胰腺导管内乳头状瘤的分子特征和病理机制

王茜 陈浩宇 陈洁



胰腺导管内乳头状瘤的分子特征和病理机制

王茜 陈浩宇 陈洁

胰腺导管内乳头状瘤(intraductal papillary mucinous neoplasms，IPMN)是一种产黏蛋白肿瘤，它以产黏蛋白上皮细胞在胰腺导管内乳头状增殖、分泌大量黏液为特征。根据上皮细胞异型增生程度不同，IPMN分为低级别、中等级别和高级别发育异常；根据受累的胰腺导管不同，分为主胰管型(MD-IPMN)、分支胰管型(BD-IPMN)和混合型(Mixed-IPMN)；组织学上，IPMN分为胃型、肠型、胆胰型和嗜酸瘤细胞型[1]。随着研究的不断深入，目前已经明确IPMN是一类临床表现、影像学表现、恶变风险以及诊疗方法不完全相同的肿瘤[2]。有研究用目的基因测序的方法发现了IPMN中很多重要的突变基因，同时还在IPMN中发现14种miRNA表达异常[3-4]。本文就IPMN的分子特征和目前已知的标志物综述如下。

一、分子标志物

IPMN常见的突变基因有K-ras、GNAS、RNF43、CDKN2A/p16、TP53等。BRAF、PIK3CA、STK11和Smad4等基因的突变相对少见[3]。TP53、CDKN2A/p16和Smad4变异和(或)表达通常见于IPMN高级别发育异常[5]。不同组织类型的IPMN遗传学改变模式不同[6]。Mohri等[6]报道了胃型IPMN中K-ras基因突变相对于肠型更为普遍；Xiao等[7]识别了嗜酸瘤型IPMN中的K-ras、BRAF变异和异常p53免疫标记，但这些基因变异在胆胰管型中相对较少；Yamaguchi等[8]分析了15个胃型IPMN，发现GNAS和K-ras突变率分别为60%和80%。

1．K-ras：K-ras基因位于染色体12p，是GTP结合蛋白，编码膜结合三磷酸鸟苷蛋白，与MAPK通路有关，几乎所有的K-ras突变伴随磷酸化细胞外信号相关激酶变异[6]，同时伴有G12D、G12V等位基因和具有G12R亚群的G12D变异[9]。K-ras突变和等位基因缺失对于区分良恶性肿瘤是有价值的，其特异性为96%，灵敏性为37%[10]。研究发现40%～86%的IPMN发生K-ras基因突变(灵敏性95%，特异性为45%)，近100%的侵袭性胰腺导管腺癌(pancreatic ductal adenocarcinoma，PDAC)K-ras密码子12、13、61突变[10-12]。K-ras癌基因的激活可能与IPMN致癌作用早期阶段有关[13]。在IPMN不同级别发育异常中，K-ras基因突变发生率并没有明显差异[13]。但在不同组织学类型中，K-ras基因的突变(密码子12，外显子2)是有差异的，该基因突变在胆胰管型中出现频率最高，在肠型中出现频率最低[14]。

2．GNAS：GNAS是位于20号染色体q的基因，编码G蛋白。G蛋白信号通路的激活在IPMN进展中发挥重要作用[15-16]。研究发现蛋白激酶A表达增加可能与IPMN的病理分级有关[15]。在高级别发育异常IPMN中，GNAS突变率为40.7%，迄今为止未发现PDAC中有GNAS突变[15]。在IPMN组织学类型中，GNAS突变更常见于肠型[14]。GNAS变异对IPMN具有特异性，61%的IPMN中发现GNAS密码子201突变(精氨酸被半胱氨酸或组氨酸所取代)[10,15]。研究发现，IPMN可以同时有K-ras和GNAS突变[16]。根据Furukawa等[15]和Wu等[13]报道，GNAS基因突变见于66%的IPMN，K-ras基因突变见于81%的IPMN，两者突变见于51%的IPMN。

3．p53：肿瘤抑制基因p53位于染色体17p，其突变见于50%的高级别发育异常IPMN[17]。p53的表达在胃型和肠型IPMN中无明显差别[6]。p16、p53基因缺失和基因变异的累积可能是IPMN进展到侵袭性癌的重要事件[18]。

