胃癌及其癌前病變分子信號(hào)通路的相關(guān)研究

陳澤慧，安 靜，魏 玥，楊晉翔，王瑞瑞，邢恩龍，彭繼升

(1. 北京中醫(yī)藥大學(xué)，北京 100029；2. 北京中醫(yī)藥大學(xué)第三附屬醫(yī)院，北京 100029；3. 首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京康復(fù)醫(yī)院，北京 100144)

胃癌是常見的消化道腫瘤疾病之一，由于早期癥狀并不明顯，通常在疾病后期癥狀出現(xiàn)時(shí)才被診斷，因此，大多數(shù)晚期胃癌患者的預(yù)后多為不良。胃癌的發(fā)生是由多種因素引起的，胃黏膜層形態(tài)改變一般為基因與環(huán)境之間相互作用的結(jié)果，許多潛在細(xì)胞致癌信號(hào)通路在解除抑制后，導(dǎo)致細(xì)胞惡性增殖，抑制細(xì)胞凋亡和增強(qiáng)侵入性，這些復(fù)雜的異常信號(hào)通路激活可以產(chǎn)生癌前病變并促進(jìn)胃癌的發(fā)展。近年來對于分子信號(hào)通路研究的關(guān)注愈來愈熱，一方面使胃癌疾病發(fā)病機(jī)制的探索更加深入，另一方面對于胃癌及其癌前病變治療提供新思路。本文主要對以下三個(gè)涉及胃癌進(jìn)展的分子通路進(jìn)行綜述總結(jié)，以便更多研究者在臨床及科研中尋求研究切入點(diǎn)。

1 Rho/ROCK信號(hào)通路

Rho GTP酶(Rho GTPases)是Ras超級(jí)家族的一個(gè)子族，分為三個(gè)主要大類： Rho(RhoA, RhoB ，RhoC)、 Rac和Cdc42。Rho相關(guān)蛋白激酶(ROCK，又稱Rho激酶)，屬于絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶,通過與Rho GTPases的交互作用使多種下游靶蛋白磷酸化來增加肌動(dòng)蛋白-肌球蛋白介導(dǎo)的收縮動(dòng)力，由此控制細(xì)胞能動(dòng)性和轉(zhuǎn)移[1]。研究表明，Rho GTPase信號(hào)可以通過以下機(jī)制來解除對癌癥的抑制作用：①GTPases的直接突變；②鳥核苷酸交換因子(guanine nucleotide exchange factors，GEFs)過度表達(dá)；③負(fù)調(diào)控因子缺失；④GTPases過度表達(dá)；⑤翻譯后修飾的改變；⑥選擇性剪接方式[2]。因此胃癌前病變及胃癌的發(fā)展通常是以上述形式使信號(hào)通路異常激活，從而誘發(fā)胃癌形成。

在整個(gè)Rho/ROCK信號(hào)通路中，Rho的異常變化對整個(gè)信號(hào)通路的調(diào)節(jié)有至關(guān)重要的作用，尤其是部分Rho的高表達(dá)在多種腫瘤細(xì)胞中已被證實(shí)，而Rho過度表達(dá)可導(dǎo)致胃癌的惡性表型,并與腫瘤侵襲相關(guān)。王莉等[3]研究胃癌RhoA的表達(dá)在胃癌的侵襲轉(zhuǎn)移中發(fā)現(xiàn)，檢測46例胃癌組織中RhoA陽性率明顯高于20例正常胃膜組織，且表達(dá)水平與胃癌的分化程度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、浸潤深度有關(guān)，提示RhoA可能參與細(xì)胞的癌變過程，并促進(jìn)癌變細(xì)胞的浸潤、轉(zhuǎn)移。有關(guān)研究表明，由于RhoA激活了與細(xì)胞有關(guān)的蛋白激酶(ROCK1/2)，它調(diào)節(jié)細(xì)胞的收縮性、遷移和生長，這可能在癌癥中發(fā)揮作用。使用ROCK1/2抑制劑HA-1077可降低ROCK2的磷酸化，誘發(fā)胃癌細(xì)胞死亡并降低腫瘤大小[4]。除RhoA外，RhoC的高表達(dá)在胃癌及癌前病變中亦常出現(xiàn)。肖興國[5]采用免疫組化SP法檢測108例份胃腺癌組織(胃癌組),40例份癌旁異型增生組織(癌前病變組),30例份正常胃黏膜組織(正常組)RhoC蛋白表達(dá)，結(jié)果顯示胃癌組、癌前病變組、正常組RhoC蛋白陽性率表達(dá)依次降低；RhoC蛋白表達(dá)與胃腺癌臨床分期、浸潤程度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有關(guān)。鄭小華等[6]發(fā)現(xiàn)RhoC的表達(dá)率隨胃黏膜腸化生逐漸向癌癥演變依次增強(qiáng)，即腸上皮化生、低級(jí)別瘤變、高級(jí)別瘤變和胃癌的順序。不難看出，一方面RhoC在胃癌中呈高表達(dá)狀態(tài)，而另一方面說明RhoC在癌前病變狀態(tài)已出現(xiàn)表達(dá)增加，RhoC蛋白有助于胃癌前病變的診斷，或可作為判斷胃癌惡性行為的重要生物學(xué)標(biāo)記物之一。在此基礎(chǔ)上，對于RhoC在胃癌中的作用機(jī)制有關(guān)學(xué)者通過研究推測RhoC是通過將IQ模體的Ras GTP酶活化蛋白1(IQGAP1)作為效應(yīng)器來刺激胃癌細(xì)胞的增殖[7]。

