胰腺炎
——癌轉(zhuǎn)化的表觀遺傳學(xué)研究進(jìn)展

岳銘，徐海燕，張曉飛，王理偉

0 引言

胰腺癌是惡性程度最高的腫瘤之一，五年生存率不足10%，診斷和治療非常困難。全球腫瘤統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)果顯示[1]，2018年新診斷為胰腺癌的病例有458918例，因胰腺癌死亡病例為432242例，發(fā)病率和死亡率在全球范圍內(nèi)迅速上升，據(jù)美國癌癥統(tǒng)計(jì)協(xié)會(huì)預(yù)測(cè)2030年胰腺癌將成為全球第二大癌癥死因。近年來我國胰腺癌的疾病負(fù)擔(dān)也逐漸加重，其5年生存率僅為7.2%，且逐年惡化[2]。胰腺癌的主要治療方法為手術(shù)治療，但由于胰腺癌早期指征的非特異性，缺乏早期診斷方法，且在早期可能已經(jīng)發(fā)生微觀轉(zhuǎn)移[3]，這導(dǎo)致胰腺癌確診時(shí)已有超過80%的病例不可切除[4]，同時(shí)也限制了其他局部治療如放療的有效性。因此胰腺癌傳統(tǒng)的生物標(biāo)志物或早期診斷方法已不適用，我們需要對(duì)它進(jìn)行更早發(fā)現(xiàn)和干預(yù)。

慢性炎性反應(yīng)是重要的癌癥危險(xiǎn)因素，全世界約五分之一的癌癥發(fā)病與慢性炎性反應(yīng)有關(guān)[5]。慢性胰腺炎是最公認(rèn)的胰腺癌危險(xiǎn)因素之一，有5%的慢性胰腺炎經(jīng)過20年的發(fā)展可能進(jìn)展為胰腺癌[6]。長期的炎性反應(yīng)導(dǎo)致關(guān)鍵的促癌和抑癌基因突變，胰腺細(xì)胞增殖不受控制，經(jīng)歷腺泡導(dǎo)管化生（acinar-to-ductal metaplasia,ADM）和胰腺上皮內(nèi)瘤變（pancreatic intraepithelial neoplasia,PanIN）等過程，向侵襲性胰腺癌發(fā)展[7]。了解胰腺炎——癌轉(zhuǎn)化的發(fā)生機(jī)制對(duì)胰腺癌的早期診斷和治療有十分重要的意義。

表觀遺傳是指DNA序列不發(fā)生變化，但基因表達(dá)卻發(fā)生了可遺傳的改變，且這種改變?cè)诎l(fā)育和細(xì)胞增殖過程中能穩(wěn)定傳遞。主要包括：（1）基因選擇性轉(zhuǎn)錄表達(dá)的調(diào)控：DNA甲基化、組蛋白修飾、染色質(zhì)重塑；（2）基因轉(zhuǎn)錄后的調(diào)控：非編碼的RNA如微小RNA（microRNA,miRNA）、長鏈非編碼RNA（long non-coding RNA,lncRNA）等[8]。表觀遺傳學(xué)參與了腫瘤的起始、發(fā)展、侵襲和轉(zhuǎn)移[9-10]。有研究發(fā)現(xiàn)，DNA甲基化、組蛋白修飾、非編碼RNA的調(diào)控等表觀遺傳修飾參與了胰腺癌的發(fā)生和惡性表型的維持[11]。表觀遺傳修飾在胰腺炎——癌轉(zhuǎn)化中也發(fā)揮了非常重要的作用，本文擬對(duì)DNA甲基化、組蛋白修飾和非編碼RNA的調(diào)控等表觀遺傳修飾在胰腺炎——癌轉(zhuǎn)化中的研究進(jìn)展作一綜述。

