PI3K/Akt信號通路在萎縮性胃炎及胃癌中的表達相關研究進展

陳婷，馬穎才，李金徽，袁玲，李云鳳

(1.青海大學研究生院，青海 西寧 81000； 2.青海省人民醫院消化科，青海 西寧 810000；3.蘇州大學，江蘇 蘇州 320500)

0 引言

胃癌(gastric cancer，GC) 是世界上五大常見癌癥，病死率在癌癥男性患者中高居第五，女性患者高居第三[1]，5年生存率不到30%[2]；手術切除是主要的治療方案，化療是預防GC發展的有效策略[3]。但多重耐藥性也極大地限制了化療的療效[4]。據了解，晚期GC的預后與其病理階段、部位、組織類型、生物學行為和治療措施有很大關系[5]，胃癌的發病機制目前尚不清楚，其發生是一個多階段、多因素、多步驟的過程，慢性萎縮性胃炎(Chronic Atrophic Gastritis，CAG)是消化系統常見的慢性疾病，也是一種胃的癌前病變，主要由于幽門螺桿菌感染導致[6]。其臨床發病率高，病程遷延難愈。慢性萎縮性胃炎是一種胃粘膜因遭到反復侵害而表現為黏膜萎縮和腸上皮化生，或有上皮內瘤變為特征的慢性炎癥性疾病。CAG 如何發生發展甚至惡變為胃癌，相關分子機制這一重要關鍵科學問題仍未得到解答，但在胃癌的發生發展進程中，“正常胃粘膜→慢性炎癥→萎縮→腸上皮化生→異型增生(上皮內瘤變)→胃癌”的病理進展階段已明確[7]。因此，從轉化的角度，探索 CAG 的發生及惡性轉化機制，對GC早期診斷與及時干預具有特殊的迫切性與重要的科學價值。

1 關于PI3K/Akt通路

PI3K家族可以分為3類，分別為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型，每型又可以分不同的亞型，其中研究最廣泛的且能被細胞表面受體所激活為Ⅰ型PI3K，Ⅰ型PI3K又可被分為兩個亞型，分別是ⅠA和ⅠB，這兩種亞型是從酪氨酸激酶連接受體和G蛋白連接受體中傳遞信號的。現發現 PI3KI型家族成員均具有與RAS家族成員的RAS結合，RAS蛋白激酶后可以直接結合p110亞基，從而增強酶活性[8]。據了解，PI3K激活后，細胞質膜上產生第二個信使磷脂酰肌醇三磷酸(PIP3)，它與信號蛋白Akt結合使其磷酸化，近而PI3K/Akt途徑被異常激活。PI3K途徑通過糖酵解和脂肪生成提供基本代謝物，這有助于癌細胞的生長[9]。在PI3K上游，在癌癥中會導致突變和過度表達[10]。這些研究表明了PI3K的重要性及其在細胞轉化和腫瘤發生中的重要貢獻[11]。而具有持續Akt活性的腫瘤細胞可能依賴Akt存活。Akt還可通過其底物蛋白同源性結構域與PIP3結合，導致Akt向細胞膜的易位。活化的Akt磷酸化大量下游底物，促進細胞增殖的上調。Akt的磷酸化觸及了幾個促凋亡靶點，如Bad、Bim、Bax和FoxO1/3a轉錄因子的失活已被證實與細胞存活的存活有關[12]。另一方面，Akt 活化之后使結節性腦硬化復合物-2(Tuberous sclerosis complex-2，TSC-2)上的絲氨酸位點和蘇氨酸位點磷酸化，結節性腦硬化復合物-1(Tuberous sclerosis complex-1，TSC-1)與 TSC-2異質體被滅活，有助于mTORC1的活化，活化的mTORC1激活p70S6K和4E-BP1，在mRNA轉化啟動及進展中發揮重要作用[12]，當然mTORC1也可以負反饋調節Akt。有人認為，AKT多態與腫瘤起始有關，而不是腫瘤進展[13]。也有人認為，AKT在癌組織中被激活，此過程通過PI3K/AKT信號通路，它是腫瘤細胞中最不穩定的信號通路，從而導致細胞周期中存活、增殖和基因組不穩定的原因[14]。如：TCONS_00012883通過DDX3/YY1/MMP1/PI3K-AKT軸促進大腸癌的增殖和轉移[15]。此外，AKT增強了mTOR信號[8]，mTOR是一種激酶，是調節多種過程的兩種mTOR復合物的核心成分之一[16]，也是多種細胞信號通路如PI13K/AKT/mTOR信號通路的重要調節劑[17]。研究表明，TUA可在胃癌細胞中具有抗腫瘤特性，是一種潛在的化療藥物。TUA對p-PI3K、p-AKT、p-mTOR、p-P70S6K和生存素蛋白表達的抑制作用以劑量依賴性方式顯著降低，表明PI3K/AKT/mTOR信號通路與癌細胞的增殖、凋亡和侵襲性密切相關[18]；最終認為，PI3K/Akt在細胞增殖、分化、遷移等多方面發揮關鍵作用[19]。

