Lgr5与消化道肿瘤的研究进展

侯震涛 冀子中⋆

作者单位：233000 蚌埠医学院（侯震涛）（在读研究生）

314001 浙江省嘉兴市第一医院消化内科（侯震涛冀子中）

Lgr5，又名GPR49，被认为是癌症干细胞标志物之一。Lgr5+细胞可长期自我更新，具有多向分化潜能。Lgr5作为一种参与调控Wnt /β-catenin信号通路的重要蛋白，参与多种肿瘤的发生发展。近年来研究发现Lgr5与多种消化道肿瘤的进展及预后关系密切，可作为新靶点在肿瘤临床诊断及治疗方面发挥重大作用。本文就Lgr5与多种消化道肿瘤进展、诊疗及预后的相关报道及研究进展进行综述。

1 Lgr5的结构及特点

富含亮氨酸重复序列G蛋白偶联受体5（Lgr5），又名GPR49，是一种Rspo系列蛋白的受体，具有7个跨膜域和18个富含亮氨酸的重复单位，同时也是参与 Wnt/β-catenin信号通路的G 蛋白偶联受体家族的一员，在促进生物胚胎发育及保持成体干细胞自我更新方面发挥重要的作用，研究表明，在多种组织以及成体干细胞中，Lgr5被视为一种标志物［1］，在多种疾病中十分重要。Lgr5 基因在人类染色体上定位于染色体12的q22-23处，cDNA 总长度为4208 bp，含有22 个外显子和 21 个内含子。最终编码产物 Lgr5 蛋白与其配体受体结合后，可以对Wnt信号通路进行积极调控。

2006年，McClanahan等［2］最早发现在结肠肿瘤中Lgr5呈高表达并提出在肿瘤发展过程中Lgr5可能具有潜在作用。2007年，Barker等［3］指出Lgr5的表达是通过作为Wnt信号通路靶基因的形式进行的，证明了Lgr5+小肠隐窝柱状细胞即是小肠干细胞。其后对于Lgr5的相关研究指出Lgr5的表达与消化道肿瘤关系密切。Lgr5 可以加速细胞周期，促进细胞增殖，在不同细胞系中表达存在差异，同时在正常组织中表达量较低，而在多种肿瘤中高表达，提示 Lgr5 是预测多种肿瘤发展和预后的重要生物标志物之一。

2 Lgr5与Wnt/β-catenin信号转导通路

作为一条经典Wnt信号通路，Wnt/ β-catenin通路主要由各类Wnt信号介导，其高度保守的核心部件通过调节β-catenin（β-连环蛋白）的表达水平控制其目的基因的表达对肿瘤干细胞进行调控。目前普遍观点认为，肿瘤发生发展及复发的原因在于其具有多向分化以及自我更新能力［4］。干细胞的更新分化主要由生物体内的信号通路进行调控，当关键蛋白及受体改变或信号通路表达失衡时正常的调控机制遭到破坏导致肿瘤干细胞的发生及增殖。有报道指出，信号通路表达异常和肿瘤发生多是由Wnt通路相关靶基因突变引起［5］。Wnt信号通路的活性表达可增加肿瘤的发生率，与患者生存率的降低具有密切的关系。

2007年，Barker等［3］提出在Wnt信号高水平表达的多种肿瘤中，Lgr5的表达升高并参与肿瘤的发生发展。Wnt通路在细胞增殖中起重要作用，在多种肿瘤中均存在异常激活，数据显示，Wnt 通路组件的不恰当激活是致癌的关键［6］。作为Wnt信号复合物，Lgr5可增强Wnt信号通路表达，同样被认为参与致癌［5］，其与R-spondin系列配体的结合可有效激活并协同Wnt信号通路以增强对细胞增殖分化的调控，在肿瘤微环境中会导致更多的侵袭性疾病。研究发现提高R-spondin系列蛋白浓度可引起 Lgr5 +细胞相对增加［7］，可以推测，虽然具体机制尚未明确，但Wnt通路的正反馈调控可能是关键所在。近期的报道提到栝楼属植物可以通过抑制Wnt信号通路和Lgr5表达抑制肿瘤生长［8］，推测针对Wnt信号通路的靶向治疗将成为肿瘤定向治疗目标之一。Lgr5与Wnt/ β-catenin信号通路的关系仍是将来的研究重点之一，对充分认识肿瘤发展意义重大。

