SOX2和CDX2在胃癌发生中的作用及相关性研究进展

孔凡彪，肖 强

(广西医科大学第一附属医院，南宁530021)

胃黏膜肠上皮化生(Intestinal metaplasia，IM)是肠型胃癌发病机制Correa＇s级联反应的一个中间步骤，被认为是一种癌前病变，其机制尚未详细阐明。若想预防IM发展为胃癌，就有必要研究IM向胃癌发展过程中的相关基因。现对性别决定区Y框蛋白 2(SRY-related high-mobility group box 2，SOX2)和尾型同源盒转录因子2(CDX2)在胃癌发生中的作用及相关性研究进展综述如下。

1 SOX2的基因结构与功能

SOX是一类Y染色体性别决定区(Sex determination region of y chromosome，SRY)相关基因家族，编码一系列SOX家族的转录因子，参与胚胎发育和细胞分子调控［1］。SOX2是SOX家族成员之一，位于 3 号染色体 q26.3-q27［2，3］，通过 HMG 结构域识别靶基因，特异结合DNA序列，在调控组织的增殖发育、决定细胞分化方向［4，5］和维持干细胞的全能性、保持不分化状态上具有重要作用［6～8］。SOX2作为细胞转录因子参与广泛的的发育调节，其中包括在多种实体肿瘤的发生、发展中扮演重要作用。如神经细胞中的SOX2常作为未分化和增殖细胞的标志，且在恶性胶质瘤和间胶质瘤中均高表达［9］;在肺鳞状细胞癌中SOX2也呈高表达，并被认为是肿瘤形成的因素之一［2］;在乳腺癌中，SOX2为肿瘤早期形成过程中一个关键基因，其高表达能提高乳腺癌细胞的转移潜能［8，10］。还有实验表明，SOX2在正常胃组织和胃癌组织中均表达，而在胃肠混合型胃癌及肠型胃癌中低表达［11］。上述研究说明，在正常组织发育、癌变和干细胞全能性的维持中可能存在共同的SOX2信号通路，其中SOX2将和其他的转录因子共同决定细胞命运。

2 SOX2在胃癌发生中的作用及相关机制

SOX2主要调控胚胎发育及决定细胞命运，尤其是在维持胚胎干细胞的自我更新能力和多能性上具有重要作用。随着对SOX2研究的深入，其在胃癌发生、发展过程中的多种功能逐步被发现，其在食管、肛管等部位的鳞状细胞癌中比腺癌表达量高，说明SOX2可能被用来区分胃肠道的鳞癌和腺癌;而胃癌组织中SOX2高表达者比SOX2低表达者预后好，说明高表达SOX2还可能被用来判定患者行胃癌切除术的预后情况。SOX2在胃癌细胞的分化过程中扮演重要角色，但具体机制仍未被完全阐明。笔者认为，SOX2在正常胃组织中表达［12］，而在胃癌细胞中低表达，可能是由于异常DNA甲基化造成了细胞周期阻滞，并最终导致细胞死亡，从而抑制了癌细胞的生长。Otsubo等［13］发现，SOX2还能抑制胎盘特异蛋白1(PLAC1)表达，通过降低细胞的运动能力、迁移力和侵袭力，使细胞周期阻滞在G1～S期，从而完全废除细胞的增殖能力;此外，通过miR-126结合SOX2基因3'端的2个结合位点，可抑制SOX2在胃癌细胞中的表达，从而促进肿瘤的发生。此提示SOX2在胃癌细胞中起肿瘤抑制作用。

SOX2蛋白仅在人类正常胃黏膜的泌酸腺和幽门腺中高表达，起抑制肿瘤发生的作用;而在肠上皮化生的细胞中低表达，甚至不表达，并且在部分胃癌发生过程中SOX2的表达量也会发生改变。此主要是由胃癌的组织分型造成的，根据Lauren组织分型，可将腺胃癌分为肠型胃癌(Intestinal type)和弥漫性胃癌(Diffuse type)2种类型。在肠型胃癌中SOX2低表达，调控胃上皮细胞的重要标志物人黏蛋白/黏液素5AC(MUC5AC)的表达量，从而通过调控细胞周期及细胞凋亡维持胃腺体细胞的分化［14］。其机制可能是IL-4通过胃上皮细胞中STAT6信号通路结合SOX2上游启动子-276～-267区域的一个结合位点(TTCNNNNGAA)，从而下调 SOX2的表达，并使细胞分化转移成肠化生细胞。提示SOX2可能通过IL-4/STAT6信号通路维持胃细胞分化的方向［15］。SOX2被抑制后将导致IM发生，此也解释了在不完全IM向完全性IM转化过程中SOX2表达量降低的原因。此外，SOX2表达和CDX2表达呈一定负相关性，SOX2被抑制后CDX2在IM中的表达明显升高，说明SOX2与CDX2可能共同决定胃癌细胞的组织分型。

3 CDX2的基因结构与功能

CDX2是尾型同源盒基因(CDX)家族成员之一，基因全长22～23 kb，位于染色体的13q12-13，由3个外显子和2个内含子构成［16］。主要通过介导Hox基因表达维护肠道细胞的正常形态。在人类，从胚胎发育的第6周开始就可测出CDX2表达，其以转录因子的形式调节DNA表达，参与肠细胞发育过程中多个步骤的调节，包括细胞增殖、分化、黏附、迁移以及癌变，尤其是在早期肠分化过程中起重要作用。但CDX2表达仅局限于肠道上皮细胞，在正常胃黏膜上皮内不表达，否则就提示肿瘤有向肠型分化的趋势，如在慢性萎缩性胃炎的胃黏膜上皮中CDX2表达随肠道特异性细胞出现而明显增高［17］。同时，CDX2在维持肠上皮细胞分化的稳定性上亦具有相当重要的作用，肠上皮细胞中CDX2基因缺失或表达受阻将导致肠上皮进一步分化［18］，即由鳞状上皮替代肠型上皮细胞，从而出现癌变。虽然胃癌细胞的增殖、凋亡、转移涉及多种基因及产物的相互作用和多条信号通路的相互调节，但CDX2作为一个肠特异性基因在抑制胃癌生长过程中所起的核心作用是显而易见的。研究显示，上调CDX2在胃癌细胞中的表达能明显抑制胃癌细胞生长［19，20］;CDX2阳性胃癌患者较阴性胃癌患者存活期更长，说明CDX2是一个抑制肿瘤的基因［21］。

