腸上皮化生癌變相關(guān)分子標(biāo)志物的研究進展

龐麗興,陸才金綜述 顏新審校

胃腸上皮化生(intestinal metaplasia,IM)是指腸型腺上皮細胞替代胃黏膜上皮的病理改變,目前被公認(rèn)為胃的癌前病變。盡管每年僅少數(shù)IM患者具有癌變的風(fēng)險,但與腸上皮化生密切相關(guān)的腸型胃癌卻是胃癌(gastric cancer,GC)的最常見表達形式。因此,對于所有腸上皮化生患者,均需進行長期隨訪。內(nèi)鏡篩查仍是公認(rèn)的篩查及隨訪早期胃癌及胃腸上皮化生的首選方法,然而目前國內(nèi)外并沒有明確的腸上皮化生內(nèi)鏡隨訪標(biāo)準(zhǔn)及病理分類效用共識,如何對于IM進展的危險分層患者進行個體化的內(nèi)窺鏡監(jiān)測是亟待解決的問題。近年來關(guān)于多種基因和細胞分子與腸上皮化生癌變分子機制的研究進展,有助篩選出腸上皮化生癌變的分子標(biāo)志物,對腸上皮化生可能出現(xiàn)GC的患者進行早期預(yù)測、干預(yù)以及隨訪等發(fā)揮重要作用。文章就該領(lǐng)域研究的熱點分子標(biāo)志物作一綜述。

1 抑癌基因蛋白——P53

一般認(rèn)為P53點突變是胃黏膜腸上皮化生癌變過程中的一個重要因素。P53基因突變引起細胞生長和分化的調(diào)節(jié)機制失控,細胞出現(xiàn)持續(xù)分裂而引起癌變。國內(nèi)外已有較多關(guān)于P53突變與IM、GC的研究。研究指出P53蛋白水平在正常胃黏膜—腸上皮化生—胃癌進展過程中隨著疾病進展而增加。TP53突變在IM和胃癌中經(jīng)常被檢測到[1]。數(shù)據(jù)表明,突變的TP53在早期胃癌(I～II期)病例中的檢出率為64.46%。突變P53蛋白的表達與Lauren分級、淋巴結(jié)浸潤和癌細胞浸潤血管直接相關(guān)[2]。但也有研究表明,TP53突變在腸上皮化生細胞中較少被發(fā)現(xiàn),而在胃癌中很容易被檢測到[3]。P53蛋白在不完全性大腸型腸化的表達強度>不完全性小腸型腸化,提示其表達與腸上皮化生的類型有關(guān)。而不完全型大腸型腸化生與胃癌關(guān)系更密切,是一種真正的癌前病變[4],提示P53有可能成為預(yù)測腸上皮化生癌變及早期胃癌的分子標(biāo)志物。

2 腫瘤干細胞——人類嗅素蛋白4(OLFM4)

