14-3-3蛋白在胃癌中的作用及机制研究进展

李易桐，付琰，张雅婷,2，翁乾淋，李玉民

1兰州大学第二临床医学院，兰州 730030；2甘肃省消化肿瘤重点实验室，兰州 730000；3兰州大学第二医院肿瘤外科，兰州 730000

胃癌是起源于胃黏膜上皮细胞的消化道恶性肿瘤，近年来，其全球发病率、死亡率不断上升，2018年其发病率居第五位，死亡率居第三位，复发及转移患者中位生存期不超过1年[1-2]。在我国，胃癌发生率及死亡率也居高不下，有关数据显示，2015年我国胃癌新发病例约为67.9万，约占全球病例的一半，死亡人数约为49.8万[3-4]。胃癌、肝癌、食管癌是消化道恶性肿瘤的主要代表，其导致死亡的人数已超过全球恶性肿瘤死亡人数的50%，因此深入研究消化道恶性肿瘤十分必要[1,5-8]。然而，胃癌的发病机制尚未完全明确，故探索胃癌发病的分子机制，寻找可靠的生物标志物，对胃癌的临床诊疗具有重要意义[9]。

14-3-3蛋白是一类在真核生物中广泛表达的高度保守蛋白，1967年由Moore和Perez从脑组织中首次提取，目前在哺乳动物中共发现七个亚型，分别为β、γ、ε、η、σ、τ/θ及ζ亚型[10-11]。还有研究表明，14-3-3蛋白的多个亚型在胃癌患者中均异常表达，并参与肿瘤生长、浸润、转移、耐药等多个阶段[10]。本文旨在总结14-3-3蛋白与胃癌的相关性研究，描述14-3-3蛋白与胃癌发生发展的关系及相关机制。

1 概 述

1.1 14-3-3蛋白的分子构成 14-3-3蛋白主要由YWHAQ、YWHAZ、YWHAB、YWHAE及YWHAH基因转录、翻译形成，其基因片段大小为13 000～56 000 bp，各亚型转录位点及数量不同。14-3-3蛋白包括7种亚型(β、γ、ε、η、σ、τ/θ及ζ)，均由9个反向平行的α螺旋单体组成，单体通过N-末端结合位点组合，形成同源或异源二聚体，为扁平马蹄形结构，依据其在高效液相色谱中的洗脱位置而得名[8]。尽管14-3-3蛋白在结构上具有高度相似性，但不同亚型蛋白质二级结构或修饰方式有差异，如α与δ分别为β与ζ的磷酸化形式，τ(也称为θ)与σ较其他亚型螺旋程度更高[12]。14-3-3蛋白在大脑中表达量最高，其次为睾丸、肠组织，在甲状腺、肾脏等组织中也有表达，γ、σ亚型在细胞中作用的定位不详，其余亚型均主要在胞质中发挥作用，与相关分子结合调节其跨膜运动，从而调控细胞相应的生理功能。

1.2 14-3-3蛋白的生物学功能 研究表明，14-3-3蛋白各亚型均可与多种细胞蛋白相互作用，通过改变酶活性，抑制或促进蛋白相互作用，增强磷酸化等翻译后修饰而广泛参与细胞功能调节[13-14]。β、ε、η、σ、τ/θ及ζ亚型主要通过调控细胞周期、抑制细胞凋亡来促进细胞增殖[8]。14-3-3蛋白还可通过与细胞外信号调节激酶Raf-1/细胞外调节蛋白激酶(extracellular regulated protein kinases，ERK)通路中的Raf-1相互作用来调节细胞生长[15]。在细胞分裂间期，14-3-3蛋白的ε及γ亚型可与参与细胞周期调节的Cdc25双蛋白磷酸酶家族成员Cdc25c结合，阻止其活化，导致细胞周期停滞在G2期[16]。14-3-3蛋白σ亚型可与促凋亡蛋白Bax相互作用，抑制并延迟细胞凋亡[17]。在细胞扩散及迁移方面，14-3-3蛋白可参与整合素循环，或通过调节Ca2+/钙调蛋白依赖性蛋白激酶通路(Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase pathway，CaMK)来调控细胞扩散及迁移[18]。

