肠化生相关分子与胃癌的发生和进展研究概况

石颖鹏，王敏娟，李程亮

西安医学院第一附属医院全科医学科(西安710077)

目前，胃癌(GC)是世界上主要的致死性肿瘤之一[1]，尤其在不发达国家的男性中胃癌发病率与病死率都稳居前列。大量研究表明GC是由于环境因素和宿主相关因素等相互作用而产生的复杂性疾病，导致GC高病死率的关键因素有早期GC的沉默、晚期GC的临床表现、以及潜在的生物以及遗传异质性，故早期胃癌的发现对患者预后极其重要。慢性萎缩性胃炎和肠上皮化生(IM)被认为是GC发病机制中的重要步骤[2]，其中，IM是一种公认的GC癌前病变，是指由上皮样肠形态取替正常胃黏膜的形态学改变。IM患者可以增加GC风险，在IM中估计每年有0.13%～0.25%的患者存在GC的风险[3]。

近年来，在研究GC的表观基因组、鉴定新的分子组成，如MYC、GOLPH3、TP53、FBXW7、ARID1A、hTERT、端粒、DNA甲基化、CD24、AQP3、LGR5、Ki67、SOX2、CDX2以及与GC和进展相关的组织学方面，已经取得了世界瞩目的进展。而IM作为GC的癌前病变，IM的病理分类效用缺乏共识，当前的欧洲指南建议不要常规组织学分类IM亚型[4]。因此，IM进展的分子生物标志物可在危险分层患者中发挥重要作用，从而允许对内窥镜监视的个体化提出建议[5]。未来GC的挑战主要将涉及通过对IM分子检测对可能出现GC的患者进行早期预测和预防，制定精确的治疗方案。因此GC相关分子标志物的研究对于判断GC的发生、治疗方案以及预后情况起着至关重要的作用。

1 癌基因

1.1 原癌基因

1.1.1 MYC:MYC是较早发现的一组原癌基因，属螺旋亮氨酸拉链家族成员,其包括C-MYC，N-MYC，L-MYC。MYC是GC中普遍失控的原癌基因，主要参与细胞周期调节以及生长停滞，该基因已成为GC发生过程中的一个关键因素[6]。Calcagno等[7]为了研究MYC改变是否可以作为GC生物标志物，评估了5例早期发作的GC患者，并观察到在IM标本中，MYC表达高达11%；在GC标本中，MYC表达范围为41%～54%，即随着GC癌变过程的发展，MYC扩增显著增加。Calcagno等实验说明MYC拷贝数和表达可作为GC的生物标志物，并且提示MYC表达在IM患者进展到GC患者中逐渐增加。Silva等[8]对IM标本和胃炎标本经方差分析研究发现MYC的表达存在显著性差异。IM组织中MYC mRNA的表达明显高于浅表性胃炎和萎缩性胃炎。在83.3%的IM标本中检测到MYCD的表达增加了1.5倍。Huang等[9]通过为期十年的前瞻性研究经过组织学相关染色分析证实在IM细胞而非正常胃黏膜中观察到c-MYC的过表。因此MYC的过表达存在于GC,并且发生于GC癌前病变(IM)的早期，但由于其具体表达范围还有待于进一步研究。

1.1.2 高尔基体磷蛋白3(GOLPH3):高尔基体磷蛋白 3( GOLPH3) 属高尔基体蛋白家族成员之一，作为一个新发现的癌基因。近年来有研究发现，GOLPH3 过表达与胃癌的发生、发展以及预后密切相关。Hu等[10]应用免疫组织化学(IHC)和实时逆转录酶聚合酶链反应(RT-PCR)技术，检测了40例胃癌组织中GOLPH3的异常表达。此外，Hu等[10]还采用酶联免疫吸附试验(ELISA)测定了40例GC患者和40例健康人的血清GOLPH3浓度，结果显示胃癌患者血清中GOLPH3的浓度显著高于健康人。Peng 等[11]通过IHC分析发现，胃癌组织中GOLPH3、mTOR 的mRNA表达水平明显高于癌旁组织和正常胃黏膜，以及胃癌组织中 GOLPH3、mTOR 蛋白的高表达与胃癌组织学分级、浸润深度、远处转移以及淋巴转移呈正相关，并且在胃癌组织表达过程中GOLPH3联合mTOR信号转导在GC的发生、发展中起重要作用。Liu 等[12]发现GOLPH3 作为 miR-134 的直接靶基因，GOLPH3 的过表达可以阻断 miR-134 抗胃癌细胞的增殖作用，并且提示 miR-134 可能是通过下调GOLPH3 癌基因来调控GC细胞的增殖，从而暗示miR-134在GC的发病过程中发挥潜在的抑癌作用。因此，随着研究的深入，GOLPH3有待成为一项早期发现胃癌，并且判断胃癌预后的新的靶基因。

