基因多态性与胃癌的相关性研究

2019-12-23张梦青

胃肠病学和肝病学杂志 2019年1期

张梦青，宋光

哈尔滨医科大学附属第一医院消化内科，黑龙江哈尔滨 150001

胃癌是一种侵袭性的恶性肿瘤，是全球肿瘤相关死亡的主要原因，而中国是胃癌发病的高发区，其发病率和死亡率居高不下。由于缺乏理想的早期诊断基因生物标志物，大部分患者已进入临床中晚期阶段，并且错过了最佳治疗期，尽管最近在外科和综合治疗方面取得了进展，其5年生存率也非常低。胃癌的发病机制至今仍不明确，先前研究发现胃癌与癌基因激活、抑癌基因的失活、细胞因子、代谢酶基因等多态性有关，而一些新发现的基因如DNA修复基因、Toll样受体(TLRs)基因、PI3K-AKT-mTOR基因、PSCA、TERT及miRNA基因多态性等与胃癌也有密切关系。尽早发现并确诊胃癌是降低死亡率的主要手段。找到涉及胃癌起源和发展的复杂生物分子机制，从单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism，SNP)方面研究胃癌，已成为近几年的研究热点。

1 DNA修复基因多态性与胃癌

DNA修复基因在维持人类基因组DNA的稳定性和完整性方面起着至关重要的作用。核苷酸切除修复(nucleotide excision repair，NER)是DNA修复机制的一种主要方式。XPC、XPD和XPG是NER途径研究较多的成员。NER负责消除各种内源性或外源性损伤，包括紫外线诱导的光产物、庞大的单加成物、交联和氧化损伤。NER基因发生遗传变异可能会改变个体的DNA修复能力，进而导致基因组不稳定和发生各种癌症的风险。

1.1XPC基因多态性与胃癌XPC由XPC基因编码，在染色体3p25上跨越33 kb，包含16个外显子和15个内含子，由NER通路中的940个氨基酸组成，与HR23B相互作用形成复合物，作为DNA早期损伤识别在启动NER方面发挥作用。在对496例日本胃癌患者中参与NER途径的基因(即ERCC1、XPA、XPC、XPD和XPG)中的8种潜在功能性单核苷酸多态性(SNPs)进行了基因分型并评估了总生存期和无复发生存期，发现与CC/CT基因型相比，XPC rs2228000 TT基因型与总体生存率低和无复发生存率增加的风险相关；与GG/CG基因型相比，XPG rs17655 CC基因型与较短的总体生存率显著相关[1]。LIU等[2]对NER途径中8个关键基因的39个SNPs研究发现XPC rs2607775 CG基因型赋予胃癌风险比非癌症受试者增加1.73倍的可能性，揭示其与胃癌风险增加有关。NER系统基因多态性对胃癌易感性的影响并不一定由单一基因多态性决定，可能需要多个基因相互合作，相互影响。NER通路多态性的检测可能被应用于胃癌风险的预测和未来的个性化预防。

1.2XPD基因多态性与胃癌XPD基因位于染色体19q13.3上，编码含有22个外显子和21个内含子的2.3 kb mRNA。XPD蛋白是具有87 kD大小的760个氨基酸的多肽。LUNN等[3]发现XPD蛋白质具有单链DNA依赖性ATP酶和5′-3′DNA解旋酶活性，这对于NER途径和转录是必需的。该基因发生变异，同样也会导致DNA修复能力的下降。目前Asp312Asn和Lys751Gln是XPD基因研究较多的两个常见的SNP位点。LONG等[4]对中国广西人群进行的一项病例对照研究显示密码子751 Gln等位基因与胃窦腺癌(GAA)风险增加显著相关，且在幽门螺杆菌感染诱导的GAA中具有功能意义。XIAO等[5]在纳入包括86篇文章共38 848例患者和48 928名对照者的Meta分析中揭示了XPD Asp312Asn多态性与亚洲人群癌症风险增加有关，尤其与胃癌、食管癌和膀胱癌相关性更大。

1.3XPG基因多态性与胃癌XPG基因，也被称为ERCC5基因，其编码具有1 186个氨基酸的单链特异性DNA核酸内切酶，在DNA修复期间在3′末端切割损伤的DNA链。rs751402C/T和rs873601G/A是XPG基因两个常见的多态性位点。ZHOU等[6]对431例胃贲门癌患者和432名健康对照者的两个SNP位点进行研究发现rs751402T等位基因和TT基因型与年轻人(≤61岁)胃贲门癌风险增加相关，其有潜力作为胃癌发病风险的预测指标，而在rs873601G/A中未发现其与胃贲门腺癌相关性。SU等[7]在2017年进行的荟萃分析揭示了rs751402T/C多态性与中国汉族人群胃癌风险增加有关。有学者[8]对XPG基因多态性与癌症易感性的研究中得出，rs873601G/A的AA基因型与与整体癌症易感性增加有关，并且进一步分层分析显示rs751402 C>T和rs873601 G>A与胃癌风险增加相关性更大。其他研究发现，XPG其他多态性位点与胃癌也有关，如FENG等研究表明，XPG rs17655G/C GC和CC基因型与胃癌风险增加有关；ZHANG等研究发现，XPG基因rs2094258 TT/CT基因型可能与南部地区胃癌风险增加有关[9-10]。XPG基因多态性可能成为胃癌诊断的一种新的分子生物标志物。

