胃癌腹膜轉移相關基因的研究進展

鄧偉 王學紅 蘆永福

作者單位：810016 青海西寧，青海大學（鄧偉）；青海大學附屬醫院消化內科（王學紅、蘆永福）

胃癌（Gastric Carcinoma）是全球癌癥相關死亡主要原因之一，晚期患者超過一半最終死于腹腔復發，并且腹膜轉移患者的5年生存率僅為2%[1]。腹膜轉移的發展是一個多步驟過程，首先從原發性腫瘤中分離癌細胞，進行到游離腫瘤細胞附著于腹膜間皮細胞，使間皮細胞回縮以暴露基底膜，附著于基底膜，細胞外基質的降解，癌細胞的增殖，最后血管生成[2]，大致可以概括為粘附-降解-移動-血管生成過程。現從這四個過程對胃癌腹膜轉移主要的相關基因作一綜述，以期為胃癌腹膜轉移機制提供思路。

1 粘附

1.1 TGFBI 轉化生長因子β誘導基因(transforming growth factor β induced gene, TGFBI)也稱 βig-h3，最初由Skonier等[3]利用TGF-β1誘導肺腺癌細胞克隆而來，位于染色體5q31上。研究表明[4,5]TGFBI表達在術中發現腹膜轉移病灶、腹腔灌洗液中游離癌細胞(+)及CEA mRNA(+)情況下有更高陽性率(P＜0.05)，因此在胃癌患者腹膜間皮細胞TGFBI表達可能是腹膜轉移的預測標志物。胃癌腹膜轉移關鍵在于癌細胞附著到腹膜，TGFBI有助于成纖維細胞的粘附和擴展,纖維細胞可通過細胞膜上的糖蛋白與癌細胞發生選擇性黏附，這在胃癌腹膜轉移中發揮重要作用[6,7]。

1.2 CDH1 CDH1是定位于染色體16q22.1的一種

腫瘤轉移抑制基因，其編碼的鈣依賴性細胞粘附分子鈣粘素-1（CDH1）也稱為上皮鈣粘蛋白（E-鈣粘蛋白），其在維持正常的細胞粘附和粘附連接中起重要作用，并在細胞骨架中起作用，這意味著其表達和功能的程度直接影響腫瘤細胞的分離和再附著。當CDH1的活性正常時，腫瘤細胞不容易從原發腫瘤脫落，相反，CDH1失活導致降低的細胞粘附和異常極性[8]。Yu等[9]研究發現術前腹腔沖洗液中的CDH1甲基化與腹膜轉移顯著相關（P＜0.05），此外CDH1甲基化和CDH1非甲基化患者的5年生存率分別為35%和67%，這些證據表明CDH1甲基化胃癌患者預后不良。腹部游離腫瘤細胞的CDH1超甲基化導致抑制細胞間粘附的E-鈣粘蛋白表達下調，并且使得腫瘤細胞易于穿透基底膜而進入相鄰的組織和血管，促進了在腹部種植腫瘤細胞。

1.3 CD44和CD133 CD44基因位于染色體11p13上。趙東暉等[10]指出腹腔積液里的CD44表達水平與胃癌腹膜轉移密切相關。腫瘤干細胞能夠啟動腫瘤發展、轉移和復發，并且負責腫瘤自我更新，CD44、CD133作為胃癌干細胞標志物，與胃癌轉移密切相關。并且CD44與透明質酸相互作用而發揮其粘附特性，促進腹膜轉移，此外CD44+細胞中的MMP-2表達明顯增加，從而降解細胞外基質導致腹膜轉移[11,12]。而下調CD133表達可以抑制Akt磷酸化，增加染色體蛋白水平上缺失的磷酸酶和張力蛋白同源物，從而抑制癌細胞的遷移和侵襲[13]。

1.4 ITGβ1 整合素 β1（integrin β1，ITGβ1）基因主要位于染色體10p11.22，整合素屬于粘附因子家族，ITGβ1是整聯蛋白家族的重要β亞基，ITGβ1可以與不同的α亞基結合構成細胞外基質中的重要受體。Xu等[14]用裸鼠腹腔轉移模型研究表明降低ITGβ1表達抑制人胃癌BGC-823細胞的腹膜轉移，同時Gang等[15]指出增強的ITGβ1表達與癌癥腹腔種植有關，ITGβ1介導細胞與細胞和細胞與ECM的粘附，為靜止細胞提供粘附，對細胞運動期間牽引等起到重要作用，并且還可促進細胞增殖、遷移，細胞存活過程的信號傳導途徑。ITGβ1在腫瘤的發生和發展中起主要作用：其一通過介導腫瘤細胞和細胞外基質的粘附，從而促進腫瘤細胞的侵襲和轉移；其二整合素信號異常促進腫瘤細胞生長并刺激分化和遠處轉移[16]。