3 Lgr5与消化道肿瘤

3.1 Lgr5与胃癌 作为亚洲第二大癌症死亡原因，胃癌是消化道最常见的肿瘤之一。近年来人们发现Lgr5 +细胞在胃腺癌侵袭区域的比例较正常组织明显升高，其与胃癌的相关性逐渐引起了重视。Lgr5 +干细胞常表达于长期存在并不断更新的胃窦干细胞，可激活Wnt信号诱发胃癌形成。癌症干细胞被认为是肿瘤维持的主要来源，减少肿瘤干细胞是控制肿瘤进展及改善预后的重要途径。Lgr5可以在膜水平增强Wnt/ β-catenin信号通路，Wnt通路调控失常是肿瘤干细胞增殖分化异常的重要因素之一。目前已报道的多数研究指出，Lgr5的表达在胃癌组织上较正常组织通常明显升高［9］。有学者认为lgr5+可能参与早期胃癌的发生和进展［10］，推测Lgr5可以作为一种诊断胃早癌的肿瘤标志物。

Wnt/ β-catenin信号通路可能通过驱动Lgr5+干细胞转化为胃肿瘤细胞导致肿瘤的形成，具体作用机制尚未完全明确。近期有学者提出，Lgr5可能是通过增强Wnt信号促进胃癌肿瘤血管的形成［11］，众所周知，新生血管是肿瘤生长、侵袭及转移的前提。研究结果显示，胃癌组织中Lgr5的阳性表达与微血管密度（MVD）和血管内皮生长因子（VEGF）表达均呈正相关，Lgr5表达沉默将直接抑制VEGF mRNA和蛋白的表达。针对该点，沉默Lgr5表达的药物及治疗方法将可能成为抑制肿瘤血管生成的有效方式，抑制Lgr5表达并减少Lgr5+细胞的数量可有效改善胃癌疗效及预后。另一方面，尽管机制尚未完全明确，近期有研究指出Hedgehog /Gli2信号通路［12］与Notch信号通路的调控与激活异常均会影响lgr5+细胞的变化导致胃腺癌的形成与进展，有待进一步的研究。另外，近期报道了胃痞消［13］、胃炎1号［14］等药物均可通过抑制Lgr5的表达进而抑制胃癌干细胞的发生发展。对于胃癌术后患者，5-氟尿嘧啶植入剂腹腔放置能够显著降低Lgr5的表达，抑制胃癌干细胞并降低胃癌的复发率，同时抑制相关信号通路的激活。

目前Lgr5更多被认为是一种不良预后因子，其阳性表达患者预后较差，平均生存期较短。作为一种新型生物标志物，Lgr5在胃癌细胞中可在一定程度上预测肿瘤的治疗效果及预后，可以推测靶向治疗lgr5+细胞的针对性研究可能会更好的指导临床，开发以Lgr5为核心靶点的胃癌新疗法将具有较好的疗效。

3.2 Lgr5与肝癌 在全球癌症中，肝细胞癌的病死率排行第三，其发病机制至今仍尚未完全明确。在大约20%的肝细胞癌中可观测到Wnt/ β-catenin信号通路增强，并致使肝细胞分化异常，鉴于Lgr5作为Wnt信号通路的一种关键性蛋白并被认为是一种参与致癌的重要蛋白［5］，与肝癌的发生发展同样相关。

在不同的肝癌细胞系中，Lgr5的表达并不完全相同。较多研究认为，在肝癌细胞中，Lgr5呈现特征性的高表达，同时Lgr5+肿瘤细胞导致肿瘤发生的可能性更高。近期有学者提出Lgr5在肝癌细胞中具有类似肿瘤抑制作用，Carmon KS等［15］通过在4个不同的肝癌细胞系中对Lgr5的表达进行比较，显示Lgr5在部分肝癌细胞系中的表达明显下调，而Wnt通路的另外一种关键蛋白β-catenin则呈较高表达，与Lgr5呈负相关，提出在部分肝细胞癌的进展过程中，Lgr5表达下调并起到一定的负性调节作用，完善对肝细胞癌病因机制的研究可能有助于进一步明确Lgr5与肝癌的相关性问题。

