基于Wnt/β-catenin信号通路探讨中医药治疗胃癌前病变研究现状

曾凯环 于勇刚 李婷婷 杨改琴 秦玮珣 左 甲

(1 陕西中医药大学针灸推拿学院,咸阳,712046; 2 陕西省中医医院针灸科,西安,710000)

胃癌是世界范围内最常见的高侵袭性恶性肿瘤之一,也是癌症相关死亡的第4大原因,其发生、进展受家族史、饮食、饮酒和幽门螺旋杆菌感染等因素影响,严重影响患者的生命质量[1]。因此,预防胃癌发生成为现在的重要研究方向,当采取以早期诊断和治疗为重点的必要措施。胃癌前病变(Precancerous Lesions of Gastric Cancer,PLGC)是指胃黏膜组织发生病理学改变并向胃癌转化的一个阶段,伴存于慢性萎缩性胃炎的胃肠上皮化生和异型增生[2]。PLGC发展成胃癌需要相对较长的过程,被认为是早期诊断和预防胃癌发生的关键阶段[3]。目前,现代医学检查方法实现了PLGC早期诊断的目的,然而,关于PLGC的治疗尚缺乏理想的治疗措施。内镜治疗、幽门螺旋杆菌消除、环氧合酶抑制剂、非甾体抗炎药等不仅不良反应大,还存在着复发风险[4-5]。中医药在防治PLGC方面遵循“治未病”思想,辨证论治,能够显著减轻甚至逆转胃黏膜萎缩、肠化及异型增生等癌前病理变化,成为近年来胃癌防治研究的重点。

近年来,多项研究证实信号转导通路的异常激活或抑制,对PLGC的进程有着重要影响。目前,各种诱发PLGC的信号通路主要包括:核因子κB信号通路、Hippo信号通路、TGF-β/Smads信号通路、MAPK信号通路、JAK/STAT3通路及Wnt/β-catenin信号通路等[6]。其中,Wnt/β-catenin信号通路在胃癌发生发展进程中发挥重要作用,已存在许多文献证实其参与胃癌细胞异常增殖、分化、转移等过程,被认为是PLGC发生发展的重要信号通路[7-8]。故在此背景下,将中医药的临床应用与西医的微观知识相结合,基于经典Wnt/β-catenin信号通路,综述中医药干预PLGC的研究现状,以期为中医药治疗PLGC及预防胃癌发生提供参考。

1 Wnt/β-catenin信号通路机制

Wnt/β-catenin信号通路又称为Wnt经典通路,参与机体各种生理过程,如细胞增殖、分化、凋亡、迁移、侵袭和浸润等。当Wnt/β-catenin信号通路被异常激活时,可促使机体内细胞不可控制地生长、增殖及分化,从而导致癌症的发生发展。

当机体正常细胞没有Wnt信号刺激Wnt/β-catenin信号通路时,该通路处于沉默状态。细胞内的β-catenin通过骨架蛋白Axin与结肠腺瘤性息肉病蛋白(Adenomatous Polyposis Coli,APC)、糖原合成酶激酶3β(Glycogen Synthase Kinase 3β,GSK-3β)及酪蛋白激酶1α(Casein Kinase 1α,CK1α)组成降解复合物后,GSK-3β、CK1α介导β-catenin磷酸化,促使其泛素化后被蛋白酶体识别而降解,从而保证了胞质内β-catenin的正常水平含量。见图1B。

图1 Wnt/β-catenin信号通路[9]

当机体处于癌变状态时,Wnt信号激活该通路,使其处于异常激活状态。Wnt信号与细胞表面共受体的卷曲蛋白受体家族(Frizzled,FZD)和低密度脂蛋白受体相关蛋白5/6(Lipoprotein Receptor-related Protein5/6,LRP5/6)结合形成复合物,激活细胞质蛋白Discelled(Dvl),并使Dvl、Axin与该复合物结合,从而抑制了降解复合物的形成,导致β-catenin的浓度升高,积聚并迁移至细胞核内,与核内T细胞特异性因子/淋巴样增强结合因子(TCF/LEF)相互作用,触发Wnt靶基因的转录表达。见图1A。如细胞周期蛋白D1(Cyclin-D1)、血管内皮生长因子(Vascular Endothelial Growth Factor,VEGF)、Lgr5及c-Myc等过表达,促使细胞的不规则增殖、分裂,癌细胞向癌旁组织的侵袭、浸润,肿瘤血管生成,逐渐导致癌症的形成。

