Wnt信號(hào)通路與胃癌發(fā)生、發(fā)展關(guān)系的研究進(jìn)展

石鵬雙 房靜遠(yuǎn)

上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬仁濟(jì)醫(yī)院消化內(nèi)科 上海市消化疾病研究所(200001)

胃癌是一種具有高發(fā)病率和高死亡率的惡性腫瘤，其發(fā)病率在所有癌癥中位列第五位，在東亞，特別是韓國(guó)、蒙古、日本和中國(guó)等國(guó)家的發(fā)病率更高[1]。在我國(guó)，男性和女性的胃癌發(fā)病率分別位居惡性腫瘤發(fā)病率的第二位和第五位，而胃癌死亡率分別位居惡性腫瘤死亡率的第三位和第二位[2]。目前胃癌已成為影響人類(lèi)健康的重要問(wèn)題之一。許多因素可影響胃癌的發(fā)生、發(fā)展，如幽門(mén)螺桿菌(Helicobacterpylori, Hp)感染、飲酒、吸煙、飲食不當(dāng)?shù)取ｋS著研究手段與技術(shù)的進(jìn)步，目前發(fā)現(xiàn)Wnt信號(hào)通路是胃癌發(fā)生、發(fā)展過(guò)程中的重要通路。本文就Wnt信號(hào)通路在胃癌發(fā)生、發(fā)展過(guò)程中的異常表現(xiàn)及其影響因素作一綜述，并通過(guò)闡述針對(duì)Wnt信號(hào)通路的胃癌靶向藥物的研究進(jìn)展，嘗試為胃癌防治手段的研究提供思路。

一、Wnt信號(hào)通路簡(jiǎn)介

Wnt信號(hào)通路在進(jìn)化上是一條高度保守的信號(hào)通路，可參與調(diào)節(jié)胚胎發(fā)育以及維持已分化組織的穩(wěn)態(tài)。除在細(xì)胞增殖、分化、轉(zhuǎn)移、凋亡等生物學(xué)過(guò)程中起有重要的信號(hào)調(diào)節(jié)作用外，Wnt信號(hào)通路的異常激活在多種疾病的發(fā)生、發(fā)展中起有重要作用，已有大量研究闡述了異常Wnt信號(hào)通路在腫瘤發(fā)展、惡化中的作用(如乳腺癌、結(jié)直腸癌、胃癌、前列腺癌等)。Wnt信號(hào)通路分為經(jīng)典的Wnt/β-catenin依賴(lài)途徑和非經(jīng)典的Wnt/平面細(xì)胞極性(planar cell polarity, PCP)通路、Wnt/Ca2+途徑[3](圖1)。

1. 經(jīng)典的Wnt/β-catenin信號(hào)通路：在經(jīng)典的Wnt/β-catenin信號(hào)通路中，卷曲蛋白(FZD)是Wnt的主要受體，但Wnt信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)不僅需要FZD，還需要低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白5/6(LRP5/6)。當(dāng)缺乏Wnt信號(hào)時(shí)，β-catenin與支架蛋白(Axin)/腺瘤性結(jié)腸息肉病(APC)蛋白/酪蛋白激酶1(CK1)/糖原合成酶激酶3(GSK3)組成的破壞復(fù)合體結(jié)合并被GSK3磷酸化，磷酸化的β-catenin被泛素化，在蛋白酶體中被降解。而當(dāng)Wnt信號(hào)下傳時(shí)，與FZD相作用的蓬亂蛋白(DVL)被磷酸化，磷酸化的DVL與Axin相互作用，使破壞復(fù)合體結(jié)構(gòu)被破壞，β-catenin被釋放進(jìn)入細(xì)胞核，通過(guò)與淋巴增強(qiáng)子結(jié)合因子(LEF)/T細(xì)胞因子(TCF)、CREB結(jié)合蛋白(CBP)結(jié)合來(lái)調(diào)節(jié)下游基因的表達(dá)[3]，而LEF/TCF在缺乏Wnt信號(hào)下傳時(shí)被Groucho/split家族的轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白樣增強(qiáng)子(TLE)所抑制[4]。Rspo家族成員是Wnt信號(hào)的細(xì)胞外正向調(diào)節(jié)劑。Rspo可與富含亮氨酸重復(fù)序列的G蛋白藕聯(lián)受體(LGR)4～6結(jié)合，阻止了兩個(gè)同源的E3泛素連接酶[環(huán)指蛋白43(RNF43)和鋅環(huán)指蛋白3(ZNRF3)]的激活，使FZD受體在細(xì)胞表面積聚，而在缺乏Rspo結(jié)合的情況下，RNF43/ZNRF3靶向FZD受體進(jìn)行溶酶體降解[5]。

