JAK/STAT3通路在瘦素促进肺癌细胞增殖机制中的研究

摘要

背景：肺癌是全球范围内常见的恶性肿瘤之一，且目前已排在全世界癌症死因的第一名。1995年全世界有60万人死于肺癌，而且每年人数都呈上升趋势。而女性肺癌的发生率尤其呈上升趋势。中国亦是肺癌高发的国家。因此肺癌的相关性研究已越来越受到关注。肺癌按病理组织学分类分为小细胞肺癌(SCLC)和非小细胞肺癌(NSCLC)，其中非小细胞肺癌占肺癌的75-80％，主要包括鳞状细胞癌、腺癌、腺鳞癌、大细胞癌四种病理类型。在肿瘤进程中，细胞信号转导异常和细胞增殖凋亡失平衡已被证明是两大关键性因素。肺癌的发生发展机制与这两方面密不可分。瘦素（leptin）是肥胖基因（OB）编码的，主要由脂肪组织分泌的一种N端带有21个氨基酸信号肽的多肽。其主要功能是调节机体的能量代谢及脂肪的合成。血清瘦素水平的高低与患者的体重有直接关系，提示瘦素与摄食密切相关。瘦素还具有许多重要的生理作用，包括炎症放大作用和免疫功能。然而进一步的研究表明瘦素能够刺激肿瘤细胞的增殖、抑制肿瘤细胞的凋亡，并能够增加肿瘤细胞的侵袭力和促进肿瘤内新生血管的形成，因此瘦素在肿瘤的发生发展中起着不可忽视的作用。目前研究证实瘦素在多种肿瘤组织及细胞中存在着过度表达，与肿瘤的发生、发展过程密切相关。瘦素必须与不同靶器官上的瘦素受体 (leptin receptor，Ob-R)结合方能发挥其生物学功能。瘦素受体中的长受体（Ob-Rb）是唯一的有完整的胞内区并具有细胞内酪氨酸残基的Ob-R形式，具有信号转导功能。许多临床实验证实瘦素及其功能性受体（OB-Rb）在子宫内膜癌、胃癌、乳腺癌以及前列腺癌等多种肿瘤组织和肿瘤细胞株中均存在异常高表达，并在人类肺组织中发现OB-Rb表达，表明肺是瘦素作用的外周靶器官之一。瘦素作为一种细胞因子，在肺的生理和病理过程都起作用，如：它参与了胎儿肺成熟，并在维持成人正常肺上皮细胞生理功能中发挥作用，同时还发现其能促进SQ-5肺鳞癌细胞株的增殖，故瘦素与肺癌的发生发展密切相关。然而，目前仍不清楚瘦素在肺癌发生发展过程中的具体机制。另有研究表明，瘦素信号转导途径与JAK/STATs 家族的活性相关。动物试验表明瘦素在下丘脑的信号转导主要涉及 JAK/STAT3。Ob-R配体与Ob-Rb 结合使细胞内的酪氨酸残基磷酸化，并通过转磷酸作用活化JAK2。磷酸化的Ob-Rb形成了一个与STAT3单体连接的位点。STATs是一组细胞质蛋白，其作用为信号传递者和转录因子，参与正常细胞对细胞因子和生长因子的反应。STAT3是STATs家族中一个潜在的细胞浆转录因子，STAT3一旦到达受体，在羧基端第 705位的酪氨酸磷酸化位点(Y705)被JAK2磷酸化形成p-STAT3，通过SH2区的作用使STAT3形成同型或异型二聚体，并转移定位到细胞核，与特定基因启动子区域的DNA 元件或其他的转录因子或附属的蛋白相互作用，调节下游靶基因如：bcl-2的转录，可引起生长失调，促进细胞恶性转化和肿瘤发生。
　　 目的：⑴从蛋白水平研究瘦素、STAT3、p-STAT3及Bcl-2蛋白在非小细胞肺癌组织和癌旁正常肺组织中的表达情况，并分析二者与非小细胞肺癌的临床分期、肿瘤细胞分化程度和淋巴结转移等临床病理资料的相关性，初步探讨瘦素、STAT3、p-STAT3及Bcl-2在非小细胞肺癌发生发展过程中的意义。⑵选用肺腺癌A549细胞株研究瘦素在促进肺癌细胞增殖过程中的可能机制:瘦素是否通过激活JAK/STAT3信号通路发挥其促细胞增殖作用。并探讨其在肺癌发生发展中的作用。
　　 方法：采用免疫组织化学SP法检测52例肺癌组织及34例癌旁正常肺组织中瘦素、STAT3 p-STAT3及Bcl-2的表达，并分析其与临床病理特征的关系。四甲基偶氮唑盐比色法（MTT）法检测瘦素对肺癌A549细胞的促增殖作用。流式细胞术检测不同浓度瘦素处理组肺癌A549细胞的细胞增殖率。利用免疫细胞化学法检测经不同浓度瘦素处理的A549细胞中STAT3、p-STAT3及Bcl-2蛋白的表达。
　　 结果：①瘦素、STAT3、p-STAT3及Bcl-2的表达在肺癌组织中高于癌旁正常肺组织，且差异具有统计学意义（P<0.05）。②STAT3和p-STAT3蛋白的表达与肺癌组织的临床分期，有无淋巴结转移有关。③在肺癌组织中瘦素与STAT3、p-STAT3的蛋白表达水平之间呈正相关；p-STAT3与Bcl-2的表达水平之间呈正相关。④瘦素能刺激A549细胞增殖，在作用24h后增殖效应最明显，且100ng/ml 组G2/M期细胞所占的比例较对照组和10ng/ml组显著增加，且差异具有统计学意义（P<0.05）。⑤STAT3、p-STAT3及Bcl-2蛋白在A549细胞中均有表达。瘦素处理后的A549细胞中STAT3、p-STAT3及Bcl-2的表达随着处理浓度的增加而增强，且100ng/ml瘦素处理组表达增强最明显，与对照组比较，有显著差异（P<0.05）。
　　 结论：(1)瘦素的高表达，STAT3及p-STAT3的高表达可能与肿瘤的发生发展有着密切的关系，对其检测有助于判断肺癌的恶性程度及生物学行为。(2)STAT3的活化可能通过介导抗凋亡基因bcl-2的过度表达而使肺癌细胞呈持续增殖，并在肺癌细胞恶性转化及演进中起重要作用。(3)瘦素可能通过JAK/STAT3通路，活化STAT3介导抗凋亡基因bcl-2的过度表达而使肺癌细胞呈持续增殖。