基于Wnt/β-catenin信號通路探討中醫藥治療胃癌前病變研究現狀

曾凱環 于勇剛 李婷婷 楊改琴 秦瑋珣 左 甲

(1 陜西中醫藥大學針灸推拿學院,咸陽,712046; 2 陜西省中醫醫院針灸科,西安,710000)

胃癌是世界范圍內最常見的高侵襲性惡性腫瘤之一,也是癌癥相關死亡的第4大原因,其發生、進展受家族史、飲食、飲酒和幽門螺旋桿菌感染等因素影響,嚴重影響患者的生命質量[1]。因此,預防胃癌發生成為現在的重要研究方向,當采取以早期診斷和治療為重點的必要措施。胃癌前病變(Precancerous Lesions of Gastric Cancer,PLGC)是指胃黏膜組織發生病理學改變并向胃癌轉化的一個階段,伴存于慢性萎縮性胃炎的胃腸上皮化生和異型增生[2]。PLGC發展成胃癌需要相對較長的過程,被認為是早期診斷和預防胃癌發生的關鍵階段[3]。目前,現代醫學檢查方法實現了PLGC早期診斷的目的,然而,關于PLGC的治療尚缺乏理想的治療措施。內鏡治療、幽門螺旋桿菌消除、環氧合酶抑制劑、非甾體抗炎藥等不僅不良反應大,還存在著復發風險[4-5]。中醫藥在防治PLGC方面遵循“治未病”思想,辨證論治,能夠顯著減輕甚至逆轉胃黏膜萎縮、腸化及異型增生等癌前病理變化,成為近年來胃癌防治研究的重點。

近年來,多項研究證實信號轉導通路的異常激活或抑制,對PLGC的進程有著重要影響。目前,各種誘發PLGC的信號通路主要包括:核因子κB信號通路、Hippo信號通路、TGF-β/Smads信號通路、MAPK信號通路、JAK/STAT3通路及Wnt/β-catenin信號通路等[6]。其中,Wnt/β-catenin信號通路在胃癌發生發展進程中發揮重要作用,已存在許多文獻證實其參與胃癌細胞異常增殖、分化、轉移等過程,被認為是PLGC發生發展的重要信號通路[7-8]。故在此背景下,將中醫藥的臨床應用與西醫的微觀知識相結合,基于經典Wnt/β-catenin信號通路,綜述中醫藥干預PLGC的研究現狀,以期為中醫藥治療PLGC及預防胃癌發生提供參考。

1 Wnt/β-catenin信號通路機制

Wnt/β-catenin信號通路又稱為Wnt經典通路,參與機體各種生理過程,如細胞增殖、分化、凋亡、遷移、侵襲和浸潤等。當Wnt/β-catenin信號通路被異常激活時,可促使機體內細胞不可控制地生長、增殖及分化,從而導致癌癥的發生發展。

當機體正常細胞沒有Wnt信號刺激Wnt/β-catenin信號通路時,該通路處于沉默狀態。細胞內的β-catenin通過骨架蛋白Axin與結腸腺瘤性息肉病蛋白(Adenomatous Polyposis Coli,APC)、糖原合成酶激酶3β(Glycogen Synthase Kinase 3β,GSK-3β)及酪蛋白激酶1α(Casein Kinase 1α,CK1α)組成降解復合物后,GSK-3β、CK1α介導β-catenin磷酸化,促使其泛素化后被蛋白酶體識別而降解,從而保證了胞質內β-catenin的正常水平含量。見圖1B。

圖1 Wnt/β-catenin信號通路[9]

當機體處于癌變狀態時,Wnt信號激活該通路,使其處于異常激活狀態。Wnt信號與細胞表面共受體的卷曲蛋白受體家族(Frizzled,FZD)和低密度脂蛋白受體相關蛋白5/6(Lipoprotein Receptor-related Protein5/6,LRP5/6)結合形成復合物,激活細胞質蛋白Discelled(Dvl),并使Dvl、Axin與該復合物結合,從而抑制了降解復合物的形成,導致β-catenin的濃度升高,積聚并遷移至細胞核內,與核內T細胞特異性因子/淋巴樣增強結合因子(TCF/LEF)相互作用,觸發Wnt靶基因的轉錄表達。見圖1A。如細胞周期蛋白D1(Cyclin-D1)、血管內皮生長因子(Vascular Endothelial Growth Factor,VEGF)、Lgr5及c-Myc等過表達,促使細胞的不規則增殖、分裂,癌細胞向癌旁組織的侵襲、浸潤,腫瘤血管生成,逐漸導致癌癥的形成。