圖1 經(jīng)典與非經(jīng)典Wnt信號(hào)通路概覽

2. 非經(jīng)典的Wnt信號(hào)通路：Wnt/Ca2+途徑參與細(xì)胞遷移、細(xì)胞黏附和細(xì)胞骨架重排。在Wnt/Ca2+信號(hào)通路中，Wnt信號(hào)與FZD/受體酪氨酸激酶樣孤兒受體(ROR)相互作用，使磷脂酶C(PLC)激活1,4,5-三磷酸肌醇(IP3)、1,2-二?；视?DAG)，增加細(xì)胞質(zhì)內(nèi)Ca2+濃度，從而激活Ca2+依賴(lài)的蛋白激酶C(PKC)和鈣調(diào)蛋白依賴(lài)性蛋白激酶Ⅱ(CaMKⅡ)，兩者一起激活CREB和NF-κB以調(diào)節(jié)下游基因的表達(dá)[6]。PCP途徑在細(xì)胞極化和運(yùn)動(dòng)中起作用。在PCP信號(hào)通路中，Wnt配體(包括Wnt5a、Wnt7a、Wnt8a、Wnt11等)與FZD/ROR結(jié)合刺激DVL，DVL通過(guò)解除DVL相關(guān)的形態(tài)發(fā)生激活因子(DAAM1)與GTP酶Rho進(jìn)行結(jié)合，并激活GTP酶RAC1，然后RAC1和Rho激活Rho激酶(ROCK)和JNK，從而誘導(dǎo)Rho、Rac等基因的表達(dá)以及肌動(dòng)蛋白的聚合[7]。

二、Wnt信號(hào)通路突變與胃癌

Wnt信號(hào)通路在多種癌癥中被激活，但在不同腫瘤中，其具體的激活機(jī)制和發(fā)生頻率具有組織特異性。約70%的結(jié)直腸癌伴有APC突變；約1/3的肝細(xì)胞癌伴有Wnt途徑突變，其中β-catenin突變最為常見(jiàn)；胃癌中10%～50%的Wnt信號(hào)發(fā)生突變，其中APC和RNF43的突變率相似[8]。Wnt信號(hào)通路在不同癌組織中具有組織特異性的確切原因尚不清楚，但有研究表明，不同表達(dá)水平的Wnt信號(hào)以及不同突變可能會(huì)影響細(xì)胞的適應(yīng)性。小鼠模型證實(shí)，與APC兩個(gè)等位基因突變相比，單個(gè)β-catenin基因突變的結(jié)腸致癌率較低[9]。有研究[10]表明，胃癌細(xì)胞中RNF43功能缺失型突變與其微衛(wèi)星不穩(wěn)定性有關(guān)，該研究對(duì)100對(duì)腫瘤組織-正常組織進(jìn)行全基因組測(cè)序，發(fā)現(xiàn)54.6%的微衛(wèi)星不穩(wěn)定性腫瘤中存在E3泛素連接酶RNF43突變，其中62.5%為截?cái)嗤蛔儯雌渌磉_(dá)的蛋白翻譯過(guò)程提前終止。小鼠實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)敲除GSK3或APC或表達(dá)具有功能活性的β-catenin時(shí)，小鼠胃上皮的穩(wěn)態(tài)迅速改變并形成了腫瘤[11]。另一項(xiàng)研究[12]表明，APC的缺失可在小鼠體內(nèi)驅(qū)動(dòng)胃癌的發(fā)生。但與結(jié)直腸癌相比，胃癌中Wnt途徑突變的百分比相對(duì)較低，表明其他腫瘤起源驅(qū)動(dòng)因素在胃癌的發(fā)生、發(fā)展中也起有重要作用。

三、微小RNA(miRNA)對(duì)Wnt信號(hào)通路的影響

MiRNA是長(zhǎng)度為19～22個(gè)核苷酸的非編碼單鏈RNA分子。MiRNA在轉(zhuǎn)錄后水平上對(duì)靶基因表達(dá)起負(fù)調(diào)控的作用，包括mRNA降解、mRNA去穩(wěn)定性、mRNA翻譯抑制等，miRNA異?？捎绊懓┌Y細(xì)胞的增殖、分化、代謝、侵襲和轉(zhuǎn)移等[13-14]。MiRNA的生物合成過(guò)程包括：①細(xì)胞核內(nèi)RNA聚合酶Ⅱ參與轉(zhuǎn)錄形成初級(jí)微小RNA(pri-miRNA)；②雙鏈RNA結(jié)合蛋白DiGeorge綜合征關(guān)鍵區(qū)域8(DGCR8)和核糖核酸酶RNase Ⅲ Drosha協(xié)同由pri-miRNA合成前體微小RNA(pre-miRNA)；③輸出蛋白5(Exp5)協(xié)助將pre-miRNA轉(zhuǎn)運(yùn)至胞質(zhì)；④另一種核糖核酸酶RNase Ⅲ Dicer剪切pre-miRNA成長(zhǎng)度為19～22個(gè)核苷酸的miRNA；⑤miRNA嵌入沉默復(fù)合體(包括Ago2、TRBP、PACT和Dicer)中進(jìn)行功能化[15-19]。

