膽汁酸、幽門螺旋桿菌等因素誘導(dǎo)尾型同源盒轉(zhuǎn)錄因子2表達(dá)致胃黏膜腸上皮化生研究進(jìn)展

鐘 爽,羅 慧,施智蘭,李英豪,張晴朗,農(nóng)復(fù)香,NGUYEN QUOC VIET(越南),唐梅文

(1.廣西中醫(yī)藥大學(xué)研究生院,廣西 南寧 530200;2.廣西中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院,廣西 南寧 530022)

胃黏膜腸上皮化生(Gastric intestinal metaplasia,GIM)是一種癌前組織病理學(xué)改變,其定義為胃柱狀細(xì)胞被腸道形態(tài)的細(xì)胞替代,其特征是存在含黏蛋白的杯狀細(xì)胞、Paneth細(xì)胞和吸收細(xì)胞,導(dǎo)致胃黏膜上皮正常,周圍腺體被腸上皮和腺體替代[1]。Correa級(jí)聯(lián)反應(yīng)提示正常胃黏膜→慢性淺表性胃炎(Chronic superficial gastritis,CSG)→慢性萎縮性胃炎(Chronic atrophic gastritis,CAG)→腸上皮化生(Intestinal metaplasia,IM)→上皮內(nèi)瘤變(Intraepithelial neoplasia,IN)→腸型胃癌(Intestinal-type gastric cancer,IGC)的線性發(fā)展[2]。GIM是胃癌癌前病變的一個(gè)非常重要的階段[3]。

尾型同源盒轉(zhuǎn)錄因子(Caudal type homebox 2,CDX2)是調(diào)節(jié)腸上皮細(xì)胞表型的腸特異性轉(zhuǎn)錄因子,在指導(dǎo)腸道發(fā)育、分化和維持腸道表型方面起著關(guān)鍵作用,主要存在于小腸和結(jié)腸,在正常胃黏膜中很少表達(dá)[4]。已有研究[5]證明誘導(dǎo)CDX2表達(dá)可導(dǎo)致GIM的發(fā)生與發(fā)展,同時(shí)CDX2參與了GIM與胃癌的啟動(dòng)過程。

1 膽汁酸

近期研究表明,膽汁(Bile acid,BA)反流引起的胃黏膜慢性炎癥是GIM的關(guān)鍵致病因素。膽汁反流通過膽汁酸受體激活I(lǐng)M生物標(biāo)志物CDX2的表達(dá)。此外,內(nèi)源性非編碼RNA分子微小RNA(miRNA)、外泌體和表觀遺傳學(xué)也參與膽汁酸誘導(dǎo)CDX2表達(dá)導(dǎo)致GIM的發(fā)生和發(fā)展。目前,膽汁酸誘導(dǎo)胃腸道上皮細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化的分子機(jī)制尚未闡明。

1.1 miRNAs 這是一類小的內(nèi)源性非編碼RNA分子,通過與mRNA的堿基配對(duì),導(dǎo)致特定靶基因的mRNA降解或翻譯抑制[6]。它們可以參與一系列生理和病理過程,包括發(fā)育、分化、細(xì)胞增殖與凋亡、器官發(fā)生和穩(wěn)態(tài)。在不同的癌癥類型中,miRNA的表達(dá)與正常組織相比有很大差異[7]。Li等[8]發(fā)現(xiàn)miR-92a-1-5p在IM組織中升高,并由膽汁酸誘導(dǎo),miR-92a-1-5p高水平與CDX2呈正相關(guān);miR-92a-1-5p通過靶向人轉(zhuǎn)錄因子叉頭族蛋白D1(FOXD1)/人轉(zhuǎn)錄因子叉頭族蛋白J1(FOXJ1)軸和調(diào)節(jié)核因子κB (NF-κB)通路的激活,激活CDX2和下游腸道標(biāo)志物。Wang等[9]在BA誘導(dǎo)的IM細(xì)胞模型中觀察到肝細(xì)胞核因子4α(HNF4α)的異位表達(dá),并驗(yàn)證了HNF4α對(duì)胃黏膜組蛋白脫乙?；?(HDAC6)表達(dá)及黏蛋白分泌的刺激作用,表明miR-1通過靶向HDAC6和HNF4α來抑制CDX2的表達(dá)。Wang等[10]還發(fā)現(xiàn)BA誘導(dǎo)胃細(xì)胞法尼類X受體(FXR),增強(qiáng)的FXR導(dǎo)致蝸牛同源物2(SNAI2)的轉(zhuǎn)錄激活,進(jìn)而抑制miR-1啟動(dòng)子,從而影響腸道標(biāo)志物CDX2表達(dá)。目前仍需要進(jìn)一步的研究來證實(shí)miRNA在GIM中的作用。

