胃类癌发生机制的研究进展*

徐贝贝，李春辉

（承德医学院,河北承德 067000）

胃类癌是起源于胚胎时期原始肠道前肠部分粘膜Kulehitsky细胞、生长缓慢、恶性程度低的胃恶性肿瘤。由于胃类癌瘤细胞可分泌多种小分子多肽或肽类激素，也有人称其为APUD瘤。已证实类癌组织细胞所分泌的生物活性物质有：5-羟色胺、组织胺、血管活性肠肽、神经降压素、胰多肽、P物质、缓激肽、儿茶酚胺、前列腺素、胃动素、肠抑胃肽、胃泌素等。胃肠道的内分泌细胞，尤其是胃肠嗜铬样细胞（enterochromaffin-like cells，ECL细胞）,还可分泌心房利尿钠肽[1]。1923年，Askanazy在尸检中首次发现胃类癌。1972年，Soga首次在临床报道本病。1975年，Godwin在一组2837例类癌分析中指出，美国黑人易患胃类癌，其发病率为0.1/10万人口，而美国白人不易患胃类癌，其发病率为0.03-0.02/10万人口。1994年，Gough[2]报道胃类癌发病平均年龄为58.4岁，男女比例为1.4：1。一般认为胃类癌的发病率很低，仅占全部类癌的2%左右，在胃肠道肿瘤中少于1%。但随着人们对胃类癌认识的提高，其发病率正在逐年上升，大量的新资料表明，胃类癌的实际比例已占到全身类癌的5%[3]。目前，胃类癌的病因、临床分型及治疗等已被人们普遍认知，但在分子生物学方面涉及较少。现就其遗传易感性、信号传导机制、细胞周期的调节及细胞骨架的改变作一综述。

1 胃类癌发生的遗传易感性

胃ECL细胞类癌，有3种不同类型。Ⅰ型：与自身免疫性慢性萎缩性胃炎有关；Ⅱ型：与多发性内分泌肿瘤1型有关；Ⅲ型：散发性分布，与高胃泌素血症或慢性萎缩性胃炎无关。MEN-1,这种遗传性肿瘤综合征引起多种内分泌肿瘤，包括胃泌素瘤。在与卓-艾综合征相关的MEN-1患者中，ECL细胞病变常呈异型增生或明确呈类癌本质[4]。在家族性MEN-1/ZES患者中，有13%-30%发生Ⅱ型胃类癌[5]，而仅存在散在性ZES的患者很少发展成为胃类癌。MEN-1已被定位在染色体11q13上[6，7]，它编码一个含610个氨基酸的核蛋白，名为“menin”,其抑制子功能包括直接与JunD结合，抑制JunD的活性转录[8，9]。基于联合性肿瘤缺失及种系分析的结果，Bale等人推测该基因具有肿瘤抑制子的功能[6,8,10]。还有报道称，经典的MEN-1肿瘤在MEN-1基因位点存在高发的杂合子缺失，在10例被调查的MEN-1患者中，其中9人的Ⅱ型胃类癌中存在11q13杂合子缺失[10-13]。对MEN-1在非MEN相关性胃类癌中的作用存在很大的争议。Debelenko等[10]分析了6例Ⅰ型胃类癌，发现一个肿瘤中存在11q13杂合子缺失。Adda等[14]在25例病变中检测到12例（48%）11q13杂合子缺失，在2例低分化内分泌癌中，11q13和11q14区大部分缺失。除此之外，Zhao等[15]用比较基因组杂交观察32例神经内分泌肿瘤（21例为胃肿瘤、11例支气管肿瘤）,其中3例伴随有基因组改变。在这两组中存在显著的基因组失衡,胃肿瘤中8例（38%）有18q染色体缺失,7例（33%）有18p染色体缺失。这些标记基因组杂交的结果得到间期细胞遗传学的支持,数据显示这些内分泌肿瘤的发展经历了分子途径,1个或某几个肿瘤抑制基因在18号染色体上的缺失对于胃肠肿瘤的生物学行为很重要。