1 胰腺炎——癌轉(zhuǎn)化過程中的生物學(xué)變化

慢性胰腺炎發(fā)展為胰腺癌是一個(gè)長期的過程，慢性胰腺炎導(dǎo)致活性氧（reactive oxygen species,ROS）持續(xù)過量產(chǎn)生，ROS調(diào)節(jié)一系列的致癌信號(hào)通路，誘發(fā)致癌基因變化，包括基因突變、表觀遺傳改變和染色體重排[6]。ROS可以直接引起氧化性DNA損傷，誘發(fā)點(diǎn)突變。有分析[12]發(fā)現(xiàn)，在慢性胰腺炎持續(xù)3年以上才會(huì)出現(xiàn)KRAS突變，而在惡性程度逐漸升高的PanIN-1、PanIN-2至PanIN-3病變中，則出現(xiàn)36%、44%～87%的KRAS突變，這表明，在長期氧化應(yīng)激過程中，點(diǎn)突變積累形成致癌性突變。此外，在慢性胰腺炎中，慢性氧化應(yīng)激導(dǎo)致DNA錯(cuò)配修復(fù)（mis-match repair,MMR）的活性受損，DNA甲基轉(zhuǎn)移酶（DNA methyltransferases,DNMTs）過度表達(dá)，長期暴露于氧化應(yīng)激環(huán)境下導(dǎo)致DNA甲基化變化持續(xù)遺傳，從而導(dǎo)致腫瘤抑制因子失活。另外，ROS可以導(dǎo)致端?？s短，抑制端粒酶活性，增加染色體不穩(wěn)定性，從而導(dǎo)致染色體重排，見圖1。

ADM是慢性胰腺炎導(dǎo)致胰腺損傷后的初始反應(yīng)，也是慢性胰腺炎向胰腺癌轉(zhuǎn)化的重要過程，NF-κB等多種信號(hào)通路與細(xì)胞因子參與調(diào)節(jié)了這一過程[13]。胰腺腺泡細(xì)胞可以依賴NF-κB信號(hào)通路釋放細(xì)胞因子募集白細(xì)胞，而白細(xì)胞可以進(jìn)一步刺激腺泡細(xì)胞放大NF-κB信號(hào)相關(guān)通路，造成胰腺損傷從而誘導(dǎo)細(xì)胞ADM。同時(shí)，去分化的腺泡細(xì)胞可以繼續(xù)通過募集并激活炎性細(xì)胞促進(jìn)NF-κB信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，從而形成正反饋回路。此外，EGFR、JAK-STAT等信號(hào)通路也可在慢性胰腺炎的情況下促進(jìn)ADM。

2 DNA甲基化

DNA甲基化是指CG二核苷酸序列（C-phosphodiester-G,CpG）的胞嘧啶核苷酸5’端在DNA甲基轉(zhuǎn)移酶（DNA methyltransferase,DNMT）的催化作用下，以腺苷甲硫氨酸（S-adenosyl methionine,SAM）作為甲基供體，通過共價(jià)鍵結(jié)合的方式獲得一個(gè)甲基基團(tuán)的化學(xué)修飾過程。

2.1 細(xì)胞因子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制因子3（SOCS3）DNA甲基化

圖1 胰腺炎——癌轉(zhuǎn)化過程中的生物學(xué)變化Figure 1 Biological changes during pancreatitis-carcinoma transformation