2 PI3K/Akt通路在CAG中的表達

CAG在老年人中更為普遍，盡管它在世界不同地區變化有所不同。這種情況的產生可能由于大多數人是無癥狀患者[20]。CAG的主要病因是幽門螺桿菌的感染及自身免疫性胃炎；自身免疫性胃炎是由于自身抗H+/K+ATP酶抗原蛋白的自身抗體對氧化粘膜細胞的破壞及壁細胞的減少，將導致局部或整體的泌酸腺體萎縮，這不僅是形成CAG 的基礎，也是GC發生的先決條件[21]。這種自身免疫反應主要攻擊位于胃內的氧化細胞(頂葉細胞和主細胞)的胃體和胃底，保留胃竇[22]；幽門螺桿菌感染的老年人CAG患病率較高，男性尤甚[23]。幽門螺桿菌感染狀態和胃泌素-17水平、低胃蛋白酶原1水平和低胃蛋白酶原1/胃蛋白酶原2比值可預測晚期萎縮性胃炎[24]。根除幽門螺桿菌感染可能會降低胃早癌的發病率；然而，它不能完全消除GC的發病率。據報道，在嚴重胃萎縮中，每年患GC的風險為0.67%，在3年的隨訪中，根除組255名患者中有9名(3.5%)發生異時性胃癌，未250名患根除組中有24名(9.6%)發生異時性GC，但這也可能與根除幽門螺旋桿菌的患者腫瘤表面被正常上皮或低級異型所覆蓋不易診斷有關[25]。現已表明，在胃腸化生(Gastric intestinal metaplasia，GIM)階段，PLK1、p-PTEN和下游PI3K/Akt途徑在幽門螺桿菌陰性組織中的表達遠低于幽門螺桿菌陽性組織[26]。CAG的主要特征為胃黏膜腺體的萎縮和胃腸化生，與PI3K-Akt信號通路密切相關。GIM，尤其是不完全型腸化生(incomplete type of intestinal metaplasia，IIM)，是慢性萎縮性胃炎向胃癌轉變過程中的顯著癌前病變[27]。現已證明，許多因素促進了GIM的發展。但長期膽汁酸反流和慢性炎癥被認為是重要的因素[28]。研究發現，白藜蘆醇通過PI3K/AKT/p-FoxO4信號通路抑制膽汁酸誘導的GIM，白藜蘆醇誘導p-AKT上調，導致p-FoxO4和核積累增加，抑制CDX2轉錄和GIM形成[29]；再如PLK1/p-PTEN/PI3K/Akt通路促進殘基PTEN的磷酸化，而PLK1在腸化生、異型增生和胃癌組織中的持續遞性增加[26]。

