胰腺癌與糖尿病、胃腸道微生態(tài)和microRNAs關(guān)系的研究現(xiàn)狀

何相宜 袁耀宗

上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院消化內(nèi)科(200025)

胰腺癌(胰腺外分泌癌)是一種惡性程度極高的消化系統(tǒng)腫瘤，其發(fā)病率在全球范圍內(nèi)逐年上升。2010年，美國胰腺癌新發(fā)病例數(shù)為43 140例，占惡性腫瘤的第十位，而死亡率卻高居第四位，死亡病例數(shù)為36 800例[1]。我國胰腺癌發(fā)病率也呈逐年上升趨勢，近20年來發(fā)病率增長約6倍，其發(fā)病率已占惡性腫瘤的第七位，病死率位居第六位。雖然近年來在胰腺癌治療上取得了一定的進(jìn)展，然而手術(shù)仍是惟一可提供潛在治愈機(jī)會的治療手段。但大多數(shù)胰腺癌發(fā)現(xiàn)時已失去手術(shù)機(jī)會，且對化放療、靶向治療效果有限，故生存率仍低。本文圍繞胰腺癌與糖尿病、胃腸道微生態(tài)、microRNAs(miRNAs)在胰腺癌中的作用這三個方面進(jìn)行探討，尋找可能提高胰腺癌早期診斷的方法，挖掘治療胰腺癌的潛在靶點(diǎn)。

一、胰腺癌與糖尿病

近來多項(xiàng)研究證實(shí)，糖尿病與胰腺癌的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。長期糖尿病是胰腺癌的發(fā)病因素之一，而新發(fā)糖尿病則是胰腺癌的表象。流行病學(xué)研究[2]顯示，長期糖尿病患者患胰腺癌的風(fēng)險(xiǎn)增加，相對危險(xiǎn)度為1.5～2.0。新發(fā)糖尿病或血糖控制不佳則可能是胰腺癌的早期表現(xiàn)，即胰腺癌可能誘導(dǎo)了新發(fā)糖尿病的出現(xiàn)或使原有糖尿病病情加重，主要有以下證據(jù)支持：①新發(fā)糖尿病者發(fā)生胰腺癌風(fēng)險(xiǎn)高，且明顯高于長期糖尿病者。Kuang等[3]和Magruder 等[4]發(fā)現(xiàn)，新發(fā)糖尿病和(或)最近開始接受胰島素治療的糖尿病患者發(fā)生胰腺癌的危險(xiǎn)性最高，而長期糖尿病患者發(fā)生胰腺癌的風(fēng)險(xiǎn)僅呈中等程度升高。筆者課題組與上海第二軍醫(yī)大學(xué)長海醫(yī)院的合作也得到了相似結(jié)果[5]，研究共納入1 458例胰腺癌患者和1 528例對照，多因素分析顯示，與對照組相比，長期糖尿病與新發(fā)糖尿病患者發(fā)生胰腺癌的相對危險(xiǎn)度分別為2.11和4.43。②胰腺癌相關(guān)糖尿病大多為新發(fā)糖尿病。Pannala等[6-7]的研究顯示，約40%的胰腺癌確診病例同時存在高血糖或糖尿病，若將葡萄糖耐量異常者納入后則接近80%，其中大多數(shù)為36個月內(nèi)的初發(fā)糖尿病。筆者等[8]的研究亦取得了相似結(jié)果，即44.7%的胰腺癌患者伴有糖尿病，其中2/3為新發(fā)糖尿病。③部分胰腺癌患者在接受手術(shù)治療后，糖尿病或糖耐量異常情況有所好轉(zhuǎn)。來自筆者和其他研究者的數(shù)據(jù)分析[7-9]顯示，胰腺癌切除術(shù)后，41%～57%的術(shù)前伴新發(fā)糖尿病患者血糖可恢復(fù)，而長期糖尿病者術(shù)后血糖則無明顯改善。

