幽门螺杆菌相关性胃癌与非编码核糖核酸的研究进展

马芷灵, 武 云

(内蒙古医科大学包头临床医学院, 内蒙古 包头, 014040)

胃癌(GC)是全球范围内最常见的恶性肿瘤之一[1-2], 胃癌的发病涉及多因素、多步骤、多环节,但具体的分子机制至今仍不明确,缺少有效的诊断标志物及靶向治疗的分子靶点,制约了胃癌临床诊疗。近年来幽门螺杆菌感染率不断上升,这与胃炎、消化道溃疡、胃癌等消化道疾病的发生密切相关。胃癌是一种炎症相关的恶性肿瘤,持续的幽门螺杆菌感染会造成胃黏膜发生肠上皮化生、甚至异型增生,也会通过复杂的生物信号转导引起基因表达改变,包括抑癌基因表达失活、原癌基因表达激活,最终促进胃黏膜上皮细胞发生恶变[3-5]。幽门螺杆菌感染导致胃癌发生发展的分子生物学机制复杂,国内外大量临床研究表明幽门螺杆菌阴性与幽门螺杆菌阳性的胃癌组织中存在众多差异表达的基因或分子,既包括差异表达的原癌基因、抑癌基因,如p53、c-myc、caspase等,也包括差异表达的信号通路分子,如Toll样受体通路、NLRP3炎症小体通路、MAPK家族通路。临床研究证实,除了癌基因及信号通路外,幽门螺杆菌阴性与阳性的胃癌组织中还存在众多非编码RNA的差异表达。目前研究[6-8]较为广泛的非编码核糖核酸(RNA)包括长链非编码RNA(lncRNA)和微小RNA(miRNA)。作者对近年来胃癌发生发展过程中幽门螺杆菌感染调控lncRNA及miRNA表达及相关机制的报道予以整理,为胃癌的病变研究及药物治疗提供参考。

1 幽门螺杆菌感染与胃癌中lncRNA表达的关系及意义

LncRNA的长度>200 nt, 通过与DNA、RNA、蛋白质的相互作用在表观遗传学水平、转录水平调节基因表达,也能以竞争性内源RNA(ceRNA)的方式结合miRNA、阻碍miRNA对靶基因的负调控作用,进而在转录后水平调节基因表达。在胃癌的发生发展过程中,不同lncRNAs通过调控原癌基因、抑癌基因的表达起到促癌或抑癌作用, lncRNA是胃癌诊疗的重要靶点[9-10]。幽门螺杆菌感染与胃癌相关的临床研究[11-13]证实,幽门螺杆菌阴性与幽门螺杆菌阳性的胃癌组织中存在多种lncRNAs的差异表达。

lncRNA FOXD2-AS1位于染色体1p33上,转录长度为2 527个核苷酸,是一种新型的肿瘤相关LncRNA。RAJABI A纳入了95对胃癌及癌旁组织,结果显示lncRNA FOXD2-AS1的表达在胃癌组织中明显上调且与淋巴结转移、预后不良相关[14]。幽门螺杆菌感染可能通过调控lncRNA FOXD2-AS1表达促进癌细胞生长和转移,导致预后不良。下调lncRNAFOXD2-AS1可抑制胃癌细胞生长,而lncRNA FOXD2-AS1表达的上调促进了胃癌的进展, zeste增强子人类同源物2 (EZH2)和组蛋白赖氨酸特异性去甲基化酶1(LSD1)是lncRNA FOXD2-AS1的结合伴侣和功能的介体[15], 而LSD1作为多种肿瘤的关键调控因子,能够通过去除组蛋白和其他非组蛋白底物的单、双甲基化,影响基因转录的激活、抑制和染色体失活等过程, EZH2和LSD1介导的肝配蛋白B受体3(EphB3)能够抑制胃癌细胞的增殖和转移[16], 由此提示幽门螺杆菌感染可能通过影响lncRNA FOXD2-AS1的表达参与胃癌的发生发展, lncRNA FOXD2-AS1起到肿瘤诱导剂的作用,是致癌的潜在生物标志物。

lncRNA H19在胚胎中具有高表达水平,但在出生后的大多数组织中几乎无法检测到,且lncRNA H19表达的异常改变已在各种肿瘤中得到证实。ZHANG Y F等[17]在幽门螺杆菌感染的胃癌组织及胃癌细胞株中均检出lncRNA H19的表达水平显著增加。LIU J等[18]通过体外和体内试验证实了lncRNA H19对胃癌细胞上皮细胞-间充质转化(EMT)和转移的促进作用,其可能机制在于, lncRNA H19可以诱导β-连环素(β-catenin)蛋白转移到细胞核,其中Wnt/β-连环素信号是细胞自噬重要信号转导通路,可以通过调节自噬改善组织或神经损伤,激活Wnt/β-连环素信号促进EMT和胃癌细胞的转移,以上报道提示幽门螺杆菌感染可能通过上调lncRNA H19的表达参与胃癌发生发展过程。