1.1.3 HER2:人类表皮生长因子受体(HER-2/neu)是体内的原癌基因，在细胞的正常分裂及生长中起到一定的作用，主要分布在细胞膜，少量可在细胞质中表达。正常情况下Her-2 处于非激活状态，正常成人组织中Her-2表达强度弱。在被某些因素激活后，Her-2过表达可参与P13K/Akt 等通路的激活具有抑制肿瘤细胞凋亡的作用，同时有促进肿瘤血管再生、增加肿瘤细胞侵袭力等功效[13]。侯洁心等对胃癌患者胃镜活检组织中Her-2及CA199、CA242、AFP和CEA表达水平进行检测分析结果显示Her-2对胃癌的诊断、分化程度具有显著意义[14]。研究表明从IM 组到 GC 组，HER2 表达阳性率上升[15]，提示GC的形成进展与Her-2蛋白水平升高有关。

1.2 抑癌基因

1.2.1 F框/WD-40域蛋白7(FBXW7):F框/WD-40域蛋白7(FBXW7)是泛素蛋白酶体系统成员之一,是一种新型的肿瘤抑制因子。为了阐明FBXW7抑癌基因在胃癌发生中的启动作用以及肿瘤的组织学特征，Jiang等[16]制备了FBXW7杂合子敲除小鼠(FBXW7+/-)，用MNU处理了FBXW7+/-和FBXW7+/+小鼠的胚胎成纤维细胞(MEF)，并通过彗星实验检测了细胞DNA的损伤。结果表明，FBXW7单倍体缺陷增加了MNU诱发胃癌的危险性，这与DNA损伤和c-Myc癌基因的积累有关。即FBXW7+/-小鼠在致癌物暴露后更容易发生IM、异型增生和GC。Huang等[9]建立了稳定异位表达FBXW7 WT或FBXW7突变体(R505C或R465 C，突变热点)的GC系。与FBXW7 WT过表达细胞相比，FBXW7 R505C或R465C过表达细胞的增殖显著增加，支持IM FBXW7突变的显性阴性。这些结果表明， FBXW7突变在IM向GC进展的过程中发挥了重要作用。

1.2.2 p53、ARID1A:为了探索TP53在GC进展中的作用，确定p53蛋白表达和/或TP53中存在体细胞突变是否可以用作IM进展为GC的危险患者的预测性标志物。Busuttil等[17]应用IHC和高分辨电镜技术分别检测正常胃黏膜、无并发GC(IM-GC)IM、同时GC(IM+GC)IM和GC中p53蛋白表达以及TP53的突变情况。此对比研究显示p53表达水平随着疾病从正常黏膜通过IM中间体到GC的进展而增加。然而，TP53突变在IM中未检测到，但在GC中却经常发生。数据表明，TP53突变发生在胃癌晚期，且可以促进癌症的转移。Huang等[9]应用激光捕获显微切割(LCM)和IHC技术证实在LCM纯化的IM细胞中存在TP53突变，但相比GC而言，TP53在IM中不常见，而在GC中很容易被检测到。并且类似地，对ARID1A突变IMs的IHC分析证实在化生细胞中ARID1A蛋白表达丢失，这些结果支持了IM中存在p53、ARID1A的遗传改变。实验结果表明，p53与ARID1A突变发生在IM期，并在IM向GC进展的过程中发挥了不可忽视的作用。

2 人端粒酶逆转录酶(hTERT)

人端粒酶是由人端粒酶相关蛋白1(hTP1)、人端粒酶RNA(hTR)和人端粒酶逆转录酶(hTERT)组成的，hTERT作为人端粒酶的中心因子，通过相互作用从而促进胃癌的增殖和侵袭。 为探讨hTERT在GIM中的作用以及hTERT对胃癌细胞CDX2表达的影响，Chen等[18]通过qRT-PCR、WB和双荧光素酶实验检测表明，GIM中hTERT的表达明显高于正常胃黏膜，hTERT过表达后，CDX2在mRNA和蛋白水平均显著升高。在抑制胃癌细胞系hTERT的表达后，发现CDX2 mRNA和蛋白水平如预期的那样降低。 此外，hTERT在GIM期间通过NF-kB增加KLF4水平，KLF4参与hTERT诱导的CDX2的上调，并且hTERT可以与p50相互作用，从而增加CDX2的水平。也就是说，hTERT通过NF-kB信号通路上调CDX2促进胃肠化生从而促进胃癌的发生。Silva等[8]采用PCR技术分析组织标本中mRNA的表达，采用IHC评价蛋白质的免疫反应性，结果发现与胃炎标本相比，仅肠化生标本出现hTERT的高表达。以上结果提示hTERT降低可能会抑制GIM与GC的发生。