2 Wnt/β-catenin信號通路在PLGC中的作用

研究顯示,Wnt信號通路上存在著多種信號分子與PLGC的發生相關聯,Wnt、β-catenin、Cyclin-D1、c-Myc等分子表達增加均提示胃黏膜組織發生萎縮性胃炎、腸上皮化生及異型增生等癌變狀態[10-12]。并且,血清中相應分子物質水平的改變,如胃泌素-17(Gastrin-17,G-17)、VEGF的升高,亦提示著Wnt信號通路的激活及PLGC的發生,這些物質均可作為胃癌早期診斷的分子標志物[13]。彭力等[12]通過實驗研究發現β-catenin在不同癌前病變狀態下的陽性表達率均不相同,伴隨著癌變狀態的進展,其陽性表達率越高,腸上皮化生及輕型、中型、重型異型增生的陽性表達率分別為54.29%、50.00%、68.18%、71.15%。該實驗指出,β-catenin不僅僅是Wnt信號通路的關鍵組成部分,亦是胃癌及癌前病變狀態發生發展的重要代表性標志物。

c-Myc是一種致癌轉錄因子,亦是胃癌及PLGC形成過程中最常見的原癌基因之一,在生理狀態下,其調節細胞正常生長,當機體處于致癌環境的病理狀態時,其調節能力失控而表現出異常轉錄,促使細胞增殖、機體代謝速度增加等[14]。Cyclin-D1與細胞周期蛋白依賴性激酶CDK4/6結合時,參與調控細胞周期正常增殖、分裂,當Cyclin-D1失調時,該分子則轉化為一種致癌基因[15],驅動著胃腫瘤細胞的快速增殖。因此,在癌前狀態及胃癌的階段中,c-Myc、Cyclin-D1的陽性表達率逐漸升高;同時,當機體處于胃炎癌前狀態時,機體內G-17、上皮生長因子(Epidermal Growth Factor,EGF)等分子水平逐漸升高,激活Wnt信號通路,β-catenin聚集于胞核內,上調VEGF的表達增加,腫瘤微血管形成;同時,β-catenin刺激下游基因c-Myc、Cyclin-D1等活躍表達,細胞在得到微血管的營養支持下,進入不規律增殖、分裂,腫瘤細胞向局部浸潤、轉移等,導致胃黏膜組織癌變,出現上皮間質轉化,亦可伴見胃腸上皮化生及異型增生[16-17]。當消除炎癥或敲低G-17、EGF等分子時,該通路進入沉默狀態,胞質中的β-catenin磷酸化而被降解,胞核內c-Myc、Cyclin-D1等基因無以表達,細胞增殖恢復正常狀態,胃黏膜組織逐漸恢復正常,PLGC的進展受到抑制,從而阻斷了胃癌的發生[18-19]。此外,當靶向抑制c-Myc、Cyclin-D1、VEGF時,胃腫瘤血管生成及細胞增殖亦受到抑制,癌變細胞生長停滯[20-22],從而阻斷PLGC的發生發展。

3 中醫藥治療PLGC

3.1 中藥治療PLGC的相關研究 隨著研究的不斷拓展,中藥治療PLGC的優勢逐漸凸顯。相關研究顯示,中藥活性成分、草藥制劑及中藥配方可以通過直接作用于胃黏膜,發揮抗炎、調節細胞增殖和凋亡、抑制氧化應激、抑制糖酵解、抑制血管生成等作用,有效干預PLGC[23]。現代藥理學研究發現,白花蛇舌草、半枝蓮內含的黃酮類及甾醇類化合物成分能有效治療PLGC,起到抗胃黏膜炎癥、抑制細胞增殖、抗氧化應激、抑制血管生成等作用,使得腫瘤細胞生長所需要的氧供及血液供應無法獲得滿足而阻斷胃癌的發生發展[24-25];黃芪、丹參藥物中黃芪甲苷、丹參酮ⅡA成分亦可明顯抑制糖酵解過程以阻斷腫瘤細胞增殖所需要的能量來源,胃癌細胞無法正常生長而衰亡,從而抑制PLGC進一步發展。亦有研究顯示漢防己乙素可呈依賴性地降低PLGC大鼠體內炎癥介質水平,抑制組織細胞致癌基因表達并增加促凋基因表達,發揮治療PLGC的作用[26]。

3.2 中藥通過Wnt/β-catenin信號通路作用于PLGC 曹斌等[27]運用蒺藜皂苷處理胃癌細胞的研究發現,蒺藜皂苷可通過下調Wnt3a、β-catenin分子含量以抑制Wnt/β-catenin信號通路,從而降低胃癌細胞增殖活性,并增加抑癌基因p21表達,降低原癌基因Ki67表達。黃丹[28]將青龍衣抗腫瘤成分作用于胃癌小鼠,采用不同藥劑濃度治療后發現,高濃度的青龍衣組分對腫瘤細胞抑制率更佳,并可通過調節Wnt信號通路降低β-catenin、VEGF、COX-2等相關蛋白表達,從而抑制腫瘤血管的形成。同時,國內外研究發現,青蒿素可通過調控Wnt信號通路以降低胃癌細胞Dvl2和Cyclin-D1的分子水平,上調GSK-3β蛋白含量,促使β-catenin磷酸化而降解,從而誘導胃癌細胞凋亡,抑制其侵襲和遷移[29-30]。谷金繁等[31]以不同濃度的加味小陷胸湯作用于人胃癌MGC803細胞,該實驗證實了高濃度的加味小陷胸湯通過Wnt信號通路降低Wnt1、β-catenin、VEGF等信號表達的作用更佳,并能抑制該細胞發生上皮細胞間質化,從而抑制胃癌的發生發展。萎胃康顆粒是由西洋參、白術、三七等多種中藥所組成的中成藥制劑,能通過降低Wnt信號通路上Wnt及β-catenin蛋白含量而治療PLGC,并且在高劑量萎胃康觀察組中,大鼠胃黏膜恢復程度更接近于正常[32]。宋健等[33]將金果胃康膠囊自產制劑應用于毒瘀交阻兼氣陰兩虛型的PLGC大鼠,連續治療6周后,發現Wnt信號通路上的Wnt1、β-catenin及Lgr5蛋白表達含量均降低,其中高濃度金果胃康膠囊劑量組的降低程度更顯著,表明該中成藥制劑可通過抑制Wnt信號通路作用于PLGC的治療。

