胃食管反流病相關(guān)基因的研究進展*

桑 慧 陳 哲 韓 旭 李文潔 周 穎 朱 宏南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院消化內(nèi)科(210029)

胃食管反流病(gastroesophageal reflux disease, GERD)系指胃內(nèi)容物反流引起不適的癥狀和(或)并發(fā)癥的一種疾病，根據(jù)是否導(dǎo)致食管黏膜破損可分為反流性食管炎(reflux esophagitis, RE)和非糜爛性反流病(non-erosive reflux disease, NERD)[1]。近年來，GERD的患病率和發(fā)病率呈上升趨勢，全球患病率約為13.3%[2]。大量研究表明，GERD與性別、年齡、飲食生活習(xí)慣、社會心理因素、肥胖等密切相關(guān)[3]。此外，宿主遺傳因素在GERD的發(fā)病中亦起有重要作用。

Barrett食管(Barrett’s esophagus, BE)是GERD常見的并發(fā)癥，10%～15%的GERD患者會發(fā)展成BE[4]。食管腺癌(esophageal adenocarcinoma, EAC)的預(yù)后不良，近年發(fā)病率顯著增加，正常食管→RE→BE→異型增生→腺癌被認(rèn)為是EAC的組織發(fā)生模式[5]。GERD與BE、EAC之間存在多基因重疊，共同的遺傳背景增加了疾病易感性。目前國內(nèi)外關(guān)于GERD相關(guān)基因的研究較少，本文就遺傳基因在GERD發(fā)生、發(fā)展以及進展為腫瘤過程中的作用作一綜述。

一、遺傳基因與GERD的發(fā)生、發(fā)展

1. 白細(xì)胞介素-1B(IL-1B)：IL-1B位于染色體2q14，編碼促炎細(xì)胞因子IL-1β。IL-1β一方面可直接抑制胃酸的分泌，另一方面能提高胃體內(nèi)炎癥水平，通過破壞胃壁細(xì)胞來間接減少胃酸分泌，從而減弱反流液中高酸性對食管的刺激，保護食管黏膜[6]。目前關(guān)于IL-1B基因多態(tài)性與GERD的關(guān)系尚存在爭議。Kim等[7]的研究發(fā)現(xiàn)，IL-1B-511 TT基因型和T等位基因能表達(dá)更多IL-1β，從而抑制胃酸分泌，對GERD的發(fā)展具有保護作用。但Ak?il等[8]發(fā)現(xiàn)，IL-1B-511 TT基因型和T等位基因與GERD發(fā)病風(fēng)險增加有關(guān)，其中RE患者IL-1B-511 TT基因型頻率明顯低于NERD。Cheng等[9]的研究表明，RE患者的IL-1B-511 TT基因型、T等位基因和IL-1β-31 CC基因型、C等位基因頻率均高于健康對照組。上述研究結(jié)果存在差異可能與不同種族人群、遺傳背景差異有關(guān)，未來應(yīng)在不同種族中開展大規(guī)模研究，以明確IL-1B基因多態(tài)性與GERD的關(guān)系。

2. IL-1受體拮抗劑基因(IL-1RN)：IL-1RN位于2號染色體，編碼一種非信號分子IL-1受體拮抗劑(IL-1RA)，與功能性IL-1競爭受體結(jié)合[10]。IL-1RN內(nèi)含子2存在可變數(shù)目串聯(lián)重復(fù)序列多態(tài)性，可導(dǎo)致5種不同的等位基因，其中IL-1RN*1和IL-1RN*2在人群中最常見。有研究表明，IL-1RN 1/2、IL-1RN*2能促進下游炎癥因子的激活，增加炎癥因子對胃壁細(xì)胞的破壞，抑制胃酸分泌，從而減少GERD的發(fā)生[11]。然而，Chourasia等[12]的研究發(fā)現(xiàn)IL-1RN 1/2基因型和IL-1RN*2攜帶者發(fā)生GERD的危險性高于其他基因型，考慮可能與表達(dá)增多的IL-1RA競爭性抑制導(dǎo)致低IL-1β水平和低炎癥反應(yīng)有關(guān)；但在幽門螺桿菌陽性的患者中，聯(lián)合基因IL-1B-511*T/IL-1RN*1(T1單倍型)能明顯降低GERD的風(fēng)險。目前關(guān)于IL-1RN基因多態(tài)性與GERD的具體關(guān)系和作用機制尚未闡明，還需行更多研究來進一步探索。

