胰島素抵抗與結(jié)直腸腺瘤發(fā)生的關(guān)系及機(jī)制研究

結(jié)直腸癌是常見(jiàn)的消化道惡性腫瘤，在全球惡性腫瘤發(fā)生中居男性第3位、女性第2位[1]。近年來(lái)中國(guó)結(jié)直腸癌的發(fā)病率快速上升，躍居第3～5位，惡性腫瘤死亡的第5位[2]。結(jié)直腸腺瘤是結(jié)直腸癌的癌前病變，早發(fā)現(xiàn)、早治療能明顯降低結(jié)直腸癌發(fā)病率。多項(xiàng)研究表明，胰島素抵抗(IR)參與了結(jié)直腸癌的發(fā)生，主要是通過(guò)上調(diào)胰島素樣生長(zhǎng)因子(IGF)、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子(TGF)、核因子-κB (NF-κB)等的表達(dá)進(jìn)而影響相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄、激活環(huán)氧合酶-2(COX-2)，影響前列腺素(PG)合成等。上述結(jié)直腸癌發(fā)生發(fā)展的機(jī)制是否早在結(jié)直腸腺瘤階段也存在呢？本研究對(duì)IR與結(jié)直腸腺瘤發(fā)生的關(guān)系及相關(guān)作用機(jī)制進(jìn)行初步探討，以期為尋找早期干預(yù)措施提供理論依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2010年1月至2011年12月在濰坊市人民醫(yī)院消化內(nèi)科住院并接受內(nèi)鏡手術(shù)，病理診斷為結(jié)直腸腺瘤的238例患者。同時(shí)選取同時(shí)期經(jīng)結(jié)腸鏡檢查為正常的200名體檢者作為無(wú)腺瘤組。腺瘤組與無(wú)腺瘤組的年齡、性別、吸煙、飲酒等一般資料比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)遺傳性疾病相關(guān)的腸道息肉綜合征；(2)炎癥性腸??；(3)結(jié)直腸癌病史；(4)臨床數(shù)據(jù)不完整的病例。所有入組者均簽署知情同意書。

1.2 血清指標(biāo)檢測(cè)

于清晨空腹采集肘靜脈血，測(cè)定空腹血糖(FPG)、放射免疫法測(cè)定空腹胰島素(FINS)，采用穩(wěn)態(tài)模型評(píng)估胰島素抵抗指數(shù)(HOMA-IR)，HOMA-IR=FPG(mmol/L)×FINS(μU/mL)/22.5。HOMA-IR>2.6為存在IR。比較腺瘤組和無(wú)腺瘤組中IR者的百分比。根據(jù)HOMA-IR結(jié)果將所有入選者分為IR組146例、無(wú)胰島素抵抗(NIR)組292例，分別計(jì)算兩組的結(jié)直腸腺瘤發(fā)生率。將117例IR合并腺瘤患者作為試驗(yàn)組，171例NIR且無(wú)腺瘤者作為對(duì)照組，于清晨空腹采集外周靜脈血3 mL，置于-20 ℃冰箱保存，將血清于-4 ℃下3 000 r/min離心10 min，取上清液，應(yīng)用ELISA法檢測(cè)IGF-Ⅰ和TGF-α的表達(dá)水平。試劑盒購(gòu)自北京博奧森生物技術(shù)有限公司，試驗(yàn)步驟嚴(yán)格按照說(shuō)明書進(jìn)行。

1.3 組織指標(biāo)檢測(cè)

將應(yīng)用蛋白電泳法檢測(cè)試驗(yàn)組和對(duì)照組的結(jié)直腸活組織標(biāo)本中NF-κB、bcl-xl和bfl/A1蛋白的表達(dá)。蛋白電泳抗體購(gòu)自艾博抗體(上海)貿(mào)易有限公司。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

2 結(jié)果

2.1 腺瘤組和無(wú)腺瘤組中IR者的百分比比較

腺瘤組中IR者的百分比為49.16%，無(wú)腺瘤組中IR者的百分比為14.50%，前者明顯高于后者(P=0.00)。見(jiàn)表1。

表1 腺瘤組和無(wú)腺瘤組中IR者的百分比比較/例(%)

