胃動蛋白在胃癌細胞增殖中的作用及其機制研究進展*

郭燕磊 綜述 丁士剛 審校

(北京大學第三醫(yī)院消化科，北京 100083)

·文獻綜述·

胃動蛋白在胃癌細胞增殖中的作用及其機制研究進展*

郭燕磊 綜述 丁士剛**審校

(北京大學第三醫(yī)院消化科，北京 100083)

胃癌是嚴重危害人類健康的消化系統(tǒng)惡性腫瘤，發(fā)病率一直居高不下。胃動蛋白(gastrokines,GKNs)是人體胃部產(chǎn)生的可抑制胃癌細胞生長的蛋白，其在正常組織中大量表達，在胃癌及其癌前病變中表達下調或缺失，在抑制胃癌增殖過程中發(fā)揮重要作用,并且與胃癌有關的其他因素如幽門螺桿菌感染、三葉因子等存在復雜聯(lián)系。本文對GKNs抑制胃癌細胞增殖的研究進展進行文獻總結。

胃動蛋白； 胃癌； BRICHOS結構域

胃癌是嚴重威脅人類健康的一種惡性腫瘤,根據(jù)世界衛(wèi)生組織癌癥研究中心2002 年的統(tǒng)計，我國胃癌發(fā)病率僅次于日本，在全球居第2位。胃癌是世界第四大癌癥和癌癥病死率排名第2的疾病，在亞洲有很高的發(fā)病率[1]。目前，我國胃癌發(fā)病率仍位于全球第2位，死于胃癌的人數(shù)約占全球該病死亡總人數(shù)的1/4。近年來，關于胃癌已有大量研究，其中胃動蛋白(gastrokines,GKNs)與胃癌的關系成為研究熱點之一。GKNs包括胃動蛋白1(gastrokine 1，GKN1)、胃動蛋白2(gastrokine 2，GKN2)和胃動蛋白3(gastrokine 3，GKN3)。GKNs在胃癌組織中的表達顯著降低，作為一種保護性蛋白在胃癌的發(fā)生和發(fā)展中扮演重要的角色，它的保護作用可能因幽門螺桿菌感染等其他因素而減弱[2]。GKNs的表達水平從胃炎、胃潰瘍到胃癌依次逐漸下調,具有保護胃黏膜、 促進黏膜修復和抑制胃癌發(fā)生發(fā)展的作用,本文對GKNs抑制胃癌細胞增殖進行文獻綜述，為胃癌的診治提供新的思路[3]。

1 GKNs的結構

GKNs是腫瘤抑制因子，包含GKN1、GKN2、GKN3，它們都帶有含100個殘基的BRICHOS結構域以及一對保留的半胱氨酸殘基，BRICHOS 結構域含β鍵，且有4個不同的區(qū)域：疏水端、連接體、BRICHOS、C端,研究表明，BRICHOS結構域與癡呆，癌癥等疾病也有很大關聯(lián)[4，5]。

GKN1位于染色體2p13.3，大約6 kB，包含6個外顯子和5個內含子，它的蛋白由185個氨基酸組成[6]。GKN1是一種分泌性蛋白質，與富含半胱氨酸的三葉因子1(trefoil factor 1，TFF1)有相似的生理功能。TFF1有60個氨基酸，且有半胱氨酸二硫鍵連接的三葉草結構，屬于TFF家族。TFF1參與細胞分化，并且延遲G1-S細胞相從而抑制細胞生長[7]。GKN1是一種自體分泌并通過高爾基體轉運表達于胃竇部的18-KDa的胃特異性蛋白，有185個氨基酸，其中20個是位于N端的信號肽[8，9]。GKN1特征性的帶有BRICHOS結構域[10]。GKN1 可以形成二聚體，但是GKN1的N端容易被胰蛋白酶降解[11]。

GKN2的基因圖包含染色體2p13，其中含有5個外顯子可以編碼18.3KDa的蛋白[6]。GKN2是胃分泌的一種特異性蛋白，在胃癌組織中減少,并帶有BRICHOS結構域[12]。