由于在人群中胰腺癌的發(fā)病率偏低，且缺乏特異性標(biāo)記物，因此開展大規(guī)模普查不太現(xiàn)實(shí)。如能確定胰腺癌的高危人群，縮小篩選成本，選擇合適的篩查手段將具有臨床應(yīng)用價值和效益成本。由于有以上眾多證據(jù)的支持，許多學(xué)者提出可將新發(fā)糖尿病作為早期診斷胰腺癌的線索[6]。但目前尚缺乏以新發(fā)糖尿病為高危人群篩查胰腺癌的人群研究，故仍無法肯定該價值。然而目前新發(fā)糖尿病患者增加，且是一個龐大的群體，如能再結(jié)合其他高危因素，如家族史、胰腺炎等則有可能建立更為有效的篩選模型。

除了有助于早期診斷，近年來多項(xiàng)研究還報(bào)道了糖尿病對胰腺癌預(yù)后的影響，但結(jié)論尚有爭議。多數(shù)研究[10-11]提示，胰腺癌伴糖尿病患者預(yù)后較差，少數(shù)研究提示，糖尿病狀態(tài)與胰腺癌預(yù)后無關(guān)，甚至伴糖尿病患者預(yù)后更佳[10]。筆者課題組進(jìn)一步研究[8]發(fā)現(xiàn)，不同狀態(tài)糖尿病對于胰腺癌術(shù)后各方面有不同的影響。長期糖尿病是胰腺癌術(shù)后預(yù)后不良的因素，而新發(fā)糖尿病術(shù)后血糖恢復(fù)則為預(yù)后保護(hù)因素，但其機(jī)制尚未完全明了。

抗糖尿病藥物也可能對胰腺癌的進(jìn)展起作用，其可能會改變胰腺癌的風(fēng)險(xiǎn)。以往回顧性分析提示，胰島素應(yīng)用可能增加胰腺癌風(fēng)險(xiǎn)，二甲雙胍應(yīng)用則可能減低風(fēng)險(xiǎn)，其機(jī)制可能為二甲雙胍破壞了胰島素受體和G蛋白偶聯(lián)受體(GPCRs)信號通路[12]。筆者課題組通過分析二甲雙胍處理前后胰腺癌細(xì)胞miRNAs表達(dá)譜的變化，發(fā)現(xiàn)二甲雙胍上調(diào)miR-26a可有效地抑制胰腺癌細(xì)胞的生長[13]。而最近一項(xiàng)meta分析[14]顯示，服用磺脲類藥物使糖尿病患者發(fā)生胰腺癌的風(fēng)險(xiǎn)上升了70%，而其他抗糖尿病藥物不影響胰腺癌患病風(fēng)險(xiǎn)。

迄今為止，糖尿病與胰腺癌致病機(jī)制的關(guān)系尚未完全明了。糖代謝異常促進(jìn)胰腺癌發(fā)生發(fā)展的機(jī)制可能包括糖代謝異常引發(fā)的血糖升高，外周胰島素抵抗和高胰島素血癥，異常胰島素/胰島素樣生長因子(IGF)受體通路活化，氧化應(yīng)激與炎癥反應(yīng)等，從而抑制腫瘤細(xì)胞凋亡并促進(jìn)其增殖[2]。筆者課題組通過比較伴與不伴糖尿病的胰腺癌患者組織中蛋白表達(dá)差異譜發(fā)現(xiàn)，胰腺再生蛋白(REG)Iα在伴有糖尿病的胰腺癌組織中表達(dá)明顯增高，且與腫瘤大小呈正相關(guān)。進(jìn)一步的體內(nèi)、外實(shí)驗(yàn)證實(shí)，REG Iα可促進(jìn)胰腺癌細(xì)胞的增殖，并提高其成瘤性[15]。REG Iα是一種調(diào)節(jié)胰島β細(xì)胞的生長因子，不僅參與炎癥反應(yīng)，而且還與諸多胃腸道腫瘤的發(fā)生有關(guān)。因此推測REG Iα可能在胰腺癌與相關(guān)糖尿病的致病過程中起一定作用，可能成為胰腺癌伴糖尿病的潛在治療靶點(diǎn)[16]。

新發(fā)糖尿病可能有助于早期診斷胰腺癌，而抗糖尿病藥物的不同選擇可能影響胰腺癌發(fā)生率，對糖尿病促進(jìn)胰腺癌分子機(jī)制的研究也有利于尋找胰腺癌治療新靶點(diǎn)。

二、胰腺癌與胃腸道微生態(tài)

