王春勝，周偉強

(1.沈陽醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)2010級4班，遼寧 沈陽 110034；2.沈陽醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院病原生物學(xué)教研室)

據(jù)世界衛(wèi)生組織和國際癌癥研究中心最近的統(tǒng)計表明，每年全球新發(fā)女性乳腺癌病例達115萬，占全球女性惡性腫瘤發(fā)病的22.7%；死亡41萬，占所有女性惡性腫瘤死亡的14.1%，占所有女性死亡的1.6%[1-2]。在我國，乳腺癌同樣位居女性惡性腫瘤之首，其發(fā)病率逐年上升，僅次于子宮頸癌，并呈年輕化趨勢。乳腺癌的發(fā)病機制目前還不是十分的清楚，一直以來，肥胖癥被認為是乳腺癌發(fā)生的一個重要危險因素[3]。Leptin作為肥胖基因的產(chǎn)物，近年來的研究表明它和乳腺癌的發(fā)生有著千絲萬縷的聯(lián)系，它可作為一種獨立危險因素參與乳腺癌的形成過程[4-5]。

1 Leptin與Leptin受體

Leptin是肥胖基因(obese gene，Ob)的表達產(chǎn)物，是由167個氨基酸殘基組成的，分子量為16 kDa的小分子蛋白質(zhì)。主要由白色脂肪組織產(chǎn)生，但是在其他組織如胎盤、胃、大腸黏膜和乳腺上皮細胞中也有分泌[6-7]。Leptin分為脂肪型和血清型2種。

Leptin需要與其特異受體(obese receptor，Ob-R)結(jié)合才能發(fā)揮其生物學(xué)作用。Ob-R屬Ⅰ類細胞因子受體家族，具有獨特的一級結(jié)構(gòu)，其二級結(jié)構(gòu)與細胞因子相似。Ob-R現(xiàn)已證實有6種亞型，分別為Ob-Ra、Ob-Rb、Ob-Rc、Ob-Rd、Ob-Re、Ob-Rf[8]。Ob-R為單跨膜受體，根據(jù)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域氨基酸序列及不同長短，將Ob-R分成長受體和短受體兩種亞型。Ob-Ra、Ob-Rc、Ob-Rd、Ob-Rf為短型受體，Ob-Rb為長型受體。Ob-Rb被認為是Leptin的功能受體。

人Ob-R mRNA在乳腺、腦、心、骨、肌肉、腎、胎盤、睪丸、卵巢、腸、腎上腺、垂體、胃粘膜中均有表達。短型Ob-R在淋巴結(jié)、肺、子宮中表達水平最高。長型Ob-R則在下丘腦中表達相對較高，除存在于下丘腦外，長型Ob-R還廣泛分布于神經(jīng)、心臟、腎臟、乳房、肺、肝臟、脂肪組織及胰島細胞表面。

Leptin與Ob-R受體結(jié)合發(fā)揮廣泛的生物學(xué)效應(yīng)。除可引起食欲降低和增加能量消耗外，還通過代謝率的增加，抑制脂肪的合成，另外還具有調(diào)節(jié)代謝、激素分泌、促進組織生長、造血、免疫增強及血管增生等功能，對創(chuàng)傷愈合、調(diào)節(jié)體重和生育功能有重要影響，具有廣泛的生物學(xué)意義。

