Barrett's 食管危險(xiǎn)因素及發(fā)生機(jī)制的研究進(jìn)展

陳思，趙月，侯康，李蘇艷，李凱園，鄒珂，喬雋，褚傳蓮

（1.山東第一醫(yī)科大學(xué)（山東省醫(yī)學(xué)科學(xué)院），山東 濟(jì)南；2.山東大學(xué)附屬濟(jì)南市中心醫(yī)院保健消化科，山東 濟(jì)南；3.山東大學(xué)，山東 濟(jì)南；4.濰坊醫(yī)學(xué)院，山東 濰坊）

0 引言

BE 是由胃食管反流所引起的食管慢性損傷的結(jié)果，其可以通過(guò)腸上皮化生- 低度異型增生（Lowgrade dysplasia，LGD）- 高度異型增生（High-grade dysplasia，HGD）最終導(dǎo)致EAC 的發(fā)生。在我國(guó)，隨著現(xiàn)代化的生活方式的改變，BE 的發(fā)生率逐年增加。目前研究表明，BE 的發(fā)生、發(fā)展涉及多基因、多環(huán)節(jié)及多途徑改變，但其具體分子機(jī)制尚不明確。研究BE 的危險(xiǎn)因素及發(fā)生機(jī)制能夠更好的為BE 及EAC 的預(yù)防及治療提供新的思路和線索。以下就近年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)于BE 危險(xiǎn)因素及發(fā)生機(jī)制的研究加以綜述。

1 BE 相關(guān)危險(xiǎn)因素

1.1 胃食管反流?。℅astroesophageal reflux disease,GERD）

GERD 是指胃內(nèi)容物反流至食管而引起一系列癥狀的消化道動(dòng)力障礙性疾病[1]，是BE 發(fā)生的主要原因，據(jù)統(tǒng)計(jì)約有10%-15%的GERD 患者會(huì)發(fā)展為BE[2]。近年來(lái)，全球GERD 患病率顯著上升，我國(guó) GERD 的發(fā)病率由原來(lái)的不足5%上升至17.3%[3-4]。諸多研究證實(shí)BE 的發(fā)生與GERD 關(guān)系密切，在長(zhǎng)期慢性的反流物刺激下，正常的食管鱗狀上皮（stratified squamous epithelia，SSE）被耐受性強(qiáng)的單層柱狀上皮所取代，從而形成BE。由GERD 導(dǎo)致BE 的具體病理生理機(jī)制尚不清楚，相對(duì)于早期研究已證明的胃酸及胃蛋白酶對(duì)食管黏膜造成的化學(xué)損傷，由膽汁酸參與的食管遠(yuǎn)端黏膜的炎癥反應(yīng)對(duì)化生上皮的發(fā)展具有更加重要的意義[5]。然而尚有一些嚴(yán)重反流性食管炎（Reflux Esophagitis，RE）卻沒(méi)有發(fā)展為BE，也有一些無(wú)典型GERD 癥狀且經(jīng)胃鏡檢查未發(fā)現(xiàn)食管炎癥的患者發(fā)展為BE 甚至EAC，其具體機(jī)制尚不清楚。