2 胃类癌发生的信号传导机制

Ras-MAPK通路是膜受体信号向细胞内转导的重要途径,它调节着细胞凋亡、生长以及一些重要基因的表达。Jean-Marie[16]检测到5-HT2B受体在人和多乳鼠类癌肿瘤中的表达是自发的，5-HT2B受体在小鼠成纤维细胞中的表达可短暂迅速地活化Ras。Ras蛋白是由原癌基因ras编码而得名，属小G蛋白。小G蛋白是一组分子质量约20-29kDa的单体鸟苷酸结合蛋白，分属5个家族：Ras、Rho、ADP-ribosylation factor（ARF）、Rab和Ras相关的核蛋白。Ras因翻译后其羧基末端被异戊酰基化，使它锚定在质膜的内面。它的性质类似于G蛋白中的Gα亚基，它的活性与其结合GTP或GDT有直接关系。Ras与GDP结合时无活性，但Ras转变成GTP结合状态后就表现出活性。GAP蛋白和NF1可以特异性地诱导Ras的GTP酶活性，从而阻断Ras的信号传导。当Ras发生突变，由于失去对GAP的反应，Ras处于持续活化状态，导致细胞的恶性转化。这种突变参与多种肿瘤的发生，据调查，人的肿瘤约30%存在Ras基因的组成性活化突变[17]。活化的Ras蛋白可进一步活化Raf蛋白。Raf家族（c-Raf-1、B-Raf和A-Raf）成员的三个高度保守区域：CR1、CR2和CR3。CR1有一个锌指基序，CR2含有许多可能被磷酸化的丝氨酸和苏氨酸残基，CR3是激酶结构域。Raf又称MAPKK激活因子（MAPKKK）,具有丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶活性，可激活MAPKK。Ras/Raf-1信号转导通路在癌症生物学中的重要性已被广泛认知。此通路中的活化突变在结肠、胰腺、肺的腺癌及鳞癌中常见[16]。然而，在神经内分泌肿瘤如小细胞肺癌、甲状腺髓样癌及胃类癌中突变几乎不能引起Raf-1信号肽的升高[18-20]。在人类类癌肿瘤细胞中，通过Raf-1的活化可导致神经内分泌激素水平的降低[21，22]。这些结果表明，Raf-1的活化可能会作为胃类癌治疗的靶点。

MAPKK又称MAPK激酶或MEK，随着Ksslp、Fus3p和细胞外信号调节激酶1（extracellular signal regulated kinase 1,ERK1）、ERK2、ERK3序列分别在出芽酵母菌和哺乳动物中的发现,一个新的蛋白激酶家族被确认。由于该家族的成员起初一直作为丝裂原刺激产生的酪氨酸磷酸化蛋白被研究,故而被命名为丝裂原激活蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase,MAPK） 。MAPK既能催化Ser/Thr残基，又能催化Tyr残基磷酸化，是一种具有双重催化活性的蛋白激酶。活化的MAPKK进而使MAPK（细胞外信号调节激酶，ERKs）磷酸化活化。上述的5-HT2B受体除了可引起Ras的活化，通过检测髓磷脂碱蛋白磷酸化的含量证明，它还可活化ERK2/ERK1。而MAPK不仅可促进细胞分裂，经5-HT2B受体介导还可转化5-HT的活性[16]。因此，RAS-MAPK信号传导通路在胃类癌发生中起重要作用。

3 胃类癌发生的细胞周期调节

人类细胞周期的调控主要是通过调节G1期CDK复合体的合成和活性而实现的。1993年，人们发现了细胞周期的重要调节因子—细胞周期蛋白-激酶抑制因子。目前，根据这些因子与CDK相互作用的特异性和序列同源性，把CKI分为两类：一类是INK4家族，另一类是CIP/KIP家族。CIP/KIP包括p21、p27和p57。这一家族的蛋白都有一个N端的CDK抑制性功能域，它们与CDK-细胞周期蛋白复合体相互作用，抑制CDK-2细胞周期蛋白A和CDK-2细胞周期蛋白E的激酶活性。p21是哺乳类动物细胞中第一个被发现的CKI，是细胞对DNA损伤反应时G1期停滞的决定因素，并且在G2/M期转折中起重要作用。p27能抑制G1期细胞周期蛋白-CDK活性，引起G1期停滞。作为细胞周期的负性调节因子，p27以剂量依赖方式抑制CDK-细胞周期蛋白复合体，以控制细胞周期进展［23］。Basak［24］研究表明，16名胃ECL细胞类癌（高分化神经内分泌肿瘤）患者中，经免疫组化检测p27在其中广泛表达，且2/3的患者亦表达p21。p21表达低的患者存在多发肿瘤，并伴有神经内分泌细胞的增生和异常。是否缺乏p21和p27的表达可能与胃类癌的分型不同有关。

