多胺與幽門螺桿菌相關(guān)胃癌的研究進(jìn)展

儲(chǔ)琳琳 王娜 郝佳慧 孫虓 劉成霞

濱州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院消化內(nèi)科 濱州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院消化病研究所，濱州 256600

胃癌作為一種具有高侵襲性和異質(zhì)性的惡性腫瘤，仍然是全球性的健康問題［1］。胃癌有兩種類型：⑴腸型通過“Correa Cascade”組織學(xué)步驟發(fā)展，從非萎縮性胃炎到萎縮性胃炎、腸化生和癌；⑵彌漫性胃癌［2-4］。多胺是微生物、植物和動(dòng)物中普遍存在的分子［5-6］。在哺乳動(dòng)物中，它們由許多不同的細(xì)胞產(chǎn)生，包括上皮細(xì)胞和免疫細(xì)胞，從胚胎發(fā)生到衰老過程中發(fā)揮著許多重要的生物學(xué)作用［7］。由于其陽離子性質(zhì)，多胺可與大分子相互作用，可通過表觀遺傳和染色質(zhì)結(jié)構(gòu)修飾、翻譯、細(xì)胞生長、增殖和分化促進(jìn)基因調(diào)控［7-8］。研究表明，胃癌與細(xì)胞內(nèi)多胺代謝異常密切相關(guān)。本文總結(jié)了多胺代謝在胃癌發(fā)生中的重要性。

多胺及多胺的代謝途徑

1.多胺

大量多胺存在于動(dòng)物體內(nèi)，多胺的結(jié)構(gòu)是鏈狀，主要的官能團(tuán)來自鏈上的氨基。精胺、亞精胺和腐胺，它們統(tǒng)稱為多胺。腐胺、精胺和亞精胺參與多種已研究及尚未深入研究的生物過程，且腐胺、精胺、亞精胺三者之間可相互轉(zhuǎn)化。多胺是一種生物體內(nèi)大量存在的陽離子胺，在生物體內(nèi)酸堿度適宜條件下，多胺能與DNA、RNA、蛋白質(zhì)等帶負(fù)電荷的生物大分子相互作用。多胺在細(xì)胞的生長、發(fā)育及分化中發(fā)揮著重要影響［9］。

2.多胺的合成

哺乳動(dòng)物體內(nèi)多胺的主要合成來源分別是通過食物攝入、腸道微生物合成和細(xì)胞生物合成。有3 種主要的多胺——腐胺、亞精胺和精胺。它們依次由氨基酸（L-精氨酸和L-甲硫氨酸）分解代謝合成［6，10］。首先，精氨酸酶（arginase，ARGI）是一種參與尿素循環(huán)的酶，催化精氨酸水解為L-鳥氨酸和尿素［11］。ARGI 存在兩種亞型：胞質(zhì)ARGI 1，其主要在肝臟中表達(dá)，在骨髓中表達(dá)程度較低；線粒體ARGI 2，其存在于多種外周哺乳動(dòng)物組織中，包括胃腸道、腎和前列腺。雖然這兩種亞型催化相同的生化反應(yīng)，但它們?cè)诩?xì)胞表達(dá)、調(diào)節(jié)和定位方面不同［12］。第二，L-鳥氨酸被限速酶鳥氨酸脫羧酶（ornithine decarboxylase，ODC）轉(zhuǎn)化為第一種多胺——腐胺。或者，腐胺也可通過精氨酸-胍丁胺-腐胺途徑產(chǎn)生［13］。精氨酸通過精氨酸脫羧酶代謝為胍丁胺，然后通過胍丁胺酶將胍丁胺轉(zhuǎn)化為腐胺。第三，腐胺分別通過亞精胺合酶和精胺合酶依次轉(zhuǎn)化為亞精胺和精胺；兩種反應(yīng)都需要從脫羧的S-腺苷甲硫氨酸（denosylmethionine，dcSAM）提供氨丙基［7，10］，所述dcSAM 是通過腺苷甲硫氨酸合酶將甲硫氨酸轉(zhuǎn)化為S-腺苷甲硫氨酸和通過限速酶S-腺苷甲硫氨酸脫羧酶將SAM 轉(zhuǎn)化為dcSAM 而合成的。dcSAM通常保持較低水平來限制多胺合成［7］。