由此可知,中藥可抑制該信號通路中Wnt、β-catenin、Dvl2、VEGF、Cyclin-D1、Lgr5等分子作用,亦可增加GSK-3β蛋白表達,進而干預該信號通路的激活,抑制胃腫瘤細胞的生長、增殖與分化,并抑制胃腫瘤血管形成等,起到治療PLGC的作用。

3.3 針灸對PLGC的相關研究 針灸作為中醫傳統療法之一,可通過調節經絡氣血達到調整臟腑功能的目的,可有效緩解慢性胃炎乃至PLGC導致的各種癥狀。陳永等[34]通過實驗研究發現針刺、艾灸PLGC大鼠足三里和梁門可起到保護胃黏膜作用,經過20次治療后,發現大鼠血清內癌胚抗原水平明顯降低,表明針灸對PLGC具有抑制作用。亦有學者發現,艾灸梁門和足三里可降低PLGC大鼠原癌基因P53、c-Myc的異常表達,同時降低VEGF蛋白活性,從而抑制胃腫瘤細胞的浸潤、轉移,達到逆轉PLGC的目的[35]。稅典奎等[36]運用穴位埋線聯合中藥湯劑治療慢性萎縮性胃炎伴腸化生患者,療程3個月,治療結束后發現,穴位埋線聯合中藥湯劑綜合療法療效優于單一療法,患者癥狀減輕,胃黏膜萎縮及腸化程度改善,PLGC病情得到延緩。

3.4 針灸通過Wnt/β-catenin信號通路作用于PLGC 近年來,關于針灸干預Wnt/β-catenin信號通路治療疾病的研究逐漸增多,然而,關于針灸調控該信號通路治療PLGC的研究仍相對較少。張瑤[37]通過熱敏灸灸中脘穴治療PLGC大鼠,研究顯示,熱敏灸可通過調控Wnt信號通路中Wnt2、β-catenin蛋白表達,抑制胃黏膜細胞增殖、侵襲及浸潤,改善胃腺體萎縮程度,阻斷PLGC的進程。胡兵[38]亦將熱敏灸應用于PLGC大鼠治療過程中,結果表明,熱敏灸能下調該信號通路上β-catenin、TCF-4、Cyclin-D1蛋白的表達,阻斷致癌基因的轉錄表達,促進癌變細胞的凋亡,從而修復胃黏膜功能,達到治療PLGC并預防其癌變的作用。

經查閱文獻發現,針灸對Wnt/β-catenin信號通路中Wnt、β-catenin、TCF-4及Cyclin-D1等分子具有抑制作用,并阻斷了該信號通路的異常激活,使胃黏膜病理改變狀態得到改善,從而治療PLGC并預防胃癌的發生。

4 總結與展望

PLGC作為預防胃癌發生的黃金治療階段,因其復雜的發病機制,目前仍無理想的治療措施,以至于治療PLGC仍是當前醫學研究的難題。由于PLGC的病程復雜,常涉及多通路的交叉作用,而Wnt/β-catenin作為胃癌發生的主要信號通路,其在PLGC的發生發展中呈現異常活化狀態,并且該信號通路中Wnt、β-catenin等分子均可作為PLGC診斷及治療的代表標志物,從而受到廣大專家學者的研究關注。隨著中醫藥事業的發展,中醫藥在治療PLGC上具有明顯優勢,并已逐漸深入到PLGC分子層面的研究。中醫藥可通過中藥及針灸的形式下調或上調Wnt/β-catenin信號通路中的相關分子,進而抑制該信號通路的激活,抑制了胃癌細胞增殖、分化等作用,阻斷了胃黏膜病理性改變,從而治療PLGC。然而,由于中藥及針灸均具有多靶點調控信號通路的作用,使中醫藥療法應用于PLGC的臨床研究仍面臨著較大的問題:1)縱觀近年來的相關研究,發現選取單一通路進行研究探討的文獻居多,今后可進一步研究更多通路與PLGC的機制作用,挖掘各通路之間的關聯性,從而為實驗研究提供更可靠的依據。2)針灸療法涉及穴位及經絡的作用,然而關于其調控Wnt/β-catenin信號通路及其他通路的機制研究仍較少,往后可從這一角度深入研究。

利益沖突聲明:無。