王春胜，周伟强

(1.沈阳医学院基础医学院临床医学专业2010级4班，辽宁 沈阳 110034；2.沈阳医学院基础医学院病原生物学教研室)

据世界卫生组织和国际癌症研究中心最近的统计表明，每年全球新发女性乳腺癌病例达115万，占全球女性恶性肿瘤发病的22.7%；死亡41万，占所有女性恶性肿瘤死亡的14.1%，占所有女性死亡的1.6%[1-2]。在我国，乳腺癌同样位居女性恶性肿瘤之首，其发病率逐年上升，仅次于子宫颈癌，并呈年轻化趋势。乳腺癌的发病机制目前还不是十分的清楚，一直以来，肥胖症被认为是乳腺癌发生的一个重要危险因素[3]。Leptin作为肥胖基因的产物，近年来的研究表明它和乳腺癌的发生有着千丝万缕的联系，它可作为一种独立危险因素参与乳腺癌的形成过程[4-5]。

1 Leptin与Leptin受体

Leptin是肥胖基因(obese gene，Ob)的表达产物，是由167个氨基酸残基组成的，分子量为16 kDa的小分子蛋白质。主要由白色脂肪组织产生，但是在其他组织如胎盘、胃、大肠黏膜和乳腺上皮细胞中也有分泌[6-7]。Leptin分为脂肪型和血清型2种。

Leptin需要与其特异受体(obese receptor，Ob-R)结合才能发挥其生物学作用。Ob-R属Ⅰ类细胞因子受体家族，具有独特的一级结构，其二级结构与细胞因子相似。Ob-R现已证实有6种亚型，分别为Ob-Ra、Ob-Rb、Ob-Rc、Ob-Rd、Ob-Re、Ob-Rf[8]。Ob-R为单跨膜受体，根据胞内结构域氨基酸序列及不同长短，将Ob-R分成长受体和短受体两种亚型。Ob-Ra、Ob-Rc、Ob-Rd、Ob-Rf为短型受体，Ob-Rb为长型受体。Ob-Rb被认为是Leptin的功能受体。

人Ob-R mRNA在乳腺、脑、心、骨、肌肉、肾、胎盘、睾丸、卵巢、肠、肾上腺、垂体、胃粘膜中均有表达。短型Ob-R在淋巴结、肺、子宫中表达水平最高。长型Ob-R则在下丘脑中表达相对较高，除存在于下丘脑外，长型Ob-R还广泛分布于神经、心脏、肾脏、乳房、肺、肝脏、脂肪组织及胰岛细胞表面。

Leptin与Ob-R受体结合发挥广泛的生物学效应。除可引起食欲降低和增加能量消耗外，还通过代谢率的增加，抑制脂肪的合成，另外还具有调节代谢、激素分泌、促进组织生长、造血、免疫增强及血管增生等功能，对创伤愈合、调节体重和生育功能有重要影响，具有广泛的生物学意义。

2 Leptin信号传导机制

Ob-R本身并不具备酪氨酸激酶活性，但是它们可通过偶联和激活酪氨酸蛋白激酶(Janus kinase，JAK )家族而实现信号传导[9]。Leptin与细胞表面特异性受体 Ob-R结合后，JAK与Ob-R的C末端的特定区域结合变构作用引起JAK转磷酸化而得以活化；活化的JAK又通过磷酸化Ob-R受体胞浆区的酪氨酸残基(第1138位)以促进转录激活因子(signal transducers and activators of transcription1，STAT)二聚体的形成。最终STAT二聚体进入细胞核内，结合在NF-κB、HIF等转录因子的相对应位置上调控相关蛋白的表达[10]。其实验同时显示甾体激素受体-1(steroid receptor coactivator-1，P160家族成员之一)在对 Leptin处理的基因转活反应中起作用，而GRIP1和 AB1则没有作用。染色体免疫沉淀实验(Chip)发现SRC-1占有了STAT-3目的基因的启动子，表明SRC-1与STAT-3的信号传导通路相关，提示这也可能与Leptin诱导乳腺癌细胞增殖有关[11]。