細(xì)胞內(nèi)多胺穩(wěn)態(tài)也通過精胺向亞精胺和亞精胺向腐胺的逆轉(zhuǎn)化來維持。這通過兩種不同的途徑發(fā)生。第一種途徑涉及酶二胺乙酰轉(zhuǎn)移酶1（diamine acetyltransferase 1，SAT 1）和過氧化物酶體N1-乙酰-精胺/亞精胺氧化酶（peroxisomal N1-acetyl-spermine/spermidine oxidase，PAOX）。SAT 1 催化乙?；鶑囊阴］o酶A 轉(zhuǎn)移到亞精胺或精胺的N1 位，然后PAOX 催化乙?；喟返牧呀?，導(dǎo)致亞精胺或腐胺、3-乙酰氨基丙醛和過氧化氫的生成［14-16］。多胺逆轉(zhuǎn)化的第二種途徑：精胺氧化酶（spermine oxidase，SMOX）將精胺直接裂解為亞精胺、3-氨基丙醛和過氧化氫［17］。SMOX 是組織中亞精胺的主要來源。有研究已經(jīng)證明，小鼠中SMOX 基因的缺失會(huì)導(dǎo)致亞精胺含量降低和精胺積累［18］。

3.多胺與腫瘤的相關(guān)性

吳亞平和李英［19］研究發(fā)現(xiàn)，多胺水平升高與腫瘤發(fā)生有關(guān)，并且精胺在癌癥患者體內(nèi)濃度明顯比正常人高。McNamara 等［8］發(fā)現(xiàn)，在多種癌癥（皮膚癌、乳腺癌、結(jié)腸癌、肺癌和前列腺癌）中多胺濃度和ODC活性升高，考慮是由于生物合成增強(qiáng)導(dǎo)致的。多胺能影響腫瘤相關(guān)基因的表達(dá)；Gerner 和Meyskens［20］研究發(fā)現(xiàn)，此過程主要通過促進(jìn)細(xì)胞生長增殖和抑制細(xì)胞凋亡來實(shí)現(xiàn)。Babbar和Gerner［21］研究發(fā)現(xiàn)，在多數(shù)前列腺癌和結(jié)腸癌患者中，多胺通過氧化產(chǎn)生過量的活性氧，引起正常組織細(xì)胞損傷及突變，嚴(yán)重者甚至?xí)?dǎo)致癌變，從而得出結(jié)論多胺在前列腺癌及結(jié)腸癌患者體內(nèi)發(fā)揮著重要作用［22］。多胺體內(nèi)濃度水平失調(diào)及ODC活性增加均可導(dǎo)致癌癥發(fā)生［23］。Huang 等［24］研究發(fā)現(xiàn)，亞精胺/精胺N1-乙?；D(zhuǎn)移酶mRNA 及酶蛋白在多胺細(xì)胞中的含量都明顯增加。在轉(zhuǎn)移性組織中多胺含量比在前列腺細(xì)胞中的增加更為明顯。Rawat 等［25］基于以上實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果，考慮在人體內(nèi)缺乏雄激素的狀態(tài)下，促進(jìn)多胺細(xì)胞增殖可能是抑制前列腺癌進(jìn)一步生長的一種機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，精胺及亞精胺對(duì)前列腺癌的檢測(cè)具有較高的選擇性。一些與多胺結(jié)構(gòu)具有高度相似性的多胺類似物，與細(xì)胞內(nèi)天然多胺競爭性結(jié)合多胺轉(zhuǎn)運(yùn)通道，借助該通道進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，促進(jìn)多胺的分解代謝和細(xì)胞內(nèi)多胺損耗，從而減少細(xì)胞內(nèi)天然多胺的含量［26］。

幽門螺桿菌感染與胃癌發(fā)生過程中的多胺代謝

1.ODC的表達(dá)