再生胰島衍生蛋白3-alpha（regenerating islet derived protein 3 alpha,Reg3A）在胰腺炎中表達(dá)顯著增加，同時(shí)在胰腺癌中也存在過表達(dá)[14]。細(xì)胞因子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制因子3（suppressor of cytokine signaling 3,SOCS3）可以在Reg3A的下游發(fā)揮作用。SOCS3作為JAK/STAT3信號(hào)通路的負(fù)反饋抑制劑發(fā)揮腫瘤抑制功能，而甲基化使SOCS3在腫瘤中沉默也已經(jīng)有了很多報(bào)道。因此，有學(xué)者推測(cè)，甲基化使SOCS3下調(diào)與Reg3A過表達(dá)一起促進(jìn)炎性反應(yīng)相關(guān)胰腺癌的發(fā)生，并對(duì)此進(jìn)行了相關(guān)研究[15]。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，DNA甲基化使SOCS3在胰腺癌細(xì)胞中被抑制，而使用DNA甲基化抑制劑恢復(fù)SOCS3表達(dá)后，胰腺癌細(xì)胞生長受抑制，凋亡水平增加。在36個(gè)胰腺癌患者標(biāo)本中，SOCS3甲基化程度高，且與Reg3A過表達(dá)吻合；在五個(gè)胰腺癌細(xì)胞系中也同樣觀察到SOCS3抑制與Reg3A過表達(dá)。使用外源Reg3A刺激胰腺癌細(xì)胞系可促進(jìn)細(xì)胞生長，再過表達(dá)SOCS3后，可發(fā)現(xiàn)細(xì)胞活力降低，生長受到抑制，這表明SOCS3過表達(dá)可對(duì)抗外源Reg3A對(duì)胰腺癌細(xì)胞生長的促進(jìn)作用。敲低正常胰腺上皮細(xì)胞中的SOCS3后，外源Reg3A的促增殖作用明顯增強(qiáng)，表明SOCS3下調(diào)在Reg3A介導(dǎo)的胰腺上皮細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化中起關(guān)鍵作用。此外，對(duì)Reg3A介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中SOCS3下游信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的進(jìn)一步研究顯示，JAK2/STAT3和NF-κB通路可能參與了信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程，但具體的作用機(jī)制有待進(jìn)一步研究。

綜上所述，甲基化使SOCS3下調(diào)與Reg3A過表達(dá)一起，通過JAK/STAT3和NF-κB通路，促進(jìn)炎性反應(yīng)相關(guān)胰腺癌的發(fā)生。

2.2 癌高甲基化基因啟動(dòng)子甲基化

癌高甲基化基因（hypermethylated incancer 1,HIC1）是一種轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子，在慢性肝炎進(jìn)展為肝細(xì)胞癌的過程中，HIC1甲基化程度不斷升高[16]。SIRT1是HIC1的直接靶基因，HIC1甲基化上調(diào)SIRT1在乳腺癌和肺癌的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮作用[17-18]。因此，Zhao等[19]推測(cè)慢性胰腺炎可能導(dǎo)致HIC1啟動(dòng)子高甲基化，影響HIC1/SIRT1途徑，從而導(dǎo)致胰腺癌的發(fā)生。

進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，慢性胰腺炎和胰腺癌中HIC1啟動(dòng)子甲基化程度較正常胰腺組織明顯升高，HIC1表達(dá)明顯降低，而SIRT1表達(dá)與HIC1呈負(fù)相關(guān)。使用去甲基化試劑逆轉(zhuǎn)HIC1甲基化，HIC1恢復(fù)表達(dá)，而SIRT1表達(dá)則明顯降低。在胰腺癌細(xì)胞中過表達(dá)HIC1，SIRT1表達(dá)明顯下調(diào)，細(xì)胞生長受到抑制，細(xì)胞周期停滯，細(xì)胞凋亡增加；恢復(fù)SIRT1表達(dá)后，細(xì)胞生長的抑制和細(xì)胞周期的停滯得以恢復(fù)。

綜上所述，慢性胰腺炎中的HIC1啟動(dòng)子高甲基化導(dǎo)致HIC1/SIRT1途徑異常從而促進(jìn)胰腺癌的發(fā)生。

2.3 多基因甲基化

慢性胰腺炎是胰腺癌最重要的危險(xiǎn)因素之一，慢性胰腺炎發(fā)展為胰腺癌通常需要10～20年[20]，因此發(fā)現(xiàn)可以預(yù)測(cè)這一過程的生物標(biāo)志可以為胰腺癌的早期診斷和治療提供機(jī)會(huì)。研究發(fā)現(xiàn)，慢性胰腺炎、胰腺癌前病變以及胰腺癌的DNA甲基化譜存在明顯差異，了解從慢性胰腺炎到侵襲性胰腺癌各階段DNA甲基化的變化，可以幫助尋找預(yù)測(cè)胰腺炎——癌轉(zhuǎn)化的生物標(biāo)志物。