研究表明，miRNA對(duì)Wnt信號(hào)通路的影響途徑分為：①影響β-catenin從細(xì)胞質(zhì)向細(xì)胞核的轉(zhuǎn)運(yùn)：MiR-675可增強(qiáng)β-catenin的轉(zhuǎn)運(yùn)，促進(jìn)上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)[20]；miR-142-5p可抑制β-catenin的轉(zhuǎn)運(yùn)，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，抑制胃癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移[21]。②下調(diào)/上調(diào)Wnt通路的靶基因：MiR-192、miR-215可增強(qiáng)靶基因cyclin D1表達(dá)，從而誘導(dǎo)EMT[22]；而miR-361-5p可減少cyclin D1和c-Myc等靶基因的表達(dá)，從而抑制EMT[23]。③調(diào)節(jié)上游調(diào)控因子：MiR-519d可上調(diào)p-GSK-3β，從而抑制EMT[24]；miR-214可下調(diào)GSK-3β，促進(jìn)胃癌細(xì)胞的增殖，抑制凋亡[25]。④影響β-catenin和Wnt的表達(dá)：MiR-483-5p可上調(diào)β-catenin表達(dá)，調(diào)節(jié)胃癌干細(xì)胞的生長(zhǎng)、侵襲和自我更新[26]；miR-204可下調(diào)Wnt3a和β-catenin表達(dá)，抑制胃癌細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移[27]；miR-876-5p可下調(diào)Wnt5a表達(dá)，抑制EMT和胃癌細(xì)胞的增殖、轉(zhuǎn)移[28]。

四、Wnt信號(hào)通路介導(dǎo)病原微生物參與胃癌的發(fā)生

Hp是一種革蘭陰性菌，被世界衛(wèi)生組織和國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)歸為胃癌的Ⅰ類(lèi)致癌物[29]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2%～3%的Hp感染者會(huì)發(fā)展為胃癌[30]。根除Hp可有效預(yù)防胃黏膜病理變化的進(jìn)展，但部分患者仍進(jìn)展為包括胃萎縮和腸化生在內(nèi)的癌前病變[31-32]。介導(dǎo)Hp的致癌作用包括多條信號(hào)通路，如Wnt/β-catenin、絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)、NF-κB等通路，Hp通過(guò)這些信號(hào)通路介導(dǎo)細(xì)胞周期的調(diào)控、細(xì)胞凋亡和免疫反應(yīng)[33]。Hp可在胃微環(huán)境中分泌細(xì)胞毒素相關(guān)蛋白A(CagA)、細(xì)胞空泡毒素A(VacA)、γ-谷氨酰轉(zhuǎn)移酶(GGT)等毒力因子，破壞胃黏膜上皮，引起炎癥相關(guān)因子分泌和免疫耐受[34]。其中CagA可能在胃癌的發(fā)生中起有重要作用，CagA進(jìn)入胃黏膜上皮，與CD44和c-Met協(xié)作，磷酸化的c-Met上調(diào)β-catenin信號(hào)以促進(jìn)胃黏膜上皮增殖[35-36]。另有研究[37]發(fā)現(xiàn)，在Hp感染的小鼠模型中Rspo3表達(dá)上調(diào)，促進(jìn)FZD受體分泌增加，Wnt/β-catenin信號(hào)通路激活，進(jìn)而使Axin2+胃干細(xì)胞數(shù)量增加，導(dǎo)致胃黏膜上皮增殖。另一項(xiàng)研究[38]發(fā)現(xiàn)，Hp可通過(guò)上調(diào)FZD7表達(dá)來(lái)激活Wnt/β-catenin途徑，敲除FZD7基因可抑制Hp感染誘導(dǎo)的胃癌細(xì)胞增殖和Hp集落形成；進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)miR-27b能通過(guò)抑制FZD7來(lái)抑制Hp感染和Wnt信號(hào)通路的激活。還有研究[39]顯示Hp通過(guò)調(diào)節(jié)Wnt/β-catenin途徑引起瞬時(shí)受體電位陽(yáng)離子通道蛋白6(TRPC6)表達(dá)的上調(diào)，從而促進(jìn)胃癌的發(fā)展進(jìn)程。