2 Wnt/β-catenin信号通路在PLGC中的作用

研究显示,Wnt信号通路上存在着多种信号分子与PLGC的发生相关联,Wnt、β-catenin、Cyclin-D1、c-Myc等分子表达增加均提示胃黏膜组织发生萎缩性胃炎、肠上皮化生及异型增生等癌变状态[10-12]。并且,血清中相应分子物质水平的改变,如胃泌素-17(Gastrin-17,G-17)、VEGF的升高,亦提示着Wnt信号通路的激活及PLGC的发生,这些物质均可作为胃癌早期诊断的分子标志物[13]。彭力等[12]通过实验研究发现β-catenin在不同癌前病变状态下的阳性表达率均不相同,伴随着癌变状态的进展,其阳性表达率越高,肠上皮化生及轻型、中型、重型异型增生的阳性表达率分别为54.29%、50.00%、68.18%、71.15%。该实验指出,β-catenin不仅仅是Wnt信号通路的关键组成部分,亦是胃癌及癌前病变状态发生发展的重要代表性标志物。

c-Myc是一种致癌转录因子,亦是胃癌及PLGC形成过程中最常见的原癌基因之一,在生理状态下,其调节细胞正常生长,当机体处于致癌环境的病理状态时,其调节能力失控而表现出异常转录,促使细胞增殖、机体代谢速度增加等[14]。Cyclin-D1与细胞周期蛋白依赖性激酶CDK4/6结合时,参与调控细胞周期正常增殖、分裂,当Cyclin-D1失调时,该分子则转化为一种致癌基因[15],驱动着胃肿瘤细胞的快速增殖。因此,在癌前状态及胃癌的阶段中,c-Myc、Cyclin-D1的阳性表达率逐渐升高;同时,当机体处于胃炎癌前状态时,机体内G-17、上皮生长因子(Epidermal Growth Factor,EGF)等分子水平逐渐升高,激活Wnt信号通路,β-catenin聚集于胞核内,上调VEGF的表达增加,肿瘤微血管形成;同时,β-catenin刺激下游基因c-Myc、Cyclin-D1等活跃表达,细胞在得到微血管的营养支持下,进入不规律增殖、分裂,肿瘤细胞向局部浸润、转移等,导致胃黏膜组织癌变,出现上皮间质转化,亦可伴见胃肠上皮化生及异型增生[16-17]。当消除炎症或敲低G-17、EGF等分子时,该通路进入沉默状态,胞质中的β-catenin磷酸化而被降解,胞核内c-Myc、Cyclin-D1等基因无以表达,细胞增殖恢复正常状态,胃黏膜组织逐渐恢复正常,PLGC的进展受到抑制,从而阻断了胃癌的发生[18-19]。此外,当靶向抑制c-Myc、Cyclin-D1、VEGF时,胃肿瘤血管生成及细胞增殖亦受到抑制,癌变细胞生长停滞[20-22],从而阻断PLGC的发生发展。

3 中医药治疗PLGC

3.1 中药治疗PLGC的相关研究 随着研究的不断拓展,中药治疗PLGC的优势逐渐凸显。相关研究显示,中药活性成分、草药制剂及中药配方可以通过直接作用于胃黏膜,发挥抗炎、调节细胞增殖和凋亡、抑制氧化应激、抑制糖酵解、抑制血管生成等作用,有效干预PLGC[23]。现代药理学研究发现,白花蛇舌草、半枝莲内含的黄酮类及甾醇类化合物成分能有效治疗PLGC,起到抗胃黏膜炎症、抑制细胞增殖、抗氧化应激、抑制血管生成等作用,使得肿瘤细胞生长所需要的氧供及血液供应无法获得满足而阻断胃癌的发生发展[24-25];黄芪、丹参药物中黄芪甲苷、丹参酮ⅡA成分亦可明显抑制糖酵解过程以阻断肿瘤细胞增殖所需要的能量来源,胃癌细胞无法正常生长而衰亡,从而抑制PLGC进一步发展。亦有研究显示汉防己乙素可呈依赖性地降低PLGC大鼠体内炎症介质水平,抑制组织细胞致癌基因表达并增加促凋基因表达,发挥治疗PLGC的作用[26]。

3.2 中药通过Wnt/β-catenin信号通路作用于PLGC 曹斌等[27]运用蒺藜皂苷处理胃癌细胞的研究发现,蒺藜皂苷可通过下调Wnt3a、β-catenin分子含量以抑制Wnt/β-catenin信号通路,从而降低胃癌细胞增殖活性,并增加抑癌基因p21表达,降低原癌基因Ki67表达。黄丹[28]将青龙衣抗肿瘤成分作用于胃癌小鼠,采用不同药剂浓度治疗后发现,高浓度的青龙衣组分对肿瘤细胞抑制率更佳,并可通过调节Wnt信号通路降低β-catenin、VEGF、COX-2等相关蛋白表达,从而抑制肿瘤血管的形成。同时,国内外研究发现,青蒿素可通过调控Wnt信号通路以降低胃癌细胞Dvl2和Cyclin-D1的分子水平,上调GSK-3β蛋白含量,促使β-catenin磷酸化而降解,从而诱导胃癌细胞凋亡,抑制其侵袭和迁移[29-30]。谷金繁等[31]以不同浓度的加味小陷胸汤作用于人胃癌MGC803细胞,该实验证实了高浓度的加味小陷胸汤通过Wnt信号通路降低Wnt1、β-catenin、VEGF等信号表达的作用更佳,并能抑制该细胞发生上皮细胞间质化,从而抑制胃癌的发生发展。萎胃康颗粒是由西洋参、白术、三七等多种中药所组成的中成药制剂,能通过降低Wnt信号通路上Wnt及β-catenin蛋白含量而治疗PLGC,并且在高剂量萎胃康观察组中,大鼠胃黏膜恢复程度更接近于正常[32]。宋健等[33]将金果胃康胶囊自产制剂应用于毒瘀交阻兼气阴两虚型的PLGC大鼠,连续治疗6周后,发现Wnt信号通路上的Wnt1、β-catenin及Lgr5蛋白表达含量均降低,其中高浓度金果胃康胶囊剂量组的降低程度更显著,表明该中成药制剂可通过抑制Wnt信号通路作用于PLGC的治疗。