1.5 CTGF 結締組織生長因子（CTGF）基因位于染色體6q23.1，研究表明CTGF是胃癌腹膜轉移的抗粘附蛋白，Chen等[2]研究表明轉染CTGF后的胃癌細胞粘附性基質膠降低了60%，而在敲除CTGF后的胃癌細胞中增加了30%；此外CTGF的過度表達有效地抑制胃癌細胞與腹膜的粘附，從而阻止胃癌腹膜轉移。CTGF主要是阻斷整合素α3β1與層粘連蛋白的相互作用來抑制胃癌細胞的腹膜播散，并且CTGF表達與鈣網蛋白水平呈負相關[2,17]。

2 降解

2.1 MMPs 基質金屬蛋白酶（MMPs）基因家族主要位于 11q22，其中以 MMP-2、7、9 最為重要。Lyu 等[18]研究表明相比正常粘膜，在胃腫瘤中MMP-2和MMP-9的表達水平更高，尤其是在轉移性腫瘤。Noh等[19]指出MMP-2可能是進展期胃癌腹膜播散性轉移患者腹水的預后標志物。Wei等[20]指出用MMP抑制劑降低人胃癌細胞株的小鼠腹膜轉移，MMP-7陽性的胃癌患者總體生存率明顯較低，并且在日本人群中死于腹膜復發的頻率高于MMP-7陰性腫瘤患者。血管內皮細胞遷移和增殖的一個關鍵因素是MMPs對基底膜和細胞外基質組分的蛋白水解降解，此外MMP-9還可調節血管內皮細胞通透性。

2.2 HPSE 肝素酶（heparinase，HPSE）基因位于4q21.3，硫酸乙酰肝素蛋白聚糖（HSPG）由硫酸乙酰肝素糖胺聚糖鏈共價連接的蛋白質組成，而硫酸乙酰肝素是上皮下和基底膜下基膜中含量最豐富的物質，HPSE是唯一降解HSPG的β-D-葡萄糖醛酸內切酶，其破壞組織屏障（細胞外基質和基底膜組成），增加腫瘤的侵襲和轉移潛能[21]。Sheng等[22]研究表明HPSE表達沉默后，胃癌BGC-823細胞的侵襲能力顯著降低。HPSE的增強表達導致MMP-9水平增加，而HPSE沉默導致MMP-9活性降低，因此HPSE表達失調與胃癌腹膜轉移相關，此外HPSE還釋放存在于腫瘤微環境中的血管生成因子，并由此誘導血管生成，進一步增加腹膜轉移。

3 移動

3.1 S100A4 S100A4基因位于1q21，編碼的S100A4是S100蛋白家族的成員，在細胞周期和細胞運動中具有重要作用。Yonemura等[23]指出在低分化胃腺癌中的S100A4表達與漿膜受累或腹膜播散密切相關。趙東暉等[24]指出S100A4對胃癌腹膜轉移的預測及早期診斷有益。Bai等[25]研究表明與對照組相比，胃癌腹膜轉移細胞系GC9811-P中S100A4表達明顯上調。在人類平滑肌細胞中，S100A4與肌動蛋白和肌動蛋白應激纖維以Ca2+依賴性方式相互作用，導致細胞變形和形態的調節。在癌細胞中，S100A4通過調節非肌肉肌球蛋白重鏈的蛋白激酶C磷酸化來激活參與細胞運動的非肌肉肌球蛋白，改變細胞骨架動力學從而增加癌細胞的運動性并進一步導致胃癌腹膜轉移。此外S100A4表達上調還可使CDH1表達下調，改變腫瘤細胞粘附性能，以及增加CD44的局部表達從而導致細胞外基質的降解及血管新生。

3.2 MYH9 非肌性肌球蛋白重鏈9基因（myosin,heavy chain9, non-muscle，MYH9）位于染色體22q12.3～13.1，是細胞骨架蛋白相關基因，主要編碼ⅡA型非肌細胞肌球蛋白（NMMHC2ⅡA），其功能包括細胞運動、形狀的維持及胞質的分裂作用。朱捷等[26]研究表明MYH9高表達與胃癌腹膜轉移、患者低總生存期相關（P＜0.05），NMMHC2Ⅱ A 組裝成肌球蛋白纖絲最終形成應力纖維與肌動蛋白絲連接等蜂窩結構，促進細胞運動；并且NMMHC2ⅡA依賴性收縮力使細胞體向前運動，同時解離附著在細胞后部尾巴，完成細胞收縮和向前運動；此外MYH9與調節輕鏈MLC20、肌動蛋白β-actin等相互作用來影響細胞極性形成、收縮及粘附從而促進腫瘤細胞腹膜浸潤轉移[27]。

4 血管生成

4.1 VEGF 血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）位 于 6p21.3，Aoyagi等[28]和Fushida等[29]研究表明VEGF表達水平與胃癌腹膜轉移密切相關，此外腹水VEGF表達上調與胃癌總體生存期縮短顯著相關（P=0.041）。VEGF在腹膜微環境中誘導血管生成來增強腫瘤生長，而且VEGF通過提高腫瘤血管的通透性，增加蛋白質外滲和惡性腹水形成，此外VEGF還可誘導絲氨酸蛋白酶和金屬蛋白酶表達增加，并抑制內皮細胞和成熟樹突狀細胞的凋亡，最終引起胃癌腹膜轉移。

