧化酶活化增生受體α來介導，影響骨骼肌和肝細胞的糖類脂質(zhì)代謝以及炎癥過程和血管內(nèi)皮細胞的完整性,。目前發(fā)現(xiàn)細胞內(nèi) APPL 蛋白 1,、人蛋白激酶 CK2β、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白 46 與脂聯(lián)素受體 N- 末端連接,，控制胞內(nèi)信號傳導,。也有報道脂聯(lián)素能調(diào)節(jié) AdipoR 的二聚化和內(nèi)在化，提供了新的受體分子特征,。

2 脂聯(lián)素對新生血管的影響

2.1 脂聯(lián)素對血管發(fā)生的影響

很多研究表明,，缺血狀態(tài)下脂聯(lián)素可以刺激血管新生而建立側(cè)枝循環(huán)，改善缺血組織的血供,，其中可能部分歸功于骨髓中內(nèi)皮祖細胞的激活,，遷移至缺血部位進而分化形成新生血管。Lavoie 等研究發(fā)現(xiàn),，脂聯(lián)素能提高大部分內(nèi)皮祖細胞體外生存能力,，抑制其凋亡，而另一部分不受影響,。內(nèi)皮祖細胞能分泌中性粒細胞彈性蛋白酶來水解脂聯(lián)素球形結(jié)構(gòu),。該研究證明脂聯(lián)素能抑制部分內(nèi)皮祖細胞凋亡，促進血管損傷的修復,。也有研究證實脂聯(lián)素可促進內(nèi)皮祖細胞移植的成功率,，但接受細胞移植治療的患者必須具有較高的脂聯(lián)素水平才能有效誘導內(nèi)皮祖細胞的分化，促進血管生成,。目前沒有在荷瘤模型下脂聯(lián)素對內(nèi)皮祖細胞影響的實驗,，只能考慮脂聯(lián)素對血管發(fā)生有促進作用，對腫瘤血管的抑制作用可能出現(xiàn)在血管生成過程中,。

2.2 脂聯(lián)素對血管生成的影響

出芽式血管生成主要依靠內(nèi)皮移行通道形成和內(nèi)皮移行增殖,，因此脂聯(lián)素對血管生成的影響就主要集中于對內(nèi)皮細胞的作用上。最早 Brakenhielm 等進行了隨機對照實驗,，使用全長人和小鼠脂聯(lián)素對體內(nèi)外內(nèi)皮細胞,、血管新生的作用，結(jié)果明顯抑制了小雞的絨毛膜尿囊膜和小鼠角膜中的新生血管形成，并且在體外毛細血管內(nèi)皮細胞實驗中都觀察到全長脂聯(lián)素能通過促進內(nèi)皮細胞凋亡來抑制血管的發(fā)生,。而套入式血管生成無需內(nèi)皮細胞的增殖,，研究發(fā)現(xiàn)主要與血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）水平相關，高水平的 VEGF 可能會激發(fā)套入式血管生長,。

目前有很多關于脂聯(lián)素與血管生長關系的研究,，得出的結(jié)果卻大相徑庭。Man 等進行了隨機對照脂聯(lián)素治療裸鼠原位肝癌的實驗,，發(fā)現(xiàn)脂聯(lián)素治療組腫瘤的生長,、遠處轉(zhuǎn)移和腫瘤內(nèi)血管生長明顯受到抑制。脂聯(lián)素能降低胞內(nèi) rho 激酶（ROCK）/ 干擾素 - 可誘導蛋白 10/ VEGF 信號傳導,，可能有抑制腫瘤細胞生長的作用,，還能減少腫瘤組織中巨噬細胞的浸潤，腫瘤相關巨噬細胞能分泌 VEGF,、基質(zhì)金屬蛋白酶（MMP）-9 等促進腫瘤生長和血管生成,，因此脂聯(lián)素能間接地抑制腫瘤生長，抗腫瘤血管牛長,，降低腫瘤微血管密度,。小鼠體內(nèi)試驗發(fā)現(xiàn)脂聯(lián)素能明顯抑制內(nèi)皮細胞形成管狀血管，但體外實驗脂聯(lián)素沒有明顯下調(diào)人肝癌 MHCC97L 細胞 Atk 信號傳導,，由此推測脂聯(lián)素主要通過抗腫瘤血管生成間接促進 MHCC97L 細胞凋亡,。Landskroner-Eiger 等發(fā)現(xiàn)在脂聯(lián)素基因敲除的小鼠乳腺癌模型中，早期乳腺癌細胞生長和血管生長受到抑制,，但后期血管生長加速,，間接表明脂聯(lián)索對腫瘤血管生長起到正向作用，可能是通過激活 AMPK 通道促進血管內(nèi)皮生長,、存活和形成管狀結(jié)構(gòu),。腫瘤血管在生長后期找到了另一條不依賴脂聯(lián)素的生長通路，過氧化物酶體增殖體激活受體 -γ激動劑對后期腫瘤血管生長可能有重大影響,，具體的機制仍不是很清楚,。另外有研究發(fā)現(xiàn)脂聯(lián)素對體外培養(yǎng)人臍靜脈內(nèi)皮細胞有一定的保護作用，能拮抗低密度脂蛋白對內(nèi)皮細胞的損傷,，并能通過激活 AMPK 通道選擇性地抑制內(nèi)皮細胞凋亡。在心血管的研究中,，不同的脂聯(lián)素形式對血管內(nèi)皮作用不盡相同,，有研究發(fā)現(xiàn)生物濃度的球狀脂聯(lián)素能明顯抑制內(nèi)皮細胞凋亡，保護血管屏障,，減少動脈粥樣硬化斑塊形成,，可能是通過 AMPK 依賴途徑，缺氧是激活該通道的主要因素。這些謝研究都側(cè)重于脂聯(lián)素對血管內(nèi)皮細胞的作用,，不同的濃度,，腫瘤細胞、內(nèi)皮細胞類型不同及體外微環(huán)境的不同等多種原因造成實驗結(jié)果不同,。