1.2 食管內(nèi)微生態(tài)環(huán)境紊亂

正常食管中定植的優(yōu)勢(shì)微生物是鏈球菌屬，Dong等研究證實(shí)，食管上、中、下段沒(méi)有明顯的微生物偏好，但不同的食管疾病微生物群有所不同[6]。在胃十二指腸反流物長(zhǎng)期刺激下，BE 擁有獨(dú)特的生態(tài)環(huán)境和特征性的微生物群落，主要表現(xiàn)為鏈球菌物種的種類減少，革蘭氏陰性厭氧菌/ 微需氧菌所占比例增大[7-8]。目前研究認(rèn)為當(dāng)胃內(nèi)菌群隨反流物反流入食管可引起食管遠(yuǎn)端黏膜發(fā)生慢性炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致食管下段菌群寄生環(huán)境異常，食管內(nèi)菌群發(fā)生變化又進(jìn)一步為BE 的發(fā)生創(chuàng)造條件[9]。Zaidi 等在BE 患者和小鼠模型的胃食管交界處發(fā)現(xiàn)促炎細(xì)胞因子和Tollike 受體（Tollike receptor，TLR）水平升高[10]，TLR 可以造成菌群失調(diào)并誘導(dǎo)趨化因子白介素-8（interleukin-8,IL-8）的激活，進(jìn)而引起全身炎癥反應(yīng)，加速BE 的進(jìn)展[11]。食管黏膜免疫系統(tǒng)是預(yù)防菌群失調(diào)的第一道防線，微生態(tài)環(huán)境紊亂與BE 的發(fā)生有著密不可分的聯(lián)系。

1.3 肥胖

早期研究已證實(shí)肥胖、腹圍增加和代謝綜合征與BE 相關(guān)，BE 患者的平均體重指數(shù)（Body Mass Index，BMI）明顯高于普通人群[12]。已有研究證實(shí)當(dāng)BMI 校正后或反酸、燒心等癥狀得到改善后，腹型肥胖的患者患BE 的風(fēng)險(xiǎn)較無(wú)腹型肥胖患者高出一倍，說(shuō)明BE 與腹型肥胖更為相關(guān)，提示腹型肥胖是BE 發(fā)生的一個(gè)獨(dú)立危險(xiǎn)因素[13]。腹型肥胖將導(dǎo)致食管下段括約肌（Low esophageal sphincter，LES）長(zhǎng)期處于松弛狀態(tài)，胃內(nèi)壓力升高且胃酸反流增加，使食管長(zhǎng)期暴露于酸性環(huán)境中，導(dǎo)致RE 甚至發(fā)展為BE；除此之外，肥胖者體內(nèi)脂肪組織的代謝增加，血漿中腫瘤壞死因子-α、脂肪素水平增加，脂聯(lián)素水平降低，這些都可能與 BE 的發(fā)生相關(guān)。

1.4 生活習(xí)慣

研究證實(shí)吸煙和飲酒都可以使LES 壓力降低，促進(jìn)反流發(fā)生。此外，吸煙會(huì)減少富含碳酸氫鹽的唾液產(chǎn)生，碳酸氫鹽對(duì)食管中的酸性物質(zhì)的緩沖和清除有至關(guān)重要的作用。目前研究已證實(shí)吸煙與GERD 患病風(fēng)險(xiǎn)增加相關(guān)[14]。酒精對(duì)食管粘膜也有直接的傷害作用，容易引起酸性化學(xué)損傷，但大部分研究未能確定飲酒和GERD 之間有任何關(guān)聯(lián)。目前現(xiàn)有的最大研究，是來(lái)自挪威的一項(xiàng)有43363 名參與者的嵌套病例對(duì)照研究，這項(xiàng)研究顯示在過(guò)去2 周內(nèi)飲酒超過(guò)10 次與GERD 的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)增加無(wú)關(guān)（OR=1.0，95%CI,0.8～1.3）[15]。新近一項(xiàng)對(duì) 14916 名參與者進(jìn)行的前瞻性隊(duì)列研究發(fā)現(xiàn)，每周至少飲酒1 次不影響新發(fā)GERD 的風(fēng)險(xiǎn)（OR=0.9 95% CI,0.7～1.2）[16]。因此，戒煙可以降低GERD 的風(fēng)險(xiǎn)，由飲酒引發(fā)反流癥狀的患者應(yīng)鼓勵(lì)避免飲酒。