Leptin除通过 JAK/STAT途径传导信息外，还可以通过促分裂原活化蛋白酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)信号途径表达生物学效应。Leptin与Ob-R结合后，能够激活ERK1/2介导的信号通路。有报道称Ob-R受体中第985位酪氨酸残基与JAK1或JAK2结合后使酪氨酸残基磷酸化，导致ERK1/2上游胞外丝裂原激酶1(mitogen extracellular kinase1，MEK1)活化，激活的MEK1磷酸化ERK1/2后使其激活，增强了特异靶基因c-fos或egr-Ⅰ的表达。

Leptin还能通过激活磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol-3-kinase，PI-3K)并影响激素敏感性脂酶的活性，增强胰岛素受体底物21(insulin receptor substrate 21，IRS21)相关的PI-3K活性，PI-3K再通过活化cAMP降解酶的生物活性，促进下游信号传递。Leptin还能通过AKT，Rac/Rho，Ras/ERK1/2等途径传导信号[12-14]。

3 Leptin及其受体与乳腺癌

3.1 血清Leptin水平与乳腺癌的相关性 血清中Leptin水平与乳腺癌的相关性已引起广大学者的关注。Ahmet等[15]对58例乳腺癌患者血清Leptin水平用放射免疫测定法进行检测，并与58例健康人作对照。结果表明乳腺癌患者血清Leptin水平显著高于健康对照组，绝经前后差异无显著性，早期和晚期乳腺癌患者血清Leptin水平差异无显著性。于华等[16]分别检测46例乳腺癌、28例乳腺良性病变患者及41例正常对照组外周血中Leptin含量。结果表明：乳腺癌组血中Leptin含量明显高于乳腺良性病变组及正常对照组，差异有显著性。随着乳腺癌病情的进展，从乳腺癌Ⅰ期至Ⅳ期，Leptin水平逐渐升高，乳腺癌淋巴有转移组Leptin水平明显高于乳腺癌无淋巴转移组。这说明乳腺癌发生与血清Leptin表达水平密切相关，Leptin可作为乳腺癌诊断的实验室指标，对乳腺癌的分期和预后评价有重要价值，对治疗方案的选择有重要的指导意义。

3.2 乳腺癌组织中Leptin水平与乳腺癌的相关性 Ishikawa等[17]通过免疫组化方法检测了76组乳腺癌组织和32组正常乳腺组织Leptin及其受体的表达。结果发现，正常乳腺和乳腺癌组织都能检测到Leptin的表达，但乳腺癌组织中Leptin表达率为92%，与正常乳腺组织相比为高表达；正常乳腺组织不表达Ob-R受体，而乳腺癌组织Ob-R受体阳性率为83%，Ob-R受体的表达与Leptin的表达水平呈显著相关性。Xia等[18]研究发现淋巴结转移组Leptin及其受体的表达明显高于无淋巴结转移组，乳腺癌不同TNM分期与Leptin 和Ob-R受体表达均呈正相关，病理分期越晚的病例Leptin和Ob-R受体表达越高，这说明Leptin在乳腺癌的病程发展和癌细胞侵袭性方面起着重要的作用，对Leptin的功能性抑制可能有助于乳腺癌的预防和治疗。