4．RNF43：RNF43是IPMN常见的突变基因，常与GNAS和(或)K-ras基因突变一起发生[3]。研究表明，RNF43基因突变发生于14%的IPMN，该基因突变常见于肠型IPMN，胃型和嗜酸瘤型中尚未发现[4]。

5．其他突变：BRG1是肿瘤抑制基因。研究发现BRG1的失表达与发育异常级别有关，从低级别的28%到中等级别的52%再到高级别IPMN的76%[19]。BRAF基因突变见于6%～12%的IPMN，仅在高级别IPMN中观察到p53和BRAF基因突变[3]。STK11基因变异与IPMN和PDAC有关[20]。约10%胰腺癌患者有家族史[21]，相对于分散的病例，IPMN更易发生于具有胰腺癌家族史的患者[22]。研究发现，S100A4的表达随IPMN恶性程度增加而增多，S100A4蛋白表达于7.4%的良性IPMN(腺瘤和边界性发育异常)和42.9%的恶性IPMN[23]。因此，S100A4的表达可能是恶变的指标，对诊断和提示IPMN生物学行为是有价值的[23]。S100A6基因编码的S100钙结合蛋白A6与细胞的增殖和侵袭有关[24]。IPMN以及PDAC细胞表达S100A6水平要比正常或者胰腺炎细胞高[24]。检测胰液的S100A6可以发现早期胰腺癌或者识别具有高风险胰腺病变的个体[24]。有文献曾报道IPMN中也存在BRCA1、BRCA2和HNPCC等基因突变[10,14]，CDKN2A缺失和ERBB2表达也可能参与IPMN过程[1,10]。Matthaei等[25]认为VHL和CTNNB1基因突变可能是IPMN的生物学标志。PIK3CA (外显子10和21)突变见于10%的IPMN[3,10,14]。有研究发现MSX2的表达和Pdcd4的缺失涉及Wtn信号路径，与β-黏连蛋白和E-钙黏蛋白相似，参与肿瘤进程[12,26]；claudin 4、CXCR4、S100A4和间皮素与侵袭性有关[26-27]。相关研究证实刺猬蛋白的激活对IPMN的进展非常重要[11]。在恶变的IPMN中，人类端粒酶逆转录酶(human telomerase reverse transcriptase，hTERT)的表达比非恶变肿瘤高，其中腺瘤为15.8%，边界性为35.7%，原位癌为85%，侵袭性癌为86.7%[28]。关于人类黏蛋白基因，胃型IPMN主要表达MUC5a和MUC6[11,26]；肠型主要表达MUC2、MUC5a和CDX2[11,26]；胆胰型主要表达MUC1、MUC5a和MUC6[14]；嗜酸瘤型表达MUC6和MUC1。

6．染色体改变：IPMN除存在基因突变外，染色体也有一定程度的改变，染色体杂合性丢失可见于6q (54%)、8p(31%)、9p(62%)、17p(38%)和18q(38%)[27]。有文献报道，中度和高级别发育异常的IPMN染色体区域丢失见于5q、6q、10q、11q、13q、18q和22q，其中5q、6q和11q等区域丢失比较常见[12]。染色体区域4q的丢失见于62.5%的IPMN，其中46.2%见于中等和高级别发育异常IPMN[4]；染色体区域19q的获得见于50%的高级别发育异常或侵袭性IPMN，在中等级别发育异常IPMN中未发现；在非低级别IPMN中，获得染色体7q和19q区域的总发生率分别为61.5%和30.8%[4]。有文献曾报道染色体区域18q与Smad4肿瘤抑制基因有关[12]，当其出现时，Smad4双等位基因失活对IPMN的进展有很大影响，但它们在IPMN中的发生要少于导管腺癌[27]。IPMN中染色体丢失，如APC、BRCA2、p53、Smad4和RB1也是可能的[29]。

