PI3K/Akt信號(hào)通路在萎縮性胃炎及胃癌中的表達(dá)相關(guān)研究進(jìn)展

陳婷，馬穎才，李金徽，袁玲，李云鳳

(1.青海大學(xué)研究生院，青海 西寧 81000； 2.青海省人民醫(yī)院消化科，青海 西寧 810000；3.蘇州大學(xué)，江蘇 蘇州 320500)

0 引言

胃癌(gastric cancer，GC) 是世界上五大常見(jiàn)癌癥，病死率在癌癥男性患者中高居第五，女性患者高居第三[1]，5年生存率不到30%[2]；手術(shù)切除是主要的治療方案，化療是預(yù)防GC發(fā)展的有效策略[3]。但多重耐藥性也極大地限制了化療的療效[4]。據(jù)了解，晚期GC的預(yù)后與其病理階段、部位、組織類型、生物學(xué)行為和治療措施有很大關(guān)系[5]，胃癌的發(fā)病機(jī)制目前尚不清楚，其發(fā)生是一個(gè)多階段、多因素、多步驟的過(guò)程，慢性萎縮性胃炎(Chronic Atrophic Gastritis，CAG)是消化系統(tǒng)常見(jiàn)的慢性疾病，也是一種胃的癌前病變，主要由于幽門螺桿菌感染導(dǎo)致[6]。其臨床發(fā)病率高，病程遷延難愈。慢性萎縮性胃炎是一種胃粘膜因遭到反復(fù)侵害而表現(xiàn)為黏膜萎縮和腸上皮化生，或有上皮內(nèi)瘤變?yōu)樘卣鞯穆匝装Y性疾病。CAG 如何發(fā)生發(fā)展甚至惡變?yōu)槲赴?，相關(guān)分子機(jī)制這一重要關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題仍未得到解答，但在胃癌的發(fā)生發(fā)展進(jìn)程中，“正常胃粘膜→慢性炎癥→萎縮→腸上皮化生→異型增生(上皮內(nèi)瘤變)→胃癌”的病理進(jìn)展階段已明確[7]。因此，從轉(zhuǎn)化的角度，探索 CAG 的發(fā)生及惡性轉(zhuǎn)化機(jī)制，對(duì)GC早期診斷與及時(shí)干預(yù)具有特殊的迫切性與重要的科學(xué)價(jià)值。

