FGF-FGFR信号通路在胃癌中的研究进展

许超超 叶丽萍

●综 述

FGF-FGFR信号通路在胃癌中的研究进展

许超超 叶丽萍

虽然胃癌在世界各地的发生率较前有大幅下降，但是在全球恶性肿瘤的发病率中仍排名第五，在肿瘤致死率中高居第三。随着对胃癌发生、发展的分子生物学的研究，FGF（Fibroblast growth factor）-FGFR（Fibroblast growth factor receptor）信号通路逐渐成为癌症治疗研究的重点和热点。本文综述了近年来各种FGFs、FGFRs与胃癌发生及其治疗关系的研究进展，以期为胃癌的治疗提供新的分子生物靶点并促进靶向抑制剂的研究。

胃癌 FGFs FGFRs 分子靶向治疗

据统计，2008年共有989 600例（占总数的8%）新胃癌发生，738 000例（占总数的10%）胃癌患者死亡[1]。成纤维细胞生长因子（FGFs）最早是从牛脑和牛的脑垂体中分离纯化出的具有促分裂增殖作用的多肽。旁分泌FGFs依赖于成纤维细胞生长因子受体（FGFRs）而发挥作用，也被称为经典的FGFs，可以通过与高亲和力的胞外蛋白结合从而激活细胞表面的FGFRs。FGFRs是一种酪氨酸激酶受体，其包含一个胞外配体结合域，一个跨膜结构域和一个分裂的细胞内酪氨酸激酶结构域。这些受体蛋白的胞外区含3个免疫球蛋白（Ig）样的结构域（D1-D3），其中D2和D3片段，在与特异性配体的结合过程中是必不可少的，而D1片段对于受体的自动抑制是必须的。当FGFs与硫酸肝素糖蛋白（HSPG）辅助受体共同结合在FGFRs上时，可以诱导FGFRs磷酸化并引起下游的一系列酶促反应和信号通路激活，这在肿瘤的发生、发展以及转移过程中起到重要作用。本文将对FGF-FGFR信号通路在胃癌中的研究进展以及靶向抑制剂的研究情况作一综述。

1 FGFs家族

FGFs最早是从牛脑和牛的脑垂体中分离纯化出的一种对成纤维细胞系Balb/c3T3具有促分裂增殖作用的多肽,它是一类由FGF基因家族编码的结构相关的蛋白质[2]。到目前为止共有23种FGF被发现（FGF1～23），根据基因组学分析，人类的FGF19和鼠的FGF15是直系同源基因[3]，所以严格来说只有22种FGFs。在这22种FGFs中，可以根据细胞因子分泌方式的不同和是否依赖FGFRs可以分成3类，FGF11～14由于不激活FGFRs，即不依赖于FGFRs而发挥作用，因此称为胞内FGFs[4]；剩余的18种FGFs都依赖于FGFRs，其又可以被分为参与胚胎发育中组织形态和器官形成等的旁分泌因子，以及参与调节胆汁酸、胆固醇、葡萄糖、维生素D和磷酸盐平衡等的自分泌因子[5]。FGFs含有一个120～130个氨基酸组成的核心区域，该区域由12个反平行的β链（β1～12）和两侧不同的氨基和羧基末端构成；在一般情况下，N-和C-末端尾部主序列的不同赋予了它们不同的生物学特性[6]。旁分泌FGFs，也被称为经典的FGFs，其成员包括FGF 1/2/5，FGF3/4/6，FGF7/10/22，FGF8/17/18和FGF9/16/20亚家族。除了FGF9、FGF16和FGF20外，大多数分泌蛋白（包括旁分泌因子和自分泌因子）都有一个裂解的N-末端分泌信号肽[7]。所有的旁分泌FGFs蛋白所介导的生物反应都通过与高亲和力的胞外蛋白结合从而激活细胞表面FGFRs，在这过程中HSPG作为辅助因子[8]；除了促进FGF-FGFR结合，HSPG还能稳定FGFs以防止其被降解[9]，这在FGFFGFR信号通路中发挥了关键作用。

FGF是一种强有力的细胞分裂促进因子，对成纤维细胞在内的多种细胞具有促进增殖和分化的功能，与多种肿瘤密切相关；已有文章报道酸性成纤维细胞生长因子（aFGF）和碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）在上皮性卵巢癌组织中高表达，且与卵巢癌细胞的增殖密切相关，可能作为判断卵巢癌生物学行为的指标之一[10]；在食管癌中，bFGF与食管癌的浸润深度、淋巴结转移情况及临床分期显著相关[11]；在非小细胞肺癌中，也有研究发现血清中bFGF的含量要显著高于正常患者，且bFGF的检测可作为判断非小细胞肺癌预后的指标，因此可以作为一个潜在的非小细胞肺癌的治疗靶点[12]；此外在膀胱移行上皮细胞癌中，FGF3表达水平明显上调，且与肿瘤分化程度、分期以及大小呈显著正相关[13]；同样的在前列腺癌中，FGF8b调控前列腺癌细胞发生上皮-间质表型的转化（EMT）可能由ERK激酶通路介导,MEK1作为该信号通路的关键因子之一,可能是干预前列腺侵袭转移的有效靶点[14]。

