幽門螺桿菌相關性胃癌與非編碼核糖核酸的研究進展

馬芷靈, 武 云

(內蒙古醫科大學包頭臨床醫學院, 內蒙古 包頭, 014040)

胃癌(GC)是全球范圍內最常見的惡性腫瘤之一[1-2], 胃癌的發病涉及多因素、多步驟、多環節,但具體的分子機制至今仍不明確,缺少有效的診斷標志物及靶向治療的分子靶點,制約了胃癌臨床診療。近年來幽門螺桿菌感染率不斷上升,這與胃炎、消化道潰瘍、胃癌等消化道疾病的發生密切相關。胃癌是一種炎癥相關的惡性腫瘤,持續的幽門螺桿菌感染會造成胃黏膜發生腸上皮化生、甚至異型增生,也會通過復雜的生物信號轉導引起基因表達改變,包括抑癌基因表達失活、原癌基因表達激活,最終促進胃黏膜上皮細胞發生惡變[3-5]。幽門螺桿菌感染導致胃癌發生發展的分子生物學機制復雜,國內外大量臨床研究表明幽門螺桿菌陰性與幽門螺桿菌陽性的胃癌組織中存在眾多差異表達的基因或分子,既包括差異表達的原癌基因、抑癌基因,如p53、c-myc、caspase等,也包括差異表達的信號通路分子,如Toll樣受體通路、NLRP3炎癥小體通路、MAPK家族通路。臨床研究證實,除了癌基因及信號通路外,幽門螺桿菌陰性與陽性的胃癌組織中還存在眾多非編碼RNA的差異表達。目前研究[6-8]較為廣泛的非編碼核糖核酸(RNA)包括長鏈非編碼RNA(lncRNA)和微小RNA(miRNA)。作者對近年來胃癌發生發展過程中幽門螺桿菌感染調控lncRNA及miRNA表達及相關機制的報道予以整理,為胃癌的病變研究及藥物治療提供參考。

1 幽門螺桿菌感染與胃癌中lncRNA表達的關系及意義

LncRNA的長度>200 nt, 通過與DNA、RNA、蛋白質的相互作用在表觀遺傳學水平、轉錄水平調節基因表達,也能以競爭性內源RNA(ceRNA)的方式結合miRNA、阻礙miRNA對靶基因的負調控作用,進而在轉錄后水平調節基因表達。在胃癌的發生發展過程中,不同lncRNAs通過調控原癌基因、抑癌基因的表達起到促癌或抑癌作用, lncRNA是胃癌診療的重要靶點[9-10]。幽門螺桿菌感染與胃癌相關的臨床研究[11-13]證實,幽門螺桿菌陰性與幽門螺桿菌陽性的胃癌組織中存在多種lncRNAs的差異表達。

lncRNA FOXD2-AS1位于染色體1p33上,轉錄長度為2 527個核苷酸,是一種新型的腫瘤相關LncRNA。RAJABI A納入了95對胃癌及癌旁組織,結果顯示lncRNA FOXD2-AS1的表達在胃癌組織中明顯上調且與淋巴結轉移、預后不良相關[14]。幽門螺桿菌感染可能通過調控lncRNA FOXD2-AS1表達促進癌細胞生長和轉移,導致預后不良。下調lncRNAFOXD2-AS1可抑制胃癌細胞生長,而lncRNA FOXD2-AS1表達的上調促進了胃癌的進展, zeste增強子人類同源物2 (EZH2)和組蛋白賴氨酸特異性去甲基化酶1(LSD1)是lncRNA FOXD2-AS1的結合伴侶和功能的介體[15], 而LSD1作為多種腫瘤的關鍵調控因子,能夠通過去除組蛋白和其他非組蛋白底物的單、雙甲基化,影響基因轉錄的激活、抑制和染色體失活等過程, EZH2和LSD1介導的肝配蛋白B受體3(EphB3)能夠抑制胃癌細胞的增殖和轉移[16], 由此提示幽門螺桿菌感染可能通過影響lncRNA FOXD2-AS1的表達參與胃癌的發生發展, lncRNA FOXD2-AS1起到腫瘤誘導劑的作用,是致癌的潛在生物標志物。

