胃癌的分子标记物及其对预后影响的研究进展

刘京运,金世禄,刘宝珍,张建

(1.滨州医学院临床学院,山东 滨州 256603;2.滨州市人民医院消化内科;3.滨州市人民医院病理科,山东 滨州 256610)

胃癌的分子标记物及其对预后影响的研究进展

刘京运1,金世禄2,刘宝珍2,张建3

(1.滨州医学院临床学院,山东 滨州 256603;2.滨州市人民医院消化内科;3.滨州市人民医院病理科,山东 滨州 256610)

胃癌是临床最常见的恶性肿瘤之一，发病率和死亡率位居世界第二，且具有起病隐匿、易转移、早期易漏诊和高复发率等特点。随着临床诊疗技术的发展，早期胃癌的长期总生存期(OS)有显著提高，但进展期胃癌患者的预后仍然处于较低水平。由于临床缺乏敏感性高和特异性强的分子标记物以及简单易行的国内普查系统，大部分胃癌患者就诊时已处于进展期或晚期，大大影响了患者的临床治疗效果和生存质量。胃癌预后的基础研究和临床实践一直是研究的难点和热点，而血清分子标记物检测因其具有动态观察疾病进展程度、简单无创、非侵入性和可重复定量测定等优点而备受临床青睐。参与肿瘤的调控和转移的基因包括基质金属蛋白酶(MMP)、细胞黏附分子、血管生成因子、细胞周期蛋白、血管生长因子、蛋白酶等，可作为胃癌的预后指标。本研究主要综述了胃癌分子标记物的检测及其对预后的影响，以期为早期诊断胃癌提供借鉴。

胃癌;分子标记物;细胞黏附分子;细胞周期蛋白;血管生成因子;血管生长因子;基质金属蛋白酶

胃癌是临床最常见的恶性肿瘤之一，发病率和死亡率位居世界第二，仅次于肺癌，且具有起病隐匿、易转移、早期易漏诊和高复发率等特点[1]。在我国，胃癌的新发病例约占全部恶性肿瘤的17%以上，死亡率占20%以上[2]。近年来，虽然胃癌在我国的发病率有所下降，但死亡率和复发率一直居高不下。随着临床诊疗技术的发展，早期胃癌的长期总生存期(OS)有显著提高，但进展期胃癌患者的预后仍处于较低水平。由于临床缺乏敏感性高和特异性强的分子标记物以及简单易行的国内普查系统，大部分胃癌患者就诊时已处于进展期或晚期，大大影响了患者的临床治疗效果和生存质量。以手术为主的综合治疗仍是当前临床治疗胃癌的首要选择，但根治术后患者的5年生存率仅为20%～50%，而转移性患者(不能手术根治者)的中位生存期仅为3～24个月[3]。淋巴结转移、血管侵犯、组织学分级和肿瘤发生部位等因素与胃癌的预后密切相关[4]。胃癌预后的基础研究和临床实践一直是研究的难点和热点，而血清分子标记物检测因其具有动态观察疾病进展程度、简单无创、非侵入性和可重复定量测定等优点而备受临床青睐[5]。参与肿瘤的调控和转移的基因包括基质金属蛋白酶(MMP)、细胞黏附分子、血管生成因子、细胞周期蛋白、血管生长因子、蛋白酶等，可作为胃癌的预后指标[6]。本文对胃癌分子标记物的检测及其对预后的影响做一综述，以期为早期诊断胃癌提供借鉴。

1 细胞周期蛋白

胃癌的遗传及表观遗传学是否发生改变对细胞周期和凋亡有显著影响作用。G1-S期作为细胞周期中的关键限速点，细胞周期蛋白(cyclin)可以控制其进程，并在肿瘤中表达异常。细胞周期蛋白D1、D2、D3基因与细胞周期蛋白依赖性蛋白激酶(CDK)4和CDK6的亚基相连接，而CDK2活性主要受E型细胞周期蛋白的调控。研究[7]表明，细胞周期蛋白E过表达与肿瘤的侵袭性有显著相关性，而胃癌患者体内常存在细胞周期蛋白E基因的异常表达上调。

