胃腸道間質(zhì)瘤發(fā)生的分子機(jī)制

張品南 劉 翠

(溫州市第三人民醫(yī)院,浙江 溫州 325000)

胃腸道間質(zhì)瘤(gastrointestinal stromal tumors,GIST)是一類特殊的以CD117蛋白表達(dá)陽性為特征的胃腸道最常見的間葉源性腫瘤。其來源于Cajal細(xì)胞(ICC)或具有向 ICC分化功能的未分化細(xì)胞(干細(xì)胞)[1]?，F(xiàn)就GIST基因突變有關(guān)分子機(jī)制的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 歷史回顧

GIST最初由Mazur和Clark于1983年首次提出后,直至 1998年,Kinblom 等[1]研究發(fā)現(xiàn)在Cajal細(xì)胞(ICC)細(xì)胞中CD117高表達(dá),GIST也強(qiáng)烈表達(dá)CD117。這一發(fā)現(xiàn)不僅證實(shí)了GIST和ICC細(xì)胞具有相同的干細(xì)胞或來源于ICC細(xì)胞的假設(shè),而且提供了一個(gè)更具敏感性和特異性的診斷指標(biāo)。同年,Hirota等[2]研究發(fā)現(xiàn)c-Kit基因突變導(dǎo)致其產(chǎn)物CD117蛋白的組成性激活在GIST的早期發(fā)生和發(fā)展中起重要作用。c-Kit基因的功能性突變主要發(fā)生在外顯子11、9、13、17上。酪氨酸激酶受體家族的另一成員血小板源性生長(zhǎng)因子受體α(plateletderived growth factor receptor alpha,PDGFRα)也與GIST的發(fā)病機(jī)制有關(guān)。這兩個(gè)基因位于同一染色體上的同一區(qū)域(4q12)。近年來,隨著研究的深入,有越來越多的證據(jù)顯示:c-Kit和PDGFRα突變與GIST的細(xì)胞形態(tài)學(xué)分型、原發(fā)部位、惡性程度分級(jí)、預(yù)后及對(duì)分子靶向治療藥(格列衛(wèi))的敏感性關(guān)系密切。

2 c-Kit基因突變

c-Kit基因突變率約為71%～92%[3],是一種功能獲得性突變。突變位點(diǎn)主要見于外顯子11、9、13、17等。不同的突變位點(diǎn)其臨床病理參數(shù),對(duì)分子靶向治療藥物的反應(yīng)不同。

外顯子11的突變率在20%～92%之間。突變類型包括:點(diǎn)突變、缺失突變、插入突變、替代突變、框移突變等。突變位點(diǎn)集中在密碼子550～599之間[4]。也有intron10-exon11交界處的缺失突變,這一突變?cè)赾DNA水平的檢測(cè)中很難發(fā)現(xiàn)[1]。外顯子11中的密碼子557和/或558突變與不良預(yù)后相關(guān)[5-6]。突變類型似乎和危險(xiǎn)分級(jí)、預(yù)后相關(guān)。缺失突變比插入突變、點(diǎn)突變更傾向于轉(zhuǎn)移、浸潤。外顯子11突變和梭形細(xì)胞型GIST相關(guān)。有報(bào)道,外顯子11突變類型為密碼子556～560缺失突變和密碼子570～585替代突變[7]。外顯子11突變形式呈相當(dāng)?shù)漠愘|(zhì)性,在不同的區(qū)域有不同類型的突變?nèi)杭?mutation cluster)現(xiàn)象。在5'末端突變以缺失和插入為主導(dǎo),堿基點(diǎn)突變主要發(fā)生在四個(gè)密碼子557、559、560 和 576,核苷酸片段重復(fù)(duplication)在3'末端為多見。外顯子 9突變發(fā)生率為 3%～21%[8]。突變主要發(fā)生在密碼子501～503[9],主要類型為重復(fù)插入。它與小腸間質(zhì)瘤和侵襲性生物行為有關(guān)。其作用機(jī)制可能是影響胞膜外區(qū)的抑制受體二聚體形成的序列。Vu等[10]研究認(rèn)為,無論是含有突變型還是野生型外顯子9的患者,均對(duì)伊馬替尼敏感。外顯子13的突變位點(diǎn)主要是密碼子642,其突變率為0.8%～4.1%[4],與格列衛(wèi)的耐藥性相關(guān)。Price等[9]報(bào)道稱繼發(fā)外顯子 13的Val654Ala錯(cuò)義突變導(dǎo)致格列衛(wèi)耐藥,但這一區(qū)域極少突變,其突變率約為0.6%,主要影響密碼子820和822,其突變引起激活的機(jī)制尚不清楚。