1.2 外泌體 這是一種直徑約40～100 nm的膜囊泡[11],包含多種生物分子,如蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和mRNA,在調(diào)節(jié)腫瘤發(fā)展、轉(zhuǎn)移和耐藥性方面發(fā)揮重要作用。Xu等[12]發(fā)現(xiàn)去氧膽酸誘導(dǎo)的巨噬細(xì)胞可分泌外泌體,外泌體可能通過hsa-miR-30a-5p靶向FOXD1促進(jìn)CDX2的表達(dá),抑制了人胃上皮細(xì)胞的增殖。關(guān)于外泌體影響CDX2的研究相對(duì)較少,仍需要進(jìn)一步驗(yàn)證其在GIM中的作用。

1.3 表達(dá)遺傳學(xué) 其定義是研究DNA和組蛋白的化學(xué)修飾,改變?nèi)旧|(zhì)的結(jié)構(gòu)而不改變基礎(chǔ)核苷酸序列。N6甲基腺嘌呤(m6A)是哺乳動(dòng)物中最常見的mRNA修飾[13]。AlkB同源物5(ALKBH5)是目前發(fā)現(xiàn)的m6A脫甲基酶之一,在m6A的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)中起著重要作用。研究證明烷ALKBH5對(duì)膽囊酸誘導(dǎo)的GIM是必需的,并確定鋅指蛋白基因333(ZNF333)是ALKBH5的一個(gè)新的m6A靶點(diǎn)。ALKBH5通過靶向ZNF333/圓柱瘤基因(CYLD)軸和激活NF-κB信號(hào)通路激活CDX2和下游腸道標(biāo)志物,所以針對(duì)ALKBH5/ZNF333/CYLD/CDX2軸可能是一種有效的治療膽汁反流患者GIM的策略[14]。轉(zhuǎn)錄因子Dickkopf(DKK)家族是一種特異性拮抗劑的Wnt信號(hào)通路,參與胚胎形成的許多發(fā)育過程,在維持成人組織穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮重要作用[15-16]。研究[17]表明,DKK1在各種癌癥中的表達(dá)增強(qiáng),可促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖、侵襲和遷移。Lu等[18]發(fā)現(xiàn)膽汁酸可以誘導(dǎo)胃上皮細(xì)胞中CDX2的表達(dá),而DKK1在膽汁酸刺激下被下調(diào);膽汁酸可誘導(dǎo)DKK1啟動(dòng)子部分甲基化,而5-氮雜胞嘧啶(5-aza)可增加DKK1的表達(dá),同時(shí)降低胃上皮細(xì)胞CDX2的表達(dá)。

1.4 膽汁酸受體 其主要包括G蛋白偶聯(lián)受體5(TGR5)、FXR、孕酮X受體(PXR)、組成型雄激素受體(CAR)和維生素D受體(VDR)等,具有調(diào)節(jié)膽汁酸代謝、葡萄糖利用、脂肪酸合成和氧化、能量穩(wěn)態(tài)平衡、免疫細(xì)胞功能、神經(jīng)活動(dòng)等功能。在GIM中,FXR和TGR5被廣泛研究。膽汁酸作為信號(hào)分子,通過激活核受體FXR或質(zhì)膜受體TGR5調(diào)節(jié)下游信號(hào)。

