微卫星不稳定、血管内皮生长因子、基质金属蛋白酶在胃癌腹膜转移中作用的研究概况△

吕艳华，杨继元

长江大学附属第一医院肿瘤科，湖北 荆州4340000

目前中国胃癌诊疗状况呈现“一高三低”（病死率高，早期诊断率、手术根治率和5年生存率低）的特点，严重危害中国居民的健康[1]。大部分胃癌患者就诊时已处于非早期，侵袭、转移是致死的主要原因，其途径主要有血行播散、淋巴结转移和腹膜种植转移，其中腹膜转移是胃癌复发转移最常见的模式，是预后的决定性因素[2]。该病理过程主要包括肿瘤细胞脱落、迁移、黏附、降解、生长、血管生成、免疫逃逸、改变宿主微环境等，涉及多基因、多因子协同参与，其中转移相关因子的协同作用促使肿瘤发生转移[3]，目前主要研究的因子包括微卫星不稳定（microsatellite instability，MSI）、血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）、基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP），本文对以上因子在胃癌腹膜转移中作用的研究概况进行综述。

1 胃癌腹膜转移的机制及诊疗现状

1.1 胃癌腹膜转移的发病机制

胃癌腹膜转移的具体发病机制尚不完全清楚，目前大多倾向于“种子-土壤”学说[4]：①病灶突破浆膜并脱落，脱落的肿瘤细胞主要为胃癌原发灶、远处转移灶或术中解剖所致的医源性播散；②有活性的肿瘤细胞游离于腹腔，多数黏附于腹膜乳斑上；③肿瘤细胞侵袭腹膜皮下组织，逐渐形成新生血管，完成“种植”；④有活性的游离肿瘤细胞藏匿于受损腹膜表面的炎性基质，逃避机体免疫[5]。

1.2 胃癌腹膜转移的诊疗现状

胃癌伴腹膜转移诊断率低、疗效欠佳、预后不良，目前全世界仍无疗效显著的标准治疗方案，其现状主要归纳为以下几点：①发生率高，术前或术中被诊断伴有腹膜转移患者近20%，胃癌根治性切除术后发生腹膜转移者超过50%[6]；②诊断滞后，腹膜转移早期主要为微转移，包括正电子发射断层成像/计算机断层扫描（positron emission tomography/computed tomography，PET/CT）在内的影像学检查诊断灵敏度低，难以检查到直径＜5 mm的结节，且腹腔积液的细胞学及分子学检查漏诊率高；③临床症状重，顽固性腹腔积液可继发感染、肠梗阻、肾功能不全、恶病质等，患者的生活质量显著恶化[3]；④治疗困难、预后极差，“腹膜-血浆屏障”及腹膜癌紊乱的血供状态使系统性化疗无法产生有效的细胞毒作用，高选择性腹腔灌注化疗及靶向治疗效果也较差，恶性腹腔积液患者的生存期仅为4～6个月[7]。因此深入研究胃癌腹膜转移的发病机制对胃癌的诊断、治疗和预后有重要意义。

2 MSI与胃癌腹膜转移

2.1 MSI

微卫星（microsatellite，MS）是由1～6个核苷酸构成的具有高度多态性的简单重复DNA序列，该序列功能复杂多样，可影响染色体结构的形成和重组，进而影响基因的复制与表达[8]。完整的细胞错配修复（mismatch repair，MMR）系统由7种蛋白特异性结合为功能性异二聚体，其中以mutL同系物1（mutL homolog 1，MLH1）及 PMS1同系物 2（PMS1 homolog 2，PMS2）最为重要，可纠正DNA复制和校对过程中出现的错配，消除复制错误，维持基因组稳定，即保持MS序列高保真复制。若MMR功能缺陷，无法及时纠正细胞正常增殖过程中MS序列形成的小型环状DNA结构，出现碱基对的插入或缺失，引起MS长度发生改变，将会导致MSI的形成[9]。