GKN3的基因編碼一種功能特異的胃動蛋白，如果過量表達則會抑制萎縮胃黏膜的表皮細胞增生[13]。

2 GKNs的生理功能

GKN1保護胃竇黏膜，并在黏膜損傷后促進恢復和增生。GKN1通過特異性的緊密連接蛋白和穩(wěn)定的鏈接旁蛋白發(fā)揮功能。GKN1通過作為潛在的原癌基因抑制劑縮短胃癌細胞的端粒長度、調節(jié)端粒相關的蛋白來抑制細胞生長，最終導致胃癌細胞的衰老和死亡[14]。 GKN1是抑癌因子，其在胃癌組織和癌前病變中減少，GKN1的過度表達會誘導癌細胞死亡[1]。GKN1還有抗淀粉形成的性質，通過阻止淀粉-β肽聚合從而阻止淀粉的聚集和原纖維的形成[10]。

GKN2參與調控消化道上皮的增生從而維護黏膜的完整，在消化道上皮的穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮重要作用，還可抑制胃癌細胞的增生，GKN2的表達發(fā)生變化可能會引起癌變[12]。 GKN2參與胃腸管道的穩(wěn)態(tài)，由胃泡細胞表達于胃的表面，在胃炎和胃癌細胞中表達減少[9]。GKN2可以調節(jié)黏膜屏障的完整性，在受傷的環(huán)境下，黏膜發(fā)生改變從而激活GKN2的功能[15]。

3 GKNs與胃癌細胞增殖的關系

3.1 GKN1

凋亡有2種分子信號通路，外源性通路和內源性通路。外源性通路涉及自殺相關因子(factor associated suicide,FAS)與自殺相關因子配體(factor associated suicide ligand,FASL)的結合。在胃癌組織發(fā)現(xiàn)Fas減少，F(xiàn)asL增多[12]。GKN1通過上調p53、p21、p27、p16，同時下調S期激酶相關蛋白2的表達來激發(fā)凋亡[14]。 GKN1主要是通過FAS/FASL途徑以及p16和成視網(wǎng)膜細胞瘤 (retinoblastoma,Rb) 基因來誘導胃癌細胞的凋亡[9]。Rippa等[16]研究顯示高表達GKN1的胃癌細胞系中FAS受體表達增高，而FAS受體是細胞凋亡的關鍵分子，由此推測其在胃癌增殖中發(fā)揮重要的調控作用。

GKN1和5-氟尿嘧啶協(xié)同作用上調p53 和p21 而抑制細胞的活性和增殖,發(fā)揮抑制胃癌細胞增殖的作用[17]。GKN1的N端疏水端和BRICHOS結構域可抑制細胞的活力與增殖，誘導細胞周期停滯在G0/G1期 和G2/M期，并誘導微小RNA-185(microRNA-185,MIR-185)的表達[18]。MIR-185通過阻礙細胞循環(huán)，主要阻礙G2-M期而抑制細胞增殖[17，18]。

Kocevar等[19]報道與非癌組織相比，GKN1在胃癌組織中的表達顯著減少。蛋白激酶C(protein kinase C,PKC)被GKN1抑制，但是細胞外調節(jié)蛋白激酶1(extracellular regulated protein kinasesl，ERK1)被GKN1激活。GKN1抑制胃癌細胞的增殖就是通過調節(jié)這些蛋白激酶的活性。蛋白質組學檢查發(fā)現(xiàn)有 74種蛋白質被GKN1調節(jié)，包括烯醇酶1(enolase 1，ENO1)和組織蛋白酶D(cathepsin D)。ENO1是這74種蛋白質交聯(lián)發(fā)揮作用的核心關鍵。ENO1失活會抑制細胞生長并使細胞周期停滯,但是過度表達會抑制GKN1發(fā)揮誘導細胞凋亡和細胞周期停滯的作用[20]。

GKN1可能通過調節(jié)核因子-κB(nuclear factor-κB,NF-κB)信號通路和細胞因子表達而抑制胃表皮細胞的生長。NF-κB是一種潛在的轉錄因子，它的異常激活會導致癌細胞的增生無節(jié)制，凋亡消失以及基因組不穩(wěn)定，GKN1通過抑制NF-κB的激活而發(fā)揮抑制胃癌增殖的作用[21]。

