Lgr5與消化道腫瘤的研究進(jìn)展

侯震濤 冀子中?

作者單位：233000 蚌埠醫(yī)學(xué)院（侯震濤）（在讀研究生）

314001 浙江省嘉興市第一醫(yī)院消化內(nèi)科（侯震濤冀子中）

Lgr5，又名GPR49，被認(rèn)為是癌癥干細(xì)胞標(biāo)志物之一。Lgr5+細(xì)胞可長期自我更新，具有多向分化潛能。Lgr5作為一種參與調(diào)控Wnt /β-catenin信號(hào)通路的重要蛋白，參與多種腫瘤的發(fā)生發(fā)展。近年來研究發(fā)現(xiàn)Lgr5與多種消化道腫瘤的進(jìn)展及預(yù)后關(guān)系密切，可作為新靶點(diǎn)在腫瘤臨床診斷及治療方面發(fā)揮重大作用。本文就Lgr5與多種消化道腫瘤進(jìn)展、診療及預(yù)后的相關(guān)報(bào)道及研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 Lgr5的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

富含亮氨酸重復(fù)序列G蛋白偶聯(lián)受體5（Lgr5），又名GPR49，是一種Rspo系列蛋白的受體，具有7個(gè)跨膜域和18個(gè)富含亮氨酸的重復(fù)單位，同時(shí)也是參與 Wnt/β-catenin信號(hào)通路的G 蛋白偶聯(lián)受體家族的一員，在促進(jìn)生物胚胎發(fā)育及保持成體干細(xì)胞自我更新方面發(fā)揮重要的作用，研究表明，在多種組織以及成體干細(xì)胞中，Lgr5被視為一種標(biāo)志物［1］，在多種疾病中十分重要。Lgr5 基因在人類染色體上定位于染色體12的q22-23處，cDNA 總長度為4208 bp，含有22 個(gè)外顯子和 21 個(gè)內(nèi)含子。最終編碼產(chǎn)物 Lgr5 蛋白與其配體受體結(jié)合后，可以對(duì)Wnt信號(hào)通路進(jìn)行積極調(diào)控。

2006年，McClanahan等［2］最早發(fā)現(xiàn)在結(jié)腸腫瘤中Lgr5呈高表達(dá)并提出在腫瘤發(fā)展過程中Lgr5可能具有潛在作用。2007年，Barker等［3］指出Lgr5的表達(dá)是通過作為Wnt信號(hào)通路靶基因的形式進(jìn)行的，證明了Lgr5+小腸隱窩柱狀細(xì)胞即是小腸干細(xì)胞。其后對(duì)于Lgr5的相關(guān)研究指出Lgr5的表達(dá)與消化道腫瘤關(guān)系密切。Lgr5 可以加速細(xì)胞周期，促進(jìn)細(xì)胞增殖，在不同細(xì)胞系中表達(dá)存在差異，同時(shí)在正常組織中表達(dá)量較低，而在多種腫瘤中高表達(dá)，提示 Lgr5 是預(yù)測(cè)多種腫瘤發(fā)展和預(yù)后的重要生物標(biāo)志物之一。

2 Lgr5與Wnt/β-catenin信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路

作為一條經(jīng)典Wnt信號(hào)通路，Wnt/ β-catenin通路主要由各類Wnt信號(hào)介導(dǎo)，其高度保守的核心部件通過調(diào)節(jié)β-catenin（β-連環(huán)蛋白）的表達(dá)水平控制其目的基因的表達(dá)對(duì)腫瘤干細(xì)胞進(jìn)行調(diào)控。目前普遍觀點(diǎn)認(rèn)為，腫瘤發(fā)生發(fā)展及復(fù)發(fā)的原因在于其具有多向分化以及自我更新能力［4］。干細(xì)胞的更新分化主要由生物體內(nèi)的信號(hào)通路進(jìn)行調(diào)控，當(dāng)關(guān)鍵蛋白及受體改變或信號(hào)通路表達(dá)失衡時(shí)正常的調(diào)控機(jī)制遭到破壞導(dǎo)致腫瘤干細(xì)胞的發(fā)生及增殖。有報(bào)道指出，信號(hào)通路表達(dá)異常和腫瘤發(fā)生多是由Wnt通路相關(guān)靶基因突變引起［5］。Wnt信號(hào)通路的活性表達(dá)可增加腫瘤的發(fā)生率，與患者生存率的降低具有密切的關(guān)系。

