胃癌中刺猬蛋白信号通路与微小RNA相互调控的研究进展

何洁瑶　张　军



·综述·

胃癌中刺猬蛋白信号通路与微小RNA相互调控的研究进展

何洁瑶张军

摘要：目前有研究表明刺猬蛋白(Hedgehog，Hh)信号通路在肿瘤的发生发展中起着重要的作用，但其影响癌细胞分化、增殖的具体机制尚不明确；微小RNA(miRNA)作为基因组转录调控的重要因素之一，是否在胃癌发生发展过程中与Hh信号通路的激活或抑制存在相互调控尚无定论。该文就胃癌中Hh信号通路与miRNA相互调控的研究进展作一综述。

关键词：胃癌；刺猬蛋白信号通路；微小RNA

作者单位：210006南京医科大学附属南京医院南京市第一医院消化内科

胃癌是发生于胃黏膜上皮的恶性肿瘤，在全球常见恶性肿瘤中排第四位[1-2]。中国是胃癌的高发区域，近年来新发胃癌呈年轻化趋势，19～35岁患者的胃癌发病率逐年升高，据统计在中国各大中城市，胃癌死亡率居恶性肿瘤第二位，仅次于肺癌[3-4]。目前有研究证明刺猬蛋白(Hedgehog，Hh)信号通路在胃癌组织中异常激活，提示其在肿瘤的发生发展中可能起着重要的作用，但其致病机制尚未明确。有研究证实非编码RNA(ncRNA)与胃癌的发生、预后息息相关。ncRNA广泛分布于基因组，对染色体修饰、转录等有重要的调控作用，微小RNA(MicroRNA，miRNA)是ncRNA的重要分类之一，目前已有各种miRNA经证实与胃癌的发生发展相关。而在胃癌发生发展过程中，miRNA与Hh信号通路是否存在相互调控作用有待进一步证实。

1Hh信号通路

1980年Nüsslein-Volhard等[5]首先在果蝇中发现Hh基因，随后Forbes等[6]提出了Hh信号通路的概念。在哺乳动物中存在3条Hh信号通路，即Sonic Hedgehog(Shh)信号通路、Desert Hedgehog(Dhh)信号通路及Indian Hedgehog(Ihh)信号通路，其中Shh信号通路研究得最为广泛。在人类，编码Shh的基因定位于染色体7q36。Shh信号通路在胚胎发育过程中促进各组织生长和发育，同时也是维持人体组织环境稳态的一条极其重要的信号通路，其核心组成部分包括分泌型糖蛋白配体(Shh)、两种主要的膜蛋白受体Ptched(Ptc)和Smoothed(Smo)、核转录因子(Gli)及下游目的基因。当Ptc与Smo结合时，Smo的生物活性被抑制，当Shh与Ptc结合后，Ptc解除对Smo的抑制，Smo游离被激活，并进一步激活转录因子Gli，Gli进入细胞核内作用于下游目的基因。该通路在脊椎动物胚胎发育过程中至关重要，缺乏该路径组件的基因敲除小鼠，其大脑、骨骼、肌肉系统、胃肠道及肺都未能正常发育。目前有研究证实Shh信号通路与多种肿瘤如神经胶质瘤、肺癌、乳腺癌、肝癌、胃癌等的发生发展密切相关[7-9]，在多种肿瘤组织中均检测到Shh相关蛋白的异常激活，提示Shh信号通路在肿瘤的发生、发展中起着重要的作用，进一步研究Shh信号通路在肿瘤细胞中的具体作用机制，有望对肿瘤的预后及治疗提供新的理论基础。