p53作为抑癌基因的一种，在肿瘤进展中主要通过调控DNA修复以及细胞的凋亡和分裂发挥重要作用[8]。但其是否可以作为胃癌的独立预后因素仍备受争议。有研究[9]认为其与胃癌患者的预后密切相关，可作为胃癌预后的独立指标，但也有研究[10]认为，其与胃癌预后无显著相关性。p53表达可以作为手术治疗胃癌的OS和胃癌无病生存的独立预后因素。当p53表达时，临床辅助化疗的效果较差。有研究[11]认为，p53表达缺失和p21表达增高与胃癌患者的生存率显著相关。因此，p53表达被认为是预测胃癌患者术后生存的可能有用的预后指标。而p21和p27表达的胃癌患者预后较好，因此可用作胃癌独立预后因素。有研究[12]发现，联合检测p21、p27和p53的表达可以更准确的预测胃癌患者预后，因此，可将此联合检测作为临床预测胃癌患者预后的重要手段。

2 基质金属蛋白酶(MMP)

肿瘤浸润以及血管的生成、转移的起始因素均为细胞外基质降解，而MMP家族和MMP组织抑制因子(TIMPs)的平衡在细胞外基质的降解过程中起关键作用。MMP家族由基质细胞或肿瘤细胞生成，包含16个金属蛋白酶，可以降解基底膜和细胞间基质。胃癌患者可表达多种MMPs。MMP-1阳性表达的胃癌患者比阴性表达患者预后差[13]。同时，上皮细胞MMP-2的表达与非根治性胃癌手术治疗预后和肿瘤的高分期有关[14]。MMP-9是一种蛋白水解酶，也是锌离子依赖性内肽酶，在细胞外基质和基底膜的降解中起重要作用。MMP-9在正常组织中弱表达或无表达，MMP-9 mRNA在胃癌细胞中呈现增强表达[15]。有研究[16]显示，胃癌患者血清MMP-9水平在术后显著下降，且术后高分期组、转移组、复发组和低分化组MMP-9水平显著高于低分期组、无转移组、无复发组和高分化组，说明动态监测MMP-9水平可协助临床判断胃癌的临床分期和预后监控等，但其特异性和敏感性较差。因此，此类标记物不能独立预测胃癌患者的预后。TIMPs具有多种功能，可以抑制细胞外基质降解，但主要取决于肿瘤的微环境和生长阶段。TIMP-1的浓度可用来预测胃癌患者的复发情况和无病生存率，也可独立预测胃癌患者OS[17]。它还可抑制MMPs的表达，在肿瘤细胞诱导的组织降解过程中发挥关键性作用，且高浓度TIMP-1的胃癌患者，预后更好。有研究[18]结果表明，TIMP-2的免疫组化染色显示TIMP-2在低分化胃癌患者中表达水平较低，且其在无转移胃癌患者中的表达显著高于远端转移者，表明TIMP-1和TIMP-2可用作胃癌的独立预后因素。

3 细胞生长因子

多种自分泌和旁分泌产生的细胞生长因子及其受体在胃癌中呈现异常表达。I型人表皮生长因子受体(HER)家族由HER-1/ErbB1(如表皮生长因子受体)、HER-2/ErbB2、HER-3/ErbB3及HER-4/ErbB4组成。细胞外配体和受体结合后可启动信号转导级联反应，影响细胞的凋亡、分化、迁移、增殖、黏附和血管生成。其中，HER-1的表达与淋巴细胞转移、肿瘤浸润深度和癌症复发有关联，但与远处转移无关[19]。HER-2/neu基因为原癌基因，可编码185kD跨膜蛋白，具有酪氨酸激酶活性。有研究[20]发现，胃癌患者具有HER-2/neu基因扩增现象，此类患者多预后不良。且肠型胃癌患者的HER-2/neu基因扩增率显著高于弥漫性胃癌患者。HER-2/neu基因表达与淋巴结转移、浆膜侵犯、肿瘤大小有显著相关性，HER-2/neu基因高表达的胃癌患者，其生存率显著低于HER-2/neu基因低表达的患者。且胃癌患者中，HER-2/neu基因扩增或高表达的发生率在胃食管结合处显著高于其他部位。因此，HER-2/neu基因扩增可以作为胃癌的独立预后指标。同时，也有研究[21]发现，HER-3高表达与胃癌患者的预后紧密相关，可作为胃癌的独立预后因素。

