基于fat-1转基因小鼠的n-3多不饱和脂肪酸与HER2阳性乳腺癌的研究进展

杨任华 尹璇⋆

乳腺癌是一种频发于女性群体的恶性肿瘤。国际癌症研究机构（international agency for research on cancer，IARC）发布的2012年全球癌症报告数据显示，全世界乳腺癌新发病例约有170万，占全部癌症新发病例的11.9%，其中有70多万患者死于乳腺癌，病死率达40%［1］。专家预测，至2020年全球新发乳腺癌病例数预计＞190万。我国新发女性乳腺癌病例位居女性癌症发病首位，据估计，2027年后乳腺癌将是我国发病率最高的恶性肿瘤［2-3］。

1 表皮生长因子受体家族（EGFR）

乳腺癌是一类高度异质性的恶性肿瘤。根据免疫组化指标将乳腺癌分为4个亚型，即LuminalA型、LuminalB型、三阴性和HER2阳性型［4］。人类表皮生长因子受体2（human epidermal receptor 2，HER2） ，又名 c-erbB-2 基因，由胞内酪氨酸激酶结构域、跨膜区和胞外结构域三部分组成，是具有蛋白酪氨酸激酶 （protein tyrosine kinace，PTK）活性的跨膜蛋白，属于表皮生长因子受体（EGFR）家族中的一员，HER2基因位于染色体17q 21。此家族成员还包括HER1（EGFR）、HER3、HER4，其共同参与调节正常乳腺组织的生长与发育［5-6］。

在肿瘤组织中，HER2与EGFR家族其它成员间结合成异二聚体，进而激活相应的信号通路引起肿瘤细胞的生长和增殖。HER2的胞内区具有酪氨酸激酶活性但在胞外区无与之相结合的配体，需要与家族中其它成员结合成异源二聚体方能发挥作用。HER2常与HER3结合，这是由于HER3的胞外区可以和生长因子等配体相结合，但HER3缺乏内在催化激酶的能力。张挺丽等［7］为探讨乳腺癌患者HER3与HER2的关系，采用免疫组织化学SP法检测癌组织中HER3、HER2蛋白的表达，结果显示HER3阳性时HER2表达量达73.21%，二者的表达高度相关。

2 表皮生长因子受体家族（EGFR）与乳腺癌

HER3上PI3K调节亚基p85的结合位点要多于HER家族其他成员，这提示HER3可能通过激活PI3K通路而发挥致癌作用［8］。研究发现，当生长因子与HER3结合后，诱导蛋白膜外区构象改变，促使HER3与HER2形成异二聚体，激活PI3K/Akt下游信号通路并使β-catenin磷酸化，磷酸化的β-catenin转移入核并结合转录因子诱导下游重要的靶基因如c-Myc转录从而引起细胞增殖，这提示HER2阳性乳腺癌的癌细胞增殖可能与PI3K/AKT/β-catenin信号通路有关［4］。Vaught等［9］应用转基因小鼠模型证明在HER2阳性乳腺癌转移的各个阶段中HER3的重要性，研究揭示当HER3表达减少时，由HER2介导的肿瘤的发生和转移也相应降低。相关研究还表明HER3的缺失可以降低Akt磷酸化的水平而且肿瘤的发生发展也被相应抑制。

研究发现，在多种上皮源性肿瘤中，HER2过度表达，20%～30%的乳腺癌患者存在HER2的过表达和扩增，HER2过表达的乳腺癌患者治疗抵抗、预后差、术后复发风险高、生存期短［10］。1987年Slamon等［11］首次报道HER2在乳腺癌细胞中过度表达与乳腺癌复发及生存率有关。MaiGF等［12］采用免疫组化方法检测185例乳腺癌标本HER2和孕激素受体（PR）的表达，并随访其生存时间，其中HER2表达量与生存率成负相关，PR表达量与生存率成正相关，单变量分析表明HER2是一个危险因素，PR是一个保护因素。这提示HER2和PR均是乳腺癌独立的预后指标，其HER2高表达提示预后不良，而PR高表达则预示患者有较高的生存率和较长的生存期。HER2是乳腺癌重要的预后和靶向药物治疗的重要指标。