lncRNA MEG3是一个1.6 kb的lncRNA, 在乳腺癌、肝癌、胶质瘤、结直肠癌、胃癌等癌症细胞具有抗癌活性,但在69.23%的胃癌组织和细胞系呈低表达[19], 如AMINI F等[20]研究100例胃癌组织样本幽门螺杆菌感染及lncRNA表达,幽门螺杆菌感染与lncRNA MEG3呈负相关,其中lncRNA MEG3的异常表达与胃癌的肿瘤直径、临床分期具有相关性,提示幽门螺杆菌感染可能通过影响lncRNA HOTAIR的表达参与胃癌的发生发展。大量研究[22]报道, lncRNA MEG3上调或过表达有助于促进p53代谢,下调p53表达,下调lncRNA MEG3,p53分泌增多,代谢降低,p53表达上调,p53的半衰期较短,在正常细胞或组织中表达较低,但当p53表达上调,提示p53基因已发生突变,参与恶性肿瘤细胞的增殖、分化[21], 类似的机制在肺癌细胞研究也有报道,因而p53已作为早期胃癌等恶性肿瘤筛查的指标。

2 幽门螺杆菌感染与胃癌中miRNA表达的关系及意义

miRNA是一类长度18～25 nt的非编码RNA, 不能直接编码氨基酸,其主要的生物学功能是识别mRNA的3′非编码区(3′UTRs)并以碱基互补配对的方式结合, miRNA与靶基因mRNA的3′UTRs结合后促进mRNA降解或阻碍mRNA翻译,最终在转录后水平实现对靶基因表达的负调控。因miRNA在物种的进化中较为保守,仅在特定的组织或发育阶段中存在表达,这种组织特异性及时序性一定程度上影响了组织及细胞的特定功能,这也是miRNA可在细胞生长过程中发挥重要作用的原因。在胃癌的发生发展过程中, miRNA对靶细胞的调控呈多元性,因而存在有些miRNAs通过负调控原癌基因的表达起到抑癌作用,有些miRNAs通过负调控抑癌基因的表达起到促癌作用。尽管有临床研究报道了幽门螺杆菌感染与miRNA表达异常有关,幽门螺杆菌阴性与幽门螺杆菌阳性的胃癌组织中存在多种miRNAs的差异表达[23],但阐述幽门螺杆菌通过调整某蛋白或基因或参与通路等途径调节miRNAs的表达的报道相对较少。

JIANG M等[24]采用小鼠异种移植制备胃癌模型,结果显示,与癌旁组织相比, miR-382-5p在胃癌组织表达显著升高,过表达miR-382-5p能促进癌细胞迁移和侵袭,抑制miR-382-5p的表达可以逆转胃癌细胞的增殖、迁移和侵袭。段洁[25]等进行的体外研究显示,将幽门螺杆菌与胃癌SGC7901细胞共培养,实时荧光定量聚合酶链反应(qRT-PCR)检测显示miR-382-5p在幽门螺杆菌诱导的胃癌SGC7901细胞源性外泌体中的表达显著升高。外泌体的磷脂双分子层膜结构有助于确保部分miR-382-5p免受RNA酶降解,确保miR-382-5p安全转移至靶蛋白。双荧光素酶报告基因系统验证miR-382-5p与张力蛋白同源基因(PTEN)3′-UTR呈靶向关系, PTEN是较早发现具有磷酸酶活性的抑制基因,编码的蛋白具有脂质磷酸及蛋白磷酸酶活性,通过负向调节磷酸肌酐3-激酶/丝氨酸-苏氨酸蛋白激酶(PI3K/AKT)信号通路,进而参与调节胃癌细胞的增殖、转移、侵袭、凋亡及血管生成。Western Blotting检测过表达miR-382-5p可调节PTEN蛋白及其下游蛋白PI3K、AKT、p-AKT表达水平,其中PTEN蛋白表达降低, PI3K、p-AKT蛋白表达增高,而PI3K/Akt通路抑制剂LY294002预处理能够逆转miR-382-5p诱导的细胞因子分泌变化,由此提示幽门螺杆菌诱导的胃癌SGC7901细胞源性外泌体miR-382-5p显著上调,上调的miR-382-5p可通过激活PTEN/PI3K/AKT信号通路促进巨噬细胞向替代活化型巨噬细胞(M2型)极化, M2型巨噬细胞的抗原提呈能力及吞噬能力均较弱,因而M2型巨噬细胞在抑制幽门螺杆菌致病及肿瘤细胞免疫逃逸较弱。

