鸟苷酸环化酶C在结直肠癌诊治中的研究进展

姚镇东 徐 敏

南京医科大学上海市第一人民医院临床医学院消化科(200080)



鸟苷酸环化酶C在结直肠癌诊治中的研究进展

姚镇东 徐 敏*

南京医科大学上海市第一人民医院临床医学院消化科(200080)

鸟苷酸环化酶C(GCC)作为一种肠道组织特异性多肽，在肠黏膜上皮细胞表达，同时表达于结直肠癌细胞株以及原发性和转移性结直肠癌。研究表明检测血液中GCC mRNA可早期发现结直肠癌的临床转移和复发，有益于治疗方案的制定与治疗后的随访复查。本文就GCC与结直肠癌诊断和治疗的研究进展作一综述。

鸟苷酸环化酶C； 结直肠肿瘤； 复发； 肿瘤转移； 诊断； 治疗

Therapy

结直肠癌是严重危害人类健康的常见恶性肿瘤之一。目前结直肠癌占全球所有肿瘤的10%，是第四大癌症相关死亡原因，其中男女比约为4∶1[1-2]。

鸟苷酸环化酶C(guanylyl cyclase C, GCC)是一种肠道组织特异性多肽，属于受体鸟苷酸环化酶家族成员，是N-连接糖蛋白受体，特异性表达于肠上皮细胞。GCC基因定位于人类12号染色体，有7个外显子[3]。GCC结构包括胞外N末端受体结合区、独立的跨膜区、胞质区、催化区、羧基末端。GCC具有以下功能：调节钠离子动态平衡；刺激氯离子分泌/抑制氯化钠吸收，调节肠道功能；调节肠道pH值，促进食物消化吸收；分泌黏液、水，清除肠道组织中的病原菌。GCC亦可表达于结直肠癌细胞株、原发性和转移性结直肠癌，调节肠上皮细胞转变，抑制结直肠癌细胞增殖和DNA合成。体内GCC抗体可能通过环磷酸鸟嘌呤(cGMP)依赖的相关机制来调节小肠黏膜上皮细胞的增殖和分化[3]。有报道发现食管和胃腺癌中可见GCC表达[4]，但多数文献显示GCC可作为结直肠癌高度特异性的生物学指标。本文就GCC在结直肠癌诊治中的研究进展作一综述。

一、GCC在结直肠癌中的表达

1. GCC可作为新的结直肠癌特异性肿瘤标记物：GCC在原发性结直肠癌细胞中稳定表达，在肠外正常组织和肠外肿瘤中不表达，而在转移性结直肠癌细胞中GCC的表达为正常肠上皮细胞的2～10倍。Birbe等[5]发现，正常小肠、结肠黏膜、结肠癌淋巴结转移、结肠癌组织和肝脏组织中GCC表达均阳性，而在非肠道来源组织(食管、胃、胃癌等)中GCC表达均阴性，由此可见，GCC在肠道组织中的表达具有特异性。有研究[6]应用荧光定量RT-PCR检测GCC表达，结果显示结直肠癌组织中GCC拷贝数为正常肠黏膜组织的2倍。多项研究证实GCC可作为结直肠癌的生物学标记物[7-8]。Buc等[9]的研究应用免疫组化技术检测正常肠组织、结直肠癌组织和肠外组织中GCC表达，同时以癌胚抗原(CEA)和细胞角蛋白20(CK20)作为对照，结果提示GCC阳性率为100%，而CEA和CK20阳性率分别为95%、92%。与CEA和CK20相比，GCC在肠外非结直肠肿瘤中均为阴性。说明GCC的敏感性和特异性优于CEA或CK20。Gervasoni等[10]的研究亦发现，与传统肿瘤标记物CK19、CK20、CEA等指标相比，GCC有较高的肠道组织特异性和较低的假阳性率。

2. 外周血GCC mRNA与结直肠癌复发和微转移的关系：部分未发生淋巴结转移的结直肠癌患者术后会出现复发和远处转移，因此，有学者认为这部分患者可能存在淋巴结微转移现象，影响预后[11]。Schulz等[6]对23例切除术后病理学诊断为阴性的367个淋巴结检测GCC表达，结果表明6例患者的76个淋巴结发生了微转移。另有研究[12]采用实时定量PCR法对21例已切除淋巴结且组织学证实无转移的结直肠癌患者、6年以上无复发的11例患者以及10例切除术后3年内复发的患者行GCC检测，结果发现GCC mRNA在所有复发患者中表达，在无复发患者中不表达。检测血液GCC mRNA可早期发现结直肠癌的复发和临床转移，有助于治疗方案的制定和治疗后的随访复查。Fava等[13]分析了24例Dukes D期转移性结直肠癌患者和20名健康志愿者外周血单核细胞中GCC表达，并通过CD34祖细胞评估GCC和其他上皮细胞特异性标记物。结果显示健康志愿者CD34细胞中GCC低水平表达。GCC mRNA检测可作为鉴别转移性癌症患者和健康志愿者的准确方法。宗祥云等[14]运用RT-PCR法检测结直肠癌患者外周血中GCC mRNA表达，以良性疾病患者和正常人外周血标本作为对照，结果显示结直肠癌患者外周血GCC mRNA阳性表达率显著高于对照组(P<0.001)；同时发现原发性结直肠癌组外周血GCC mRNA阳性表达率显著低于复发转移组(P<0.05)。说明GCC mRNA在结直肠癌患者外周血中有较高的阳性表达率，尤其是在结直肠癌复发或转移病例，可作为术后复发、转移的早期检测指标。Chen等[15]用RT-PCR法检测结直肠癌腹腔镜患者术前、术中以及术后2周外周血GCC mRNA水平，评价游离肿瘤细胞数量，结果显示术前GCC mRNA水平与分期无关，而术后2周GCC mRNA水平持续高表达的患者预后差，说明术后检测随访患者外周血GCC mRNA有重要的临床意义。

