Wnt信号通路与胃癌发生、发展关系的研究进展

石鹏双 房静远

上海交通大学医学院附属仁济医院消化内科 上海市消化疾病研究所(200001)

胃癌是一种具有高发病率和高死亡率的恶性肿瘤，其发病率在所有癌症中位列第五位，在东亚，特别是韩国、蒙古、日本和中国等国家的发病率更高[1]。在我国，男性和女性的胃癌发病率分别位居恶性肿瘤发病率的第二位和第五位，而胃癌死亡率分别位居恶性肿瘤死亡率的第三位和第二位[2]。目前胃癌已成为影响人类健康的重要问题之一。许多因素可影响胃癌的发生、发展，如幽门螺杆菌(Helicobacterpylori, Hp)感染、饮酒、吸烟、饮食不当等。随着研究手段与技术的进步，目前发现Wnt信号通路是胃癌发生、发展过程中的重要通路。本文就Wnt信号通路在胃癌发生、发展过程中的异常表现及其影响因素作一综述，并通过阐述针对Wnt信号通路的胃癌靶向药物的研究进展，尝试为胃癌防治手段的研究提供思路。

一、Wnt信号通路简介

Wnt信号通路在进化上是一条高度保守的信号通路，可参与调节胚胎发育以及维持已分化组织的稳态。除在细胞增殖、分化、转移、凋亡等生物学过程中起有重要的信号调节作用外，Wnt信号通路的异常激活在多种疾病的发生、发展中起有重要作用，已有大量研究阐述了异常Wnt信号通路在肿瘤发展、恶化中的作用(如乳腺癌、结直肠癌、胃癌、前列腺癌等)。Wnt信号通路分为经典的Wnt/β-catenin依赖途径和非经典的Wnt/平面细胞极性(planar cell polarity, PCP)通路、Wnt/Ca2+途径[3](图1)。

1. 经典的Wnt/β-catenin信号通路：在经典的Wnt/β-catenin信号通路中，卷曲蛋白(FZD)是Wnt的主要受体，但Wnt信号转导不仅需要FZD，还需要低密度脂蛋白受体相关蛋白5/6(LRP5/6)。当缺乏Wnt信号时，β-catenin与支架蛋白(Axin)/腺瘤性结肠息肉病(APC)蛋白/酪蛋白激酶1(CK1)/糖原合成酶激酶3(GSK3)组成的破坏复合体结合并被GSK3磷酸化，磷酸化的β-catenin被泛素化，在蛋白酶体中被降解。而当Wnt信号下传时，与FZD相作用的蓬乱蛋白(DVL)被磷酸化，磷酸化的DVL与Axin相互作用，使破坏复合体结构被破坏，β-catenin被释放进入细胞核，通过与淋巴增强子结合因子(LEF)/T细胞因子(TCF)、CREB结合蛋白(CBP)结合来调节下游基因的表达[3]，而LEF/TCF在缺乏Wnt信号下传时被Groucho/split家族的转导蛋白样增强子(TLE)所抑制[4]。Rspo家族成员是Wnt信号的细胞外正向调节剂。Rspo可与富含亮氨酸重复序列的G蛋白藕联受体(LGR)4～6结合，阻止了两个同源的E3泛素连接酶[环指蛋白43(RNF43)和锌环指蛋白3(ZNRF3)]的激活，使FZD受体在细胞表面积聚，而在缺乏Rspo结合的情况下，RNF43/ZNRF3靶向FZD受体进行溶酶体降解[5]。

图1 经典与非经典Wnt信号通路概览

2. 非经典的Wnt信号通路：Wnt/Ca2+途径参与细胞迁移、细胞黏附和细胞骨架重排。在Wnt/Ca2+信号通路中，Wnt信号与FZD/受体酪氨酸激酶样孤儿受体(ROR)相互作用，使磷脂酶C(PLC)激活1,4,5-三磷酸肌醇(IP3)、1,2-二酰基甘油(DAG)，增加细胞质内Ca2+浓度，从而激活Ca2+依赖的蛋白激酶C(PKC)和钙调蛋白依赖性蛋白激酶Ⅱ(CaMKⅡ)，两者一起激活CREB和NF-κB以调节下游基因的表达[6]。PCP途径在细胞极化和运动中起作用。在PCP信号通路中，Wnt配体(包括Wnt5a、Wnt7a、Wnt8a、Wnt11等)与FZD/ROR结合刺激DVL，DVL通过解除DVL相关的形态发生激活因子(DAAM1)与GTP酶Rho进行结合，并激活GTP酶RAC1，然后RAC1和Rho激活Rho激酶(ROCK)和JNK，从而诱导Rho、Rac等基因的表达以及肌动蛋白的聚合[7]。

