SOX2和CDX2在胃癌發(fā)生中的作用及相關(guān)性研究進(jìn)展

孔凡彪，肖 強(qiáng)

(廣西醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院，南寧530021)

胃黏膜腸上皮化生(Intestinal metaplasia，IM)是腸型胃癌發(fā)病機(jī)制Correa＇s級聯(lián)反應(yīng)的一個中間步驟，被認(rèn)為是一種癌前病變，其機(jī)制尚未詳細(xì)闡明。若想預(yù)防IM發(fā)展為胃癌，就有必要研究IM向胃癌發(fā)展過程中的相關(guān)基因。現(xiàn)對性別決定區(qū)Y框蛋白 2(SRY-related high-mobility group box 2，SOX2)和尾型同源盒轉(zhuǎn)錄因子2(CDX2)在胃癌發(fā)生中的作用及相關(guān)性研究進(jìn)展綜述如下。

1 SOX2的基因結(jié)構(gòu)與功能

SOX是一類Y染色體性別決定區(qū)(Sex determination region of y chromosome，SRY)相關(guān)基因家族，編碼一系列SOX家族的轉(zhuǎn)錄因子，參與胚胎發(fā)育和細(xì)胞分子調(diào)控［1］。SOX2是SOX家族成員之一，位于 3 號染色體 q26.3-q27［2，3］，通過 HMG 結(jié)構(gòu)域識別靶基因，特異結(jié)合DNA序列，在調(diào)控組織的增殖發(fā)育、決定細(xì)胞分化方向［4，5］和維持干細(xì)胞的全能性、保持不分化狀態(tài)上具有重要作用［6～8］。SOX2作為細(xì)胞轉(zhuǎn)錄因子參與廣泛的的發(fā)育調(diào)節(jié)，其中包括在多種實(shí)體腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中扮演重要作用。如神經(jīng)細(xì)胞中的SOX2常作為未分化和增殖細(xì)胞的標(biāo)志，且在惡性膠質(zhì)瘤和間膠質(zhì)瘤中均高表達(dá)［9］;在肺鱗狀細(xì)胞癌中SOX2也呈高表達(dá)，并被認(rèn)為是腫瘤形成的因素之一［2］;在乳腺癌中，SOX2為腫瘤早期形成過程中一個關(guān)鍵基因，其高表達(dá)能提高乳腺癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移潛能［8，10］。還有實(shí)驗(yàn)表明，SOX2在正常胃組織和胃癌組織中均表達(dá)，而在胃腸混合型胃癌及腸型胃癌中低表達(dá)［11］。上述研究說明，在正常組織發(fā)育、癌變和干細(xì)胞全能性的維持中可能存在共同的SOX2信號通路，其中SOX2將和其他的轉(zhuǎn)錄因子共同決定細(xì)胞命運(yùn)。

2 SOX2在胃癌發(fā)生中的作用及相關(guān)機(jī)制

SOX2主要調(diào)控胚胎發(fā)育及決定細(xì)胞命運(yùn)，尤其是在維持胚胎干細(xì)胞的自我更新能力和多能性上具有重要作用。隨著對SOX2研究的深入，其在胃癌發(fā)生、發(fā)展過程中的多種功能逐步被發(fā)現(xiàn)，其在食管、肛管等部位的鱗狀細(xì)胞癌中比腺癌表達(dá)量高，說明SOX2可能被用來區(qū)分胃腸道的鱗癌和腺癌;而胃癌組織中SOX2高表達(dá)者比SOX2低表達(dá)者預(yù)后好，說明高表達(dá)SOX2還可能被用來判定患者行胃癌切除術(shù)的預(yù)后情況。SOX2在胃癌細(xì)胞的分化過程中扮演重要角色，但具體機(jī)制仍未被完全闡明。筆者認(rèn)為，SOX2在正常胃組織中表達(dá)［12］，而在胃癌細(xì)胞中低表達(dá)，可能是由于異常DNA甲基化造成了細(xì)胞周期阻滯，并最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡，從而抑制了癌細(xì)胞的生長。Otsubo等［13］發(fā)現(xiàn)，SOX2還能抑制胎盤特異蛋白1(PLAC1)表達(dá)，通過降低細(xì)胞的運(yùn)動能力、遷移力和侵襲力，使細(xì)胞周期阻滯在G1～S期，從而完全廢除細(xì)胞的增殖能力;此外，通過miR-126結(jié)合SOX2基因3'端的2個結(jié)合位點(diǎn)，可抑制SOX2在胃癌細(xì)胞中的表達(dá)，從而促進(jìn)腫瘤的發(fā)生。此提示SOX2在胃癌細(xì)胞中起腫瘤抑制作用。