除Hp感染因素外，EB病毒也是導(dǎo)致胃癌發(fā)生的危險(xiǎn)因素之一，約9%的胃癌與這種致癌性皰疹病毒有關(guān)[40]。另一種與胃癌發(fā)生有關(guān)的病原體是人巨細(xì)胞病毒(HCMV)，研究報(bào)道HCMV在胃癌中存在終生潛伏感染[41]。有研究表明，β-catenin相互作用蛋白1(CTNNBIP1)在胃腺癌中有抑癌作用，而EBV和CMV可調(diào)節(jié)CTNNBIP1表達(dá)[42]，但具體的機(jī)制目前仍不明確。

五、靶向Wnt信號(hào)通路的胃癌治療藥物

針對(duì)Wnt信號(hào)通路的藥物是目前胃癌治療的熱門(mén)研究領(lǐng)域，但尚缺乏被批準(zhǔn)用于臨床治療癌癥的靶向藥物。目前針對(duì)Wnt信號(hào)通路的研究藥物大致可分為三類(lèi)：靶向受體信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、靶向破壞復(fù)合體和靶向基因轉(zhuǎn)錄，多數(shù)臨床試驗(yàn)集中于靶向受體信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，如目前正處于臨床試驗(yàn)的Wnt信號(hào)通路靶標(biāo)PORCN(porcupine)、Rspo3、Wnt5a、Wnt2b、FZD5、FZD7、FZD10等，以及對(duì)應(yīng)的藥物L(fēng)GK974(WNT974)、OMP-131R10、Foxy-5、OMP-54F28(Ipafricept)、OMP-18R5(Vantictumab)、UC-961(Cirmtuzumab)等[43]。研究顯示，小分子ICG-001與CBP結(jié)合，破壞其與β-catenin的相互作用，從而抑制Wnt/β-catenin信號(hào)的轉(zhuǎn)錄激活，因此ICG-001已在某些腫瘤中發(fā)揮其抗癌作用。有研究[44]表明ICG-001與化療藥物聯(lián)合使用時(shí)，可顯著阻斷β-catenin與CBP的結(jié)合，從而明顯抑制胃癌細(xì)胞的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。一些臨床試驗(yàn)表明瑞格非尼(regorafenib)在胃癌中具有抗腫瘤活性，進(jìn)一步研究顯示，瑞格非尼可降低Wnt/β-catenin信號(hào)通路的轉(zhuǎn)錄活性并導(dǎo)致Wnt通路中靶基因的表達(dá)降低，有效抑制胃癌細(xì)胞的增殖和侵襲[45]。還有一項(xiàng)研究[46]表明布洛芬可通過(guò)抑制Wnt途徑來(lái)降低胃癌干細(xì)胞的增殖，但具體機(jī)制仍有待研究。Wnt信號(hào)通路在癌組織中異常表達(dá)，使靶向Wnt信號(hào)通路的治療藥物具有良好的應(yīng)用前景。Wnt信號(hào)通路在不同癌組織中的不同變異以及不同變異對(duì)不同組織的致癌性也有差異，這為研究組織特異性的靶向藥物提供了啟示。

六、小結(jié)與展望

越來(lái)越多的證據(jù)表明，胃內(nèi)細(xì)胞異常的Wnt信號(hào)通路與胃癌的發(fā)生、發(fā)展有一定關(guān)系，而Wnt信號(hào)通路的抑制與激活又受到多種因素的影響，如Wnt信號(hào)通路本身相關(guān)基因的突變、細(xì)胞內(nèi)miRNA的影響以及胃內(nèi)病原微生物的影響等，這意味著可在多層次、多方面對(duì)Wnt信號(hào)通路進(jìn)行干預(yù)，可能為胃癌發(fā)生、發(fā)展的干預(yù)手段研究提供了一定的啟示。但其中仍存在諸多問(wèn)題有待探討，如Wnt信號(hào)通路中不同基因突變的致癌效應(yīng)；胃內(nèi)相關(guān)病原微生物的致癌機(jī)制，早期對(duì)這些病原微生物進(jìn)行根除治療是否能干預(yù)胃癌的發(fā)生、發(fā)展；是否可找到靶向Wnt信號(hào)通路相關(guān)miRNA的藥物以干預(yù)胃癌的發(fā)生、發(fā)展；鑒于現(xiàn)階段靶向Wnt信號(hào)通路的藥物還存在安全性問(wèn)題，如何在避免不必要的藥物不良反應(yīng)的同時(shí)找到合適的Wnt信號(hào)通路靶向藥物。