FHIT和PI3K/Akt/mTOR信号通路与胃癌发生、发展的关系

韩娟娟，李春辉

(承德医学院附属医院病理科，河北 承德 067000)

0 引言

胃癌(Gastric cancer，GC)是一种常见的消化道恶性肿瘤，其发病率和病死率居世界恶性肿瘤的第5位和第3位。据流行病学统计结果显示，2018年全球新发胃癌病例约为103.2万例，死亡人数约为78.7万人[1]。在我国，胃癌的发病率和病死率均居恶性肿瘤的第2位。2015年我国胃癌新发病例约为67.9万例，死亡病例约为49.8万例，胃癌死亡病例占全球同期胃癌总死亡数的40%以上[2]。胃癌在确诊时多数病例已处于进展期，且缺乏切实有效的分子靶向治疗，预后较差[3]。目前普遍认为胃癌的发生是一个多因素、多步骤进行性发展的过程，此过程中多种基因及信号传导通路会发生异常改变。目前研究表明脆性组氨酸三联体基因在多种上皮细胞中均有抑癌作用，与多种人类恶性肿瘤的发生密切相关[4]。PI3K/Akt/mTOR通路是经典的信号传导通路，在多种恶性肿瘤中该通路异常激活，在肿瘤细胞增殖、迁移及代谢过程中扮演着重要角色[5]。

1 FHIT

1.1 FHIT基因概述

脆性组氨酸三联体基因是位于3号染色体p14.2带(3p14.2)的脆性位点基因，该基因包含了人类基因组中最常见的脆性位点FRA3B、乳头瘤病毒整合位点和T(3;8)(p14.2;q24)家族性肾癌相关易位断点。FHIT基因为一高度保守的基因序列，全长约为500kb，其cDNA长1095bp，包含10个小外显子，转录一个仅1.1kb的mRNA，其中第1～4个外显子和第10个外显子只转录不翻译，由第5～9外显子编码一个由147个氨基酸组成的相对分子质量为16.8kDa的Fhit蛋白[6]，该蛋白在DNA修复和细胞周期过程中起着重要的调节作用。

目前认为FHIT基因是一个抑癌基因，与多种人类恶性肿瘤的发生密切相关，如肺癌、前列腺癌、卵巢癌、结直肠癌、乳腺癌等。Fhit蛋白在所有正常的上皮组织和大多数常见实体瘤的起源组织中均有表达[7]，而在人类多种原发恶性肿瘤及肿瘤细胞株中，该基因常表达失活，其蛋白不同程度减少甚至缺失，细胞生长抑制信号被阻断，促进肿瘤发生[8-9]。

1.2 FHIT与胃癌发生、发展的关系

FHIT基因是第一个将脆性位点与肿瘤联系起来的抑癌基因，近年来受到医学界广泛关注。Bai等[10]发现在正常胃组织、胃息肉组织以及胃癌组织中，Fhit蛋白表达逐渐降低且与HP感染呈负相关。Baffa等[11]对8个胃癌细胞系及32例原发性胃癌标本进行检测，发现多数胃癌中存在FHIT基因重排和/或逆转录PCR产物畸变，导致Fhit蛋白不表达或表达减少。Huiping等[12]对胃癌组织进行FHIT基因检测发现84%(38/45)的胃癌组织中存在FHIT基因的杂合性缺失，提示FHIT基因在胃癌中具有高度不稳定的特性；采用RT-PCR技术对胃癌组织中FHIT mRNA的表达进行分析，在87%(34/39)的胃癌组织中检测到异常mRNA，并推测FRA3B基因的脆性是导致异常mRNA形成的原因。肖祥等[13]发现胃癌、不典型增生组织中FHIT基因杂合性丢失率均较高，显著高于正常组织(P＜0.05)，而胃癌与不典型增生组织的FHIT基因杂合性丢失率差异无统计学意义(P＞0.05)，说明在早期胃癌中部分患者已出现Fhit蛋白的异常表达，提示FHIT基因和蛋白的检测可能成为胃癌早期诊断的指标。

腺病毒载体介导的FHIT基因在肿瘤细胞中的过度表达能有效地促进肿瘤细胞的凋亡，改变细胞周期过程，增加凋亡肿瘤的数量[14]。FHIT基因主要通过调控细胞周期和细胞凋亡发挥抑癌作用，可使细胞受阻于增殖周期的S期。Bhat等[15]发现Fhit蛋白可激活半胱氨酸、天冬氨酸蛋白8(Caspases-8)和Caspases-9引起Caspases酶介导的凋亡级联反应。Shi等[16]使用酵母双杂交法筛选发现人泛素结合9(Human ubiquitinconjugating enzyme 9，hUBC9)与Fhit蛋白存在特异性相关，它与Fhit蛋白羧基端相互作用，由于hUBC9与S期及M期细胞周期蛋白的降解有关，推测Fhit蛋白可能通过与hUBC9相互作用来参与细胞周期的调控。Sard等[17]研究发现FHIT基因转入缺乏Fhit蛋白表达的肺癌细胞株H460后，细胞周期蛋白cyclin D3蛋白和cdc2表达增加，DNA断裂增加，细胞大量凋亡发生致瘤性逆转；细胞周期分析表明，G0/G1期存在明显的周期阻滞并出现亚G1峰。推测FHIT与抑制细胞生长、促进细胞凋亡的作用和细胞周期阻滞有关，并分析其作用可能通过p21介导。

