胃癌及其癌前病变分子信号通路的相关研究

陈泽慧，安 静，魏 玥，杨晋翔，王瑞瑞，邢恩龙，彭继升

(1. 北京中医药大学，北京 100029；2. 北京中医药大学第三附属医院，北京 100029；3. 首都医科大学附属北京康复医院，北京 100144)

胃癌是常见的消化道肿瘤疾病之一，由于早期症状并不明显，通常在疾病后期症状出现时才被诊断，因此，大多数晚期胃癌患者的预后多为不良。胃癌的发生是由多种因素引起的，胃黏膜层形态改变一般为基因与环境之间相互作用的结果，许多潜在细胞致癌信号通路在解除抑制后，导致细胞恶性增殖，抑制细胞凋亡和增强侵入性，这些复杂的异常信号通路激活可以产生癌前病变并促进胃癌的发展。近年来对于分子信号通路研究的关注愈来愈热，一方面使胃癌疾病发病机制的探索更加深入，另一方面对于胃癌及其癌前病变治疗提供新思路。本文主要对以下三个涉及胃癌进展的分子通路进行综述总结，以便更多研究者在临床及科研中寻求研究切入点。

1 Rho/ROCK信号通路

Rho GTP酶(Rho GTPases)是Ras超级家族的一个子族，分为三个主要大类： Rho(RhoA, RhoB ，RhoC)、 Rac和Cdc42。Rho相关蛋白激酶(ROCK，又称Rho激酶)，属于丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,通过与Rho GTPases的交互作用使多种下游靶蛋白磷酸化来增加肌动蛋白-肌球蛋白介导的收缩动力，由此控制细胞能动性和转移[1]。研究表明，Rho GTPase信号可以通过以下机制来解除对癌症的抑制作用：①GTPases的直接突变；②鸟核苷酸交换因子(guanine nucleotide exchange factors，GEFs)过度表达；③负调控因子缺失；④GTPases过度表达；⑤翻译后修饰的改变；⑥选择性剪接方式[2]。因此胃癌前病变及胃癌的发展通常是以上述形式使信号通路异常激活，从而诱发胃癌形成。

在整个Rho/ROCK信号通路中，Rho的异常变化对整个信号通路的调节有至关重要的作用，尤其是部分Rho的高表达在多种肿瘤细胞中已被证实，而Rho过度表达可导致胃癌的恶性表型,并与肿瘤侵袭相关。王莉等[3]研究胃癌RhoA的表达在胃癌的侵袭转移中发现，检测46例胃癌组织中RhoA阳性率明显高于20例正常胃膜组织，且表达水平与胃癌的分化程度、淋巴结转移、浸润深度有关，提示RhoA可能参与细胞的癌变过程，并促进癌变细胞的浸润、转移。有关研究表明，由于RhoA激活了与细胞有关的蛋白激酶(ROCK1/2)，它调节细胞的收缩性、迁移和生长，这可能在癌症中发挥作用。使用ROCK1/2抑制剂HA-1077可降低ROCK2的磷酸化，诱发胃癌细胞死亡并降低肿瘤大小[4]。除RhoA外，RhoC的高表达在胃癌及癌前病变中亦常出现。肖兴国[5]采用免疫组化SP法检测108例份胃腺癌组织(胃癌组),40例份癌旁异型增生组织(癌前病变组),30例份正常胃黏膜组织(正常组)RhoC蛋白表达，结果显示胃癌组、癌前病变组、正常组RhoC蛋白阳性率表达依次降低；RhoC蛋白表达与胃腺癌临床分期、浸润程度、淋巴结转移有关。郑小华等[6]发现RhoC的表达率随胃黏膜肠化生逐渐向癌症演变依次增强，即肠上皮化生、低级别瘤变、高级别瘤变和胃癌的顺序。不难看出，一方面RhoC在胃癌中呈高表达状态，而另一方面说明RhoC在癌前病变状态已出现表达增加，RhoC蛋白有助于胃癌前病变的诊断，或可作为判断胃癌恶性行为的重要生物学标记物之一。在此基础上，对于RhoC在胃癌中的作用机制有关学者通过研究推测RhoC是通过将IQ模体的Ras GTP酶活化蛋白1(IQGAP1)作为效应器来刺激胃癌细胞的增殖[7]。

