自噬介導(dǎo)幽門螺桿菌感染相關(guān)胃癌信號(hào)通路的研究進(jìn)展

黃李冰雪，張 濤，鐘 嬋，陳遠(yuǎn)能※

(1.廣西中醫(yī)藥大學(xué)，南寧 530001； 2.廣西中醫(yī)藥大學(xué)附屬瑞康醫(yī)院消化內(nèi)科，南寧 530011)

胃癌系指源于胃黏膜上皮細(xì)胞的惡性腫瘤，其發(fā)生發(fā)展是多種因素、多重環(huán)節(jié)共同作用的結(jié)果，如遺傳、年齡、地域、生活方式、飲食習(xí)慣、細(xì)菌感染等均在胃癌中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。其中，幽門螺桿菌(Helicobacter pylori，Hp)感染被認(rèn)為是胃癌發(fā)生發(fā)展的主要危險(xiǎn)因子[1]。早在1994年世界衛(wèi)生組織就將Hp定義為Ⅰ類致癌原，其可作為觸發(fā)Correa級(jí)聯(lián)反應(yīng)的開關(guān)，即誘導(dǎo)非萎縮性胃炎向胃黏膜萎縮、腸上皮化生、異型增生發(fā)展，最終導(dǎo)致胃癌發(fā)生。國際癌癥研究委員會(huì)數(shù)據(jù)顯示，78%的胃癌患者與Hp感染密相關(guān)[2]。Hp誘發(fā)胃癌的分子機(jī)制尚不清楚，研究表明可能與Hp產(chǎn)生的毒力因子空泡毒素(vacuolating cytotoxin A，VacA)[3]、細(xì)胞毒素相關(guān)蛋白(cytotoxin associated gene，Cag)A[4]等及自噬相關(guān)基因微RNAs(microRNAs, miRNAs)有關(guān)，這些因子啟動(dòng)了細(xì)胞的異常活化信號(hào)通路，致使細(xì)胞逃避自噬，最終誘導(dǎo)胃癌的發(fā)生。常見的活化信號(hào)通路包括Wnt/β聯(lián)蛋白(β-catenin)、磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylinositide 3-kinase，PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B，Akt)/哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)、核因子κB(nuclear factor -κB，NF-κB)、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)等?，F(xiàn)就自噬介導(dǎo)Hp感染相關(guān)胃癌信號(hào)通路的研究進(jìn)展予以綜述，以為Hp感染相關(guān)胃癌患者的治療提供新思路。

1 自噬與Hp

Hp包括可分泌VacA、CagA的Ⅰ型Hp和不分泌VacA、CagA的Ⅱ型Hp。在Hp感染早期，自噬作為正常細(xì)胞清除胞內(nèi)細(xì)菌感染的重要機(jī)制，保護(hù)著胃黏膜上皮細(xì)胞[5]。Ⅰ型Hp分泌的VacA可進(jìn)一步誘導(dǎo)自噬，細(xì)胞自噬降解VacA和CagA，進(jìn)而減少Hp對(duì)胃黏膜上皮細(xì)胞的損傷。而長(zhǎng)期暴露于VacA會(huì)破壞人胃黏膜上皮細(xì)胞的自噬，限制VacA降解，導(dǎo)致活性氧類過量產(chǎn)生及自噬底物積累，從而引起嚴(yán)重的DNA損傷，促進(jìn)疾病從Hp感染到胃癌的進(jìn)展[6]。CagA的降解依賴于VacA激活的自噬，VacA引起的自噬破壞導(dǎo)致CagA降解減少，從而增強(qiáng)了對(duì)宿主細(xì)胞的損傷。研究表明，CagA對(duì)巨噬細(xì)胞的自噬具有抑制作用[7]。CagA抑制細(xì)胞自噬使得自噬底物進(jìn)一步積累，從而加速胃癌的發(fā)生。