lncRNA H19在胚胎中具有高表達水平,但在出生后的大多數組織中幾乎無法檢測到,且lncRNA H19表達的異常改變已在各種腫瘤中得到證實。ZHANG Y F等[17]在幽門螺桿菌感染的胃癌組織及胃癌細胞株中均檢出lncRNA H19的表達水平顯著增加。LIU J等[18]通過體外和體內試驗證實了lncRNA H19對胃癌細胞上皮細胞-間充質轉化(EMT)和轉移的促進作用,其可能機制在于, lncRNA H19可以誘導β-連環素(β-catenin)蛋白轉移到細胞核,其中Wnt/β-連環素信號是細胞自噬重要信號轉導通路,可以通過調節自噬改善組織或神經損傷,激活Wnt/β-連環素信號促進EMT和胃癌細胞的轉移,以上報道提示幽門螺桿菌感染可能通過上調lncRNA H19的表達參與胃癌發生發展過程。

lncRNA MEG3是一個1.6 kb的lncRNA, 在乳腺癌、肝癌、膠質瘤、結直腸癌、胃癌等癌癥細胞具有抗癌活性,但在69.23%的胃癌組織和細胞系呈低表達[19], 如AMINI F等[20]研究100例胃癌組織樣本幽門螺桿菌感染及lncRNA表達,幽門螺桿菌感染與lncRNA MEG3呈負相關,其中lncRNA MEG3的異常表達與胃癌的腫瘤直徑、臨床分期具有相關性,提示幽門螺桿菌感染可能通過影響lncRNA HOTAIR的表達參與胃癌的發生發展。大量研究[22]報道, lncRNA MEG3上調或過表達有助于促進p53代謝,下調p53表達,下調lncRNA MEG3,p53分泌增多,代謝降低,p53表達上調,p53的半衰期較短,在正常細胞或組織中表達較低,但當p53表達上調,提示p53基因已發生突變,參與惡性腫瘤細胞的增殖、分化[21], 類似的機制在肺癌細胞研究也有報道,因而p53已作為早期胃癌等惡性腫瘤篩查的指標。

2 幽門螺桿菌感染與胃癌中miRNA表達的關系及意義

miRNA是一類長度18～25 nt的非編碼RNA, 不能直接編碼氨基酸,其主要的生物學功能是識別mRNA的3′非編碼區(3′UTRs)并以堿基互補配對的方式結合, miRNA與靶基因mRNA的3′UTRs結合后促進mRNA降解或阻礙mRNA翻譯,最終在轉錄后水平實現對靶基因表達的負調控。因miRNA在物種的進化中較為保守,僅在特定的組織或發育階段中存在表達,這種組織特異性及時序性一定程度上影響了組織及細胞的特定功能,這也是miRNA可在細胞生長過程中發揮重要作用的原因。在胃癌的發生發展過程中, miRNA對靶細胞的調控呈多元性,因而存在有些miRNAs通過負調控原癌基因的表達起到抑癌作用,有些miRNAs通過負調控抑癌基因的表達起到促癌作用。盡管有臨床研究報道了幽門螺桿菌感染與miRNA表達異常有關,幽門螺桿菌陰性與幽門螺桿菌陽性的胃癌組織中存在多種miRNAs的差異表達[23],但闡述幽門螺桿菌通過調整某蛋白或基因或參與通路等途徑調節miRNAs的表達的報道相對較少。