4 Rb信号通路

Rb信号通路可以调控细胞周期G1/S检测点，其主要由cyclin D1基因、p16(CDPK2/MTS1)和视网膜母细胞瘤抑制因子(Rb1)等组成。低磷酸化的Rb蛋白可与转录因子E2F结合并抑制其活性，以此将细胞周期阻滞在G1-S期。而CDK、cyclin E和cyclin D1具有调控Rb蛋白磷酸化的作用。p16可与CDK4和6结合，对CDK4和6结合D型细胞周期蛋白具有竞争性抑制作用[22]。在胃腺癌患者中，cyclin E、p16或Rb中至少有一种表达异常，大大提高了Rb信号通路出现异常表达的可能性。同时，有淋巴结转移的胃癌患者Rb表达显著低于无淋巴结转移患者。也有研究[23]认为，Rb表达的降低与胃癌患者OS较差有显著相关性。

5 CD44

CD44是一种由10个外显子剪切形成并具有识别透明质酸功能的糖基化细胞表面分子，能介导多种细胞功能，如淋巴细胞的转移和归巢、细胞与基质间的粘附、细胞与细胞间的黏附等。CD44的表达与手术后胃癌患者的复发和死亡有显著关系。而免疫组化CD44的表达与胃癌患者的肿瘤远处转移密切相关。同时，作为肿瘤干细胞的标记物，CD44的表达受多种基因参与和调控，并最终决定肿瘤的进展和预后[24]。CD44v6是一种含有v6变异体的CD44拼接变异体，可通过影响肿瘤细胞和细胞外基质以及肿瘤细胞间基质的结合，促进肿瘤的转移和浸润[25]。CD44v6 mRNA在活检标本中的表达水平可用来预测肿瘤是否发生远处转移。低表达CD44v6 mRNA的早期胃癌患者预后较好。术前检测CD44v6在血清中的浓度可预测弥漫型胃癌患者的预后和疾病进展。有研究[26]显示，胃癌患者的血清CD44v6阳性率显著高于健康体检者和胃溃疡患者，且其水平与胃癌患者的淋巴结转移和远处转移、肿瘤大小及临床分期密切相关。同时，CD44v6联合骨桥蛋白(OPN)检测胃癌的敏感性高达92.5%，因此二者联合检测可作为胃癌诊断和预后监测的指标[26]。

6 细胞黏附分子

E-cadherin是120KD的跨膜糖蛋白，主要由CDH1基因编码，与钙依赖性同型细胞的黏膜结构、细胞极性和粘附有关。CDH1基因可促进多态化或甲基化，从而下调基因转录。CDH1基因突变与家族性胃癌相关。多种恶性肿瘤可见E-cadherin表达缺失。发生肿瘤转移时，E-cadherin表达会发生二次丢失，有研究[27]认为，胃癌患者血清中E-cadherin的表达降低可作为其独立的预后因素。Yoshii等[28]发现，胃癌患者肿瘤浸润深度与E-cadherin异常表达率有关，黏膜下癌和黏膜内癌的E-cadherin阳性率分别为82%和33%。而Lee等[29]认为，黏膜下E-cadherin低表达与胃癌早期淋巴结转移有关，特异性和敏感性分别为89.5%和72.7%，但其不能作为胃癌患者淋巴结转移的独立预测指标。

E-cadherin和黏蛋白之间形成的复合体为钙黏蛋白依赖性上皮细胞黏附的前提条件。β-catenin蛋白作为细胞黏附复合体的基本结构之一，可激活Wnt信号通道。而Wnt信号通道功能失调会使低磷酸化的β-catenin蛋白发生聚集现象，并将其运输至细胞核，结合高活性组域因子Tcf/LEF，并刺激靶基因转录，如cyclin D1和cmyc等。有研究[30]显示，弥漫性胃癌患者中，E-cadherin和β-catenin均出现异常表达，且E-cadherin/β-catenin复合体结构异常与胃癌细胞黏附功能障碍、肿瘤进展和转移、侵袭性增加和细胞分化较差关系密切。可溶性E-选择素(sE-selection)是内皮细胞合成的表面糖蛋白，也是细胞黏附分子选择素家族成员，在正常组织内皮细胞中无表达。有研究[31]发现，sE-selection可介导血管内皮细胞和肿瘤细胞的黏附，其浓度升高反映肿瘤的转移和进展情况，可作为筛查胃癌的血清学标记物，但其敏感性较低，需与其他标记物合用。