3 端 粒(Telomere)

端粒(Telomere)是存在于真核细胞线状染色体末端的一小段DNA-蛋白质复合体，它与端粒结合蛋白一起构成了特殊的“帽子”结构，其作用是保持染色体的完整性和控制细胞分裂周期。端粒的长度反映了细胞复制史以及复制潜能，并被称作细胞寿命的“有丝分裂钟”。Huang等[9]使用TelSeq来估计IM的平均端粒长度，并利用ftarget读数，发现与正常胃活检相比，IM样本的端粒长度显著缩短，且来自胃窦的IM显示出比胃体IM更短的端粒。在对比GC与相邻正常胃组织中，我们发现端粒长度并没有显著变化。这表明，端粒长度最初在IM中缩短，但随后可能在恶性进展期间逐渐恢复其长度。Tahara等[19]研究也显示，端粒长度在早期GC中被侵蚀，而在晚期GC中被延长。

4 DNA甲基化(DNA Methylation)

DNA甲基化(DNA methylation)是最早发现的修饰途径之一，大量研究表明，DNA甲基化能引起染色质结构、DNA构象、DNA稳定性及DNA与蛋白质相互作用方式的改变，从而控制基因表达。Tahara等对有胃癌和无胃癌根除幽门螺旋杆菌后的胃黏膜进行了全面的DNA甲基化分析显示DNA甲基化积累与根除幽门螺旋杆菌后的分子不可逆性和胃癌发生有关并且可能先于基因组的改变。Huang等[9]为了描述IM的表观遗传学改变，利用Illumina甲基化450K阵列分析了IM，轻度IM和正常胃黏膜，发现与轻度IM相比，中度/重度IM的DNA甲基化的IM细胞数显著增高，同时IM相对于正常胃黏膜DNA表现出超甲基化，虽然IM中可能早期发生异常的DNA高甲基化，但在GIM向GC的后续转变过程中可能发生DNA的低甲基化。即DNA 甲基化改变可以评估GIM向GC转变的风险，从而做出早期预防。

5 CD24、水通道蛋白酶(AQP3)、LGR5、Ki67

研究发现CD24、LGR5和Ki67均在GIM中表达，水通道蛋白3(AQP3)在杯状细胞中表达，并且与GIM严重程度呈正相关。为了确定AQP3与GIM分类和其他蛋白的关系以及它们在GIM向GC转变中的作用，Zhao等[20]采用IHC技术测定AQP3、CD24、LGR5和Ki67在GIM中的表达，发现III型GIM在GC周围更为普遍，且与GIM严重程度呈正相关，在GIM中发现CD24，且与不完全GIM相关。AQP3表达与GIM严重程度呈正相关。LGR5表达随GIM加重而降低，但与GIM的分类无关。然而，Ki67与GIM分级或分类都没有关联。这些观察表明AQP3和CD24可以作为GIM致癌性的生物标志物，并可能为筛选GIM高危候选者提供精确的策略。

6 HMG盒转录因子(SOX2)、肠特异性转录因子(CDX2)

SOX2在正常胃黏膜中表达，在IM中下调。CDX2在IM的建立和维持中起着至关重要的作用。Niu等[21]将120例石蜡包埋的胃黏膜标本按杯状细胞突起进行组织学分类，分为轻、中、重度IM，采用IHC方法检测SOX2、CDX2在正常胃组织和所有IM组织中的表达，SOX2在正常胃腺细胞中主要在细胞核中表达，此外，SOX2表达随着IM的进展而显著降低。相比之下，CDX2根据IM分级显示出不同的表达模式，分别在轻度、中度和重度IM样本的55.5%(20/36)、85%(34/40)和95.5%(42/44)中表达。CDX2定位于肠化生细胞的细胞核中。CDX2免疫染色在邻近的正常胃组织中则很少见到。通过相关分析，提示CDX2表达与进展性IM分级是密切相关的。

7 结 语

综上所述，从正常胃黏膜到GIM到GC的转变过程是由环境和遗传等多种因素相互作用而形成 ，但环境因素不能作为评估早期GC的标准，所以我们从分子基因层面来评估胃癌发生风险。本文针对癌基因、端粒酶、DNA甲基化、CD24、AQP3、LGR5、Ki67、SOX2、CDX2等相关因子与GIM、GC间的关系进行了简要概述，可以发现胃黏膜细胞在癌变过程中存在诸多分子基因的变化与积累，且影响GC的发生、发展以及恶化、转归等，从IM到GC的进展是较为漫长的过程，因此对GIM和GC的早期干预有助于提高患者预后。相信随着科学技术的迅速发展 ,GIM的分子基因学研究结果将更加可靠，GC分子基因学的研究能为GC的早期预防提供分子基因学依据，从而降低GC的发病率与病死率。