ALDH1作为干细胞标志物在胃癌中的研究进展

柴 烁 张 强 李玉云

安徽省蚌埠医学院第一附属医院检验科，安徽省蚌埠市 233000

胃癌(Gastric carcinoma, GC)是世界范围内肿瘤相关性死亡的第二大原因，在我国恶性肿瘤死亡率统计中，胃癌也高居前两位[1]。随着现代医学水平的提高，胃癌的治疗方式也在不断的多样化，但胃癌的转移和复发使胃癌患者的死亡率仍长期居高不下。近年来，“肿瘤干细胞(Cancer stem cells,CSCs)”学说的出现及其相关研究为我们深入了解肿瘤发生、发展、复发及转移的机制和寻找治疗手段提供了新的切入点[2]。ALDH1作为CSCs的标志物在乳腺肿瘤、肺肿瘤、大肠肿瘤等肿瘤中得到广泛的研究和认可，而且还发现ALDH1与细胞的多种重要的生物学功能密切相关，如细胞的分化、放化疗的耐受等，同时有研究发现其在瘤组织中表达或活性与患者的预后具有显著的相关性[3]。ALDH1在胃癌中作用的研究虽然不太多，但也有一定的收获。如，在弥漫型胃癌患者的癌细胞中，ALDH1+的胃癌细胞往往表现出CSCs的一些特征：自我更新、多向分化、较高的致瘤和转移特性等[4]。

1 肿瘤干细胞

CSCs是肿瘤组织中少部分具有无限的分化、自我更新等干细胞特性的肿瘤细胞[5]。相关研究发现CSCs与肿瘤细胞的多种重要生物学行为相关，如肿瘤的耐药、免疫抑制及上皮间质转化(EMT)等[6]。目前认为，可能是这类细胞的干细胞特性使其能够逃逸机体巨噬细胞的识别吞噬，并能够耐受放化疗对其的杀伤，从而导致了恶性肿瘤患者的治疗效果不佳、易出现复发和转移。

胃癌干细胞(Gastric cancer stem cells,GCSCs)是由Takaishi等[7]首先发现的，他们将胃癌细胞系(MKN-45和MKN-74)培养于无血清培养基中产生球状克隆，并将这些球状克隆种植在联合重症免疫缺陷的小鼠皮下，几个月后这批小鼠形成了胃癌移植瘤，表明胃癌细胞系中确实存在高自我更新和分化能力的GCSCs。胃癌干细胞作为CSCs中的一员，它在肿瘤侵袭、转移方面的重要作用已得到了部分证实。例如研究者利用CSCs耐药性的特点，通过长春新碱和后续的无血清培养，富集到了具有自我更新、多向分化、成瘤能力强和具有放化疗抗性等CSCs特征的胃癌细胞，据此推测其可能就是“胃癌干细胞”，这群细胞还具有典型的EMT基因表达特点，提示了其在胃癌侵袭转移中的重要作用[6]。

2 ALDH1简介

乙醛脱氢酶(Aldehyde dehydrogenase，ALDH)家族中共包括了17种同工酶，广泛分布于多种组织中，能够催化多种醛的氧化。主要以 ALDH1、ALDH2、ALDH3和ALDH4 较为常见。

乙醛脱氢酶1(Aldehyde dehydrogenase 1,ALDH1)是乙醛脱氢酶(ALDH)家族成员之一,是一种在胞浆内表达的蛋白质，可通过消耗NAD(P)+将细胞内的醛类物质氧化为酸类物质。ALDH1的基因位于9号染色体长臂的21区,由5.3×104个碱基对构成,其中包含13个外显子,共编码501个氨基酸序列。ALDH1在机体内参与乙醛的代谢、环磷酰胺的代谢、维甲酸的合成等，可降解细胞内的有毒物质从而起到保护细胞的作用。同时ALDH1也是组织中正常干细胞和肿瘤干细胞生长、分化的必需物质,并高表达于多种正常组织干细胞及肿瘤干细胞中，可作为部分肿瘤的潜在标志物[8]。