3 PI3K/Akt通路在GC中的表達

對于GC細胞中存在 PI3K/AKT信號通路的異常表達，杜敏等研究發現，PI3K/AKT信號通路中的p-PI3K、p-AKT在癌組織中表達水平明顯高于癌旁及正常組織，且與腫瘤的分期、浸潤深度以及淋巴轉移有關，與腫瘤的大小無關[30]，這為PI3K/AKT信號通路是否可以作為治療為GC的藥物靶點提供新的依據。與此同時，研究人員發現，MiR-20a-5p通過抑制WTX激活PI3K/AKT/mTOR通路促進胃癌細胞的增殖和遷移，以此在誘導胃癌進展中起重要作用[31]；而且，泛素特異性蛋白酶8(ubiquitin-specific peptidase 8，USP8)和人表皮生長因子受體2(human epidermal growth factor receptor 2，HER-2)也參與PI3K/AKT信號通路，在癌組織及癌旁組織中高表達影響胃癌患者的生存和預后[32]。也有證據顯示，PI3K/Akt異常激活并參與胃癌細胞的多重耐藥[33]；活化PTEN/PI3K/Akt/Nrf 2通路，進而上調P-GP和Bcl-2的表達，可能是DJ-1介導胃癌細胞MDR(胃癌細胞多藥耐藥)發生的重要機制之一[11]。有趣的是，從體外研究也發現了DJ-1是PTEN的負調節因子可直接與PTEN結合并抑制其磷酸酶活性，從而降低PTEN對PI3K/Akt的負調節作用，并間接激活PI3K/Akt信號通路[34]，近而誘導Nrf2依賴的P-gp和Bcl-2表達，以此來發揮對SGC7901胃癌細胞多重耐藥性[11]。因此多種分子的靶向抑制劑可通過該通路發揮潛在的抗腫瘤作用。現已發現，LY294002 和Wortmanin 是兩種早期深入研究的 PI3K 抑制劑，動物實驗證明二者均在一定程度上可以通過抑制 PI3K/Akt 信號通路的活化從而發揮抑制腫瘤細胞生長的作用，但由于實驗中表現出較強的毒副作用，所以并未進入臨床試驗[35]。另有研究發現，PI3K/Akt 信號通路中 Akt 也可以不依賴 PI3K 被激活，在調節胃黏膜細胞周期更新、凋亡等方面發揮重要作用[36]。WTX是胃癌中的腫瘤抑制基因，GSK-3β等蛋白可被Akt磷酸化失活，以此促進周期調控蛋白的表達，此外，當該通路激活后，也可抑制胃癌細胞凋亡，加速細胞周期進展，促進血管形成等參與胃癌的侵襲和轉移[37]。因此運用有效手段提高早期胃癌檢出率、改進治療方案成為提高胃癌預后、改善胃癌患者的生存質量的主要途徑。

4 總結

GC作為世界上最常見的癌癥之一，盡管發病率和死亡率有所下降，但GC仍是世界上最沉重的健康負擔之一[38]。在最近的一項日本隊列研究中，胃癌的累積五年發病率從輕度GC的0.7%上升到重度萎縮性胃炎的10%[39]。最新的歐洲指南[32]推薦了高危人群，CAG和IM是胃癌發生的既定危險因素，然而，目前缺乏記錄CAG和IM程度的標準，了解萎縮和腸化生的程度可能有助于預測患者患胃癌的風險。胃萎縮和胃粘膜腸上皮化生統稱為CAG，是胃癌的前兆病變，可導致胃腺癌的發生，即CAG伴腸化生上皮細胞向低度異型增生、高級別異型增生和最終胃腺癌呈線性發展[40]。但長期的炎癥過程，主要是由幽門螺桿菌引起的。它可以促進上皮細胞的增殖，并直接激活與早期增殖相關的信號通路，導致DNA合成增加和惡性腫瘤的更高風險[41]。有研究發現幽門螺桿菌可以加速PTEN磷酸化，這激活了PI3K/Akt信號并促進細胞存活，增加了腫瘤的易感性，而且，在腸化生組織中，幽門螺桿菌陽性患者的PLK1遠高于幽門螺桿菌陰性患者，這些結果表明PLK1與胃癌發生過程中的幽門螺桿菌感染有關[21]。對CAG向胃癌發生和進展的潛在機制目前尚還在研究中，挖掘CAG和GC與P13K/AKT的相關性為CAG轉化為GC和GC的進展及治療提供依據。