1 關(guān)于PI3K/Akt通路

PI3K家族可以分為3類，分別為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型，每型又可以分不同的亞型，其中研究最廣泛的且能被細(xì)胞表面受體所激活為Ⅰ型PI3K，Ⅰ型PI3K又可被分為兩個(gè)亞型，分別是ⅠA和ⅠB，這兩種亞型是從酪氨酸激酶連接受體和G蛋白連接受體中傳遞信號(hào)的?，F(xiàn)發(fā)現(xiàn) PI3KI型家族成員均具有與RAS家族成員的RAS結(jié)合，RAS蛋白激酶后可以直接結(jié)合p110亞基，從而增強(qiáng)酶活性[8]。據(jù)了解，PI3K激活后，細(xì)胞質(zhì)膜上產(chǎn)生第二個(gè)信使磷脂酰肌醇三磷酸(PIP3)，它與信號(hào)蛋白Akt結(jié)合使其磷酸化，近而PI3K/Akt途徑被異常激活。PI3K途徑通過(guò)糖酵解和脂肪生成提供基本代謝物，這有助于癌細(xì)胞的生長(zhǎng)[9]。在PI3K上游，在癌癥中會(huì)導(dǎo)致突變和過(guò)度表達(dá)[10]。這些研究表明了PI3K的重要性及其在細(xì)胞轉(zhuǎn)化和腫瘤發(fā)生中的重要貢獻(xiàn)[11]。而具有持續(xù)Akt活性的腫瘤細(xì)胞可能依賴Akt存活。Akt還可通過(guò)其底物蛋白同源性結(jié)構(gòu)域與PIP3結(jié)合，導(dǎo)致Akt向細(xì)胞膜的易位?；罨腁kt磷酸化大量下游底物，促進(jìn)細(xì)胞增殖的上調(diào)。Akt的磷酸化觸及了幾個(gè)促凋亡靶點(diǎn)，如Bad、Bim、Bax和FoxO1/3a轉(zhuǎn)錄因子的失活已被證實(shí)與細(xì)胞存活的存活有關(guān)[12]。另一方面，Akt 活化之后使結(jié)節(jié)性腦硬化復(fù)合物-2(Tuberous sclerosis complex-2，TSC-2)上的絲氨酸位點(diǎn)和蘇氨酸位點(diǎn)磷酸化，結(jié)節(jié)性腦硬化復(fù)合物-1(Tuberous sclerosis complex-1，TSC-1)與 TSC-2異質(zhì)體被滅活，有助于mTORC1的活化，活化的mTORC1激活p70S6K和4E-BP1，在mRNA轉(zhuǎn)化啟動(dòng)及進(jìn)展中發(fā)揮重要作用[12]，當(dāng)然mTORC1也可以負(fù)反饋調(diào)節(jié)Akt。有人認(rèn)為，AKT多態(tài)與腫瘤起始有關(guān)，而不是腫瘤進(jìn)展[13]。也有人認(rèn)為，AKT在癌組織中被激活，此過(guò)程通過(guò)PI3K/AKT信號(hào)通路，它是腫瘤細(xì)胞中最不穩(wěn)定的信號(hào)通路，從而導(dǎo)致細(xì)胞周期中存活、增殖和基因組不穩(wěn)定的原因[14]。如：TCONS_00012883通過(guò)DDX3/YY1/MMP1/PI3K-AKT軸促進(jìn)大腸癌的增殖和轉(zhuǎn)移[15]。此外，AKT增強(qiáng)了mTOR信號(hào)[8]，mTOR是一種激酶，是調(diào)節(jié)多種過(guò)程的兩種mTOR復(fù)合物的核心成分之一[16]，也是多種細(xì)胞信號(hào)通路如PI13K/AKT/mTOR信號(hào)通路的重要調(diào)節(jié)劑[17]。研究表明，TUA可在胃癌細(xì)胞中具有抗腫瘤特性，是一種潛在的化療藥物。TUA對(duì)p-PI3K、p-AKT、p-mTOR、p-P70S6K和生存素蛋白表達(dá)的抑制作用以劑量依賴性方式顯著降低，表明PI3K/AKT/mTOR信號(hào)通路與癌細(xì)胞的增殖、凋亡和侵襲性密切相關(guān)[18]；最終認(rèn)為，PI3K/Akt在細(xì)胞增殖、分化、遷移等多方面發(fā)揮關(guān)鍵作用[19]。