2 Leptin信號傳導(dǎo)機制

Ob-R本身并不具備酪氨酸激酶活性，但是它們可通過偶聯(lián)和激活酪氨酸蛋白激酶(Janus kinase，JAK )家族而實現(xiàn)信號傳導(dǎo)[9]。Leptin與細胞表面特異性受體 Ob-R結(jié)合后，JAK與Ob-R的C末端的特定區(qū)域結(jié)合變構(gòu)作用引起JAK轉(zhuǎn)磷酸化而得以活化；活化的JAK又通過磷酸化Ob-R受體胞漿區(qū)的酪氨酸殘基(第1138位)以促進轉(zhuǎn)錄激活因子(signal transducers and activators of transcription1，STAT)二聚體的形成。最終STAT二聚體進入細胞核內(nèi)，結(jié)合在NF-κB、HIF等轉(zhuǎn)錄因子的相對應(yīng)位置上調(diào)控相關(guān)蛋白的表達[10]。其實驗同時顯示甾體激素受體-1(steroid receptor coactivator-1，P160家族成員之一)在對 Leptin處理的基因轉(zhuǎn)活反應(yīng)中起作用，而GRIP1和 AB1則沒有作用。染色體免疫沉淀實驗(Chip)發(fā)現(xiàn)SRC-1占有了STAT-3目的基因的啟動子，表明SRC-1與STAT-3的信號傳導(dǎo)通路相關(guān)，提示這也可能與Leptin誘導(dǎo)乳腺癌細胞增殖有關(guān)[11]。

Leptin除通過 JAK/STAT途徑傳導(dǎo)信息外，還可以通過促分裂原活化蛋白酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)信號途徑表達生物學(xué)效應(yīng)。Leptin與Ob-R結(jié)合后，能夠激活ERK1/2介導(dǎo)的信號通路。有報道稱Ob-R受體中第985位酪氨酸殘基與JAK1或JAK2結(jié)合后使酪氨酸殘基磷酸化，導(dǎo)致ERK1/2上游胞外絲裂原激酶1(mitogen extracellular kinase1，MEK1)活化，激活的MEK1磷酸化ERK1/2后使其激活，增強了特異靶基因c-fos或egr-Ⅰ的表達。

Leptin還能通過激活磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol-3-kinase，PI-3K)并影響激素敏感性脂酶的活性，增強胰島素受體底物21(insulin receptor substrate 21，IRS21)相關(guān)的PI-3K活性，PI-3K再通過活化cAMP降解酶的生物活性，促進下游信號傳遞。Leptin還能通過AKT，Rac/Rho，Ras/ERK1/2等途徑傳導(dǎo)信號[12-14]。

3 Leptin及其受體與乳腺癌

3.1 血清Leptin水平與乳腺癌的相關(guān)性 血清中Leptin水平與乳腺癌的相關(guān)性已引起廣大學(xué)者的關(guān)注。Ahmet等[15]對58例乳腺癌患者血清Leptin水平用放射免疫測定法進行檢測，并與58例健康人作對照。結(jié)果表明乳腺癌患者血清Leptin水平顯著高于健康對照組，絕經(jīng)前后差異無顯著性，早期和晚期乳腺癌患者血清Leptin水平差異無顯著性。于華等[16]分別檢測46例乳腺癌、28例乳腺良性病變患者及41例正常對照組外周血中Leptin含量。結(jié)果表明：乳腺癌組血中Leptin含量明顯高于乳腺良性病變組及正常對照組，差異有顯著性。隨著乳腺癌病情的進展，從乳腺癌Ⅰ期至Ⅳ期，Leptin水平逐漸升高，乳腺癌淋巴有轉(zhuǎn)移組Leptin水平明顯高于乳腺癌無淋巴轉(zhuǎn)移組。這說明乳腺癌發(fā)生與血清Leptin表達水平密切相關(guān)，Leptin可作為乳腺癌診斷的實驗室指標，對乳腺癌的分期和預(yù)后評價有重要價值，對治療方案的選擇有重要的指導(dǎo)意義。

3.2 乳腺癌組織中Leptin水平與乳腺癌的相關(guān)性 Ishikawa等[17]通過免疫組化方法檢測了76組乳腺癌組織和32組正常乳腺組織Leptin及其受體的表達。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，正常乳腺和乳腺癌組織都能檢測到Leptin的表達，但乳腺癌組織中Leptin表達率為92%，與正常乳腺組織相比為高表達；正常乳腺組織不表達Ob-R受體，而乳腺癌組織Ob-R受體陽性率為83%，Ob-R受體的表達與Leptin的表達水平呈顯著相關(guān)性。Xia等[18]研究發(fā)現(xiàn)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組Leptin及其受體的表達明顯高于無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組，乳腺癌不同TNM分期與Leptin 和Ob-R受體表達均呈正相關(guān)，病理分期越晚的病例Leptin和Ob-R受體表達越高，這說明Leptin在乳腺癌的病程發(fā)展和癌細胞侵襲性方面起著重要的作用，對Leptin的功能性抑制可能有助于乳腺癌的預(yù)防和治療。

