Smad3、Smad7及VEGF在胃癌中表达的研究进展

徐 飞

（承德医学院附属医院骨科， 河北承德 067000）

Smad3、Smad7及VEGF在胃癌中表达的研究进展

徐 飞

（承德医学院附属医院骨科， 河北承德 067000）

胃癌；Smad3；Smad7；VEGF；表达

胃癌是我国常见的恶性肿瘤，其发病率和死亡率均居我国各类肿瘤的首位。胃癌的发生、发展是由多种原癌基因的活化及多种抑癌基因的失活造成的，是一个涉及多因素多步骤的过程［1］。研究表明，胞浆蛋白Smads是传导转化生长因子-β（TGF β）信号通路关键的信号传导分子［2-3］。其中，Smads蛋白家族中的Smad3、Smad7在肿瘤的发生、发展过程中起到重要作用，成为目前肿瘤研究的热点，倍受人们的关注。肿瘤的发生与新生血管的形成密切相关，血管内皮生长因子（VEGF）在胃癌发生发展中的作用已经被人们所认识。现将Smad3、Smad7及VEGF在胃癌中的表达的研究进展作一综述。

1 Smad及VEGF的结构与功能

1.1 Smad、Smad7结构与功能 Smads蛋白由400-500个氨基酸组成。其分子的一级结构中，有3个功能区，分别为：（1）N端的MH1区，可与DNA的CAGAC序列结合，高度保守；（2）C端的MH2区；（3）二者之间的连接区，这一区域富含脯氨酸，可与转录辅激活蛋白或辅阻遏物相互作用。其中MH2区是Smads蛋白的功能效应区，而MH1区是MH2区的功能抑制区。其中有一个短连接区（Linker），位于两个结构域之间，含有若干个磷酸化位点，富含脯氨酸。这种结构导致Smads信号传导通路与MAPK信号传导通路存在交联反应［4］。迄今为止，在TGF-β信号传导通路特异性的下游靶分子中，Smads蛋白是唯一被认定的。研究发现，Smads蛋白家族含有8个成员，它们是Smad1、Smad2、Smad3、Smad4、Smad5、Smad6、Smad7及Smad8。以结构和功能不同为分类依据，Smads蛋白家族大体可以分为以下三类：

1.1.1 通用型Smads（Co-Smads）：目前惟一被发现的Co-Smads是Smad4，因为Smad4缺乏SSXS结构，所以不能被磷酸化。但是，Smads家族其它成员与Smad4相互作用后，可以形成比较稳定的异源寡聚体，这种异源寡聚体转位进入细胞核内部后，可以起到调节目的基因转录的作用。

1.1.2 膜受体激活型Smads（R-Smads）：主要包括Smads1、Smads2、Smads3、Smads5和Smads8。C端的MH2区存在SSXS结构是这一类型受体的共同特点，这个结构能被活化的TβRI磷酸化，并可与TGF β受体直接作用。一旦MH1区的抑制作用被解除，它就能和通用型的Smad结合，从而变成二聚体，转入细胞核内部，起到传导特异性信号的作用。TGF-β和活素类通路信号由Smad2和Smad3负责介导，而BMPs通路的信号则由Smad1、Smad5和Smad8介导。

1.1.3 抑制型Smads（I-Smads）：包括Smad6和Smad7两种，它们是TGF β-Smad信号传导通路的负调节因子［5］，其作用有两个方面，一是对受体介导的R-Smads磷酸化起干扰作用，二是对R-Smads和Co-Smads形成复合物起阻断作用。通过这两种作用，可以阻止TGF β的生物学效应，从而发挥负向调控作用。其中对BMP信号传导起干扰作用的是Smad6，对TGF-β和激活素信号传导起干扰作用的是Smad7［6］。

1.2 VEGF的结构和功能 VEGF的相对分子质量46000 Da，它是一种二聚体糖蛋白，在结构上，它是由二硫键组成的2条相同的多肽链。人类VEGF基因含有7个内含子和8个外显子，位于染色体6p21基因，可以编码5种亚型， 不同的亚型作用也不尽相同，其作用取决于所处的部位［7］。VEGF是一种多功能的细胞因子，可由内皮细胞、平滑肌细胞和间质细胞分泌，现发现VEGF家族包括7个成员，即VEGF-A、VEGF-B、VEGF-C、VEGF-D、VEGF-E、VEGF-F和PIGF（Placeta Growth Factor，胎盘生长因子）［8］。VEGF-A发现最早，不但在组织和细胞中含量最丰富，且功能最强，故大多数文献中的VEGF即指VEGF-A。