1.5 遺傳因素

研究顯示有BE 或EAC 家族史的患者患BE 風(fēng)險(xiǎn)遠(yuǎn)高于正常人[17-18]，目前發(fā)現(xiàn)許多關(guān)于BE 或EAC 的家族聚集的報(bào)道，這些病例表現(xiàn)為常染色體顯性遺傳模式，與其他BE 病例相比診斷年齡更早[19]?；驕y(cè)序的出現(xiàn)為在遺傳性疾病家族中尋找高?；蜷_(kāi)辟了新的策略，一些研究發(fā)現(xiàn)MSR1、ASC1、CRTC1 和BARX1 等基因在BE 和EAC 呈家族性發(fā)病中扮演著重要角色[20]。深入了解BE 易感基因的遺傳機(jī)制可能為BE 治療確定新的靶點(diǎn)。

1.6 幽門(mén)螺桿菌感染（Helicobacter pylori Infection，HPI）

眾所周知，HPI 是引起胃癌的原因之一，其可通過(guò)引起炎癥反應(yīng)或改變胃上皮細(xì)胞的表觀遺傳學(xué)導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生。較早的研究在BE 上皮中發(fā)現(xiàn)幽門(mén)螺桿菌的定植，但對(duì)HPI 與BE 的發(fā)生、發(fā)展相關(guān)性尚不明確。最近的幾項(xiàng)研究均表明HPI 對(duì)BE 的發(fā)展具有一定的保護(hù)作用[21-23]，并證實(shí)在細(xì)胞毒素相關(guān)蛋白基因A（cytotoxin associated gene product A，CagA）菌株陽(yáng)性的BE 個(gè)體中，HPI 與BE 之間存在較強(qiáng)的負(fù)相關(guān)[24]，CagA 陽(yáng)性是非賁門(mén)胃癌重要的危險(xiǎn)因素，這種感染可能導(dǎo)致胃酸生成減少，從而降低了胃食管反流病的發(fā)生。由此可以推測(cè)幽門(mén)螺桿菌隨胃反流物進(jìn)入食管中，可能改變了酸和膽汁反流造成的炎癥反應(yīng)，從而防止了BE 化生的發(fā)生，除此之外HPI 還可以通過(guò)改變上消化道微生物群影響B(tài)E 的發(fā)生。

1.7 其它因素

經(jīng)研究證實(shí)男性、老年人、白種人、飲食、糖尿病、代謝綜合征等都是BE 發(fā)生的危險(xiǎn)因素[25-27]。

2 參與BE 發(fā)生主要調(diào)控因子

2.1 干細(xì)胞標(biāo)記物

目前關(guān)于BE 上皮的起源主要有以下觀點(diǎn)：相鄰胃的柱狀上皮細(xì)胞直接延伸到食管附近；食管黏膜下腺體的重新聚集；食管干細(xì)胞重新編碼；骨髓干細(xì)胞的播散；胃食管交界處殘留的胚胎細(xì)胞機(jī)會(huì)性生長(zhǎng)[28]。目前與BE 發(fā)生相關(guān)的干細(xì)胞表型和生物學(xué)信息仍然很少。LGR5/GPR49 被證明是腸道干細(xì)胞的分子標(biāo)記物，有研究在LGR5-CreERT2 雜交的小鼠模型中發(fā)現(xiàn)，鱗柱狀上皮交接（Squamous and columnar junction，SCJ）處LGR5 細(xì)胞可以產(chǎn)生發(fā)育不良的BE 腺體隱窩，且LGR5 細(xì)胞數(shù)量與BE 惡性程度之間存在顯著的相關(guān)性[29]；DCLK1 是胃腸道腫瘤干細(xì)胞的分子標(biāo)記物，有研究在BE 和EAC 小鼠模型中觀察到LGD 的BE中DCLK1 細(xì)胞增加，并隨著惡性程度增加DCLK1 細(xì)胞消失，由此推測(cè)DCLK1 可作為癌前病變進(jìn)展的標(biāo)志[29]；Musashi-1 也被認(rèn)為可以作為腸道干細(xì)胞的分子標(biāo)記物，目前已有多個(gè)研究在腫瘤組織中觀察到了Musashi-1 的高水平表達(dá)。最新研究發(fā)現(xiàn)Musashi-1在BE 和早期EAC 中表達(dá)升高且?guī)缀跸嗨芠30]，由此推測(cè)Musashi-1 在BE 向EAC 發(fā)展的過(guò)程中發(fā)揮了重要作用。分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展為尋找BE 干細(xì)胞分子標(biāo)記物提供了途徑，干細(xì)胞分子標(biāo)記物在BE 向EAC進(jìn)展的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)中有著巨大的前景。