二、GCC抑制细胞增殖的机制

GCC配体的缺失会导致结肠上皮细胞稳态失衡，从而促使肠道肿瘤的发生[16]。GCC在抑制细胞增殖的过程中与下列物质密不可分：①鸟苷素和尿鸟苷素：鸟苷素和尿鸟苷素是GCC的内源性配体[17]。研究发现，在结直肠癌中编码鸟苷素和尿鸟苷素的mRNA受到明显抑制，然而GCC mRNA表达在结直肠癌与正常肠黏膜中无明显差异[18]。②cGMP：GCC受鸟苷素、尿鸟苷素或热稳定肠毒素(STa)激活后[8]可增加cGMP内流，通过环核苷酸门控离子通道和钙离子内流，抑制结直肠癌细胞的DNA合成。在多功能干细胞的驱动下，肠上皮细胞进行增殖、迁移、分化和凋亡的自我平衡。近年研究发现GCC的旁分泌调节通路对抑制细胞增殖起有至关重要的作用[19]。

三、GCC分子学检测有利于鉴别复发和转移

复发和转移仍是目前结直肠癌临床治疗的主要难题。结直肠癌的分期取决于肿瘤和区域淋巴结的组织病理学分析，但约30%的淋巴结阴性患者发生复发[20]。采用分子技术可弥补组织病理学分期的缺陷(如组织采样和敏感性)。GCC的分子鉴定[21]可作为判断结直肠癌复发和分子学分期的一种有效的独立指标。目前前瞻性临床研究表明，淋巴结的GCC分子学检测分析可评估癌症程度，从而预示疾病复发的风险[8]。

四、GCC研究引领结直肠癌治疗新思路

以往结直肠癌的治疗以手术治疗为主，辅以放疗、化疗和靶向治疗。最常用的化疗药物包括氟尿嘧啶类化合物(5-氟尿嘧啶)和卡培他滨、奥沙利铂、伊立替康[22]。近年随着GCC与结直肠癌关系的深入探究，发现给予大肠杆菌STa或尿鸟苷素治疗能通过延缓细胞周期来抑制T84和Caco2细胞增殖。尿鸟苷素通过cGMP依赖机制激活GCC，从而诱导T84和Caco2细胞凋亡[23-24]。GCC配体类似物，如利那洛肽等药物与肠道GCC结合后，可导致细胞内外cGMP浓度升高。这种配体补充疗法有望成为结直肠癌药物治疗的新思路。此外，Marszalowicz等[25]的研究已证实GCC靶向抗毒素治疗结直肠癌的疗效，但仍需高质量的研究进一步证实。

STa是由产人源肠毒素性大肠杆菌产生的一种肠毒素，可引起细胞脱水，电解质外流，产生水样腹泻；STa亦是GCC的配体。有报道[26]显示每年全球约120万例患者被确诊为结直肠癌，而超过60万例患者直接或间接死于结直肠癌，但在不发达国家以及发展中国家的发病率相对较低，上述地区常见的流行病学特征为STa的流行。在发展中国家，周期性感染产生STa的大肠杆菌或许可起到有益的治疗作用，由于STa能在相对早期的肿瘤形成阶段抑制细胞增殖，故其具有肠道抗肿瘤的作用[27]。肠道中其他额外的信号通路调节GCC或被GCC调节，可减缓或促进肿瘤的形成，同时受到GCC配体的调控[18]。这个现象或许对微生物治疗结直肠癌的研究有一定的启发作用。伴随GCC抑制肿瘤机制的进一步研究，结直肠癌的治疗或许将取得重大突破。

五、结语和展望

GCC与结直肠癌致病危险因素的研究不断开展，国外有研究报道肥胖诱导的结直肠癌与GCC旁分泌信号轴沉默有关[28-29]。GCC既能在正常肠黏膜上皮表达同时可在结直肠癌中高表达，随着抑癌机制的逐渐阐明以及GCC通路的深入研究，上述两者看似矛盾的关系也被逐渐厘清。GCC mRNA在预测结直肠癌中具有良好的特异性和高度敏感性，今后应进一步证实其与结直肠癌癌前病变腺瘤性息肉、炎症性肠病等的关系。GCC为STa的靶受体，但其在肠道中的作用以及转运通路仍未完全阐明，或许仅在某种关键因素作用于GCC及其配体时肿瘤才会形成[24]。未来应进一步寻找可通过激活配体直接影响GCC或cGMP产生的新通路。

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(2016-01-27收稿；2016-02-22修回)

Progress in Research on Guanylyl Cyclase C in Diagnosis and Treatment of Colorectal Cancer

YAOZhendong,XUMin.

DepartmentofGastroenterology,ShanghaiGeneralHospitalofNanjingMedicalUniversity,Shanghai(200080)

XU Min, Email: xumin73@126.com

Guanylyl cyclase C (GCC) is a specific intestinal tissue polypeptide expressed in intestinal epithelial cells, and is also expressed in colorectal cancer cell line and primary and metastatic colorectal cancer. Studies have indicated that level of GCC mRNA in blood could contribute to the early detection of colorectal cancer metastasis and recurrence, and is beneficial to the formulation of therapeutic regimen and follow-up. This article reviewed the progress in research on GCC in diagnosis and treatment of colorectal cancer.

Guanylate Cyclase C; Colorectal Neoplasms; Recurrence; Neoplasm Metastasis; Diagnosis;

10.3969/j.issn.1008-7125.2016.10.011

#本文通信作者，Email: xumin73@126.com