PI3K/Akt信号通路在萎缩性胃炎及胃癌中的表达相关研究进展

陈婷，马颖才，李金徽，袁玲，李云凤

(1.青海大学研究生院，青海 西宁 81000； 2.青海省人民医院消化科，青海 西宁 810000；3.苏州大学，江苏 苏州 320500)

0 引言

胃癌(gastric cancer，GC) 是世界上五大常见癌症，病死率在癌症男性患者中高居第五，女性患者高居第三[1]，5年生存率不到30%[2]；手术切除是主要的治疗方案，化疗是预防GC发展的有效策略[3]。但多重耐药性也极大地限制了化疗的疗效[4]。据了解，晚期GC的预后与其病理阶段、部位、组织类型、生物学行为和治疗措施有很大关系[5]，胃癌的发病机制目前尚不清楚，其发生是一个多阶段、多因素、多步骤的过程，慢性萎缩性胃炎(Chronic Atrophic Gastritis，CAG)是消化系统常见的慢性疾病，也是一种胃的癌前病变，主要由于幽门螺杆菌感染导致[6]。其临床发病率高，病程迁延难愈。慢性萎缩性胃炎是一种胃粘膜因遭到反复侵害而表现为黏膜萎缩和肠上皮化生，或有上皮内瘤变为特征的慢性炎症性疾病。CAG 如何发生发展甚至恶变为胃癌，相关分子机制这一重要关键科学问题仍未得到解答，但在胃癌的发生发展进程中，“正常胃粘膜→慢性炎症→萎缩→肠上皮化生→异型增生(上皮内瘤变)→胃癌”的病理进展阶段已明确[7]。因此，从转化的角度，探索 CAG 的发生及恶性转化机制，对GC早期诊断与及时干预具有特殊的迫切性与重要的科学价值。

1 关于PI3K/Akt通路

PI3K家族可以分为3类，分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型，每型又可以分不同的亚型，其中研究最广泛的且能被细胞表面受体所激活为Ⅰ型PI3K，Ⅰ型PI3K又可被分为两个亚型，分别是ⅠA和ⅠB，这两种亚型是从酪氨酸激酶连接受体和G蛋白连接受体中传递信号的。现发现 PI3KI型家族成员均具有与RAS家族成员的RAS结合，RAS蛋白激酶后可以直接结合p110亚基，从而增强酶活性[8]。据了解，PI3K激活后，细胞质膜上产生第二个信使磷脂酰肌醇三磷酸(PIP3)，它与信号蛋白Akt结合使其磷酸化，近而PI3K/Akt途径被异常激活。PI3K途径通过糖酵解和脂肪生成提供基本代谢物，这有助于癌细胞的生长[9]。在PI3K上游，在癌症中会导致突变和过度表达[10]。这些研究表明了PI3K的重要性及其在细胞转化和肿瘤发生中的重要贡献[11]。而具有持续Akt活性的肿瘤细胞可能依赖Akt存活。Akt还可通过其底物蛋白同源性结构域与PIP3结合，导致Akt向细胞膜的易位。活化的Akt磷酸化大量下游底物，促进细胞增殖的上调。Akt的磷酸化触及了几个促凋亡靶点，如Bad、Bim、Bax和FoxO1/3a转录因子的失活已被证实与细胞存活的存活有关[12]。另一方面，Akt 活化之后使结节性脑硬化复合物-2(Tuberous sclerosis complex-2，TSC-2)上的丝氨酸位点和苏氨酸位点磷酸化，结节性脑硬化复合物-1(Tuberous sclerosis complex-1，TSC-1)与 TSC-2异质体被灭活，有助于mTORC1的活化，活化的mTORC1激活p70S6K和4E-BP1，在mRNA转化启动及进展中发挥重要作用[12]，当然mTORC1也可以负反馈调节Akt。有人认为，AKT多态与肿瘤起始有关，而不是肿瘤进展[13]。也有人认为，AKT在癌组织中被激活，此过程通过PI3K/AKT信号通路，它是肿瘤细胞中最不稳定的信号通路，从而导致细胞周期中存活、增殖和基因组不稳定的原因[14]。如：TCONS_00012883通过DDX3/YY1/MMP1/PI3K-AKT轴促进大肠癌的增殖和转移[15]。此外，AKT增强了mTOR信号[8]，mTOR是一种激酶，是调节多种过程的两种mTOR复合物的核心成分之一[16]，也是多种细胞信号通路如PI13K/AKT/mTOR信号通路的重要调节剂[17]。研究表明，TUA可在胃癌细胞中具有抗肿瘤特性，是一种潜在的化疗药物。TUA对p-PI3K、p-AKT、p-mTOR、p-P70S6K和生存素蛋白表达的抑制作用以剂量依赖性方式显著降低，表明PI3K/AKT/mTOR信号通路与癌细胞的增殖、凋亡和侵袭性密切相关[18]；最终认为，PI3K/Akt在细胞增殖、分化、迁移等多方面发挥关键作用[19]。