除Rho的高表達(dá)外，Rho GTP酶直接突變亦可導(dǎo)致胃癌的形成。數(shù)據(jù)表明，胃癌中RhoA突變體熱點(diǎn)具有“功能生化喪失”和“功能生物增益”的特點(diǎn)，具體表現(xiàn)在RhoA突變體不僅失去了它們與GTP結(jié)合能力，而且還獲得了一種致癌活性[8]。研究人員對87例擴(kuò)散型胃癌(DGC)病例進(jìn)行驗(yàn)證測序，25.3%(22/87)發(fā)生了RhoA突變，突變熱點(diǎn)影響了RhoA蛋白中Tyr42、Arg5和Gly17的殘留[9]；而RhoA突變可能與擴(kuò)散型胃癌的生長模式有關(guān)，但對預(yù)后的影響有限[10]。此外，RhoA突變更普遍出現(xiàn)在女性、遠(yuǎn)端胃癌、在低分化胃癌以及T1/T2腫瘤且沒有遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的病例中，除彌漫性胃癌外，RhoA突變也可在腸型胃癌、混合勞倫表型以及未分型胃癌中出現(xiàn)[11]。

綜上所述，目前研究顯示， Rho/ROCK信號(hào)通路與胃癌及癌前病變關(guān)系的相關(guān)研究中以RhoA與RhoC的研究較為廣泛，且二者在胃癌狀態(tài)時(shí)均呈現(xiàn)高表達(dá)狀態(tài)，在癌前病變中RhoC亦出現(xiàn)高表達(dá)現(xiàn)象，證實(shí)部分Rho GTPases的過度表達(dá)可異常激活該信號(hào)通路。此外，RhoA的突變也可導(dǎo)致胃癌的發(fā)生。但目前尚未有文獻(xiàn)說明RhoB對胃癌及癌前病變存在促進(jìn)作用，且除RhoA的突變外，其他Rho GTPases的突變是否可導(dǎo)致癌前病變或胃癌的發(fā)生以及Rho GTPases作用機(jī)制還有待進(jìn)一步研究。

2 Wnt/β-catenin信號(hào)通路

Wnt信號(hào)通路是一組由蛋白質(zhì)組成的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，通過細(xì)胞表面受體將信號(hào)傳遞到細(xì)胞中。Wnt通路包括三種途徑，即經(jīng)典的Wnt通路或者β-連環(huán)蛋白依賴通路；平面細(xì)胞極性(PCP)通路和Wnt/Ca2+通路，后兩條通路也可稱為“非經(jīng)典”或“β-連環(huán)蛋白非依賴”通路。經(jīng)典Wnt/β-catenin通路主要調(diào)節(jié)細(xì)胞的生命和增殖，而非經(jīng)典的Wnt通路常與細(xì)胞分化、細(xì)胞極性有關(guān)[12]。Wnt信號(hào)最初被發(fā)現(xiàn)是它在致癌過程中的作用，然后是它在胚胎發(fā)育中的作用。Wnt信號(hào)可控制成人骨髓、皮膚和腸道的組織再生，因此，Wnt信號(hào)通路的變化不僅對維持正常人體生命活動(dòng)有所影響，其異常變化亦可促使腫瘤的發(fā)生。