Natale等總結(jié)了近年來發(fā)現(xiàn)的在胰腺炎——癌轉(zhuǎn)化中表現(xiàn)出DNA甲基化差異的基因[21]。ADAMTS1、CDKN2A、DAPK1、GSTP1、MGMT和SOCS1在慢性胰腺炎中未甲基化，而在胰腺上皮內(nèi)瘤變或胰腺導(dǎo)管內(nèi)乳頭狀黏液性瘤中則出現(xiàn)甲基化，因此可以作為胰腺炎轉(zhuǎn)化為胰腺癌過程早期的生物標(biāo)志物。其中CDKN2A甲基化只出現(xiàn)在低級(jí)別上皮內(nèi)瘤變中，而其他5個(gè)基因則在進(jìn)展為侵襲性胰腺癌時(shí)甲基化程度升高；除此之外，APC、BRCA1、CLDN5、LHX1、RPRM、SFRP1和TJR2在進(jìn)展為侵襲性胰腺癌時(shí)也會(huì)出現(xiàn)甲基化程度升高，它們可作為胰腺癌侵襲性階段的生物標(biāo)志物，見表1。

單一的DNA甲基化不足以區(qū)分慢性胰腺炎、胰腺癌前病變和胰腺癌，但聚集生物標(biāo)志物則對(duì)這一過程有較強(qiáng)的預(yù)測(cè)能力。這不僅可以實(shí)現(xiàn)胰腺癌早期診斷，而且對(duì)腫瘤分期檢測(cè)、個(gè)體化治療等也有幫助。

表1 胰腺炎——癌轉(zhuǎn)化中DNA甲基化差異Table 1 DNA methylation differences in pancreatitiscarcinoma transformation

3 組蛋白修飾

組蛋白包括H1、H2A、H2B、H3和H4五種成分，其中H2A、H2B、H3和H4分別以二聚體相結(jié)合，與DNA共同組成染色質(zhì)的基本單位核小體。組蛋白修飾是指組蛋白在相關(guān)酶作用下發(fā)生甲基化、乙?；?、泛素化等修飾的過程，其在胰腺癌發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮了重要作用[13]。

3.1 組蛋白去乙?；?/h3>

組蛋白去乙酰化酶（histone deacetylase,HDAC）參與了胰腺炎中的炎性反應(yīng)、組織損傷和纖維化等致病過程，同時(shí)也在胰腺癌中高表達(dá)，參與了胰腺癌的發(fā)生發(fā)展。因此HDAC與胰腺炎——癌轉(zhuǎn)化關(guān)系密切，HDAC抑制劑可在胰腺癌的治療中發(fā)揮作用[22]。

Kaneta等[23]研究發(fā)現(xiàn)，胰腺的生長和維持需要E—鈣黏蛋白（Cdh1），Cdh1缺失會(huì)導(dǎo)致胰腺炎性反應(yīng)和纖維化，也會(huì)促進(jìn)胰腺細(xì)胞癌變。同時(shí)，Cdh1缺失可以增加HDAC1的表達(dá)。因此，HDAC1可以作為Cdh1缺乏的胰腺癌的治療靶點(diǎn)。

慢性胰腺炎中所有炎性細(xì)胞因子均與胰腺癌的發(fā)生有關(guān)，因此抗炎對(duì)于胰腺癌的治療具有重要意義。我們已經(jīng)知道，HDAC抑制劑可以改善炎性反應(yīng)相關(guān)的癌癥。Chehl等[24]既往的研究發(fā)現(xiàn)百里醌（thymoquinone,Tq）可以抑制HDAC活性，誘導(dǎo)組蛋白超乙?；瑥亩种埔认侔┘?xì)胞生長，促進(jìn)其凋亡，因此他們認(rèn)為Tq在胰腺癌中可能具有抗炎作用。后續(xù)研究證實(shí)，Tq對(duì)慢性胰腺炎中的5種細(xì)胞因子或趨化因子（TNF-α、MCP-1、Cox-2、IL-8、IL-1β）有抑制作用，且隨著Tq劑量和時(shí)間的增加，抑制作用增強(qiáng)，24 h后幾乎可以完全抑制。NF-κB的激活是激活各種細(xì)胞/趨化因子的重要步驟，Tq可以通過抑制NF-κB信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑或抑制其轉(zhuǎn)錄從而抑制NF-κB活性。因此，Tq可以抑制HDAC活性，在胰腺癌中發(fā)揮抗炎作用，NF-κB是Tq對(duì)各種炎性介質(zhì)抑制作用的可能靶標(biāo)。