3 n-3多不饱和脂肪酸与乳腺癌

目前，对于HER2阳性的初期乳腺癌患者常联合曲妥珠单抗及化学药物治疗，但部分患者对曲妥珠单抗产生耐药［13］。近年来，越多越多的研究证实膳食营养因素与人类肿瘤的发生、发展密切相关。食物成分的改变与癌症的发生发展具有关联［14-15］。HER2过表达的患者通常对治疗存在抵抗，这提示营养干预可能对于降低HER2/HER3的表达和干预HER2/HER3的二聚化起到重要的作用。Nelson NJ［16］发现后天的营养因素与乳腺癌的发生发展相关联，饮食模式的改变可以降低癌症的发生发展，并提到十字花科类的植物如甘蓝、花椰菜、介蓝等具有抗癌作用。饮食因素可看作是一种可能导致癌症发生发展的重要环境因素。探寻食物中可能的抗癌因素显得尤为重要。

饮食中的特殊脂肪酸的研究已经被广泛报道［17］。大量流行病学调查证实，膳食中不同种类的多不饱和脂肪酸对乳腺癌的发生、发展具有不同甚至完全相反的作用［18-20］。n-3多不饱和脂肪酸（n-3 PUFAs）可抑制癌症的发生发展，而n-6多不饱和脂肪酸（n-6 PUFAs）则可促进癌症的发生发展［21］。n-3 PUFAs主要包括：α-亚麻酸（α-linolenic acid）、二十碳五烯酸（ eicosapentaenoicacid ，EPA）和二十二碳六烯酸（doco sahexaenoic acid ，DHA），其主要来源于深海鱼类产品，像一些深海冷水鱼如金枪鱼、鲑鱼等，EPA和DHA的含量就相当丰富。有相当多的研究已证实鱼油对于乳腺癌有保护性作用［22-23］。生活在北极地区的爱斯基摩人群的癌症发病率明显低于其它地区，这与它们的饮食结构有很大关系，因为爱斯基摩人膳食中鱼类及其它海洋生物的比例极高。n-6 PUFAs的代表是亚油酸和花生四烯酸，主要来自植物［24］。大量的实验研究表明n-3PUFAs发挥抗癌作用主要是通过改变细胞膜磷脂成分和影响受体、蛋白和信号分子的表达来实现的。Jeffrey D等［25］研究发现，n-3PUFAs（EPA和DHA）可通过下调CXCR4蛋白的表达抑制MDA-MB-231乳腺癌细胞的增殖和转移。CXCR4是乳腺癌细胞中重要的趋化因子受体，其与特异性配体CXCL12 结合，激活CXCL12信号传导通路，从而抑制癌细胞的转移。Xue等［26］应用DHA处理小鼠乳腺癌细胞，研究体内和体外DHA与Wnt /β-连环蛋白信号通路间的关系，结果表明DHA通过下调Wnt /β-连环蛋白信号来发挥其抗癌活性。另外，体内实验表明n-3PUFAs的代谢产物能够减少乳腺癌细胞的增殖和增加细胞的凋亡。Akt又称蛋白激酶B（protein kinase，PKB），与细胞的生长、增殖、凋亡密切相关，是体内一种重要的致癌因子。Akt可以通过激活抗凋亡基因抑制细胞的凋亡并且通过磷酸化促使细胞存活。Akt也可以激活转录因子例如NF-kB。体外实验研究表明把MCF-7乳腺癌细胞注射至亚麻籽油喂养的裸鼠体内，细胞凋亡。这可能是由于n-3PUFAs促使酪氨酸激酶受体EGFR、HER2和Akt的表达下调［27］。