7 小结

除上述标记物外，还有大量标记物也在胃癌预后判断中发挥重要作用[32]。CD24作为一种糖基磷脂酰肌醇蛋白，能激活血小板和内皮细胞。CD24的表达可促进表达CD24的肿瘤细胞的扩散[33]。研究[34]发现，CD24在胃腺癌胞浆中的高表达与淋巴血管浸润、浆膜浸润、肿瘤级别(Ⅲ～Ⅳ级)及生存率低显著相关，而弥漫性胃腺癌报警CD24阳性表达的患者，生存期显著低于阴性表达患者。原钙粘蛋白10(PCHD10)基因具有抑癌基因功能，可编码原钙粘蛋白，调节细胞生长，诱导细胞凋亡，抑制癌细胞的转移和浸润等。PCHD10在胃癌患者中也呈现异常表达，且胃癌和癌旁组织中，PCHD10启动子甲基化比较常见，而伴有癌旁组织PCHD10甲基化的胃癌患者，OS显著减少[35]。另外，临床还发现大量胃癌预后相关性分子标记物，如细胞周期素、微卫星不稳定、Cyclooxygenase-2(COX-2)、integrin αvβ6、S100A4(mts)、PCNA、p33ING1、DCC、APC、MET、Survinin、KRAS等。

但是，有关胃癌预后相关分子标记物的检测仍存在以下问题：(1)单独检测某一标记物的准确性较低，不能完全作为胃癌诊断和预后的唯一指标；(2)相同的标记物在多种肿瘤中均有表达，敏感性和特异性均较低；(3)检测方法较为复杂，但表达较弱，难以在临床推广应用。因此，临床需不断研究新的更有效的分子标记物作为胃癌的独立预后指标，进而提高胃癌的诊断、治疗和预后。

[1] Jemal A,Bray F,Center MM,etal.Global cancer statistics.CA Carcer[J].Clin,2011,61(2):69-90.

[2] Rafiei E,Mohammadian-Hafshejani A,Towhidi F,etal.Lack of Any Relationship of Stomach Cancer Incidence and Mortality with Development in Asia[J].Asian Pacific Journal of Cancer Prevention Apjcp,2016,17(8):3777.

[3] 陈凛,崔建新.胃癌术后复发与再手术[J].临床外科杂志,2016,24(11):813-815.

[4] Piessen G,Messager M,Leteurtre E,etal.Signet ring cell histology is an independent predictor of poor prognosis in gastric adenocarcinoma regardless of tumoral clinical presentation [J].Ann Surg,2009,250(6):878-887.

[5] Wang X,Zhi Q,Liu S,etal.Identification of specific biomarkers for gastric adenocarcinoma by ITRAQ proteomic approach[J].Sci Rep,2016,6:38871.

[6] Min L,Zhao Y,Zhu S,etal.Integrated Analysis Identifies Molecular Signatures and Specific Prognostic Factors for Different Gastric Cancer Subtypes[J].Transl Oncol,2016,10(1):99-107.

[7] Huang L,Ren F,Tang R,etal.Prognostic Value of Expression of Cyclin E in Gastrointestinal Cancer:A Systematic Review and Meta-Analysis[J].Technol Cancer Res Treat,2016,15(1):12-19.

[8] Li N,Xie C,Lu NH.p53,a potential predictor of Helicobacter pylori infection-associated gastric carcinogenesis[J].Oncotarget,2016,7(40):66276-66286.

[9] Subhash VV,Tan SH,Yeo MS,etal.ATM expression predicts veliparib and irinotecan sensitivity in gastric cancer by mediating p53-independent regulation of cell cycle and apoptosis[J].Mol Cancer Ther,2016,15(12):3087-3096.