JIANG M等[24]采用小鼠異種移植制備胃癌模型,結果顯示,與癌旁組織相比, miR-382-5p在胃癌組織表達顯著升高,過表達miR-382-5p能促進癌細胞遷移和侵襲,抑制miR-382-5p的表達可以逆轉胃癌細胞的增殖、遷移和侵襲。段潔[25]等進行的體外研究顯示,將幽門螺桿菌與胃癌SGC7901細胞共培養,實時熒光定量聚合酶鏈反應(qRT-PCR)檢測顯示miR-382-5p在幽門螺桿菌誘導的胃癌SGC7901細胞源性外泌體中的表達顯著升高。外泌體的磷脂雙分子層膜結構有助于確保部分miR-382-5p免受RNA酶降解,確保miR-382-5p安全轉移至靶蛋白。雙熒光素酶報告基因系統驗證miR-382-5p與張力蛋白同源基因(PTEN)3′-UTR呈靶向關系, PTEN是較早發現具有磷酸酶活性的抑制基因,編碼的蛋白具有脂質磷酸及蛋白磷酸酶活性,通過負向調節磷酸肌酐3-激酶/絲氨酸-蘇氨酸蛋白激酶(PI3K/AKT)信號通路,進而參與調節胃癌細胞的增殖、轉移、侵襲、凋亡及血管生成。Western Blotting檢測過表達miR-382-5p可調節PTEN蛋白及其下游蛋白PI3K、AKT、p-AKT表達水平,其中PTEN蛋白表達降低, PI3K、p-AKT蛋白表達增高,而PI3K/Akt通路抑制劑LY294002預處理能夠逆轉miR-382-5p誘導的細胞因子分泌變化,由此提示幽門螺桿菌誘導的胃癌SGC7901細胞源性外泌體miR-382-5p顯著上調,上調的miR-382-5p可通過激活PTEN/PI3K/AKT信號通路促進巨噬細胞向替代活化型巨噬細胞(M2型)極化, M2型巨噬細胞的抗原提呈能力及吞噬能力均較弱,因而M2型巨噬細胞在抑制幽門螺桿菌致病及腫瘤細胞免疫逃逸較弱。

miR-25是一個較常見的致癌基因, ZHOU J P等[26]發現, miR-25通過與腫瘤生長和轉移相關的腫瘤保護因子參與了胃癌的發生,但當miR-25的成熟區 rs41274221發生單核苷酸多態性(SNP), 則會改變miR-25對胃癌的作用。此外AA基因型miR-25的上調可以減弱野生型miR-25引起的腫瘤細胞的增殖和侵襲,淋巴結轉移的胃癌癌組織的miR-25表達顯著升高[27], 提示miR-25可用于輔助診斷胃癌。而LI N等[28]研究認為miR-25/KLF2軸是幽門螺桿菌的潛在靶標,幽門螺桿菌感染的胃黏膜細胞GES-1源性外分泌及胃癌患者外周血外泌體中miR-25表達顯著升高, miR-25可靶向Kruppel樣轉錄因子2(KLF2)調節NF-κB信號通路,導致IL-6、單核細胞趨化蛋白1(MCP-1)、血管細胞黏附分子1(VCAM-1)、細胞間黏附分子1(ICAM-1)表達增加,促進血管內皮細胞損傷,可見,幽門螺桿菌誘導產生外泌體miR-25, 進而調節miR-25/KLF2軸,介導免疫調節,促進胃癌發生發展。

miR-155與胰腺癌、肺癌等多種惡性腫瘤的發生相關,可參與調控炎癥反應、免疫應答[29]。LI S Q等[30-31]研究顯示,miR-155在胃癌組織表達下調, miR-155過表達抑制了胃癌細胞增殖并促進了凋亡,而下調miR-155可促進胃癌細胞的增殖并降低了胃癌細胞對順鉑的敏感性,可見miR-155具有抗胃癌的作用。MyD88/NF-κB通路激活參與胃癌的病理過程, NF-κB及MyD88在胃癌組表達均明顯增高,兩者的表達與腫瘤≥3 cm, 中低分化、TNM Ⅳ分期及淋巴轉移等胃癌臨床病理特征相關,并與癌胚抗原(CEA)、甲胎蛋白(AFP)和糖類抗原(CA19-9)等血清腫瘤標志物呈正相關[32]。WU J等[33]分析了miR-155在幽門螺桿菌感染導致的胃癌過程所發揮的可能作用進行分析,證實了MyD88/NF-κB通路可促進胃癌的發生發展,同時來源于幽門螺桿菌感染的巨噬細胞外泌體中miR-155明顯上調,包含miR-155外泌體被巨噬細胞攝取內化后可調節局勢細胞中多種促炎因子及炎癥相關蛋白表達,如上調腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、白細胞介素-6(IL-6)、CD40、CD81及主要組織相容性復合體(MHC-1), 下調核因子κB(NF-κB)和髓樣分化因子(MyD88)。NF-κB/MyD88通路激活可促進胃癌發生,提示外泌體miR-155可作為負調節劑微調幽門螺桿菌感染的炎癥反應,并通過炎癥反應途徑調節感染巨噬細胞的免疫反應。