2.2 小分子 RNA（MicroRNA ，miRNA）

miRNA 是由內(nèi)源基因編碼的長(zhǎng)度約為20-25 個(gè)核苷酸的非編碼單鏈RNA，miRNA 可以通過(guò)與mRNA結(jié)合從而抑制基因的表達(dá)。miRNA 已被證實(shí)參與包括細(xì)胞增殖和凋亡、病毒防御、脂肪代謝等生命活動(dòng)，并且與腫瘤的發(fā)病和預(yù)后密切相關(guān)。較早的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)miR-196a 在正常食管、BE、EAC 中的表達(dá)有顯著性差異，由此推測(cè)miRNA 具有促進(jìn)細(xì)胞增殖和抗凋亡的能力。最新一項(xiàng)研究在BE 及正常食管組織中對(duì)15 個(gè)miRNA 進(jìn)行表達(dá)譜分析后發(fā)現(xiàn)有11 個(gè)miRNA（miR-215、miR-194、miR-192、miR-196a、miR-199b、miR-10a、miR-145、miR-181a、miR-30a、miR-7 和miR-199a）在BE 組織中的表達(dá)較正常食管組織中顯著升高[31]，但仍需要進(jìn)一步的研究來(lái)闡明這些miRNA 在BE 發(fā)病機(jī)制中的具體作用機(jī)制。

2.3 癌基因與抑癌基因

c-m y b[32]、c-m y c[33]、M c l-1[34]、M M P-7[35]、AURKA[36]、Ki-67[37]作為重要的癌基因是目前的研究熱點(diǎn)，其異常表達(dá)與多種惡性腫瘤的增值與分化相關(guān)。研究已證實(shí)上述基因的表達(dá)異常與BE 向EAC 進(jìn)展過(guò)程關(guān)系密切，可隨病變嚴(yán)重性呈表達(dá)升高趨勢(shì)，由此推測(cè)其可作為BE 及EAC 發(fā)生、發(fā)展過(guò)程中的預(yù)測(cè)預(yù)測(cè)指標(biāo)；p16[38]、p53[39]、DAPK[40]、FHIT[41]均是與人類腫瘤相關(guān)的抑癌基因，是判斷腫瘤惡性程度、轉(zhuǎn)移、預(yù)后的重要指標(biāo)，近年來(lái)多項(xiàng)研究證實(shí)當(dāng)上述基因通過(guò)甲基化、突變等途徑可導(dǎo)致BE 甚至EAC 的發(fā)生，但其具體的作用機(jī)制還需進(jìn)一步研究。

2.4 其它基因

細(xì)胞周期蛋白 CyclinB1[42]、CyclinD1[43]、CyclinE[44]、CyclinA[45]，血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子受體（vascular endothelial growth factor ,VEGF）[46]、轉(zhuǎn) 化 生 長(zhǎng) 因 子基 因 -β（transforming growth factor-β, TGF-β）[47]、表皮生長(zhǎng)因子受體（epithelial growth factor receptor,EGFR）[48]，線粒體基因 BAK1、FIS1 和 SFN[49]等均被證實(shí)與BE 的發(fā)展密切相關(guān)。最新一項(xiàng)研究[50]通過(guò)檢索BE 及正常胃賁門(mén)基因表達(dá)譜，在250 個(gè)差異表達(dá)基因（differentially expressed genes，DEGs）中篩選出CFTR、KIT、MYB、IMPDH2、FLT1 可作為 BE 的生物標(biāo)記物的基因。