2 自噬與胃癌信號(hào)通路

2.1Wnt/β-catenin信號(hào)通路 Wnt/β-catenin信號(hào)通路參與機(jī)體的各種生理過程，如發(fā)育、組織再生、器官形成等，其異常激活會(huì)誘導(dǎo)胃癌細(xì)胞增殖。Wnt信號(hào)通路的激活是指Wnt信號(hào)的配體蛋白Wnt與細(xì)胞膜表面受體蛋白卷曲蛋白結(jié)合，激活細(xì)胞內(nèi)散亂蛋白。散亂蛋白抑制β-catenin復(fù)合物的活性，穩(wěn)定了胞質(zhì)中游離的β-catenin。β-catenin穩(wěn)定地在細(xì)胞質(zhì)累積并進(jìn)入細(xì)胞核，與T細(xì)胞因子(T-cell factor，TCF)/淋巴增強(qiáng)因子(lymphoid enhancing factor，LEF)轉(zhuǎn)錄因子家族結(jié)合，促使下游靶基因(c-myc、細(xì)胞周期蛋白D1等)轉(zhuǎn)錄，靶基因的異常活化促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖，最終導(dǎo)致胃癌發(fā)生[8]。

近年來研究表明，Wnt信號(hào)通路在細(xì)胞自噬過程中發(fā)揮重要調(diào)控作用[9]。CagA陽性Hp感染后，VacA誘導(dǎo)的自噬被破壞，CagA分泌系統(tǒng)激活，誘導(dǎo)β-catenin在胞質(zhì)和細(xì)胞核內(nèi)積聚，β-catenin的核堆積激活了Wnt信號(hào)通路，提高了其靶基因(c-myc和細(xì)胞周期蛋白D1)的轉(zhuǎn)錄活性，促進(jìn)胃上皮細(xì)胞增殖，從而導(dǎo)致胃癌發(fā)生[10]。同時(shí)，β-catenin還是腫瘤血管生成途徑的重要組成部分[11]。有研究顯示，Hp可能通過細(xì)胞自噬被抑制，從而激活Wnt/β-catenin通路，而Wnt/β-catenin信號(hào)通路在胃癌血管生成中起重要作用[12]。胃癌細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生許多血管生成因子，包括血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)、白細(xì)胞介素-8和血小板衍生的內(nèi)皮細(xì)胞因子等，其中VEGF是腫瘤相關(guān)血管生成的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子[13]。研究發(fā)現(xiàn)，在Hp陽性的胃癌組織中環(huán)加氧酶-2、VEGF和β-catenin的表達(dá)水平和微血管密度明顯高于Hp陰性胃癌組織，表明Hp在胃癌血管的形成中發(fā)揮重要作用[14]。此外，Hp感染可上調(diào)環(huán)加氧酶-2的表達(dá)，降低胞質(zhì)β-catenin磷酸化水平，誘導(dǎo)胞質(zhì)和細(xì)胞核β-catenin的積累和易位。Liu等[15]證實(shí)，Hp通過環(huán)加氧酶-2/Wnt/β-catenin途徑刺激胃上皮細(xì)胞分泌VEGF，這可能是預(yù)防和治療Hp感染相關(guān)胃癌的重要藥物靶點(diǎn)。

