胸苷酸合酶和胸苷酸磷化酶在進展期胃癌中的研究進展

張東明 李明章 鄔海峰 馬俊

[摘要] 5-氟尿嘧啶（5-Fu）是進展期胃癌化療最基本的藥物之一。基于5-Fu為主的化療方案廣泛應用于胃癌治療。然而，單用5-Fu反應率僅為10%～30%。5-Fu代謝相關酶活性的個體差異影響著5-Fu在體內的代謝和5-Fu的治療效果。本文就5-Fu代謝相關酶胸苷酸合酶（TS）、胸苷酸磷化酶（TP）在胃癌中的表達特點及對基于5-Fu為主的化療方案效果的影響做一綜述。

[關鍵詞] 胃癌；胸苷酸合酶；胸苷酸磷化酶；化療；5-氟尿嘧啶

[中圖分類號] R735.2 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-9701（2015）03-0158-03

胃癌是最常見的消化道腫瘤之一，手術治療是治療胃癌的最主要手段。但由于早期診斷率低，大部分患者就診時已發展到進展期，甚至有些患者失去手術治療的機會。因此，化療在胃癌治療中占有重要的地位。5-氟尿嘧啶（5-fluorouracil，5-Fu）是化療最基本的藥物之一，已廣泛用于臨床。近年來，發現5-Fu代謝相關酶的表達水平與基于5-Fu為主的化療方案療效密切相關。本文就5-Fu代謝相關酶胸苷酸合酶（TS）和胸苷酸磷化酶（TP）在胃癌中的表達特點及其對基于5-Fu為主的化療方案效果的影響做一綜述。

1 胸苷酸合酶（thymidylate synthase，TS）

TS是5-Fu作用的靶目標。TS催化脫氧尿嘧啶核苷酸（dUMP）生成脫氧胸腺嘧啶核苷酸（dTMP），這是dTMP從頭合成的唯一途徑，是DNA合成的關鍵步驟。而5-Fu活性代謝物FdUMP與TS及5，10亞基四氫葉酸（5，10-CH2FH4）形成TS-FdUMP-CH2FH4復合物，影響dTMP合成，進而阻止腫瘤生長[1]。大部分研究已證實TS表達水平與以氟尿嘧啶為主的化療方案療效密切相關。

1.1 TS水平的測定方法

TS的活性測定方法包括TS的催化活性測定和與FdUMP的結合容量測定。這種方法不僅能估測細胞內TS的絕對含量，更主要的是能測得真正發揮藥物活性的功能性酶的含量、與FdUMP結合發揮抑制作用的含量。但此方法缺點是敏感性低、需要大量新鮮組織標本。臨床工作當中，大量新鮮組織標本取材有一定困難，此種方法受到一定的限制。如今比較常用的方法包括TS的蛋白質表達水平和mRNA表達水平的測定[2-4]，兩種方法各有優缺點。mRNA水平的測定對標本量要求小，每次取材大約5～10 mg，就能滿足測定要求。但對標本質量要求非常高，需要新鮮標本，或取材后立即低溫保存。否則可能會影響檢測結果。蛋白水平檢測簡單易行、費用低，標本易于儲存，大量存放的石蠟切片就能滿足檢測要求。臨床及科研工作當中可根據具體需要，選擇合適的測定方法。

1.2 TS與化療的敏感性和預測價值

Peters等[5]對化療前結腸癌患者進行TS水平測定，給予以5-Fu為基礎方案的化療。結果顯示TS水平高的患者對化療反應不敏感。這是首次臨床證據支持TS水平高低可能成為預測5-Fu是否有效的指標。很多研究已證實對氟脫氧尿苷（FUDR）耐藥細胞內的TS水平與其父系癌株細胞TS水平相比明顯升高。研究表明，在胃癌患者中TSmRNA、蛋白表達水平，都與基于5-Fu化療的治療效果相關[6，7]。TS的基因表達水平在基于5-Fu為主的化療方案中有反應組明顯低于無反應組。并且，在TS基因表達低組的無病生存期及總生存期也明顯延長[7，8]。Yeh等[9]在蛋白水平上對胃癌標本進行檢測，得出同樣的結論。Koizumi等[10]對進展期胃癌患者進行TS的mRAN表達水平測定，也得出同樣的結論。然而，也有不同的結論，Tahara等[11]在對38例胃癌患者TS進行蛋白水平的測定，并沒有發現TS水平與患者預后相關。Toriumi等[12]用采用RT-PCR對22例進展期胃癌TSmRNA水平進行測定也未發現TSmRNA水平與5-Fu化療敏感性有關。出現這些不同的結論原因可能有多種，是否與測量技術水平、手術水平、具體化療方案差異有關，有待進一步分析。