3 參與BE 發(fā)生的信號(hào)傳導(dǎo)通路

3.1 SHH-BMP4/pSMAD 信號(hào)通路

SHH(Sonic hedgehog) 信號(hào)通路僅在參與組織修復(fù)時(shí)可被激活，在正常組織中不表達(dá)。研究發(fā)現(xiàn)SHH通路與消化道腫瘤的發(fā)生密切相關(guān)[51-52]。SHH 信號(hào)傳導(dǎo)由2 個(gè)跨膜蛋白質(zhì)受體Ptch 和Smo 組成的受體復(fù)合物介導(dǎo)。正常情況下，Ptch 抑制Smo 的活性，當(dāng)SHH 與Ptch 結(jié)合后，Ptch 對(duì)Smo 的抑制作用被解除，Smo 釋放并引發(fā)細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)傳導(dǎo)，隨后激活Gli 家族轉(zhuǎn)錄因子的移位，進(jìn)而調(diào)節(jié)包括BMP4 在內(nèi)的多個(gè)基因的表達(dá)。已有研究證實(shí)BMP4 有誘導(dǎo)鱗狀上皮柱狀化生的作用[53]。在Barrett 活檢中發(fā)現(xiàn)SHH 及其受體PTCH 表達(dá)增加，BMP4 及其下游靶點(diǎn)pSMAD 也高表達(dá)[54]。在通過(guò)食管空腸吻合術(shù)誘導(dǎo)酸和膽鹽反流的小鼠模型中，pSMAD 和BMP4 在食管炎和化生上皮中表達(dá)增加[55]。這些結(jié)果表明SHH 信號(hào)傳導(dǎo)通路可能通過(guò)其下游基因在BE 的發(fā)生病起關(guān)鍵作用。

3.2 Notch 信號(hào)通路

Notch 信號(hào)通路廣泛參與細(xì)胞發(fā)育、增殖、分化和凋亡的調(diào)控過(guò)程，通常被認(rèn)為是決定細(xì)胞命運(yùn)的重要信號(hào)途徑。較早的一項(xiàng)研究在大鼠模型中發(fā)現(xiàn)抑制Notch 通路可以誘導(dǎo)杯狀細(xì)胞分化和減少細(xì)胞增殖，并可以促進(jìn)BE 的進(jìn)展[56]。Tamagawa 等人用膽汁酸刺激正常食管細(xì)胞及BE 細(xì)胞系后發(fā)現(xiàn)，BE 中Notch 信號(hào)通路下游因子Hes1 的表達(dá)明顯低于正常食管細(xì)胞，而Notch1 在BE 和正常食管中的表達(dá)無(wú)顯著差異[57]。最近的一項(xiàng)體外研究發(fā)現(xiàn)鹽酸及脫氧膽酸對(duì)Notch 信號(hào)通路都有抑制作用，Notch 信號(hào)通路相關(guān)的大部分基因在BE 上皮較正常食管上皮表達(dá)下降[58]。以上提示，抑制Notch 信號(hào)通路在BE 的發(fā)生中具有重要作用。