1.4.1 FXR:膽汁酸激活的核受體FXR主要在肝臟和腸中表達(dá),是信號(hào)通路和細(xì)胞功能的關(guān)鍵調(diào)節(jié)器,可在膽汁酸、脂質(zhì)和膽固醇代謝中發(fā)揮重要作用[19]。有研究發(fā)現(xiàn)FXR的高表達(dá)水平與GIM的形成有關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)鵝去氧膽酸刺激大鼠的正常胃上皮細(xì)胞通過激活FXR上調(diào)CDX2表達(dá)。Li等[20]發(fā)現(xiàn)去氧膽酸(DCA)激活FXR/NF-κB信號(hào)通路,從而上調(diào)正常胃上皮細(xì)胞中CDX2和黏蛋白2(MUC2)的表達(dá)。Zhou等[21]發(fā)現(xiàn)鵝去氧膽酸(CDCA)能夠誘導(dǎo)CDX2的表達(dá),而FXR的抑制或敲除可阻斷CDX2的表達(dá),表明FXR誘導(dǎo)參與了膽汁酸誘導(dǎo)的GIM病變中CDX2的表達(dá)。目前,關(guān)于膽汁酸通過激活FXR誘導(dǎo)IM的研究及報(bào)道越來越多。

1.4.2 TGR5:膽汁酸激活的膜受體TGR5廣泛分布于肝臟、腸、棕色脂肪組織和免疫細(xì)胞,參與能量代謝、葡萄糖代謝和炎癥反應(yīng)的調(diào)節(jié)。有研究驗(yàn)證了二級(jí)BAs反應(yīng)性K蛋白偶聯(lián)膽汁酸受體1 (GPBAR1,也稱TGR5)在IM標(biāo)本中顯著升高。此外,TGR5通過在轉(zhuǎn)錄水平上正向調(diào)控上皮鋅指蛋白4(KLF4)和CDX2,促進(jìn)去氧膽酸(DCA)誘導(dǎo)的化生表型,TGR5水平高與IM組織中CDX2水平高相關(guān),HNF4α通過直接調(diào)控KLF4和CDX2介導(dǎo)DCA治療的作用。所以,抑制TGR5-HNF4α信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)可以阻止Correa級(jí)聯(lián)反應(yīng)的進(jìn)展和胃癌的進(jìn)展,此可以作為一個(gè)潛在的治療靶點(diǎn)。

2 幽門螺旋桿菌

幽門螺旋桿菌與胃黏膜腸上皮化生有著密切的關(guān)系。幽門螺桿菌感染可誘導(dǎo)胃黏膜CDX2的表達(dá),與無幽門螺旋桿菌感染患者相比,幽門螺旋桿菌陽性患者的表達(dá)水平明顯升高。幽門螺旋桿菌感染引起的胃黏膜慢性炎癥同樣也是GIM的關(guān)鍵致病因素。幽門螺桿菌感染通過NF-κB信號(hào)通路及其下游的促炎因子、轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)信號(hào)通路以及增加CDX2的表達(dá)導(dǎo)致正常胃黏膜向IM的發(fā)展。