Wnt通路的失調(diào)是癌癥發(fā)展的關(guān)鍵因素，30%的胃癌中Wnt/β-catenin信號(hào)通路處于激活狀態(tài)，且Wnt/β-catenin信號(hào)對于胃癌干細(xì)胞自我更新機(jī)制(GCSC)的重要作用也被證明[13-14]。在胃癌中，Wnt通路的一些構(gòu)成因子很可能過度表達(dá)，或通過其他其他機(jī)制增加了它們的功能。Wnt家族蛋白成員，如Wnt1、Wnt2和Wnt2B已被發(fā)現(xiàn)在胃癌中呈上調(diào)狀態(tài)。有關(guān)臨床試驗(yàn)顯示，與正常胃組織比較,胃癌組織中Wnt1、Wnt3、Wnt3a、β-catenin、CyclinD1和c-Myc等分子的mRNA水平明顯上調(diào)；與非轉(zhuǎn)移組比較,轉(zhuǎn)移組患者胃癌組織中Wnt1、Wnt3、Wnt3a等分子mRNA水平顯著上調(diào),說明Wnt信號(hào)通路異常激活在胃癌發(fā)生和癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移中發(fā)揮著重要的作用[15]。關(guān)于該機(jī)制的發(fā)生，可能與Wnt信號(hào)通路過度表達(dá)破壞了正常胃黏膜的增殖、干細(xì)胞維持和穩(wěn)態(tài)有關(guān)，導(dǎo)致胃腸上皮細(xì)胞的細(xì)胞增殖、細(xì)胞周期阻滯和細(xì)胞遷移之間的出現(xiàn)失平衡，從而促使胃癌的發(fā)生[16]。

此外，Wnt抑制劑的缺失可能在胃癌發(fā)生中起重要作用，多種Wnt/β-catenin信號(hào)抑制調(diào)節(jié)因子的下調(diào)與胃癌的增殖和侵襲有關(guān)。 例如RUNX3通過形成RUNX3/TCF4/β-catenin三元復(fù)合體來阻止Wnt目標(biāo)基因啟動(dòng)子與復(fù)合體的綁定，從而抑制經(jīng)典Wnt信號(hào)通路，因此RUNX3的缺失被視為由于異常Wnt信號(hào)而致胃癌發(fā)展的早期事件[17]。此外, Wnt信號(hào)的抑制因子APC啟動(dòng)子甲基化與胃腺癌癌前病變——胃腺瘤的進(jìn)展相關(guān)，幽門螺桿菌(H.pylori)感染可加快此進(jìn)展[18]。還有一些研究已經(jīng)表明,Wnt拮抗劑基因的啟動(dòng)子甲基化,包括sFRP-1 sFRP-2、sFRP-4、Wif-1 Dkk-3也可最終導(dǎo)致癌癥的發(fā)生[19]。

有相關(guān)臨床研究發(fā)現(xiàn)，不僅在胃癌中Wnt通路有異常表達(dá)情況，在胃癌前病變中也存在異常變化。彭力等[20]發(fā)現(xiàn)在異型增生的患者中，Wntl、β-catenin和Cyclin D1蛋白表達(dá)水平高于正常對照組，且APC蛋白水平顯著低于對照組；增生程度也存在表達(dá)差異性。將胃癌、癌旁組織和萎縮性胃炎組織中的β-catenin與Wnt2相互比較發(fā)現(xiàn)，Wnt2與β-catenin表達(dá)由高至低均為：胃癌組織、癌旁組織和慢性萎縮性胃炎組織[21]。不難發(fā)現(xiàn)，Wnt通路相關(guān)蛋白在胃癌前病變組織中呈異常表達(dá)狀態(tài)，從而激活了Wnt通路，參與了胃癌的發(fā)生和發(fā)展。

