鳥苷酸環(huán)化酶C在結(jié)直腸癌診治中的研究進展

姚鎮(zhèn)東 徐 敏

南京醫(yī)科大學(xué)上海市第一人民醫(yī)院臨床醫(yī)學(xué)院消化科(200080)

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鳥苷酸環(huán)化酶C在結(jié)直腸癌診治中的研究進展

姚鎮(zhèn)東 徐 敏*

南京醫(yī)科大學(xué)上海市第一人民醫(yī)院臨床醫(yī)學(xué)院消化科(200080)

鳥苷酸環(huán)化酶C(GCC)作為一種腸道組織特異性多肽，在腸黏膜上皮細胞表達，同時表達于結(jié)直腸癌細胞株以及原發(fā)性和轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌。研究表明檢測血液中GCC mRNA可早期發(fā)現(xiàn)結(jié)直腸癌的臨床轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)，有益于治療方案的制定與治療后的隨訪復(fù)查。本文就GCC與結(jié)直腸癌診斷和治療的研究進展作一綜述。

鳥苷酸環(huán)化酶C； 結(jié)直腸腫瘤； 復(fù)發(fā)； 腫瘤轉(zhuǎn)移； 診斷； 治療

Therapy

結(jié)直腸癌是嚴重危害人類健康的常見惡性腫瘤之一。目前結(jié)直腸癌占全球所有腫瘤的10%，是第四大癌癥相關(guān)死亡原因，其中男女比約為4∶1[1-2]。

鳥苷酸環(huán)化酶C(guanylyl cyclase C, GCC)是一種腸道組織特異性多肽，屬于受體鳥苷酸環(huán)化酶家族成員，是N-連接糖蛋白受體，特異性表達于腸上皮細胞。GCC基因定位于人類12號染色體，有7個外顯子[3]。GCC結(jié)構(gòu)包括胞外N末端受體結(jié)合區(qū)、獨立的跨膜區(qū)、胞質(zhì)區(qū)、催化區(qū)、羧基末端。GCC具有以下功能：調(diào)節(jié)鈉離子動態(tài)平衡；刺激氯離子分泌/抑制氯化鈉吸收，調(diào)節(jié)腸道功能；調(diào)節(jié)腸道pH值，促進食物消化吸收；分泌黏液、水，清除腸道組織中的病原菌。GCC亦可表達于結(jié)直腸癌細胞株、原發(fā)性和轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌，調(diào)節(jié)腸上皮細胞轉(zhuǎn)變，抑制結(jié)直腸癌細胞增殖和DNA合成。體內(nèi)GCC抗體可能通過環(huán)磷酸鳥嘌呤(cGMP)依賴的相關(guān)機制來調(diào)節(jié)小腸黏膜上皮細胞的增殖和分化[3]。有報道發(fā)現(xiàn)食管和胃腺癌中可見GCC表達[4]，但多數(shù)文獻顯示GCC可作為結(jié)直腸癌高度特異性的生物學(xué)指標。本文就GCC在結(jié)直腸癌診治中的研究進展作一綜述。

一、GCC在結(jié)直腸癌中的表達

1. GCC可作為新的結(jié)直腸癌特異性腫瘤標記物：GCC在原發(fā)性結(jié)直腸癌細胞中穩(wěn)定表達，在腸外正常組織和腸外腫瘤中不表達，而在轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌細胞中GCC的表達為正常腸上皮細胞的2～10倍。Birbe等[5]發(fā)現(xiàn)，正常小腸、結(jié)腸黏膜、結(jié)腸癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、結(jié)腸癌組織和肝臟組織中GCC表達均陽性，而在非腸道來源組織(食管、胃、胃癌等)中GCC表達均陰性，由此可見，GCC在腸道組織中的表達具有特異性。有研究[6]應(yīng)用熒光定量RT-PCR檢測GCC表達，結(jié)果顯示結(jié)直腸癌組織中GCC拷貝數(shù)為正常腸黏膜組織的2倍。多項研究證實GCC可作為結(jié)直腸癌的生物學(xué)標記物[7-8]。Buc等[9]的研究應(yīng)用免疫組化技術(shù)檢測正常腸組織、結(jié)直腸癌組織和腸外組織中GCC表達，同時以癌胚抗原(CEA)和細胞角蛋白20(CK20)作為對照，結(jié)果提示GCC陽性率為100%，而CEA和CK20陽性率分別為95%、92%。與CEA和CK20相比，GCC在腸外非結(jié)直腸腫瘤中均為陰性。說明GCC的敏感性和特異性優(yōu)于CEA或CK20。Gervasoni等[10]的研究亦發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)腫瘤標記物CK19、CK20、CEA等指標相比，GCC有較高的腸道組織特異性和較低的假陽性率。