2.2 MSI与胃癌及腹膜转移的关系

由MSI产生的框移突变使受损基因所编码的蛋白结构异常及相关抑癌基因、致癌基因的突变累积，可引起肿瘤的发生，已先后在遗传性非息肉性直肠癌、胃癌、乳腺癌中被发现[9]。根据常用的5个MS位点在肿瘤中的表达状态将MSI分为3类：①该序列中两个及以上位点存在MSI为高度微卫星不稳定（microsatellite instability-high，MSI-H）；②该序列中一个位点存在MSI为低度微卫星不稳定（microsatellite instability-low，MSI-L）；③该序列中无位点存在MSI为微卫星稳定（microsatellite stable，MSS）[8]。研究表明，MSI在癌前病变中已存在，参与肿瘤的早期发生，MSI的早期检测可成为胃癌早期诊断的潜在预测指标[10]。

大部分研究显示MSI状态在从正常组织演变为癌前病变直至肿瘤形成的发展过程中检出率逐渐升高，但其在胃癌生物学特性方面结论尚未统一。Hu等[11]研究显示胃癌组织中MLH1启动子甲基化水平明显高于胃腺瘤、慢性胃炎、正常胃黏膜组织，与肠上皮化生、异型增生相似，其表达水平与MSI及年龄有关，与性别、病理组织学、临床分期、淋巴结转移、腹膜及远处转移等临床特征无关。而Choi等[12]研究结果显示，MSI-H患者多为年长女性、病灶在胃远端、Lauren分型为肠型患者，与MSI-L及MSS比较，肿瘤腹膜转移、淋巴结转移及远处转移率均较低，分期相对较早，5年生存率较高，预后较好。Zhao等[13]实验结果显示MSI-L胃癌患者表现出更具有脉管转移侵略性的临床特征，尤其是淋巴结侵袭导致的不良预后。Pascua等[14]支持端粒酶活性的最低表达水平与MSI-H有关。Polom等[15]研究结果与Choi等[12]的研究结果类似，均认为MSI的检测结果可成为胃癌患者潜在的预后标志之一。但其在另一项研究中结果显示MSI在贲门癌与非贲门癌组织中的表达无差异，且MSI-H型与MSI-L/MSS型生存曲线接近相同[16]，此差异可能由于研究选取人群及数量差异所致，所以MSI的胃癌生物学特性仍有待研究。另一方面MSI型胃癌患者远期生存获益与化疗相关，Kim等[17]对1276例Ⅱ期和Ⅲ期接受胃肠切除术患者的临床资料进行了回顾性分析：在未接受化疗的Ⅱ期和Ⅲ期患者中，MSI-H型患者的生存期分别长于MSI-L/MSS型患者，在接受化疗的患者中，MSI-H型与MSI-L/MSS型患者的总生存率比较，差异无统计学意义，即在未接受化疗时MSI-H型患者的预后优于MSI-L/MSS型患者，表明化疗影响了MSI-H型患者的预后。Marrelli等[18]的一项长期随访研究中显示MSI对非贲门癌患者的预后有显著影响，尤其是Ⅱ期和Ⅲ期患者。MSI-H型患者预后相对较佳，但其对氟尿嘧啶类药物的敏感性差于MSI-L/MSS型患者，在对胃癌腹膜转移患者普遍实行腹腔热灌注化疗的时代，应进一步深入研究MSI与化疗的关系。

3 VEGF与胃癌腹膜转移

3.1 VEGF

肿瘤的生长依赖血管供应氧气、营养物质、生长因子、蛋白水解酶等，目前发现的众多肿瘤血管生长因子中VEGF最为关键[19]。VEGF家族包括6种分泌型糖蛋白，参与血管及淋巴管生成。其中VEGF-A是最重要的诱导血管生成因子，含量最多，分裂原性最强。VEGF-A基因包含8个外显子和7个内含子，位于染色体6p21.3，编码一类分子量约为45 kD的二聚体糖蛋白，不同的剪切方式赋予其特有的生物学特性，即不同的肝素结合位点可结合于细胞表面、细胞外基质，或分泌到细胞外液，特异性刺激内皮细胞上的受体，介导多重生长及增殖功能[20]。

