腸化生相關(guān)分子與胃癌的發(fā)生和進(jìn)展研究概況

石穎鵬，王敏娟，李程亮

西安醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院全科醫(yī)學(xué)科(西安710077)

目前，胃癌(GC)是世界上主要的致死性腫瘤之一[1]，尤其在不發(fā)達(dá)國家的男性中胃癌發(fā)病率與病死率都穩(wěn)居前列。大量研究表明GC是由于環(huán)境因素和宿主相關(guān)因素等相互作用而產(chǎn)生的復(fù)雜性疾病，導(dǎo)致GC高病死率的關(guān)鍵因素有早期GC的沉默、晚期GC的臨床表現(xiàn)、以及潛在的生物以及遺傳異質(zhì)性，故早期胃癌的發(fā)現(xiàn)對患者預(yù)后極其重要。慢性萎縮性胃炎和腸上皮化生(IM)被認(rèn)為是GC發(fā)病機(jī)制中的重要步驟[2]，其中，IM是一種公認(rèn)的GC癌前病變，是指由上皮樣腸形態(tài)取替正常胃黏膜的形態(tài)學(xué)改變。IM患者可以增加GC風(fēng)險，在IM中估計每年有0.13%～0.25%的患者存在GC的風(fēng)險[3]。

近年來，在研究GC的表觀基因組、鑒定新的分子組成，如MYC、GOLPH3、TP53、FBXW7、ARID1A、hTERT、端粒、DNA甲基化、CD24、AQP3、LGR5、Ki67、SOX2、CDX2以及與GC和進(jìn)展相關(guān)的組織學(xué)方面，已經(jīng)取得了世界矚目的進(jìn)展。而IM作為GC的癌前病變，IM的病理分類效用缺乏共識，當(dāng)前的歐洲指南建議不要常規(guī)組織學(xué)分類IM亞型[4]。因此，IM進(jìn)展的分子生物標(biāo)志物可在危險分層患者中發(fā)揮重要作用，從而允許對內(nèi)窺鏡監(jiān)視的個體化提出建議[5]。未來GC的挑戰(zhàn)主要將涉及通過對IM分子檢測對可能出現(xiàn)GC的患者進(jìn)行早期預(yù)測和預(yù)防，制定精確的治療方案。因此GC相關(guān)分子標(biāo)志物的研究對于判斷GC的發(fā)生、治療方案以及預(yù)后情況起著至關(guān)重要的作用。

1 癌基因

1.1 原癌基因

1.1.1 MYC:MYC是較早發(fā)現(xiàn)的一組原癌基因，屬螺旋亮氨酸拉鏈家族成員,其包括C-MYC，N-MYC，L-MYC。MYC是GC中普遍失控的原癌基因，主要參與細(xì)胞周期調(diào)節(jié)以及生長停滯，該基因已成為GC發(fā)生過程中的一個關(guān)鍵因素[6]。Calcagno等[7]為了研究MYC改變是否可以作為GC生物標(biāo)志物，評估了5例早期發(fā)作的GC患者，并觀察到在IM標(biāo)本中，MYC表達(dá)高達(dá)11%；在GC標(biāo)本中，MYC表達(dá)范圍為41%～54%，即隨著GC癌變過程的發(fā)展，MYC擴(kuò)增顯著增加。Calcagno等實驗說明MYC拷貝數(shù)和表達(dá)可作為GC的生物標(biāo)志物，并且提示MYC表達(dá)在IM患者進(jìn)展到GC患者中逐漸增加。Silva等[8]對IM標(biāo)本和胃炎標(biāo)本經(jīng)方差分析研究發(fā)現(xiàn)MYC的表達(dá)存在顯著性差異。IM組織中MYC mRNA的表達(dá)明顯高于淺表性胃炎和萎縮性胃炎。在83.3%的IM標(biāo)本中檢測到MYCD的表達(dá)增加了1.5倍。Huang等[9]通過為期十年的前瞻性研究經(jīng)過組織學(xué)相關(guān)染色分析證實在IM細(xì)胞而非正常胃黏膜中觀察到c-MYC的過表。因此MYC的過表達(dá)存在于GC,并且發(fā)生于GC癌前病變(IM)的早期，但由于其具體表達(dá)范圍還有待于進(jìn)一步研究。