腫瘤干細胞是腫瘤細胞具有強大分化潛能及自我更新能力的根源,也是腫瘤起源、進展、預(yù)后和耐藥的重要因素。研究認(rèn)為腫瘤復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移多數(shù)由于殘留的腫瘤干細胞在局部或遠處存活,并進一步分化繁殖引起,從而影響手術(shù)效果。Van der Flier等[5]研究發(fā)現(xiàn)胃腫瘤干細胞中Lgr5表達陽性,其表達陽性與胃腫瘤的發(fā)生、進展為癌密切相關(guān),而OLFM4(olfactomedin 4)可作為Lgr5陽性胃干細胞特異性標(biāo)志物。OLFM4也稱為人類嗅素蛋白4,由人類13號染色體(13q14.3)通過轉(zhuǎn)錄、編碼510個氨基酸形成的蛋白產(chǎn)物[6],其含有一個由250個氨基酸構(gòu)成的Olfactomedin結(jié)構(gòu)域,分子量約為64 kD,是嗅覺介導(dǎo)素蛋白家族的一員。它是一類分泌性細胞外基質(zhì)糖蛋白,其分布廣泛,被發(fā)現(xiàn)部分分布于線粒體、細胞核,部分分布于細胞質(zhì)和胞膜,是近年來新發(fā)現(xiàn)一種胃癌高特異表達基因[7]。在胃癌細胞中,OLFM4的致瘤作用可通過調(diào)整細胞周期促進增殖,調(diào)節(jié)細胞黏附影響腫瘤細胞侵襲轉(zhuǎn)移、調(diào)整免疫功能、抗細胞凋亡等多種方法影響腫瘤的發(fā)生發(fā)展[7],同時,OLFM4與多個信號通路有關(guān),如NF-KB、Wnt-B-catenin、Notch等信號通路[8]。OLFM4蛋白主要于食管、胃、胰腺、結(jié)腸、膽囊等部位的腫瘤高表達,在其他部位很少表達,因此也常被用于消化道腫瘤的研究。國內(nèi)研究發(fā)現(xiàn)OLFM4蛋白在Ⅰ期和Ⅱ期以及高分化的胃癌組織中高表達,而在分化低、轉(zhuǎn)移灶和中晚期腫瘤組織中低表達水平,同時,低表達患者較高表達的預(yù)后效果差[9],這與國外研究基本一致[10-11]。OLFM4蛋白在腸型胃癌及癌前病變的腸上皮化生組織中均高表達。提示腸上皮化生進展為腸型胃癌可能伴隨著腫瘤干細胞的轉(zhuǎn)化。同時Jang等[11]研究指出,OLFM4表達在正常胃黏膜中缺失,在腸化組織中及癌組織中增加,而且出現(xiàn)于胃腫瘤另一分子標(biāo)志物CDX2表達之前。Oue等[10]研究指出,聯(lián)合檢查血清OLFM4和Reg4可提高檢出胃癌的敏感度和特異度,以上均提示OLFM4可能作為早期發(fā)現(xiàn)腸上皮化生癌變的分子標(biāo)志物。

3 HMG 盒轉(zhuǎn)錄因子(SOX2)、腸特異性轉(zhuǎn)錄因子(CDX2)

SOX2以轉(zhuǎn)錄因子形式特異結(jié)合DNA序列,調(diào)控組織的增殖發(fā)育、細胞分化方向,在肺癌、乳腺癌、胃癌等多種腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中扮演重要作用。近年來,越來越多的研究發(fā)現(xiàn),胃癌的發(fā)生、進展及預(yù)后與SOX2的異常表達相關(guān)。孫丹等[12]實驗表明,SOX2在正常胃組織、腸上皮化生組織和異形增生組織中均較胃癌組織中高表達(P<0.05),表達陽性率分別為89.02%、76.38%、71.01%、64.98%。而在胃腸混合型胃癌及腸型胃癌中低表達。在彌漫型胃癌(71.54%)表達顯著高于腸型胃癌(58.25%),認(rèn)為SOX2對胃表型的維持起重要作用,可能與彌漫型胃癌的發(fā)生關(guān)系更為密切。CDX2為腸特異性轉(zhuǎn)錄因子,在胚胎發(fā)育時期即被檢測出,參與腸細胞增殖、分化、黏附及維持腸表型。CDX2在正常情況下只在人小腸及結(jié)腸黏膜上皮表達,而不在胃黏膜上皮中表達,石淼等[13]研究發(fā)現(xiàn)中CDX2在慢性胃炎、IM和胃癌組織的表達率分別為6.7%、46.0%和26.7%,IM和胃癌組織中CDX2表達較胃炎組織中表達顯著升高。同時隨著IM患者腸化生程度加重CDX2表達加強,提示其可能與胃黏膜上皮化生的進展以及腸型胃癌的發(fā)生有關(guān)。CDX2是一個抑癌基因,在胃癌組織中高表達患者的預(yù)后較低表達好,上調(diào)的CDX2表達能抑制腫瘤的發(fā)展[14]。消化道檢測發(fā)現(xiàn)SOX2和CDX2表達呈現(xiàn)負(fù)相關(guān),SOX2在正常的食管和胃上皮細胞中表達陽性,而CDX2表達陰性。CDX2在小腸和大腸上皮細胞中表達陽性,而SOX2表達陰性[15]。在胃癌尤其是腸型胃癌中CDX2則顯著升高而SOX2基本不表達,說明腸上皮化生及胃癌的發(fā)生發(fā)展及組織分型可能是SOX2與CDX2共同參與及決定的結(jié)果[15]。隨著研究的深入,很多學(xué)者認(rèn)為CDX2是腸上皮化生及癌變的早期敏感和特異性指標(biāo)。