3.2 VEGF与胃癌及腹膜转移的关系

VEGF通过以下机制促进肿瘤的发展：①激活血管内皮细胞，改变细胞骨架并刺激多种内皮细胞的迁移、生长及存活[21]；②增强微血管通透性，使血浆纤维蛋白外渗并形成纤维蛋白凝块，作为新生血管的支撑物，且外渗的蛋白沉积于细胞外间质延缓了水肿液体的清除，促进恶性腹腔积液及胸腔积液等病理状态的形成[22]；③作为一种分裂素，促进血管内皮细胞增殖，并诱导多种蛋白酶降解基底膜，如MMP，使上皮细胞迁移，启动血管生成，并参与淋巴系统的生长发育，为肿瘤扩散及远处转移提供条件；④明显减弱树突状细胞的抗原呈递功能，抑制机体免疫防御系统，即促进肿瘤细胞免疫逃逸[23]。

迄今为止已有大量成熟的研究证实VEGF参与肿瘤的发生、发展及预后。Seo等[24]研究发现胃癌患者血清VEGF水平与胃癌的分化和分期有关，高水平血清VEGF患者的总生存期和疾病无进展生存期明显短于低水平血清VEGF患者，在出现晚期转移如腹膜转移时预后有显著性差异（P＜0.01）。Abdel-Rahman[25]研究显示胃癌组织中VEGF mRNA呈阳性表达，正常胃黏膜上皮组织中呈低表达或阴性表达，腹膜和远处转移、T3～4期胃癌患者VEGF的阳性表达水平均高于非转移及T1～2期患者。Aoyagi等[26]证实了VEGF抑制剂贝伐珠单抗对实验性裸鼠模型的腹膜传播有抑制作用，治疗组腹腔积液量及细胞有丝分裂指数均明显低于非治疗组，生存率明显高于非治疗组。Imaizumi等[27]进行的裸鼠模型实验也支持该研究结果。Fushida等[28]证实腹腔积液中高表达的VEGF是影响生存的危险因素，可知VEGF对腹膜转移具有重要意义。Kinoshita等[29]在2例胃癌出现难治性腹腔积液的病例报告中报道患者对系统性化疗及局部腹腔内化疗均不敏感，须进行频繁的腹腔穿刺缓解症状，但在静脉滴注贝伐珠单抗后腹腔积液得到极大的控制。Macedo等[30]研究表明VEGF水平可能是复发的预测因素，其高表达与转移、复发、不良预后有关（P＜0.01），所以VEGF是胃癌腹膜转移患者极为重要的治疗靶点及预测预后标志。一些免疫组织化学实验研究已证实MSI与VEGF的表达可能存在一定相关性，Hansen等[31]在结肠癌中发现MSI型患者血清VEGF-A水平高于MSS型患者（P＜0.05）。Miyamoto等[32]报道 MSI-H 型和MSS型表现出不同的致癌途径，其中包括调节血管生成相关基因的异常表达，其具体机制虽不明确，但MSI-H型肿瘤的VEGF低表达水平可解释其较低的侵袭性及较好的预后，并影响不同肿瘤的分子靶向治疗效果。因此VEGF可作为评价胃癌腹膜转移靶向治疗效果及预测预后的强效生物标志物。

