粘蛋白2在结直肠癌中的表达及其研究进展

牟 丹， 赵 逵

(遵义医学院附属医院 消化内科，贵州 遵义 563099)

结直肠癌(Colorectal carcinoma，CRC)在美国目前所有诊断癌症中排名第三，是与癌症死亡率相关的第二大因素[1]。根据美国国家癌症研究所的发病率数据显示结直肠癌(CRC)的发病率和死亡率有逐渐升高的趋势[2]。而在中国，经济飞速发展的同时人民生活水平不断提高，饮食结构(高脂、低纤维饮食)和生活习惯(久坐、缺乏运动)的改变，结直肠癌(CRC)在近几十年的发病率有所增加，并在未来仍有继续上升趋势[3-4]。虽然目前各种化疗、手术等治疗癌症方法被提出，但结直肠癌(CRC)和远处转移患者的5年生存率仍然很低，约为13%[5-6]。所以，如何早期及时发现并诊断结直肠癌(CRC)成为近几年广大医学学者的研究重点。有学者发现粘蛋白2(Mucin2，MUC2)具有保护肠道组织从而避免肿瘤形成的作用[1]，这对早期发现并诊断结直肠癌(CRC)有重要意义。关于结直肠癌发生途径，包括炎症-癌症途径、腺瘤-腺癌途径以及从无到有途径，本文就近几年MUC2在结直肠癌发生的炎症-癌症途径的研究进展做一综述。

1 MUC2的分子结构与功能

1.1 MUC2的分子结构 在前期的研究中我们发现全胃肠道都是由粘膜层保护的，在粘膜层中含有一种称为粘蛋白的复合糖蛋白，其保护胃肠道粘膜免受微生物及外界有害因素的侵入。而MUC2是此类粘蛋白中的一种[7]，亦是肠道中粘蛋白的主要成分[8-10]。该种粘蛋白是由超过5000个氨基酸组成的单体，且具有三个完整结构域，其中一个部分称为von Willebrand结构域(即vWD)在N末端，随后是第一个CysD结构域，两个区域含有大量的脯氨酸、苏氨酸和丝氨酸第二个CysD域分开所谓的PTS结构域，C末端部分包含第四个vWD、vWC和半胱氨酸结构域。其主要的翻译产物是通过内质网中的二硫键形成C-末端MUC2二聚体。在反式高尔基体网络中，MUC2在调节途径中进行分选，并在其vWD3结构域中经历二聚体的二硫键三聚化。在分泌途径的后期阶段，该三聚反应之前或之后，形成还原不敏感键，从而在结直肠中形成致密的内部粘液层，将结直肠上皮与细菌分离[11-13]。MUC2在分泌途径的后期阶段其密集地包装在杯状细胞内，并且在杯状细胞中分泌后以1 000倍扩增形成平坦的网状结构，堆叠成结直肠中的分层粘蛋白片[14]。

