Cx43和mTOR/p70S6K信号通路在胃癌中的研究进展

2021-12-05刘莎莎申兴斌

承德医学院学报 2021年1期

刘欢，刘莎莎，申兴斌

（承德医学院附属医院，河北承德 067000）

在我国，胃癌占恶性肿瘤的第二位[1]，好发于中老年男性。胃癌一直是研究热点，但胃癌的发生机制尚不清楚。目前达成共识的结论是：胃癌的发生发展是一个多因素、多步骤、复杂的渐进过程，涉及多条信号传导通路的异常改变[2]。近年来，对于细胞缝隙连接通讯（gap junction intercellular communciation,GJIC）结构和功能的研究，为探索多种肿瘤的发生机制提供了新思路[3]。GJIC是由6个相同或相似的缝隙连接蛋白（Connexin，Cx）环绕而成的直径约1.5mm亲水性跨膜孔道，其中Cx43介导的GJIC与肿瘤关系最为密切。许多研究发现，Cx43介导的GJIC在肿瘤中表达水平和膜定位可影响癌细胞的发生、粘附及转移[4]。

PI3K/AKT/mTOR信号通路在许多肿瘤中通过过度激活来抑制细胞凋亡，促进细胞增殖、血管形成，最终导致肿瘤。mTOR/p70S6K信号通路是由上游一些生长因子等激活雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin mTOR）后，使其下游p70S6K 激活，促进p70S6KmRNA 翻译活性增强，协同刺激癌细胞蛋白质及核糖体合成，从而控制细胞从G1 期到S 期，促进癌细胞生长及增殖[5]。

1 Cx43与肿瘤的关系

在正常组织中，Cx43广泛表达在细胞膜上，在不同的肿瘤组织中，其表达有增高或降低。如在胃及结直肠癌、卵巢癌、尤文肉瘤中，Cx43表达量较正常组织降低；在膀胱癌、乳腺癌、肺癌、神经胶质瘤中，Cx43表达量较正常组织增高，但在肺癌、乳腺癌、神经胶质瘤中，Cx43的表达量增高表现出抑癌和促进肿瘤转移的双向性[6]。研究表明，Cx43在肿瘤中表达增高多是位于细胞质，其位于细胞膜上仍是减少或缺如。Cx43表达位于细胞膜上才能使GJIC发挥正常的增殖功能，说明Cx43在肿瘤中表达量无论高与低，发挥功能的是减少的，故在肿瘤中，Cx43是一种抑制肿瘤作用的蛋白。目前，许多抗肿瘤研究热点也是通过提高Cx43介导的GJIC功能，从而来达到抑制肿瘤的目的。最近有学者已经报道，过度表达的Cx43介导的GJIC通过促进cAMP的传递能够抑制肿瘤的生长[4]。但也有文献报道[7]，Cx43在肿瘤早期原发病灶中表达量减少或缺如，在肿瘤晚期转移病灶中表达量增多，故Cx43介导的CJIC与肿瘤的关系有待进一步研究。

1.1 Cx43与胃癌的关系

Cx有至少21个成员，其中正常胃组织中的表达类型有Cx6、Cx32、Cx43，但Cx43与胃癌最为关系密切。慢性的幽门螺旋杆菌（HP）感染是公认的导致胃癌的最严重的危险因素[8]。多项研究发现，HP主要集中在胃黏膜腺上皮细胞的连接处，能改变顶部连接复合物结构和功能，降低胃癌细胞GJIC功能[9-13]。根除HP可上调感染胃腺癌患者中Cx43的表达[9]。另外，Cx43随着胃腺癌分化程度越差及TNM分期越晚，则阳性表达量逐渐下降，甚至缺如[10]。在胃癌中，Cx43阳性表达颗粒出现在细胞质，而未见在细胞膜上有表达，从而使GJIC功能障碍[14]。由此可见，Cx43对调节胃癌的发生、发展起至关重要的作用。通过查阅文献[15]，总结以下几种原因导致Cx43蛋白定位出现异常：（1）Cx基因突变；（2）Cx mRNA表达异常；（3）Cx蛋白表达异常；（4）Cx蛋白异常磷酸化；（5）Cx蛋白分布异常；（6）其他蛋白对Cx功能的异常调节。但Tang等[16]研究发现，Cx43在胃癌中有淋巴转移的表达量比无淋巴转移的表达量高，考虑可能与Cx43通过缝隙连接的粘附性及对接有关。后续有研究发现[17]，在腹腔脱落的胃癌细胞和胃癌转移性腹膜组织中，Cx43的表达较原发胃癌组织明显增加，考虑可能是Cx43的胃癌细胞与腹膜间皮细胞建立了有效的异性GJIC，从而促进了胃癌细胞的转移。

1.2 Cx43与治疗胃癌的关系

众所周知，Cx43作为肿瘤抑制因子，在胃癌中表达下降，目前绝大部分研究均是通过上调Cx43所介导的GJIC通道发挥治疗胃癌作用。有研究显示[18]，Cx43通过上调SKP2自身泛素化而增加SKP2的降解，从而减少P27(CDKI)的降解，而P27(CDKI)对cyclin/CDK具有抑制作用，进而促进Cx43抑制G1/S期转化。根除HP感染的胃癌前病变可上调胃黏膜腺上皮连接处的Cx43的表达，有助于GJIC功能的恢复。Liu等[19]发现，HP感染相关的胃癌中，GATA-3可直接与启动子结合而抑制Cx43的产生，使GATA-3沉默则可修复Cx43的表达，从而上调Cx43，抑制胃癌进展。张立伟等[20]研究发现，在胃癌中抑制磷酸化的细胞骨架蛋白（P-Ezrin）能够减少Cx43的磷酸化，恢复GJIC功能。通过cAMP参与GJ依赖的生长抑制，干扰正常胃黏膜细胞的调节信号[21]。Liu 等［22］发现，经过病毒转染的胃癌细胞可上调Cx43的表达，从而增加对化疗药物的敏感性。另外，某些物质（如类胡萝卜素与类维生素A等）能够诱发或增强 GJIC 功能，从而抑制肿瘤发生，但是否在胃癌中发挥作用，目前尚不清楚。