3. 蛋白酶激活受體2(PAR-2)基因：PARs是一類新型的G蛋白耦聯(lián)受體家族，其中PAR-2廣泛分布于胃腸道，通過分泌以IL-8為主的炎癥因子來介導(dǎo)體內(nèi)炎癥的發(fā)生[13]。有研究[14]發(fā)現(xiàn)GERD患者黏膜中PAR-2基因表達(dá)上調(diào)7～10倍，且與IL-8表達(dá)呈正相關(guān)，與體外酸性實驗結(jié)果相符。Winkelsett等[13]的食管上皮細(xì)胞模型顯示，反復(fù)弱酸性刺激人食管鱗狀上皮細(xì)胞會導(dǎo)致PAR-2表達(dá)增強，上調(diào)的受體隨后被反流液中的蛋白酶激活，觸發(fā)食管上皮細(xì)胞強烈釋放IL-8，從而誘導(dǎo)GERD的發(fā)生、發(fā)展，證實了GERD是一種免疫介導(dǎo)的食管黏膜炎癥性疾病的假說。近年有研究[15]發(fā)現(xiàn)，PAR-2基因rs1529505和rs2242991位點突變的PAR-2 mRNA水平升高，可增加膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎的易感性，由此推測PAR-2基因多態(tài)性與炎癥的關(guān)系也會影響GERD的發(fā)病風(fēng)險，有待進一步實驗來證實。

4. 谷胱甘肽S轉(zhuǎn)移酶P1(GSTP1)基因：GSTs是一組由同一基因超家族編碼的Ⅱ相代謝酶，能催化還原型谷胱甘肽與多種內(nèi)源性和外源性代謝物質(zhì)結(jié)合，促進其由體內(nèi)排泄，提高機體的解毒作用[16]。其中GSTP1基因是GSTs家族中研究較為廣泛的酸性同工酶π的編碼基因，其多態(tài)性能導(dǎo)致編碼酶的數(shù)量或活性發(fā)生變化。Zendehdel等[17]發(fā)現(xiàn)RE患者GSTP1變異基因型(BB型和AB型)頻率高于正常人群，且GSTP1基因多態(tài)性與食管炎程度相關(guān)。Liu等[18]的研究表明，攜帶GSTP1變異基因型的個體患RE的風(fēng)險增加2.42倍，GSTP1變異型基因可降低GST π酶的活性，使食管黏膜抵御胃酸、消化酶等攻擊因子的能力下降，從而導(dǎo)致RE發(fā)病風(fēng)險增加。因此，GSTP1基因多態(tài)性可增加GERD的易感性，與疾病的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。

二、遺傳基因與腫瘤進展

BE是EAC公認(rèn)的癌前病變，BE患者發(fā)展為EAC的風(fēng)險是普通人群的30～40倍，多種基因與GERD、BE腫瘤發(fā)展有關(guān)。

1. 環(huán)氧合酶-2(COX-2)基因：COX-2基因編碼COX-2蛋白，COX-2蛋白是一種具有多種活性的誘導(dǎo)性酶，可通過促進細(xì)胞增殖、抑制細(xì)胞凋亡、誘導(dǎo)血管生成、破壞細(xì)胞黏附等作用促進腫瘤的形成和發(fā)展[19]。Morris等[20]發(fā)現(xiàn)，隨著腸化生-異型增生-腺癌的疾病進展，COX-2表達(dá)明顯升高。一項病例對照研究[21]顯示，COX-2在GERD、BE患者中的表達(dá)明顯高于正常對照組，且隨著疾病的嚴(yán)重程度升高而逐漸升高，由此推測COX-2參與了反流相關(guān)的早期組織學(xué)改變，參與了EAC發(fā)生的最初步驟。有研究[22]報道COX-2抑制劑與EAC風(fēng)險之間呈負(fù)相關(guān)，非甾體抗炎藥可能在炎癥-腸化生-癌的發(fā)生過程早期通過抑制COX-2活性來防治GERD的腫瘤演變。一項meta分析表明COX-2基因多態(tài)性與EAC易感性密切相關(guān)，其中-765C等位基因可能是亞洲人群EAC的潛在危險因素，而-8473C等位基因可能是高加索人群EAC的發(fā)病因素[23]。綜上所述，COX-2表達(dá)可影響GERD、BE患者的腫瘤進展，并可能成為EAC治療的特異性分子靶點。

2. 尾型同源盒-2(CDX-2)基因：CDX-2基因是尾型同源盒基因中的重要一員，編碼的CDX-2是一種腸特異性轉(zhuǎn)錄因子，在調(diào)節(jié)腸道基因表達(dá)、維持腸上皮細(xì)胞分化和促進腸道發(fā)育方面具有重要作用[24]。Wang等[25]基于微陣列數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)CDX-2基因為正常食管和BE的差異表達(dá)基因。有研究表明，CDX-2在BE的腸化生和癌變中的表達(dá)逐漸增高，而在正常食管鱗狀上皮和非腸化生的胃上皮中不表達(dá)，因此可能成為BE相關(guān)腫瘤的生物學(xué)標(biāo)志物[26]。Ren等[27]的研究表明，CDX-2基因多態(tài)性(rs4769585、rs3812863)與BE發(fā)展顯著相關(guān)，且該基因多態(tài)性與年齡較大(≥50歲)、男性和食管裂孔疝等疾病危險因素之間存在交互作用。因此，CDX-2在促進正常食管鱗狀上皮向柱狀上皮化生以及最終癌變過程中發(fā)揮重要作用，可作為BE發(fā)生、發(fā)展的預(yù)測因素。

