14-3-3蛋白在胃癌中的作用及機制研究進展

李易桐，付琰，張雅婷,2，翁乾淋，李玉民

1蘭州大學第二臨床醫(yī)學院，蘭州 730030；2甘肅省消化腫瘤重點實驗室，蘭州 730000；3蘭州大學第二醫(yī)院腫瘤外科，蘭州 730000

胃癌是起源于胃黏膜上皮細胞的消化道惡性腫瘤，近年來，其全球發(fā)病率、死亡率不斷上升，2018年其發(fā)病率居第五位，死亡率居第三位，復發(fā)及轉(zhuǎn)移患者中位生存期不超過1年[1-2]。在我國，胃癌發(fā)生率及死亡率也居高不下，有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2015年我國胃癌新發(fā)病例約為67.9萬，約占全球病例的一半，死亡人數(shù)約為49.8萬[3-4]。胃癌、肝癌、食管癌是消化道惡性腫瘤的主要代表，其導致死亡的人數(shù)已超過全球惡性腫瘤死亡人數(shù)的50%，因此深入研究消化道惡性腫瘤十分必要[1,5-8]。然而，胃癌的發(fā)病機制尚未完全明確，故探索胃癌發(fā)病的分子機制，尋找可靠的生物標志物，對胃癌的臨床診療具有重要意義[9]。

14-3-3蛋白是一類在真核生物中廣泛表達的高度保守蛋白，1967年由Moore和Perez從腦組織中首次提取，目前在哺乳動物中共發(fā)現(xiàn)七個亞型，分別為β、γ、ε、η、σ、τ/θ及ζ亞型[10-11]。還有研究表明，14-3-3蛋白的多個亞型在胃癌患者中均異常表達，并參與腫瘤生長、浸潤、轉(zhuǎn)移、耐藥等多個階段[10]。本文旨在總結(jié)14-3-3蛋白與胃癌的相關(guān)性研究，描述14-3-3蛋白與胃癌發(fā)生發(fā)展的關(guān)系及相關(guān)機制。

1 概 述

1.1 14-3-3蛋白的分子構(gòu)成 14-3-3蛋白主要由YWHAQ、YWHAZ、YWHAB、YWHAE及YWHAH基因轉(zhuǎn)錄、翻譯形成，其基因片段大小為13 000～56 000 bp，各亞型轉(zhuǎn)錄位點及數(shù)量不同。14-3-3蛋白包括7種亞型(β、γ、ε、η、σ、τ/θ及ζ)，均由9個反向平行的α螺旋單體組成，單體通過N-末端結(jié)合位點組合，形成同源或異源二聚體，為扁平馬蹄形結(jié)構(gòu)，依據(jù)其在高效液相色譜中的洗脫位置而得名[8]。盡管14-3-3蛋白在結(jié)構(gòu)上具有高度相似性，但不同亞型蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)或修飾方式有差異，如α與δ分別為β與ζ的磷酸化形式，τ(也稱為θ)與σ較其他亞型螺旋程度更高[12]。14-3-3蛋白在大腦中表達量最高，其次為睪丸、腸組織，在甲狀腺、腎臟等組織中也有表達，γ、σ亞型在細胞中作用的定位不詳，其余亞型均主要在胞質(zhì)中發(fā)揮作用，與相關(guān)分子結(jié)合調(diào)節(jié)其跨膜運動，從而調(diào)控細胞相應的生理功能。

1.2 14-3-3蛋白的生物學功能 研究表明，14-3-3蛋白各亞型均可與多種細胞蛋白相互作用，通過改變酶活性，抑制或促進蛋白相互作用，增強磷酸化等翻譯后修飾而廣泛參與細胞功能調(diào)節(jié)[13-14]。β、ε、η、σ、τ/θ及ζ亞型主要通過調(diào)控細胞周期、抑制細胞凋亡來促進細胞增殖[8]。14-3-3蛋白還可通過與細胞外信號調(diào)節(jié)激酶Raf-1/細胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(extracellular regulated protein kinases，ERK)通路中的Raf-1相互作用來調(diào)節(jié)細胞生長[15]。在細胞分裂間期，14-3-3蛋白的ε及γ亞型可與參與細胞周期調(diào)節(jié)的Cdc25雙蛋白磷酸酶家族成員Cdc25c結(jié)合，阻止其活化，導致細胞周期停滯在G2期[16]。14-3-3蛋白σ亞型可與促凋亡蛋白Bax相互作用，抑制并延遲細胞凋亡[17]。在細胞擴散及遷移方面，14-3-3蛋白可參與整合素循環(huán)，或通過調(diào)節(jié)Ca2+/鈣調(diào)蛋白依賴性蛋白激酶通路(Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase pathway，CaMK)來調(diào)控細胞擴散及遷移[18]。

