FHIT和PI3K/Akt/mTOR信號通路與胃癌發生、發展的關系

韓娟娟，李春輝

(承德醫學院附屬醫院病理科，河北 承德 067000)

0 引言

胃癌(Gastric cancer，GC)是一種常見的消化道惡性腫瘤，其發病率和病死率居世界惡性腫瘤的第5位和第3位。據流行病學統計結果顯示，2018年全球新發胃癌病例約為103.2萬例，死亡人數約為78.7萬人[1]。在我國，胃癌的發病率和病死率均居惡性腫瘤的第2位。2015年我國胃癌新發病例約為67.9萬例，死亡病例約為49.8萬例，胃癌死亡病例占全球同期胃癌總死亡數的40%以上[2]。胃癌在確診時多數病例已處于進展期，且缺乏切實有效的分子靶向治療，預后較差[3]。目前普遍認為胃癌的發生是一個多因素、多步驟進行性發展的過程，此過程中多種基因及信號傳導通路會發生異常改變。目前研究表明脆性組氨酸三聯體基因在多種上皮細胞中均有抑癌作用，與多種人類惡性腫瘤的發生密切相關[4]。PI3K/Akt/mTOR通路是經典的信號傳導通路，在多種惡性腫瘤中該通路異常激活，在腫瘤細胞增殖、遷移及代謝過程中扮演著重要角色[5]。

1 FHIT

1.1 FHIT基因概述

脆性組氨酸三聯體基因是位于3號染色體p14.2帶(3p14.2)的脆性位點基因，該基因包含了人類基因組中最常見的脆性位點FRA3B、乳頭瘤病毒整合位點和T(3;8)(p14.2;q24)家族性腎癌相關易位斷點。FHIT基因為一高度保守的基因序列，全長約為500kb，其cDNA長1095bp，包含10個小外顯子，轉錄一個僅1.1kb的mRNA，其中第1～4個外顯子和第10個外顯子只轉錄不翻譯，由第5～9外顯子編碼一個由147個氨基酸組成的相對分子質量為16.8kDa的Fhit蛋白[6]，該蛋白在DNA修復和細胞周期過程中起著重要的調節作用。

目前認為FHIT基因是一個抑癌基因，與多種人類惡性腫瘤的發生密切相關，如肺癌、前列腺癌、卵巢癌、結直腸癌、乳腺癌等。Fhit蛋白在所有正常的上皮組織和大多數常見實體瘤的起源組織中均有表達[7]，而在人類多種原發惡性腫瘤及腫瘤細胞株中，該基因常表達失活，其蛋白不同程度減少甚至缺失，細胞生長抑制信號被阻斷，促進腫瘤發生[8-9]。

1.2 FHIT與胃癌發生、發展的關系

FHIT基因是第一個將脆性位點與腫瘤聯系起來的抑癌基因，近年來受到醫學界廣泛關注。Bai等[10]發現在正常胃組織、胃息肉組織以及胃癌組織中，Fhit蛋白表達逐漸降低且與HP感染呈負相關。Baffa等[11]對8個胃癌細胞系及32例原發性胃癌標本進行檢測，發現多數胃癌中存在FHIT基因重排和/或逆轉錄PCR產物畸變，導致Fhit蛋白不表達或表達減少。Huiping等[12]對胃癌組織進行FHIT基因檢測發現84%(38/45)的胃癌組織中存在FHIT基因的雜合性缺失，提示FHIT基因在胃癌中具有高度不穩定的特性；采用RT-PCR技術對胃癌組織中FHIT mRNA的表達進行分析，在87%(34/39)的胃癌組織中檢測到異常mRNA，并推測FRA3B基因的脆性是導致異常mRNA形成的原因。肖祥等[13]發現胃癌、不典型增生組織中FHIT基因雜合性丟失率均較高，顯著高于正常組織(P＜0.05)，而胃癌與不典型增生組織的FHIT基因雜合性丟失率差異無統計學意義(P＞0.05)，說明在早期胃癌中部分患者已出現Fhit蛋白的異常表達，提示FHIT基因和蛋白的檢測可能成為胃癌早期診斷的指標。