最近有学者提出利用磁性纳米复合物（PEI-SPIO）复合Lgr5-小干扰RNA抑制肝癌细胞增殖可提高疗效并改善预后。结果显示实验组Lgr5基因受抑制，其表达水平降低，细胞增殖抑制率明显升高［16］，期望Lgr5可以为临床上原发肝细胞癌的治疗提供新的思路和治疗手段。

3.3 Lgr5与结直肠癌 结直肠癌是全世界第三种最常见的癌症，病死率在40%左右。目前Lgr5已被认为可通过促进Wnt信号通路的激活调控肠道干细胞的分化增生，作为一种肿瘤干细胞标记物，在许多肿瘤中均高度上调。

近期有较多研究进一步证实了肿瘤干细胞与结直肠癌关系密切，同时在DNA的损伤修复与细胞凋亡增殖方面有关。Lgr5 +细胞一定程度上代表肿瘤干细胞的数量，Li Y等［17］研究发现，清除Lgr5 +细胞后，结直肠癌的生长几乎均被完全抑制，指出Lgr5可能是结直肠癌所有肿瘤干细胞中表达的标记。Yanai等［18］报道了Lgr5 +干细胞对DNA损伤反应独特，通过上调DNA损伤修复、凋亡和细胞增殖以维持基因组的完整性。另外，有学者认为SATB2（富含AT序列的特异性结合蛋白2）也可诱导肠道干细胞表达Lgr5从而成为肿瘤干细胞，与结直肠癌相关［19］。推测Lgr5 +干细胞是结直肠癌症的重要细胞来源，控制受损Lgr5 +干细胞以促进细胞凋亡的策略有望降低结肠癌发病风险。另外，众多研究表明Lgr5可支持肿瘤细胞入侵和转移［9］，Lgr5表达在人类结直肠癌发生发展的不同阶段存在不同变化，这可能是一个代表结直肠癌发生转移的标志。Lgr5的表达对于结直肠癌进展价值巨大，也是可靠的预后指标之一［20］。

在结直肠癌诊疗方面，减少高脂肪饮食可有效减少Lgr5+肠道干细胞的数量并抑制其功能表达，进而降低结直肠癌风险。另外，白花蛇舌草、氯丙胺、片仔癀、结肠癌根治术中联合氟尿嘧啶缓释剂植入等可显著降低肠道细胞Lgr5表达。Lgr5+细胞表达水平的变化在结直肠癌中作用重大，减少Lgr5+细胞的数量可以明显降低APC（结肠腺瘤样息肉蛋白）、β-catenin等的表达水平，抑制结直肠肿瘤细胞增殖。另一方面，刘芳等［21］研究指出Lgr5+细胞导致结直肠癌的方式与鼠类肉瘤病毒癌基因（Kras）激活胚胎干细胞程序相类似，Rolle AL等［22］发现小鼠肠道细胞在敲除 Ascl2 基因后，Lgr5 +细胞明显减少，对结直肠癌的新诊疗靶标的发展具有积极意义。对患有肠道肿瘤的小鼠进行抗Lgr5的相关治疗并控制Lgr5+细胞的数量后，其存活率显著延长，肿瘤大小及增殖率降低。表达Lgr5的结直肠癌患者经过靶向辅助化疗，有明显提高生存率的趋势，进一步的研究对改善结直肠癌预后意义重大。

4 小结和展望

综上所述，Lgr5对正常和癌症干细胞生物学均很重要，其被认为参与致癌，并在肿瘤组织中高表达。以Lgr5为靶点的药物可以消除肿瘤干细胞，抑制MicroRNAs（miRNA）的药物可以减少Lgr5表达，均可抑制消化道肿瘤发展，推测针对Lgr5+肿瘤干细胞的治疗可作为一种有效的治疗手段。针对Lgr5的进一步研究有助于阐明Lgr5与消化道肿瘤的关系，同时对肿瘤的诊断、治疗等均具有重要意义。