3.2 組蛋白去乙?；赶嚓P(guān)蛋白SIN3B

SIN3B是一種非催化性的支架蛋白，可作為組蛋白去乙?；窰DAC1/2轉(zhuǎn)錄抑制復(fù)合物的成分。Rielland等[25]研究發(fā)現(xiàn)，SIN3B通過上調(diào)IL-1α的分泌，促進(jìn)促炎性腫瘤微環(huán)境，從而促進(jìn)胰腺病變的進(jìn)展。

敲除SIN3B基因的小鼠，其由KRAS基因驅(qū)動(dòng)的PanIN進(jìn)展為PDAC的時(shí)間顯著延長，生存時(shí)間也顯著延長，這表明SIN3B可以促進(jìn)KRAS驅(qū)動(dòng)的癌癥進(jìn)展。KRAS基因表達(dá)后，通過激活ERK1/2、STAT3和NF-κB等途徑介導(dǎo)腫瘤細(xì)胞分泌IL-1α等炎性因子，SIN3B缺失的小鼠，其ERK1/2及STAT3的激活明顯降低，且IL-1α也明顯降低，因此由Sin3B缺失引起的PanIN的延遲進(jìn)展與炎性反應(yīng)的明顯損害有關(guān)。在人體組織標(biāo)本中，可以觀察到胰腺炎和PanIN中SIN3B的表達(dá)明顯增加，高表達(dá)SIN3B的標(biāo)本中的pSTAT3和IL-1α也明顯增加。因此可以推測(cè)，KRAS基因激活后，SIN3B通過上調(diào)IL-1α的分泌，促進(jìn)促炎性腫瘤微環(huán)境，從而促進(jìn)胰腺病變的進(jìn)展。IL-1α是急性胰腺炎后表達(dá)的中樞細(xì)胞因子，Rielland實(shí)驗(yàn)室的初步數(shù)據(jù)顯示，IL-1α與胰腺炎導(dǎo)致的ADM呈正相關(guān)，由于急性胰腺炎反復(fù)發(fā)作可發(fā)展為慢性胰腺炎，這是眾所周知的PDAC危險(xiǎn)因素，因此可以通過使用SIN3B/HDAC1/2復(fù)合抑制劑抑制胰腺中IL-1α的產(chǎn)生，延長ADM和PanIN的進(jìn)展，這可以作為胰腺癌治療的新靶標(biāo)。

4 非編碼RNA的調(diào)控

非編碼RNA是指不編碼蛋白質(zhì)的RNA，具有轉(zhuǎn)錄后調(diào)控的作用[13]。lncRNA是長度大于200 nt的非編碼RNA，主要通過染色質(zhì)修飾、轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)節(jié)來影響基因表達(dá)。microRNA是長約22 nt的非編碼RNA，具有轉(zhuǎn)錄后負(fù)調(diào)控基因表達(dá)的作用。lncRNA和microRNA在胰腺炎——癌轉(zhuǎn)化中發(fā)揮了重要的調(diào)控作用。

4.1 lncRNA與胰腺炎——癌轉(zhuǎn)化

4.1.1 lnc RNA-NUTF2P3-001lnc RNANUTF2P3-001在慢性胰腺炎和胰腺癌中均過表達(dá)。KRAS是胰腺癌最重要的啟動(dòng)子之一[26]，lncRNANUTF2P3-001與胰腺癌中KRAS的表達(dá)呈正相關(guān)。下調(diào)lncRNA-NUTF2P3-001后，KRAS及其下游蛋白表達(dá)減少，同時(shí)胰腺癌細(xì)胞的增殖能力減弱，細(xì)胞活力降低；反之，lncRNA-NUTF2P3-001過表達(dá)會(huì)上調(diào)KRAS，促進(jìn)癌細(xì)胞存活及侵襲。這說明lncRNA-NUTF2P3-001可能通過上調(diào)KRAS表達(dá)從而在胰腺癌的發(fā)生中發(fā)揮啟動(dòng)子作用。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，與慢性胰腺炎相比，胰腺癌中miR3923的表達(dá)顯著下調(diào)，miR3923的抑制可上調(diào)KRAS及其下游蛋白表達(dá)，而lncRNA-NUTF2P3-001通過與miR3923競爭性結(jié)合抑制miR3923表達(dá)。因此，lncRNA-NUTF2P3-001可以通過與miR3923競爭性結(jié)合，抑制miR3923表達(dá)，從而上調(diào)KRAS通路，在胰腺癌中發(fā)揮啟動(dòng)子作用[27]。