2.2 IR組和NIR組的結(jié)直腸腺瘤發(fā)生率比較

將所有入選者按HOMA-IR值分為IR組146例和NIR組292例。IR組的結(jié)直腸腺瘤發(fā)生率為80.14%(117/146)，NIR組為41.44%(121/292)，IR組的結(jié)直腸腺瘤發(fā)生率高于NIR組。見(jiàn)表2。

表2 IR組和NIR組的結(jié)直腸腺瘤發(fā)生率比較

2.3 試驗(yàn)組和對(duì)照組血清IGF-Ⅰ、TGF-α水平比較

將117例IR合并腺瘤患者作為試驗(yàn)組，171例NIR且無(wú)腺瘤者作為對(duì)照組。與對(duì)照組相比，試驗(yàn)組的血清IGF-Ⅰ和TGF-α水平明顯升高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見(jiàn)表3。

表3 試驗(yàn)組和對(duì)照組的血清IGF-Ⅰ、TGF-α水平比較

注：與對(duì)照組相比，aP<0.05

2.4 試驗(yàn)組和對(duì)照組的結(jié)直腸組織中NF-κB、bcl-xl和bfl/A1蛋白表達(dá)比較

與對(duì)照組相比，試驗(yàn)組的結(jié)直腸組織中NF-κB、bcl-xl和bfl/A1蛋白表達(dá)均有升高，見(jiàn)圖1。

圖1試驗(yàn)組和對(duì)照組的結(jié)直腸組織中NF-κB、bcl-xl和bfl/A1蛋白表達(dá)比較

3 討論

IR是指胰島素的生理效應(yīng)低于正常，使胰島素促進(jìn)葡萄糖攝取的能力受損，導(dǎo)致機(jī)體胰島素代償性升高，其標(biāo)志為發(fā)生高胰島素血癥，主要表現(xiàn)在胰島素作用的靶組織(主要是肝臟、肌肉和脂肪)對(duì)胰島素作用的敏感度及反應(yīng)性降低。馮瀅瀅等[3]的研究顯示，胰島素和IR在腫瘤的發(fā)生和發(fā)展過(guò)程中起著重要作用。近年來(lái)以高血壓、高脂血癥、向心性肥胖、糖耐量異常、IR等代謝異常為代謝紊亂癥候群(MS)與結(jié)直腸腺瘤的關(guān)系越來(lái)越受到關(guān)注。多項(xiàng)研究表明，IR等相關(guān)因素成為結(jié)直腸腺瘤發(fā)生及復(fù)發(fā)的重要影響因素。研究表明，結(jié)直腸腺瘤患者存在高血糖、空腹胰島素升高及IR[4-5]。Kang等[6]的研究顯示，腰圍、血壓與結(jié)直腸腺瘤形成有關(guān)，并提出內(nèi)臟脂肪面積(VAT)可呈正相關(guān)性地增加結(jié)直腸腺瘤發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。另有研究發(fā)現(xiàn)，腹型肥胖和糖代謝異常作為MS的重要組分，與結(jié)直腸癌關(guān)系密切[7]。而周智勇等[8]對(duì)497例原發(fā)性結(jié)直腸癌患者的臨床特征分析顯示，結(jié)直腸癌病例組與對(duì)照組的血脂水平、糖尿病、高血壓、冠心病、胰島素等指標(biāo)之間的差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。本研究分析了結(jié)直腸腺瘤與IR之間的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)IR組的結(jié)直腸腺瘤發(fā)生率高達(dá)80.14%，NIR組為41.44%，腺瘤組中IR者的百分比為49.16%，顯著高于無(wú)腺瘤組(14.50%)，證明IR與結(jié)直腸腺瘤發(fā)生相關(guān)。