4 細胞增殖凋亡異常——Bcl-2基因

Bcl-2是目前研究較為廣泛的與凋亡有關(guān)的癌基因,Tsujimoto等[16]最早在濾泡性非霍奇金細胞淋巴瘤患者發(fā)現(xiàn)Bcl-2基因,并命名為B淋巴細胞瘤/白血病-2,定位于18q21染色體,編碼239個氨基酸的蛋白質(zhì)(Bcl-2α,分子量26 kD)和205個氨基酸的蛋白質(zhì)(Bcl-2β,分子量22 kD)。參與抑制細胞凋亡。而凋亡受損現(xiàn)在被認(rèn)為是腫瘤發(fā)生的關(guān)鍵步驟。細胞是否應(yīng)該存活或死亡很大程度上取決于Bcl-2家族的抗凋亡和促凋亡調(diào)節(jié)因子[17]。研究發(fā)現(xiàn)Bcl-2在正常胃黏膜中的腺頸部和胃小凹細胞等增殖狀態(tài)的細胞內(nèi)弱表達,提示 Bcl-2可能對增殖細胞進行生理保護作用使其免于凋亡,促進其分化成熟,調(diào)控正常胃黏膜細胞凋亡,而Bcl-2表達上調(diào)可延長腫瘤細胞存活時間[18]。國內(nèi)學(xué)者研究胃癌及癌前病變Bcl-2的表達情況[19],發(fā)現(xiàn)由正常—淺表性胃炎—萎縮性胃炎—腸上皮化生—不典型增生—胃癌,在腸上皮化生之前,細胞凋亡指數(shù)逐級別顯著增加,而之后,細胞凋亡指數(shù)則明顯減少。細胞凋亡指數(shù)在不典型增生與胃癌之間無顯著差異,Bcl-2蛋白卻逐級顯著增高,說明在腸上皮化生以后,細胞凋亡調(diào)控異常與Bcl-2密切相關(guān),應(yīng)從腸化開始進行臨床防治。朱玉俠等[20]研究發(fā)現(xiàn),Bcl-2在慢性萎縮性胃炎、腸上皮化生、異型增生、胃癌組的陽性表達率分別為54.44%、62.03%、80.00%、82.30%,胃癌組Bcl-2陽性和異型增生組的表達陽性率均顯著高于慢性萎縮性胃炎組和伴腸上皮化生組。說明胃癌發(fā)展過程中的早期即可出現(xiàn)Bcl-2過表達,過表達的Bcl-2蛋白可抑制胃癌細胞凋亡,促進其發(fā)生發(fā)展。同時,Bcl-2 表達與胃癌的浸潤深度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移無關(guān),推斷Bcl-2 可能與癌變前期過程有關(guān),與腫瘤進展無關(guān)。Bcl-2可作為監(jiān)測胃黏膜早期癌變的重要指標(biāo),但Bcl-2 與胃癌分型的關(guān)系仍存在爭議。有學(xué)者認(rèn)為Bcl-2蛋白在腸型胃癌的表達與彌漫性胃癌的表達有差異[21],另有學(xué)者卻認(rèn)為兩者無明顯差異[22],仍需進一步研究。