尽管有研究证实n-3PUFAs能抑制乳腺癌发生发展，n-6PUFAs促进乳腺癌的转移，但有些研究结果与之相反，出现差异。瑞典的一项病例对照研究显示，鱼类的高消耗虽与乳腺癌风险降低有关，但这种关联不具有统计学意义［28］。N. Wei等的研究未发现n-3PUFAs与乳腺癌之间的关系［29］。Holmes MD等［30］发现鱼油n-3PUFAs的高摄入与患乳腺癌的风险呈正相关。这些矛盾出现的原因可能是实验中脂肪酸的来源、给予剂量、干预时间等的不同造成了结果的不一致。传统用富含n-3多不饱和脂肪酸和n-6多不饱和脂肪酸的饲料喂食小鼠，饲料成分的差异带给结果不稳定性。如鱼油和植物油分别用来提供n-3PUFAs和n-6PUFAs，食物来源不同可能包含一些混杂成分，因此增加结果的不确定性，鱼油除富含EPA和DHA外，还富含维生素D。Chatterjee M等［31］通过动物实验证实维生素D和鱼油的联合应用比单独使用鱼油更能抑制肿瘤的发生发展，这提示鱼油和维生素D具有协同作用。因此，传统饲养小鼠的方法中，饲料成分不同会引起不同的结果。为使小鼠组织中富含n-3PUFAs需要缓慢长期摄取，但n-3PUFAs极不稳定且易氧化，因此建立一个能排除饮食等混杂因素的干扰并有良好的对照动物模型是非常必要的。

4 fat-1转基因小鼠与乳腺癌

哺乳动物生物体内因缺乏合成n-3PUFAs的去饱和酶，因此体内无法合成n-3PUFAs，必须在食物中摄取此类物质。另外，在哺乳动物细胞内n-3PUFAs和n-6PUFAs无法相互转化。2004年美国哈佛大学麻省总医院的康景轩博士实验室培育出一种能将n-6 PUFAs转化为n -3PUFAs的转基因小鼠，即fat-1转基因小鼠，这种转基因小鼠携带fat-1基因，fat-1基因来自线虫，该基因可以编码n-3PUFAs去饱和酶，这种酶可以催化n-6PUFAs向n-3PUFAs转化［32］。

fat-1基因可以在哺乳动物细胞内表达，并使组织中的n-6/n-3PUFAs比例趋于均衡。因此，fat-1基因被用于创造一种转基因小鼠模型，即fat-1转基因小鼠，它可以把n-6PUFAs转化为n-3PUFAs。通过喂食富含n-6PUFAs的饲料（其中含有极低的n-3PUFAs）一段时间后，野生型小鼠和fat-1小鼠体内的脂肪酸含量具有很大差别，野生型小鼠的组织中主要富含n-6PUFAs，而fat-1小鼠的组织中则富含n-3PUFAs，同时n-6PUFAs的含量下降，这表明fat-1小鼠可以将n-6PUFAs转化为n-3PUFAs。fat-1转基因小鼠改变了体内n-6/n-3PUFAs的比例并使其接近于1：1。与传统饮食补充的方法相比较，fat-1转基因小鼠在改变组织中n-6/n-3PUFAs比例方面有独特的优势，因其不但可以提高组织中n-3PUFAs的含量而且可以减少n-6PUFAs的水平，从而使两者比例趋于均衡，而总体的脂肪酸含量并未改变，避免因喂食不同的饲料所带来的混杂因素的干扰。因此，fat-1转基因小鼠是改变组织中n-6/n-3PUFAs比例的理想方法。研究发现，体内n-6/n-3PUFAs比例的失调会导致乳腺癌的发生［33］。Zuquan Zou等［34］给野生型小鼠和fat-1转基因小鼠皮下分别注射乳腺癌细胞，在第15天左右，与野生型小鼠皮下肿瘤相比较，fat-1转基因小鼠皮下肿瘤缩小甚至有些消失，通过蛋白印迹实验显示，HER2和HER3表达上调，这提示n-3PUFAs发挥抗癌作用可能是通过抑制HER2信号通路实现的。

5 总结

乳腺癌在我国的发病率一直呈现逐年上升的趋势，结合标准治疗，补充饮食与n-3PUFAs可能是一种无毒的手段，二者协同改善乳腺癌治疗结果，并可能抑制或预防复发。使用fat-1转基因小鼠研究n-3PUFA对乳腺癌的保护作用可以排除用不同饲料喂养动物所引起的结果不稳定性，同时为提供单一的实验条件探讨n-3PUFA在HER2信号通路调节中的作用。HER2通过PI3K/Akt下游信号通路发挥作用，富含n-3PUFAs的小鼠组织中HER2表达下调，这提示HER2的低表达对乳腺癌患者有保护作用。但通路中的作用机制还需进一步的研究和探索。

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