3.3 NF-κB 信號(hào)傳導(dǎo)通路

研究發(fā)現(xiàn)NF-κB 信號(hào)通路在正常食管鱗狀上皮細(xì)胞中沒(méi)有表達(dá)，但在GERD 上皮中可以被激活，并誘導(dǎo)一系列炎癥介質(zhì)的生成[59]。NF-κB 信號(hào)通路可由多種信號(hào)觸發(fā)，這些信號(hào)的共同靶點(diǎn)是細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的IκB-NF-κB-PKAc 復(fù)合物。IκB 蛋白的磷酸化會(huì)導(dǎo)致復(fù)合物的降解，釋放PKAc 和p65 亞基，觸發(fā)IκB 降解的信號(hào)還可以激活PKAc 使p65 磷酸化，使p50/p65異二聚體的形成，并刺激p65 轉(zhuǎn)錄活性。研究發(fā)現(xiàn)酸和膽鹽在正常食管鱗狀上皮細(xì)胞中可以激活NF-κB信號(hào)通路[60]。與NF-κB 一樣，研究發(fā)現(xiàn)酸和膽鹽能提高大鼠模型和人食管鱗狀細(xì)胞尾型同源盒轉(zhuǎn)錄因子 -2（caudal-related homeobox transcription factor-2,Cdx-2）啟動(dòng)子的活性，增加Cdx-2 mRNA 的表達(dá)[61]，Cdx-2 作為腸特異性轉(zhuǎn)錄因子，可以指導(dǎo)腸上皮形成。最近一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)在酸和膽鹽的刺激下BE 細(xì)胞中與IκB 和PKAc 結(jié)合的p65 的明顯減少，并伴隨細(xì)胞質(zhì)中p50/p65 異二聚體形成增加，當(dāng)p65 基因被敲除后，由酸和膽鹽誘導(dǎo)的Cdx-2 啟動(dòng)子活性增加也隨之減少[62]。這些研究表明，Cdx-2 的表達(dá)可能是NF-κB信號(hào)通路激活的結(jié)果并且預(yù)示著B(niǎo)E 的發(fā)展。

3.4 Wnt/β-catenin 信號(hào)通路

Wnt/β-catenin 信號(hào)通路在維持早期正常腸道表型及胃腸道腫瘤的發(fā)生中具有重要作用。Wnt 通路在激活狀態(tài)下，會(huì)與細(xì)胞膜上的膜狀卷曲受體（Frizzled，F(xiàn)zd）結(jié)合，并與脂蛋白受體相關(guān)蛋白（Lipoprotein Receptor Related Protein，LRP）結(jié)合，激活細(xì)胞內(nèi)的蓬亂蛋白（Dishevelled，Dsh）?；罨?Dsh 可切斷 β-catenin的降解途徑，使β-catenin 積聚在細(xì)胞質(zhì)中并到達(dá)細(xì)胞核，與TCF/LEF 轉(zhuǎn)錄因子家族成員相互作用，并啟動(dòng)靶基因 Cyclin D1、Axin2、C-myc 等的轉(zhuǎn)錄。Wnt 通路的關(guān)鍵分子是β-catenin，它與胚胎發(fā)育異常相關(guān)的腸道標(biāo)志物如SOX-9 和Cdx-1 的轉(zhuǎn)錄相關(guān)[63]。已有研究證實(shí)β-catenin 在BE 向EAC 進(jìn)展過(guò)程中發(fā)揮著重要作用，DKK-2（Dickkopf-2）被描述為 Wnt/β-catenin信號(hào)通路的拮抗劑，Schiffmann 等發(fā)現(xiàn)DKK-2 的表達(dá)與未接受新輔助化療的EAC 患者生存期延長(zhǎng)相關(guān)[64]。Lyros 等發(fā)現(xiàn)BE 上皮中Wnt 通路下游分子Cyclin D1、Axin2、C-myc 和Wnt3a 較正常鱗狀上皮明顯上調(diào)[65]。Wnt/β-catenin 信號(hào)的異常激活在BE 進(jìn)展的晚期已有報(bào)道[66]，但 Wnt/β-catenin 信號(hào)在 Barrett 化生早期是否被激活至今尚未完全闡明。

總之，對(duì)BE 發(fā)生機(jī)制研究的逐步進(jìn)展是基于多種細(xì)胞因子及分子信號(hào)通路研究的結(jié)果，這些分子機(jī)制通常與腸道和其他器官的發(fā)育及穩(wěn)態(tài)相關(guān)，特定的轉(zhuǎn)錄因子被激活后可導(dǎo)致特定的腸靶基因的表達(dá)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)腸上皮化生的形成。隨著分子生物學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，更新穎、敏感的生物學(xué)標(biāo)記將被不斷發(fā)現(xiàn)，進(jìn)一步探究BE 發(fā)生相關(guān)危險(xiǎn)因素及分子機(jī)制對(duì)BE 的逆轉(zhuǎn)及其治療有一定的臨床指導(dǎo)意義。