DPP4在肥胖促进癌症发生发展中的作用及其机制

摘要

目的：
　　目前在全世界范围内，恶性肿瘤的发生、死亡率一直在不断增长中，已经成为仅次于心脑血管疾病高居各类疾病死因第二位;其中不良的生活习惯与癌症的发生发展密不可分，尤其是吸烟、饮食、缺乏锻炼等。肥胖是目前威胁全世界人民健康的重大公共卫生问题之一，由于肥胖病人的总体数量和比例正在不断增加，肥胖及其肥胖相关疾病已经成为全世界的科学研究热点话题。近年来，越来越多的研究发现肥胖是促进肿瘤发生和发展的重要因素之一，并且给社会医疗增添了沉重的负担;根据实验研究以及流行病学统计显示，与肥胖具有显著相关性得的肿瘤包括多种实体癌症如乳腺癌、肝癌、胆囊癌、肾癌、前列腺癌等。同时，与非肥胖患者相比，肥胖患者的肿瘤往往更大，预后较差，更容易发生肿瘤远处转移。
　　研究发现肥胖总是伴随着一种慢性低度的炎症，肥胖者的内脏脂肪组织能释放大量的炎症因子，其中包括某些趋化因子如CCL2、CCL5以及IP-10等，也有较多报道肥胖患者血清中有较多的IGF-1、雌二醇、IL-1、IL-6、IL-8、肿瘤坏死因子TNF、瘦素及炎症反应因子等。因此如果能有效地减少或阻断因肥胖而导致的某些细胞因子或趋化因子等信号调控网络的过度活化就能极大地延缓肥胖促进肿瘤发生发展的效应。
　　DPP4是一种新发现的脂肪因子，它表达于多种细胞的表面，也有溶解在血清中，近年来研究显示，肥胖的发生往往伴随着血清DPP4的升高，而DPP4的作用是显著促进肥胖及与肥胖相关的代谢综合征的发展。在肝脏疾病方面的研究发现，在病毒性肝炎、肝硬化以及肝癌病人的血清中DPP4浓度明显升高，而在病人的肝癌组织中的活性DPP4显示出异型性，包括扭曲复杂型和缺失型。据此，推测在肥胖促进肿瘤的发生发展过程中，血清DPP4活性可能是升高的，并且发挥着一系列生物学效应促进癌症的发生和发展;但其作用究竟是促进了肿瘤的发生以及发展的过程，还是起到了一种天然的抑制效应目前还不得而知。
　　DPP4抑制剂已经成为了新一代的降糖药，近年来被临床医生广泛接受用以治疗Ⅱ型糖尿病;在2006年美国食品及药物管理局(FDA)首次批准DPP4抑制剂西格列汀(Sitagliptin)的应用。通常情况下，人体在饮食后小肠可释放胰高血糖素样肽-1(GLP-1)和肠抑胃肽(GIP)入血，这些激素通过感受血糖进而调节胰岛素的合成与分泌、调节胰高血糖素(Glucagon)释放入学，进而形成一种较为复杂的机制进行负反馈调节血糖;由于一般情况下，胰高血糖素样肽-1和肠抑胃肽在血液内的半衰期极短，其受到DPP4的剪切而灭活，因此不能产生持久的促进胰岛素分泌以及调节血糖的效应;DPP4抑制剂正是通过抑制了DPP4的活性，从而减缓了其对胰高血糖素样肽-1和肠抑胃肽的灭活作用，使血液中的胰高血糖素样肽-1和肠抑胃肽浓度升高进而产生增加血清胰岛素的能力，同时抑制胰高血糖素的释放，达到降低Ⅱ型糖尿病患者血糖的效果。目前已有5个DPP4抑制剂上市，包括较为常用的西格列汀和维格列汀等。
　　在前期的研究中发现DEN诱导大鼠肝癌发生发展的动物模型中，大鼠的肝癌发生发展的病理过程与人类发生癌症的病理过程十分相似，体现为一种“炎癌转化的过程”，而病理表现则是从肝炎发展到肝硬化阶段最终发展成肝癌;本次研究的目的是首先使用DEN诱导大鼠肝癌的疾病模型下，明确DPP4在高脂饮食与低脂饮食中的作用;进一步使用临床上治疗糖尿病的DPP4抑制剂维达列汀来观察抑制DPP4活性的治疗是否对遏制高脂饮食相关肿瘤发生发展有效;然后，试图找到受DPP4调节的，又是促进癌症发生发展的关键性下游底物;最后在肝癌病人的临床样本及临床资料中验证我们的实验发现。