5 生長因子與受體表達異常——HER2、VEGF

HER2是Slamon等[23]在1987年研究乳腺癌時發(fā)現(xiàn)的原癌基因,在腎癌、乳腺癌、肺癌、膠質(zhì)細胞等存在高表達或異常表達,HER2 的致癌活性主要是由于基因擴增。研究發(fā)現(xiàn)7.3%～20%的進展期胃癌存在HER2過表達或擴增[24]。HER2在早期胃癌亦存在HER2基因擴增,提示HER2基因擴增可能參與早期胃癌的腫瘤進展[25]。HER2在正常組織中表達陰性或弱表達,在被激活后參與PI3K/AKT、MAPK、NF-κB、MMPs、VEGF等多條信號通路,抑制細胞凋亡、改變細胞周期、調(diào)整宿主免疫力、誘導(dǎo)腫瘤血管形成和生長,促進腫瘤的發(fā)生發(fā)展,增加侵襲力[26]。研究表明,HER2在腸上皮化生組織中過表達[27],從IM組到胃癌組,HER2表達陽性率上升,提示其與腸上皮化生及胃癌的形成有關(guān)。血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)是目前研究中被認(rèn)為刺激腫瘤血管生長從而導(dǎo)致腫瘤發(fā)展和轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵因素[28],VEGF可以提供血液促進腫瘤過度生長,上調(diào)血管內(nèi)皮VEGF受體水平促進血管新生,介導(dǎo)不成熟的樹突細胞引起免疫逃逸[28-29]。VEGF在正常胃組織、腸上皮化生、不典型增生以及胃癌中不斷升高。在胃癌組織中較正常胃組織、腸上皮化生組織顯著增高,均預(yù)示著腫瘤發(fā)生過程中血管生成發(fā)生了早期轉(zhuǎn)換[30],提示檢測VEGF有助于對胃黏膜癌前病變的進展、早期胃癌的篩查及診斷。

6 黎蛋白2(MUC2)基因

黏蛋白2(mucin2,MUC2) 基因由Gum等在1989年于小腸cDNA庫發(fā)現(xiàn),定位于染色體11ql5.5上,可編碼分泌型MUC2黏蛋白。MUC黏蛋白是一類分子質(zhì)量>200×103的糖基化蛋白質(zhì),在胃腸道、呼吸道、生殖道等上皮的細胞中具有潤滑和保護上皮細胞的作用。此蛋白在胃腸道杯狀細胞豐富表達,是腸型上皮細胞分化的主要標(biāo)志之一[31]。楊嘉力等[32]研究表明,MUC2黏蛋白在淺表性胃炎中不表達,在腸上皮化生組織中表達陽性率最高,在上皮內(nèi)瘤變組織中表達也較高,提示胃黏膜腸上皮化生與MUC2蛋白異常表達有關(guān)及MUC2可能參與了腸上皮化生癌變的過程。楊玉霞等[33]認(rèn)為,胃黏液蛋白(MUC5AC和MUC6)的表達降低和MUC2的新生表達陽性的表達模式出現(xiàn)在幽門螺旋桿菌感染的癌前病變及胃癌個體中,提示MUC2可能是可靠的早期檢測幽門螺桿菌感染引起癌前病變及胃癌的標(biāo)志物。MUC2的表達與胃癌的分化程度及腫瘤轉(zhuǎn)移有一定的相關(guān)性,MUC2陽性表達以高中分化居多,在淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的胃癌中呈低表達,無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的胃癌中高表達,是胃癌預(yù)后良好的標(biāo)志[34]。但亦有研究認(rèn)為[35],MUC2表達與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、臨床分期和胃癌的分型之間無關(guān),腸化內(nèi)MUC2蛋白與腸化分型無關(guān),而腸化分型與腸化癌變關(guān)系密切。筆者認(rèn)為MUC2能否作為腸上皮化生發(fā)生發(fā)展、早期癌變的分子標(biāo)志物仍需進一步大樣本研究。

7 人端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶(hTERT)

端粒酶由人端粒酶RNA、端粒酶相關(guān)蛋白和人端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶(human telomerase reverse transcriptase,hTERT)三部分組成,與其他兩部分相比,hTERT更依賴于端粒酶活性并發(fā)揮限速作用調(diào)節(jié)端粒,端粒酶活性與細胞無限增殖緊密相關(guān),在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中具有重要作用[36]。因hTERT表達高低水平基本與端粒酶活性一致,目前檢測端粒酶活性的指標(biāo)常以hTERT表達水平衡量[36]。賀曉慧等[37]研究表明,hTERT在癌旁腸上皮化生組的表達陽性率顯著高于非癌旁腸上皮化生組,陽性率分別為51.52%、10.81%。而且癌旁腸化組織陽性對應(yīng)的癌灶也是陽性,癌灶陰性者其癌旁腸化亦均是陰性,提示腸上皮化生伴hTERT陽性者患癌的危險性增高。在胃黏膜癌變過程中,隨著腸上皮化生及癌變程度加重,hTERT和端粒酶的表達強度均加重。hTERT在正常黏膜、慢性胃炎、腸上皮化生和腸型胃癌中的表達持續(xù)升高[38]。hTERT可通過激活NF-κB信號通路從而促進CDX2的表達,影響胃黏膜的腸化生的發(fā)生發(fā)展及癌變[39]。隨著研究的進一步深入,hTERT作為腸上皮化生癌變的一個標(biāo)志物可能具有廣闊的應(yīng)用前景。