4 胃类癌发生细胞骨架的改变

细胞骨架（cytoskeleton）是广泛存在于细胞内的蛋白纤维网络系统，包括细胞质骨架、细胞膜骨架、细胞核骨架以及细胞外基质等纤维体系。

4.1 细胞质骨架 包括微管、微丝和中间纤维。微管是一种具有极性的中空管状蛋白质纤维结构,其外径平均为25nm左右，内径约15nm。α-微管蛋白和β-微管蛋白是组成微管的两种主要成分，前者多肽链中含450个氨基酸残基，后者含455个残基，均具有酸性C端序列。γ-微管蛋白是近年来新发现的第三种微管组成成分，其多肽链亦含有455个氨基酸残基。尽管此种蛋白质只占不到微管蛋白总含量的1%，但在微管的功能活动中具有不可或缺的重要作用。γ-微管蛋白的异常，往往会引起胞质微管数量的减少、长度的缩短以及细胞有丝分裂器的缺失，从而影响细胞的正常分裂。微管可参与细胞器的位移和细胞分裂过程中染色体的定向移动, 作为有丝分裂器纺锤体的主要成分，微管在有丝分裂后期，牵引分离的姐妹染色单体移动，并最终达到细胞两极，使得遗传物质得以均等的分配。荧光抗体技术证明，长期传代的癌变细胞内，微管显著减少，而微管减少又是恶性转化细胞的重要特征之一［25］。不同微管间的差异，主要与结合于微管上的非微管结构蛋白有关。它们参与微管的组装，维持微管的稳定和微管与其它骨架纤维间的连接，表现出广泛的功能性作用，该类蛋白质被统称为微管相关蛋白（microtubule associated protein, MAP）。目前，已发现和提纯的MAP主要有MAP-1、MAP-2、MAP-4和Tau蛋白等几种。MAP的主要功能是对微管组装具有调节控制作用。 一方面，MAP以其肽链中微管结合区与数个微管蛋白同时结合的机制，促成微管蛋白聚合核心的形成，加速微管蛋白的聚合，使微管得以生长延伸；另一方面，MAP又能通过其外伸功能区域可被MAP激酶（MAP-kinase,MAPK）磷酸化的特性，解除对微管的结合活性，阻滞微管蛋白的聚合，延缓微管的组装，促进微管的解离。从上述胃类癌对信号传导的影响可看出，胃类癌能够激活MAPK通路，而MAP被MAPK磷酸化后又能促进微管的解离，这就提示我们微管的减少可能是胃类癌肿瘤细胞中细胞骨架的改变之一。

微丝是普遍存在于各种真核细胞中的骨架网络纤维，其平均直径为6nm，在具有运动功能和不对称形态的细胞中尤为丰富、发达。微丝的主要结构成分是相对分子质量约为43×103的球形肌动蛋白。据电镜观察和电子计算机图像分析表明，肌动蛋白单体外观呈哑铃状，具有Mg2+、K+、Na+等阳离子和ATP（或ADP）结合的位点。Ravinder［26］通过荧光显微镜分析肌动蛋白证明，5-HT引起的细胞结构的改变是由细胞骨架的改变所导致，数据表明，由5-HT3/4受体介导、5-HT诱导的信号肽可引起Ca2+和PKC依赖性调节肌动蛋白。

