胃动蛋白在胃癌细胞增殖中的作用及其机制研究进展*

郭燕磊 综述 丁士刚 审校

(北京大学第三医院消化科，北京 100083)

·文献综述·

胃动蛋白在胃癌细胞增殖中的作用及其机制研究进展*

郭燕磊 综述 丁士刚**审校

(北京大学第三医院消化科，北京 100083)

胃癌是严重危害人类健康的消化系统恶性肿瘤，发病率一直居高不下。胃动蛋白(gastrokines,GKNs)是人体胃部产生的可抑制胃癌细胞生长的蛋白，其在正常组织中大量表达，在胃癌及其癌前病变中表达下调或缺失，在抑制胃癌增殖过程中发挥重要作用,并且与胃癌有关的其他因素如幽门螺杆菌感染、三叶因子等存在复杂联系。本文对GKNs抑制胃癌细胞增殖的研究进展进行文献总结。

胃动蛋白； 胃癌； BRICHOS结构域

胃癌是严重威胁人类健康的一种恶性肿瘤,根据世界卫生组织癌症研究中心2002 年的统计，我国胃癌发病率仅次于日本，在全球居第2位。胃癌是世界第四大癌症和癌症病死率排名第2的疾病，在亚洲有很高的发病率[1]。目前，我国胃癌发病率仍位于全球第2位，死于胃癌的人数约占全球该病死亡总人数的1/4。近年来，关于胃癌已有大量研究，其中胃动蛋白(gastrokines,GKNs)与胃癌的关系成为研究热点之一。GKNs包括胃动蛋白1(gastrokine 1，GKN1)、胃动蛋白2(gastrokine 2，GKN2)和胃动蛋白3(gastrokine 3，GKN3)。GKNs在胃癌组织中的表达显著降低，作为一种保护性蛋白在胃癌的发生和发展中扮演重要的角色，它的保护作用可能因幽门螺杆菌感染等其他因素而减弱[2]。GKNs的表达水平从胃炎、胃溃疡到胃癌依次逐渐下调,具有保护胃黏膜、 促进黏膜修复和抑制胃癌发生发展的作用,本文对GKNs抑制胃癌细胞增殖进行文献综述，为胃癌的诊治提供新的思路[3]。

1 GKNs的结构

GKNs是肿瘤抑制因子，包含GKN1、GKN2、GKN3，它们都带有含100个残基的BRICHOS结构域以及一对保留的半胱氨酸残基，BRICHOS 结构域含β键，且有4个不同的区域：疏水端、连接体、BRICHOS、C端,研究表明，BRICHOS结构域与痴呆，癌症等疾病也有很大关联[4，5]。

GKN1位于染色体2p13.3，大约6 kB，包含6个外显子和5个内含子，它的蛋白由185个氨基酸组成[6]。GKN1是一种分泌性蛋白质，与富含半胱氨酸的三叶因子1(trefoil factor 1，TFF1)有相似的生理功能。TFF1有60个氨基酸，且有半胱氨酸二硫键连接的三叶草结构，属于TFF家族。TFF1参与细胞分化，并且延迟G1-S细胞相从而抑制细胞生长[7]。GKN1是一种自体分泌并通过高尔基体转运表达于胃窦部的18-KDa的胃特异性蛋白，有185个氨基酸，其中20个是位于N端的信号肽[8，9]。GKN1特征性的带有BRICHOS结构域[10]。GKN1 可以形成二聚体，但是GKN1的N端容易被胰蛋白酶降解[11]。

GKN2的基因图包含染色体2p13，其中含有5个外显子可以编码18.3KDa的蛋白[6]。GKN2是胃分泌的一种特异性蛋白，在胃癌组织中减少,并带有BRICHOS结构域[12]。