[10]Gamboa-Dominguez A,Seidl S,Reyes-Gutierrez E,etal.Prognostic significance of p21WAF1/CIPI,p27Kip1,p53 and E-cadherin expression in gastric cancer[J].J Clin Pathol,2007,60(7):756-761.

[11]Liu X,Yu H,Cai H,etal.Expression of CD24,p21,p53,and c-myc in alpha-fetoprotein-producing gastric cancer:Correlation with clinicopathologic characteristics and survival[J].J Surg Oncol,2014,109(8):859-864.

[12]Mattioli E,Vogiatzi P,Sun A,etal.Immunohistochemical analysis of pRb2/p130,VEGF,EZH2,p53,p16(INK4A),p27(KIP1),p21(WAF1),Ki-67 expression patterns in gastric cancer[J].J Cell Physiol,2007,210(1):183-191.

[13]Dedong H,Bin Z,Peisheng S,etal.The contribution of the genetic variations of the matrix metalloproteinase-1 gene to the genetic susceptibility of gastric cancer[J].Genet Test Mol Biomarkers,2014,18(10):675-682.

[14]Li C,Deng L,Shen H,etal.O-6-methylguanine-DNA Methyltransferase Inhibits Gastric Carcinoma Cell Migration and Invasion by Downregulation of Matrix Metalloproteinase 2[J].Anticancer Agents Med Chem,2016,16(9):1125-1132.

[15]Kang L,Hao X,Tang Y,etal.RABEX-5 overexpression in gastric cancer is correlated with elevated MMP-9 level[J].Am J Transl Res,2016,8(5):2365-2374.

[16]徐风亮.肿瘤分子标记物与胃癌发生发展的相关性研究[J].医学检验与临床,2016,27(3):4-7.

[17]Alpízar-Alpízar W,Laerum OD,Christensen IJ,etal.Tissue Inhibitor of Metalloproteinase-1 Is Confined to Tumor-Associated Myofibroblasts and Is Increased With Progression in Gastric Adenocarcinoma[J].J Histochem Cytochem,2016,64(8):483-494.

[18]Zhang DY,Wang J,Zhang GQ,etal.Correlations of MMP-2 and TIMP-2 gene polymorphisms with the risk and prognosis of gastric cancer[J].Int J Clin Exp Med,2015,8(11):20391-22401.

[19]Hedner C,Borg D,Nodin B,etal.Expression and Prognostic Significance of Human Epidermal Growth Factor Receptors 1 and 3 in Gastric and Esophageal Adenocarcinoma[J].PLoS One,2016,11(2):e0148101.

[20]Xie SD,Xu CY,Shen JG,etal.HER 2/neu protein expression in gastric cancer is associated with poor survival[J].Mol Med Rep,2009,2(6):943-946.

[21]Hayashi M,Inokuchi M,Takagi Y,etal.High expression of HER3 is associated with a decreased survival in gastric cancer[J].Clin Cancer Res,2008,14(23):7843-7849.

[22]Kong R,Zhang EB,Yin DD,etal.Long noncoding RNA PVT1 indicates a poor prognosis of gastric cancer and promotes cell proliferation through epigenetically regulating p15 and p16[J].Mol Cancer,2015,14:82.

[23]Lv H,Liu R,Fu J,etal.Epithelial cell-derived periostin functions as a tumor suppressor in gastric cancer through stabilizing p53 and E-cadherin proteins via the Rb/E2F1/p14ARF/Mdm2 signaling pathway[J].Cell Cycle,2014,13(18):2962-2974.

[24]Fang M,Wu J,Lai X,etal.CD44 and CD44v6 are Correlated with Gastric Cancer Progression and Poor Patient Prognosis:Evidence from 42 Studies[J].Cell Physiol Biochem,2016,40(3-4):567-578.

[25]Eom BW,Joo J,Park B,etal.Nomogram Incorporating CD44v6 and Clinicopathological Factors to Predict Lymph Node Metastasis for Early Gastric Cancer[J].PLoS ONE,2016,11(8):e0159424.

[26]于海东,辛华,王英,等.胃癌患者血清中骨桥蛋白和CD44v6检测的临床意义[J].中国全科医学,2012,15(6):648-650.