2 FGFs家族与胃癌

到目前为止,与胃癌的发生、发展可能有密切关系的FGFs有bFGF、FGF7两种。

2.1 bFGF与胃癌 bFGF即FGF2，参与肿瘤新生血管的形成，包括刺激血管内皮细胞的增殖和分化，促进血管生成和提高血管通透性，也促进癌细胞的转移[15]。也有研究表明，bFGF与胃癌关系密切,可作为一个有用的指标来预测胃癌的血管生成、侵袭、转移和预后[16]。Luo等[17]最近研究发现，大鼠胃上皮细胞用bFGF处理后，细胞有着明显的增殖反应，且促进了FGFR1/2的表达，ERK1/2的磷酸化以及COX-2的表达，表明bFGF促进RGM-1细胞的增殖可能是通过激活ERKCOX-2信号通路来作用，但在加入地塞米松后，上述效果均被抑制。Zhang等[18]通过观察105例胃癌组织标本与20例正常组织标本，发现bFGF mRNA高表达为64%，且与胃癌分期、转移、侵袭有关，可以作为一个独立的胃癌预后标记物，而且提示预后较差。朱炜[19]检测了56例胃癌组织标本和相应的癌旁组织后，发现bFGF-mRNA阳性表达38例，且与胃癌血管侵犯、淋巴结受累、肝脏转移及临床病理分期密切相关,与肿瘤大小、部位、年龄、性别、生长方式及组织学类型等因素无关。同时还发现几种生物制剂在抑制bFGF的同时还能抑制胃癌的生长与转移。此后相应的几种bFGF抑制剂也被发现可以抑制胃癌。 Guo等[20]研究表明，Toxicarioside A这种从见血封喉（箭毒木）的乳胶和种子中提取的物质，可以抑制胃癌SGC-7901细胞的增殖、迁徙以及转移，以时间和浓度依赖的方式，还能抑制细胞内bFGF和FGFR1的表达（在浓度为9μg/ml时，可以达到一半左右的抑制效果）。类似抑制剂如NDesulfated Heparin，在抑制bFGF表达的同时也抑制了胃癌的转移（达到抑制效果的最低浓度为0.1mg/ml）[21]，还有中药制剂如对羟基红花黄色素A也有同样的效果（在浓度为0.028 mg/ml时，抑瘤效果最好）[22-23]。

2.2 FGF7与胃癌 FGF7又被称为角质形成细胞生长因子（KGF），是由胃成纤维细胞分泌的，可以刺激胃癌细胞的增殖，且可以调节硬胃癌的进展[24]。此后通过检测胃癌组织标本，发现FGF7蛋白的表达水平显著增加，再次证实了FGF7信号可能参与了胃癌的形成、进展[25]。有文献报道，通过胃癌的临床病理特征分析，发现K-SAM基因（编码FGF受体）和FGF蛋白的共同表达与胃癌的侵袭和浸润性生长有关，同时它也是一个独立的预后因素[26]。

3 FGFRs家族与胃癌

FGFRs是酪氨酸激酶受体（大约有800个氨基酸），其包含一个胞外配体结合域，一个跨膜结构域和一个分裂的细胞内酪氨酸激酶结构域，现在已经有4种受体蛋白被发现，即FGFR1～4[27]。这些受体蛋白的胞外区含3个免疫球蛋白（Ig）样的结构域（D1～D3），其中D2和D3片段，在与特异性配体的结合过程中是必不可缺的，而D1片段对于受体的自动抑制是必须的[28]。在受体成熟的过程发生了两个选择性剪接过程，这些剪接使得FGFRs的数量由原来的4种变为了7种（FGFR1b～3b，FGFR1c～3c和FGFR4）[29]。当FGFs与HSPG辅助受体共同结合在FGFRs上时，可以诱导FGFRs的磷酸化[30]；磷酸化后的FGFR可以引起下游的一系列酶促反应和信号通路激活，在这些过程中，激活的FGFRs磷酸还能磷酸化FRS2（FGF受体底物2），这对于Grb2介导的RAS-ERK和PI3K-AKT信号通路的激活是必须的[31-32]。因此，FGFs/FGFRs引起的各种反应，如激活RAS-ERK、PI3K-AKT、JAK-STAT、PKC和PKD信号通路，都以HSPG依赖性的方式发生。