IGF是一類多功能細(xì)胞增殖調(diào)控因子。在細(xì)胞的分化、增殖和個(gè)體的生長(zhǎng)發(fā)育中具有重要的促進(jìn)作用。IGF包括IGF-Ⅰ和IGF-Ⅱ兩類，IGF-Ⅰ的產(chǎn)生依賴于生長(zhǎng)激素，它能促進(jìn)多種細(xì)胞增殖，促進(jìn)蛋白質(zhì)和DNA合成，在細(xì)胞增殖中起著重要作用。有多項(xiàng)研究認(rèn)為機(jī)體在IR狀態(tài)的影響下，血清IGF-Ⅰ水平升高并增強(qiáng)細(xì)胞增殖和惡性轉(zhuǎn)化能力，進(jìn)而增加腫瘤形成的風(fēng)險(xiǎn)。以往實(shí)驗(yàn)研究顯示胰島素在不能促進(jìn)細(xì)胞分裂的水平，能增強(qiáng)表皮生長(zhǎng)因子(EGF)和TGF-α對(duì)原代培養(yǎng)的豚鼠胃黏膜上皮細(xì)胞增生，且 TGF-α的作用強(qiáng)于EGF。TGF-α為EGF家族成員之一，它可引起某些原癌基因或轉(zhuǎn)錄因子的激活，并促進(jìn)腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)，對(duì)腫瘤的發(fā)生和發(fā)展起著重要作用[9-11]。多項(xiàng)研究均顯示，血清IGF-Ⅰ、TGF-α水平在結(jié)直腸癌由正常上皮經(jīng)腺瘤變到癌的過(guò)程中隨惡變程度的增加而呈上升趨勢(shì)[12-15]。因此，本研究選取研究對(duì)象的血清中IGF-Ⅰ、TGF-α進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)組血清IGF-Ⅰ、TGF-α水平較對(duì)照組明顯升高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，與上述研究結(jié)果相符。本文研究結(jié)果提示，這一改變?cè)诮Y(jié)直腸癌的癌前病變即腺瘤發(fā)生時(shí)已經(jīng)出現(xiàn)，但這需要大樣本研究進(jìn)一步驗(yàn)證。

夏陽(yáng)等[16]研究高脂飲食對(duì)大鼠結(jié)腸腺瘤發(fā)生的影響，發(fā)現(xiàn)在給予高脂飲食的干預(yù)下，大鼠腸道微環(huán)境改變，異常上調(diào)的細(xì)胞因子可通過(guò)調(diào)控細(xì)胞內(nèi)的NF-κB和β-聯(lián)蛋白等信號(hào)通路促進(jìn)腸黏膜上皮細(xì)胞的增殖、活化等，并發(fā)現(xiàn)其對(duì)結(jié)直腸癌有顯著促進(jìn)作用。NF-κB是一個(gè)二聚體轉(zhuǎn)錄因子，在很多炎性反應(yīng)和免疫性疾病，包括類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、動(dòng)脈粥樣硬化癥、阿爾茨海默癥、炎癥性腸病、腫瘤和纖維化疾病中起著重要作用。NF-κB是由Rel因子形成的異源二聚體，Rel家族成員相互結(jié)合形成同源或異源二聚體，結(jié)合到上游啟動(dòng)子共同的DNA結(jié)合序列，調(diào)節(jié)這些免疫、炎性反應(yīng)、腫瘤、細(xì)胞周期/凋亡相關(guān)基因的表達(dá)。NF-κB通常位于細(xì)胞質(zhì)，與其抑制蛋白IκB結(jié)合，此時(shí)NF-κB是無(wú)活性的。一旦受到刺激，IκB被磷酸化，繼而發(fā)生泛素化，被26S蛋白酶體降解，而NF-κB則從細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核，調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄。而抗凋亡蛋白bcl-xl和bfl/A1是NF-κB的靶基因，NF-κB依賴性bfl/A1表達(dá)在巨噬細(xì)胞的存活中起著重要作用[17]。因此，本研究選取NF-κB、bcl-xl和bfl/A1進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)組NF-κB表達(dá)升高，同時(shí)bcl-xl和bfl/A1表達(dá)升高，這可能是結(jié)直腸腺瘤發(fā)生的機(jī)制之一。這與吳斌等[18]的研究結(jié)果相同，其研究顯示結(jié)直腸腺瘤組織中NF-κB p65的表達(dá)明顯高于正常結(jié)直腸組織(P<0.05)，而且結(jié)直腸腺瘤癌變組織中NF-κB p65表達(dá)高于結(jié)直腸腺瘤(P<0.05)。

綜上所述，IR患者的IGF-Ⅰ,TGF-α表達(dá)升高，同時(shí)NF-κB表達(dá)升高，而其靶基因抗凋亡蛋白bcl-xl和bfl/A1表達(dá)亦上調(diào)，進(jìn)而促進(jìn)了結(jié)直腸腺瘤的發(fā)生。本研究進(jìn)一步解釋了結(jié)直腸腺瘤向結(jié)直腸癌進(jìn)展的機(jī)制，為阻斷結(jié)直腸癌的發(fā)生提供了理論依據(jù)。