2. 外周血GCC mRNA與結(jié)直腸癌復(fù)發(fā)和微轉(zhuǎn)移的關(guān)系：部分未發(fā)生淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的結(jié)直腸癌患者術(shù)后會出現(xiàn)復(fù)發(fā)和遠處轉(zhuǎn)移，因此，有學(xué)者認為這部分患者可能存在淋巴結(jié)微轉(zhuǎn)移現(xiàn)象，影響預(yù)后[11]。Schulz等[6]對23例切除術(shù)后病理學(xué)診斷為陰性的367個淋巴結(jié)檢測GCC表達，結(jié)果表明6例患者的76個淋巴結(jié)發(fā)生了微轉(zhuǎn)移。另有研究[12]采用實時定量PCR法對21例已切除淋巴結(jié)且組織學(xué)證實無轉(zhuǎn)移的結(jié)直腸癌患者、6年以上無復(fù)發(fā)的11例患者以及10例切除術(shù)后3年內(nèi)復(fù)發(fā)的患者行GCC檢測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)GCC mRNA在所有復(fù)發(fā)患者中表達，在無復(fù)發(fā)患者中不表達。檢測血液GCC mRNA可早期發(fā)現(xiàn)結(jié)直腸癌的復(fù)發(fā)和臨床轉(zhuǎn)移，有助于治療方案的制定和治療后的隨訪復(fù)查。Fava等[13]分析了24例Dukes D期轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌患者和20名健康志愿者外周血單核細胞中GCC表達，并通過CD34祖細胞評估GCC和其他上皮細胞特異性標記物。結(jié)果顯示健康志愿者CD34細胞中GCC低水平表達。GCC mRNA檢測可作為鑒別轉(zhuǎn)移性癌癥患者和健康志愿者的準確方法。宗祥云等[14]運用RT-PCR法檢測結(jié)直腸癌患者外周血中GCC mRNA表達，以良性疾病患者和正常人外周血標本作為對照，結(jié)果顯示結(jié)直腸癌患者外周血GCC mRNA陽性表達率顯著高于對照組(P<0.001)；同時發(fā)現(xiàn)原發(fā)性結(jié)直腸癌組外周血GCC mRNA陽性表達率顯著低于復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移組(P<0.05)。說明GCC mRNA在結(jié)直腸癌患者外周血中有較高的陽性表達率，尤其是在結(jié)直腸癌復(fù)發(fā)或轉(zhuǎn)移病例，可作為術(shù)后復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移的早期檢測指標。Chen等[15]用RT-PCR法檢測結(jié)直腸癌腹腔鏡患者術(shù)前、術(shù)中以及術(shù)后2周外周血GCC mRNA水平，評價游離腫瘤細胞數(shù)量，結(jié)果顯示術(shù)前GCC mRNA水平與分期無關(guān)，而術(shù)后2周GCC mRNA水平持續(xù)高表達的患者預(yù)后差，說明術(shù)后檢測隨訪患者外周血GCC mRNA有重要的臨床意義。

二、GCC抑制細胞增殖的機制

GCC配體的缺失會導(dǎo)致結(jié)腸上皮細胞穩(wěn)態(tài)失衡，從而促使腸道腫瘤的發(fā)生[16]。GCC在抑制細胞增殖的過程中與下列物質(zhì)密不可分：①鳥苷素和尿鳥苷素：鳥苷素和尿鳥苷素是GCC的內(nèi)源性配體[17]。研究發(fā)現(xiàn)，在結(jié)直腸癌中編碼鳥苷素和尿鳥苷素的mRNA受到明顯抑制，然而GCC mRNA表達在結(jié)直腸癌與正常腸黏膜中無明顯差異[18]。②cGMP：GCC受鳥苷素、尿鳥苷素或熱穩(wěn)定腸毒素(STa)激活后[8]可增加cGMP內(nèi)流，通過環(huán)核苷酸門控離子通道和鈣離子內(nèi)流，抑制結(jié)直腸癌細胞的DNA合成。在多功能干細胞的驅(qū)動下，腸上皮細胞進行增殖、遷移、分化和凋亡的自我平衡。近年研究發(fā)現(xiàn)GCC的旁分泌調(diào)節(jié)通路對抑制細胞增殖起有至關(guān)重要的作用[19]。

三、GCC分子學(xué)檢測有利于鑒別復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移

復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移仍是目前結(jié)直腸癌臨床治療的主要難題。結(jié)直腸癌的分期取決于腫瘤和區(qū)域淋巴結(jié)的組織病理學(xué)分析，但約30%的淋巴結(jié)陰性患者發(fā)生復(fù)發(fā)[20]。采用分子技術(shù)可彌補組織病理學(xué)分期的缺陷(如組織采樣和敏感性)。GCC的分子鑒定[21]可作為判斷結(jié)直腸癌復(fù)發(fā)和分子學(xué)分期的一種有效的獨立指標。目前前瞻性臨床研究表明，淋巴結(jié)的GCC分子學(xué)檢測分析可評估癌癥程度，從而預(yù)示疾病復(fù)發(fā)的風(fēng)險[8]。