4.2 核纤层 为细胞核内层核膜下高电子密度的纤维蛋白壳层，在细胞核内与核骨架相连，在细胞核外与中间纤维相连，构成贯穿于细胞核与细胞质的网架结构体系。核纤层广泛分布于高等真核细胞中，其厚度随细胞不同而异，大多数细胞中核纤层很薄，为10-20nm，厚者可达30-100nm。组成核纤层的主要成分是核纤层蛋白（lamin）,哺乳类细胞的核纤层蛋白有A、B、C种类型，其分子质量为60-75kDa。核纤层蛋白A和C是由同一基因转录成mRNA后经过不同剪接而形成的亚型。核纤层蛋白以二聚体形式存在，二聚体由一个长约50nm的杆部和两个球状头部组成，杆部是高度保守的α螺旋区，其氨基酸序列与中间纤维蛋白有很高的同源性。核纤层蛋白A、B、C均有亲膜结合作用，核纤层蛋白B通过转录后的修饰，在羧基端添加了脂肪酸，帮助核纤层蛋白B插入到核膜的内质层，与膜的结合能力最强。核纤层在细胞周期中的解聚与重组与染色质的螺旋化、解螺旋有关，对维持和稳定染色质的有序结构、基因表达和其它生命活动起重要的调控作用。在细胞间期，核纤层内侧面与染色质上的一些特殊位点紧密结合，阻碍染色质螺旋化形成染色体。细胞分裂前期，核纤层解聚，染色质形成染色体。将微量核纤层蛋白抗体注射入分裂期细胞，不仅可抑制分裂末期核纤层重新装配，同时可阻断分裂末期染色体解旋而使其保持凝聚状态。Moss［27］通过免疫组化和Western印迹法检测患者的核纤层蛋白得出：所有结肠癌及7/8的胃癌患者中，核纤层蛋白A/C的表达减少；核纤层蛋白B在所有结肠癌，16/18的结肠腺瘤及6/8的胃癌中亦表达减少。因此，该作者认为核纤层蛋白表达的减少或异常可作为胃肠道恶性肿瘤的生物学标记，也就是说胃类癌肿瘤细胞中的核纤层蛋白的表达可能也会有异常。

4.3 细胞核骨架 20世纪70年代初，Coffey等［25］处理高度纯化的细胞核，得到一个基本保留了核的外形和大小，以纤维蛋白成分为主的残余核结构，将其命名为核基质,因其基本形态与细胞质骨架相似，而且在结构上有一定的联系，故又称核骨架。核骨架纤维直径为3-30nm，主要化学成分是蛋白质，含量可达90%以上，还含有少量RNA和DNA。核骨架为细胞核内组分提供了一个结构支架，细胞核内许多重要的生命活动，如DNA复制、基因表达、染色体构建以及细胞分裂、分化等均与细胞核骨架有关。核骨架异常与细胞癌变关系密切，致癌物进入细胞核内后可结合在核骨架上，通过影响核骨架而导致细胞恶性改变。H2受体阻断剂的长期应用可导致胃类癌的发生，其公认的作用原理是抑制胃酸分泌，导致高胃泌素血症，从而促进ECL细胞的异常增生。但H2受体阻断剂是否也可以作为一种致癌物进入ECL细胞的细胞核来影响核骨架的改变，有待于人们进一步研究。

综上所述,胃类癌的发生机制与胃神经内分泌细胞的遗传易感性、信号传导、细胞周期以及细胞骨架的改变有着密切关系,这将会对胃类癌发生机制的认识及防治产生深远的影响。

[1]李春辉，郭慧淑，朴莲花,等.胃肠道中心房利尿钠肽的研究现状[J].世界华人消化杂志，2005，13（15）：1860-1863.

[2]Gough DB,Thompson GB,Crotty TB,et al.Diverse clinical and pathologic features of gastric carcinoid and the relevance of hypergastrinemia[J].World J Surg,1994,18（4）:473-480.

[3]Modline IM,Gillingan CJ,Lawton GP,et al.Gastric carcinoids:the yale experience[J].Arch Surg, 1995,130:250-256.

[4]Solcia E,Capella C,Fiocca R,et al.Gastric argyrophil carcinoidosis in patients with Zollinger-Ellison syndrome due to type 1 multiple endocrine neoplasia:A newly recognized association[J].Am J Surg Patho,1990,14:503-513.

[5]Lehy T,Cadiot G,Mignon M,et al.Influence of multiple endocrine neoplasia type 1 on gastric endocrine cells in patients with the Zollinger-Ellison syndrome[J].Gut,1992,33:1275-1279.

[6]Bale SJ,Bale AE,Stewart K,et al.Linkage analysis of multiple endocrine neoplasia type 1 with INT2 and other markers on chromosome 11[J].Genomics,1989,4:320-322.