2 与肿瘤的关系

14-3-3蛋白在肿瘤进程中发挥着重要作用，可通过多种方式调控细胞功能，从而影响恶性肿瘤的发展。目前大部分研究认为，14-3-3蛋白可作为致癌因子促进肿瘤的发生。如14-3-3γ蛋白可通过钙离子激活的氯离子通道蛋白1(anoctamin 1，ANO1)来调控表皮生长因子受体23(epidermal growth factor receptor 23，EGFR 23)的表达，从而促进EGFR信号传导来诱导肿瘤发生[19]；而14-3-3ζ蛋白可通过调控p38丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases，MAPK)参与p38信号通路，促使胰腺癌细胞凋亡[20]。但部分亚型在肿瘤发生中的作用仍存在争议，如Leal等[21]发现，14-3-3ε蛋白在胃癌组织的表达明显低于正常组织，在早期胃癌和弥漫浸润型胃癌患者中尤甚，这说明14-3-3ε蛋白可能与胃癌的发生呈负相关；而在肾癌、脑膜瘤和室管膜下瘤中，14-3-3ε表现为高表达，表明并不是14-3-3所有亚型都与肿瘤的发生呈负相关[22]。此外，14-3-3蛋白还可通过多种机制参与肿瘤的迁徙与侵袭，如Yoo等[23]发现，14-3-3γ蛋白可通过调控乳腺癌细胞中miR181b-3p和Snail的表达来诱导上皮-间质转化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)，从而促进乳腺癌细胞的增殖及迁移。此外，14-3-3蛋白还与肿瘤临床分期及肿瘤患者的预后密切相关。Kim等[24]对88例卵巢癌患者的生存资料进行分析，发现14-3-3ζ蛋白高表达患者的中位整体生存期为3905 d，生存率较低表达组明显下降；Xu等[25]也证实，在乳腺癌骨转移患者中，14-3-3ζ蛋白高表达组患者的生存率明显低于低表达组。

3 与胃癌的关系

3.1 14-3-3蛋白与胃癌发生的关系 14-3-3蛋白的促胃癌发生作用可能与幽门螺杆菌(Helicobacter pylori，Hp)感染相关，其中Hp可促进胃炎、肠上皮化生、胃癌等胃部疾病的发生[26-27]。硫氧还蛋白-1(thioredoxin-1，Trx1)可增强Hp对胃酸环境的亚硝化和氧化应激抵抗作用，高Trx1伴Hp感染的胃癌细胞14-3-3β、14-3-3ε及14-3-3δ蛋白表达均上调[26]。Shi等[28]发现Hp感染可活化核因子B(α/βκB，NF-κB)，引发后者介导的氧化应激，进而诱导14-3-3蛋白在胃上皮细胞中的表达，故Hp感染可能引起氧化应激，继而诱导14-3-3蛋白亚型表达，表达的14-3-3蛋白亚型与Bcl-2相关死亡启动子(Bcl-2-associated death promoter，BAD)和凋亡信号调节激酶1(apoptosis signal regulating kinase-1，ASK1)结合，抑制肿瘤细胞凋亡，参与Hp的致癌作用。由此可见，Trx1、Hp和14-3-3β共同作用，引起细胞凋亡及增殖，在胃癌发生中具有重要作用，但14-3-3蛋白各亚型在Hp感染相关胃癌发生中的作用及机制有待进一步探索。

3.2 14-3-3蛋白在胃癌增殖、侵袭中的作用Gong等[29]发现，降低14-3-3ε蛋白的表达可抑制SGC-7901胃癌细胞的体外增殖及体内生长，其机制可能与14-3-3ε蛋白表达降低抑制了叉头转录因子O亚型(forkhead box O，FOXO)的活性、上调细胞周期相关蛋白cyclinE、抑制P27kip1、促进G1/S交界处细胞周期阻滞，从而发挥了抗肿瘤作用有关[30-31]。磷脂酰肌醇-3激酶-蛋白激酶B-叉头框蛋白O-P27(phosphatidylinositol 3 kinase-protein kinase B-forkhead box protein O-P27，I3K-AKT-FOXO-P27)通路是细胞内调控细胞周期的重要信号通路，PI3K可被生长因子、G蛋白偶联受体信号等激活，进而激活蛋白激酶B(protein kinase B，AKT)，将其定位在质膜中，信号通过AKT传递到下游不同的靶点，包括抑制p27蛋白，将FOXO定位于细胞质中[31]。研究表明，14-3-3蛋白多个亚型均可通过调节p27活性，经PI3K-AKT-FOXO-P27通路调控细胞周期，促进肿瘤增殖[32]。但也有研究发现，胃癌组织中14-3-3ε蛋白表达低于癌旁组织，如Leal等[21]通过对20例胃癌患者癌组织及癌旁组织的分析发现，癌组织中14-3-3ε蛋白的表达明显低于癌旁组织(P=0.005)，但体内外实验尚缺乏，有待进一步深入研究。

此外，Tseng等[33]发现，胃癌组织和胃癌患者血清中14-3-3β蛋白水平明显升高，且高表达14-3-3β蛋白的肿瘤细胞生长、侵袭和迁移力强，提示14-3-3β蛋白可作为胃癌诊断和预后评估的生物标记物。MAPK/ERK信号通路在细胞凋亡中起重要作用，MAPK激活后可进一步激活ERK、RAF，后者可作用于多种凋亡相关蛋白，发挥抑制细胞凋亡、促进细胞增殖的作用[34]。Kim等[15]发现，14-3-3σ蛋白可通过抑制Rho GDP解离抑制因子2(RhoGDI2)表达，提高p38激酶和ERK的磷酸化水平，激活MAPK/ERK信号通路，进而增强ROCKII和B-Raf活性，抑制细胞凋亡，引起血管生成，促进肿瘤增殖转移[35]。

