基于fat-1轉(zhuǎn)基因小鼠的n-3多不飽和脂肪酸與HER2陽性乳腺癌的研究進展

楊任華 尹璇?

乳腺癌是一種頻發(fā)于女性群體的惡性腫瘤。國際癌癥研究機構(gòu)（international agency for research on cancer，IARC）發(fā)布的2012年全球癌癥報告數(shù)據(jù)顯示，全世界乳腺癌新發(fā)病例約有170萬，占全部癌癥新發(fā)病例的11.9%，其中有70多萬患者死于乳腺癌，病死率達40%［1］。專家預測，至2020年全球新發(fā)乳腺癌病例數(shù)預計＞190萬。我國新發(fā)女性乳腺癌病例位居女性癌癥發(fā)病首位，據(jù)估計，2027年后乳腺癌將是我國發(fā)病率最高的惡性腫瘤［2-3］。

1 表皮生長因子受體家族（EGFR）

乳腺癌是一類高度異質(zhì)性的惡性腫瘤。根據(jù)免疫組化指標將乳腺癌分為4個亞型，即LuminalA型、LuminalB型、三陰性和HER2陽性型［4］。人類表皮生長因子受體2（human epidermal receptor 2，HER2） ，又名 c-erbB-2 基因，由胞內(nèi)酪氨酸激酶結(jié)構(gòu)域、跨膜區(qū)和胞外結(jié)構(gòu)域三部分組成，是具有蛋白酪氨酸激酶 （protein tyrosine kinace，PTK）活性的跨膜蛋白，屬于表皮生長因子受體（EGFR）家族中的一員，HER2基因位于染色體17q 21。此家族成員還包括HER1（EGFR）、HER3、HER4，其共同參與調(diào)節(jié)正常乳腺組織的生長與發(fā)育［5-6］。

在腫瘤組織中，HER2與EGFR家族其它成員間結(jié)合成異二聚體，進而激活相應的信號通路引起腫瘤細胞的生長和增殖。HER2的胞內(nèi)區(qū)具有酪氨酸激酶活性但在胞外區(qū)無與之相結(jié)合的配體，需要與家族中其它成員結(jié)合成異源二聚體方能發(fā)揮作用。HER2常與HER3結(jié)合，這是由于HER3的胞外區(qū)可以和生長因子等配體相結(jié)合，但HER3缺乏內(nèi)在催化激酶的能力。張挺麗等［7］為探討乳腺癌患者HER3與HER2的關(guān)系，采用免疫組織化學SP法檢測癌組織中HER3、HER2蛋白的表達，結(jié)果顯示HER3陽性時HER2表達量達73.21%，二者的表達高度相關(guān)。

2 表皮生長因子受體家族（EGFR）與乳腺癌

HER3上PI3K調(diào)節(jié)亞基p85的結(jié)合位點要多于HER家族其他成員，這提示HER3可能通過激活PI3K通路而發(fā)揮致癌作用［8］。研究發(fā)現(xiàn)，當生長因子與HER3結(jié)合后，誘導蛋白膜外區(qū)構(gòu)象改變，促使HER3與HER2形成異二聚體，激活PI3K/Akt下游信號通路并使β-catenin磷酸化，磷酸化的β-catenin轉(zhuǎn)移入核并結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子誘導下游重要的靶基因如c-Myc轉(zhuǎn)錄從而引起細胞增殖，這提示HER2陽性乳腺癌的癌細胞增殖可能與PI3K/AKT/β-catenin信號通路有關(guān)［4］。Vaught等［9］應用轉(zhuǎn)基因小鼠模型證明在HER2陽性乳腺癌轉(zhuǎn)移的各個階段中HER3的重要性，研究揭示當HER3表達減少時，由HER2介導的腫瘤的發(fā)生和轉(zhuǎn)移也相應降低。相關(guān)研究還表明HER3的缺失可以降低Akt磷酸化的水平而且腫瘤的發(fā)生發(fā)展也被相應抑制。

研究發(fā)現(xiàn)，在多種上皮源性腫瘤中，HER2過度表達，20%～30%的乳腺癌患者存在HER2的過表達和擴增，HER2過表達的乳腺癌患者治療抵抗、預后差、術(shù)后復發(fā)風險高、生存期短［10］。1987年Slamon等［11］首次報道HER2在乳腺癌細胞中過度表達與乳腺癌復發(fā)及生存率有關(guān)。MaiGF等［12］采用免疫組化方法檢測185例乳腺癌標本HER2和孕激素受體（PR）的表達，并隨訪其生存時間，其中HER2表達量與生存率成負相關(guān)，PR表達量與生存率成正相關(guān)，單變量分析表明HER2是一個危險因素，PR是一個保護因素。這提示HER2和PR均是乳腺癌獨立的預后指標，其HER2高表達提示預后不良，而PR高表達則預示患者有較高的生存率和較長的生存期。HER2是乳腺癌重要的預后和靶向藥物治療的重要指標。