二、表观遗传标记

1．甲基化：肿瘤抑制基因启动子区域DNA甲基化是一种表观遗传调控，在肿瘤的发生和发展中发挥重要作用[30]。高甲基化能够导致多种肿瘤抑制基因的失表达，如p16/CDKN2A和ppENK[14]。胞嘧啶磷酸鸟嘌呤(cytosine-phospho-guanine，CpG)启动子的高甲基化是肿瘤抑制基因表达沉默的广泛机制，也可能是IPMN发生的主要原因[27]。有研究报道，超过80%的IPMN样本中发现CpG岛启动子异常甲基化而导致肿瘤抑制基因表达沉默[27]。迄今为止发现，相对于正常胰腺组织，有245种基因在高级别发育异常IPMN中发生高甲基化[17]，高级别发育异常IPMN多基因甲基化与侵袭性癌有关[17]，甲基化导致p16和ppENK的表达沉默是IPMN向恶性转变的重要因素[14]。

文献报道，侵袭性IPMN的p14、p15、p16、p17、APC、hMLH1和E-cadherin基因甲基化发生率更高[27]，hMLH1和MGMT错配修复基因甲基化较非侵袭性IPMN高(分别为38%比10%和45%比20%)[30]。TFPI-2基因位点(7q22)杂合性缺失甲基化常常出现于高级别IPMN(原位癌)[27]。SOX17在22%的IPMN中不表达，ARP2/SFRP1 和CLDN5在IPMN亚型中没有出现异常甲基化[4]。IPMN相关腺癌研究发现，55%的样本中发现3个或以上基因启动子甲基化，而在非侵袭性IPMN中仅在20%的样本中发现[30]。所以，对于胰液的DNA甲基化的分析可用于术前区分侵袭性和非侵袭性IPMN[27]。另外，即使是手术完全根除的肿瘤，特定基因位点甲基化的发生可能预示肿瘤的复发，手术切除边缘的甲基化谱检测对于识别肿瘤复发或多灶性肿瘤的发生风险是有价值的[27]。

2．miRNA表达：miRNA是由19～24个核苷酸组成的非编码单链RNA分子[25]，其主要功能是稳定调节核mRNA的转录和翻译[31]，控制增殖、分化和细胞凋亡。肿瘤中miRNA异常表达促进了原癌基因表达或抑制肿瘤抑制基因表达，提示miRNA可能具有肿瘤抑制基因和致癌基因的双重功能[32-33]。miRNA的异常表达通常见于胰腺腺癌及其癌前病变[32,34-35]和IPMN[32]。研究表明，相对于正常胰腺组织，14种miRNA在IPMN中表达量不同[4]。miRNA表达模式的不同能够用于区分正常胰腺、慢性胰腺炎和胰腺癌[25]。miR-155表达于83%的IPMN和7%的正常导管；miR-21表达于81%的IPMN和2%的正常导管[31]。miR-155在胰腺癌中异常表达，抑制了肿瘤蛋白p53诱导核蛋白1(TP53INP1)的促细胞凋亡作用[2]。相比于非侵袭性IPMN和正常组织，侵袭性IPMN的miR-21和miR-155表达更高[33]。高表达的miR-21与患者生存率具有相关性，使miR-21可以作为疾病进展与死亡的独立预后因素[33]。与miR-155和miR-21不同，miR-101在非侵袭性IPMN和正常组织中的表达高于侵袭性IPMN[33,36]。miR-101能够下调良性IPMN中EZH2(在恶性IPMN中表达显著增高)表达，然而，在恶性IPMN中miR-101的水平减少，使EZH2的表达增加。因此，miR-101的低水平可能是通过上调EZH2从而引发IPMN的腺癌序列[36]。高级别和低级别IPMN间有18种miRNA表达不同，可作为区分不同IPMN的潜在生物学标志[32]。

总之，IPMN是具有潜在恶变倾向的一种疾病，不同的分子标志物，如癌基因(K-ras)、肿瘤抑制基因(GNAS)、染色体改变(5q、6q和11q的缺失)等能够为诊断IPMN以及预测恶变风险提供依据。此外，甲基化和miRNA表达差异能够用于区别高级别与低级别发育异常IPMN及正常胰腺组织[10,17,32]。因此，需要进一步寻找IPMN潜在生物学标志，以便能够有效地区分不同级别与类型的发育异常，以尽早发现具有恶变风险的IPMN。

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(本文编辑：吕芳萍)

10.3760/cma.j.issn.1674-1935.2016.06.019

国家自然科学基金(81300352)

200433 上海，第二军医大学长海医院消化内科

陈洁，Email: jiechen0115@sohu.com

2015-12-17)