2 胸苷酸磷化酶（thymidine phosphorylase，TP）

5-Fu只有轉化為FdUMP才能發揮其抗腫瘤活性，而TP是其轉化過程中的關鍵酶。因此腫瘤組織中TP的表達增加，會對5-Fu化療有更高的敏感性[7]。有研究證實把TP基因導入腫瘤細胞能夠增加其對5-DFUR化療的敏感性。然而，也有不同的結論。Napieralski等[13]對61例進展期胃癌患者進行以5-Fu和順鉑為主的方案化療。結果顯示此組患者并沒有從中受益。在結直腸癌患者當中也得出同樣的結論[14]。出現這種相反結論，可能與TP也是血小板源性內皮細胞生長因子（platelet-derived endothelial-cell growth factor，PD-ECGF）和腫瘤相關血管因子有關[13，15]。TP的表達水平升高，腫瘤的侵襲性增加[16]。TP在體內能夠促進血管生成，進而促進腫瘤生長。因此，如果TP高表達，則腫瘤生長速度快，預后差。另外，缺乏TP協助因子脫氧核糖-磷酸鹽（dRib-1-p），5-Fu通過FUDR轉化為FdUMP并不是5-Fu代謝的主要途徑。TP的表達升高，反而會引起反應逆向進行。通過以上資料可解釋TP表達升高反而是化療預后的不良指標。

TP在胃癌中的表達水平與5-DFUR的作用效果已經得到臨床證實。TP是 5-DFUR轉化成5-Fu的關鍵酶，如卡培他濱。胃癌患者腫瘤內TP表達升高者，對5-DFUR化療更為敏感[17]。也有研究顯示TP與二氫嘧啶脫氫酶（DPD）的比值（TP/DPD）對預測腫瘤的反應性和預后有很好的指導意義。Nishina等[18]用5-DFUR為主的化療方案對胃癌術后患者進行化療，發現TP/DPD比值越高，反應率越高。而且在高比值組中，中位生存期明顯長。體外研究也得出以上同樣結果[19]。因此，如果經我們檢測TP在腫瘤組織中高表達，患者就很可能從卡倍他濱、5-DFUR為主的化療方案中受益。

3 展望

隨著我們對5-Fu代謝相關酶更加深入的了解，將有助于我們合理地選擇個體化化療方案，降低患者因化療引起的毒副反應。如經檢測患者可能對5-Fu化療不敏感，可以選擇其他化療方案。達到以上目標就需要我科標準化檢測方法，無論從基因水平還是從蛋白質水平。一種酶的表達高低往往不能決定化療的最終結果。5-Fu代謝相關酶的同時檢測或兩種酶比率的檢測，對化療有更好的指導意義[16，18，20]。隨著對5-Fu代謝機制及相關酶的不斷了解，就能準確地把握不同個體對化療方案的敏感性和毒副作用，真正做到個體化化療。

[參考文獻]

[1] Deng T，Xu N，Xiong JP et al. Safety analysis of weekly paclitaxel plus S-1 versus paclitaxel plus 5-fluorouracil/calcium folinate as first-line therapy in advanced gastric cancer：A multicenter open random phase Ⅱ trial[J]. J Chemother，2013，25（1）：56-59.

[2] Jeung HC，Rha SY，Shin SJ，et al. Predictive values of 5-fluorouracil pathway genes for S-1 treatment in patients with advanced gastric cancer[J]. Anticancer Drugs，2011， 22（8）： 801-810.

[3] Kim KH，Kwon HC，Oh SY，et al. Clinicopathologic significance of ERCC1，thymidylate synthase and glutathione S-transferase P1 expression for advanced gastric cancer patients receiving adjuvant 5-FU and cisplatin chemotherapy[J]. Biomarkers：Biochemical Indicators of Exposure，Response，and Susceptibility to Chemicals，2011，16（1）：74-82.

[4] Jeong SH，Han JH，Kim JH，et al. Bax predicts outcome in gastric cancer patients treated with 5-fluorouracil，leucovorin，and oxaliplatin palliative chemotherapy[J]. Dig Dis Sci，2011，56（1）：131-138.

[5] Peters GJ，van der Wilt CL，van Groeningen CJ，et al. Thymidylate synthase inhibition after administration of fluorouracil with or without leucovorin in colon cancer patients： Implications for treatment with fluorouracil[J]. J Clin Oncol，1994，12（10）：2035-2042.