二、Wnt信号通路突变与胃癌

Wnt信号通路在多种癌症中被激活，但在不同肿瘤中，其具体的激活机制和发生频率具有组织特异性。约70%的结直肠癌伴有APC突变；约1/3的肝细胞癌伴有Wnt途径突变，其中β-catenin突变最为常见；胃癌中10%～50%的Wnt信号发生突变，其中APC和RNF43的突变率相似[8]。Wnt信号通路在不同癌组织中具有组织特异性的确切原因尚不清楚，但有研究表明，不同表达水平的Wnt信号以及不同突变可能会影响细胞的适应性。小鼠模型证实，与APC两个等位基因突变相比，单个β-catenin基因突变的结肠致癌率较低[9]。有研究[10]表明，胃癌细胞中RNF43功能缺失型突变与其微卫星不稳定性有关，该研究对100对肿瘤组织-正常组织进行全基因组测序，发现54.6%的微卫星不稳定性肿瘤中存在E3泛素连接酶RNF43突变，其中62.5%为截断突变，即其所表达的蛋白翻译过程提前终止。小鼠实验结果表明，当敲除GSK3或APC或表达具有功能活性的β-catenin时，小鼠胃上皮的稳态迅速改变并形成了肿瘤[11]。另一项研究[12]表明，APC的缺失可在小鼠体内驱动胃癌的发生。但与结直肠癌相比，胃癌中Wnt途径突变的百分比相对较低，表明其他肿瘤起源驱动因素在胃癌的发生、发展中也起有重要作用。

三、微小RNA(miRNA)对Wnt信号通路的影响

MiRNA是长度为19～22个核苷酸的非编码单链RNA分子。MiRNA在转录后水平上对靶基因表达起负调控的作用，包括mRNA降解、mRNA去稳定性、mRNA翻译抑制等，miRNA异常可影响癌症细胞的增殖、分化、代谢、侵袭和转移等[13-14]。MiRNA的生物合成过程包括：①细胞核内RNA聚合酶Ⅱ参与转录形成初级微小RNA(pri-miRNA)；②双链RNA结合蛋白DiGeorge综合征关键区域8(DGCR8)和核糖核酸酶RNase Ⅲ Drosha协同由pri-miRNA合成前体微小RNA(pre-miRNA)；③输出蛋白5(Exp5)协助将pre-miRNA转运至胞质；④另一种核糖核酸酶RNase Ⅲ Dicer剪切pre-miRNA成长度为19～22个核苷酸的miRNA；⑤miRNA嵌入沉默复合体(包括Ago2、TRBP、PACT和Dicer)中进行功能化[15-19]。

研究表明，miRNA对Wnt信号通路的影响途径分为：①影响β-catenin从细胞质向细胞核的转运：MiR-675可增强β-catenin的转运，促进上皮-间质转化(EMT)[20]；miR-142-5p可抑制β-catenin的转运，诱导细胞凋亡，抑制胃癌细胞的转移[21]。②下调/上调Wnt通路的靶基因：MiR-192、miR-215可增强靶基因cyclin D1表达，从而诱导EMT[22]；而miR-361-5p可减少cyclin D1和c-Myc等靶基因的表达，从而抑制EMT[23]。③调节上游调控因子：MiR-519d可上调p-GSK-3β，从而抑制EMT[24]；miR-214可下调GSK-3β，促进胃癌细胞的增殖，抑制凋亡[25]。④影响β-catenin和Wnt的表达：MiR-483-5p可上调β-catenin表达，调节胃癌干细胞的生长、侵袭和自我更新[26]；miR-204可下调Wnt3a和β-catenin表达，抑制胃癌细胞的侵袭和转移[27]；miR-876-5p可下调Wnt5a表达，抑制EMT和胃癌细胞的增殖、转移[28]。