腺病毒載體介導的FHIT基因在腫瘤細胞中的過度表達能有效地促進腫瘤細胞的凋亡，改變細胞周期過程，增加凋亡腫瘤的數量[14]。FHIT基因主要通過調控細胞周期和細胞凋亡發揮抑癌作用，可使細胞受阻于增殖周期的S期。Bhat等[15]發現Fhit蛋白可激活半胱氨酸、天冬氨酸蛋白8(Caspases-8)和Caspases-9引起Caspases酶介導的凋亡級聯反應。Shi等[16]使用酵母雙雜交法篩選發現人泛素結合9(Human ubiquitinconjugating enzyme 9，hUBC9)與Fhit蛋白存在特異性相關，它與Fhit蛋白羧基端相互作用，由于hUBC9與S期及M期細胞周期蛋白的降解有關，推測Fhit蛋白可能通過與hUBC9相互作用來參與細胞周期的調控。Sard等[17]研究發現FHIT基因轉入缺乏Fhit蛋白表達的肺癌細胞株H460后，細胞周期蛋白cyclin D3蛋白和cdc2表達增加，DNA斷裂增加，細胞大量凋亡發生致瘤性逆轉；細胞周期分析表明，G0/G1期存在明顯的周期阻滯并出現亞G1峰。推測FHIT與抑制細胞生長、促進細胞凋亡的作用和細胞周期阻滯有關，并分析其作用可能通過p21介導。

Fhit蛋白是正確執行DNA損傷檢查點和相關修復所必需的，該蛋白可能通過多種細胞損傷因子促進細胞凋亡DNA損傷后ATR通路的強烈激活，它的丟失會導致未修復的DNA進一步損傷和突變，作為應激事件可導致細胞內復制壓力的產生，增加基因組的不穩定性，進而為癌癥發生發展過程中其他突變的產生提供了前提條件，起始癌癥的發育與進化[18]。Ishii等[19]的體外分析和體內致瘤性研究表明，恢復FHIT基因表達可以使50%的被測腫瘤細胞系受到抑制，將FHIT基因轉入FHIT基因缺失的小鼠中可以阻止甚至逆轉致癌物導致的腫瘤發生。Omar等[20]的研究表明，Fhit蛋白位于細胞核和細胞質中，后者可能位于血漿膜系統(內質網、高爾基網絡、線粒體和運輸小泡)中，支持了關于FHIT作為信號分子的假設[21]。

2 PI3K/Akt/mTOR信號通路

2.1 PI3K/Akt/mTOR通路概述

PI3K/Akt/mTOR信號通路是經典的細胞信號傳導通路，在細胞的多種生物學功能中起調節作用。當PI3K/Akt/mTOR信號通路被異常激活時常導致腫瘤的發生。PI3K位于細胞膜分為IA型和IB型兩型，其中IA型與腫瘤發生、發展具有重要聯系。Akt位于細胞漿，是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，在哺乳動物中有Akt1/α、Akt2/β和Akt3/γ三個亞型。PI3K由催化亞基P110和調節亞基P85組成，活化的P110亞基可以催化PIP2形成PIP3。Akt分子量為57kD，由480個氨基酸殘基組成，包括N端PH結構域、中間的絲氨酸/蘇氨酸激酶活性區和C端調節活性區。Akt的PH結構域可與PIP3結合并被攜帶固定于細胞膜上，其后Akt激酶活性區的蘇氨酸(Thr308)即被PDK1磷酸化激活，調節活性區的絲氨酸(Ser473)則被mTOR復合物2(mTOR complex 2，mTORC2)磷酸化并激活[22]。活化后的Akt進入細胞核，可直接激活mTOR信號通路，也可以通過抑制結節性硬化復合物1/2(Tuberous sclerosis complex 1/2，TSC1/2)間接激活mTOR通路[23]。