2.2PI3K/Akt/mTOR信號(hào)通路 PI3K/Akt/mTOR信號(hào)通路在胃癌細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖、代謝、生存和血管生成中起重要作用，并同時(shí)參與腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移[16]。PI3K蛋白是一個(gè)脂類激酶家族，其由一個(gè)調(diào)節(jié)亞基(p85)和一個(gè)催化亞基(p110)組成。調(diào)節(jié)亞基通過SH2(src homology 2)結(jié)構(gòu)域與酪氨酸激酶受體結(jié)合激活催化亞基，進(jìn)而催化細(xì)胞膜內(nèi)層磷脂酰肌醇中肌醇的3-羥基磷酸化，生成磷脂酰肌醇-3,4,5-三磷酸，其作為第二信使，進(jìn)一步參與Akt和3-磷酸肌醇依賴性蛋白激酶1的激活。Akt是一類含PH(pleckstrin homology)結(jié)構(gòu)域的絲氨酸/蘇氨酸激酶，其包括3種形式，分別為Akt1、Akt2和Akt3[17-18]。其中，Akt1促進(jìn)細(xì)胞存活和增殖，Akt2參與胰島素調(diào)節(jié)，Akt3對(duì)細(xì)胞大小及數(shù)目的調(diào)節(jié)起重要作用。當(dāng)上游酪氨酸激酶受體被激活后，產(chǎn)生的磷脂酰肌醇-3,4,5-三磷酸作為第二信使與Akt的N端PH結(jié)構(gòu)域結(jié)合，使Akt在3-磷酸肌醇依賴性蛋白激酶1的輔助下從細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)位至細(xì)胞膜，從而促進(jìn)Akt蛋白的蘇氨酸磷酸化位點(diǎn)(蘇氨酸308)和絲氨酸磷酸化位點(diǎn)(絲氨酸473)磷酸化，導(dǎo)致Akt完全活化，并將信號(hào)傳遞至下游[19]。

mTOR作為哺乳動(dòng)物PI3K-Akt通路下游的效應(yīng)分子，可調(diào)控翻譯的起始和延長(zhǎng)、核糖體的生物合成、氨基酸的轉(zhuǎn)運(yùn)及代謝途徑相關(guān)酶的轉(zhuǎn)錄。此外，mTOR是氨基酸和ATP的感受器，其活性是自噬體形成和成熟的關(guān)鍵。mTOR是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，也是自噬的關(guān)鍵負(fù)調(diào)控因子，可抑制自噬，調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖和蛋白質(zhì)合成[20]。在細(xì)胞質(zhì)中，mTOR以兩種多蛋白復(fù)合體存在，即mTORC1和mTORC2[21]。這兩種蛋白復(fù)合物在結(jié)構(gòu)和功能上完全不同，mTORC1主要由對(duì)雷帕霉素靶敏感的Raptor亞基構(gòu)成；mTORC2主要由對(duì)雷帕霉素靶不敏感的Rictor亞基構(gòu)成。其中，mTORC1可被活化的Akt直接激活，mTORC2可在活化的Akt絲氨酸473位點(diǎn)上被完全活化。研究顯示，PI3K/Akt的下調(diào)可導(dǎo)致胃癌細(xì)胞中mTOR的失活并誘導(dǎo)自噬[22]。因此，應(yīng)用PI3K抑制劑、Akt抑制劑、mTOR抑制劑阻斷PI3K/Akt/mTOR信號(hào)通路可成為治療胃癌的有效途徑。目前，雷帕霉素依維莫司、西羅莫司、地磷莫司已被列為抗腫瘤藥物，Akt抑制劑哌立福新、AZD5363等也陸續(xù)進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段。

2.3NF-κB信號(hào)通路 NF-κB信號(hào)通路主要由NF-κB受體及其近端信號(hào)銜接蛋白、IκB激酶復(fù)合物、IκB蛋白和NF-κB二聚體組成。無特定細(xì)胞外信號(hào)時(shí)，NF-κB抑制劑(IκB、p105和p100蛋白系鏈)在細(xì)胞質(zhì)中阻止NF-κB介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)錄。IκB的磷酸化導(dǎo)致IκB泛素和蛋白酶體降解，NF-κB易位轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞核，在適宜的刺激(腫瘤壞死因子-α刺激)下，核內(nèi)NF-κB與其特異啟動(dòng)子元件結(jié)合并激活基因表達(dá)。