2 PI3K/Akt通路在CAG中的表达

CAG在老年人中更为普遍，尽管它在世界不同地区变化有所不同。这种情况的产生可能由于大多数人是无症状患者[20]。CAG的主要病因是幽门螺杆菌的感染及自身免疫性胃炎；自身免疫性胃炎是由于自身抗H+/K+ATP酶抗原蛋白的自身抗体对氧化粘膜细胞的破坏及壁细胞的减少，将导致局部或整体的泌酸腺体萎缩，这不仅是形成CAG 的基础，也是GC发生的先决条件[21]。这种自身免疫反应主要攻击位于胃内的氧化细胞(顶叶细胞和主细胞)的胃体和胃底，保留胃窦[22]；幽门螺杆菌感染的老年人CAG患病率较高，男性尤甚[23]。幽门螺杆菌感染状态和胃泌素-17水平、低胃蛋白酶原1水平和低胃蛋白酶原1/胃蛋白酶原2比值可预测晚期萎缩性胃炎[24]。根除幽门螺杆菌感染可能会降低胃早癌的发病率；然而，它不能完全消除GC的发病率。据报道，在严重胃萎缩中，每年患GC的风险为0.67%，在3年的随访中，根除组255名患者中有9名(3.5%)发生异时性胃癌，未250名患根除组中有24名(9.6%)发生异时性GC，但这也可能与根除幽门螺旋杆菌的患者肿瘤表面被正常上皮或低级异型所覆盖不易诊断有关[25]。现已表明，在胃肠化生(Gastric intestinal metaplasia，GIM)阶段，PLK1、p-PTEN和下游PI3K/Akt途径在幽门螺杆菌阴性组织中的表达远低于幽门螺杆菌阳性组织[26]。CAG的主要特征为胃黏膜腺体的萎缩和胃肠化生，与PI3K-Akt信号通路密切相关。GIM，尤其是不完全型肠化生(incomplete type of intestinal metaplasia，IIM)，是慢性萎缩性胃炎向胃癌转变过程中的显著癌前病变[27]。现已证明，许多因素促进了GIM的发展。但长期胆汁酸反流和慢性炎症被认为是重要的因素[28]。研究发现，白藜芦醇通过PI3K/AKT/p-FoxO4信号通路抑制胆汁酸诱导的GIM，白藜芦醇诱导p-AKT上调，导致p-FoxO4和核积累增加，抑制CDX2转录和GIM形成[29]；再如PLK1/p-PTEN/PI3K/Akt通路促进残基PTEN的磷酸化，而PLK1在肠化生、异型增生和胃癌组织中的持续递性增加[26]。