2.1 NF-κB信號(hào)通路 NF-κB轉(zhuǎn)錄因子家族被認(rèn)為是炎癥過程的中心介質(zhì),NF-κB通路的激活可以誘導(dǎo)促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生,如白細(xì)胞介素(IL)-1β和IL-6、腫瘤壞死因子-α。其在抑制凋亡、刺激細(xì)胞增殖以及促進(jìn)與腫瘤進(jìn)展相關(guān)的遷移和侵襲性細(xì)胞行為方面發(fā)揮重要作用。Cobler等[22]發(fā)現(xiàn)與幽門螺桿菌感染相關(guān)的胃黏膜炎癥浸潤增加了促炎細(xì)胞因子IL-6的存在,IL-6同時(shí)激活含Src同源2結(jié)構(gòu)域蛋白酪氨酸磷酸酶(SHP-2)/細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(ERK)/絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)和非受體酪氨酸激酶(JAK)/信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)子(STAT)信號(hào)通路;在IL-6處理的細(xì)胞中,MKN45細(xì)胞中應(yīng)激活化蛋白激酶(c-JUN)和酪氨酸磷酸化轉(zhuǎn)錄因子3(p-STAT3)結(jié)合CDX2啟動(dòng)子;而在NUGC-4細(xì)胞中,p-STAT3結(jié)合CDX2啟動(dòng)子,c-JUN從CDX2啟動(dòng)子釋放;IL-6上調(diào)CDX2在NUGC-4細(xì)胞中通過JAK/STAT通路,而在MKN45細(xì)胞中這兩種通路都促進(jìn)了CDX2的上調(diào),證實(shí)IL-6激活的信號(hào)通路對(duì)CDX2的調(diào)控具有重要作用。這些信號(hào)通路可能在CDX2調(diào)節(jié)中發(fā)揮關(guān)鍵作用,并與GIM發(fā)生密切相關(guān)。幽門螺旋桿菌感染可激活機(jī)體的先天免疫反應(yīng),以抵抗其對(duì)胃黏膜的損傷。Asano等[23]發(fā)現(xiàn)細(xì)菌模式識(shí)別分子核苷酸結(jié)合寡聚結(jié)構(gòu)域1(NOD1)可激活抑制劑腫瘤壞死因子受體作用因子3(TRAF3),降低NF-κB的活化,導(dǎo)致幽門螺桿桿菌感染的胃上皮細(xì)胞中CDX2低表達(dá);CDX2的誘導(dǎo)依賴于NF-κB的激活,但被NOD1介導(dǎo)的TRAF3 (NF-κB的負(fù)調(diào)控因子)的激活所抑制,幽門螺桿菌感染的NOD1缺陷小鼠進(jìn)一步證明了其因果關(guān)系,其基礎(chǔ)是TRAF3低表達(dá)、CDX2高表達(dá)以及GIM的發(fā)展終點(diǎn)。

2.2 TGF-β信號(hào)通路 TGF-β家族成員具有多種生物學(xué)功能,可以促進(jìn)細(xì)胞增殖、遷移、分化和凋亡。骨形態(tài)發(fā)生蛋白(BMP)是TGF-β生長因子超家族中最大的一個(gè)亞家族,可以通過調(diào)節(jié)其下游基因的活性來進(jìn)一步發(fā)揮生物學(xué)功能,包括致癌。BMP是成人胃腸道發(fā)育及維持組織穩(wěn)態(tài)的關(guān)鍵因素。Barros等[24]首次證實(shí)了BMP途徑在腸上皮化生中的活性,該途徑中的關(guān)鍵元素(BMP2蛋白和BMP4蛋白)與CDX2共定位,并在胃細(xì)胞系中上調(diào)CDX2的表達(dá)。他們對(duì)感染幽門螺桿菌的小鼠胃標(biāo)本進(jìn)行免疫組化實(shí)驗(yàn),證實(shí)感染小鼠BMP通路表達(dá)和活性增加,CDX2上調(diào)并表達(dá),這些結(jié)果為幽門螺桿菌感染與BMP通路調(diào)控腸、胃特異性基因提供了新的聯(lián)系,可能與GIM相關(guān)。Runt相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子3(RUNX3)是TGF-β信號(hào)通路下游的重要轉(zhuǎn)錄因子,是胃癌的關(guān)鍵抗腫瘤基因。在大多數(shù)幽門螺桿菌感染的IM患者中觀察到RUNX3發(fā)生相應(yīng)的改變。Ito等[25]發(fā)現(xiàn)RUNX3(-)/(-)小鼠用胃部解痙多肽表達(dá)性化生(SPEM)轉(zhuǎn)化小鼠的胃上皮,并在相應(yīng)的胃上皮區(qū)域檢測到具有表達(dá)CDX2的腸道表型,表明GIM可能為RUNX3的缺失誘導(dǎo)CDX2進(jìn)一步表達(dá)而形成的。