NF-κB能抑制細(xì)胞凋亡，其參與腫瘤的發(fā)生、生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移等多個(gè)過程。Liu等[23]的研究表明，Hp通過NF-κB信號(hào)通路下調(diào)Fas相關(guān)因子1的表達(dá)。Fas相關(guān)因子1是一種分子量為74 000的促凋亡蛋白，也稱為Fas抗原，其參與多種惡性腫瘤的生物學(xué)過程。研究發(fā)現(xiàn)，在胃癌組織中Fas相關(guān)因子1信使RNA水平較低，特別是在低分化腫瘤中其水平低于健康胃組織[24]。以上研究表明，F(xiàn)as相關(guān)因子1在胃癌的發(fā)生發(fā)展中起重要作用，其通過促進(jìn)細(xì)胞死亡和細(xì)胞凋亡及阻斷Hp刺激NF-κB信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的能力抑制胃癌的發(fā)生。Zhu等[25]發(fā)現(xiàn)，Hp感染在體外胃癌細(xì)胞模型和體內(nèi)小鼠模型中誘導(dǎo)內(nèi)源性多巴胺和環(huán)腺苷酸調(diào)節(jié)的磷蛋白(dopamine and adenosine 3′5′-monophosphate-regulated phospho-protein, Mr 32 kD,DARPP-32)表達(dá)，證實(shí)DARPP-32在Hp介導(dǎo)的胃腫瘤發(fā)生中起重要作用，而NF-κB在體外和體內(nèi)模型中均轉(zhuǎn)錄上調(diào)了DARPP-32的表達(dá)。

有研究顯示，上調(diào)NF-κB激活自噬，抑制 NF-κB活性，可有效抑制Hp感染誘導(dǎo)的胃癌細(xì)胞增殖和侵襲，促進(jìn)胃癌細(xì)胞凋亡，增強(qiáng)腫瘤對(duì)藥物、放療和化療的敏感性[26-28]。抑癌轉(zhuǎn)錄因子p53在基因毒性應(yīng)激反應(yīng)和DNA損傷修復(fù)中起重要作用，同時(shí)也具有調(diào)節(jié)自噬的功能[29]。研究證實(shí)，活性氧類的產(chǎn)生能上調(diào)p53、NF-κB的表達(dá)，而p53、NF-κB對(duì)自噬的激活具有協(xié)同作用[30]?，F(xiàn)階段，國內(nèi)外治療Hp感染相關(guān)胃癌的策略主要是以NF-κB為靶點(diǎn)，應(yīng)用抗氧化劑來抑制其活性。同時(shí)，NF-κB不僅是胃癌的預(yù)后因素，也是放療效果的預(yù)測(cè)因子[31]。

2.4TGF-β信號(hào)通路 TGF-β主要通過激活Smads信號(hào)通路和Ras/促分裂原活化的蛋白激酶兩條信號(hào)通路來共同調(diào)節(jié)各種生物學(xué)效應(yīng)。TGF-β是TGF-β超家族的典型代表，在哺乳動(dòng)物體內(nèi)存在TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3三種亞型，其中TGF-β1是TGF-β超家族成員中首個(gè)被鑒定出來的，也是TGF-β的主要存在形式，主要由淋巴細(xì)胞和單核細(xì)胞產(chǎn)生[32]。研究發(fā)現(xiàn)，在胃癌的早期階段觀察到TGF-β受體Ⅰ、TGF-β受體Ⅱ和Smad4的甲基化，且在Hp感染相關(guān)胃癌患者的血清中TGF-β1和IL-10水平顯著升高[33]。TGF-β介導(dǎo)的上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化是通過Smad依賴性途徑產(chǎn)生。上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化誘導(dǎo)Hp感染相關(guān)胃癌細(xì)胞的侵襲及轉(zhuǎn)移，如Hp感染使上皮細(xì)胞失去細(xì)胞極性及細(xì)胞間的黏附，進(jìn)而突破基膜發(fā)生侵襲及轉(zhuǎn)移[34]。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，在AGS和MKN45胃癌細(xì)胞中，CagE陽性的Hp感染上調(diào)了上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化相關(guān)標(biāo)志物的表達(dá)，進(jìn)一步促進(jìn)胃癌細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移[35-36]。