4 CDX2在胃癌发生中的作用及相关机制

早期胃癌细胞大多由恶性胃表型细胞构成，病情发展到晚期后癌组织中肠型胃癌细胞所占比例明显增大，CDX2表达亦增高。CDX2蛋白在肠型胃癌和弥漫型胃癌中的差异表达提示其与肠型胃癌的发生更为相关;CDX2在胃型胃癌中不表达、在肠型胃癌中高表达，提示其表达对于肠型胃癌必不可少，即高表达CDX2可能导致肠型胃癌［21］;CDX2蛋白表达后进一步诱导MUC2等肠道特异性基因表达是肿瘤细胞呈现肠型表型的重要原因［22］。CDX2在胃组织中表达就能单独引起IM，其可能机制是结合碳酸酐酶1(CA1)上游87 bp位置的启动子元件TATA box而促进CA1表达，进而促进胃黏膜细胞发生IM。在多数早期弥漫性胃癌中高表达的胃型标志MUC5AC和 CA1表达呈负相关［23］，即 MUC5AC低表达说明CDX2可促进CA1表达，引导胃癌向肠型分化。

p53是一个肿瘤抑制基因，在细胞增殖调控中起重要作用。研究发现，p53核聚集被抑制后胃IM细胞中仍能发现突变的p53，IM中p53基因发生突变可能是由位于IM下层的细胞异常表达活化诱导胞嘧啶核苷脱氨酶(AID)引起，而AID高表达和CDX2表达密切相关［22］。AID和CDX2高表达在腺体萎缩及肠上皮细胞早期分化和保持中有重要作用，异位表达的CDX2能使食管和胃上皮细胞发生IM。说明AID、CDX2通路是肠型化生发生、发展成癌通路中的一部分。近年来肿瘤耐药已成为不容忽视的一个重要问题，研究发现，CDX2和多重耐药基因1(MRD1)表达密切相关［24］。利用SiRNA技术沉默CDX2能使MDR1表达降低;在内源性CDX2表达不足的胃肠组织中上调其表达后，能强烈激活MDR1表达，即使在有蛋白合成抑制剂存在的条件下，CDX2也能结合MDR1转录起始点上游4 kb区域中的4个位点诱导 MDR1转录合成，然后由MDR1产生糖蛋白(P-gp)，从而产生耐药。此说明CDX2可能通过MRD1路径调控癌细胞分化。

5 SOX2和CDX2在胃癌中的相关性

SOX2是一个调控正常胃上皮细胞分化的转录因子，在胃组织分化过程中起重要作用，能上调胃分化标记物表达［11］;CDX2是一个在肠上皮细胞分化过程中起重要作用的转录因子。SOX2和CDX2表达的平衡关系在保持胃肠上皮细胞正常分化、成熟中至关重要，如果此两个基因被相互或其他因子干扰，就有可能导致胃肠上皮细胞异常。以往有学者提出，胃转录因子SOX2和胃癌表型密切相关，而肠转录因子CDX2与肠表型关系重大;在人类消化道中，SOX2在除了肠之外的其他部位均表达，而CDX2只在十二指肠以下的肠管中表达。在IM过程中，SOX2转录表达逐渐降低，低表达的SOX2能诱导IM，而此过程中CDX2和MUC2均高表达［15］。故低表达的SOX2及在转录翻译水平上异位表达的CDX2在IM过程中起至关重要的作用。

多种研究均提示SOX2和CDX2似乎呈一种直接负相关的作用，但目前证据表明CDX2不能直接抑制SOX2表达，且即使CDX2完全被抑制后SOX2表达仍然很稳定［6］，从而维持胃癌细胞的胃型表达。此说明IM过程中SOX2低表达不仅由CDX2决定，幽门螺杆菌(HP)等因素也能够在人IM过程中抑制SOX2表达;在HP感染的IM中，CDX2表达随化生进展增加，而SOX2蛋白在此过程中低表达［15］。推测HP感染宿主之后，宿主产生的免疫反应抑制了SOX2的表达，从而使胃细胞转向IM。其原因可能是HP感染和Th1主导的宿主免疫反应均能阻止SOX2在STAT6通路上的表达，进而导致胃细胞萎缩和IM。另外，在由不完全IM转向完全IM的过程中SOX2表达亦会受到抑制，提示SOX2表达可能通过多条通路完成，包括 NF-κB、OCT、IL-4/STAT6等。尽管SOX2和CDX2无直接负相关关系，但两者在细胞分化方向上明显起反向作用，且无SOX2低表达的情况下CDX2也足以促进IM发生、发展［6］。说明CDX2异位表达及SOX2低表达可能独立影响人小肠黏膜化生，并且作用方向相反，SOX2蛋白和弥漫型胃癌关系密切，CDX2蛋白异位表达与肠型胃癌发生相关。更深入的研究这两个基因对胃癌的诊断、鉴别诊断、治疗及预后等均有积极的临床意义，同时对制定有效的基因治疗方案也有很大帮助。

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