程欢欢，王华阳，曲 迅

(山东大学齐鲁医院临床基础研究所，山东济南250012)

瘦素抵抗的免疫调节作用及其与肿瘤发生的关系

程欢欢，王华阳，曲 迅*

(山东大学齐鲁医院临床基础研究所，山东济南250012)

瘦素是一种内分泌激素，与受体结合后发挥调节食欲、能量代谢、生殖和造血等多种生物学作用。瘦素抵抗与肿瘤发生发展密切相关，除对肿瘤细胞的增殖及凋亡等发挥作用外，还参与调节肿瘤局部微环境中多种免疫细胞的数目与功能，通过调控抗肿瘤免疫活性参与肿瘤发生发展。目前已发现瘦素抵抗的免疫调节作用在多种类型肿瘤中发挥功能，对肿瘤的诊断与防治具有重要意义。

瘦素;瘦素抵抗;免疫调节;肿瘤;低氧

流行病学研究表明肥胖可以增加癌症风险，多种脂肪因子如瘦素(leptin)等日益受到关注。瘦素主要由脂肪细胞产生，作用于下丘脑弓状核的瘦素受体(leptin receptor，OB-R)，调控人的食欲(饱食信号)，保持人体能量恒定。瘦素影响 IFN-γ、IL-10、TGF-β等多种细胞因子分泌及功能，进而影响Th1/Th2平衡，调节免疫应答［1］。临床研究发现瘦素水平与癌症如前列腺癌、乳腺癌等风险相关，促进细胞增殖、分化和血管生成，在肥胖与癌症的关系中扮演重要角色，但是其具体作用机制尚不清楚［2］。瘦素抵抗(leptin resistance)对免疫应答的调节在肿瘤发生、发展和转移中的作用日益受到国内外学者的重视。阐明瘦素抵抗的免疫调节作用确切机制及影响因素(如低氧)对肿瘤诊断及治疗具有一定的理论及临床意义。本文就近年来国内外相关研究进行综述。

1 瘦素抵抗

1994年 Zhang等［3］利用定位克隆方法获得“Obese”基因，其编码的蛋白质为瘦素，含167个氨基酸，分子质量为16 ku。瘦素主要由白色脂肪组织产生，与中枢或外周的瘦素受体结合后，激活JAKSTAT、PI3K、MAPK等信号通路，发挥调控能量平衡、脂肪贮存、代谢、生殖、造血等作用［1］。然而现已发现，在一些啮齿类肥胖动物及人类大多数肥胖患者中，脂肪组织瘦素mRNA表达增加，血清瘦素浓度升高，提示机体对瘦素呈弱反应或无反应。这种机体组织对瘦素的调节作用不敏感或无反应的现象称为瘦素抵抗。随着研究的深入，发现在其他生理或病理状态如妊娠或肿瘤发生中均存在此现象，但其原因及作用机制尚未阐明。关于瘦素抵抗机制主要存在以下观点:1)瘦素受体(如OB-Ra)具有结合饱和性，使瘦素的转运效率降低。2)瘦素作用的靶器官受损。3)瘦素受体基因突变使表达的受体功能不全。4)血清中存在能与瘦素结合并使其生物学活性减弱的物质，如可溶性瘦素受体等。5)与受体结合后信号传导通路障碍，如细胞因子信号抑制因子(SOCS3)在肥胖大鼠下丘脑神经元内的表达增强，抑制了正常的信号传导。6)瘦素信号系统与其他调节因子之间平衡被打破。瘦素抵抗的形成及作用机制较为复杂，多种作用途径共同发挥作用，阐明具体机制仍需后续大量实验研究证实。

2 瘦素抵抗与免疫应答

近年的研究显示，瘦素抵抗可作用于多种免疫细胞发挥免疫调节作用。阻断瘦素或瘦素受体均可促进Treg细胞增殖，调节Th1/Th2平衡，同时发现瘦素抵抗模型小鼠［瘦素缺陷小鼠(ob/ob)、瘦素受体缺陷小鼠(db/db)、糖尿病模型小鼠(NOD-leprdb5j/LtJ)］Treg细胞增殖，并出现不同程度的免疫功能缺陷，表明瘦素抵抗是促进Treg细胞增殖的重要调节机制;进一步研究发现，瘦素通过瘦素受体-STAT3-SOCS3途径及瘦素受体-ERK1/2途径发挥作用［4］。在肺炎球菌性肺炎发生时，瘦素受体突变，导致Leptin Rb-STAT3途径受损，巨噬细胞吞噬细菌能力增强［5］。以上研究表明，瘦素抵抗对免疫功能的调节是多层次的，可调节多种类型免疫应答。在炎性反应、肿瘤等发生时，瘦素抵抗受多种因素调节，如低氧、IL-10、TNF-α等都会作用于瘦素受体通路［6－7］。最近的研究显示，低氧可以诱导 SOCS3表达，从而抑制瘦素受体下游信号通路MAPK的活化［8］，提示其促进瘦素抵抗作用的发生。但这一结论尚需进一步研究证实。