除Rho的高表达外，Rho GTP酶直接突变亦可导致胃癌的形成。数据表明，胃癌中RhoA突变体热点具有“功能生化丧失”和“功能生物增益”的特点，具体表现在RhoA突变体不仅失去了它们与GTP结合能力，而且还获得了一种致癌活性[8]。研究人员对87例扩散型胃癌(DGC)病例进行验证测序，25.3%(22/87)发生了RhoA突变，突变热点影响了RhoA蛋白中Tyr42、Arg5和Gly17的残留[9]；而RhoA突变可能与扩散型胃癌的生长模式有关，但对预后的影响有限[10]。此外，RhoA突变更普遍出现在女性、远端胃癌、在低分化胃癌以及T1/T2肿瘤且没有远处转移的病例中，除弥漫性胃癌外，RhoA突变也可在肠型胃癌、混合劳伦表型以及未分型胃癌中出现[11]。

综上所述，目前研究显示， Rho/ROCK信号通路与胃癌及癌前病变关系的相关研究中以RhoA与RhoC的研究较为广泛，且二者在胃癌状态时均呈现高表达状态，在癌前病变中RhoC亦出现高表达现象，证实部分Rho GTPases的过度表达可异常激活该信号通路。此外，RhoA的突变也可导致胃癌的发生。但目前尚未有文献说明RhoB对胃癌及癌前病变存在促进作用，且除RhoA的突变外，其他Rho GTPases的突变是否可导致癌前病变或胃癌的发生以及Rho GTPases作用机制还有待进一步研究。

2 Wnt/β-catenin信号通路

Wnt信号通路是一组由蛋白质组成的信号转导通路，通过细胞表面受体将信号传递到细胞中。Wnt通路包括三种途径，即经典的Wnt通路或者β-连环蛋白依赖通路；平面细胞极性(PCP)通路和Wnt/Ca2+通路，后两条通路也可称为“非经典”或“β-连环蛋白非依赖”通路。经典Wnt/β-catenin通路主要调节细胞的生命和增殖，而非经典的Wnt通路常与细胞分化、细胞极性有关[12]。Wnt信号最初被发现是它在致癌过程中的作用，然后是它在胚胎发育中的作用。Wnt信号可控制成人骨髓、皮肤和肠道的组织再生，因此，Wnt信号通路的变化不仅对维持正常人体生命活动有所影响，其异常变化亦可促使肿瘤的发生。

Wnt通路的失调是癌症发展的关键因素，30%的胃癌中Wnt/β-catenin信号通路处于激活状态，且Wnt/β-catenin信号对于胃癌干细胞自我更新机制(GCSC)的重要作用也被证明[13-14]。在胃癌中，Wnt通路的一些构成因子很可能过度表达，或通过其他其他机制增加了它们的功能。Wnt家族蛋白成员，如Wnt1、Wnt2和Wnt2B已被发现在胃癌中呈上调状态。有关临床试验显示，与正常胃组织比较,胃癌组织中Wnt1、Wnt3、Wnt3a、β-catenin、CyclinD1和c-Myc等分子的mRNA水平明显上调；与非转移组比较,转移组患者胃癌组织中Wnt1、Wnt3、Wnt3a等分子mRNA水平显著上调,说明Wnt信号通路异常激活在胃癌发生和癌细胞转移中发挥着重要的作用[15]。关于该机制的发生，可能与Wnt信号通路过度表达破坏了正常胃黏膜的增殖、干细胞维持和稳态有关，导致胃肠上皮细胞的细胞增殖、细胞周期阻滞和细胞迁移之间的出现失平衡，从而促使胃癌的发生[16]。