2 與腫瘤的關(guān)系

14-3-3蛋白在腫瘤進程中發(fā)揮著重要作用，可通過多種方式調(diào)控細胞功能，從而影響惡性腫瘤的發(fā)展。目前大部分研究認為，14-3-3蛋白可作為致癌因子促進腫瘤的發(fā)生。如14-3-3γ蛋白可通過鈣離子激活的氯離子通道蛋白1(anoctamin 1，ANO1)來調(diào)控表皮生長因子受體23(epidermal growth factor receptor 23，EGFR 23)的表達，從而促進EGFR信號傳導來誘導腫瘤發(fā)生[19]；而14-3-3ζ蛋白可通過調(diào)控p38絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases，MAPK)參與p38信號通路，促使胰腺癌細胞凋亡[20]。但部分亞型在腫瘤發(fā)生中的作用仍存在爭議，如Leal等[21]發(fā)現(xiàn)，14-3-3ε蛋白在胃癌組織的表達明顯低于正常組織，在早期胃癌和彌漫浸潤型胃癌患者中尤甚，這說明14-3-3ε蛋白可能與胃癌的發(fā)生呈負相關(guān)；而在腎癌、腦膜瘤和室管膜下瘤中，14-3-3ε表現(xiàn)為高表達，表明并不是14-3-3所有亞型都與腫瘤的發(fā)生呈負相關(guān)[22]。此外，14-3-3蛋白還可通過多種機制參與腫瘤的遷徙與侵襲，如Yoo等[23]發(fā)現(xiàn)，14-3-3γ蛋白可通過調(diào)控乳腺癌細胞中miR181b-3p和Snail的表達來誘導上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)，從而促進乳腺癌細胞的增殖及遷移。此外，14-3-3蛋白還與腫瘤臨床分期及腫瘤患者的預后密切相關(guān)。Kim等[24]對88例卵巢癌患者的生存資料進行分析，發(fā)現(xiàn)14-3-3ζ蛋白高表達患者的中位整體生存期為3905 d，生存率較低表達組明顯下降；Xu等[25]也證實，在乳腺癌骨轉(zhuǎn)移患者中，14-3-3ζ蛋白高表達組患者的生存率明顯低于低表達組。

3 與胃癌的關(guān)系

3.1 14-3-3蛋白與胃癌發(fā)生的關(guān)系 14-3-3蛋白的促胃癌發(fā)生作用可能與幽門螺桿菌(Helicobacter pylori，Hp)感染相關(guān)，其中Hp可促進胃炎、腸上皮化生、胃癌等胃部疾病的發(fā)生[26-27]。硫氧還蛋白-1(thioredoxin-1，Trx1)可增強Hp對胃酸環(huán)境的亞硝化和氧化應激抵抗作用，高Trx1伴Hp感染的胃癌細胞14-3-3β、14-3-3ε及14-3-3δ蛋白表達均上調(diào)[26]。Shi等[28]發(fā)現(xiàn)Hp感染可活化核因子B(α/βκB，NF-κB)，引發(fā)后者介導的氧化應激，進而誘導14-3-3蛋白在胃上皮細胞中的表達，故Hp感染可能引起氧化應激，繼而誘導14-3-3蛋白亞型表達，表達的14-3-3蛋白亞型與Bcl-2相關(guān)死亡啟動子(Bcl-2-associated death promoter，BAD)和凋亡信號調(diào)節(jié)激酶1(apoptosis signal regulating kinase-1，ASK1)結(jié)合，抑制腫瘤細胞凋亡，參與Hp的致癌作用。由此可見，Trx1、Hp和14-3-3β共同作用，引起細胞凋亡及增殖，在胃癌發(fā)生中具有重要作用，但14-3-3蛋白各亞型在Hp感染相關(guān)胃癌發(fā)生中的作用及機制有待進一步探索。