3 瘦素抵抗和肿瘤免疫

多种肿瘤细胞表达瘦素和瘦素受体，如胃癌、乳腺癌等，通过自分泌或旁分泌途径发挥作用。肿瘤的发生发展与机体免疫功能存在复杂而密切的联系。肿瘤微环境中的多种免疫细胞参与调控肿瘤发生发展，与环境中其他因素(如低氧)共同维持抗/促肿瘤平衡［9］。作为连接肿瘤发生和免疫应答的重要因子，瘦素的免疫调节功能在肿瘤中的作用日益受到人们关注，并在多种肿瘤如乳腺癌、结肠癌、肺癌和肝癌中进行了相关研究。

3.1 瘦素抵抗与乳腺癌

体外及临床前研究表明，外周血瘦素水平增高的肥胖个体乳腺癌患病风险增加［10］;乳腺癌患者血清瘦素水平显著高于对照组，且与肿瘤体积及TNM分期呈正相关［11］。这些研究提示瘦素抵抗参与乳腺癌的发生发展。瘦素通过促进乳腺癌细胞生长、转移及血管生成，激活芳香酶表达及上调雌激素水平等机制发挥作用［11］。瘦素的免疫调节作用是乳腺癌发生发展的重要因素。例如，IL-1是促进乳腺癌发展的重要细胞因子之一。瘦素可通过自分泌或旁分泌方式上调脂肪组织中IL-1家族细胞因子的表达，以此促进乳腺癌细胞的生长与转移过程［12］。这一结果为瘦素在乳腺癌中的作用机制研究提供了新思路。动物实验发现与正常F344大鼠相比，膳食诱导肥胖(diet-induced obesity，DIO)大鼠植入乳腺癌细胞系MADB106细胞15 min后，血清及组织(脾和肝脏)中单核细胞及NK细胞数目即显著上调;而植入MADB106细胞前5 min输入500 μg/kg人重组瘦素，单核细胞及NK细胞数目下调［13］;这提示瘦素抵抗能够增加免疫细胞数目，调节免疫应答。但此结论仍需临床数据进一步证实。

3.2 瘦素抵抗与结肠癌

瘦素及瘦素受体在结肠癌发生发展中的作用尚存争议。有研究显示，原发结肠癌组织过表达瘦素受体，瘦素促进结肠癌细胞增殖并抑制其凋亡［14］。在血清中，瘦素水平却随肿瘤分期及侵袭而下降［15］。这提示，在外周和局部存在不同的调节机制。有研究发现，瘦素可以促进人结肠癌细胞系T(84)、HT29/Cl．19A 及 Caco-2细胞增殖，阻断瘦素受体下游MAPK及PI3K/Akt通路后瘦素的促增殖能力减弱。提示瘦素抵抗可能抑制结肠癌的发生［16］。最近发现，瘦素抵抗在结肠癌中具有抗肿瘤免疫作用。结肠癌细胞上瘦素受体OB-Rb高表达与结肠癌患者无进展生存期(progression-free survival，PFS)时间长短密切相关;继而发现瘦素及瘦素受体参与诱导肿瘤细胞FasL、颗粒酶B及穿孔素等表达，提示其可能促进细胞毒性抗肿瘤免疫发生［17］。以上研究提示，瘦素抵抗可能在结肠癌的发生发展中起多方面的作用。深入研究瘦素抵抗在结肠癌中的作用机制，将可能为结肠癌治疗提供新的治疗策略。低氧是肿瘤局部微环境中与瘦素紧密相关的重要因素之一，结肠癌组织中瘦素、瘦素受体与低氧诱导因子 1α(hypoxia-inducible factor 1α，HIF1α)的表达显著正相关［18］。提示低氧可能促进结肠癌组织中瘦素抵抗作用，其具体作用及机制有待进一步证实。