此外，Wnt抑制剂的缺失可能在胃癌发生中起重要作用，多种Wnt/β-catenin信号抑制调节因子的下调与胃癌的增殖和侵袭有关。 例如RUNX3通过形成RUNX3/TCF4/β-catenin三元复合体来阻止Wnt目标基因启动子与复合体的绑定，从而抑制经典Wnt信号通路，因此RUNX3的缺失被视为由于异常Wnt信号而致胃癌发展的早期事件[17]。此外, Wnt信号的抑制因子APC启动子甲基化与胃腺癌癌前病变——胃腺瘤的进展相关，幽门螺杆菌(H.pylori)感染可加快此进展[18]。还有一些研究已经表明,Wnt拮抗剂基因的启动子甲基化,包括sFRP-1 sFRP-2、sFRP-4、Wif-1 Dkk-3也可最终导致癌症的发生[19]。

有相关临床研究发现，不仅在胃癌中Wnt通路有异常表达情况，在胃癌前病变中也存在异常变化。彭力等[20]发现在异型增生的患者中，Wntl、β-catenin和Cyclin D1蛋白表达水平高于正常对照组，且APC蛋白水平显著低于对照组；增生程度也存在表达差异性。将胃癌、癌旁组织和萎缩性胃炎组织中的β-catenin与Wnt2相互比较发现，Wnt2与β-catenin表达由高至低均为：胃癌组织、癌旁组织和慢性萎缩性胃炎组织[21]。不难发现，Wnt通路相关蛋白在胃癌前病变组织中呈异常表达状态，从而激活了Wnt通路，参与了胃癌的发生和发展。

通过上述研究总结看出，现阶段有关Wnt/β-catenin信号通路的研究倾向于经典通路上，尤其是该通路在胃癌或癌前病变中的异常激活证实了其对调节细胞的生命和增殖方面的影响。Wnt通路构成因子的过度表达、幽门螺杆菌感染和Wnt抑制失活(主要是失活突变和启动子甲基化)引起异常Wnt信号通路的激活在胃癌中起重要作用。然而有关非经典通路异常激活的作用机制以及其他因素导致该通路的异常激活还需要大量实验临床去挖掘证实。

3 NF-κB信号通路

NF-κB系统是免疫反应系统的主调节器，也是宿主体内多细胞生物防御的一个古老的信号通路，不仅对免疫攻击有反应，而且对各种各样外部和内部危险信号，如氧化应激、缺氧和基因毒性应激也有所反应。NF-κB信号通路有两种形式：经典通路和非经典通路。经典NF-κB通路的二聚体包含RelA、c-Rel及p50，通常由促炎细胞因子和病毒感染激活；非经典NF-κB通路的二聚体包含RelB和p100亚基，由肿瘤坏死因子(TNF)家族成员激活[22]。炎症反应基因是NF-κB激活信号中最常见目标基因；此外，NF-κB信号也在抗凋亡信号和细胞抗凋亡发育中有主要作用。抵抗细胞凋亡可使细胞不断分裂直至肿瘤发生。因此,NF-κB信号对炎症和癌症发育、进展之间的联系十分重要。