3 n-3多不飽和脂肪酸與乳腺癌

目前，對于HER2陽性的初期乳腺癌患者常聯(lián)合曲妥珠單抗及化學藥物治療，但部分患者對曲妥珠單抗產(chǎn)生耐藥［13］。近年來，越多越多的研究證實膳食營養(yǎng)因素與人類腫瘤的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。食物成分的改變與癌癥的發(fā)生發(fā)展具有關(guān)聯(lián)［14-15］。HER2過表達的患者通常對治療存在抵抗，這提示營養(yǎng)干預可能對于降低HER2/HER3的表達和干預HER2/HER3的二聚化起到重要的作用。Nelson NJ［16］發(fā)現(xiàn)后天的營養(yǎng)因素與乳腺癌的發(fā)生發(fā)展相關(guān)聯(lián)，飲食模式的改變可以降低癌癥的發(fā)生發(fā)展，并提到十字花科類的植物如甘藍、花椰菜、介藍等具有抗癌作用。飲食因素可看作是一種可能導致癌癥發(fā)生發(fā)展的重要環(huán)境因素。探尋食物中可能的抗癌因素顯得尤為重要。

飲食中的特殊脂肪酸的研究已經(jīng)被廣泛報道［17］。大量流行病學調(diào)查證實，膳食中不同種類的多不飽和脂肪酸對乳腺癌的發(fā)生、發(fā)展具有不同甚至完全相反的作用［18-20］。n-3多不飽和脂肪酸（n-3 PUFAs）可抑制癌癥的發(fā)生發(fā)展，而n-6多不飽和脂肪酸（n-6 PUFAs）則可促進癌癥的發(fā)生發(fā)展［21］。n-3 PUFAs主要包括：α-亞麻酸（α-linolenic acid）、二十碳五烯酸（ eicosapentaenoicacid ，EPA）和二十二碳六烯酸（doco sahexaenoic acid ，DHA），其主要來源于深海魚類產(chǎn)品，像一些深海冷水魚如金槍魚、鮭魚等，EPA和DHA的含量就相當豐富。有相當多的研究已證實魚油對于乳腺癌有保護性作用［22-23］。生活在北極地區(qū)的愛斯基摩人群的癌癥發(fā)病率明顯低于其它地區(qū)，這與它們的飲食結(jié)構(gòu)有很大關(guān)系，因為愛斯基摩人膳食中魚類及其它海洋生物的比例極高。n-6 PUFAs的代表是亞油酸和花生四烯酸，主要來自植物［24］。大量的實驗研究表明n-3PUFAs發(fā)揮抗癌作用主要是通過改變細胞膜磷脂成分和影響受體、蛋白和信號分子的表達來實現(xiàn)的。Jeffrey D等［25］研究發(fā)現(xiàn)，n-3PUFAs（EPA和DHA）可通過下調(diào)CXCR4蛋白的表達抑制MDA-MB-231乳腺癌細胞的增殖和轉(zhuǎn)移。CXCR4是乳腺癌細胞中重要的趨化因子受體，其與特異性配體CXCL12 結(jié)合，激活CXCL12信號傳導通路，從而抑制癌細胞的轉(zhuǎn)移。Xue等［26］應用DHA處理小鼠乳腺癌細胞，研究體內(nèi)和體外DHA與Wnt /β-連環(huán)蛋白信號通路間的關(guān)系，結(jié)果表明DHA通過下調(diào)Wnt /β-連環(huán)蛋白信號來發(fā)揮其抗癌活性。另外，體內(nèi)實驗表明n-3PUFAs的代謝產(chǎn)物能夠減少乳腺癌細胞的增殖和增加細胞的凋亡。Akt又稱蛋白激酶B（protein kinase，PKB），與細胞的生長、增殖、凋亡密切相關(guān)，是體內(nèi)一種重要的致癌因子。Akt可以通過激活抗凋亡基因抑制細胞的凋亡并且通過磷酸化促使細胞存活。Akt也可以激活轉(zhuǎn)錄因子例如NF-kB。體外實驗研究表明把MCF-7乳腺癌細胞注射至亞麻籽油喂養(yǎng)的裸鼠體內(nèi)，細胞凋亡。這可能是由于n-3PUFAs促使酪氨酸激酶受體EGFR、HER2和Akt的表達下調(diào)［27］。