2miRNA

人类有23对染色体，基因组全长包括约30亿个碱基对，约有20 000个蛋白质编码基因，在人类基因组仅占2%[10]。人类基因组的绝大部分为非编码区，其转录产物ncRNA曾长期被认为是基因组转录的副产品，是没有生物学功能的，而目前越来越多的研究表明ncRNA对人类生理功能及细胞代谢的维持有重要作用。这些ncRNA可在表观遗传学水平及转录后水平调控癌基因和抑癌基因的表达，影响肿瘤的发生和发展，为肿瘤的早期诊断、早期治疗和预后提供新的依据。常染色体中几乎每一对核苷酸都会发生转录现象[10]。依据ncRNA的分子大小将其划分为长链ncRNA(lncRNA)(碱基数>200)和小分子ncRNA。miRNA是一类存在于真核细胞中的长度约在21～25个核苷酸的内源性小分子ncRNA。miRNA和lncRNA是ncRNA的两个重要分类。1993年Lee等[11]首先在线虫体内发现一种miR-lin-4，7年后第二个miR-let-7被发现[12]，miR-let-7的功能相似于miR-lin-4，可调节线虫的发育进程。研究表明miRNA能与靶基因不完全互补，通过抑制或激活靶基因的翻译来影响相关信号分子蛋白的表达，参与调节细胞的生长过程。有研究表明miRNA与人类肿瘤的发生发展及侵袭转移等密切相关[13]。

3胃癌中Shh信号通路与miRNA相互调控

3.1胃癌与Shh信号通路

目前研究表明Shh信号通路可能与胃癌发生相关。Song等[14]的研究表明，Shh信号通路在胃癌中对维持肿瘤干细胞的生长增殖能力至关重要。Sherman等[15]在对慢性胃炎向胃肿瘤转化的研究中，发现Shh在胃黏膜上皮炎性反应过程中出现表达中断，Shh的表达缺失间接造成正常胃黏膜上皮细胞缺失，胃黏膜屏障破坏造成幽门螺杆菌(Hp)感染和定植，而Hp感染是目前公认的胃癌发生的高危因素之一[16]。有研究表明，尾型同源盒基因-2(CDX2)通过结合于Shh启动子区域以抑制Shh的表达，促进胃黏膜肠上皮化生发生，提示Shh表达降低促进了正常胃黏膜细胞向不典型增生改变[17]。但在胃癌组织中却观察到Shh信号通路的异常激活，Shh信号通路的激活可能与多种细胞因子相关。Saze等[18]收集了41例胃癌组织标本，用免疫组织化学和实时荧光定量逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)的方法对组织中的Shh及其下游蛋白的表达进行检测，发现其高表达水平预示胃癌预后不良。然而，Kim等[19]用免疫组织化学法测定139例胃癌手术标本中Shh蛋白的表达，得到了与Saze等相反的结论。截然不同的结果可能受标本收集的质量、检测方法等差异的影响。Wan等[20]的细胞试验表明Shh信号通路能促进胃癌发生及肿瘤细胞增殖。另外，在胃癌上皮细胞可检测到Shh高表达，但Shh信号通路中Ptch和Gli1却在基底细胞中高表达，这一结果表明Shh参与胃癌的发生发展过程可能是通过一种旁分泌的方式实现[21]。上述研究表明，Shh信号通路的正常表达是维持胃黏膜上皮稳态的重要因素之一。Shh表达降低在正常胃黏膜细胞向癌前病变的发生发展中起着重要的作用，但尚不能明确Shh在胃癌组织中高表达对胃癌细胞生长的促进或抑制作用。

3.2胃癌与miRNA

miRNA调节细胞增殖分化的作用已被认知，miRNA在胃癌发生发展过程中的作用也逐渐明确[22]。Mu等[23]发现与癌旁组织相对比，胃癌组织中miR-193b表达下调及miR-196a表达上调，前者与胃癌的分期、分型、转移等相关，后者往往提示预后不良。Zeng等[24]对比胃癌患者、正常人及胃良性病变患者血清中的miRNA水平，发现正常及胃良性病变患者的血清miR-17和miR-106b水平明显低于胃癌患者，并发现miRNA表达的高低与年龄成正比，而与肿瘤分期、分型等无关。miR-17和miR-106b可用作胃癌筛查指标。Chan等[25]和Zhang等[26]对人体胃癌组织的miR-21表达水平进行测定，证实与正常组织相比，胃癌组织中miR-21过表达，miR-21可能通过发挥癌基因作用而促进胃癌发生；但Chan等发现miR-21的过表达与患者预后无相关性，因此miR-21尚不能作为提示胃癌预后的指标。对比癌旁组织，在神经胶质瘤细胞中miR-125b、miR-221及miR-222过表达，往往提示不良预后，这三者可联合用于神经胶质瘤细胞的筛查[27]。Zhou等[28]发现miR-203在胃癌及Hp阳性的组织中表达明显下降，并通过体外实验证实miR-203可抑制肿瘤细胞增殖，其可能机制是通过作用于钙/钙调蛋白依赖性丝氨酸蛋白激酶(CASK)来实现的，且两者之间呈负相关。有研究发现在SGC7901/VCR和SGC7901/ADR 胃癌细胞系中，miR-203基因序列CpG岛的高度甲基化与胃癌的化学治疗耐药相关[29]。在慢性Hp感染者中miR-210表达明显下降，细胞试验证实其可能通过作用于靶基因STMN1及DIMT1来抑制胃癌细胞增殖，miR-210在胃癌中表达下降可能与基因序列DNA甲基化相关[30]。另有研究表明在胃癌中miR-10a表达下降，其上游启动子区域CpG岛高度甲基化可能是其表达水平下降的原因，细胞试验证实过表达miR-10a可明显抑制胃癌细胞增殖[31]。