1.1.2 高爾基體磷蛋白3(GOLPH3):高爾基體磷蛋白 3( GOLPH3) 屬高爾基體蛋白家族成員之一，作為一個新發(fā)現(xiàn)的癌基因。近年來有研究發(fā)現(xiàn)，GOLPH3 過表達(dá)與胃癌的發(fā)生、發(fā)展以及預(yù)后密切相關(guān)。Hu等[10]應(yīng)用免疫組織化學(xué)(IHC)和實時逆轉(zhuǎn)錄酶聚合酶鏈反應(yīng)(RT-PCR)技術(shù)，檢測了40例胃癌組織中GOLPH3的異常表達(dá)。此外，Hu等[10]還采用酶聯(lián)免疫吸附試驗(ELISA)測定了40例GC患者和40例健康人的血清GOLPH3濃度，結(jié)果顯示胃癌患者血清中GOLPH3的濃度顯著高于健康人。Peng 等[11]通過IHC分析發(fā)現(xiàn)，胃癌組織中GOLPH3、mTOR 的mRNA表達(dá)水平明顯高于癌旁組織和正常胃黏膜，以及胃癌組織中 GOLPH3、mTOR 蛋白的高表達(dá)與胃癌組織學(xué)分級、浸潤深度、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移以及淋巴轉(zhuǎn)移呈正相關(guān)，并且在胃癌組織表達(dá)過程中GOLPH3聯(lián)合mTOR信號轉(zhuǎn)導(dǎo)在GC的發(fā)生、發(fā)展中起重要作用。Liu 等[12]發(fā)現(xiàn)GOLPH3 作為 miR-134 的直接靶基因，GOLPH3 的過表達(dá)可以阻斷 miR-134 抗胃癌細(xì)胞的增殖作用，并且提示 miR-134 可能是通過下調(diào)GOLPH3 癌基因來調(diào)控GC細(xì)胞的增殖，從而暗示miR-134在GC的發(fā)病過程中發(fā)揮潛在的抑癌作用。因此，隨著研究的深入，GOLPH3有待成為一項早期發(fā)現(xiàn)胃癌，并且判斷胃癌預(yù)后的新的靶基因。

1.1.3 HER2:人類表皮生長因子受體(HER-2/neu)是體內(nèi)的原癌基因，在細(xì)胞的正常分裂及生長中起到一定的作用，主要分布在細(xì)胞膜，少量可在細(xì)胞質(zhì)中表達(dá)。正常情況下Her-2 處于非激活狀態(tài)，正常成人組織中Her-2表達(dá)強(qiáng)度弱。在被某些因素激活后，Her-2過表達(dá)可參與P13K/Akt 等通路的激活具有抑制腫瘤細(xì)胞凋亡的作用，同時有促進(jìn)腫瘤血管再生、增加腫瘤細(xì)胞侵襲力等功效[13]。侯潔心等對胃癌患者胃鏡活檢組織中Her-2及CA199、CA242、AFP和CEA表達(dá)水平進(jìn)行檢測分析結(jié)果顯示Her-2對胃癌的診斷、分化程度具有顯著意義[14]。研究表明從IM 組到 GC 組，HER2 表達(dá)陽性率上升[15]，提示GC的形成進(jìn)展與Her-2蛋白水平升高有關(guān)。

1.2 抑癌基因

1.2.1 F框/WD-40域蛋白7(FBXW7):F框/WD-40域蛋白7(FBXW7)是泛素蛋白酶體系統(tǒng)成員之一,是一種新型的腫瘤抑制因子。為了闡明FBXW7抑癌基因在胃癌發(fā)生中的啟動作用以及腫瘤的組織學(xué)特征，Jiang等[16]制備了FBXW7雜合子敲除小鼠(FBXW7+/-)，用MNU處理了FBXW7+/-和FBXW7+/+小鼠的胚胎成纖維細(xì)胞(MEF)，并通過彗星實驗檢測了細(xì)胞DNA的損傷。結(jié)果表明，F(xiàn)BXW7單倍體缺陷增加了MNU誘發(fā)胃癌的危險性，這與DNA損傷和c-Myc癌基因的積累有關(guān)。即FBXW7+/-小鼠在致癌物暴露后更容易發(fā)生IM、異型增生和GC。Huang等[9]建立了穩(wěn)定異位表達(dá)FBXW7 WT或FBXW7突變體(R505C或R465 C，突變熱點(diǎn))的GC系。與FBXW7 WT過表達(dá)細(xì)胞相比，F(xiàn)BXW7 R505C或R465C過表達(dá)細(xì)胞的增殖顯著增加，支持IM FBXW7突變的顯性陰性。這些結(jié)果表明， FBXW7突變在IM向GC進(jìn)展的過程中發(fā)揮了重要作用。