4.2 HIF-1α 低氧誘導因子-1α（Hypoxia-inducible factor-1α，HIF-1α）基因位于染色體 14q21～24，屬于bHLH/PAS基因家族。Miyake等[30]研究表明與對照組相比，在HIF-1α未被敲除的小鼠中觀察到更頻繁地腹膜播散（93%）（P＜0.001），并且敲除HIF-1α后會減弱腫瘤內的血管生成，研究者認為HIF-1α可能是通過激活血管以及淋巴管，形成新的復雜的互連網絡，變成一個重要的腹膜轉移通道，但這種新機制尚待闡明；此外HIF-1α還增加胃腫瘤內癌細胞的滲透性。Xu等[14]用裸鼠腹腔轉移模型研究表明降低HIF-1α表達抑制人胃癌BGC-823細胞的腹膜轉移，HIF-1α是一種特殊的轉錄因子，在低氧條件下起著積極的作用，癌細胞在低氧環境下HIF-1α增加，HIF-1α的高表達可促進上皮-間質轉化（EMT），調節血管生成（通過VEGF）并增加細胞粘附（通過增加ITGβ1表達）以使細胞適應缺氧微環境，從而促進腫瘤生長和轉移。然而Hiraki等[31]指出敲除小鼠的HIF-1α后可加速腹膜轉移，HIF-1α降低使MMP-1表達上調促成腹膜細胞外基質的降解，從而引起癌細胞的侵入和腹膜轉移的形成。

5 其他

5.1 Cx43v 間隙連接蛋白43(connexin 43, Cx43)基因位于染色體6q21，其從正常胃黏膜到胃癌前病變或胃癌中表達連續下調[32]，而Tang等[33]研究指出與鄰近正常胃組織相比，原發性胃癌組織中Cx43表達顯著降低（P＜0.05），然而腹腔內剝脫的胃癌細胞和轉移性腹膜組織中的Cx43表達顯著增加。這些結果表明Cx43很可能在腹膜轉移中起重要作用，Cx43可以與參與粘附過程的細胞粘附相關蛋白如E-鈣粘蛋白相互作用。此外Cx43介導的異源間隙連接通訊在癌細胞滲出中扮演重要角色，癌細胞可以通過細胞間隙連接向內皮發送信號，如肌醇三磷酸，以調節細胞內鈣水平，細胞內鈣濃度的升高使肌球蛋白輕鏈瞬時磷酸化以增加內皮通透性。

5.2 PRL-3 肝再生磷酸酶-3（phosphatase of regenerating liver-3，PRL-3）屬于蛋白質酪氨酸磷酸酶家族基因之一，定位于染色體8q24.3[34]，Xiong等[35]研究表明PRL-3通過下調PTEN并誘導磷酸酶和張力蛋白同源物磷酸化失活，然后激活PI3K/Akt信號傳導途徑，上調MMP-2/MMP-9表達，進一步通過其磷酸酶活性促進胃癌腹膜轉移。

5.3 DJ-1 DJ-1基因位于人類染色體1p36.12～36.33，Zhu等[1]用蛋白質印跡法分析指出與無腹膜轉移胃癌或正常胃粘膜組織中相比，有腹膜轉移的胃癌組織中DJ-1的表達顯著上調（P＜0.01），此外敲除DJ-1后顯著抑制SGC7901胃癌細胞的侵襲和遷移、體外和體內腹膜轉移潛能，因此DJ-1表達上調與胃癌腹膜轉移密切相關。DJ-1可通過激活Akt途徑并隨后上調MMP-2和MMP-9表達從而引起胃癌腹膜轉移。但DJ-1激活Akt途徑的方式仍不清楚，有研究指出，DJ-1可通過負調節腫瘤抑制基因磷酸酶和張力蛋白同源物的功能來誘導Akt途徑[36]。

5.4 AEG -1 星形細胞上調基因1（astrocyte elevated gene-1，AEG-1，又稱 LYRIC、MTDH）位于 8q22染色 體 上 ，AEG-1 可 激 活 PI3K/Akt、MAPK/ERK，NF-κB和Wnt等信號傳導途徑，以促進細胞增殖、EMT、遷移、侵入和血管生成等。Wu等[37]研究在裸鼠胃漿膜中接種AEG-1沉默的胃癌細胞后明顯減少胃癌淋巴結及腹膜轉移。eIF4E激活是翻譯起始階段的限速步驟，有助多種類型癌癥的轉移并且促進胃癌細胞生長，AEG-1通過上調eIF4E介導的MMP-9和Twist的表達來促進上皮-間質轉化，最終導致胃癌腹膜轉移[38]。

6 結語

參與胃癌腹膜轉移的四個過程的相關基因，并不只是單一的影響某一過程，每個過程都是由復雜的多基因相互影響的。此外相關基因可以成為胃癌腹膜轉移的預測標志物及新的治療靶點。隨著研究不斷深入，胃癌腹膜轉移還存在其他過程的相關基因，如始動過程基因、細胞代謝凋亡基因等，仍值得我們深入探討。此外大多數提出的理論仍然是推測性的，很少有充分的證據，因此需要更多大樣本、多中心去系統性研究胃癌腹膜轉移機制，找到更充分的循證醫學依據。