通過上述研究總結(jié)看出，現(xiàn)階段有關(guān)Wnt/β-catenin信號(hào)通路的研究傾向于經(jīng)典通路上，尤其是該通路在胃癌或癌前病變中的異常激活證實(shí)了其對調(diào)節(jié)細(xì)胞的生命和增殖方面的影響。Wnt通路構(gòu)成因子的過度表達(dá)、幽門螺桿菌感染和Wnt抑制失活(主要是失活突變和啟動(dòng)子甲基化)引起異常Wnt信號(hào)通路的激活在胃癌中起重要作用。然而有關(guān)非經(jīng)典通路異常激活的作用機(jī)制以及其他因素導(dǎo)致該通路的異常激活還需要大量實(shí)驗(yàn)臨床去挖掘證實(shí)。

3 NF-κB信號(hào)通路

NF-κB系統(tǒng)是免疫反應(yīng)系統(tǒng)的主調(diào)節(jié)器，也是宿主體內(nèi)多細(xì)胞生物防御的一個(gè)古老的信號(hào)通路，不僅對免疫攻擊有反應(yīng)，而且對各種各樣外部和內(nèi)部危險(xiǎn)信號(hào)，如氧化應(yīng)激、缺氧和基因毒性應(yīng)激也有所反應(yīng)。NF-κB信號(hào)通路有兩種形式：經(jīng)典通路和非經(jīng)典通路。經(jīng)典NF-κB通路的二聚體包含RelA、c-Rel及p50，通常由促炎細(xì)胞因子和病毒感染激活；非經(jīng)典NF-κB通路的二聚體包含RelB和p100亞基，由腫瘤壞死因子(TNF)家族成員激活[22]。炎癥反應(yīng)基因是NF-κB激活信號(hào)中最常見目標(biāo)基因；此外，NF-κB信號(hào)也在抗凋亡信號(hào)和細(xì)胞抗凋亡發(fā)育中有主要作用。抵抗細(xì)胞凋亡可使細(xì)胞不斷分裂直至腫瘤發(fā)生。因此,NF-κB信號(hào)對炎癥和癌癥發(fā)育、進(jìn)展之間的聯(lián)系十分重要。

在胃癌及癌前狀態(tài)中，NF-κB常處于高表達(dá)狀態(tài)。吳繼雄等[23]發(fā)現(xiàn)胃癌及萎縮性胃炎組織中NF-κB的表達(dá)水平均高于正常黏膜組織，且NF-κB的表達(dá)水平在不同腫瘤分化程度、浸潤深度、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移患者中差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。因此有學(xué)者通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)推測NF-κB p65蛋白的異常陽性表達(dá)及NF-κB信號(hào)通路的活化狀態(tài)可能是胃癌進(jìn)展過程中重要的分子事件，并提示胃癌前病變異型增生胃黏膜細(xì)胞具有類似腫瘤細(xì)胞異常增值、侵襲、轉(zhuǎn)移特性[24]。此外，相關(guān)分子包括基因、microRNA以及蛋白的異常表達(dá)也可使NF-κB的信號(hào)通路在胃癌細(xì)胞中呈激活狀態(tài)。如miR-362可以增加NF-κB的活性，并且提高NF-κB調(diào)控基因mRNA的相對表達(dá),誘導(dǎo)p65核易位，通過激活NF-κB信號(hào)通路誘導(dǎo)胃癌細(xì)胞增殖和抗凋亡[25]。在此基礎(chǔ)上，有關(guān)文獻(xiàn)推測某些蛋白或基因可調(diào)控胃癌microRNA，實(shí)現(xiàn)miR對NF-κB的信號(hào)通路的影響作用。臨床試驗(yàn)表明，PRL-3可通過上調(diào)HIF-1α使hsa-miR-210升高，并且通過提高p65的磷酸化來激活NF-κB-HIF-1α- miR-210軸，從而促進(jìn)胃癌細(xì)胞遷移和侵襲[26]。同樣在癌前病變中，NF-κB通路的相關(guān)基因可呈過度表達(dá)狀態(tài)。徐雪[27]在研究胃癌早期和癌前病變相關(guān)基因表達(dá)發(fā)現(xiàn),GOS2基因在組織mRNA的表達(dá)水平上，與低上皮內(nèi)瘤變相比，在高上皮內(nèi)瘤變和胃癌中均呈過表達(dá)水平，且在胃癌中的表達(dá)水平較更高。GOS2基因與細(xì)胞周期中由G0期進(jìn)入G1期相關(guān)，與細(xì)胞增殖功能有密切聯(lián)系，此前已有研究指出TNF-α可經(jīng)NF-κb信號(hào)通路誘導(dǎo)GOS2基因的表達(dá)，而該研究證實(shí)GOS2基因與NF-κB信號(hào)通路的相關(guān)性[27]。