3 幽門螺桿菌感染與胃癌非編碼RNA表達的關系及意義

lncRNA和miRNA在非編碼RNA在幽門螺桿菌感染導致的胃癌病變過程也扮演重要角色,其中LncRNA NEAT1與多種miRNAs結合參與幽門螺桿菌感染相關胃癌是近年來胃癌非編碼RNA表達的研究熱點。

AZADEH M等[34-35]研究顯示, LncRNA NEAT1在胃癌組織和細胞系中表達明顯上調,在幽門螺桿菌感染的胃癌組織顯著上調,過表達的LncRNA NEAT1促進胃癌細胞的增殖、遷移及血管生成,高表達的LncRNANEAT1與胃癌患者預后不良相關。LncRNA NEAT1可以直接結合和抑制miR-98-5p的表達,解除其對EZH2的靶向抑制,激活Wnt信號途徑,促進下游基因cyclin D1及c-myc的表達,其中EZH2在表觀遺傳學上沉默或激活相關抑癌或癌基因,進而參與胃癌發生發展并與耐藥相關[36]。XU Y W等[37]構建LncRNA NEAT1沉默的胃癌AGS和MGC803細胞, LncRNA NEAT1可以競爭性結合miR-17-5p, 其直接靶向轉化生長因子β1Ⅱ型受體 (TGFβR2), 通過上調一系列經典的促血管生成因子,如血管內皮生長因子(VEGF), 激活轉化生長因子β/Smad同源物(TGFβ/Smad)通路, TGFβ/Smad信號通路是惡性腫瘤細胞發生發展的重要通路,通過促進炎性反應和纖維化,影響EMT過程,促進腫瘤的侵襲與遷移,當該通路被抑制時,可有效逆轉惡性腫瘤的發生,由此可見LncRNA NEAT1/miR-17-5p/TGFβR2軸是胃癌血管生成的可能機制,破壞這一軸可能是胃癌治療的潛在策略。WU D C等[38]制備敲除LncRNA NEAT1胃癌細胞模型,胃癌細胞的增殖和轉移均受到抑制,凋亡率顯著提高, LncRNA NEAT1可負向調控miR-1294表達, miR-1294抑制劑有助于逆轉si-LncRNA NEAT1誘導的胃癌細胞效應, LncRNA NEAT1通過miR-1294調節磷酸化蛋白激酶AKT1表達,繼而緩解si-NEAT1誘導的效應,可見LncRNA NEAT1可通過miR-1294/AKT1軸調節磷脂酰肌醇3激酶/絲蘇氨酸蛋白激酶/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(PI3K/AKT/mTOR)信號通路,調節胃癌細胞的增殖、凋亡和轉移, PI3K/AKT/mTOR信號轉導通路是哺乳動物腫瘤免疫中重要的信號通路,在包括胃癌等多種惡性腫瘤的演變過程中發揮重要的作用,以上報道均顯示LncRNA NEAT1在胃癌進展和治療作為潛在的生物標志物。

4 展 望

幽門螺桿菌感染對多種非編碼RNA具有調控作用,包括具有促癌作用的lncRNAs、miRNAs以及具有抑癌作用的lncRNAs、miRNAs, 發生變化的lncRNAs、miRNAs進一步調控下游癌基因、炎癥基因、血管新生基因的表達,進而調控癌細胞的增殖、遷移、侵襲、血管新生、炎癥反應并導致胃癌的發生發展。但幽門螺桿菌感染導致胃癌發生發展中起關鍵作用的非編碼RNA仍不明確,今后仍需要更多的臨床研究及基礎研究并借助測序手段、芯片手段進行實驗,以發現關鍵的非編碼RNA, 進而為深入認識幽門螺桿菌相關性胃癌的發病機制及防治靶點提供依據。