3.3 Leptin促进血管形成对乳腺癌进展的影响 血管形成是一个极其复杂的病理过程，包括内皮下基底膜溶解及内皮活化、内皮细胞向组织迁移、内皮细胞增殖并形成细胞条索、新生血管形成等许多环节。实体肿瘤的生成依赖于肿瘤本身新生血管的形成，肿瘤血管的再生也受到众多血管刺激及抑制因子的调控。血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF) 作为一种高度特异性的有丝分裂原，可直接刺激新生血管的生成，被认为是一种主要作用于血管内皮细胞的生长因子，具有促进内皮细胞增殖、增加微血管通透性、诱导血管生成等多种功能，在乳腺癌血管生成过程中发挥极其重要的作用。Gonzalez-Perzz等[19]研究发现，Leptin能通过与血管内皮细胞上的Ob-R受体结合，刺激VEGF的表达，促进新生血管形成。Leptin通过PI-3K、JAK信号传导途径提高了VEGF及其受体VEGF-R2(flk-1)以及细胞周期蛋白CyclinDl的表达，并且Leptin引起的VEGF及其受体VEGF-R2的变化较之引起的CyclinDl的变化更加依赖于特殊信号途径。动物实验还发现LprA2处理过的小鼠血清中VEGF水平以及乳腺癌组织中VEGF/VEGF-R2的表达量显著性降低。实验还发现Leptin能显著提高乳腺癌细胞EMT6、MMT中VEGF蛋白的表达水平，同时也能通过PI-3K/AKT1和 MAPK/ERK 1/2途径提高MMT细胞中VEGF mRNA水平。Elena等[20]通过实验表明Leptin与其受体Ob-R结合，引起VEGF磷酸化，进而引起p38MAPK和 AKT的活化，促发COX-2依赖性细胞迁移、血管形成等环节启动。

3.4 Leptin与雌激素共同作用影响乳腺癌的发生 已有报道指出Leptin与雌激素之间存在着某种关联。Leptin能够诱导芳香酶活性，而该酶可以将来源于人类脂肪组织中的雄烯二酮催化成雌酮，从而调节雌激素的生物活性，因此Leptin具有影响雌激素依赖性乳腺癌发生的生物学能力。绝经后妇女，特别是老年女性，肥胖与乳腺癌危险性呈显著正相关；而绝经前妇女肥胖则不增加乳腺癌的危险性。绝经前肥胖妇女经常出现排卵停止，其血清雌激素水平并不高。绝经后的妇女，雌激素的主要来源是脂肪组织中雄性激素前体雄二烯酮向雌酮的转化。脂肪组织越多，这种转化的量会越大，而在较瘦的妇女，雌二醇大多和性激素结合球蛋白结合在一起，因此不能到达乳腺这样的靶器官。由此说明Leptin和雌激素对乳腺癌的形成和发展有一定的影响[21-22]。

雌激素受体(estrogen receptor，ER)α和β是核类固醇激素受体超家族的成员，基因分别位于人类6号和14号染色体上。ER-α和ER-β在体内可能形成异源二聚体，二者的结构、功能存在差异，在乳腺癌的发生、发展及内分泌治疗中发挥不同的作用。Catalano等[23]认为Leptin能够上调雌激素依赖基因PS2的mRNA表达水平，使乳腺癌细胞对雌激素的敏感性增加，推测可能跟Leptin直接提高细胞中ER-α的mRNA表达水平有关。Koda等[24]报道认为，低氧环境可以通过蛋白激酶途径降低ER-α的表达，同时上调ER-β的表达。Fusco等[25]发现，在ER-α表达阳性乳腺癌细胞MCF-7中，伴随ER-α的表达，Leptin作用于STAT-3途径，诱导转运蛋白和激活蛋白强烈磷酸化，而在ER-β表达阳性乳腺癌细胞MDA-MB-231则未显现。当Ob-R受体被特异性抗体中和后，这种诱导效应消失。这说明Ob-R受体和ER-α之间存在着协同作用，也为乳腺癌治疗提供新的作用靶点。