存在于消化道中的正常微生物構(gòu)成的微生態(tài)環(huán)境是人體抵御疾病的重要屏障。在各種疾病，特別是消化道病變后胃腸道菌群常常發(fā)生變化，并影響疾病進(jìn)程。胃腸道微生態(tài)與胰腺癌的關(guān)系也正日益被人們認(rèn)識。

人口腔內(nèi)含有700多種細(xì)菌，口腔微生態(tài)不僅與口腔腫瘤相關(guān)，與胃腸道腫瘤亦相關(guān)。Farrell等[17]報(bào)道：利用人類微生物識別芯片結(jié)合16S rRNA-PCR技術(shù)檢測胰腺癌(n=28)、慢性炎腺炎(n=27)和健康志愿者(n=28)，發(fā)現(xiàn)胰腺癌患者的口腔菌群組成與慢性胰腺炎和健康志愿者顯著不同，包含鏈球菌、普氏菌、彎曲桿菌、奇異菌屬、奈瑟氏菌等，提示上述細(xì)菌可能參與胰腺癌的發(fā)病，并可用于胰腺癌的早期診斷?？谇痪簠⑴c胰腺癌的發(fā)病機(jī)制可能為異常的口腔菌群能將乙醇轉(zhuǎn)化為致癌物甲醛，也可引起炎癥反應(yīng)，影響機(jī)體免疫應(yīng)答，參與癌癥發(fā)生。

幽門螺桿菌(Hp)感染也是胰腺癌的高危因素。meta分析[18]顯示，Hp感染罹患胰腺癌的相對危險(xiǎn)度為1.47(95%CI:1.22～1.77)。致癌物亞硝酸鹽的產(chǎn)生以及全身免疫反應(yīng)可能是Hp感染與胰腺癌相關(guān)聯(lián)的機(jī)制[19]。腸道菌群與胃腸道腫瘤密切相關(guān)，大腸腸道菌群與多種腸道外癌癥包括肝癌、乳腺癌亦相關(guān)。在小鼠大腸中定植的肝原螺旋桿菌(Helicobacterhepaticus)可通過誘發(fā)天然和輔助性T細(xì)胞(Th)1型獲得免疫以及激活細(xì)胞核因子(NF)-κB通路從而誘發(fā)肝臟癌變。此外，腸道微生態(tài)的改變可導(dǎo)致宿主肥胖癥、胰島素抵抗和糖尿病的發(fā)生，而肥胖和糖尿病是肝癌和胰腺癌的確定危險(xiǎn)因素。近期一項(xiàng)利用高脂飲食誘導(dǎo)小鼠肝癌模型的研究[20]發(fā)現(xiàn)，肥胖導(dǎo)致小鼠某些腸道微生態(tài)失調(diào)，某些腸道細(xì)菌代謝膽汁的副產(chǎn)物—去氧膽酸明顯升高，進(jìn)而導(dǎo)致肥胖鼠相關(guān)肝癌的發(fā)病率增加。肥胖患者是否通過腸道菌群紊亂引起某種或幾種代謝產(chǎn)物失調(diào)而導(dǎo)致胰腺癌發(fā)病增加，值得進(jìn)一步研究。

胰腺癌相關(guān)胃腸道微生態(tài)改變對臨床應(yīng)用亦有重要啟發(fā)。如口腔菌群檢測可提高胰腺癌的早期診斷，改變口腔菌群是否可以起預(yù)防腫瘤發(fā)生的作用以及是否可以改變某些抗癌藥物反應(yīng)、Hp感染對胰腺癌的發(fā)生發(fā)展是否有影響、抗Hp治療是否對胰腺癌具有保護(hù)性作用、腸道菌群與胰腺癌的關(guān)系、檢測腸道菌群是否可以診斷胰腺癌、調(diào)節(jié)腸道菌群是否對胰腺癌的預(yù)后產(chǎn)生影響，這些問題有待進(jìn)一步探討。