四、Wnt信号通路介导病原微生物参与胃癌的发生

Hp是一种革兰阴性菌，被世界卫生组织和国际癌症研究机构归为胃癌的Ⅰ类致癌物[29]。据统计，2%～3%的Hp感染者会发展为胃癌[30]。根除Hp可有效预防胃黏膜病理变化的进展，但部分患者仍进展为包括胃萎缩和肠化生在内的癌前病变[31-32]。介导Hp的致癌作用包括多条信号通路，如Wnt/β-catenin、丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)、NF-κB等通路，Hp通过这些信号通路介导细胞周期的调控、细胞凋亡和免疫反应[33]。Hp可在胃微环境中分泌细胞毒素相关蛋白A(CagA)、细胞空泡毒素A(VacA)、γ-谷氨酰转移酶(GGT)等毒力因子，破坏胃黏膜上皮，引起炎症相关因子分泌和免疫耐受[34]。其中CagA可能在胃癌的发生中起有重要作用，CagA进入胃黏膜上皮，与CD44和c-Met协作，磷酸化的c-Met上调β-catenin信号以促进胃黏膜上皮增殖[35-36]。另有研究[37]发现，在Hp感染的小鼠模型中Rspo3表达上调，促进FZD受体分泌增加，Wnt/β-catenin信号通路激活，进而使Axin2+胃干细胞数量增加，导致胃黏膜上皮增殖。另一项研究[38]发现，Hp可通过上调FZD7表达来激活Wnt/β-catenin途径，敲除FZD7基因可抑制Hp感染诱导的胃癌细胞增殖和Hp集落形成；进一步的研究发现miR-27b能通过抑制FZD7来抑制Hp感染和Wnt信号通路的激活。还有研究[39]显示Hp通过调节Wnt/β-catenin途径引起瞬时受体电位阳离子通道蛋白6(TRPC6)表达的上调，从而促进胃癌的发展进程。

除Hp感染因素外，EB病毒也是导致胃癌发生的危险因素之一，约9%的胃癌与这种致癌性疱疹病毒有关[40]。另一种与胃癌发生有关的病原体是人巨细胞病毒(HCMV)，研究报道HCMV在胃癌中存在终生潜伏感染[41]。有研究表明，β-catenin相互作用蛋白1(CTNNBIP1)在胃腺癌中有抑癌作用，而EBV和CMV可调节CTNNBIP1表达[42]，但具体的机制目前仍不明确。

五、靶向Wnt信号通路的胃癌治疗药物

针对Wnt信号通路的药物是目前胃癌治疗的热门研究领域，但尚缺乏被批准用于临床治疗癌症的靶向药物。目前针对Wnt信号通路的研究药物大致可分为三类：靶向受体信号转导、靶向破坏复合体和靶向基因转录，多数临床试验集中于靶向受体信号转导，如目前正处于临床试验的Wnt信号通路靶标PORCN(porcupine)、Rspo3、Wnt5a、Wnt2b、FZD5、FZD7、FZD10等，以及对应的药物LGK974(WNT974)、OMP-131R10、Foxy-5、OMP-54F28(Ipafricept)、OMP-18R5(Vantictumab)、UC-961(Cirmtuzumab)等[43]。研究显示，小分子ICG-001与CBP结合，破坏其与β-catenin的相互作用，从而抑制Wnt/β-catenin信号的转录激活，因此ICG-001已在某些肿瘤中发挥其抗癌作用。有研究[44]表明ICG-001与化疗药物联合使用时，可显著阻断β-catenin与CBP的结合，从而明显抑制胃癌细胞的生长和转移，诱导细胞凋亡。一些临床试验表明瑞格非尼(regorafenib)在胃癌中具有抗肿瘤活性，进一步研究显示，瑞格非尼可降低Wnt/β-catenin信号通路的转录活性并导致Wnt通路中靶基因的表达降低，有效抑制胃癌细胞的增殖和侵袭[45]。还有一项研究[46]表明布洛芬可通过抑制Wnt途径来降低胃癌干细胞的增殖，但具体机制仍有待研究。Wnt信号通路在癌组织中异常表达，使靶向Wnt信号通路的治疗药物具有良好的应用前景。Wnt信号通路在不同癌组织中的不同变异以及不同变异对不同组织的致癌性也有差异，这为研究组织特异性的靶向药物提供了启示。

六、小结与展望

越来越多的证据表明，胃内细胞异常的Wnt信号通路与胃癌的发生、发展有一定关系，而Wnt信号通路的抑制与激活又受到多种因素的影响，如Wnt信号通路本身相关基因的突变、细胞内miRNA的影响以及胃内病原微生物的影响等，这意味着可在多层次、多方面对Wnt信号通路进行干预，可能为胃癌发生、发展的干预手段研究提供了一定的启示。但其中仍存在诸多问题有待探讨，如Wnt信号通路中不同基因突变的致癌效应；胃内相关病原微生物的致癌机制，早期对这些病原微生物进行根除治疗是否能干预胃癌的发生、发展；是否可找到靶向Wnt信号通路相关miRNA的药物以干预胃癌的发生、发展；鉴于现阶段靶向Wnt信号通路的药物还存在安全性问题，如何在避免不必要的药物不良反应的同时找到合适的Wnt信号通路靶向药物。