3 脂聯(lián)素影響新生血管的機制

3.1 相關細胞對腫瘤新生血管的影響

從細胞層面腫瘤細胞,、腫瘤相關巨噬細胞、中性粒細胞,、腫瘤相關成纖維細胞甚至內(nèi)皮細胞本身等多種細胞成分在腫瘤微環(huán)境特定的刺激下,，能通過多種機制促進腫瘤血管的形成。炎癥環(huán)境將促進組織再生及新生血管形成,。脂聯(lián)素能夠激活 cAMP- 蛋白激酶 A（PKA）信號通路,，抑制核因子 -κB（NF-κB）的活化和細胞間黏附分子、血管內(nèi)皮細胞黏附因子以及人 E- 選擇素等的表達,，干擾單核細胞對內(nèi)皮細胞的黏附,，降低炎性反應水平，抑制巨噬細胞生成及其活性,。許多體外研究顯示脂聯(lián)素可以抑制單核細胞的生成,。Ouchi 等發(fā)現(xiàn)脂聯(lián)素能抑制粒一核細胞系主要是單核細胞系的增殖，其機制之一是誘導凋亡,。脂聯(lián)素還能抑制成熟巨噬細胞的功能,，包括抑制其吞噬作用和產(chǎn)生各種細胞因子的能力。

3.2 腫瘤血管生成分子機制

在腫瘤血管生成過程中,，有多個分子參與其中,，其中起重要作用的有 MMP 和 VEGF。

3.2.1 MMP： MMP-9 是腫瘤血管生成中的核心 MMP,，能裂解內(nèi)皮基底膜成分,，還能促進多種細胞因子和趨化因子的生成，釋放多種血管生長因子如 VEGF,、人成纖維細胞生長因子 -2 等,。MMP 抑制因子 -1 可以抑制 MMP-9 的作用。在心血管系統(tǒng)的研究中,，脂聯(lián)素呈劑量依賴性地增加 MMP 抑制因子 -1mRNA 的表達而不影響 MMP-9 mRNA 的表達水平,，同時脂聯(lián)素增加 MMP 抑制因子 -1 分泌到細胞外基質(zhì)，而 MMP-1 分泌及活性沒有改變,。由此脂聯(lián)素對腫瘤血管內(nèi)皮移行通道形成可能有抑制作用,。

3.2.2 VEGF：內(nèi)皮移行增殖過程主要有 VEGF 家族等一系列因子參與。腫瘤細胞在生長過程中分泌的 VEGF 被認為是刺激血管內(nèi)皮細胞增殖的最重要因子之一,，與多種腫瘤發(fā)生,、轉(zhuǎn)移及預后有關。Lasalandra 等檢測良惡性婦科腫瘤患者血清中 VFCF 和脂聯(lián)素水平，發(fā)現(xiàn)惡性腫瘤較良性腫瘤患者血清中 VEGF 水平明顯增高,，而脂聯(lián)素水平正好相反,，提示在腫瘤疾病中血清 VEGF 與脂聯(lián)素有密切聯(lián)系，但與體重無明顯聯(lián)系,?；诖它c可以猜測脂聯(lián)素對正常脂肪組織血管的生長沒有明顯作用，但對腫瘤組織中血管新生可能有抑制作用,。脂聯(lián)素可以抑制某些病理狀態(tài)下新生血管的生成,，也可以抑制 VEGF 誘導的人冠狀動脈內(nèi)皮細胞遷移和血管新生，此作用與 cAMP-PKA 途徑有關,。也有研究發(fā)現(xiàn)過度分泌的脂聯(lián)素能通過 AMPK 途徑增加 VEGF 的表達,，從而改善腦梗塞小鼠腦血管的新生和恢復神經(jīng)功能。脂聯(lián)素對 VECF 的作用是促進還是抑制作用在體內(nèi)外實驗中有較大差距,，具體的機制還需要更多研究證實,。