端粒的長度隨著年齡增長而縮短，并且與GKN1成正相關。在人體，端粒重復序列結合因子1和端粒酶都可以保護端粒DNA，以保持基因的穩(wěn)定[14]。原癌基因刺激細胞生長，誘導端粒延長增加端粒酶活性。GKN1通過結合到原癌基因而調節(jié)端粒的長度和端粒酶的活性，最終導致胃癌細胞的衰老和凋亡。由此推斷GKN1可能作為潛在的原癌基因抑制劑從而縮短端粒長度，最終導致胃癌細胞的衰老和死亡[14]。

3.2 GKN2

GKN2的過量表達會抑制胃癌細胞的增生、遷移和侵襲并且將細胞循環(huán)停滯在G1-S分裂相，同時減少與癌細胞增殖和變異相關的細胞周期蛋白D1、細胞周期蛋白E1和基質金屬蛋白酶9[5]。GKN2 誘導蛋白激酶3和蛋白激酶8的表達，并激活FAS的表達，提示GKN2誘導的凋亡為外源性途徑[12]。 GKN2保持胃上皮細胞穩(wěn)態(tài)的作用是通過抑制GKN1 的腫瘤抑制活性[9]。

4 其他

TFF1包含7個半胱氨酸殘基，并與GKN1有相似的生理功能，但二者在反應水平和功能水平都不能產(chǎn)生應答[5，7]在幽門螺桿菌感染者，GKN1的表達明顯低于未感染幽門螺桿菌者[6]。細胞毒素相關基因A(cytotoxin-associated gene A ，CagA)是幽門螺桿菌致病的毒力因子，GKN1通過結合CagA來抑制幽門螺桿菌的致癌作用[22]。 GKNs在胃癌組織中低表達，推測其為抑癌因子，還有一些物質如SEPTIN9等在胃癌組織中高表達，可能正是由于各種物質表達的失平衡，最終導致胃癌的發(fā)生[23]。

5 小結

GKNs家族有以下相同點:都帶有含100個殘基的BRICHOS結構域以及一對保守的半胱氨酸殘基。不同點:GKN1 位于染色體2p13.3，長度為大約6 kB，包含6個外顯子和5個內含子,且表達于胃竇部18-KDa的胃特異性蛋白，有185個氨基酸，其中20個是位于N端的信號肽；GKN2的基因圖包含染色體2p13，其中含有5個外顯子，可以編碼18.3KDa的蛋白。

GKNs抑制胃癌增殖的效應是多方面因素綜合作用的結果，涉及許多分子信號通路以及凋亡相關蛋白。目前，GKNs的結構和功能已有初步的研究結果，但其抑制胃癌增殖的確切機制還需要進一步研究。GKNs在胃癌組織中表達減少，并且GKNs有抑制胃癌增殖的功能。隨著對GKNs抑癌機制的深入研究，明確其作用位點，或將 GKNs的抗癌效應應用于臨床， 為治療胃癌提供新的手段和方法，最終實現(xiàn)胃癌預防、診治和緩解的目的，降低我國胃癌的發(fā)病率。

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(修回日期：2016-04-27)

(責任編輯：李賀瓊)

Effects and Mechanism of Gastrokines on Gastric Cancer Cell Proliferation

GuoYanlei,DingShigang.

DepartmentofGastroenterology,PekingUniversityThirdHospital,Beijing100083,China

DingShigang,E-mail:dingshigang222@163.com

Gastrokines; Gastric cancer; BRICHOS domain

國家自然科學基金(項目編號：30770980；81270475)

**通訊作者，E-mail:dingshigang222@163.com

A

1009-6604(2016)09-0852-03

10.3969/j.issn.1009-6604.2016.09.022

2015-11-18)

【Summary】 Gastric cancer is seriously dangerous to human health with constantly high incidence. Human gastric mucosa can express gastrokines that can inhibit cancer cell growth. Gastrokines is expressed abundantly in normal tissues while downregulated or absent in gastric cancer and precancerous lesion. It plays an important role in the suppression of gastric cancer proliferation combining with the other factors such as helicobacter pylori infection or trefoil factors. In this paper we made a review about the suppression of gastrokines on gastric cancer cell proliferation.