4.1.2 lncRNA-ABHD11-AS1 Liu等[28]篩選出11個(gè)lncRNA，檢測(cè)其在15例健康受試者、15例慢性胰腺炎以及15例胰腺癌受試者血漿中的含量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，lncRNA-ABHD11-AS1的含量存在明顯差異，且聯(lián)合lncRNA-ABHD11-AS1與胰腺癌腫瘤標(biāo)志物CA19-9對(duì)于胰腺癌的檢測(cè)更有效。因此，lncRNAABHD11-AS1可以作為胰腺癌檢測(cè)的潛在標(biāo)志物。

4.2 miRNA與胰腺炎—癌轉(zhuǎn)化

4.2.1 miR-217 研究發(fā)現(xiàn)，miR-217-SIRT1通路參與胰腺炎——癌轉(zhuǎn)化過程。上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal transformation,EMT）在慢性炎性反應(yīng)向癌癥轉(zhuǎn)化的過程中發(fā)揮了重要作用[29]。TGF-β1在慢性胰腺炎和胰腺癌中均過度表達(dá)，誘發(fā)EMT，促進(jìn)腫瘤發(fā)生發(fā)展[30-31]。慢性胰腺炎和胰腺癌組織中miR-217顯著降低，與其中活躍的EMT呈正相關(guān)。SIRT1是miR-217的直接靶標(biāo)，miR-217通過抑制SIRT1表達(dá)，誘發(fā)腺泡導(dǎo)管化生。TGF-β1處理的胰腺癌細(xì)胞中的miR-217表達(dá)降低，SIRT1表達(dá)顯著增加，且表現(xiàn)出明顯的EMT；若恢復(fù)miR-217的表達(dá)，SIRT1的表達(dá)受到抑制，EMT過程則會(huì)被逆轉(zhuǎn)。因此，TGF-β1調(diào)控miR-217-SIRT1通路，誘發(fā)EMT，參與胰腺癌的發(fā)生發(fā)展[32]。

4.2.2 miR-143 慢性胰腺炎和胰腺癌中miR-143表達(dá)均明顯下調(diào)，而上調(diào)miR-143可以抑制胰腺癌細(xì)胞增殖，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。TGF-β1激活激酶1（TAK1）是miR-143的直接靶基因，miR-143下調(diào)誘導(dǎo)TAK1高度表達(dá)，調(diào)節(jié)胰腺癌的發(fā)生發(fā)展。胰腺癌患者中TAK1表達(dá)與其下游的MAPK和NF-κB的表達(dá)呈正相關(guān)，而miR-143可下調(diào)胰腺癌細(xì)胞中TAK1及其下游MAPK和NF-κB的表達(dá)。以上這些結(jié)果說明，miR-143下調(diào)誘導(dǎo)TAK1高表達(dá)，通過MAPK和NF-κB途徑，調(diào)節(jié)胰腺癌的發(fā)生發(fā)展[33]。

表觀遺傳學(xué)在胰腺炎——癌轉(zhuǎn)化中發(fā)揮了重要的作用，為胰腺炎——癌轉(zhuǎn)化這一過程提供了可能的預(yù)測(cè)方法，也為胰腺癌的早期診斷和治療提供了有潛力的靶點(diǎn)。目前已知的表觀遺傳修飾在胰腺炎——癌轉(zhuǎn)化中的作用和機(jī)制比較有限，還需進(jìn)一步研究和闡明。