[27]Zhu YW,Yan JK,Li JJ,etal.Knockdown of Radixin Suppresses Gastric Cancer Metastasis In Vitro by Up-Regulation of E-Cadherin via NF-κB/Snail Pathway[J].Cell Physiol Biochem,2016,39(6):2509-2521.

[28]Yoshii T,Miyagi Y,Nakamura Y,etal.Pilot research for the correlation between the expression pattern of E-cadherin-β-catenin complex and lymph node metastasis in early gastric cancer[J].Tumori,2013,99(2):234-238.

[29]Lee KB,Park do J,Choe G,etal.Protein expression status in mucosal and submucosal portions of early gastric cancers and their predictive value for lymph node metastasis[J].APMIS,2013,121(10):926-937.

[30]Murata-Kamiya N,Kurashima Y,Teishikata Y,etal.Helicobacter pylori CagA interacts with E-cadherin and deregulates the beta-catenin signal that promotes intestinal transdifferentiation in gastric epithelial cells[J].Oncogene,2007,26(32):4617-4626.

[31]张勇超．胃癌患者血清可溶性E-选择素检测的临床意义[J].中国肿瘤临床,2010,37(7):402-404.

[32]沈建康,袁建明,蔡中瑞.CEA、CA199、CA724及HSP60在胃癌患者血清中的表达及应用价值[J].川北医学院学报,2016，31(6):848-850.

[33]Jia ZF,Wang LZ,Cao XY,etal.CD24 genetic variants contribute to overall survival in patients with gastric cancer[J].World J Gastroenterol,2016,22(7):2373-2382.

[34]Wu JX,Zhao YY,Wu X,etal.Clinicopathological and prognostic significance of CD24 overexpression in patients with gastric cancer: a meta-analysis[J].PLoS ONE,2014,9(12):e114746.

[35]Li Z,Chim JC,Yang M,etal.Role of PCDH10 and its hypermethylation in human gastric cancer[J].Biochim Biophys Acta,2012,1823(2):298-305.

(学术编辑：肖江卫)

Advances on molecular markers of gastric cancer and their influence on prognosis

LIU Jing-yun1,JIN Shi-lu2,LIU Bao-zhen2,ZHANG Jian3

(1.SchoolofClinicalMedicine,BinzhouMedicalUniversity,Binzhou256603;2.DepartmentofGastroenterology;3.DepartmentofPathology,BinzhouPeople’sHospital,Binzhou256610,Shandong,China)

Gastric cancer is one of the common malignancies in clinic,which ranks the top two in the world morbidity and mortality,and is characterized by insidious disease attack,easy migration,early misdiagnosis and high recurrence,etc.With the development of clinical diagnostic and therapeutic techniques,the overall survival time (OS) of patients with early gastric cancer has been significantly improved,but the prognosis of patients with progressive gastric cancer is still in low level.Due to the lacking of molecular markers with high sensitivity and specificity as well as the asystematic domestic system for general investigation in clinic,most patients with gastric cancer are already in progressive stage or advanced stage at diagnosis,which greatly impact patients’ clinical therapeutic efficacy and quality of life (QOL).The basic research and clinical practices of prognosis is still a difficult and hot topic in the study of gastric cancer,while serum molecular marker detection has been widely preferred due to its advantages of dynamic observation of disease progression,simple and non-invasive operation,and repeated quantitative determination.Genes participating in tumor regulation and migration include matrix metalloproteinase (MMP),cellular adhesion molecules,angiogenesis factor,cyclin,angiogenic factors and proteinases,which can be used as prognostic indexes for gastric cancer.This study mainly reviewed the detection of molecular markers for gastric cancer and its influence on prognosis,hoping to prove references for the early diagnosis of gastric cancer.

Gastric cancer;Molecular marker;Cellular adhesion molecule;Cyclin;Angiogenesis factor;Angiogenic factor;Matrix metalloproteinase

10.3969/j.issn.1005-3697.2017.02.044

2017-02-02

刘京运(1990-)，男，硕士研究生。E-mail：1367323868@qq.com

金世禄，E-mail：Jinshiluluck@163.com

时间：2017-5-5 16∶48

http://kns.cnki.net/kcms/detail/51.1254.R.20170505.1648.088.html

1005-3697(2017)02-0310-05

R735.2

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