3.3 瘦素抵抗与肺癌

关于瘦素和肺癌的研究集中在非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer，NSCLC)。瘦素基因启动子区－2548G/A功能多态性与NSCLC发病风险存在密切联系。携带该易感基因的吸烟者肺癌患病风险亦显著上调。2548G/A功能多态性与瘦素高表达存在密切联系［19］。瘦素促进中性粒细胞、单核/巨噬细胞及树突状细胞中活性氧自由基及促炎细胞因子等表达和分泌，诱导肺部持续反复的慢性炎性反应，并通过促进Th1细胞增殖诱导Th1/Th2型免疫失衡，由此增加肺癌发生风险［20］。肥胖NSCLC患者血清瘦素水平升高［21］，提示瘦素抵抗现象的存在，但其在肺癌中的免疫调控作用及机制仍需进一步研究。此外，低氧也是影响肺癌发生的一个重要因素。研究发现，肺腺癌细胞中瘦素表达水平受低氧信号的加强而上调，低氧对瘦素表达的促进作用受 HIF1α的调控［22］。

3.4 瘦素抵抗与肝癌

肥胖是肝癌发生风险增加的重要因素之一［23］。然而，瘦素抵抗在肝癌发生中的作用尚未完全阐明。最近一项研究显示，向瘦素受体缺陷(db/db)小鼠饲喂含40 ppm二乙基亚硝胺(diethylnitrosamine，DEN)的饮用水两周后，持续饲喂含0.03%或0.06%非环式视黄酸(acyclic retinoid，ACR)的饮食34周，与对照组相比DEN诱导的肝细胞癌发生风险明显降低;进一步研究发现，ACR处理组小鼠肝细胞中MAPK信号通路活性显著下调［24］。这一结果提示ACR可通过抑制瘦素受体下游信号通路促进瘦素抵抗，从而抑制肝癌发生。然而，另一研究小组发现，向荷肝细胞癌裸鼠模型持续注射瘦素6周后肿瘤体积显著减小、生存率提高，外周血NK细胞数量增加;而对由于存在瘦素抵抗而导致NK细胞缺乏的SCID小鼠则无影响［25］。这提示，瘦素抵抗通过抑制NK细胞的细胞杀伤作用促进肝细胞癌细胞的生长。以上研究结果提示，瘦素抵抗在肝癌发生发展中可能同时具有促肿瘤和抗肿瘤两种作用。对此，有研究者认为，瘦素抵抗可能根据肝细胞类型或肝癌发展阶段的不同而发挥不同作用。尽管瘦素抵抗可能在早期有效抑制肝癌发生，但持续的高瘦素血症激活肝巨噬细胞及肝窦内皮细胞，放大炎性反应，增加肝癌发生风险［26］。瘦素抵抗的何种作用在肝癌发生中占优势可能受多种因素(如低氧)的调控。

4 结语

恶性肿瘤严重威胁人们健康，阐明其发病机制并提供有效的治疗手段是亟待解决的问题。瘦素抵抗是连接免疫调节与肿瘤发生发展的桥梁，阐明其作用机制将会为肿瘤预防及治疗等提供新的策略。但是目前也存在很多难题，如瘦素抵抗发生时出现的选择性瘦素抵抗，即仍有一部分瘦素发挥其“有害作用”，其发生的机制是什么?瘦素抵抗的免疫调节作用是否在肿瘤发生发展中扮演主要角色?是否具有双重作用?这些问题仍有待于进一步研究证实。

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The immunomodulation of leptin resistance and its relationship with the development of tumor

CHENG Huan-huan，WANG Hua-yang，QU Xun*

(Institute of Basic Medical Sciences，Qilu Hospital of Shandong University，Jinan 250012，China)

Leptin is a multifunctional hormone that regulates energy balance，appetite，reproduction，hematogenesis et al．Its action is mediated by leptin receptor．Leptin resistance is related with the tumorigenesis and tumor development．Leptin resistance not only plays an important role in the proliferation and apoptosis of cancer cells，but also regulates the quantity and function of variable kinds of immunocytes in tumor microenvironment．The immunomodulation of leptin resistance is vital for the development of cancer．Up to now，the immunomodulation of leptin resistance has been found to act in many kinds of tumors．To elucidate its mechanism might prove effective in cancer diagnosis and prevention．

leptin;leptin resistance;immunomodulation;neoplasms;hypoxia

R 730.3

A

1001-6325(2012)09-1099-04

2011－08－26

2011－12－28

国家自然科学基金(81072406，30872321);山东省自然科学基金(Y2008C02);山东大学优秀研究生科研创新基金资助(yyx10126)

*通信作者(corresponding author):quxun@sdu．edu．cn