3. 基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)基因：MMPs基因編碼的MMPs是一類鋅依賴性內(nèi)肽酶家族，能降解腫瘤細(xì)胞周圍的細(xì)胞外基質(zhì)和基底膜中的各種蛋白成分，破壞正常組織學(xué)屏障，在維持腫瘤微環(huán)境、誘導(dǎo)新生血管形成、調(diào)控細(xì)胞凋亡等方面發(fā)揮重要作用，從而促進腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移[28]。其中MMP-9、-7、-1等與EAC發(fā)生關(guān)系密切。Herszenyi等[29]發(fā)現(xiàn)MMP-9表達(dá)在正常食管-RE-BE-異型增生-EAC的進展中遞增，表明MMP-9的激活可能是GERD向EAC發(fā)展的早期事件。Garalla等[30]的研究顯示MMP-7在BE和EAC上皮細(xì)胞中大量表達(dá)，尤其是在浸潤前沿，而在癌旁正常食管鱗狀上皮中弱表達(dá)，這可能與MMP-7刺激食管肌成纖維細(xì)胞的遷移和侵襲有關(guān)。有研究[31]發(fā)現(xiàn)MMP1 1G/2G、MMP1 2G/2G突變基因型可能導(dǎo)致食管黏膜屏障破壞增加，其中MMP1 1G/2G基因多態(tài)性與長期GERD病史可協(xié)同增加EAC發(fā)病風(fēng)險。因此，MMPs可誘導(dǎo)食管病變的發(fā)生、發(fā)展，其基因表達(dá)可作為腫瘤進展的生物學(xué)標(biāo)志物。

4. 表皮生長因子(EGF)基因：EGF基因位于染色體4q25～4q27上，參與上皮細(xì)胞的增殖和分化[32]。正常水平EGF可作為保護性因素參與維持和修復(fù)食管上皮黏膜完整性，有效減少酸反流引起的食管黏膜破壞。EGF基因突變會導(dǎo)致其表達(dá)過高或過低，破壞黏膜屏障功能，從而引起多種腫瘤的發(fā)生。Lanuti等[33]發(fā)現(xiàn)，EGF A61G GG純合子基因型與EAC的易感性增加有關(guān)，GG基因型是GERD、EAC的危險因素。進一步研究表明，同時存在慢性GERD病史和EGF GG基因型的患者EAC風(fēng)險較正常人群高出20倍以上，提示EGF A61G GG基因型可能增加GERD患者食管腫瘤的發(fā)生風(fēng)險[34]。因此，EGF基因多態(tài)性能促進腫瘤的發(fā)生，EGF GG基因型可作為評估GERD患者惡變風(fēng)險的標(biāo)志物，并可能成為腫瘤治療的分子靶點。

5. 其他：Argyrou等[35]的研究結(jié)果表明，GERD及其腫瘤發(fā)展與BARX1(rs11789015)基因多態(tài)性的關(guān)系可能與該基因編碼食管分化中重要的轉(zhuǎn)錄因子有關(guān)，與ADAMTS17(rs4965272)基因多態(tài)性的關(guān)聯(lián)可能與其對細(xì)胞環(huán)境中微纖維的影響有關(guān)。而FOXF1 C等位基因(rs9936833)和MHC A等位基因(rs9257809)可引起明顯的胃酸反流，成為BE、EAC風(fēng)險增加的重要因素，前者可能與其在胃腸道平滑肌收縮中的作用相關(guān)，后者可能與T細(xì)胞在介導(dǎo)腸化生-異型增生-癌變序列中的作用相關(guān)[36]。但研究結(jié)果仍需行大量研究進一步驗證。

三、小結(jié)與展望

GERD是一種與環(huán)境、遺傳等密切相關(guān)的多因素疾病，發(fā)病機制復(fù)雜，傳統(tǒng)藥物治療易使癥狀反復(fù)發(fā)作，影響人們生活質(zhì)量。隨著分子生物技術(shù)的進步，逐漸發(fā)現(xiàn)IL-1B、IL-1RN、PAR-2、GSTP1等基因多態(tài)性增加了GERD的易感性，而COX-2、CDX2、MMPs、EGF等基因在炎癥-腸化生-癌變序列中發(fā)揮重要作用，促進了GERD的腫瘤發(fā)展。目前基因多態(tài)性的研究為疾病的預(yù)防和治療提供了新的思路，未來有望針對相關(guān)基因?qū)ERD的發(fā)生、發(fā)展和癌變進行靶向干預(yù)。