VEGF的作用主要有以下几个方面：（1）促血管内皮细胞增殖。VEGF是血管内皮细胞分裂素的一种，具有特异性，可以促进动脉、静脉及淋巴管来源的内皮细胞的生长［9］。目前发现，VEGF-A165和VEGF-A121能促进血管内皮细胞增殖，促进血管的形成。（2）增加血管的通透性。VEGF还可以增加毛细血管后微静脉和小静脉的通透性，从而使血浆蛋白从胞内渗漏到细胞外基质，其中包括凝血因子纤维蛋白原、纤维黏连蛋白、血浆酶原等，为新生血管形成和肿瘤细胞的生长提供营养［10］。（3）促进血管支撑物的生成。血管支撑物的主要来源是血浆蛋白凝块，血浆蛋白凝块的来源是渗漏到血管外的血浆蛋白，血浆蛋白在尿激酶型纤溶酶原激活因子（uPA）和组织型纤溶酶原激活因子（tPA）及尿激酶型纤溶酶等作用下形成血浆蛋白凝块，而血管内皮细胞对上述3种因子的表达正是在VEGF诱导下完成的。（4）抑制肿瘤细胞凋亡。对VEGF表达阳性的肿瘤细胞增殖组与对照组之间的研究表明［11］，在细胞凋亡的数目上有明显的下降。

2 Smad3、Smad7及VEGF与胃癌

2.1 Smad3与胃癌 Smads蛋白能将TGF-β信号从细胞外传递到细胞核内，是TGF-β/Smads信号传导通路中的重要组成成员。如果Smads的表达缺失或突变，则可以使TGF-β信号传导通路的传递发生中断，从而导致许多恶性肿瘤的发生/发展。在结肠癌、肺癌、乳腺癌中，在染色体15q21-22区域，发生等位缺失的情况非常常见，而Smad3恰恰定位在这个区域。如果鼠缺失Smad3基因，那么它将非常有可能发生转移性结肠癌和转移性指肠癌。癌蛋白c-Ski的扩增、融合蛋白AML/Evil的扩增和AML/MDS/Evi-1的扩增可以导致Smad3的功能性失活［12］。Wang等［13］应用PCR-SSCP技术检测36例人卵巢癌标本中的Smad3基因发现，在103位密码子呈现多态性的Smad3基因在卵巢癌的标本中占15例，其与卵巢癌的关系目前还不是很清楚，Smad3基因在这些标本中没有氨基酸的改变。Smad3表达受Smad3抑制子的调节，一旦这种调节出现错误，其后果是造成Smad3的功能性失活。以血液恶性肿瘤为例，如果恶性肿瘤细胞出现了选择性的生长优势，那么可以肯定的是Smad3的活性受到了抑制。也有研究报道，TGF-β信号传导通路不能抑制Smad3表达缺失的胃癌细胞的生长，但是，一旦我们将Smad3基因重新导入到胃癌细胞之后，就又能发现新的生长抑制作用［14］。

2.2 Smad7与胃癌 Smad7是TGF作用的靶基因之一，可在TGF-β/Smad信号通路进行反馈调节，维持TGF-β信号通路的平衡，并可抑制该通路发挥作用。一旦Smad7表达失衡，细胞对TGF-β的应答将会受到影响，加速细胞向恶性转化。多数研究表明［15-17］，Smad7对TGF-β信号通路起抑制作用，甚至有人把它列为癌基因之列。Smad7表达的异常将有助于恶性肿瘤的发生［18］。Leng等［19］报道，Smad7蛋白表达与组织的恶性度成正相关：在正常胃组织和分化程度高的胃癌组织中，Smad7蛋白呈现低表达；在胃癌组织，尤其是分化程度低的胃癌组织中，Smad7蛋白呈现高表达。冷爱民等［20］对78例胃癌组织和78例正常胃粘膜组织做了对比检测，结果显示，Smad7蛋白在胃癌旁组织中的阳性表达明显低于在胃癌组织中的阳性表达，随着胃癌分化程度的降低，其阳性表达率升高，且有淋巴结转移者smad7阳性表达率高于无淋巴结转移者。陆斌等［21］研究表明，smad7蛋白在胃癌组织中表达上调，且与胃癌Lauren分型及分化程度密切相关。这说明了Smad7表达的增高与胃癌的发生、发展、分化程度、侵袭、转移有密切的关系。Kim等［22］认为，smad7的表达与患者生存密切相关，并可作为独立的预后因素。