3 PI3K/Akt通路在GC中的表达

对于GC细胞中存在 PI3K/AKT信号通路的异常表达，杜敏等研究发现，PI3K/AKT信号通路中的p-PI3K、p-AKT在癌组织中表达水平明显高于癌旁及正常组织，且与肿瘤的分期、浸润深度以及淋巴转移有关，与肿瘤的大小无关[30]，这为PI3K/AKT信号通路是否可以作为治疗为GC的药物靶点提供新的依据。与此同时，研究人员发现，MiR-20a-5p通过抑制WTX激活PI3K/AKT/mTOR通路促进胃癌细胞的增殖和迁移，以此在诱导胃癌进展中起重要作用[31]；而且，泛素特异性蛋白酶8(ubiquitin-specific peptidase 8，USP8)和人表皮生长因子受体2(human epidermal growth factor receptor 2，HER-2)也参与PI3K/AKT信号通路，在癌组织及癌旁组织中高表达影响胃癌患者的生存和预后[32]。也有证据显示，PI3K/Akt异常激活并参与胃癌细胞的多重耐药[33]；活化PTEN/PI3K/Akt/Nrf 2通路，进而上调P-GP和Bcl-2的表达，可能是DJ-1介导胃癌细胞MDR(胃癌细胞多药耐药)发生的重要机制之一[11]。有趣的是，从体外研究也发现了DJ-1是PTEN的负调节因子可直接与PTEN结合并抑制其磷酸酶活性，从而降低PTEN对PI3K/Akt的负调节作用，并间接激活PI3K/Akt信号通路[34]，近而诱导Nrf2依赖的P-gp和Bcl-2表达，以此来发挥对SGC7901胃癌细胞多重耐药性[11]。因此多种分子的靶向抑制剂可通过该通路发挥潜在的抗肿瘤作用。现已发现，LY294002 和Wortmanin 是两种早期深入研究的 PI3K 抑制剂，动物实验证明二者均在一定程度上可以通过抑制 PI3K/Akt 信号通路的活化从而发挥抑制肿瘤细胞生长的作用，但由于实验中表现出较强的毒副作用，所以并未进入临床试验[35]。另有研究发现，PI3K/Akt 信号通路中 Akt 也可以不依赖 PI3K 被激活，在调节胃黏膜细胞周期更新、凋亡等方面发挥重要作用[36]。WTX是胃癌中的肿瘤抑制基因，GSK-3β等蛋白可被Akt磷酸化失活，以此促进周期调控蛋白的表达，此外，当该通路激活后，也可抑制胃癌细胞凋亡，加速细胞周期进展，促进血管形成等参与胃癌的侵袭和转移[37]。因此运用有效手段提高早期胃癌检出率、改进治疗方案成为提高胃癌预后、改善胃癌患者的生存质量的主要途径。

4 总结

GC作为世界上最常见的癌症之一，尽管发病率和死亡率有所下降，但GC仍是世界上最沉重的健康负担之一[38]。在最近的一项日本队列研究中，胃癌的累积五年发病率从轻度GC的0.7%上升到重度萎缩性胃炎的10%[39]。最新的欧洲指南[32]推荐了高危人群，CAG和IM是胃癌发生的既定危险因素，然而，目前缺乏记录CAG和IM程度的标准，了解萎缩和肠化生的程度可能有助于预测患者患胃癌的风险。胃萎缩和胃粘膜肠上皮化生统称为CAG，是胃癌的前兆病变，可导致胃腺癌的发生，即CAG伴肠化生上皮细胞向低度异型增生、高级别异型增生和最终胃腺癌呈线性发展[40]。但长期的炎症过程，主要是由幽门螺杆菌引起的。它可以促进上皮细胞的增殖，并直接激活与早期增殖相关的信号通路，导致DNA合成增加和恶性肿瘤的更高风险[41]。有研究发现幽门螺杆菌可以加速PTEN磷酸化，这激活了PI3K/Akt信号并促进细胞存活，增加了肿瘤的易感性，而且，在肠化生组织中，幽门螺杆菌阳性患者的PLK1远高于幽门螺杆菌阴性患者，这些结果表明PLK1与胃癌发生过程中的幽门螺杆菌感染有关[21]。对CAG向胃癌发生和进展的潜在机制目前尚还在研究中，挖掘CAG和GC与P13K/AKT的相关性为CAG转化为GC和GC的进展及治疗提供依据。