四、GCC研究引領(lǐng)結(jié)直腸癌治療新思路

以往結(jié)直腸癌的治療以手術(shù)治療為主，輔以放療、化療和靶向治療。最常用的化療藥物包括氟尿嘧啶類化合物(5-氟尿嘧啶)和卡培他濱、奧沙利鉑、伊立替康[22]。近年隨著GCC與結(jié)直腸癌關(guān)系的深入探究，發(fā)現(xiàn)給予大腸桿菌STa或尿鳥苷素治療能通過延緩細胞周期來抑制T84和Caco2細胞增殖。尿鳥苷素通過cGMP依賴機制激活GCC，從而誘導(dǎo)T84和Caco2細胞凋亡[23-24]。GCC配體類似物，如利那洛肽等藥物與腸道GCC結(jié)合后，可導(dǎo)致細胞內(nèi)外cGMP濃度升高。這種配體補充療法有望成為結(jié)直腸癌藥物治療的新思路。此外，Marszalowicz等[25]的研究已證實GCC靶向抗毒素治療結(jié)直腸癌的療效，但仍需高質(zhì)量的研究進一步證實。

STa是由產(chǎn)人源腸毒素性大腸桿菌產(chǎn)生的一種腸毒素，可引起細胞脫水，電解質(zhì)外流，產(chǎn)生水樣腹瀉；STa亦是GCC的配體。有報道[26]顯示每年全球約120萬例患者被確診為結(jié)直腸癌，而超過60萬例患者直接或間接死于結(jié)直腸癌，但在不發(fā)達國家以及發(fā)展中國家的發(fā)病率相對較低，上述地區(qū)常見的流行病學(xué)特征為STa的流行。在發(fā)展中國家，周期性感染產(chǎn)生STa的大腸桿菌或許可起到有益的治療作用，由于STa能在相對早期的腫瘤形成階段抑制細胞增殖，故其具有腸道抗腫瘤的作用[27]。腸道中其他額外的信號通路調(diào)節(jié)GCC或被GCC調(diào)節(jié)，可減緩或促進腫瘤的形成，同時受到GCC配體的調(diào)控[18]。這個現(xiàn)象或許對微生物治療結(jié)直腸癌的研究有一定的啟發(fā)作用。伴隨GCC抑制腫瘤機制的進一步研究，結(jié)直腸癌的治療或許將取得重大突破。

五、結(jié)語和展望

GCC與結(jié)直腸癌致病危險因素的研究不斷開展，國外有研究報道肥胖誘導(dǎo)的結(jié)直腸癌與GCC旁分泌信號軸沉默有關(guān)[28-29]。GCC既能在正常腸黏膜上皮表達同時可在結(jié)直腸癌中高表達，隨著抑癌機制的逐漸闡明以及GCC通路的深入研究，上述兩者看似矛盾的關(guān)系也被逐漸厘清。GCC mRNA在預(yù)測結(jié)直腸癌中具有良好的特異性和高度敏感性，今后應(yīng)進一步證實其與結(jié)直腸癌癌前病變腺瘤性息肉、炎癥性腸病等的關(guān)系。GCC為STa的靶受體，但其在腸道中的作用以及轉(zhuǎn)運通路仍未完全闡明，或許僅在某種關(guān)鍵因素作用于GCC及其配體時腫瘤才會形成[24]。未來應(yīng)進一步尋找可通過激活配體直接影響GCC或cGMP產(chǎn)生的新通路。

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(2016-01-27收稿；2016-02-22修回)

Progress in Research on Guanylyl Cyclase C in Diagnosis and Treatment of Colorectal Cancer

YAOZhendong,XUMin.

DepartmentofGastroenterology,ShanghaiGeneralHospitalofNanjingMedicalUniversity,Shanghai(200080)

XU Min, Email: xumin73@126.com

Guanylyl cyclase C (GCC) is a specific intestinal tissue polypeptide expressed in intestinal epithelial cells, and is also expressed in colorectal cancer cell line and primary and metastatic colorectal cancer. Studies have indicated that level of GCC mRNA in blood could contribute to the early detection of colorectal cancer metastasis and recurrence, and is beneficial to the formulation of therapeutic regimen and follow-up. This article reviewed the progress in research on GCC in diagnosis and treatment of colorectal cancer.

Guanylate Cyclase C; Colorectal Neoplasms; Recurrence; Neoplasm Metastasis; Diagnosis;

10.3969/j.issn.1008-7125.2016.10.011

#本文通信作者，Email: xumin73@126.com