GKN3的基因编码一种功能特异的胃动蛋白，如果过量表达则会抑制萎缩胃黏膜的表皮细胞增生[13]。

2 GKNs的生理功能

GKN1保护胃窦黏膜，并在黏膜损伤后促进恢复和增生。GKN1通过特异性的紧密连接蛋白和稳定的链接旁蛋白发挥功能。GKN1通过作为潜在的原癌基因抑制剂缩短胃癌细胞的端粒长度、调节端粒相关的蛋白来抑制细胞生长，最终导致胃癌细胞的衰老和死亡[14]。 GKN1是抑癌因子，其在胃癌组织和癌前病变中减少，GKN1的过度表达会诱导癌细胞死亡[1]。GKN1还有抗淀粉形成的性质，通过阻止淀粉-β肽聚合从而阻止淀粉的聚集和原纤维的形成[10]。

GKN2参与调控消化道上皮的增生从而维护黏膜的完整，在消化道上皮的稳态中发挥重要作用，还可抑制胃癌细胞的增生，GKN2的表达发生变化可能会引起癌变[12]。 GKN2参与胃肠管道的稳态，由胃泡细胞表达于胃的表面，在胃炎和胃癌细胞中表达减少[9]。GKN2可以调节黏膜屏障的完整性，在受伤的环境下，黏膜发生改变从而激活GKN2的功能[15]。

3 GKNs与胃癌细胞增殖的关系

3.1 GKN1

凋亡有2种分子信号通路，外源性通路和内源性通路。外源性通路涉及自杀相关因子(factor associated suicide,FAS)与自杀相关因子配体(factor associated suicide ligand,FASL)的结合。在胃癌组织发现Fas减少，FasL增多[12]。GKN1通过上调p53、p21、p27、p16，同时下调S期激酶相关蛋白2的表达来激发凋亡[14]。 GKN1主要是通过FAS/FASL途径以及p16和成视网膜细胞瘤 (retinoblastoma,Rb) 基因来诱导胃癌细胞的凋亡[9]。Rippa等[16]研究显示高表达GKN1的胃癌细胞系中FAS受体表达增高，而FAS受体是细胞凋亡的关键分子，由此推测其在胃癌增殖中发挥重要的调控作用。

GKN1和5-氟尿嘧啶协同作用上调p53 和p21 而抑制细胞的活性和增殖,发挥抑制胃癌细胞增殖的作用[17]。GKN1的N端疏水端和BRICHOS结构域可抑制细胞的活力与增殖，诱导细胞周期停滞在G0/G1期 和G2/M期，并诱导微小RNA-185(microRNA-185,MIR-185)的表达[18]。MIR-185通过阻碍细胞循环，主要阻碍G2-M期而抑制细胞增殖[17，18]。

Kocevar等[19]报道与非癌组织相比，GKN1在胃癌组织中的表达显著减少。蛋白激酶C(protein kinase C,PKC)被GKN1抑制，但是细胞外调节蛋白激酶1(extracellular regulated protein kinasesl，ERK1)被GKN1激活。GKN1抑制胃癌细胞的增殖就是通过调节这些蛋白激酶的活性。蛋白质组学检查发现有 74种蛋白质被GKN1调节，包括烯醇酶1(enolase 1，ENO1)和组织蛋白酶D(cathepsin D)。ENO1是这74种蛋白质交联发挥作用的核心关键。ENO1失活会抑制细胞生长并使细胞周期停滞,但是过度表达会抑制GKN1发挥诱导细胞凋亡和细胞周期停滞的作用[20]。

GKN1可能通过调节核因子-κB(nuclear factor-κB,NF-κB)信号通路和细胞因子表达而抑制胃表皮细胞的生长。NF-κB是一种潜在的转录因子，它的异常激活会导致癌细胞的增生无节制，凋亡消失以及基因组不稳定，GKN1通过抑制NF-κB的激活而发挥抑制胃癌增殖的作用[21]。