8 DNA 甲基化(DNA methylation)

DNA的啟動子甲基化較基因突變在腫瘤的中更易出現(xiàn),是腫瘤中普遍存在的現(xiàn)象。甲基化常發(fā)生于富含核苷酸區(qū)域5’CpG島,引起抑癌基因沉默,是細胞惡化的重要步驟。腫瘤細胞的增殖失控也與DNA修復(fù)、細胞周期調(diào)控、凋亡、轉(zhuǎn)錄調(diào)控基和信號通路調(diào)控等基因的甲基化有關(guān)。而且,癌變早期經(jīng)常出現(xiàn)異常啟動子甲基化,因此,CpG島的甲基化可能成為預(yù)測早癌前病變進展及早期腫瘤的分子標(biāo)志物。p16基因被認(rèn)為是僅次于TP53的第二重要的腫瘤抑制基因。它具有與細胞周期蛋白抑制相關(guān)的生物學(xué)特性,并具有相應(yīng)的抗增殖和腫瘤抑制活性[40]。

國內(nèi)研究發(fā)現(xiàn),p16基因甲基化較C-myc及hMLH1在腸上皮化生、輕中重度異型增生、胃癌組的發(fā)生率均升高,其中在腸上皮化生發(fā)生率為40.38%,在胃癌發(fā)生率高達93.75%。而且隨著病理嚴(yán)重程度的遞增[41]。國外研究也發(fā)現(xiàn)p16甲基化在萎縮性胃炎、腸上皮化生、不典型增生的發(fā)生率較淺表性胃炎升高,以不典型增生發(fā)生率最高[42]。此外,Niu等[43]研究發(fā)現(xiàn),SOX2基因啟動子區(qū)甲基化陽性率在輕度胃炎、輕度腸上皮化生及中重度腸上皮化生組逐步上升,而CDX2基因啟動子去甲基化陽性率在3組陽性率逐步下降,二者屬于負(fù)相關(guān)關(guān)系。同時,CDX2啟動子在IM和胃腫瘤中都是去甲基化狀態(tài)[44],提示CDX2去甲基化可能在腸上皮發(fā)生、發(fā)展為胃癌過程中發(fā)揮重要作用。提示上述基因DNA甲基化對于腸上皮化生癌變的預(yù)測及早期胃癌的診斷有重要意義。

綜上所述,腸上皮化生的演化及癌變過程中有多種基因蛋白參與細胞凋亡、增殖及血管生成從而影響IM的發(fā)生、進展、癌變及預(yù)后等,相應(yīng)的指標(biāo)表達異常具有一定的警示價值。目前臨床常用的用于評估腸上皮化生增殖程度、惡性轉(zhuǎn)化預(yù)警指標(biāo)如CDX2、P53、MUC2、HER2等,特異性較高,但各指標(biāo)之間缺乏大樣本臨床對比分析數(shù)據(jù),目前仍未作為常規(guī)的腸上皮化生早期癌變的檢測手段。其余指標(biāo)臨床運用相對較少,基本停留在科研方面,可能與指標(biāo)的敏感度、特異度仍有爭議及缺乏大樣本的臨床研究有關(guān)。腸上皮化生屬癌前疾病,特別是不完全型大腸上皮化生容易向惡性轉(zhuǎn)化,應(yīng)積極尋找最具臨床意義、結(jié)果更可靠、診斷價值更高分子生物學(xué)指標(biāo)監(jiān)控IM進展的危險分層患者,提高對腸上皮化生病理特征的認(rèn)識,積極預(yù)防及減少其癌變從而降低GC患者的發(fā)病率,提高生存率。