三、胰腺癌與miRNAs

miRNAs是一類高度保守的含18～24個堿基的小RNA分子家族。miRNAs調(diào)控靶mRNA的穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)錄活性，參與細(xì)胞的生物學(xué)功能。目前已鑒定出數(shù)十個miRNAs參與了胰腺癌的增殖、轉(zhuǎn)移以及化療的敏感性[18]，且數(shù)目還在不斷增加。聯(lián)合多個miRNAs的檢測可區(qū)分胰腺癌與其他良性胰腺疾病，評價疾病預(yù)后和對化療的敏感性，是潛在的治療靶點(diǎn)。在胰腺癌中起“癌基因”作用的miRNAs如：miR-155靶向關(guān)鍵抑癌基因TP53INP1[21]；miR-21參與胰腺癌細(xì)胞的增殖轉(zhuǎn)移，還可通過減低SMAD7的表達(dá), 激活TGF-β通路[22]，參與基質(zhì)形成引起化療耐藥；miR-224 和 miR-486 在高轉(zhuǎn)移的胰腺癌中高表達(dá)，靶向CD40，逃避腫瘤免疫；miR-132和miR-212靶向pRb，增加E2F活性，促進(jìn)胰腺癌細(xì)胞增殖；miR-27a靶向抑癌基因DPC4/Smad4，促進(jìn)胰腺癌細(xì)胞增殖、克隆形成和遷移；miR-10a/b在胰腺癌中高表達(dá)，促進(jìn)胰腺癌侵襲，其可能的靶基因?yàn)镠OX。而在胰腺癌中起“抑癌基因”的如：miR-200a/b/c家族通過抑制SIP1、ZEB1以及干細(xì)胞因子如Sox2抑制胰腺癌細(xì)胞上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)和侵襲[23]；miR-375靶向14-3-3 Zeta誘導(dǎo)Caspase依賴的凋亡[24]；miR-130b在胰腺癌中低表達(dá)，是胰腺癌的獨(dú)立預(yù)后保護(hù)因素，其可能通過STAT3抑制胰腺癌細(xì)胞的增殖[25]；高表達(dá)miR-96誘導(dǎo)胰腺癌細(xì)胞凋亡，抑制胰腺癌細(xì)胞增殖、遷移、侵襲。此外，miRNAs還參與放化療的敏感性，如miR-23b在放療耐受胰腺癌細(xì)胞中高表達(dá)，上調(diào)miR-23b使細(xì)胞對放療敏感，可能的作用機(jī)制與ATG12蛋白和自噬相關(guān)。

這些miRNAs在胰腺癌中作用的揭示將對臨床有兩個方面重要意義，其一，是以miRNAs作為治療靶點(diǎn)，通過調(diào)節(jié)miRNAs水平直接達(dá)到抑制腫瘤，或促進(jìn)放化療敏感性的目的。目前miRNAs的類物(mimics)和抑制物在實(shí)驗(yàn)中廣泛應(yīng)用，但尚缺乏穩(wěn)定的臨床可用制劑。有研究采用納米材料運(yùn)輸miRNAs有一定的應(yīng)用前景，但仍有待于進(jìn)一步臨床驗(yàn)證其安全性和有效性。其二，miRNAs作為腫瘤標(biāo)記物已被廣泛關(guān)注。