端粒的长度随着年龄增长而缩短，并且与GKN1成正相关。在人体，端粒重复序列结合因子1和端粒酶都可以保护端粒DNA，以保持基因的稳定[14]。原癌基因刺激细胞生长，诱导端粒延长增加端粒酶活性。GKN1通过结合到原癌基因而调节端粒的长度和端粒酶的活性，最终导致胃癌细胞的衰老和凋亡。由此推断GKN1可能作为潜在的原癌基因抑制剂从而缩短端粒长度，最终导致胃癌细胞的衰老和死亡[14]。

3.2 GKN2

GKN2的过量表达会抑制胃癌细胞的增生、迁移和侵袭并且将细胞循环停滞在G1-S分裂相，同时减少与癌细胞增殖和变异相关的细胞周期蛋白D1、细胞周期蛋白E1和基质金属蛋白酶9[5]。GKN2 诱导蛋白激酶3和蛋白激酶8的表达，并激活FAS的表达，提示GKN2诱导的凋亡为外源性途径[12]。 GKN2保持胃上皮细胞稳态的作用是通过抑制GKN1 的肿瘤抑制活性[9]。

4 其他

TFF1包含7个半胱氨酸残基，并与GKN1有相似的生理功能，但二者在反应水平和功能水平都不能产生应答[5，7]在幽门螺杆菌感染者，GKN1的表达明显低于未感染幽门螺杆菌者[6]。细胞毒素相关基因A(cytotoxin-associated gene A ，CagA)是幽门螺杆菌致病的毒力因子，GKN1通过结合CagA来抑制幽门螺杆菌的致癌作用[22]。 GKNs在胃癌组织中低表达，推测其为抑癌因子，还有一些物质如SEPTIN9等在胃癌组织中高表达，可能正是由于各种物质表达的失平衡，最终导致胃癌的发生[23]。

5 小结

GKNs家族有以下相同点:都带有含100个残基的BRICHOS结构域以及一对保守的半胱氨酸残基。不同点:GKN1 位于染色体2p13.3，长度为大约6 kB，包含6个外显子和5个内含子,且表达于胃窦部18-KDa的胃特异性蛋白，有185个氨基酸，其中20个是位于N端的信号肽；GKN2的基因图包含染色体2p13，其中含有5个外显子，可以编码18.3KDa的蛋白。

GKNs抑制胃癌增殖的效应是多方面因素综合作用的结果，涉及许多分子信号通路以及凋亡相关蛋白。目前，GKNs的结构和功能已有初步的研究结果，但其抑制胃癌增殖的确切机制还需要进一步研究。GKNs在胃癌组织中表达减少，并且GKNs有抑制胃癌增殖的功能。随着对GKNs抑癌机制的深入研究，明确其作用位点，或将 GKNs的抗癌效应应用于临床， 为治疗胃癌提供新的手段和方法，最终实现胃癌预防、诊治和缓解的目的，降低我国胃癌的发病率。

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(修回日期：2016-04-27)

(责任编辑：李贺琼)

Effects and Mechanism of Gastrokines on Gastric Cancer Cell Proliferation

GuoYanlei,DingShigang.

DepartmentofGastroenterology,PekingUniversityThirdHospital,Beijing100083,China

DingShigang,E-mail:dingshigang222@163.com

Gastrokines; Gastric cancer; BRICHOS domain

国家自然科学基金(项目编号：30770980；81270475)

**通讯作者，E-mail:dingshigang222@163.com

A

1009-6604(2016)09-0852-03

10.3969/j.issn.1009-6604.2016.09.022

2015-11-18)

【Summary】 Gastric cancer is seriously dangerous to human health with constantly high incidence. Human gastric mucosa can express gastrokines that can inhibit cancer cell growth. Gastrokines is expressed abundantly in normal tissues while downregulated or absent in gastric cancer and precancerous lesion. It plays an important role in the suppression of gastric cancer proliferation combining with the other factors such as helicobacter pylori infection or trefoil factors. In this paper we made a review about the suppression of gastrokines on gastric cancer cell proliferation.