3.5 Leptin与IL-1协同作用对乳腺癌发生的影响 现有大量证据表明，IL-1家族成员以直接或间接方式参与乳腺癌发生过程中癌细胞增殖和血管生成，可作为评估乳腺癌发生的重要指标之一。Leptin和IL-1在功能上存在着某种关联，Leptin表达水平的增加通常都伴随着IL-1表达量的增加[26]。Leptin可在mRNA和蛋白水平上诱导乳腺癌细胞IL-1α、IL-1β、IL-1Ra的表达，并且这种诱导作用具有靶向作用性、时间依赖性和剂量依赖性。采用蛋白激酶特异性抑制剂作用乳腺癌细胞4T1后发现Leptin诱导IL-1的表达与JAK2/STAT3、MAPK/ERK1/2、PI-3K/AKT1、PKC、p38和JNK的磷酸化有关，并且Leptin还可通过磷酸化 Mtor/4E-BP1增加IL-1β和IL-Ra的表达[27]。Lewis等[28]认为IL-1在乳腺癌患者体内表达量的高低与乳腺癌恶病质程度、乳腺癌生存率有着密切的关系，IL-1可诱导乳腺癌细胞MMP-2的活性，并刺激邻近细胞VEGF、IL-8、IL-6、TNF-α、TGF-β的表达。这些都说明IL-1作为一种促炎细胞因子，在Leptin诱导乳腺癌发生过程中发挥重要的调控作用。

4 问题和展望

乳腺癌是女性常见的恶性肿瘤之一，近年来国内乳腺癌的发病率和死亡率逐年增加，早期诊断和早期治疗的研究具有重大意义。作为脂肪细胞因子之一的Leptin在各种实验中被证明可以刺激乳腺癌细胞生长、转移、侵袭及新血管形成，表现出增加肿瘤恶变性的生物学能力。由于目前对Leptin和乳腺癌关系的认识远未成熟，对Leptin诱导乳腺癌发生的具体机制尚不清楚，对有关Leptin在乳腺癌浸润转移过程中的确切效应尚有争议，所有这些问题还需要更加深入地从宏观和微观方面加以探讨。

参考文献：

[1]Mohammad RY，Nosratallah Z，Mohammad R，et al．Plasma leptin，hTERT gene expression，and anthropometric measures in obese and non-obese women with breast cancer[J]．Breast Cancer：Basic and Clinical Research，2011，5(1):27-35.

[2]Maccio A，Madeddu M．Obesity，inflammation and postmenopausal breast cancer：therapeutic implications[J]．Scientific World Journal，2011，11:2020-2036．

[3]Kim SH，Arumugam N，Neeraj KS，et al．Benzyl isothiocyanate inhibits oncogenic actions of leptin in human breast cancer cells by suppressing activation of signal transducer and activator of transcription 3[J]．Carcinogenesis，2011，32(3):359-367．

[4]Maskarinec G，Christy W，Jana SS，et al．The relation of leptin and adiponectin with breast density among premenopausal women[J]．Eur J Cancer Prev，2010，19(1)：55-60．

[5]Otvos L Jr，Eva S．Targeting the leptin receptor：a potential new mode of treatment for breast cancer[J]．Expert Rev Anticancer Ther，2011，11(8)：1147-1150．

[6]Martinez-Abundis E，Venkatesh R，James VH，et al．The obesity-related peptide leptin sensitizes cardiac mitochondria to calcium-induced permeability transition pore opening and apoptosis[J]．PLoS One，2012，7(7):e41612.

[7]Kim E Y，Hyungmin C，Seungman P，et al．Susceptibility of gastric cancer according to leptin and leptin receptor gene polymorphisms in Korea[J]．J Korean Surg Soc，2012，83(1):7-13.

[8]Michael NO，Clareann HB，Seymour JG，et al．Leptin receptor Gln223Arg polymorphism and breast cancer risk in Nigerian women：A case control study[J]．BMC Cancer，2008，8:338．

[9]Elena F，Anna M，Marianna T，et al．Leptin/HER2 crosstalk in breast cancer：in vitro study and preliminary in vivo analysis[J]．BMC Cancer，2008，8:305.

[10]Cecilia G，Eva S．Leptin and cancer[J]．J Cell Physiol，2006，209(1):12-22.

[11]Yin N，Wang D，Hua Z，et al．Molecular mechanisms involved in the growth stimulation of breast cancer cells by leptin[J]．Cancer Res．2004，64(16):5870-5875.