1.2.2 p53、ARID1A:為了探索TP53在GC進(jìn)展中的作用，確定p53蛋白表達(dá)和/或TP53中存在體細(xì)胞突變是否可以用作IM進(jìn)展為GC的危險患者的預(yù)測性標(biāo)志物。Busuttil等[17]應(yīng)用IHC和高分辨電鏡技術(shù)分別檢測正常胃黏膜、無并發(fā)GC(IM-GC)IM、同時GC(IM+GC)IM和GC中p53蛋白表達(dá)以及TP53的突變情況。此對比研究顯示p53表達(dá)水平隨著疾病從正常黏膜通過IM中間體到GC的進(jìn)展而增加。然而，TP53突變在IM中未檢測到，但在GC中卻經(jīng)常發(fā)生。數(shù)據(jù)表明，TP53突變發(fā)生在胃癌晚期，且可以促進(jìn)癌癥的轉(zhuǎn)移。Huang等[9]應(yīng)用激光捕獲顯微切割(LCM)和IHC技術(shù)證實在LCM純化的IM細(xì)胞中存在TP53突變，但相比GC而言，TP53在IM中不常見，而在GC中很容易被檢測到。并且類似地，對ARID1A突變IMs的IHC分析證實在化生細(xì)胞中ARID1A蛋白表達(dá)丟失，這些結(jié)果支持了IM中存在p53、ARID1A的遺傳改變。實驗結(jié)果表明，p53與ARID1A突變發(fā)生在IM期，并在IM向GC進(jìn)展的過程中發(fā)揮了不可忽視的作用。

2 人端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶(hTERT)

人端粒酶是由人端粒酶相關(guān)蛋白1(hTP1)、人端粒酶RNA(hTR)和人端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶(hTERT)組成的，hTERT作為人端粒酶的中心因子，通過相互作用從而促進(jìn)胃癌的增殖和侵襲。 為探討hTERT在GIM中的作用以及hTERT對胃癌細(xì)胞CDX2表達(dá)的影響，Chen等[18]通過qRT-PCR、WB和雙熒光素酶實驗檢測表明，GIM中hTERT的表達(dá)明顯高于正常胃黏膜，hTERT過表達(dá)后，CDX2在mRNA和蛋白水平均顯著升高。在抑制胃癌細(xì)胞系hTERT的表達(dá)后，發(fā)現(xiàn)CDX2 mRNA和蛋白水平如預(yù)期的那樣降低。 此外，hTERT在GIM期間通過NF-kB增加KLF4水平，KLF4參與hTERT誘導(dǎo)的CDX2的上調(diào)，并且hTERT可以與p50相互作用，從而增加CDX2的水平。也就是說，hTERT通過NF-kB信號通路上調(diào)CDX2促進(jìn)胃腸化生從而促進(jìn)胃癌的發(fā)生。Silva等[8]采用PCR技術(shù)分析組織標(biāo)本中mRNA的表達(dá)，采用IHC評價蛋白質(zhì)的免疫反應(yīng)性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與胃炎標(biāo)本相比，僅腸化生標(biāo)本出現(xiàn)hTERT的高表達(dá)。以上結(jié)果提示hTERT降低可能會抑制GIM與GC的發(fā)生。

3 端 粒(Telomere)

端粒(Telomere)是存在于真核細(xì)胞線狀染色體末端的一小段DNA-蛋白質(zhì)復(fù)合體，它與端粒結(jié)合蛋白一起構(gòu)成了特殊的“帽子”結(jié)構(gòu)，其作用是保持染色體的完整性和控制細(xì)胞分裂周期。端粒的長度反映了細(xì)胞復(fù)制史以及復(fù)制潛能，并被稱作細(xì)胞壽命的“有絲分裂鐘”。Huang等[9]使用TelSeq來估計IM的平均端粒長度，并利用ftarget讀數(shù)，發(fā)現(xiàn)與正常胃活檢相比，IM樣本的端粒長度顯著縮短，且來自胃竇的IM顯示出比胃體IM更短的端粒。在對比GC與相鄰正常胃組織中，我們發(fā)現(xiàn)端粒長度并沒有顯著變化。這表明，端粒長度最初在IM中縮短，但隨后可能在惡性進(jìn)展期間逐漸恢復(fù)其長度。Tahara等[19]研究也顯示，端粒長度在早期GC中被侵蝕，而在晚期GC中被延長。