TGF-β信號(hào)通路參與調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、周期、凋亡及腫瘤血管生成、侵襲、轉(zhuǎn)移等多種生物學(xué)過程。有研究顯示，TGF-β1參與自噬活性的調(diào)節(jié)，其可能是自噬的一個(gè)強(qiáng)大激活劑[37]。在胃癌的發(fā)生發(fā)展中，TGF-β1具有兩面性,在胃癌發(fā)生早期，TGF-β1可以抑制腫瘤細(xì)胞形成；一旦胃癌病變已經(jīng)存在，TGF-β1可能通過促進(jìn)胃癌細(xì)胞周圍局部血管生成，增強(qiáng)局部浸潤(rùn)能力和遠(yuǎn)處侵襲轉(zhuǎn)移能力，為胃癌的進(jìn)一步生長(zhǎng)提供營(yíng)養(yǎng)支持[38]。Shen和Zhao[39]研究發(fā)現(xiàn)，在不同濃度的TGF-β1刺激下，自噬標(biāo)記蛋白微管相關(guān)蛋白1輕鏈3(microtubule-associated protein 1 light chain 3，LC3)從LC3-Ⅰ向LC3-Ⅱ轉(zhuǎn)化，并呈劑量依賴性增加，表明TGF-β1可充分誘導(dǎo)胃癌細(xì)胞自噬活性的增加，且進(jìn)一步加入TGF-β1抑制劑能有效逆轉(zhuǎn)TGF-β1誘導(dǎo)的自噬活性升高?？梢?，TGF-β1可通過誘導(dǎo)自噬激活而增強(qiáng)胃癌細(xì)胞的侵襲能力。

2.5VEGF信號(hào)通路 VEGF是一種信號(hào)蛋白，也稱為血管通透性因子，其參與血管基膜的降解、血管內(nèi)皮細(xì)胞的增生、移行以及新基膜的沉積等一系列反應(yīng)，最終導(dǎo)致胚胎循環(huán)系統(tǒng)新生血管的形成和已有血管的生長(zhǎng)[40]。VEGF是內(nèi)皮細(xì)胞的一種特異性有絲分裂原，其家族包括7個(gè)成員，即VEGFA、VEGFB、VEGFC、VEGFD、VEGFE、VEGFF和胎盤生長(zhǎng)因子[41]，主要調(diào)節(jié)血管新生、增加血管通透性和淋巴管新生。VEGF的受體包含3個(gè)亞型：VEGFR-1、VEGFR-2及VEGFR-3，其生物學(xué)效應(yīng)主要通過VEGFR-2實(shí)現(xiàn)；VEGF結(jié)合到VEGFR-2胞外區(qū)的Ig結(jié)構(gòu)域上，引起VEGFR-2胞外激酶區(qū)特定酪氨酸殘基的交叉磷酸化，VEGFR-2已有6個(gè)自身磷酸化位點(diǎn)被證實(shí)，如酪氨酸酶996、酪氨酸酶1054、酪氨酸酶1214等[42]?；罨氖荏w進(jìn)一步通過一系列生化級(jí)聯(lián)反應(yīng)啟動(dòng)特定基因的表達(dá)，從而完成VEGF相應(yīng)的促增殖作用。

研究顯示，VEGF基因的單核苷酸多態(tài)性是部分實(shí)體腫瘤的預(yù)測(cè)和預(yù)后指標(biāo)，包括胃癌、結(jié)直腸癌、乳腺癌、非小細(xì)胞肺癌和前列腺癌等[43]。Scartozzi等[44]觀察到，VEGF rs699947單核苷酸多態(tài)性與胃癌的復(fù)發(fā)密切相關(guān)，且AC基因型的復(fù)發(fā)率顯著高于AA和CC基因型。Zhu等[45]研究發(fā)現(xiàn)，VEGFR-2的高表達(dá)與腫瘤的TNM分期、復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移有關(guān)，VEGFR-2和VEGFR-2 rs18703777A>T基因多態(tài)性的高表達(dá)可能是胃癌患者的預(yù)后因素。一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，VEGF的失活可導(dǎo)致線粒體碎裂，抑制細(xì)胞代謝和自噬細(xì)胞死亡，而這些代謝、死亡細(xì)胞的表型是由叉頭框蛋白O1(forkhead box protein O1，F(xiàn)OXO1)介導(dǎo)mTORC2產(chǎn)生，mTORC2可作為一種效應(yīng)劑參與調(diào)節(jié)FOXO1和控制自噬，且FOXO1可直接結(jié)合癌細(xì)胞中的自噬相關(guān)蛋白7來誘導(dǎo)自噬死亡[46]。