2 TLRs基因多态性与胃癌

TLRs属于Ⅰ型跨膜蛋白受体，作为生物机体内的一类重要模式识别受体(PRRs)，可识别来源于入侵病原体的特异性高度保守序列，即病原相关分子模(PAMPs)，对天然和获得性免疫应答反应进行调控。TLRs的激活对炎症反应的起始和维持起重要作用，TLRs信号传导失调可能导致炎症和抗炎细胞因子之间的不平衡状态，然后增加对慢性炎症性疾病和癌症的易感性。发生在TLRs基因位点上变异，将会影响TLR蛋白的表达甚至生物学功能，引发一系列自身免疫疾病、感染性疾病甚至肿瘤的发生。

2.1TLR4基因多态性与胃癌TLR4可识别幽门螺杆菌的脂多糖受体(LPS)，在激活先天性免疫和病原体识别中起关键作用。TLR4与LPS或其他配体结合并与CD14和髓样差异蛋白-2(MD-2)结合后，可以传导促进免疫相关基因转录的相关信号，从而激活并放大随后的免疫应答包括NF-κB和MAPK信号通路。TLR4是TLRs家族中研究较多的一个成员。ZHANG等[11]在2013年进行的一项荟萃分析中发现，TLR4中的两个SNPs(rs4986790和rs4986791)与癌症风险增加有关；在进一步的癌症分层分析观察到显著升高的风险与胃癌和其他癌症中的rs4986790 G等位基因相关。而随后的研究发现，TLR4多态性rs4986790(+896A/G)和rs4986791(+1196C/T)可能与高加索人胃癌风险显著增加有关，在中国人群中未发现相关性[12]。其他学者通过研究333例癌前病变患者和312名健康对照者得出结论，TLR4单核苷酸多态性+896A/G和+1196C/T与癌前病变肠上皮化生(IM)和上皮内瘤变(IN)的风险无关，但是却发现TLR4其他位点基因如+2856T/C(rs10759932)的C等位基因显著降低了IM和IN的风险，与中国汉族人群胃癌癌前病变的风险降低有关[13]。

2.2TLR9基因多态性与胃癌TLR9也是TLRs基因家族中的一个成员，其在幽门螺杆菌感染的免疫反应中也起重要作用。患者存在持续性幽门螺杆菌感染，可能会发生各种慢性胃炎、消化性溃疡甚至各种癌前病变等。TLR9识别细菌DNA中丰富的非甲基化CpG寡核苷酸，导致NF-κB活化，从而传递一系列免疫炎症反应信号，清除细菌感染等。TLR9-1237 T/C和 TLR9-1486 T/C是两个研究较多的多态性位点。在进行一项包含314例胃癌患者和314名健康对照者的病例研究发现，TLR9-1237 T/C与胃癌易感性无关，TLR9-1486 T/C与TT基因型相比，CC变异纯合子和CT杂合子与中国人群胃癌风险增加和预后不良相关[14]。其可能与TLR9-1486 T/C变异导致TLR表达减少，对细菌识别能力下降有关。LOGANATHAN等[15]对南印度泰米尔人TLR4和TLR9多态性研究结果表明，TLR4 rs4986790、rs4986791和TLR9 rs352140多态性是影响印度泰米尔人慢性幽门螺杆菌感染的疾病易感性和临床表现的潜在遗传危险因素。

3 PI3K/AKT/mTOR基因多态性与胃癌

PI3K/AKT/mTOR信号传导通路是一条经典抗凋亡、促存活信号通路，该通路的异常激活在肿瘤的发生、发展中起重要作用[16]。该途径关键基因发生改变可能影响蛋白质功能和信号传导，促进癌症的发生和发展。