4 MMP与胃癌腹膜转移

4.1 MMP

MMP是一类活性依赖于Zn2+和Ca2+的肽链内切酶，广泛分布在人类染色体上，其26位成员依其催化底物的不同分为6类[33]：胶原酶、明胶酶、间质溶解素、膜型MMP、基质溶解酶及其他类型酶类。MMP参与机体一些正常及病理过程，降解细胞外基质和基底膜，并参与调节生长、血管形成、免疫反应、上皮-间充质转化和细胞存活。MMP生物功能广泛，其表达在时间及空间上受到多种复杂因素的严格调控，大多数MMP在正常静止条件下不表达，其主要活性受MMP抑制剂——金属蛋白酶组织抑制因子家族（tissue inhibitor of metallopeptidase，TIMP）调节，各成员在活性部位特异性结合形成一个稳定的无活性的酶抑制复合体，使机体内环境中MMP位于正确的细胞类型及位置上，并使MMP/TIMP处于平衡状态[34]。

4.2 MMP与胃癌及腹膜转移的关系

MMP几乎在人类所有类型肿瘤中的表达水平均较高，恶性肿瘤可引起MMP发生转录，肿瘤的发展造成MMP/TIMP失衡，大量被激活的MMP产生多种胶原酶，破坏细胞外的胶原蛋白，降解细胞外基质及基底膜，使肿瘤细胞沿着缺失的基底膜向周围组织、血管、淋巴管侵袭，最终导致肿瘤发生转移[35]。MMP也可在降解血管基底膜的同时促进血管内皮细胞的迁移及新生血管形成，从而进一步促进肿瘤的生长和发展。肿瘤细胞扩散的多阶段过程都需要降解细胞外基质及周围的结缔组织，因此MMP可协同VEGF使肿瘤发生转移[36]。

大量研究表明，MMP的高表达与肿瘤的进展及侵袭存在着一定的相关性。Wang等[37]的一项MMP2表达与胃癌预后关系的Meta分析中显示，MMP2在正常组织或良性肿瘤组织中无表达或低表达，而在恶性肿瘤组织及转移灶中表达增强，阳性表达患者的总生存期短于阴性表达患者。Shen等[38]也支持MMP2高表达可作为影响胃癌预后的危险因素。Mimori等[39]在一项大规模研究中发现外周血及骨髓中的膜型基质金属蛋白酶1（membrane-type 1 matrix metalloproteinase，MT1-MMP）的阳性表达率与胃癌腹膜转移、远处转移、淋巴结转移及血管侵袭有关，因此MMP可作为胃癌腹膜转移远期预后的高效标志物。尽管不少研究证实了MMP2、MMP9和MMP11在多种转移肿瘤中高表达，却仍无法确切显现其家族在肿瘤转移中的决定性作用，在细胞外基质环境中可能存在其他水解酶发挥与其相似的作用。Zhang等[40]分析32例肺癌患者的临床资料，结果显示，不同年龄、性别、肿瘤大小、淋巴结及远处转移的肺癌患者MMP10 mRNA与蛋白表达水平比较，差异均无统计学意义。Thiéfin等[41]研究数据表明，不同类型肿瘤的进展差异可能与不同TIMP分泌及调节模式有关，MSI-H型患者MMP2、MMP9表达水平低于MSS型患者，TIMP-1、TIMP-2表达水平高于MSS型患者。Morán等[42]也证实MSI-H型结肠癌相较于MSI-L/MSS型结肠癌具有较低表达水平的MMP3及MMP9，降低了肿瘤侵袭能力。

综上所述，结合MSI与VEGF、MMP的表达水平对胃癌腹膜转移患者的诊疗及远期预后至关重要。

5 小结与展望

胃癌腹膜转移的复杂病理过程受多基因、多蛋白及信号通路的相互调控，其具体发生机制仍待探究。即使目前仍然无法全面阐述肿瘤转移行为，且胃癌异质性广泛，但相关分子在预测肿瘤侵袭深度、远处转移、腹膜转移中可作为强效标志物，也是患者治疗的关键参数，为开发相关信号通路阻断剂提供了一定理论基础，可为化疗中发生单靶点抑制剂耐药的胃癌患者带来福音[43]。胃癌出现腹膜转移是预后不良的征兆，因此预防腹膜转移至关重要，相信未来在研究学者的共同努力下会找到更精准的生物分子标志物来预测、诊断、治疗胃癌腹膜转移。