2.6miRNAs相關(guān)信號(hào)通路 miRNAs是一類長(zhǎng)度為19～22個(gè)核苷酸且具有調(diào)控功能的內(nèi)源性非編碼小RNA[47]。有關(guān)miRNAs表達(dá)譜和功能的研究證實(shí)，miRNAs在胃癌細(xì)胞分化、增殖、自噬和遷移過程中起重要作用[48]。如miR-375可能通過Akt/mTOR途徑調(diào)控胃癌上皮鈣黏素、神經(jīng)鈣黏素、轉(zhuǎn)錄因子Snai2等表達(dá)，從而調(diào)節(jié)上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化過程，抑制自噬[49]；miR-495-3p在多藥耐藥細(xì)胞系和腫瘤組織中的表達(dá)下調(diào)，其過度表達(dá)可通過靶向葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白78和調(diào)節(jié)自噬來抑制胃癌多藥耐藥[50]。LC3是自噬的生物標(biāo)志之一，在自噬開始時(shí)，細(xì)胞質(zhì)中的LC3-Ⅰ被轉(zhuǎn)化為膜結(jié)合的LC3-Ⅱ，這是自噬小體形成的關(guān)鍵步驟。Du等[51]研究顯示，LC3-Ⅱ上調(diào)miR-30a可抑制胃癌細(xì)胞對(duì)化療藥的耐藥性。雖然自噬在腫瘤的促進(jìn)和抑制中起雙重作用，但在化療過程中自噬的激活是否會(huì)導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞的存活或死亡有待進(jìn)一步研究。

3 小 結(jié)

與自噬介導(dǎo)Hp感染相關(guān)胃癌的細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)是一個(gè)涉及多因素、多靶點(diǎn)、多途徑的蛋白網(wǎng)絡(luò)調(diào)控系統(tǒng)。每條信號(hào)通路均發(fā)揮各自的作用，又相互影響，在正常情況下，各條信號(hào)通路共同調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖、分化、凋亡等生理過程，一旦被異常激活或轉(zhuǎn)導(dǎo)異常，就會(huì)引起一系列細(xì)胞免疫損傷，最終誘導(dǎo)胃癌的發(fā)生。自噬在胃癌的發(fā)生發(fā)展中起雙重作用：①自噬是細(xì)胞程序性死亡的一種方式，如果自噬受到抑制將導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞不斷增殖；②腫瘤細(xì)胞通過自噬在缺氧、能量缺乏的環(huán)境中生存。目前，Hp感染相關(guān)胃癌的靶向治療已成為研究熱點(diǎn)，也是一個(gè)難點(diǎn)，故聯(lián)合不同信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路、多靶點(diǎn)治療及尋找多個(gè)通路共同的影響因子阻斷信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制胃癌生長(zhǎng)，將成為今后胃癌治療的一個(gè)新方向。另外，隨著miRNAs參與胃癌細(xì)胞自噬過程研究的不斷深入，其在胃癌轉(zhuǎn)移、化療藥物治療中的作用已取得重大進(jìn)展。但更深層次的分子生物調(diào)節(jié)機(jī)制尚不完全清楚，尤其是對(duì)miRNAs調(diào)控胃腫瘤細(xì)胞自噬的途徑及調(diào)控后相關(guān)靶基因的表達(dá)了解甚少，未來需進(jìn)一步探索。