ALDH1在人体中分布广泛，其高表达于正常组织(如神经组织、造血组织等)的干细胞中，是正常干/祖细胞标志物，并被发现在多发性骨髓瘤、髓系白血病中活性增加[9-10]。已有相关研究[11]表明：ALDH1广泛分布在消化系统(胃、食道、小肠及大肠等)、生殖系统(睾丸及卵巢)和内分泌系统(包括甲状腺及肾上腺等)，而在大脑和小脑中并未发现ALDH1的表达。

现有研究证实，在绝大多数的癌症组织中ALDH1均有不同程度的表达，如乳腺癌、肺癌、结肠癌等[12-13]。Zhou Y等[12]纳入2010—2015年期间的38项研究中的共6 057例病例，并对其进行Meta分析，分析表明ALDH1的表达与肺癌及乳腺癌的分化程度、临床分期及淋巴结转移相关(P均<0.05)。提示 ALDH1 可能作为肺癌及乳腺癌肿瘤干细胞的标志物。国内学者姚兆军等[13]采用免疫组织化学方法检测 76例该院原发性结肠腺癌患者肿瘤组织中 ALDH1 的表达，结果发现正常结肠黏膜组织中不表达或低表达 ALDH1，而在结肠癌组织中 ALDH1 的高表达率为 34.2%(26/76)，与国外研究结果基本一致。已有研究发现[14]，ALDH1低表达于正常人胃黏膜上皮，但高表达于胃腺癌患者中。Wakamatsu 等[15]发现胃癌中 ALDH1 蛋白表达增加，并与肿瘤浸润深度和临床分期呈正相关，而且 ALDH1 高表达率在有淋巴结转移的胃癌患者中所占百分率明显高于其中无淋巴结转移的胃癌患者中所占百分率。

3 ALDH1在胃癌中的干细胞特性

2012年，Katsuno等[4]通过Aldefluor技术和荧光活化分选技术从胃癌细胞系中分选出ALDH1+和ALDH1-细胞群，将不同比例的ALDH1+细胞和ALDH1-细胞接种至重度联合免疫缺陷小鼠中，发现胃癌细胞的致瘤能力与ALDH1+细胞的比例具有明显的相关性(ALDH1+细胞的比例越高，其致瘤能力越强)。同时还通过体外成瘤实验及集落形成实验发现，ALDH1-细胞只能分化为ALDH1-细胞，而ALDH1+细胞可分化成ALDH1+细胞和ALDH1-细胞，并且ALDH1+细胞的成瘤能力要明显强于ALDH1-细胞。这一研究证明了ALDH1+的胃癌细胞具有自我更新、多向分化、致瘤及转移能力等多种肿瘤干细胞特性，使其作为新的胃癌干细胞标志物出现在我们眼前。

胃癌干细胞所具有的快速自我更新、无限增殖、多向分化等干细胞特性，在肿瘤的发生、发展、侵袭、转移等各方面发挥着重要的作用。同时有研究表明，其对常规的放化疗具有明显的抵抗性[16]。ALDH1作为胃癌干细胞的潜在标记物，深入探究ALDH1的高表达与胃癌细胞干性表达的关系，有助于进一步了解胃癌的复发、转移、耐药等机制，对探索新的胃癌治疗途径及监测胃癌治疗疗效都具有极大的帮助。