從外周血中檢測腫瘤標(biāo)記物方便易行，始終是胰腺癌早期診斷研究的熱點(diǎn)之一。miRNAs在循環(huán)血液中穩(wěn)定表達(dá)，且目前有多種檢測方法，敏感性高，對于微量miRNAs亦能定量，目前認(rèn)為miRNAs在胰腺癌發(fā)生的早期階段即已出現(xiàn)異常表達(dá)。有研究[26-27]顯示，miRNAs在胰腺癌癌前病變胰腺腺管內(nèi)上皮瘤(pancreatic intraepithelial neoplasia)中異常表達(dá)。目前，采用高通量或其他手段已鑒定出循環(huán)miR-21[28-29]、miR-155[28]、miR-16[30]、miR-196a[30]、miR-1290[31]、miR-221[32]、miR-375 (胰腺癌中低表達(dá))[32]、miR-18a[33]等單獨(dú)或組合或聯(lián)合CA19-9是潛在的胰腺癌標(biāo)記物[29-30]。一項(xiàng)meta分析[28]匯總了三項(xiàng)血液學(xué)miRNAs的研究，提示miRNAs在胰腺癌中的中位敏感性和特異性分別為0.91和0.96。2014年JAMA發(fā)表了一項(xiàng)有關(guān)在胰腺癌患者全血中檢測miRNAs標(biāo)記物的研究[34]，比較409例胰腺癌、25例慢性胰腺炎和312名健康對照者全血中miRNAs表達(dá)譜差異。與正常對照相比，篩選出38個miRNAs在胰腺癌中異常表達(dá)，并建立兩個檢測模型分別為基于4個miRNAs (miR-145、miR-150、miR-223、miR-636)模型Ⅰ和基于10個miRNAs(miR-26b、miR-34a、miR-122、miR-126*、miR-145、miR-150、miR-223、miR-505、miR-636、miR-885.5p)模型Ⅱ。模型Ⅰ和Ⅱ的訓(xùn)練隊(duì)列中ROC曲線下面積(AUC)、敏感性和特異性分別為：0.86(95%CI：0.82～0.90)、0.85(95%CI：0.79～0.90)和0.64(95%CI：0.57～0.71)；0.93(95%CI：0.90～0.96)、0.85(95%CI：0.79～0.90)和0.85(95%CI：0.80～0.85)。如與CA19-9聯(lián)合能顯著提高模型Ⅰ的AUC，在早期(Ⅰ和Ⅱ期)胰腺癌中均能達(dá)0.80以上。筆者所在課題組與南京大學(xué)生命科學(xué)院合作以Illumina合成測序篩選并續(xù)以實(shí)時熒光定量逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)(RT-qPCR)驗(yàn)證的方法對比97例胰腺癌和158例年齡性別配對的無瘤對照者的血清miRNAs，建立了基于miR-20a、miR-21、miR-24、miR-25、miR-99a、miR-185和miR-191七個miRNAs聯(lián)合檢測模型，能有效鑒別胰腺癌與胰腺炎(AUC=0.993)，且診斷胰腺癌的準(zhǔn)確率(86.8%)明顯高于CA19-9(76.0%)和癌胚抗原(CEA)(55.8%)。令人欣喜的是，我們發(fā)現(xiàn)在26例Ⅰ期胰腺癌患者中, miRNAs模型標(biāo)記的陽性率是96.2%，較CA19-9(46.2%)或 CEA(30.8%)均顯著升高，而在48 例Ⅱ期胰腺癌中, 陽性率為91.7%,亦較CA19-9(62.5%)或 CEA(31.3%)高[29]。提示miRNAs在早期胰腺癌檢測中更有價值，有助于提高早期胰腺癌診斷率。

除了血液中miRNAs，胰腺癌患者其他體液中亦可檢測到miRNAs的異常表達(dá)。有研究發(fā)現(xiàn)在胰腺癌癌前病變胰腺導(dǎo)管內(nèi)乳頭狀瘤(intraductal papillary mucinous neoplasms)患者的胰液中, miR-155、miR-21較對照組顯著升高[21]。另有研究顯示，唾液的轉(zhuǎn)錄組[35]、糞便中突變K-RAS的檢測[36]以及尿液代謝組[37]也可能是胰腺癌的標(biāo)記物。相對于膽汁和胰液，唾液、尿液、糞便等更易于收集。其他體液是否存在可檢測的差異miRNAs作為胰腺癌標(biāo)記物還有待研究。我們課題組也正在進(jìn)行胰腺癌患者唾液中miRNAs作為診斷標(biāo)記物的研究。盡管目前miRNAs的檢測和靶向治療并未應(yīng)用于臨床，但我們有理由相信在不久的將來miRNAs 將會給胰腺癌診斷和治療提供有益的幫助。

總之，對胰腺癌與糖尿病、胃腸道微生態(tài)和miRNAs關(guān)聯(lián)機(jī)制的研究有助于我們尋找早期診斷胰腺癌的方法，如新發(fā)糖尿病作為胰腺癌高危人群篩查、腸道微生態(tài)變化診斷早期胰腺癌、血清miRNAs作為診斷標(biāo)記物等，也有助于尋找治療胰腺癌靶點(diǎn)，如干預(yù)糖尿病胰腺癌聯(lián)系結(jié)點(diǎn)蛋白(REG Iα等)、干預(yù)胰腺癌相關(guān)miRNAs、調(diào)節(jié)胃腸道菌群等，都值得我們進(jìn)一步探究，并期待應(yīng)用于臨床。

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