2 PI3K/Akt通路在CAG中的表達(dá)

CAG在老年人中更為普遍，盡管它在世界不同地區(qū)變化有所不同。這種情況的產(chǎn)生可能由于大多數(shù)人是無(wú)癥狀患者[20]。CAG的主要病因是幽門螺桿菌的感染及自身免疫性胃炎；自身免疫性胃炎是由于自身抗H+/K+ATP酶抗原蛋白的自身抗體對(duì)氧化粘膜細(xì)胞的破壞及壁細(xì)胞的減少，將導(dǎo)致局部或整體的泌酸腺體萎縮，這不僅是形成CAG 的基礎(chǔ)，也是GC發(fā)生的先決條件[21]。這種自身免疫反應(yīng)主要攻擊位于胃內(nèi)的氧化細(xì)胞(頂葉細(xì)胞和主細(xì)胞)的胃體和胃底，保留胃竇[22]；幽門螺桿菌感染的老年人CAG患病率較高，男性尤甚[23]。幽門螺桿菌感染狀態(tài)和胃泌素-17水平、低胃蛋白酶原1水平和低胃蛋白酶原1/胃蛋白酶原2比值可預(yù)測(cè)晚期萎縮性胃炎[24]。根除幽門螺桿菌感染可能會(huì)降低胃早癌的發(fā)病率；然而，它不能完全消除GC的發(fā)病率。據(jù)報(bào)道，在嚴(yán)重胃萎縮中，每年患GC的風(fēng)險(xiǎn)為0.67%，在3年的隨訪中，根除組255名患者中有9名(3.5%)發(fā)生異時(shí)性胃癌，未250名患根除組中有24名(9.6%)發(fā)生異時(shí)性GC，但這也可能與根除幽門螺旋桿菌的患者腫瘤表面被正常上皮或低級(jí)異型所覆蓋不易診斷有關(guān)[25]。現(xiàn)已表明，在胃腸化生(Gastric intestinal metaplasia，GIM)階段，PLK1、p-PTEN和下游PI3K/Akt途徑在幽門螺桿菌陰性組織中的表達(dá)遠(yuǎn)低于幽門螺桿菌陽(yáng)性組織[26]。CAG的主要特征為胃黏膜腺體的萎縮和胃腸化生，與PI3K-Akt信號(hào)通路密切相關(guān)。GIM，尤其是不完全型腸化生(incomplete type of intestinal metaplasia，IIM)，是慢性萎縮性胃炎向胃癌轉(zhuǎn)變過(guò)程中的顯著癌前病變[27]?，F(xiàn)已證明，許多因素促進(jìn)了GIM的發(fā)展。但長(zhǎng)期膽汁酸反流和慢性炎癥被認(rèn)為是重要的因素[28]。研究發(fā)現(xiàn)，白藜蘆醇通過(guò)PI3K/AKT/p-FoxO4信號(hào)通路抑制膽汁酸誘導(dǎo)的GIM，白藜蘆醇誘導(dǎo)p-AKT上調(diào)，導(dǎo)致p-FoxO4和核積累增加，抑制CDX2轉(zhuǎn)錄和GIM形成[29]；再如PLK1/p-PTEN/PI3K/Akt通路促進(jìn)殘基PTEN的磷酸化，而PLK1在腸化生、異型增生和胃癌組織中的持續(xù)遞性增加[26]。

3 PI3K/Akt通路在GC中的表達(dá)

對(duì)于GC細(xì)胞中存在 PI3K/AKT信號(hào)通路的異常表達(dá)，杜敏等研究發(fā)現(xiàn)，PI3K/AKT信號(hào)通路中的p-PI3K、p-AKT在癌組織中表達(dá)水平明顯高于癌旁及正常組織，且與腫瘤的分期、浸潤(rùn)深度以及淋巴轉(zhuǎn)移有關(guān)，與腫瘤的大小無(wú)關(guān)[30]，這為PI3K/AKT信號(hào)通路是否可以作為治療為GC的藥物靶點(diǎn)提供新的依據(jù)。與此同時(shí)，研究人員發(fā)現(xiàn)，MiR-20a-5p通過(guò)抑制WTX激活PI3K/AKT/mTOR通路促進(jìn)胃癌細(xì)胞的增殖和遷移，以此在誘導(dǎo)胃癌進(jìn)展中起重要作用[31]；而且，泛素特異性蛋白酶8(ubiquitin-specific peptidase 8，USP8)和人表皮生長(zhǎng)因子受體2(human epidermal growth factor receptor 2，HER-2)也參與PI3K/AKT信號(hào)通路，在癌組織及癌旁組織中高表達(dá)影響胃癌患者的生存和預(yù)后[32]。也有證據(jù)顯示，PI3K/Akt異常激活并參與胃癌細(xì)胞的多重耐藥[33]；活化PTEN/PI3K/Akt/Nrf 2通路，進(jìn)而上調(diào)P-GP和Bcl-2的表達(dá)，可能是DJ-1介導(dǎo)胃癌細(xì)胞MDR(胃癌細(xì)胞多藥耐藥)發(fā)生的重要機(jī)制之一[11]。有趣的是，從體外研究也發(fā)現(xiàn)了DJ-1是PTEN的負(fù)調(diào)節(jié)因子可直接與PTEN結(jié)合并抑制其磷酸酶活性，從而降低PTEN對(duì)PI3K/Akt的負(fù)調(diào)節(jié)作用，并間接激活PI3K/Akt信號(hào)通路[34]，近而誘導(dǎo)Nrf2依賴的P-gp和Bcl-2表達(dá)，以此來(lái)發(fā)揮對(duì)SGC7901胃癌細(xì)胞多重耐藥性[11]。因此多種分子的靶向抑制劑可通過(guò)該通路發(fā)揮潛在的抗腫瘤作用?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，LY294002 和Wortmanin 是兩種早期深入研究的 PI3K 抑制劑，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明二者均在一定程度上可以通過(guò)抑制 PI3K/Akt 信號(hào)通路的活化從而發(fā)揮抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)的作用，但由于實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出較強(qiáng)的毒副作用，所以并未進(jìn)入臨床試驗(yàn)[35]。另有研究發(fā)現(xiàn)，PI3K/Akt 信號(hào)通路中 Akt 也可以不依賴 PI3K 被激活，在調(diào)節(jié)胃黏膜細(xì)胞周期更新、凋亡等方面發(fā)揮重要作用[36]。WTX是胃癌中的腫瘤抑制基因，GSK-3β等蛋白可被Akt磷酸化失活，以此促進(jìn)周期調(diào)控蛋白的表達(dá)，此外，當(dāng)該通路激活后，也可抑制胃癌細(xì)胞凋亡，加速細(xì)胞周期進(jìn)展，促進(jìn)血管形成等參與胃癌的侵襲和轉(zhuǎn)移[37]。因此運(yùn)用有效手段提高早期胃癌檢出率、改進(jìn)治療方案成為提高胃癌預(yù)后、改善胃癌患者的生存質(zhì)量的主要途徑。