[12]Garofalo C，Diego S，Eva S．Leptin Interferes with the effects of the antiestrogen ICI 182，780 in MCF-7 breast cancer cells[J]．Clin Cancer Res，2004，10(19):6466-6475.

[13]Youngju J，Jingu B，Sunghwan P，et al．Expression of Leptin，leptin receptor，adiponectin，and adiponectin receptor in ductal carcinoma in situ and invasive breast cancer[J]．J Breast Cancer，2011，14(2)：96-103.

[14]Shahab U，Azhar RH，Abdul KS，et al．Role of leptin and its receptors in the pathogenesis of thyroid cancer[J]．Int J Clin Exp Pathol，2011，4(7):637-643.

[15]Ahmet O，Fikret A，M．IY，et al．Effects of tamoxifen on the serum leptin level in patients with breast cancer[J]．Jpn J Clin Oncol，2001，31(9):424-427．

[16]于华，朱文茹，徐淑华．乳腺癌患者血清Leptin水平检测及其临床意义[J]．放射免疫学杂志，2005，18(5):327-329．

[17]Ishikawa M，Joji K，Hirokazu N．Enhanced expression of leptin and leptin receptor (Ob-R) in human breast cancer[J]．Clin Cancer Res，2004，10(13):4325-4331.

[18]Xia X，Gu J，Bai Q，et al．Overexpression of leptin and leptin receptors in breast cancer positively correlates with clinic pathological features[J]．Chin Med，2009，122(24):3078-3081.

[19]Gonzalez Perzz RR，Xu Y，Guo S，et al．Leptin upregulates VEGF in breast cancer via canonic and non-canonical signalling pathways and NFκB/HIF-1α activation[J]．Cell Signal，2010，22(9):1350-1362.

[20]Elena G，Kathleen MB，Graeme MB，et al．Vascular endothelial growth factor receptor-2 couples cyclo-oxygenase-2 with pro-angiogenic actions of leptin on human endothelial cells[J]．PLoS One，2011，6(4):e18823.

[21]Yu W，Gu JC，Liu JZ，et al．Regulation of estrogen receptors α and β in human breast carcinoma by exogenous leptin in nude mouse xenograft model[J]．Chin Med J，2010，123(3):337-343.

[22]Rene Gonzalez R，Amber W，Xu Y，et al．Leptin-signaling inhibition results in efficient anti-tumor activity in estrogen receptor positive or negative breast cancer[J]．Breast Cancer Res，2009，11(3):R36．

[23]Catalano S，Loredana MS，et al．Leptin induces，via ERK1/ERK2 signal，functional activation of estrogen receptor α in MCF-7 cells[J]．J Biol Chem，2004，279(19):19908-19915.

[24]Koda M，Luiza KK，Mariola S，et al．Relationships between hypoxia markers and the leptin system，estrogen receptors in human primary and metastatic breast cancer：effects of preoperative chemotherapy[J]．BMC Cancer，2010，10:320．

[25]Fusco R，Mario G，Claudio P，et al．Cellular and molecular crosstalk between leptin receptor and estrogen receptor-a in breast cancer：molecular basis for a novel therapeutic setting[J]．Endocr Relat Cancer，2010，17(2):373-382.

[26]Perrier S，Florence CC，Vasson MP．IL-1 family in breast cancer：Potential interplay with leptin and other adipocytokines[J]．FEBS Lett，2009，583(2):259-265.

[27]Zhou W，Guo S，Ruben RG．Leptin pro-angiogenic signature in breast cancer is linked to IL-1 signaling[J]．Br J Cancer，2011，104(1):128-137．

[28] Lewis AM，Sheelu V，Xu H，et al．Interleukin-1 and cancer progression：the emerging role of interleukin-1 receptor antagonist as a novel therapeutic agent in cancer treatment[J]．J Transl Med，2006，4:48．