2007年，Barker等［3］提出在Wnt信號(hào)高水平表達(dá)的多種腫瘤中，Lgr5的表達(dá)升高并參與腫瘤的發(fā)生發(fā)展。Wnt通路在細(xì)胞增殖中起重要作用，在多種腫瘤中均存在異常激活，數(shù)據(jù)顯示，Wnt 通路組件的不恰當(dāng)激活是致癌的關(guān)鍵［6］。作為Wnt信號(hào)復(fù)合物，Lgr5可增強(qiáng)Wnt信號(hào)通路表達(dá)，同樣被認(rèn)為參與致癌［5］，其與R-spondin系列配體的結(jié)合可有效激活并協(xié)同Wnt信號(hào)通路以增強(qiáng)對(duì)細(xì)胞增殖分化的調(diào)控，在腫瘤微環(huán)境中會(huì)導(dǎo)致更多的侵襲性疾病。研究發(fā)現(xiàn)提高R-spondin系列蛋白濃度可引起 Lgr5 +細(xì)胞相對(duì)增加［7］，可以推測(cè)，雖然具體機(jī)制尚未明確，但Wnt通路的正反饋調(diào)控可能是關(guān)鍵所在。近期的報(bào)道提到栝樓屬植物可以通過抑制Wnt信號(hào)通路和Lgr5表達(dá)抑制腫瘤生長［8］，推測(cè)針對(duì)Wnt信號(hào)通路的靶向治療將成為腫瘤定向治療目標(biāo)之一。Lgr5與Wnt/ β-catenin信號(hào)通路的關(guān)系仍是將來的研究重點(diǎn)之一，對(duì)充分認(rèn)識(shí)腫瘤發(fā)展意義重大。

3 Lgr5與消化道腫瘤

3.1 Lgr5與胃癌 作為亞洲第二大癌癥死亡原因，胃癌是消化道最常見的腫瘤之一。近年來人們發(fā)現(xiàn)Lgr5 +細(xì)胞在胃腺癌侵襲區(qū)域的比例較正常組織明顯升高，其與胃癌的相關(guān)性逐漸引起了重視。Lgr5 +干細(xì)胞常表達(dá)于長期存在并不斷更新的胃竇干細(xì)胞，可激活Wnt信號(hào)誘發(fā)胃癌形成。癌癥干細(xì)胞被認(rèn)為是腫瘤維持的主要來源，減少腫瘤干細(xì)胞是控制腫瘤進(jìn)展及改善預(yù)后的重要途徑。Lgr5可以在膜水平增強(qiáng)Wnt/ β-catenin信號(hào)通路，Wnt通路調(diào)控失常是腫瘤干細(xì)胞增殖分化異常的重要因素之一。目前已報(bào)道的多數(shù)研究指出，Lgr5的表達(dá)在胃癌組織上較正常組織通常明顯升高［9］。有學(xué)者認(rèn)為lgr5+可能參與早期胃癌的發(fā)生和進(jìn)展［10］，推測(cè)Lgr5可以作為一種診斷胃早癌的腫瘤標(biāo)志物。

Wnt/ β-catenin信號(hào)通路可能通過驅(qū)動(dòng)Lgr5+干細(xì)胞轉(zhuǎn)化為胃腫瘤細(xì)胞導(dǎo)致腫瘤的形成，具體作用機(jī)制尚未完全明確。近期有學(xué)者提出，Lgr5可能是通過增強(qiáng)Wnt信號(hào)促進(jìn)胃癌腫瘤血管的形成［11］，眾所周知，新生血管是腫瘤生長、侵襲及轉(zhuǎn)移的前提。研究結(jié)果顯示，胃癌組織中Lgr5的陽性表達(dá)與微血管密度（MVD）和血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）表達(dá)均呈正相關(guān)，Lgr5表達(dá)沉默將直接抑制VEGF mRNA和蛋白的表達(dá)。針對(duì)該點(diǎn)，沉默Lgr5表達(dá)的藥物及治療方法將可能成為抑制腫瘤血管生成的有效方式，抑制Lgr5表達(dá)并減少Lgr5+細(xì)胞的數(shù)量可有效改善胃癌療效及預(yù)后。另一方面，盡管機(jī)制尚未完全明確，近期有研究指出Hedgehog /Gli2信號(hào)通路［12］與Notch信號(hào)通路的調(diào)控與激活異常均會(huì)影響lgr5+細(xì)胞的變化導(dǎo)致胃腺癌的形成與進(jìn)展，有待進(jìn)一步的研究。另外，近期報(bào)道了胃痞消［13］、胃炎1號(hào)［14］等藥物均可通過抑制Lgr5的表達(dá)進(jìn)而抑制胃癌干細(xì)胞的發(fā)生發(fā)展。對(duì)于胃癌術(shù)后患者，5-氟尿嘧啶植入劑腹腔放置能夠顯著降低Lgr5的表達(dá)，抑制胃癌干細(xì)胞并降低胃癌的復(fù)發(fā)率，同時(shí)抑制相關(guān)信號(hào)通路的激活。