由此可知,中药可抑制该信号通路中Wnt、β-catenin、Dvl2、VEGF、Cyclin-D1、Lgr5等分子作用,亦可增加GSK-3β蛋白表达,进而干预该信号通路的激活,抑制胃肿瘤细胞的生长、增殖与分化,并抑制胃肿瘤血管形成等,起到治疗PLGC的作用。

3.3 针灸对PLGC的相关研究 针灸作为中医传统疗法之一,可通过调节经络气血达到调整脏腑功能的目的,可有效缓解慢性胃炎乃至PLGC导致的各种症状。陈永等[34]通过实验研究发现针刺、艾灸PLGC大鼠足三里和梁门可起到保护胃黏膜作用,经过20次治疗后,发现大鼠血清内癌胚抗原水平明显降低,表明针灸对PLGC具有抑制作用。亦有学者发现,艾灸梁门和足三里可降低PLGC大鼠原癌基因P53、c-Myc的异常表达,同时降低VEGF蛋白活性,从而抑制胃肿瘤细胞的浸润、转移,达到逆转PLGC的目的[35]。税典奎等[36]运用穴位埋线联合中药汤剂治疗慢性萎缩性胃炎伴肠化生患者,疗程3个月,治疗结束后发现,穴位埋线联合中药汤剂综合疗法疗效优于单一疗法,患者症状减轻,胃黏膜萎缩及肠化程度改善,PLGC病情得到延缓。

3.4 针灸通过Wnt/β-catenin信号通路作用于PLGC 近年来,关于针灸干预Wnt/β-catenin信号通路治疗疾病的研究逐渐增多,然而,关于针灸调控该信号通路治疗PLGC的研究仍相对较少。张瑶[37]通过热敏灸灸中脘穴治疗PLGC大鼠,研究显示,热敏灸可通过调控Wnt信号通路中Wnt2、β-catenin蛋白表达,抑制胃黏膜细胞增殖、侵袭及浸润,改善胃腺体萎缩程度,阻断PLGC的进程。胡兵[38]亦将热敏灸应用于PLGC大鼠治疗过程中,结果表明,热敏灸能下调该信号通路上β-catenin、TCF-4、Cyclin-D1蛋白的表达,阻断致癌基因的转录表达,促进癌变细胞的凋亡,从而修复胃黏膜功能,达到治疗PLGC并预防其癌变的作用。

经查阅文献发现,针灸对Wnt/β-catenin信号通路中Wnt、β-catenin、TCF-4及Cyclin-D1等分子具有抑制作用,并阻断了该信号通路的异常激活,使胃黏膜病理改变状态得到改善,从而治疗PLGC并预防胃癌的发生。

4 总结与展望

PLGC作为预防胃癌发生的黄金治疗阶段,因其复杂的发病机制,目前仍无理想的治疗措施,以至于治疗PLGC仍是当前医学研究的难题。由于PLGC的病程复杂,常涉及多通路的交叉作用,而Wnt/β-catenin作为胃癌发生的主要信号通路,其在PLGC的发生发展中呈现异常活化状态,并且该信号通路中Wnt、β-catenin等分子均可作为PLGC诊断及治疗的代表标志物,从而受到广大专家学者的研究关注。随着中医药事业的发展,中医药在治疗PLGC上具有明显优势,并已逐渐深入到PLGC分子层面的研究。中医药可通过中药及针灸的形式下调或上调Wnt/β-catenin信号通路中的相关分子,进而抑制该信号通路的激活,抑制了胃癌细胞增殖、分化等作用,阻断了胃黏膜病理性改变,从而治疗PLGC。然而,由于中药及针灸均具有多靶点调控信号通路的作用,使中医药疗法应用于PLGC的临床研究仍面临着较大的问题:1)纵观近年来的相关研究,发现选取单一通路进行研究探讨的文献居多,今后可进一步研究更多通路与PLGC的机制作用,挖掘各通路之间的关联性,从而为实验研究提供更可靠的依据。2)针灸疗法涉及穴位及经络的作用,然而关于其调控Wnt/β-catenin信号通路及其他通路的机制研究仍较少,往后可从这一角度深入研究。

利益冲突声明:无。