2.3 VEGF与胃癌 VEGF是最重要的血管内皮生长因子［23-24］。肿瘤的生长分为两个阶段，即无血管期和血管生成期。在无血管期阶段，肿瘤获取营养和排泄代谢产物的主要方式是与周围组织的弥散，在肿瘤体积较小时，一但肿瘤内出现新生血管，肿瘤将会迅速长大，并有可能发生转移。在实体肿瘤中，如果没有新生血管生成，那么实体肿瘤的体积不会过于增大。肿瘤细胞及其宿主细胞释放的促血管生成因子和抗血管生成因子共同对血管生成过程起作用，因此，血管生成在肿瘤发生、发展、浸润及转移过程中发挥着重要的作用。

Zhou等［25］对VEGF基因的多态性进行分析，发现胃癌的发生、发展与VEGF-634G/C、VEGF+936C/T基因表达并没有显著的关系，但却发现VEGF+1612AA基因型在胃癌患者中的表达显著高于正常组，在非贲门癌患者和Laurens分型为弥漫型的胃癌患者中，VEGF+1612AA基因型表现为高表达，而在贲门癌者和肠型胃癌患者中，VEGF+1612AA基因型表达相对低。这就证明，中国汉族人胃癌发生、发展的高危因素之一就是VEGF+1612G/A基因多态性。以此为依据，提出一种观点：胃癌的Lauren's分型在很大意义上取决于地域差异与基因型的差异。无独有偶，Lieto等［26］也发现，胃癌组织中VEGF阳性率明显高于胃正常组织， 且经手术治疗的患者生存时间与患者VEGF的表达量呈高度相关。与胃癌TNM分级相比，VEGF的表达量更能准确地对胃癌患者预后做出反映。有研究表明［27］，VEGF在弥漫性胃癌中的促进血管生成作用显著高于对照组，以VEGF作为靶点的治疗方法对弥漫性胃癌具有更明显的效果，但对局限性胃癌效果则较差。Yang等［28］研究结果表明，处于T1-T2期的患者、无血管浸润的患者、淋巴结和远处转移的患者，VEGF阳性率显著低于T3-T4期的患者、有血管浸润的患者、淋巴结转移和远处转移的胃癌患者。肿瘤血管形成越丰富、5年生存率越低的患者，其VEGF表达程度越高。同时提出：在对胃癌的基因治疗和胃癌预后的判断上，VEGF是一个重要得生物学指标，它也能作为一个新靶点对胃癌进行基因治疗。Han等［29］研究也发现，胃癌组织中VEGF-C表达高于胃正常组织，且有淋巴结转移的患者VEGF-C表达明显高于无淋巴结转移者。Deguchi等［30］证实，在胃癌组织中，VEGF-C和VEGF-D的阳性表达率较高，在无淋巴结转移的胃癌组织中，VEGF-C表达明显低于有淋巴结转移者；并指出，在胃癌的淋巴道转移中，VEGF-C和VEGF-D发挥了重要作用。VEGF-D促进肿瘤淋巴管和新生血管的形成、抑制肿瘤细胞凋亡、促进肿瘤细胞增殖的作用主要通过自分泌和旁分泌机制来完成［31］。

3 展望

综上所述， Smad3、Smad7参与了TGF-β的信号传导，在胃癌及其它肿瘤的发生、发展中起到了重要的作用。说明Smads蛋白可以通过缺失或突变的方式导致TGF-β的生长抑制作用消失，导致TGF-β信号传导通路发生错误，最终导致恶性肿瘤的发生。Smad3和Smad7的异常表达均被发现与胃癌的发生有关，而且对胃癌的侵袭与转移有促进作用。目前，在基因层面治疗恶性肿瘤有了新的途径，肿瘤靶向治疗即是其中的一种。将TGF-β/ Smads信号通路作为靶点，是临床基因治疗胃癌的一个新思路。但是，在这个过程中还有许多问题有待进一步研究，比如Smad3、Smad7影响TGF-β/Smads信号传导通路、最终导致肿瘤形成的具体机制，TGF-β从抑制肿瘤形成转换为促进肿瘤生长的具体机制等等。

近年来，抑制肿瘤血管生成、阻断肿瘤营养来源成为治疗胃癌的新方向。VEGF成为肿瘤治疗的新靶点，因为目前发现的活性和专属性最强的血管内皮生长因子就是VEGF［32］。VEGF与胃癌发生、发展、浸润、转移及预后密切相关，它是一个重要的生物学指标，检测VEGF对胃癌的治疗及判断预后具有重要的参考价值。

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（综述讲座栏目编辑：张玉亭）

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1004-6879（2016）03-0249-05

（2015-09-19）