[6] Nakamura A，Nakajima G，Okuyama R，et al. Enhancement of 5-fluorouracil-induced cytotoxicity by leucovorin in 5-fluorouracil-resistant gastric cancer cells with upregulated expression of thymidylate synthase[J]. Gastric Cancer，2014，17（1）：188-195.

[7] Lu M，Gao J，Wang XC，Shen L. Expressions of thymidylate synthase，thymidine phosphorylase，class III beta-tubulin，and excision repair cross-complementing group 1predict response in advanced gastric cancer patients receiving capecitabine plus paclitaxel or cisplatin[J]. Chin J Cancer Res，2011，23（4）：288-294.

[8] Hu HB，Kuang L，Zeng XM，et al. Predictive value of thymidylate synthase expression in gastric cancer： A systematic review with meta-analysis[J]. Asian Pac J Cancer Prev，2012，13（1）：261-267.

[9] Yeh CN，Jung SM，Chen TW，et al. Expression of thymidylate synthase determines the response of gastric cancer patients undergoing gastrectomy to 5-fluorouracil-based adjuvant chemotherapy[J]. Langenbeck's Archives of Surgery/Deutsche Gesellschaft fur Chirurgie，2010，395（3）：217-225.

[10] Koizumi W，Tanabe S，Azuma M，et al. Impacts of fluorouracil-metabolizing enzymes on the outcomes of patients treated with S-1 alone or S-1 plus cisplatin for first-line treatment of advanced gastric cancer[J]. Int J Cancer，2010，126（1）：162-170.

[11] Tahara M，Ochiai A，Fujimoto J，et al. Expression of thymidylate synthase，thymidine phosphorylase，dihydropyrimidine dehydrogenase，E2F-1，Bak，Bcl-X，and Bcl-2，and clinical outcomes for gastric cancer patients treated with bolus 5-fluorouracil[J]. Oncol Rep， 2004，11（1）：9-15.

[12] Toriumi F，Kubota T，Saikawa Y，et al. Thymidylate synthetase（TS）genotype and TS/dihydropyrimidine dehydrogenase mRNA level as an indicator in determining chemosensitivity to 5-fluorouracil in advanced gastric carcinoma[J]. Anticancer Res， 2004，24（4）：2455-2463.

[13] Napieralski R，Ott K，Kremer M，et al. Combined GADD45A and thymidine phosphorylase expression levels predict response and survival of neoadjuvant-treated gastric cancer patients[J]. Clin Cancer Res，2005，11（8）：3025-3031.

[14] Salonqa D，Danenberq KD，Johnson M，et al. Colorectal tumors responding to 5-Fluorouracil have low gene expression levels of dihydropyrimidine dehydrogenase，thymidylate synthase，and thymidine phosphorylase[J]. Clinical Cancer Research，2000，6（4）：1322-1327.

[15] Kawahara A，Hattori S，Akiba J，et al. Infiltration of thymidine phosphorylase-positive macrophages is closely associated with tumor angiogenesis and survival in intestinal type gastric cancer[J]. Oncol Rep，2010，24（2）：405-415.

[16] Terashima M，Fujiwara H，Takagane A，et al. Role of thymidine phosphorylase and dihydropyrimidine dehydrogenase in tumour progression and sensitivity to doxifluridine in gastric cancer patients[J]. Eur J Cancer，2002， 38（18）：2375-2381.

[17] Gao J，Lu M，Yu JW，et al. Thymidine phosphorylase/beta-tubulin III expressions predict the response in Chinese advanced gastric cancer patients receiving first-line capecitabine plus paclitaxel[J]. BMC Cancer，2011，11：177.

[18] Nishina T，Hyodo I，Miyaike J，et al. The ratio of thymidine phosphorylase to dihydropyrimidine dehydrogenase in tumour tissues of patients with metastatic gastric cancer is predictive of the clinical response to 5'-deoxy-5-fluorouridine[J]. Eur J Cancer，2004，40（10）：1566-1571.

[19] Terashima M，Irinoda T，Fujiwara H，et al. Roles of thymidylate synthase and dihydropyrimidine dehydrogenase in tumor progression and sensitivity to 5-fluorouracil in human gastric cancer[J]. Anticancer Res，2002， 22（2A）：761-768.

[20] Tokunaga Y，Sasaki H，Saito T. Clinical role of orotate phosphoribosyl transferase and dihydropyrimidine dehydrogenase in colorectal cancer treated with postoperative fluoropyrimidine[J]. Surgery，2007，141（3）：346-353.

（收稿日期：2014-11-19）