3.3 Leptin促進血管形成對乳腺癌進展的影響 血管形成是一個極其復(fù)雜的病理過程，包括內(nèi)皮下基底膜溶解及內(nèi)皮活化、內(nèi)皮細胞向組織遷移、內(nèi)皮細胞增殖并形成細胞條索、新生血管形成等許多環(huán)節(jié)。實體腫瘤的生成依賴于腫瘤本身新生血管的形成，腫瘤血管的再生也受到眾多血管刺激及抑制因子的調(diào)控。血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF) 作為一種高度特異性的有絲分裂原，可直接刺激新生血管的生成，被認為是一種主要作用于血管內(nèi)皮細胞的生長因子，具有促進內(nèi)皮細胞增殖、增加微血管通透性、誘導(dǎo)血管生成等多種功能，在乳腺癌血管生成過程中發(fā)揮極其重要的作用。Gonzalez-Perzz等[19]研究發(fā)現(xiàn)，Leptin能通過與血管內(nèi)皮細胞上的Ob-R受體結(jié)合，刺激VEGF的表達，促進新生血管形成。Leptin通過PI-3K、JAK信號傳導(dǎo)途徑提高了VEGF及其受體VEGF-R2(flk-1)以及細胞周期蛋白CyclinDl的表達，并且Leptin引起的VEGF及其受體VEGF-R2的變化較之引起的CyclinDl的變化更加依賴于特殊信號途徑。動物實驗還發(fā)現(xiàn)LprA2處理過的小鼠血清中VEGF水平以及乳腺癌組織中VEGF/VEGF-R2的表達量顯著性降低。實驗還發(fā)現(xiàn)Leptin能顯著提高乳腺癌細胞EMT6、MMT中VEGF蛋白的表達水平，同時也能通過PI-3K/AKT1和 MAPK/ERK 1/2途徑提高MMT細胞中VEGF mRNA水平。Elena等[20]通過實驗表明Leptin與其受體Ob-R結(jié)合，引起VEGF磷酸化，進而引起p38MAPK和 AKT的活化，促發(fā)COX-2依賴性細胞遷移、血管形成等環(huán)節(jié)啟動。

3.4 Leptin與雌激素共同作用影響乳腺癌的發(fā)生 已有報道指出Leptin與雌激素之間存在著某種關(guān)聯(lián)。Leptin能夠誘導(dǎo)芳香酶活性，而該酶可以將來源于人類脂肪組織中的雄烯二酮催化成雌酮，從而調(diào)節(jié)雌激素的生物活性，因此Leptin具有影響雌激素依賴性乳腺癌發(fā)生的生物學(xué)能力。絕經(jīng)后婦女，特別是老年女性，肥胖與乳腺癌危險性呈顯著正相關(guān)；而絕經(jīng)前婦女肥胖則不增加乳腺癌的危險性。絕經(jīng)前肥胖婦女經(jīng)常出現(xiàn)排卵停止，其血清雌激素水平并不高。絕經(jīng)后的婦女，雌激素的主要來源是脂肪組織中雄性激素前體雄二烯酮向雌酮的轉(zhuǎn)化。脂肪組織越多，這種轉(zhuǎn)化的量會越大，而在較瘦的婦女，雌二醇大多和性激素結(jié)合球蛋白結(jié)合在一起，因此不能到達乳腺這樣的靶器官。由此說明Leptin和雌激素對乳腺癌的形成和發(fā)展有一定的影響[21-22]。