mTOR是Akt的下游底物，是生長調節中心環節，由2549個氨基酸殘基組成，mTOR與其他蛋白質結合形成mTOR復合 物1(mTORC1)和mTOR復 合 物2(mTORC2)。mTORC1由mTOR、mTOR調節相關蛋白Raptor、哺乳動物直系同源物LST8(Mammalian ortholog of LST8，mLST8)和非核心組分PRAS40、Deptor組成；mTORC2由mTOR、mTOR帕霉素不敏感伴侶Rictor、mLST8和 mSIN1組成。兩種復合物定位于不同的亞細胞區室，發揮不同的功能[24]。活化的mTORC1可以磷酸化激活其下游真核起始因子4E-結合蛋白1(Eukaryotic initiation factor 4E-binding protein1，4E-BP1)和p70核糖體蛋 白S6激 酶B1(Ribosomal protein S6 kinaseB1，S6K1)，活化的4E-BP1可激活elF-4E進而促進c-myc、缺氧誘導因子1α(Hypoxia-inducible factor 1α，HIF-1α)等原癌基因的轉錄，并下傳生存信號，對腫瘤細胞的凋亡進行抑制；而活化的p70S6K1可通過磷酸化mRNA翻譯相關的核糖體蛋白S6、真核起始因子elF-4B、EF2激酶等多個靶點，共同促使腫瘤細胞從G0/G1期向S期進展[25]。mTORC2除可以磷酸化Ser473位點激活Akt外，還可以通過激活AGC家族激酶，調節腫瘤細胞的脂質合成、葡萄糖代謝、凋亡過程和肌動蛋白細胞骨架來調控腫瘤細胞的生長[26]。

2.2 PI3K/Akt/mTOR通路與胃癌發生、發展的關系

PI3K/Akt/mTOR信號通路可激活或抑制其下游多種蛋白質，參與調節細胞存活、增殖、凋亡、生長以及運動等，與腫瘤細胞的生長和轉移有著高度的相關性，在胃癌組織中該通路過度激活，與胃癌的發生、發展密切相關[27]。張剛等[28]研究結果顯示：p-Akt及p-mTOR在胃癌、癌旁及正常胃黏膜組織中的表達逐漸降低。Lin等[29]研究發現T-cadherin過表達可顯著抑制胃癌細胞HGC-27增殖，導致G0/G1期細胞周期阻滯，侵襲轉移能力降低，且細胞中p-Akt、p-mTOR和p-S6K均顯著降低，而使用Akt激活劑IGF-1可恢復細胞增殖活性，推測T-cadherin通過抑制Akt/mTOR信號通路抑制胃腫瘤的發生。Riquelme等[30]通過轉染靶向基因miR-101-2降低胃癌細胞AGS中mTOR的mRNA和蛋白表達水平，發現細胞增殖和菌落形成被明顯抑制，細胞死亡增加，細胞遷移和侵襲能力明顯下降，據此推測細胞活力的降低與mTORmRNA的沉默和蛋白質的表達下降有關。mTOR活性的阻滯可能導致P70S6K1和4E-BP1去磷酸化，從而導致細胞死亡[31]。

3 小結與展望

綜上所述，FHIT基因是一種抑癌基因，在胃癌等人類多種原發腫瘤中均表達缺失，但其在體內的具體功能及抑制腫瘤的信號通路和機制目前尚未完全闡明。PI3K/Akt/mTOR信號通路在腫瘤細胞中常呈過表達狀態。Akt、mTOR是PI3K/Akt/mTOR信號通路的關鍵分子，因此在人體胃癌組織中同時檢測到FHIT表達缺失與Akt、mTOR活躍異常，則可進一步了解胃癌的發生與發展，從而可為胃癌的臨床診斷及治療提供更多有效的理論依據與實驗依據。