目前Lgr5更多被認(rèn)為是一種不良預(yù)后因子，其陽性表達(dá)患者預(yù)后較差，平均生存期較短。作為一種新型生物標(biāo)志物，Lgr5在胃癌細(xì)胞中可在一定程度上預(yù)測(cè)腫瘤的治療效果及預(yù)后，可以推測(cè)靶向治療lgr5+細(xì)胞的針對(duì)性研究可能會(huì)更好的指導(dǎo)臨床，開發(fā)以Lgr5為核心靶點(diǎn)的胃癌新療法將具有較好的療效。

3.2 Lgr5與肝癌 在全球癌癥中，肝細(xì)胞癌的病死率排行第三，其發(fā)病機(jī)制至今仍尚未完全明確。在大約20%的肝細(xì)胞癌中可觀測(cè)到Wnt/ β-catenin信號(hào)通路增強(qiáng)，并致使肝細(xì)胞分化異常，鑒于Lgr5作為Wnt信號(hào)通路的一種關(guān)鍵性蛋白并被認(rèn)為是一種參與致癌的重要蛋白［5］，與肝癌的發(fā)生發(fā)展同樣相關(guān)。

在不同的肝癌細(xì)胞系中，Lgr5的表達(dá)并不完全相同。較多研究認(rèn)為，在肝癌細(xì)胞中，Lgr5呈現(xiàn)特征性的高表達(dá)，同時(shí)Lgr5+腫瘤細(xì)胞導(dǎo)致腫瘤發(fā)生的可能性更高。近期有學(xué)者提出Lgr5在肝癌細(xì)胞中具有類似腫瘤抑制作用，Carmon KS等［15］通過在4個(gè)不同的肝癌細(xì)胞系中對(duì)Lgr5的表達(dá)進(jìn)行比較，顯示Lgr5在部分肝癌細(xì)胞系中的表達(dá)明顯下調(diào)，而Wnt通路的另外一種關(guān)鍵蛋白β-catenin則呈較高表達(dá)，與Lgr5呈負(fù)相關(guān)，提出在部分肝細(xì)胞癌的進(jìn)展過程中，Lgr5表達(dá)下調(diào)并起到一定的負(fù)性調(diào)節(jié)作用，完善對(duì)肝細(xì)胞癌病因機(jī)制的研究可能有助于進(jìn)一步明確Lgr5與肝癌的相關(guān)性問題。

最近有學(xué)者提出利用磁性納米復(fù)合物（PEI-SPIO）復(fù)合Lgr5-小干擾RNA抑制肝癌細(xì)胞增殖可提高療效并改善預(yù)后。結(jié)果顯示實(shí)驗(yàn)組Lgr5基因受抑制，其表達(dá)水平降低，細(xì)胞增殖抑制率明顯升高［16］，期望Lgr5可以為臨床上原發(fā)肝細(xì)胞癌的治療提供新的思路和治療手段。

3.3 Lgr5與結(jié)直腸癌 結(jié)直腸癌是全世界第三種最常見的癌癥，病死率在40%左右。目前Lgr5已被認(rèn)為可通過促進(jìn)Wnt信號(hào)通路的激活調(diào)控腸道干細(xì)胞的分化增生，作為一種腫瘤干細(xì)胞標(biāo)記物，在許多腫瘤中均高度上調(diào)。