雌激素受體(estrogen receptor，ER)α和β是核類固醇激素受體超家族的成員，基因分別位于人類6號和14號染色體上。ER-α和ER-β在體內(nèi)可能形成異源二聚體，二者的結(jié)構(gòu)、功能存在差異，在乳腺癌的發(fā)生、發(fā)展及內(nèi)分泌治療中發(fā)揮不同的作用。Catalano等[23]認為Leptin能夠上調(diào)雌激素依賴基因PS2的mRNA表達水平，使乳腺癌細胞對雌激素的敏感性增加，推測可能跟Leptin直接提高細胞中ER-α的mRNA表達水平有關(guān)。Koda等[24]報道認為，低氧環(huán)境可以通過蛋白激酶途徑降低ER-α的表達，同時上調(diào)ER-β的表達。Fusco等[25]發(fā)現(xiàn)，在ER-α表達陽性乳腺癌細胞MCF-7中，伴隨ER-α的表達，Leptin作用于STAT-3途徑，誘導(dǎo)轉(zhuǎn)運蛋白和激活蛋白強烈磷酸化，而在ER-β表達陽性乳腺癌細胞MDA-MB-231則未顯現(xiàn)。當Ob-R受體被特異性抗體中和后，這種誘導(dǎo)效應(yīng)消失。這說明Ob-R受體和ER-α之間存在著協(xié)同作用，也為乳腺癌治療提供新的作用靶點。

3.5 Leptin與IL-1協(xié)同作用對乳腺癌發(fā)生的影響 現(xiàn)有大量證據(jù)表明，IL-1家族成員以直接或間接方式參與乳腺癌發(fā)生過程中癌細胞增殖和血管生成，可作為評估乳腺癌發(fā)生的重要指標之一。Leptin和IL-1在功能上存在著某種關(guān)聯(lián)，Leptin表達水平的增加通常都伴隨著IL-1表達量的增加[26]。Leptin可在mRNA和蛋白水平上誘導(dǎo)乳腺癌細胞IL-1α、IL-1β、IL-1Ra的表達，并且這種誘導(dǎo)作用具有靶向作用性、時間依賴性和劑量依賴性。采用蛋白激酶特異性抑制劑作用乳腺癌細胞4T1后發(fā)現(xiàn)Leptin誘導(dǎo)IL-1的表達與JAK2/STAT3、MAPK/ERK1/2、PI-3K/AKT1、PKC、p38和JNK的磷酸化有關(guān)，并且Leptin還可通過磷酸化 Mtor/4E-BP1增加IL-1β和IL-Ra的表達[27]。Lewis等[28]認為IL-1在乳腺癌患者體內(nèi)表達量的高低與乳腺癌惡病質(zhì)程度、乳腺癌生存率有著密切的關(guān)系，IL-1可誘導(dǎo)乳腺癌細胞MMP-2的活性，并刺激鄰近細胞VEGF、IL-8、IL-6、TNF-α、TGF-β的表達。這些都說明IL-1作為一種促炎細胞因子，在Leptin誘導(dǎo)乳腺癌發(fā)生過程中發(fā)揮重要的調(diào)控作用。

4 問題和展望

乳腺癌是女性常見的惡性腫瘤之一，近年來國內(nèi)乳腺癌的發(fā)病率和死亡率逐年增加，早期診斷和早期治療的研究具有重大意義。作為脂肪細胞因子之一的Leptin在各種實驗中被證明可以刺激乳腺癌細胞生長、轉(zhuǎn)移、侵襲及新血管形成，表現(xiàn)出增加腫瘤惡變性的生物學(xué)能力。由于目前對Leptin和乳腺癌關(guān)系的認識遠未成熟，對Leptin誘導(dǎo)乳腺癌發(fā)生的具體機制尚不清楚，對有關(guān)Leptin在乳腺癌浸潤轉(zhuǎn)移過程中的確切效應(yīng)尚有爭議，所有這些問題還需要更加深入地從宏觀和微觀方面加以探討。

參考文獻：

[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，F(xiàn)ikret 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]于華，朱文茹，徐淑華．乳腺癌患者血清Leptin水平檢測及其臨床意義[J]．放射免疫學(xué)雜志，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，F(xiàn)lorence 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．