Fhit蛋白是正确执行DNA损伤检查点和相关修复所必需的，该蛋白可能通过多种细胞损伤因子促进细胞凋亡DNA损伤后ATR通路的强烈激活，它的丢失会导致未修复的DNA进一步损伤和突变，作为应激事件可导致细胞内复制压力的产生，增加基因组的不稳定性，进而为癌症发生发展过程中其他突变的产生提供了前提条件，起始癌症的发育与进化[18]。Ishii等[19]的体外分析和体内致瘤性研究表明，恢复FHIT基因表达可以使50%的被测肿瘤细胞系受到抑制，将FHIT基因转入FHIT基因缺失的小鼠中可以阻止甚至逆转致癌物导致的肿瘤发生。Omar等[20]的研究表明，Fhit蛋白位于细胞核和细胞质中，后者可能位于血浆膜系统(内质网、高尔基网络、线粒体和运输小泡)中，支持了关于FHIT作为信号分子的假设[21]。

2 PI3K/Akt/mTOR信号通路

2.1 PI3K/Akt/mTOR通路概述

PI3K/Akt/mTOR信号通路是经典的细胞信号传导通路，在细胞的多种生物学功能中起调节作用。当PI3K/Akt/mTOR信号通路被异常激活时常导致肿瘤的发生。PI3K位于细胞膜分为IA型和IB型两型，其中IA型与肿瘤发生、发展具有重要联系。Akt位于细胞浆，是一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，在哺乳动物中有Akt1/α、Akt2/β和Akt3/γ三个亚型。PI3K由催化亚基P110和调节亚基P85组成，活化的P110亚基可以催化PIP2形成PIP3。Akt分子量为57kD，由480个氨基酸残基组成，包括N端PH结构域、中间的丝氨酸/苏氨酸激酶活性区和C端调节活性区。Akt的PH结构域可与PIP3结合并被携带固定于细胞膜上，其后Akt激酶活性区的苏氨酸(Thr308)即被PDK1磷酸化激活，调节活性区的丝氨酸(Ser473)则被mTOR复合物2(mTOR complex 2，mTORC2)磷酸化并激活[22]。活化后的Akt进入细胞核，可直接激活mTOR信号通路，也可以通过抑制结节性硬化复合物1/2(Tuberous sclerosis complex 1/2，TSC1/2)间接激活mTOR通路[23]。

mTOR是Akt的下游底物，是生长调节中心环节，由2549个氨基酸残基组成，mTOR与其他蛋白质结合形成mTOR复合 物1(mTORC1)和mTOR复 合 物2(mTORC2)。mTORC1由mTOR、mTOR调节相关蛋白Raptor、哺乳动物直系同源物LST8(Mammalian ortholog of LST8，mLST8)和非核心组分PRAS40、Deptor组成；mTORC2由mTOR、mTOR帕霉素不敏感伴侣Rictor、mLST8和 mSIN1组成。两种复合物定位于不同的亚细胞区室，发挥不同的功能[24]。活化的mTORC1可以磷酸化激活其下游真核起始因子4E-结合蛋白1(Eukaryotic initiation factor 4E-binding protein1，4E-BP1)和p70核糖体蛋 白S6激 酶B1(Ribosomal protein S6 kinaseB1，S6K1)，活化的4E-BP1可激活elF-4E进而促进c-myc、缺氧诱导因子1α(Hypoxia-inducible factor 1α，HIF-1α)等原癌基因的转录，并下传生存信号，对肿瘤细胞的凋亡进行抑制；而活化的p70S6K1可通过磷酸化mRNA翻译相关的核糖体蛋白S6、真核起始因子elF-4B、EF2激酶等多个靶点，共同促使肿瘤细胞从G0/G1期向S期进展[25]。mTORC2除可以磷酸化Ser473位点激活Akt外，还可以通过激活AGC家族激酶，调节肿瘤细胞的脂质合成、葡萄糖代谢、凋亡过程和肌动蛋白细胞骨架来调控肿瘤细胞的生长[26]。

2.2 PI3K/Akt/mTOR通路与胃癌发生、发展的关系

PI3K/Akt/mTOR信号通路可激活或抑制其下游多种蛋白质，参与调节细胞存活、增殖、凋亡、生长以及运动等，与肿瘤细胞的生长和转移有着高度的相关性，在胃癌组织中该通路过度激活，与胃癌的发生、发展密切相关[27]。张刚等[28]研究结果显示：p-Akt及p-mTOR在胃癌、癌旁及正常胃黏膜组织中的表达逐渐降低。Lin等[29]研究发现T-cadherin过表达可显著抑制胃癌细胞HGC-27增殖，导致G0/G1期细胞周期阻滞，侵袭转移能力降低，且细胞中p-Akt、p-mTOR和p-S6K均显著降低，而使用Akt激活剂IGF-1可恢复细胞增殖活性，推测T-cadherin通过抑制Akt/mTOR信号通路抑制胃肿瘤的发生。Riquelme等[30]通过转染靶向基因miR-101-2降低胃癌细胞AGS中mTOR的mRNA和蛋白表达水平，发现细胞增殖和菌落形成被明显抑制，细胞死亡增加，细胞迁移和侵袭能力明显下降，据此推测细胞活力的降低与mTORmRNA的沉默和蛋白质的表达下降有关。mTOR活性的阻滞可能导致P70S6K1和4E-BP1去磷酸化，从而导致细胞死亡[31]。

3 小结与展望

综上所述，FHIT基因是一种抑癌基因，在胃癌等人类多种原发肿瘤中均表达缺失，但其在体内的具体功能及抑制肿瘤的信号通路和机制目前尚未完全阐明。PI3K/Akt/mTOR信号通路在肿瘤细胞中常呈过表达状态。Akt、mTOR是PI3K/Akt/mTOR信号通路的关键分子，因此在人体胃癌组织中同时检测到FHIT表达缺失与Akt、mTOR活跃异常，则可进一步了解胃癌的发生与发展，从而可为胃癌的临床诊断及治疗提供更多有效的理论依据与实验依据。