NF-κB作為介導(dǎo)炎癥反應(yīng)的重要調(diào)控通路，在與腫瘤相關(guān)的反應(yīng)中作為聯(lián)系橋梁，將腫瘤與炎癥聯(lián)系一起，并且動(dòng)物模型中已被證實(shí)腫瘤的進(jìn)展、促進(jìn)與轉(zhuǎn)移有密切聯(lián)系。特別是胃癌與炎癥的相關(guān)性極其密切，H.pylori感染可誘發(fā)持續(xù)炎癥，是促進(jìn)胃癌的重要因素之一。有關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，NF-κB表達(dá)水平在H.pylori感染與無H.pylori感染的胃癌中表達(dá)率分別為82.50%和53.33%；活體標(biāo)本中，H.pylori感染胃癌組織中NF-κB的mBNA和蛋白質(zhì)表達(dá)水平明顯高于相應(yīng)的非癌組織，而無H.pylori感染胃癌組織中的表達(dá)水平與相應(yīng)的非癌組織沒有差異[28]。雖然腫瘤的產(chǎn)生機(jī)制在分子生物學(xué)上較為復(fù)雜，可能還有其他信號(hào)參與其中，但不可否認(rèn)的是，炎癥反應(yīng)對腫瘤形成的過程中有一定推動(dòng)作用，并且NF-κB信號(hào)通路在此過程中十分重要。

總體來說，NF-κB在介導(dǎo)免疫炎癥反應(yīng)和調(diào)控細(xì)胞增殖-發(fā)育-凋亡的過程中都承擔(dān)重要作用，近年來對于NF-κB信號(hào)通路與腫瘤之間相關(guān)性的研究也備受關(guān)注。對于胃癌及癌前病變的研究雖然并不深入，但已有一定的臨床試驗(yàn)基礎(chǔ)證實(shí)NF-κB信號(hào)通路在胃癌及癌前病變組織中的異常激活和相關(guān)基因、蛋白的高表達(dá)狀態(tài)；而在分子通路研究中，胃癌及癌前病變發(fā)生機(jī)制還有待更細(xì)致、深入的探討。

4 小 結(jié)

通過對涉及胃癌及癌前病變的三種信號(hào)通路研究總結(jié)不難發(fā)現(xiàn)，不論是哪種信號(hào)通路，在癌癥中信號(hào)傳導(dǎo)可通過多種方式受到影響，共同點(diǎn)大致如下：首先，一個(gè)特定信號(hào)網(wǎng)絡(luò)的組成部分可以發(fā)生突變，產(chǎn)生一個(gè)顯性的致癌基因；第二，網(wǎng)絡(luò)組件可以發(fā)生突變來抑制抗腫瘤功能；第三,表觀變化可以改變網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)或多個(gè)蛋白質(zhì)表達(dá)水平；第四, 蛋白質(zhì)表達(dá)水平或活性可能通過其他癌癥相關(guān)的變化受到間接影響。以上四點(diǎn)是引起腫瘤發(fā)生的主要關(guān)鍵點(diǎn)，因此提示我們在探尋發(fā)病機(jī)制中可從以上幾點(diǎn)入手，在分子學(xué)上通過對疾病機(jī)制的明確分析使得指導(dǎo)治療更加具有目的性與針對性；在治療中可以針對性地進(jìn)行通路阻斷，尤其對與胃癌癌前病變更有治療意義。此外，胃癌及其癌前病變的信號(hào)通路不局限于上述三條，可涉及多條已知或未知信號(hào)通路，并且多種信號(hào)通路可存在相互交聯(lián)作用，因此對于信號(hào)通路的研究有助于對胃癌及其癌前病變治療尋求新的方法。