4 總結(jié)

GC作為世界上最常見(jiàn)的癌癥之一，盡管發(fā)病率和死亡率有所下降，但GC仍是世界上最沉重的健康負(fù)擔(dān)之一[38]。在最近的一項(xiàng)日本隊(duì)列研究中，胃癌的累積五年發(fā)病率從輕度GC的0.7%上升到重度萎縮性胃炎的10%[39]。最新的歐洲指南[32]推薦了高危人群，CAG和IM是胃癌發(fā)生的既定危險(xiǎn)因素，然而，目前缺乏記錄CAG和IM程度的標(biāo)準(zhǔn)，了解萎縮和腸化生的程度可能有助于預(yù)測(cè)患者患胃癌的風(fēng)險(xiǎn)。胃萎縮和胃粘膜腸上皮化生統(tǒng)稱為CAG，是胃癌的前兆病變，可導(dǎo)致胃腺癌的發(fā)生，即CAG伴腸化生上皮細(xì)胞向低度異型增生、高級(jí)別異型增生和最終胃腺癌呈線性發(fā)展[40]。但長(zhǎng)期的炎癥過(guò)程，主要是由幽門螺桿菌引起的。它可以促進(jìn)上皮細(xì)胞的增殖，并直接激活與早期增殖相關(guān)的信號(hào)通路，導(dǎo)致DNA合成增加和惡性腫瘤的更高風(fēng)險(xiǎn)[41]。有研究發(fā)現(xiàn)幽門螺桿菌可以加速PTEN磷酸化，這激活了PI3K/Akt信號(hào)并促進(jìn)細(xì)胞存活，增加了腫瘤的易感性，而且，在腸化生組織中，幽門螺桿菌陽(yáng)性患者的PLK1遠(yuǎn)高于幽門螺桿菌陰性患者，這些結(jié)果表明PLK1與胃癌發(fā)生過(guò)程中的幽門螺桿菌感染有關(guān)[21]。對(duì)CAG向胃癌發(fā)生和進(jìn)展的潛在機(jī)制目前尚還在研究中，挖掘CAG和GC與P13K/AKT的相關(guān)性為CAG轉(zhuǎn)化為GC和GC的進(jìn)展及治療提供依據(jù)。