1.2 MUC2在肠道中的功能 由于结直肠中巨大的细菌负荷和机械力，这种特殊的内环境对其保护上皮也产生特殊要求[13]，覆盖在肠道上皮细胞上的肠粘膜层通过限制细菌侵入而有助于维持粘膜稳态，而粘膜层被大量粘液覆盖[15]，粘液限制了可以到达上皮和淋巴结的细菌数量，而且粘液层也将细菌与宿主上皮分离[16]。MUC2是在正常结直肠中高度表达的分泌粘蛋白[17]，有学者发现在功能水平上，MUC2可以保护肠道的正常菌群免受β-防御素的抗微生物作用[18]。肠道中的MUC2不能通过宿主消化系统降解，但是其可以通过共生菌和病原菌很好地降解。MUC2聚糖对共生细菌的选择至关重要，并且作为细菌的营养来源帮助肠道恢复一些能量，这些能量用于粘液层的不断更新及其对肠道的保护作用[19]。糖基化是细胞表面和分泌蛋白的最多样化和常见的翻译后修饰。N-糖基化是比较单一和可预测的，而O-糖基化是更多样化和不可预测。O-糖基化也称为粘蛋白型糖基化，在高尔基体中运输期间，MUC2二聚体变得非常O-糖基化，从而将它们的质量转移到≈5Mpa[20]，所以MUC2是粘液中主要的O-糖基化产物，而O-糖基化在宿主-微生物群相互作用中起重要作用[21]，由此可见MUC2在肠道微生物调节中也有着举足轻重的作用。Boltin研究发现MUC2是肠上皮中粘蛋白屏障的主要成分，这种粘液屏障受到管腔-微生物因子和宿主-免疫因子的影响，两者都由遗传和环境因素决定[22]。所以，Uray等学者发现由结肠上皮产生的MUC2糖蛋白主要PTTTPITTTTTPTPTPTPTGTQT的重复单元构成，他们认为MUC2可以在胃肠道疾病中过表达或过糖基化[23]，另一方面，有学者在缺氧(HIF-1α)条件下可诱导MUC2启动子，使其活性增加，从而增加MUC2表达[24]。 这是否可成为MUC2在肠道疾病的治疗中又一新型策略还有待进一步的探测与研究。

2 MUC2与结直肠癌

2.1 MUC2与肠道炎症 Cobo等学者研究了MUC2和结直肠粘膜中的导管胶原之间的调节机制，其发现完整的粘液屏障有助于防止溶组织结构和葡萄糖酸钠对结直肠粘膜的破坏，从而诱导结直肠炎的产生，而作为粘液屏障主要成分的MUC2有助于合成抗菌肽链杀菌素，从而抑制溶组织结构和葡萄糖酸钠对肠道炎症的诱导[25]。MUC2缺乏导致上皮屏障功能受损，肠道微生物群体失衡和自发性肠道炎症[26]。有学者对荷兰溃疡性结肠炎(Ulcerative colitis，UC)患者中的122个基因进行了深入的靶向重排序，以研究稀有变体对溃疡性结肠炎遗传易感性的贡献，在他们的研究中发现MUC2基因与溃疡性结肠炎的稀有变体有关联[27]。MUC2保护易感细菌免受其抗菌作用[28]。杯状细胞产生的粘蛋白(MUC2为主)受损会增加结肠粘膜的微生物刺激，引发肠道炎症[29]。Liu等学者研究发现慢性炎症是癌症的标志之一，患有炎症性肠病的个体比一般人群具有显著增加的结直肠癌(CRC)风险，并且其风险大小取决于炎症部位和炎症时间的长短。慢性炎症反应可以通过分泌多种介质的活化免疫细胞产生肿瘤支持的微环境，这可能影响肿瘤发生、侵袭、转移和血管生成。严重的炎症可以改变肠道环境的生理学和影响结肠直肠癌的发生、发展[30]。所以，要积极防治结直肠癌，可以从防治肠道炎症病变入手，这也是近几年国内外学者的在结直肠癌方面研究的新思路。