一些研究報(bào)道了幽門螺桿菌感染患者胃組織和巨噬細(xì)胞中ODC 蛋白和mRNA 表達(dá)的增加。Patchett 等［27］使用14C鳥氨酸生物測(cè)定法檢查了32 例正?；颊吆?2 例確診胃癌患者的胃黏膜ODC 活性，并與47例上消化道惡性腫瘤風(fēng)險(xiǎn)增加的患者進(jìn)行了比較，特別是胃部分切除患者或家族性腺瘤性息肉病患者；正常患者的ODC 活性水平明顯低于胃切除或確診胃癌的患者；重要的是，無論臨床組如何，胃萎縮或腸上皮化生區(qū)域的ODC 活性都顯著增加。此外，在一組慢性淺表性胃炎、慢性萎縮性胃炎、胃發(fā)育不良和胃癌患者中，Miao 等［28］通過免疫組化證實(shí)了ODC 蛋白表達(dá)與胃黏膜惡性程度之間的正相關(guān)，這表明ODC 是癌前病變的潛在生物標(biāo)志物。

Chaturvedi等［29］證實(shí)了這些數(shù)據(jù)，他們進(jìn)一步證明了幽門螺桿菌誘導(dǎo)的胃炎患者ODC mRNA 表達(dá)增加；免疫組化顯示，這些感染患者的固有層單核細(xì)胞主要表達(dá)ODC。此外，Hardbower 等［30］使用免疫熒光顯示，與未感染的個(gè)體相比，幽門螺桿菌感染患者的CD68+ODC+細(xì)胞數(shù)量顯著增加。Elitsur等［31］觀察到，幽門螺桿菌感染的6例兒童與未感染的12 例兒童的胃黏膜中ODC 活性沒有顯著變化，胃炎癥與ODC水平之間也沒有相關(guān)報(bào)道；6例幽門螺桿菌陽性兒童表現(xiàn)為胃炎，特別是3例慢性輕度胃炎和3例慢性活動(dòng)性中度胃炎，但沒有胃萎縮。ODC 活性測(cè)定和ODC 免疫組化分析均顯示感染和未感染兒童的胃ODC 活性無差異［31］。與其他研究中評(píng)估的成年人相比，這些受感染兒童的年齡和缺乏胃萎縮可以解釋研究之間的差異［29-30］。

為了研究ODC 誘導(dǎo)與幽門螺桿菌之間存在的關(guān)系，Konturek 等［32］對(duì)20 例萎縮性胃炎患者進(jìn)行了為期7 d 的幽門螺桿菌根除治療（奧美拉唑、阿莫西林和克拉霉素）和為期3 個(gè)月的維生素C 治療；治療后3 個(gè)月，在胃組織中觀察到胃炎嚴(yán)重程度的降低以及ODC mRNA水平的降低。該研究組之前曾表明，在萎縮性胃炎和胃潰瘍患者中，采用三聯(lián)療法根除幽門螺桿菌可降低胃黏膜ODC 活性，增加胃黏膜細(xì)胞凋亡［33］。