盡管有研究證實n-3PUFAs能抑制乳腺癌發(fā)生發(fā)展，n-6PUFAs促進乳腺癌的轉(zhuǎn)移，但有些研究結(jié)果與之相反，出現(xiàn)差異。瑞典的一項病例對照研究顯示，魚類的高消耗雖與乳腺癌風險降低有關(guān)，但這種關(guān)聯(lián)不具有統(tǒng)計學意義［28］。N. Wei等的研究未發(fā)現(xiàn)n-3PUFAs與乳腺癌之間的關(guān)系［29］。Holmes MD等［30］發(fā)現(xiàn)魚油n-3PUFAs的高攝入與患乳腺癌的風險呈正相關(guān)。這些矛盾出現(xiàn)的原因可能是實驗中脂肪酸的來源、給予劑量、干預時間等的不同造成了結(jié)果的不一致。傳統(tǒng)用富含n-3多不飽和脂肪酸和n-6多不飽和脂肪酸的飼料喂食小鼠，飼料成分的差異帶給結(jié)果不穩(wěn)定性。如魚油和植物油分別用來提供n-3PUFAs和n-6PUFAs，食物來源不同可能包含一些混雜成分，因此增加結(jié)果的不確定性，魚油除富含EPA和DHA外，還富含維生素D。Chatterjee M等［31］通過動物實驗證實維生素D和魚油的聯(lián)合應用比單獨使用魚油更能抑制腫瘤的發(fā)生發(fā)展，這提示魚油和維生素D具有協(xié)同作用。因此，傳統(tǒng)飼養(yǎng)小鼠的方法中，飼料成分不同會引起不同的結(jié)果。為使小鼠組織中富含n-3PUFAs需要緩慢長期攝取，但n-3PUFAs極不穩(wěn)定且易氧化，因此建立一個能排除飲食等混雜因素的干擾并有良好的對照動物模型是非常必要的。

4 fat-1轉(zhuǎn)基因小鼠與乳腺癌

哺乳動物生物體內(nèi)因缺乏合成n-3PUFAs的去飽和酶，因此體內(nèi)無法合成n-3PUFAs，必須在食物中攝取此類物質(zhì)。另外，在哺乳動物細胞內(nèi)n-3PUFAs和n-6PUFAs無法相互轉(zhuǎn)化。2004年美國哈佛大學麻省總醫(yī)院的康景軒博士實驗室培育出一種能將n-6 PUFAs轉(zhuǎn)化為n -3PUFAs的轉(zhuǎn)基因小鼠，即fat-1轉(zhuǎn)基因小鼠，這種轉(zhuǎn)基因小鼠攜帶fat-1基因，fat-1基因來自線蟲，該基因可以編碼n-3PUFAs去飽和酶，這種酶可以催化n-6PUFAs向n-3PUFAs轉(zhuǎn)化［32］。

fat-1基因可以在哺乳動物細胞內(nèi)表達，并使組織中的n-6/n-3PUFAs比例趨于均衡。因此，fat-1基因被用于創(chuàng)造一種轉(zhuǎn)基因小鼠模型，即fat-1轉(zhuǎn)基因小鼠，它可以把n-6PUFAs轉(zhuǎn)化為n-3PUFAs。通過喂食富含n-6PUFAs的飼料（其中含有極低的n-3PUFAs）一段時間后，野生型小鼠和fat-1小鼠體內(nèi)的脂肪酸含量具有很大差別，野生型小鼠的組織中主要富含n-6PUFAs，而fat-1小鼠的組織中則富含n-3PUFAs，同時n-6PUFAs的含量下降，這表明fat-1小鼠可以將n-6PUFAs轉(zhuǎn)化為n-3PUFAs。fat-1轉(zhuǎn)基因小鼠改變了體內(nèi)n-6/n-3PUFAs的比例并使其接近于1：1。與傳統(tǒng)飲食補充的方法相比較，fat-1轉(zhuǎn)基因小鼠在改變組織中n-6/n-3PUFAs比例方面有獨特的優(yōu)勢，因其不但可以提高組織中n-3PUFAs的含量而且可以減少n-6PUFAs的水平，從而使兩者比例趨于均衡，而總體的脂肪酸含量并未改變，避免因喂食不同的飼料所帶來的混雜因素的干擾。因此，fat-1轉(zhuǎn)基因小鼠是改變組織中n-6/n-3PUFAs比例的理想方法。研究發(fā)現(xiàn)，體內(nèi)n-6/n-3PUFAs比例的失調(diào)會導致乳腺癌的發(fā)生［33］。Zuquan Zou等［34］給野生型小鼠和fat-1轉(zhuǎn)基因小鼠皮下分別注射乳腺癌細胞，在第15天左右，與野生型小鼠皮下腫瘤相比較，fat-1轉(zhuǎn)基因小鼠皮下腫瘤縮小甚至有些消失，通過蛋白印跡實驗顯示，HER2和HER3表達上調(diào)，這提示n-3PUFAs發(fā)揮抗癌作用可能是通過抑制HER2信號通路實現(xiàn)的。

5 總結(jié)

乳腺癌在我國的發(fā)病率一直呈現(xiàn)逐年上升的趨勢，結(jié)合標準治療，補充飲食與n-3PUFAs可能是一種無毒的手段，二者協(xié)同改善乳腺癌治療結(jié)果，并可能抑制或預防復發(fā)。使用fat-1轉(zhuǎn)基因小鼠研究n-3PUFA對乳腺癌的保護作用可以排除用不同飼料喂養(yǎng)動物所引起的結(jié)果不穩(wěn)定性，同時為提供單一的實驗條件探討n-3PUFA在HER2信號通路調(diào)節(jié)中的作用。HER2通過PI3K/Akt下游信號通路發(fā)揮作用，富含n-3PUFAs的小鼠組織中HER2表達下調(diào)，這提示HER2的低表達對乳腺癌患者有保護作用。但通路中的作用機制還需進一步的研究和探索。

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