4 DNA甲基化(DNA Methylation)

DNA甲基化(DNA methylation)是最早發(fā)現(xiàn)的修飾途徑之一，大量研究表明，DNA甲基化能引起染色質(zhì)結(jié)構(gòu)、DNA構(gòu)象、DNA穩(wěn)定性及DNA與蛋白質(zhì)相互作用方式的改變，從而控制基因表達(dá)。Tahara等對有胃癌和無胃癌根除幽門螺旋桿菌后的胃黏膜進(jìn)行了全面的DNA甲基化分析顯示DNA甲基化積累與根除幽門螺旋桿菌后的分子不可逆性和胃癌發(fā)生有關(guān)并且可能先于基因組的改變。Huang等[9]為了描述IM的表觀遺傳學(xué)改變，利用Illumina甲基化450K陣列分析了IM，輕度IM和正常胃黏膜，發(fā)現(xiàn)與輕度IM相比，中度/重度IM的DNA甲基化的IM細(xì)胞數(shù)顯著增高，同時IM相對于正常胃黏膜DNA表現(xiàn)出超甲基化，雖然IM中可能早期發(fā)生異常的DNA高甲基化，但在GIM向GC的后續(xù)轉(zhuǎn)變過程中可能發(fā)生DNA的低甲基化。即DNA 甲基化改變可以評估GIM向GC轉(zhuǎn)變的風(fēng)險，從而做出早期預(yù)防。

5 CD24、水通道蛋白酶(AQP3)、LGR5、Ki67

研究發(fā)現(xiàn)CD24、LGR5和Ki67均在GIM中表達(dá)，水通道蛋白3(AQP3)在杯狀細(xì)胞中表達(dá)，并且與GIM嚴(yán)重程度呈正相關(guān)。為了確定AQP3與GIM分類和其他蛋白的關(guān)系以及它們在GIM向GC轉(zhuǎn)變中的作用，Zhao等[20]采用IHC技術(shù)測定AQP3、CD24、LGR5和Ki67在GIM中的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)III型GIM在GC周圍更為普遍，且與GIM嚴(yán)重程度呈正相關(guān)，在GIM中發(fā)現(xiàn)CD24，且與不完全GIM相關(guān)。AQP3表達(dá)與GIM嚴(yán)重程度呈正相關(guān)。LGR5表達(dá)隨GIM加重而降低，但與GIM的分類無關(guān)。然而，Ki67與GIM分級或分類都沒有關(guān)聯(lián)。這些觀察表明AQP3和CD24可以作為GIM致癌性的生物標(biāo)志物，并可能為篩選GIM高危候選者提供精確的策略。

6 HMG盒轉(zhuǎn)錄因子(SOX2)、腸特異性轉(zhuǎn)錄因子(CDX2)

SOX2在正常胃黏膜中表達(dá)，在IM中下調(diào)。CDX2在IM的建立和維持中起著至關(guān)重要的作用。Niu等[21]將120例石蠟包埋的胃黏膜標(biāo)本按杯狀細(xì)胞突起進(jìn)行組織學(xué)分類，分為輕、中、重度IM，采用IHC方法檢測SOX2、CDX2在正常胃組織和所有IM組織中的表達(dá)，SOX2在正常胃腺細(xì)胞中主要在細(xì)胞核中表達(dá)，此外，SOX2表達(dá)隨著IM的進(jìn)展而顯著降低。相比之下，CDX2根據(jù)IM分級顯示出不同的表達(dá)模式，分別在輕度、中度和重度IM樣本的55.5%(20/36)、85%(34/40)和95.5%(42/44)中表達(dá)。CDX2定位于腸化生細(xì)胞的細(xì)胞核中。CDX2免疫染色在鄰近的正常胃組織中則很少見到。通過相關(guān)分析，提示CDX2表達(dá)與進(jìn)展性IM分級是密切相關(guān)的。

7 結(jié) 語

綜上所述，從正常胃黏膜到GIM到GC的轉(zhuǎn)變過程是由環(huán)境和遺傳等多種因素相互作用而形成 ，但環(huán)境因素不能作為評估早期GC的標(biāo)準(zhǔn)，所以我們從分子基因?qū)用鎭碓u估胃癌發(fā)生風(fēng)險。本文針對癌基因、端粒酶、DNA甲基化、CD24、AQP3、LGR5、Ki67、SOX2、CDX2等相關(guān)因子與GIM、GC間的關(guān)系進(jìn)行了簡要概述，可以發(fā)現(xiàn)胃黏膜細(xì)胞在癌變過程中存在諸多分子基因的變化與積累，且影響GC的發(fā)生、發(fā)展以及惡化、轉(zhuǎn)歸等，從IM到GC的進(jìn)展是較為漫長的過程，因此對GIM和GC的早期干預(yù)有助于提高患者預(yù)后。相信隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展 ,GIM的分子基因?qū)W研究結(jié)果將更加可靠，GC分子基因?qū)W的研究能為GC的早期預(yù)防提供分子基因?qū)W依據(jù)，從而降低GC的發(fā)病率與病死率。