[7]Larsson C,Skogseid B,Oberg K,et al.Multiple endocrine neoplasia type 1 gene maps to chromosome 11 and is lost in insulinoma[J].Nature,1988,322:85-87.

[8]Chandrasekharappa SC,Guru SC,Manickam P,et al.Positional cloning of the gene for multiple endocrine neoplasia type 1[J].Science,1997,276:404-407.

[9]Agarwal SK,Guru SC,Heppner C,et al.Menin interacts with the AP1 transcription factor JunD and represses JunD-activated transcription[J].Cell,1999,96:143-152.

[10]Debelenko LV,Emmert BM,Zhuang Z,et al.The multiple endocrine neoplasia type 1 gene locus is involved in the pathogenesis of type Ⅱgastric carcinoids[J].Gastroenterology,1997,113:773-781.

[11]Beckers A,Abs R,Reyniers E,et al.Variable regions of chromosome 11 loss in different pathological tissues of a patient with the multiple endocrine neoplasia type 1 syndrome[J].J Clin Endocrinol Metab,1994,79:1498-1502.

[12]Bordic C,Falchetti A,Azzonic C,et al.Aggressive forms of gastic neuroendocrine tumors in multiple endocrine neoplasia type 1[J].Am J Surg Pathol,1997,21:1075-1082.

[13]Cadiot G,Laurent PP,Thuille B,et al.Is the multiple endocrine neoplasia type 1 gene a suppressor for fundic argyrophil tumors in the Zollinger-Ellison syndrome[J].Gastroenterology,1993,105:579-582.

[14]D'Adda T,Keller G,Bordi C,et al.Loss of heterozygosity in 11q13-14 regions in gastric neuroendocrine tumors not associated with multiple endocrine neoplasia type 1 syndrome[J]. Lab Invest,1999,79:671-677.

[15]Zhao JM,Roland R,De Krijger,et al.Genomic alterations in well differentiated gastrointestinal and bronchial neuroendocrine tumors （carcinoids）[J].Am J Pathol,2000,157（5）:1431-1438.

[16]Jean-Marie L,Guillaume B,Dominique B,et al.Ras involvement in signaltransduction by the serotonin 5-HT2B receptor[J].The Journal of Biological Chemistry,1996,271（6）:3141-3147.

[17]金伯泉.细胞和分子免疫学[M].第二版.北京：科学出版社,2001.570-571.

[18]Younes N,Fulton N,Tanaka R,et al.The presence of K-12 ras mutations in duodenal adenocarcinomas and the absence of ras mutations in other small bowel adenocarcinomas and carcinoid tumors[J].Cancer,1997,79:1804-1808.

[19]Paraskevakou H,Saetta A,Skandalis K,et al. Morphological histochemical study of intestinal carcinoids and K-ras mutation analysis in appendiceal carcinoids[J]. Pathol Oncol Res,1999, 5:205-210.

[20]Yashiro T,Fulton N,Hara H,et al.Comparison of mutations of ras oncogene in human pancreatic exocrine and endocrine tumors[J].Surgery,1993,114:758-763.

[21]Sippel RS,Chen H.Activation of the ras/raf-1 signal transduction pathway in carcinoid tumor cells results in morphologic transdifferentiation[J].Surgery,2002,132:1035-1039.

[22]Sippel RS,Carpenter JE,Kunnimalaiyaan M,et al.Raf-1 activation suppresses neuroendocrine marker and hormone levels in human gastrointestinal carcinoid cells[J].Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol,2003,285:245-254.

[23]查锡良.医学分子生物学[M].第一版.北京：人民卫生出版社,2002.477-478.

[24]Basak D,Banu S,Fatma SK,et al.p21 and p27 immunoexpression in gastric well differentiated endocrine tumors （ECL-cell carcinoids）[J].World J Gastroenterol,2006,12（39）:6280-6284.

[25]杨抚华.医学细胞生物学[M].第五版.北京：科学出版社,2007.208-213.

[26]Ravinder KG,Le S,Jerrold RT,et al.Serotonin modifies cytoskeleton and brush-border membrane architecture in human intestinal epithelial cells[J].Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol, 2008,295:700-708.

[27]Moss SF,Krivosheyev V,Sowza A,et al.Decreased and aberrant nuclear lamin expression in gastrointestinal tract neoplasms[J].Gut,1999,45:723-729.