4 ALDH1与胃癌的复发及转移

目前，国内外对ALDH1高表达与胃癌复发及转移的相关性方面进行了大量的研究。2014年，巩佃霞等[17]利用免疫组织化学PV法检测40例胃癌组织中ALDH1的表达，结果发现标本中高表达率为49%，ALDH1在胃癌组织中的表达与患者的年龄、肿瘤的大小、胃壁的浸润、分化程度、淋巴结的分化程度、淋巴结的转移、临床分期及预后有明显的相关性(P均<0.05)。同年，Li XS等[18]应用免疫组织化学方法对216例胃癌标本进行ALDH1A1检测，研究ALDH1A1在胃癌中的表达与胃癌预后的关系，结果表明ALDH1A1的表达与胃癌的浸润深度、淋巴结转移、病程密切相关(P均<0.05)。ALDH1高表达的患者，病理切片显示出高侵袭性的肿瘤细胞，且OS(总生存期)和RFS(无复发生存期)较短。2016年，李新新等[19]利用免疫组化法检测 117 例原发胃癌患者胃癌组织及癌旁组织中的ALDH1，并分析其与临床病理参数、预后的关系。结果显示ALDH1在胃癌组织中阳性表达率为49.57%，ALDH1的表达与胃癌浸润深度、分化程度、临床TNM分期及淋巴结转移有关(P均<0.05)。以上研究表明：ALDH1高表达的胃癌患者具有较高的复发和转移可能，预后及生存期也较差。但也有部分研究得出了不同的结论，Senol等[20]研究提示ALDH1的低表达与淋巴结转移和不良预后有直接关系。这种不同结论的得出可能与实验的样本量大小、样本采集方式及样本人群的差异、ALDH1不同同工酶发挥不同作用等原因有关。综合以上研究分析，均提示ALDH1与胃癌患者多种临床病理因素具有相关性，可以在一定程度上通过ALDH1的表达反映胃癌的恶性程度以及预后，在临床上具有一定的指导意义，也进一步证明了ALDH1作为肿瘤标志物在胃癌的复发和转移过程中发挥着重要作用。

ALDH1有6种同工酶，分别是ALDH1A1、ALDH1A2、ALDH1A3、ALDH1B1、ALDH1L1和ALDH1L2。Li等[10]通过对519名胃癌患者ALDH1同工酶的表达与预后的关系进行分析，研究结果表明在胃癌中对ALDH1的活性发挥主要作用的是ALDH1A3和ALDH1L1，因为ALDH1A3和ALDH1L1的mRNA的高表达与胃癌患者的恶化程度密切相关。ALDH1A3和ALDH1L1是胃癌患者潜在的预后指标和治疗靶点。

5 ALDH1与胃癌的耐药及治疗

相关研究表明，ALDH1+肿瘤的耐药性可能与ALDH1的解毒作用相关。2009年，Tanei等[21]人对108名接受紫杉醇和表阿霉素化疗的乳腺癌患者进行了临床研究，他们对患者化疗前后ALDH1+和CD24-/CD44+的表达进行比较，发现ALDHA1+细胞明显增多，而CD24-/CD44+细胞无明显变化，提示ALDH1可能在化疗耐药中起到了重要的作用。Sladek等[22]同样研究发现：ALDH1的高表达可能与肿瘤对环磷酰胺(Cyclophosphamide，CTX)耐药有关，ALDH1所具有的氧化活性可将CTX产生的有毒性的醛磷酰胺氧化成无毒性的羧基磷酰胺，从而避免CTX对细胞造成的损害。可能正是这种解毒作用，导致了肿瘤对CTX的耐药。有研究发现，胃癌细胞中ALDH1+细胞高表达再生基因4，而这种高表达再生基因4的胃癌细胞对5-氟尿嘧啶具有更强的抵抗性，细胞的存活能力提高、凋亡降低[23]。因此我们推测，抑制再生基因4表达可能为胃癌的相关治疗提供一种新思路。Nishikawa等[24]在用5-氟尿嘧啶和顺铂培养胃癌细胞后，出现较多ALDH高活性的细胞，且在ALDH高表达的细胞中，发现Notchl和Sonic hedgehog(Shh)信号通路表达增加，由此推测，ALDH1可能参与胃癌化疗耐药，其耐药机制与Notchl和Shh信号通路有关，这有望为胃癌患者的治疗提供新的靶点。

6 结语

ALDH1作为新的胃癌标志物在胃癌发展的各个阶段都发挥着重要的作用，对胃癌的诊断、治疗以及预测预后都具有重要的价值。ALDH1+细胞的干细胞特性及其耐药性是其复发和难以治愈的关键所在，但其具体的作用机制目前仍处于探索阶段。进一步探究ALDH1在胃癌中的作用，有助于胃癌高风险患者及早期胃癌患者的诊断，并对其进行早期干预。目前的大量研究已表明，ALDH1的高表达对胃癌发生、侵袭、转移及预后的作用以及机制具有广阔的研究前景，可能会成为寻找胃癌有效治疗手段的新方向。