近期有較多研究進(jìn)一步證實(shí)了腫瘤干細(xì)胞與結(jié)直腸癌關(guān)系密切，同時(shí)在DNA的損傷修復(fù)與細(xì)胞凋亡增殖方面有關(guān)。Lgr5 +細(xì)胞一定程度上代表腫瘤干細(xì)胞的數(shù)量，Li Y等［17］研究發(fā)現(xiàn)，清除Lgr5 +細(xì)胞后，結(jié)直腸癌的生長幾乎均被完全抑制，指出Lgr5可能是結(jié)直腸癌所有腫瘤干細(xì)胞中表達(dá)的標(biāo)記。Yanai等［18］報(bào)道了Lgr5 +干細(xì)胞對(duì)DNA損傷反應(yīng)獨(dú)特，通過上調(diào)DNA損傷修復(fù)、凋亡和細(xì)胞增殖以維持基因組的完整性。另外，有學(xué)者認(rèn)為SATB2（富含AT序列的特異性結(jié)合蛋白2）也可誘導(dǎo)腸道干細(xì)胞表達(dá)Lgr5從而成為腫瘤干細(xì)胞，與結(jié)直腸癌相關(guān)［19］。推測(cè)Lgr5 +干細(xì)胞是結(jié)直腸癌癥的重要細(xì)胞來源，控制受損Lgr5 +干細(xì)胞以促進(jìn)細(xì)胞凋亡的策略有望降低結(jié)腸癌發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)。另外，眾多研究表明Lgr5可支持腫瘤細(xì)胞入侵和轉(zhuǎn)移［9］，Lgr5表達(dá)在人類結(jié)直腸癌發(fā)生發(fā)展的不同階段存在不同變化，這可能是一個(gè)代表結(jié)直腸癌發(fā)生轉(zhuǎn)移的標(biāo)志。Lgr5的表達(dá)對(duì)于結(jié)直腸癌進(jìn)展價(jià)值巨大，也是可靠的預(yù)后指標(biāo)之一［20］。

在結(jié)直腸癌診療方面，減少高脂肪飲食可有效減少Lgr5+腸道干細(xì)胞的數(shù)量并抑制其功能表達(dá)，進(jìn)而降低結(jié)直腸癌風(fēng)險(xiǎn)。另外，白花蛇舌草、氯丙胺、片仔癀、結(jié)腸癌根治術(shù)中聯(lián)合氟尿嘧啶緩釋劑植入等可顯著降低腸道細(xì)胞Lgr5表達(dá)。Lgr5+細(xì)胞表達(dá)水平的變化在結(jié)直腸癌中作用重大，減少Lgr5+細(xì)胞的數(shù)量可以明顯降低APC（結(jié)腸腺瘤樣息肉蛋白）、β-catenin等的表達(dá)水平，抑制結(jié)直腸腫瘤細(xì)胞增殖。另一方面，劉芳等［21］研究指出Lgr5+細(xì)胞導(dǎo)致結(jié)直腸癌的方式與鼠類肉瘤病毒癌基因（Kras）激活胚胎干細(xì)胞程序相類似，Rolle AL等［22］發(fā)現(xiàn)小鼠腸道細(xì)胞在敲除 Ascl2 基因后，Lgr5 +細(xì)胞明顯減少，對(duì)結(jié)直腸癌的新診療靶標(biāo)的發(fā)展具有積極意義。對(duì)患有腸道腫瘤的小鼠進(jìn)行抗Lgr5的相關(guān)治療并控制Lgr5+細(xì)胞的數(shù)量后，其存活率顯著延長，腫瘤大小及增殖率降低。表達(dá)Lgr5的結(jié)直腸癌患者經(jīng)過靶向輔助化療，有明顯提高生存率的趨勢(shì)，進(jìn)一步的研究對(duì)改善結(jié)直腸癌預(yù)后意義重大。

4 小結(jié)和展望

綜上所述，Lgr5對(duì)正常和癌癥干細(xì)胞生物學(xué)均很重要，其被認(rèn)為參與致癌，并在腫瘤組織中高表達(dá)。以Lgr5為靶點(diǎn)的藥物可以消除腫瘤干細(xì)胞，抑制MicroRNAs（miRNA）的藥物可以減少Lgr5表達(dá)，均可抑制消化道腫瘤發(fā)展，推測(cè)針對(duì)Lgr5+腫瘤干細(xì)胞的治療可作為一種有效的治療手段。針對(duì)Lgr5的進(jìn)一步研究有助于闡明Lgr5與消化道腫瘤的關(guān)系，同時(shí)對(duì)腫瘤的診斷、治療等均具有重要意義。