2 mTOR/p70S6K信号通路与肿瘤的关系

mTOR/p70S6K是PI3K/Akt/mTOR信号通路的下游，二者在正常细胞及肿瘤细胞中均有表达。许多研究表明，二者的过度表达参与了肿瘤的发生发展。二者参与肿瘤的机制为：mTOR被通路上游生长因子、PTEN基因或胰岛素受体等激活后，促进p70S6KmRNA 翻译活性增强，协同刺激癌细胞蛋白质及核糖体合成，加快细胞从G1期到S 期，促进肿瘤血管形成和侵袭转移［23-24］。在实验室及临床的研究中，p70S6K的磷酸化状态常被用来衡量mTOR的活性［25］，p70S6K的基因扩增或者过表达与肿瘤患者的预后不良有关［26］。

2.1 mTOR/p70S6K信号通路与胃癌的关系

许多研究发现，mTOR及p70S6K在胃癌发生发展中存在过度表达，并与胃癌的浸润深度、TNM 分期、淋巴转移和腹膜转移密切相关，与肿瘤直径、性别等无明显关系，且两者在癌旁胃组织及正常胃组织中的表达亦呈正相关。二者导致胃癌的发生机制如下：（1）可能是胃癌细胞mTOR及p70S6K的基因编码出现异常，导致蛋白的异常表达［27］；（2）可能是mTOR上调cyclinD1的表达，从而调控细胞周期G1向S期的转变；（3）对mTOR 可以直接或间接上调VEGF［28］；（4）ADAR1激活mTOR/p70S6K/S6核糖体蛋白信号轴［29］。

2.2 mTOR/p70S6K信号通路与胃癌治疗的关系

近几年，mTOR/p70S6K下游通路在胃癌治疗中成为研究热点，许多学者通过抑制二者的表达、阻断转导信号来治疗胃癌。由于mTOR在PI3K-Akt-mTOR 信号通路中扮演着中央调节者的角色，故许多针对胃癌的治疗热点围绕于此。

目前，治疗胃癌的药物为雷帕霉素及雷帕霉素的衍生物，第一代RADO01、CCI-779和AP23573等，研究最多的为RADO01；第二代AZD8055，第三代RapalinK-1，第二代及第三代抑制剂目前缺少大样本的临床研究，故不做过多叙述。雷帕霉素及其第一代衍生物的药代动力学为均能与FK506结合，间接下调mTOR的活性，从而降低其效应物p70S6K的磷酸化和活化，使细胞周期停滞在G1期，抑制胃癌细胞的增殖［30］。随着研究发现雷帕霉素本身水溶性及稳定性较差，故目前研究雷帕霉素衍生物RAD001（伊维莫司）较多。既往临床II研究显示［31］，单纯接受伊维莫司治疗的晚期胃癌患者与接受依维莫司二线或三线治疗的疾病控制率结果一致，而且不良反应轻，说明依维莫司在晚期胃癌患者中耐受性及有效性良好。但是在另外两项临床试验研究中发现［32-33］，胃癌晚期患者应用伊维莫司中位生存期及肿瘤控制率未显示出该药物的有效性。这可能是因为雷帕霉素及其类似物通过负反馈引起AKT 过度活化，减弱了其抗肿瘤作用，限制了单药靶向治疗的作用［34］。

最新研究表明，多点靶向联合抑制剂（PI3K/mTOR双重抑制剂VS-5584、PF-04691502、PI103及NVP- BEZ235）能够改善治疗效果，其优势在于能够抑制mTORC1及所有PI3K的异构体。VS-5584对于PI3KCA突变的细胞具有更好的敏感性。在HER过表达的胃癌细胞中，VS-5584能够明显抑制胃癌生长，并且与吉非替尼在异种移植模型中表现出协调效应［35］。费洪荣等［36］研究发现，PF-04691502能够通过阻滞细胞周期来抑制SGC-7901细胞的增殖，同时能够激活细胞内caspase，使PARP发生剪切而诱导细胞凋亡。PI103及NVP-BEZ235是一种具有ATP竞争性的PI3K和mTOR抑制剂。有研究显示，在胃癌治疗中，PI-103与5-Fu有协同作用，但由于这些患者的反应率存在差异而显示出局限性，考虑与PIK3CA突变以及PI3K/Akt/mTOR通路下游效应因子和胸苷激酶合成酶的减少有关[37]。临床上，有PIK3CA突变的患者比无PIK3CA突变的患者对BEZ235的应答率高[38]。然而，最近的另一项研究显示，单纯使用BEZ235或与NCI-N87、AGS、SNU-16 GC细胞联合使用，可增强其抗肿瘤反应，而不受PIK3CA突变状态的影响，且在体内采用了SNU16异种移植模型[39]。