3.3Shh信号通路与miRNA

Shh信号通路在胚胎发育过程中有不可或缺的作用，而该通路的正常表达、激活可能与miRNA相关，两者之间存在相互影响、调节。有研究用白细胞介素-1β(IL-1β)刺激骨关节炎软骨细胞后，Shh表达升高而miR-602表达降低，但两者之间无相关性；而通过共转染技术证实miR-602和miR-608可抑制IL-1β诱导的Shh mRNA和蛋白表达[32]。小脑颗粒神经元前体细胞(CGNP)在小鼠和人体的增殖依赖于Shh信号通路，并且Shh信号通路的过度激活可促进髓母细胞瘤增殖[33]。在Shh信号通路激活的髓母细胞瘤中miR-183~96~182过表达，Zhang等[34]的体外试验表明miR-183~96~182可促进细胞过度增殖，但这依赖于与Shh信号通路的共同作用，在Shh表达缺失的髓母细胞瘤中，肿瘤细胞增殖受抑，即便miR-183~96~182高表达也与对照组无明显差异。趋化因子受体CXCR4的过表达是肿瘤侵袭的标志之一，Fareh等[35]发现在神经胶质细胞瘤中miR-302-367簇可抑制CXCR4通路的表达，且CXCR4是Shh-GLI1-NANOG信号通路表达不可缺少的一部分。Zheng等在细胞试验中证实miR-210可抑制Shh信号通路的激活[36]。有研究表明miR-17~92基因簇可能受到Shh信号通路的调控。Uziel等[37]在Shh信号通路激活的髓母细胞瘤中可检测到miR-17~92簇中某些miRNA(miR-92、miR-19a、miR-20)过表达，但具体机制尚不明确。Liu等[38]的体外试验证实Shh信号通路在缺血性神经细胞中可上调miR-17~92的表达，进而促进缺血后神经祖细胞的增殖。Northcott等通过动物试验证实miR-17~92在髓母细胞瘤中表达升高，Shh通过作用于小脑颗粒神经前体(CGNP)上调miR-17~92[39]。Murphy等的动物试验证实shh信号通路的激活是髓母细胞瘤形成过程中一个重要的组成部分，并在Shh表达升高的髓母细胞瘤中检测到miRNA-17~92表达升高，且通过抑制miR-17和miR-19表达可抑制肿瘤增殖[40]。

4结语

综上所述，miRNA具有多种生物学功能，对在胚胎发育过程中促进细胞分化形成的Shh信号通路有可能存在多种调控作用，刺激或抑制Shh信号通路从而影响细胞的分化，而Shh信号通路也存在对miRNA的调控，在胃癌的发生发展过程中已观测到Shh信号通路的异常激活，miRNA在胃癌形成中的作用也被逐渐认知。进一步研究胃癌发生发展过程中Shh信号通路与miRNA的相互作用，有望为临床胃癌的筛查、治疗提供一个新的方向。

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(本文编辑：林磊)

(收稿日期：2015-02-02)

通信作者：张军，Email: zhangjun711028@126.com

DOI:10.3969/j.issn.1673-534X.2015.06.005