mTOR是PI3K/AKT/mTOR信号传导通路的关键成员。mTOR也是细胞生长和繁殖的重要调节因子，可以接受来自生长因子、营养、能量状态等信号的调节，在血管生成和细胞生长、增殖、代谢、迁移、分化、凋亡等方面具有重要的生物学功能[17]。AKT基因主要编码PI3K/AKT/mTOR途径的重要下游效应物，其调节关键细胞功能，包括葡萄糖代谢和蛋白质合成。AKT包括AKT1、AKT2、AKT3。先前的研究曾发现mTOR启动子rs2295080T/G多态性与胃癌风险显著相关,含有G等位基因的个体与T等位基因相比能显著降低胃癌风险，揭示了这种有效影响mTOR表达的SNP可能是胃癌早期诊断的新生物标志物，也是利用mTOR抑制剂治疗胃癌的适宜指标[18]。PIAO等[17]通过对mTOR和AKT基因多态性与胃癌易感性研究得出mTOR外显子区rs1064261(TC+CC)基因型和AKT rs1130233(GA+AA)基因型与男性胃癌风险增加有关，还发现在正常人-萎缩性胃炎-胃癌疾病进展中AKT rs1130233 (GA+AA)基因型与幽门螺杆菌感染之间存在显著作用。WANG等[19]对AKT1、AKT2共5个多态性位点研究发现，AKT1 rs2494752G等位基因AG/GG可能影响增加胃癌发病风险,其机制可能是rs2494752 G等位基因显著增加AKT1的转录活性。PI3K也是此信号通路中的重要一员，参与抑制凋亡和促进细胞增殖的过程，包括PIK3CA、PIK3CB、PIK3R1、PIK3R2、PIK3R3等亚基。GE等[20]进行的病例对照研究结果证明，位于PIK3R3的启动子区域中的SNP rs7536272显示与增加的转录活性和PIK3R3表达的上调相关，因此参与胃癌发育。这些发现提供了支持mTOR、AKT和PI3K作为特定类型胃癌的潜在生物标志物的实验证据。

4 前列腺干细胞抗原(PSCA)基因多态性与胃癌

PSCA是一种前列腺特异性细胞表面抗原，在前列腺癌中呈高表达，作为前列腺诊断的一种分子标志物。SAEKI等[21]提出PSCA基因位于染色体8q24.2上，编码细胞表面糖蛋白PSCA，属于Thy-1/LY-6家族的糖基磷脂酰肌醇(GPI)锚定细胞表面蛋白，在细胞的细胞黏附、增殖、存活中起多种作用。在日本和韩国，先后开展的全基因组关联研究(GWAS)均发现PSCA rs2294008和rs2976392位点多态性与胃癌的发生有关[22]，特别是与非贲门型胃癌相关[23]。QIU等[24]对中国东部地区1 124例胃癌患者和1 192名健康对照者进行研究发现，rs2294008C/T的T等位基因和rs2976392G/A的A等位基因与胃腺癌风险增加显著相关。近几年曾先后进行多项Meta分析更加进一步验证了PSCA基因多态性与胃癌易感性的关系[25-27]。PSCA可能是胃癌中潜在的肿瘤抑制因子，其基因发生变异可能会导致胃癌组织中PSCA表达降低，可能是导致胃癌发生的原因。PSCA基因有可能成为胃癌检测和诊断的分子生物标志物。

5 端粒酶逆转录酶(TERT)基因多态性与胃癌

近几年研究发现，TERT也是癌症易感性的基因，其与多种癌症的发生有关。端粒酶，一种维持染色体末端端粒长度的核糖核蛋白复合物，可以调节细胞的永生和肿瘤发生[28]。作为端粒酶的逆转录酶组分，TERT在维持端粒、染色体稳定性和预防恶性肿瘤中起关键作用[29]。

ZHANG等[30]研究发现，TERT基因rs2736100的G等位基因(TG+GG)和rs2853669的G等位基因(TG+ GG)与胃癌风险增加有关，还发现rs2736100与吸烟之间的相互作用与更高的胃癌风险相关。BAYRAM等[31]对土耳其人hTERT基因的4个多态性位点研究发现，hTERT rs2736109 G> A rs2735940 T> C和rs2736100 T> G多态性与GC易感性风险相关，可能是评估胃癌易感性的有用遗传生物标志物。

6 miRNA基因多态性与胃癌

microRNA(miRNA)是一类内源性的、长度约20～24个核苷酸的非编码小分子RNA。据推测，miRNA调节着人类三分之一的基因。miRNA可以通过与靶基因完全互补结合，切断靶基因的mRNA分子；也可以与靶基因不完全互补结合，抑制靶基因的翻译。miRNA包括许多基因位点，如miR-146a、miR-196a2、miR-27a等，其基因多态性已成为近年来研究热点，发现其与肿瘤发生、发展相关。

近几年关于miRNA国内研究的较少，并且尚未得出一致性的结论。JIANG等[32]发现，miR-146a rs2910164的GG基因型与胃癌风险降低相关，未发现miR-196a2 rs11614913、miR-27a rs895819与胃癌易感性的相关性。相反，也有人发现，携带miR-196a2 rs11614913 CC基因型与CT和TT基因型相比能显著降低胃癌发病风险[33]。YANG等[34]研究发现，miR-27a基因(rs11671784)中的G/A多态性降低了miR-27a的表达，降低了胃癌风险并在胃癌发生中起作用。进一步深层次研究miRNA基因多态性有助于了解胃癌发生原理。以期miRNA能成为胃癌诊断和预后的分子生物标志物。