2.3 Sonic Hedgehog(Shh)基因 Shh作為一種形態(tài)原,參與小鼠和成人胃底腺的分化。Shh由胃底腺的壁細(xì)胞分泌以修復(fù)對(duì)胃上皮的損傷。隨著壁細(xì)胞的失活,Shh的分泌也會(huì)同時(shí)減少。Shh基因的缺失和CDX2的異常表達(dá)是與腫瘤轉(zhuǎn)化前胃黏膜出現(xiàn)腸化生相關(guān)的早期變化。在感染的早期階段,在胃類器官的幽門螺桿菌感染中觀察到的Shh表達(dá)的增加通過NF-κB信號(hào)通路的激活來調(diào)節(jié)。也可以理解為,Shh表達(dá)的意義可以看作為促進(jìn)胃黏膜損傷的愈合。

3 其他因素

隨著CDX2與GIM研究的不斷更新與深入,目前研究已不局限于上述兩大影響因素。隨著人們的生活水平的不斷提高,飲食上大量攝入高脂肪的食物已經(jīng)十分常見。Inagaki-Ohara等[26]研究表明,在其實(shí)驗(yàn)組里使用高脂飲食喂養(yǎng)的小鼠,其胃黏膜增生明顯,多數(shù)胃黏膜萎縮相關(guān)信號(hào)因子相繼激活,使之導(dǎo)致的胃黏膜萎縮形態(tài)學(xué)改變以及CDX2的表達(dá)類似于與人類腸道化生相關(guān)的形態(tài)學(xué)改變。與之相反,由于GIM中CDX2甲基化明顯,Yuasa等[27]研究表明CDX2甲基化與綠茶和十字花科蔬菜攝入量的減少有關(guān),也與飽食或暴飲暴食習(xí)慣有關(guān),并且符合流行病學(xué)結(jié)果。而且,Kim等[28]證明了在幽門螺桿菌陽性的非癌性胃組織中,CDX2啟動(dòng)子的甲基化隨著年齡的增長而增加,一些黏膜細(xì)胞中CDX2病灶的存在可能是由于CDX2啟動(dòng)子甲基化不足,從而為腫瘤發(fā)生和胃癌的易感性奠定了表觀遺傳學(xué)基礎(chǔ),并發(fā)現(xiàn)CDX2啟動(dòng)子在IM和胃癌中發(fā)生去甲基化,提示CDX2在IM和胃腫瘤中的表達(dá)升高可能與啟動(dòng)子去甲基化有關(guān)。此外,還有很多因素導(dǎo)致GIM的形成,有待進(jìn)一步去發(fā)掘。

4 結(jié) 語

GIM是胃癌的重要癌前病變,被認(rèn)為是胃癌預(yù)防和控制的關(guān)鍵階段,因?yàn)樗鼮槲赴┑呐R床干預(yù)提供了廣闊的時(shí)間窗口。GIM的早期診斷和治療對(duì)預(yù)防胃癌具有重要意義。目前,在GIM的分類、致病因素、防治方法等方面取得了一些成果。然而,各種因素誘導(dǎo)GIM的分子調(diào)控機(jī)制尚未完全闡明。因此,需要更多的研究來探索GIM的機(jī)制,其中各因素引起的GIM中CDX2的調(diào)節(jié)機(jī)制將有助于開發(fā)針對(duì)胃癌的早期干預(yù)和治療策略的進(jìn)一步靶向療法,為早期胃癌的預(yù)防和治療提供新的方案。