SOX2蛋白僅在人類正常胃黏膜的泌酸腺和幽門腺中高表達(dá)，起抑制腫瘤發(fā)生的作用;而在腸上皮化生的細(xì)胞中低表達(dá)，甚至不表達(dá)，并且在部分胃癌發(fā)生過程中SOX2的表達(dá)量也會發(fā)生改變。此主要是由胃癌的組織分型造成的，根據(jù)Lauren組織分型，可將腺胃癌分為腸型胃癌(Intestinal type)和彌漫性胃癌(Diffuse type)2種類型。在腸型胃癌中SOX2低表達(dá)，調(diào)控胃上皮細(xì)胞的重要標(biāo)志物人黏蛋白/黏液素5AC(MUC5AC)的表達(dá)量，從而通過調(diào)控細(xì)胞周期及細(xì)胞凋亡維持胃腺體細(xì)胞的分化［14］。其機(jī)制可能是IL-4通過胃上皮細(xì)胞中STAT6信號通路結(jié)合SOX2上游啟動子-276～-267區(qū)域的一個結(jié)合位點(diǎn)(TTCNNNNGAA)，從而下調(diào) SOX2的表達(dá)，并使細(xì)胞分化轉(zhuǎn)移成腸化生細(xì)胞。提示SOX2可能通過IL-4/STAT6信號通路維持胃細(xì)胞分化的方向［15］。SOX2被抑制后將導(dǎo)致IM發(fā)生，此也解釋了在不完全I(xiàn)M向完全性IM轉(zhuǎn)化過程中SOX2表達(dá)量降低的原因。此外，SOX2表達(dá)和CDX2表達(dá)呈一定負(fù)相關(guān)性，SOX2被抑制后CDX2在IM中的表達(dá)明顯升高，說明SOX2與CDX2可能共同決定胃癌細(xì)胞的組織分型。

3 CDX2的基因結(jié)構(gòu)與功能

CDX2是尾型同源盒基因(CDX)家族成員之一，基因全長22～23 kb，位于染色體的13q12-13，由3個外顯子和2個內(nèi)含子構(gòu)成［16］。主要通過介導(dǎo)Hox基因表達(dá)維護(hù)腸道細(xì)胞的正常形態(tài)。在人類，從胚胎發(fā)育的第6周開始就可測出CDX2表達(dá)，其以轉(zhuǎn)錄因子的形式調(diào)節(jié)DNA表達(dá)，參與腸細(xì)胞發(fā)育過程中多個步驟的調(diào)節(jié)，包括細(xì)胞增殖、分化、黏附、遷移以及癌變，尤其是在早期腸分化過程中起重要作用。但CDX2表達(dá)僅局限于腸道上皮細(xì)胞，在正常胃黏膜上皮內(nèi)不表達(dá)，否則就提示腫瘤有向腸型分化的趨勢，如在慢性萎縮性胃炎的胃黏膜上皮中CDX2表達(dá)隨腸道特異性細(xì)胞出現(xiàn)而明顯增高［17］。同時，CDX2在維持腸上皮細(xì)胞分化的穩(wěn)定性上亦具有相當(dāng)重要的作用，腸上皮細(xì)胞中CDX2基因缺失或表達(dá)受阻將導(dǎo)致腸上皮進(jìn)一步分化［18］，即由鱗狀上皮替代腸型上皮細(xì)胞，從而出現(xiàn)癌變。雖然胃癌細(xì)胞的增殖、凋亡、轉(zhuǎn)移涉及多種基因及產(chǎn)物的相互作用和多條信號通路的相互調(diào)節(jié)，但CDX2作為一個腸特異性基因在抑制胃癌生長過程中所起的核心作用是顯而易見的。研究顯示，上調(diào)CDX2在胃癌細(xì)胞中的表達(dá)能明顯抑制胃癌細(xì)胞生長［19，20］;CDX2陽性胃癌患者較陰性胃癌患者存活期更長，說明CDX2是一個抑制腫瘤的基因［21］。