3.2 14-3-3蛋白在胃癌增殖、侵襲中的作用Gong等[29]發(fā)現(xiàn)，降低14-3-3ε蛋白的表達可抑制SGC-7901胃癌細胞的體外增殖及體內(nèi)生長，其機制可能與14-3-3ε蛋白表達降低抑制了叉頭轉(zhuǎn)錄因子O亞型(forkhead box O，F(xiàn)OXO)的活性、上調(diào)細胞周期相關(guān)蛋白cyclinE、抑制P27kip1、促進G1/S交界處細胞周期阻滯，從而發(fā)揮了抗腫瘤作用有關(guān)[30-31]。磷脂酰肌醇-3激酶-蛋白激酶B-叉頭框蛋白O-P27(phosphatidylinositol 3 kinase-protein kinase B-forkhead box protein O-P27，I3K-AKT-FOXO-P27)通路是細胞內(nèi)調(diào)控細胞周期的重要信號通路，PI3K可被生長因子、G蛋白偶聯(lián)受體信號等激活，進而激活蛋白激酶B(protein kinase B，AKT)，將其定位在質(zhì)膜中，信號通過AKT傳遞到下游不同的靶點，包括抑制p27蛋白，將FOXO定位于細胞質(zhì)中[31]。研究表明，14-3-3蛋白多個亞型均可通過調(diào)節(jié)p27活性，經(jīng)PI3K-AKT-FOXO-P27通路調(diào)控細胞周期，促進腫瘤增殖[32]。但也有研究發(fā)現(xiàn)，胃癌組織中14-3-3ε蛋白表達低于癌旁組織，如Leal等[21]通過對20例胃癌患者癌組織及癌旁組織的分析發(fā)現(xiàn)，癌組織中14-3-3ε蛋白的表達明顯低于癌旁組織(P=0.005)，但體內(nèi)外實驗尚缺乏，有待進一步深入研究。

此外，Tseng等[33]發(fā)現(xiàn)，胃癌組織和胃癌患者血清中14-3-3β蛋白水平明顯升高，且高表達14-3-3β蛋白的腫瘤細胞生長、侵襲和遷移力強，提示14-3-3β蛋白可作為胃癌診斷和預后評估的生物標記物。MAPK/ERK信號通路在細胞凋亡中起重要作用，MAPK激活后可進一步激活ERK、RAF，后者可作用于多種凋亡相關(guān)蛋白，發(fā)揮抑制細胞凋亡、促進細胞增殖的作用[34]。Kim等[15]發(fā)現(xiàn)，14-3-3σ蛋白可通過抑制Rho GDP解離抑制因子2(RhoGDI2)表達，提高p38激酶和ERK的磷酸化水平，激活MAPK/ERK信號通路，進而增強ROCKII和B-Raf活性，抑制細胞凋亡，引起血管生成，促進腫瘤增殖轉(zhuǎn)移[35]。

3.3 14-3-3蛋白與胃癌耐藥的關(guān)系 14-3-3蛋白不同亞型在胃癌細胞耐藥中的作用不同。RhoGDI2屬于Rho GTP酶解離抑制劑(RhoGDIs)家族，可促進腫瘤生長和惡性進展并增強胃癌的化療耐藥性。Kim等[15]發(fā)現(xiàn)，在RhoGDI2陽性的SNU-484細胞中14-3-3σ蛋白表達呈顯著下調(diào)趨勢，且出現(xiàn)ERK及p38激酶磷酸化水平明顯降低的情況，推測其機制可能為14-3-3σ蛋白激活ERK及p38，進而活化MAPK，最終參與MAPK通路作用，增強順鉑誘導的細胞凋亡，減少了耐藥的發(fā)生。而Tseng等[33]通過MALDI-TOF相關(guān)蛋白組學方法發(fā)現(xiàn)，采用5-氟尿嘧啶治療的胃癌SC-M1細胞中14-3-3β蛋白表達增加，表明14-3-3β蛋白與腫瘤細胞耐藥性可能存在一定關(guān)聯(lián)，但仍有待進一步研究。Gou等[36]發(fā)現(xiàn)，在ING5基因過表達的SGC-7901細胞中，14-3-3蛋白表達增加，胞內(nèi)NF-κB和AKT通路相關(guān)蛋白基因顯著上調(diào)，且胃癌細胞表現(xiàn)出耐藥性，因此，14-3-3蛋白可能通過誘導ING5過表達進而激活NF-κB和AKT通路，增強化療耐藥性。Bergamaschi等[37]對他莫昔芬耐藥乳腺癌患者的研究發(fā)現(xiàn)，患者的14-3-3ζ蛋白表達增加，miR-415表達降低，同時在胃癌細胞中也發(fā)現(xiàn)了類似的現(xiàn)象，表明14-3-3ζ蛋白可能與胃癌耐藥性有關(guān)，但仍需進一步研究以明確結(jié)論。