在胃癌及癌前状态中，NF-κB常处于高表达状态。吴继雄等[23]发现胃癌及萎缩性胃炎组织中NF-κB的表达水平均高于正常黏膜组织，且NF-κB的表达水平在不同肿瘤分化程度、浸润深度、远处转移及淋巴结转移患者中差异有统计学意义。因此有学者通过动物实验推测NF-κB p65蛋白的异常阳性表达及NF-κB信号通路的活化状态可能是胃癌进展过程中重要的分子事件，并提示胃癌前病变异型增生胃黏膜细胞具有类似肿瘤细胞异常增值、侵袭、转移特性[24]。此外，相关分子包括基因、microRNA以及蛋白的异常表达也可使NF-κB的信号通路在胃癌细胞中呈激活状态。如miR-362可以增加NF-κB的活性，并且提高NF-κB调控基因mRNA的相对表达,诱导p65核易位，通过激活NF-κB信号通路诱导胃癌细胞增殖和抗凋亡[25]。在此基础上，有关文献推测某些蛋白或基因可调控胃癌microRNA，实现miR对NF-κB的信号通路的影响作用。临床试验表明，PRL-3可通过上调HIF-1α使hsa-miR-210升高，并且通过提高p65的磷酸化来激活NF-κB-HIF-1α- miR-210轴，从而促进胃癌细胞迁移和侵袭[26]。同样在癌前病变中，NF-κB通路的相关基因可呈过度表达状态。徐雪[27]在研究胃癌早期和癌前病变相关基因表达发现,GOS2基因在组织mRNA的表达水平上，与低上皮内瘤变相比，在高上皮内瘤变和胃癌中均呈过表达水平，且在胃癌中的表达水平较更高。GOS2基因与细胞周期中由G0期进入G1期相关，与细胞增殖功能有密切联系，此前已有研究指出TNF-α可经NF-κb信号通路诱导GOS2基因的表达，而该研究证实GOS2基因与NF-κB信号通路的相关性[27]。

NF-κB作为介导炎症反应的重要调控通路，在与肿瘤相关的反应中作为联系桥梁，将肿瘤与炎症联系一起，并且动物模型中已被证实肿瘤的进展、促进与转移有密切联系。特别是胃癌与炎症的相关性极其密切，H.pylori感染可诱发持续炎症，是促进胃癌的重要因素之一。有关研究发现，NF-κB表达水平在H.pylori感染与无H.pylori感染的胃癌中表达率分别为82.50%和53.33%；活体标本中，H.pylori感染胃癌组织中NF-κB的mBNA和蛋白质表达水平明显高于相应的非癌组织，而无H.pylori感染胃癌组织中的表达水平与相应的非癌组织没有差异[28]。虽然肿瘤的产生机制在分子生物学上较为复杂，可能还有其他信号参与其中，但不可否认的是，炎症反应对肿瘤形成的过程中有一定推动作用，并且NF-κB信号通路在此过程中十分重要。

总体来说，NF-κB在介导免疫炎症反应和调控细胞增殖-发育-凋亡的过程中都承担重要作用，近年来对于NF-κB信号通路与肿瘤之间相关性的研究也备受关注。对于胃癌及癌前病变的研究虽然并不深入，但已有一定的临床试验基础证实NF-κB信号通路在胃癌及癌前病变组织中的异常激活和相关基因、蛋白的高表达状态；而在分子通路研究中，胃癌及癌前病变发生机制还有待更细致、深入的探讨。

4 小 结

通过对涉及胃癌及癌前病变的三种信号通路研究总结不难发现，不论是哪种信号通路，在癌症中信号传导可通过多种方式受到影响，共同点大致如下：首先，一个特定信号网络的组成部分可以发生突变，产生一个显性的致癌基因；第二，网络组件可以发生突变来抑制抗肿瘤功能；第三,表观变化可以改变网络中的一个或多个蛋白质表达水平；第四, 蛋白质表达水平或活性可能通过其他癌症相关的变化受到间接影响。以上四点是引起肿瘤发生的主要关键点，因此提示我们在探寻发病机制中可从以上几点入手，在分子学上通过对疾病机制的明确分析使得指导治疗更加具有目的性与针对性；在治疗中可以针对性地进行通路阻断，尤其对与胃癌癌前病变更有治疗意义。此外，胃癌及其癌前病变的信号通路不局限于上述三条，可涉及多条已知或未知信号通路，并且多种信号通路可存在相互交联作用，因此对于信号通路的研究有助于对胃癌及其癌前病变治疗寻求新的方法。