2.SMOX的催化

SMOX 是胃腸道多胺代謝中的一種重要酶，因?yàn)樗苡行д{(diào)節(jié)精胺濃度［18］。為了研究SMOX 表達(dá)與幽門螺桿菌相關(guān)胃癌風(fēng)險(xiǎn)之間的關(guān)系，Gobert 等［34］對(duì)哥倫比亞患者的活檢和幽門螺桿菌臨床分離物進(jìn)行了評(píng)估，這些患者生活在安第斯山區(qū)，發(fā)生胃癌的風(fēng)險(xiǎn)較高，或者生活在太平洋沿岸地區(qū)，幽門螺桿菌感染患者的胃癌風(fēng)險(xiǎn)較低；胃活檢的免疫染色顯示，與低風(fēng)險(xiǎn)人群相比，高危地區(qū)幽門螺桿菌感染患者的上皮中SMOX 蛋白更豐富；這在幽門螺桿菌介導(dǎo)的疾病的所有階段都觀察到，即非萎縮性胃炎、萎縮性胃炎和腸化生。SMOX 水平從非萎縮性胃炎到萎縮性胃炎到腸化生逐漸增加［35］。臨床幽門螺桿菌分離株表明，與低風(fēng)險(xiǎn)菌株相比，高風(fēng)險(xiǎn)菌株明顯更易誘導(dǎo)SMOX mRNA 表達(dá)，從而確立了幽門螺桿菌在SMOX 誘導(dǎo)中的重要作用［37］。此外，Murray-Stewart 等［35］研究了高風(fēng)險(xiǎn)和低風(fēng)險(xiǎn)胃活檢中腫瘤抑制基因miR-124 的表觀遺傳沉默及其與SMOX 水平的關(guān)系；用miR-124 轉(zhuǎn)染的幽門螺桿菌感染的AGS 細(xì)胞維持了SMOX mRNA 的基礎(chǔ)水平，而陰性對(duì)照和野生型AGS 細(xì)胞的SMOX mRNA 水平增加了6～8 倍；隨后對(duì)哥倫比亞90 例患者的胃黏膜DNA 進(jìn)行測(cè)序分析，發(fā)現(xiàn)與低風(fēng)險(xiǎn)人群相比，高風(fēng)險(xiǎn)人群中3 個(gè)miR-124 基因座的DNA 甲基化水平顯著升高，這與免疫組化檢測(cè)的SMOX 蛋白表達(dá)增加相關(guān)。此外，與感染低風(fēng)險(xiǎn)臨床分離株的動(dòng)物相比，感染哥倫比亞高風(fēng)險(xiǎn)地區(qū)PZ5056 株幽門螺桿菌的12 周蒙古沙鼠表現(xiàn)出更多的發(fā)育不良和局限于發(fā)育不良腺體的SMOX 染色［18］。與對(duì)照動(dòng)物相比，研究組在感染幽門螺桿菌PMSS1 4 周的C57BL/6 小鼠的胃組織中沒有觀察到SMOX mRNA 表達(dá)顯著增加，也沒有觀察到精胺濃度增加；SMOX 缺失小鼠中沒有SMOX 表達(dá)，精胺濃度顯著降低，表明基礎(chǔ)SMOX 活性影響胃組織中的多胺濃度［36］。對(duì)感染幽門螺桿菌的RAW 264.7 巨噬細(xì)胞的體外試驗(yàn)顯示，SMOX mRNA 表達(dá)和隨后的精胺分解代謝顯著增加［37-39］。這些數(shù)據(jù)表明，SMOX在幽門螺桿菌胃炎的GEC和巨噬細(xì)胞中被誘導(dǎo)。

3.幽門螺桿菌感染和胃癌期間人類多胺濃度

因?yàn)槎喟分С衷鲋?，所以認(rèn)為它們的水平可能是腫瘤發(fā)生的標(biāo)志。因此，Lundell和Rosengren［39］分析了接受全胃切除術(shù)或次全胃切除術(shù)患者的胃腫瘤組織；在所有16 例患者中，腐胺和亞精胺濃度與來自相同個(gè)體的正常胃黏膜相比顯著增加；然而，兩組精胺水平差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；對(duì)14 例患者的ODC 活性的后續(xù)分析顯示，與正常胃黏膜相比，腫瘤組織中ODC活性增加，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。在一項(xiàng)研究幽門螺桿菌感染對(duì)多胺水平影響的臨床試驗(yàn)中，Linsalata 等［40］通過高效液相色譜法評(píng)估了20例接受胃鏡檢查的幽門螺桿菌陽性和6 例幽門螺桿菌陰性患者的胃竇和身體活檢中的多胺水平，與幽門螺桿菌陰性患者相比，陽性患者多胺水平更高［40］。

小 結(jié)

在過去的幾十年里，多胺的研究取得了相當(dāng)大的進(jìn)展，闡明了多胺的細(xì)胞和分子功能。在幽門螺桿菌誘導(dǎo)的胃癌中，多胺對(duì)于癌發(fā)生和進(jìn)展是關(guān)鍵的。由于多胺在癌癥發(fā)展中的新興含義，有越來越多的有前途的臨床試驗(yàn)，使用藥物通過靶向多胺代謝途徑用于潛在的化學(xué)預(yù)防和抗癌治療。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突

作者貢獻(xiàn)聲明儲(chǔ)琳琳：起草文章，對(duì)文章的知識(shí)性內(nèi)容作批評(píng)性審閱；王娜：起草文章，指導(dǎo)；郝佳慧：對(duì)文章的知識(shí)性內(nèi)容作批評(píng)性審閱，支持性貢獻(xiàn)；孫虓：起草文章，支持性貢獻(xiàn)；劉成霞：對(duì)文章的知識(shí)性內(nèi)容作批評(píng)性審閱，獲取研究經(jīng)費(fèi)，行政、技術(shù)或材料支持，指導(dǎo)，支持性貢獻(xiàn)