3.3 14-3-3蛋白与胃癌耐药的关系 14-3-3蛋白不同亚型在胃癌细胞耐药中的作用不同。RhoGDI2属于Rho GTP酶解离抑制剂(RhoGDIs)家族，可促进肿瘤生长和恶性进展并增强胃癌的化疗耐药性。Kim等[15]发现，在RhoGDI2阳性的SNU-484细胞中14-3-3σ蛋白表达呈显著下调趋势，且出现ERK及p38激酶磷酸化水平明显降低的情况，推测其机制可能为14-3-3σ蛋白激活ERK及p38，进而活化MAPK，最终参与MAPK通路作用，增强顺铂诱导的细胞凋亡，减少了耐药的发生。而Tseng等[33]通过MALDI-TOF相关蛋白组学方法发现，采用5-氟尿嘧啶治疗的胃癌SC-M1细胞中14-3-3β蛋白表达增加，表明14-3-3β蛋白与肿瘤细胞耐药性可能存在一定关联，但仍有待进一步研究。Gou等[36]发现，在ING5基因过表达的SGC-7901细胞中，14-3-3蛋白表达增加，胞内NF-κB和AKT通路相关蛋白基因显著上调，且胃癌细胞表现出耐药性，因此，14-3-3蛋白可能通过诱导ING5过表达进而激活NF-κB和AKT通路，增强化疗耐药性。Bergamaschi等[37]对他莫昔芬耐药乳腺癌患者的研究发现，患者的14-3-3ζ蛋白表达增加，miR-415表达降低，同时在胃癌细胞中也发现了类似的现象，表明14-3-3ζ蛋白可能与胃癌耐药性有关，但仍需进一步研究以明确结论。

3.4 14-3-3蛋白与胃癌分期、预后的关系 14-3-3蛋白各亚型参与肿瘤分期，影响肿瘤耐药。研究表明，在胃癌晚期患者中更易发现14-3-3σ蛋白的高表达[38]，因此检测14-3-3σ蛋白对于胃癌分期诊疗具有重要意义。Zhou等[38]通过对152例胃癌患者的分析发现，14-3-3ơ蛋白在胃癌组织中的表达水平与临床分期及预后密切相关，14-3-3ơ蛋白高表达患者中Ⅲ期和Ⅳ期患者的比例明显增加，总生存率与无进展生存率明显降低，随后对89例14-3-3ơ蛋白高表达患者与63例低表达患者的进一步分析发现，高表达患者中位生存时间(14个月)明显低于低表达患者(73个月)，表明14-3-3ơ蛋白过表达可能与患者的不良预后相关。Nishimura等[39]对109例胃癌患者的随访研究发现，14-3-3ζ蛋白高表达者中Ⅰ期患者占46%，Ⅲ期患者占39%，而低表达组分别为77%、14%，同时对该亚型的免疫组化分析发现，染色强度越高者预后越差，高表达者生存率明显下降。Tseng等[33]对60例Ⅰ、Ⅱ期及85例Ⅲ、Ⅳ期胃癌患者的研究发现，Ⅰ、Ⅱ期患者血清中14-3-3β蛋白的表达水平明显低于Ⅲ、Ⅳ期患者，表明14-3-3β蛋白可在体外增强肿瘤细胞的侵袭、迁移及生长能力，并在临床病理学中得到了验证。Ma等[40]对128例胃癌患者的随访研究发现，14-3-3β蛋白高表达患者的5年生存率为30.5%，而低表达患者为46.5%。Tseng等[33]及Ma等[40]的研究发现，14-3-3β蛋白血清水平与胃癌分期进展(Ⅲ期和Ⅳ期)明显相关，且14-3-3β蛋白高表达预示胃癌患者预后不良，因此14-3-3β蛋白有望成为检测胃癌的潜在血清标志物。

4 总结和展望

随着研究的深入，14-3-3蛋白在肿瘤发生、进展中的作用及机制逐步清晰。14-3-3蛋白可通过调节细胞周期、影响细胞凋亡、参与多种信号通路等方式来调控肿瘤进程。在胃癌进程的调控中，14-3-3蛋白可参与AKT/p27信号通路、FOXO信号通路等诸多通路，调控细胞周期，促进肿瘤发生。Nishimura等[39]发现，14-3-3蛋白也可通过ERK/MAPK通路参与胃癌的侵袭过程，表明14-3-3蛋白与胃癌分期、预后有关，有潜力成为癌症治疗的靶标。诸多研究表明，14-3-3蛋白可通过参与多种生物化学通路对机体产生影响，但具体作用靶点及机制尚未完全明确。因此，进一步开展14-3-3蛋白与肿瘤相关因子的研究，明确14-3-3蛋白异常表达的作用机制有望成为新的研究方向。

14-3-3蛋白在胃癌的发生、增殖、转移、耐药中起促进作用，但目前的研究结果存在一定的局限性，如14-3-3σ蛋白可促进肿瘤耐药，但具体机制尚未明确；其他亚型在胃癌中的生物学作用机制仍不明确，相关研究工作仍须进一步深入完善。在今后的研究中，可通过基因敲除及过表达的研究方法、表观遗传学方法、新免疫学方法、化学结构分析方法等进一步明确14-3-3蛋白及其相关因子的作用及调控机制。