2.2 MUC2在结直肠癌中的表达 Mizoshita等的研究数据表明MUC2表达的减少可能与结直肠癌的发生和进展有关[31]。Alkhayal通过对结直肠癌(CRC)患者的肿瘤和相邻正常组织进行组织病理学和免疫组织化学染色，与正常和相邻组织相比，MUC2表达在早期和晚期结直肠癌组织中呈下调趋势[32]。Pyo发现MUC2表达与肿瘤深度呈负相关。该学者认为肠粘蛋白标记物MUC2在正常胃粘膜中不表达。然而，MUC2通常在胃肠道中的小肠和右半结肠的粘膜中表达。而且MUC2表达似乎是与胃癌以及结肠直肠癌或胰腺癌患者预后相关的有利因素[33]。近年来国内外许多学者对MUC2在结肠直肠恶性肿瘤中的表达进行了相当广泛的研究，他们发现其通常在癌细胞mRNA和蛋白水平上有明显的下降趋势[34]。Bosmans利用不同MUC2基因型的小鼠用于近端结肠吻合口瘘(AL)模型，在组织学上对炎症进行评分，通过细菌16S核糖体DNA的定量PCR测定细菌移位，并通过评估肠脂肪酸结合蛋白的血清水平来确定上皮细胞损伤程度，他发现在22只MUC2缺陷型(MUC2 - / - )小鼠中，20只发生AL，而22只对照动物中有7只发生AL(P<0.001)。 对照小鼠显示正常愈合，而MUC2 - / - 2小鼠具有更多的炎症，较少的胶原沉积和新血管形成[35]。Yu进行的几项研究表明MUC2在早期阶段的肠化生和肿瘤中表达，其可能被用作印戒细胞癌的诊断标志物[36]。 Johannes 的科研团队使用组织芯片通过免疫组织化学染色分析381例MUC1、MUC2、MUC5和MUC6在肿瘤中的表达情况，其中85例(23%)结直肠癌患者中肠粘蛋白MUC2的表达丧失，当分析仅限于癌症II期和III期时，MUC2的丧失与不良预后相关，他们认为MUC2表达的丧失可作为结直肠癌不良预后的预测因子[37]。粘蛋白(MUC)在胃肠道中以组织特异性模式表达，并且表达在巴雷特氏化生中被释放，且MUC表达模式在胃肠道肿瘤中具有预后意义[38]。Ohlsson 发现癌胚抗原(Carcinoembryonic antigen，CEA) mRNA的定量逆转录酶-聚合酶链反应是识别结直肠癌患者淋巴结肿瘤细胞的一种敏感方法，它与MUC2 mRNA结合后可以改善结直肠癌患者的临床预后，结直肠癌患者淋巴结MUC2 / CEA mRNA比例水平较高表明预后较好，因此，通过对MUC2 / CEA mRNA比例的检测可用于临床实践中对患者辅助治疗方法的选择[39]。

2.3 MUC2与结直肠癌的诊治 结直肠癌目前在全世界都是最常见的癌症之一，它的发病率和死亡率在各类疾病中都名列前茅[40]。目前结直肠癌仍以手术治疗为主，但手术相关风险、术后淋巴结转移等导致预后不良、术后复发、昂贵的费用等又进一步阻碍治疗。此外，在中国，大部分结直肠癌患者为老年人，生理机能难以承受手术的相关风险。所以，不管是主观还是客观因素，手术都不是最理想的治疗方法。前文已经阐述MUC2对肠道粘膜有着保护作用，当这个保护屏障受损时可引发肠道炎症，长期的肠道炎症又是癌症的相关危险因素，如果能够从肠道炎症-肠道癌症中间阻断进展，及时、早期、有效地发现异常并积极治疗，这无疑是对结直肠癌诊治的又一突破。于是，进一步研究MUC2的特性，并结合大量临床实践的数据来进一步证实其作为早期诊断结直肠癌标志物的可行性成为广大结直肠癌研究者的又一新任务。MUC2作为肠道粘膜的一种保护因子，其表达的丧失亦可作为肿瘤不良预后的预测因子[37]。同时这也需要更多的前瞻性研究和大量临床数据的支持。

3 展望

目前，国内外许多学者对MUC2的研究已经上升到一个新的阶段，关于其在肠道粘膜中的保护作用已经得到充分的证实，其与结直肠的预后也密切相关，可作为肿瘤早期诊断的标志物。那么MUC2是否参与结直肠癌的增殖、凋亡、侵袭和转移等过程？若使用MUC2对早期癌症进行诊断，在临床实践中又如何快速、准确、有效地对患者进行体内MUC2的定性、定量检测？这些问题都有待进一步的探索和研究，如能攻克这些问题，将在结直肠癌的临床诊断、治疗方案等方面又将迎来一新的里程碑。

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