　　方法：
　　1.比较高脂以及低脂饮食下，DPP4缺陷与野生型Fisher344大鼠在DEN诱癌情况下肝癌的发生以及发展情况。
　　2.进一步比较高脂饮食下，野生型Fisher344大鼠使用DPP4抑制剂维达列汀有无预防或抑制肝癌发生发展的效应。
　　3.在移植瘤模型下，分别比较DPP4抑制剂在高脂或低脂饮食中的作用，其中包括原位肿瘤的生长以及肿瘤的迁移转移能力。
　　4.首先在体外实验中，以不同的动物血清作为变因，用原代主动脉内皮细胞管腔形成实验确定高脂饮食以及DPP4的作用是否体现在高脂饮食的动物血清中，然后使用趋化因子抗体芯片筛选高脂饮食动物血清中被DPP4抑制剂调节的关键趋化因子，随后用ELISA法验证筛选到的效应趋化因子在大鼠模型下的血清浓度差异。
　　5.研究高脂饮食引起的血管新生能力加强是否是调节了血清中的DPP4以及经DPP4产生的趋化因子，
　　6.在人类样本中验证肥胖指数BMI与DPP4的关系，以及验证血清DPP4与效应趋化因子的相关性。
　　结果：
　　1.高脂饮食促进致癌物质诱导的肝癌，其发生发展依赖于DPP4信号通路活化;
　　2.在高脂饮食下DPP4抑制剂维达列汀抑制诱癌剂引起的肝癌发生发展过程;
　　3.在移植瘤模型中，高脂饮食促进肿瘤生长伴随着血管新生能力加强，其依赖于活性DPP4;
　　4.在移植瘤模型中，高脂饮食增加肿瘤转移能力依赖于活性DPP4;
　　5.高脂饮食引起的血管新生能力加强可通过血清DPP4促进趋化因子CCL2生成，并由CCL2产生效益促进血管新生;
　　6.在肝癌病人临床资料与血清样本中，DPP4含量与BMI有正相关性，DPP4含量与病人血清CCL2成正相关性。
　　结论：
　　本研究首先从动物实验中发现高脂饮食促进癌症的发生发展依赖DPP4活性增加，同时使用DPP4抑制剂维达列汀可以抑制高脂饮食引起的癌症快速发生发展，包括肿瘤的生长、血管新生、扩散转移以及加速死亡;从血清中进行抗体芯片筛选以及ELISA法验证发现高脂饮食促进癌症发展与DPP4的调节底物CCL2相关，是由CCL2介导的血管新生能力增强从而促进了肿瘤血管新生进而加快了肿瘤的发展。在人类样本中发现，DPP4活性与肝癌患者BMI以及血清CCL2浓度有显著相关性。我们的研究证明了肥胖促进癌症发生发展的新机制是由DPP4介导的信号通路是肿瘤新生血管能力增强，并且使用Ⅱ型糖尿病药物维达列汀可以抑制肥胖导致的具有促进癌症发生发展作用的DPP4信号通路激活，为临床治疗癌症以及预防癌症开辟新的思路和方法。

目录

声明

摘要

英语缩略词表

一、前言

二、材料和方法

(一)材料

(二)实验方法

三、实验结果

(一)肥胖促进致癌物质诱导的肝癌，其发生发展依赖于DPP4信号通路活化

(二)DPP4抑制剂在高脂饮食下抑制诱癌剂引起的肝癌发生发展

(三)在移植瘤模型中，高脂促进肿瘤生长以及血管新生依赖于活性DPP4

(四)在移植瘤模型中，高脂增加肿瘤转移能力依赖于活性DPP4

(五)血清DPP4通过激活CCL2促进肥胖相关的血管新生

(六)肝癌患者血清中DPP4与CCL2与其BMI相关性分析

(七)讨论

参考文献

附录

在读期间发表论文和参加科研工作情况

致谢