KIT蛋白屬于III型受體酪氨酸激酶(RTK)家族,其結(jié)構(gòu)由胞外區(qū)、跨膜區(qū)、近膜區(qū)和酪氨酸激酶區(qū)組成。當(dāng)KIT與其配體(干細(xì)胞因子)結(jié)合時(shí),可形成有活性的二聚體,從而激活RTK介導(dǎo)的多重信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑,如 MAPK 、AKT、P70、STAT1、STAT3、PI3K、mTOR和RAS等,導(dǎo)致細(xì)胞增殖失控和凋亡抑制。在不同的GIST中,上述路徑的信號(hào)分子激活程度不一樣。因此可推測(cè),除了KIT外,可能還存在其他因素影響GIST的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)[11]而選擇性抑制相關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子,將成為分子水平治療GIST的新方法。KIT的突變主要由c-Kit基因功能獲得性突變所致,其突變情況見表1。該基因的突變是導(dǎo)致GIST發(fā)生的早期事件之一,但與GIST的惡性行為無明顯關(guān)系,因?yàn)榧词怪睆叫∮?cm的GIST中也可存在KIT突變[12]。這是由于KIT突變的存在,使得RTK的抑制劑伊馬替尼(STI-571,格列衛(wèi))成為治療GIST的有效藥物。臨床研究證實(shí),不管GIST處于早期還是進(jìn)展期,只要合理使用STI-571,多數(shù)患者病情都可得到改善。KIT是位于染色體4q11-21的c-Kit原癌基因編碼的分子質(zhì)量為145000KD a跨膜糖蛋白,屬于受體酪氨酸激酶家族成員。KIT受體包括細(xì)胞外、胞膜內(nèi)、細(xì)胞內(nèi)部分。KIT受體的細(xì)胞外部分與稱之為干細(xì)胞因子的配體結(jié)合,當(dāng)相鄰兩受體被配體二聚體結(jié)合而連接時(shí),KIT受活化同時(shí)受體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化導(dǎo)致KIT細(xì)胞內(nèi)酪氨酸激酶活化。然后活化的激酶引起對(duì)側(cè)同源二聚體酪氨酸殘基磷酸化,令受體進(jìn)一步活化,通過各種細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)下游途徑活化導(dǎo)致KIT外顯子突變,在進(jìn)一步基因損傷基礎(chǔ)上,發(fā)展為克隆性增殖而形成腫瘤。研究發(fā)現(xiàn),PDGFα基因的激活突變具有不依賴配體的自身磷酸化功能而導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生。GIST中的PDGFRα基因突變與c-Kit基因突變不相重疊,即有PDGFRα基因突變的GIST無c-Kit基因突變,反之皆然。PDGFRα基因位于4q11-21,與c-Kit同屬III型受體酪氨酸激酶基因。

表1 散發(fā)性GIST的Kit與PDGFR α基因突變和對(duì)格列衛(wèi)治療的反應(yīng)情況

3 PDGFRα基因突變

血小板源性生長(zhǎng)因子受體α(platelet-derived growth factor receptor alpha,PDGFRα)是 RTK 家族的另一成員,它的突變與GIST的發(fā)病也存在明顯的相關(guān)性。PDGFRα基因突變率在 7%～12%之間[13]。該基因突變的好發(fā)部位(見表1)依次為外顯子18(II號(hào)激酶區(qū))、12(近膜調(diào)控區(qū))和14(激酶區(qū)),且PDGFRα突變體多呈低危性,以胃部GIST多見。研究表明,由c-Kit或PDGFRα基因不同位點(diǎn)突變所導(dǎo)致的GIST,對(duì)伊馬替尼的反應(yīng)性不一樣。c-Kit外顯子11突變者,對(duì)伊馬替尼的反應(yīng)性明顯好于外顯子 9、13、17突變者及野生型GIST,而PDGFRα外顯子12和14突變者,對(duì)伊馬替尼的反應(yīng)性好于18突變者[14]。

PDGFRα基因突變主要發(fā)生在上皮樣細(xì)胞型的胃GIST[15]。大多數(shù)(80%)發(fā)生在PDGFRα基因第18號(hào)外顯子的突變?yōu)殄e(cuò)義點(diǎn)突變,導(dǎo)致842位天冬氨酸被纈氨酸所替代(D842V)。PDGFRα基因第12號(hào)外顯子的突變極少,大部分是導(dǎo)致561位纈氨酸替換為天冬氨酸的錯(cuò)義突變,但是圍繞561位密碼子(纈氨酸)編碼框架的缺失和插入也有報(bào)道。近來報(bào)道PDGFRα基因第14號(hào)外顯子有錯(cuò)義突變發(fā)生,表現(xiàn)為659位天冬酰胺被替換為賴氨酸或酪氨酸[16]。

c-Kit和PDGFRα基因位于染色體4q12著絲粒旁,可能來源于一個(gè)共同祖先基因的復(fù)本[17]。兩個(gè)基因編碼相似、高度同源的酪氨酸激酶蛋白受體,具有Ⅲ型受體酪氨酸激酶家族的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。c-Kit或PDGFRα基因在GIST中的活化突變?cè)斐墒荏w酪氨酸激酶自身磷酸化,持續(xù)不斷引發(fā)受體信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo),導(dǎo)致下游基因激活,這種激活的結(jié)果是細(xì)胞增生速度加快、凋亡速度減慢,最終使得腫瘤形成。

仍有15%～20%的散發(fā)性GIST沒有c-Kit或PDGFRα基因的突變,這些GIST被稱為野生型GIST(Wild-type GIST),其發(fā)病機(jī)制尚有待進(jìn)一步研究。

有作者研究發(fā)現(xiàn),35%的c-Kit表達(dá)陰性者存在PDGFRα基因的突變[6]。c-Kit和PDGFRα基因突變的腫瘤有不同的信號(hào)通路,介導(dǎo)不同途徑的信號(hào)傳導(dǎo)通路和細(xì)胞遺傳學(xué)改變。Tzen等[6]對(duì)108例GIST病例進(jìn)行篩查,發(fā)現(xiàn)其中7例(16%)為c-Kit陰性,并且7例均有c-Kit基因的突變,PDGFRα為野生型。在外顯子557/558位點(diǎn)突變的c-Kit陰性間質(zhì)瘤細(xì)胞核分裂象較多,多＞10/50HP,其中75%隨訪出現(xiàn)多發(fā)轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)。Lasota等[16]認(rèn)為大多數(shù)PDGFRα突變的GIST惡性程度較低,細(xì)胞形態(tài)多為上皮樣,可見兩個(gè)基因的突變有可能導(dǎo)致GIST生物學(xué)行為改變[18-19]。

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