3.1 FGFR1与胃癌 目前关于FGFR1的研究，主要还是集中在血液病以及肺癌中，已有报道证实了FGFR1存在突变，且该突变基因可能通过基因扩增和过度表达有助于肿瘤的发生[33]。Oki等[34]通过在胃癌组织标本中的检测，发现FGFR1的mRNA和蛋白表达均上调，分别为50%（12/24）、61%（37/61），且该过表达与EphA4蛋白表达密切相关，两者在胃癌中发挥着重要作用；另外Wen等[35-37]也发现FGFR1不仅在胃癌组织标本中高表达，在多种胃癌细胞系中亦过表达，且当FGFR1被抑制或敲除后，几种细胞系的生长被抑制。虽然目前在胃癌中，有关FGFR1的研究不多，但是FGFR1与胃癌之间的具体关系还有待于进一步的研究。

3.2 FGFR2与胃癌 FGFR2有两种亚基，FGFR2b和FGFR3c，其中FGFR2b是FGF1、3、7、10、22的高亲和力受体，而FGFR2c是 FGF1、2、4、6、9、16、20的高亲和力受体[38]。目前FGFR2是已被报道与胃癌发生最密切的FGFR，而且几种有效的抑制剂也正在研发和试验中。已有多篇文献报道证实了FGFR2基因在胃癌细胞系和组织标本中是扩增的（组织标本中扩增率大约4%，有的达9%），且与胃癌的浸润深度、有无淋巴结转移、有无远处转移及TMN分期有关；进一步研究发现FGFR2在胃癌中发挥的作用与其他通路或细胞因子之间的交叉作用是分不开的，如血管内皮生长因子信号通路，c-Met、表皮生长因子受体（EGFR）等，而且还有文献报道FGFR2在胃癌中的表达，可以通过Erbb信号途径来调节。应用FGFR酪氨酸激酶抑制剂可以抑制胃癌的生长，如：GP369、Ki23057、AZD2171、AZD4547、AP24534以及FGFR2单克隆抗体等；不仅如此，Qiu和Yashiro等[39-40]将FGFR2抑制剂与临床上胃癌常用的化疗药联合应用来治疗胃癌，发现FGFR2抑制剂可以加强化疗药物（5-氟尿嘧啶、奥沙利铂、吉西他滨等）的效果，还有研究表明，在对化疗耐药的细胞株中，加入FGFR2抑制剂后，可以通过调节ERCC1和p53基因的表达来加强细胞凋亡从而改善耐药。

3.3 FGFR3与胃癌 FGFR3是第1个FGFR家族成员被发现在癌症的体细胞存在突变，特别是多发性骨髓瘤，还有其他肿瘤如膀胱癌和宫颈癌等。但是其与胃癌的关系至今未见报道。

3.4 FGFR4与胃癌 FGFR4是具有潜在价值的预后治标在肿瘤的标志物中。已有报道发现在FGFR4基因中，存在单核苷酸多态性，且FGFR4的Arg388基因型可以作为胃癌进展的一个标记和预测胃癌的预后[41]。Ye等[42-43]研究发现在胃癌组织标本中，存在FGFR4过表达占93%左右，同样情况也出现在胃癌细胞系MKN45、SGC7901中，还发现其与胃癌的淋巴结状态、Her-2/neu蛋白的表达以及增殖细胞核抗原（PCNA）的表达有关，且高表达FGFR4患者的5年生存率更低，表明FGFR4可以评估胃癌患者的预后，除此之外，FGFR4还可以调节胃癌细胞的增殖和抗凋亡来促进胃癌的发展。上述发现说明FGFR4可以作为一个新靶位来治疗胃癌，但是目前还没有文献报道特异的FGFR4抑制剂应用在胃癌中。

4 问题与展望

近年来对于胃癌的研究，尤其在亚洲地区，主要集中在胃癌发生的分子机制水平。临床研究已经证明，FGFs/FGFRs过度的表达或激活可以导致FGF-FGFR信号通路的异常激活，并通过细胞内一系列复杂的信号传导系统来影响细胞增殖，凋亡抵抗和耐药等过程，最终在胃癌的发生、发展中起到关键作用。同时FGFs/ FGFRs也代表着一类新的药物靶点，吸引了众多药物学家的青睐，以FGFs/FGFRs作为药物靶点的有机小分子及肽类抑制剂近些年来得到了飞速的发展[44]。这些新型的抑制剂为在临床上正遭受相关疾病（尤其是癌症）折磨的患者带来了新的治疗希望，包括：（1）小分子酪氨酸激酶抑制剂，（2）FGFR和FGFs的单克隆抗体，（3）与FGFs结合的多肽，以上抑制剂真正在临床应用的却很少。虽然目前靶向抑制剂的研发是热点，但是FGFs/FGFRs介导的肿瘤靶向治疗所导致的不良反应需要引起足够的重视，下一步对如何研发出高选择性、高亲和力以及强抗肿瘤效果的抑制剂是关键所在；除此之外恶性肿瘤的发生、发展是一个多基因、多信号通路相互作用的复杂过程，鉴于此应该加强临床胃癌的分子诊断水平，开展个性化治疗。

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2016-06-06）

（本文编辑：马雯娜）

10.12056/j.issn.1006-2785.2017.39.5.2016-665

317000 浙江省台州医院消化内科

叶丽萍，E-mail:yelp@enzemed.com