3.4 14-3-3蛋白與胃癌分期、預后的關(guān)系 14-3-3蛋白各亞型參與腫瘤分期，影響腫瘤耐藥。研究表明，在胃癌晚期患者中更易發(fā)現(xiàn)14-3-3σ蛋白的高表達[38]，因此檢測14-3-3σ蛋白對于胃癌分期診療具有重要意義。Zhou等[38]通過對152例胃癌患者的分析發(fā)現(xiàn)，14-3-3?蛋白在胃癌組織中的表達水平與臨床分期及預后密切相關(guān)，14-3-3?蛋白高表達患者中Ⅲ期和Ⅳ期患者的比例明顯增加，總生存率與無進展生存率明顯降低，隨后對89例14-3-3?蛋白高表達患者與63例低表達患者的進一步分析發(fā)現(xiàn)，高表達患者中位生存時間(14個月)明顯低于低表達患者(73個月)，表明14-3-3?蛋白過表達可能與患者的不良預后相關(guān)。Nishimura等[39]對109例胃癌患者的隨訪研究發(fā)現(xiàn)，14-3-3ζ蛋白高表達者中Ⅰ期患者占46%，Ⅲ期患者占39%，而低表達組分別為77%、14%，同時對該亞型的免疫組化分析發(fā)現(xiàn)，染色強度越高者預后越差，高表達者生存率明顯下降。Tseng等[33]對60例Ⅰ、Ⅱ期及85例Ⅲ、Ⅳ期胃癌患者的研究發(fā)現(xiàn)，Ⅰ、Ⅱ期患者血清中14-3-3β蛋白的表達水平明顯低于Ⅲ、Ⅳ期患者，表明14-3-3β蛋白可在體外增強腫瘤細胞的侵襲、遷移及生長能力，并在臨床病理學中得到了驗證。Ma等[40]對128例胃癌患者的隨訪研究發(fā)現(xiàn)，14-3-3β蛋白高表達患者的5年生存率為30.5%，而低表達患者為46.5%。Tseng等[33]及Ma等[40]的研究發(fā)現(xiàn)，14-3-3β蛋白血清水平與胃癌分期進展(Ⅲ期和Ⅳ期)明顯相關(guān)，且14-3-3β蛋白高表達預示胃癌患者預后不良，因此14-3-3β蛋白有望成為檢測胃癌的潛在血清標志物。

4 總結(jié)和展望

隨著研究的深入，14-3-3蛋白在腫瘤發(fā)生、進展中的作用及機制逐步清晰。14-3-3蛋白可通過調(diào)節(jié)細胞周期、影響細胞凋亡、參與多種信號通路等方式來調(diào)控腫瘤進程。在胃癌進程的調(diào)控中，14-3-3蛋白可參與AKT/p27信號通路、FOXO信號通路等諸多通路，調(diào)控細胞周期，促進腫瘤發(fā)生。Nishimura等[39]發(fā)現(xiàn)，14-3-3蛋白也可通過ERK/MAPK通路參與胃癌的侵襲過程，表明14-3-3蛋白與胃癌分期、預后有關(guān)，有潛力成為癌癥治療的靶標。諸多研究表明，14-3-3蛋白可通過參與多種生物化學通路對機體產(chǎn)生影響，但具體作用靶點及機制尚未完全明確。因此，進一步開展14-3-3蛋白與腫瘤相關(guān)因子的研究，明確14-3-3蛋白異常表達的作用機制有望成為新的研究方向。

14-3-3蛋白在胃癌的發(fā)生、增殖、轉(zhuǎn)移、耐藥中起促進作用，但目前的研究結(jié)果存在一定的局限性，如14-3-3σ蛋白可促進腫瘤耐藥，但具體機制尚未明確；其他亞型在胃癌中的生物學作用機制仍不明確，相關(guān)研究工作仍須進一步深入完善。在今后的研究中，可通過基因敲除及過表達的研究方法、表觀遺傳學方法、新免疫學方法、化學結(jié)構(gòu)分析方法等進一步明確14-3-3蛋白及其相關(guān)因子的作用及調(diào)控機制。