4 CDX2在胃癌發(fā)生中的作用及相關(guān)機(jī)制

早期胃癌細(xì)胞大多由惡性胃表型細(xì)胞構(gòu)成，病情發(fā)展到晚期后癌組織中腸型胃癌細(xì)胞所占比例明顯增大，CDX2表達(dá)亦增高。CDX2蛋白在腸型胃癌和彌漫型胃癌中的差異表達(dá)提示其與腸型胃癌的發(fā)生更為相關(guān);CDX2在胃型胃癌中不表達(dá)、在腸型胃癌中高表達(dá)，提示其表達(dá)對于腸型胃癌必不可少，即高表達(dá)CDX2可能導(dǎo)致腸型胃癌［21］;CDX2蛋白表達(dá)后進(jìn)一步誘導(dǎo)MUC2等腸道特異性基因表達(dá)是腫瘤細(xì)胞呈現(xiàn)腸型表型的重要原因［22］。CDX2在胃組織中表達(dá)就能單獨(dú)引起IM，其可能機(jī)制是結(jié)合碳酸酐酶1(CA1)上游87 bp位置的啟動子元件TATA box而促進(jìn)CA1表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)胃黏膜細(xì)胞發(fā)生IM。在多數(shù)早期彌漫性胃癌中高表達(dá)的胃型標(biāo)志MUC5AC和 CA1表達(dá)呈負(fù)相關(guān)［23］，即 MUC5AC低表達(dá)說明CDX2可促進(jìn)CA1表達(dá)，引導(dǎo)胃癌向腸型分化。

p53是一個腫瘤抑制基因，在細(xì)胞增殖調(diào)控中起重要作用。研究發(fā)現(xiàn)，p53核聚集被抑制后胃IM細(xì)胞中仍能發(fā)現(xiàn)突變的p53，IM中p53基因發(fā)生突變可能是由位于IM下層的細(xì)胞異常表達(dá)活化誘導(dǎo)胞嘧啶核苷脫氨酶(AID)引起，而AID高表達(dá)和CDX2表達(dá)密切相關(guān)［22］。AID和CDX2高表達(dá)在腺體萎縮及腸上皮細(xì)胞早期分化和保持中有重要作用，異位表達(dá)的CDX2能使食管和胃上皮細(xì)胞發(fā)生IM。說明AID、CDX2通路是腸型化生發(fā)生、發(fā)展成癌通路中的一部分。近年來腫瘤耐藥已成為不容忽視的一個重要問題，研究發(fā)現(xiàn)，CDX2和多重耐藥基因1(MRD1)表達(dá)密切相關(guān)［24］。利用SiRNA技術(shù)沉默CDX2能使MDR1表達(dá)降低;在內(nèi)源性CDX2表達(dá)不足的胃腸組織中上調(diào)其表達(dá)后，能強(qiáng)烈激活MDR1表達(dá)，即使在有蛋白合成抑制劑存在的條件下，CDX2也能結(jié)合MDR1轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游4 kb區(qū)域中的4個位點(diǎn)誘導(dǎo) MDR1轉(zhuǎn)錄合成，然后由MDR1產(chǎn)生糖蛋白(P-gp)，從而產(chǎn)生耐藥。此說明CDX2可能通過MRD1路徑調(diào)控癌細(xì)胞分化。

5 SOX2和CDX2在胃癌中的相關(guān)性

SOX2是一個調(diào)控正常胃上皮細(xì)胞分化的轉(zhuǎn)錄因子，在胃組織分化過程中起重要作用，能上調(diào)胃分化標(biāo)記物表達(dá)［11］;CDX2是一個在腸上皮細(xì)胞分化過程中起重要作用的轉(zhuǎn)錄因子。SOX2和CDX2表達(dá)的平衡關(guān)系在保持胃腸上皮細(xì)胞正常分化、成熟中至關(guān)重要，如果此兩個基因被相互或其他因子干擾，就有可能導(dǎo)致胃腸上皮細(xì)胞異常。以往有學(xué)者提出，胃轉(zhuǎn)錄因子SOX2和胃癌表型密切相關(guān)，而腸轉(zhuǎn)錄因子CDX2與腸表型關(guān)系重大;在人類消化道中，SOX2在除了腸之外的其他部位均表達(dá)，而CDX2只在十二指腸以下的腸管中表達(dá)。在IM過程中，SOX2轉(zhuǎn)錄表達(dá)逐漸降低，低表達(dá)的SOX2能誘導(dǎo)IM，而此過程中CDX2和MUC2均高表達(dá)［15］。故低表達(dá)的SOX2及在轉(zhuǎn)錄翻譯水平上異位表達(dá)的CDX2在IM過程中起至關(guān)重要的作用。

多種研究均提示SOX2和CDX2似乎呈一種直接負(fù)相關(guān)的作用，但目前證據(jù)表明CDX2不能直接抑制SOX2表達(dá)，且即使CDX2完全被抑制后SOX2表達(dá)仍然很穩(wěn)定［6］，從而維持胃癌細(xì)胞的胃型表達(dá)。此說明IM過程中SOX2低表達(dá)不僅由CDX2決定，幽門螺桿菌(HP)等因素也能夠在人IM過程中抑制SOX2表達(dá);在HP感染的IM中，CDX2表達(dá)隨化生進(jìn)展增加，而SOX2蛋白在此過程中低表達(dá)［15］。推測HP感染宿主之后，宿主產(chǎn)生的免疫反應(yīng)抑制了SOX2的表達(dá)，從而使胃細(xì)胞轉(zhuǎn)向IM。其原因可能是HP感染和Th1主導(dǎo)的宿主免疫反應(yīng)均能阻止SOX2在STAT6通路上的表達(dá)，進(jìn)而導(dǎo)致胃細(xì)胞萎縮和IM。另外，在由不完全I(xiàn)M轉(zhuǎn)向完全I(xiàn)M的過程中SOX2表達(dá)亦會受到抑制，提示SOX2表達(dá)可能通過多條通路完成，包括 NF-κB、OCT、IL-4/STAT6等。盡管SOX2和CDX2無直接負(fù)相關(guān)關(guān)系，但兩者在細(xì)胞分化方向上明顯起反向作用，且無SOX2低表達(dá)的情況下CDX2也足以促進(jìn)IM發(fā)生、發(fā)展［6］。說明CDX2異位表達(dá)及SOX2低表達(dá)可能獨(dú)立影響人小腸黏膜化生，并且作用方向相反，SOX2蛋白和彌漫型胃癌關(guān)系密切，CDX2蛋白異位表達(dá)與腸型胃癌發(fā)生相關(guān)。更深入的研究這兩個基因?qū)ξ赴┑脑\斷、鑒別診斷、治療及預(yù)后等均有積極的臨床意義，同時對制定有效的基因治療方案也有很大幫助。

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