miR-25是一个较常见的致癌基因, ZHOU J P等[26]发现, miR-25通过与肿瘤生长和转移相关的肿瘤保护因子参与了胃癌的发生,但当miR-25的成熟区 rs41274221发生单核苷酸多态性(SNP), 则会改变miR-25对胃癌的作用。此外AA基因型miR-25的上调可以减弱野生型miR-25引起的肿瘤细胞的增殖和侵袭,淋巴结转移的胃癌癌组织的miR-25表达显著升高[27], 提示miR-25可用于辅助诊断胃癌。而LI N等[28]研究认为miR-25/KLF2轴是幽门螺杆菌的潜在靶标,幽门螺杆菌感染的胃黏膜细胞GES-1源性外分泌及胃癌患者外周血外泌体中miR-25表达显著升高, miR-25可靶向Kruppel样转录因子2(KLF2)调节NF-κB信号通路,导致IL-6、单核细胞趋化蛋白1(MCP-1)、血管细胞黏附分子1(VCAM-1)、细胞间黏附分子1(ICAM-1)表达增加,促进血管内皮细胞损伤,可见,幽门螺杆菌诱导产生外泌体miR-25, 进而调节miR-25/KLF2轴,介导免疫调节,促进胃癌发生发展。

miR-155与胰腺癌、肺癌等多种恶性肿瘤的发生相关,可参与调控炎症反应、免疫应答[29]。LI S Q等[30-31]研究显示,miR-155在胃癌组织表达下调, miR-155过表达抑制了胃癌细胞增殖并促进了凋亡,而下调miR-155可促进胃癌细胞的增殖并降低了胃癌细胞对顺铂的敏感性,可见miR-155具有抗胃癌的作用。MyD88/NF-κB通路激活参与胃癌的病理过程, NF-κB及MyD88在胃癌组表达均明显增高,两者的表达与肿瘤≥3 cm, 中低分化、TNM Ⅳ分期及淋巴转移等胃癌临床病理特征相关,并与癌胚抗原(CEA)、甲胎蛋白(AFP)和糖类抗原(CA19-9)等血清肿瘤标志物呈正相关[32]。WU J等[33]分析了miR-155在幽门螺杆菌感染导致的胃癌过程所发挥的可能作用进行分析,证实了MyD88/NF-κB通路可促进胃癌的发生发展,同时来源于幽门螺杆菌感染的巨噬细胞外泌体中miR-155明显上调,包含miR-155外泌体被巨噬细胞摄取内化后可调节局势细胞中多种促炎因子及炎症相关蛋白表达,如上调肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-6(IL-6)、CD40、CD81及主要组织相容性复合体(MHC-1), 下调核因子κB(NF-κB)和髓样分化因子(MyD88)。NF-κB/MyD88通路激活可促进胃癌发生,提示外泌体miR-155可作为负调节剂微调幽门螺杆菌感染的炎症反应,并通过炎症反应途径调节感染巨噬细胞的免疫反应。

3 幽门螺杆菌感染与胃癌非编码RNA表达的关系及意义

lncRNA和miRNA在非编码RNA在幽门螺杆菌感染导致的胃癌病变过程也扮演重要角色,其中LncRNA NEAT1与多种miRNAs结合参与幽门螺杆菌感染相关胃癌是近年来胃癌非编码RNA表达的研究热点。

AZADEH M等[34-35]研究显示, LncRNA NEAT1在胃癌组织和细胞系中表达明显上调,在幽门螺杆菌感染的胃癌组织显著上调,过表达的LncRNA NEAT1促进胃癌细胞的增殖、迁移及血管生成,高表达的LncRNANEAT1与胃癌患者预后不良相关。LncRNA NEAT1可以直接结合和抑制miR-98-5p的表达,解除其对EZH2的靶向抑制,激活Wnt信号途径,促进下游基因cyclin D1及c-myc的表达,其中EZH2在表观遗传学上沉默或激活相关抑癌或癌基因,进而参与胃癌发生发展并与耐药相关[36]。XU Y W等[37]构建LncRNA NEAT1沉默的胃癌AGS和MGC803细胞, LncRNA NEAT1可以竞争性结合miR-17-5p, 其直接靶向转化生长因子β1Ⅱ型受体 (TGFβR2), 通过上调一系列经典的促血管生成因子,如血管内皮生长因子(VEGF), 激活转化生长因子β/Smad同源物(TGFβ/Smad)通路, TGFβ/Smad信号通路是恶性肿瘤细胞发生发展的重要通路,通过促进炎性反应和纤维化,影响EMT过程,促进肿瘤的侵袭与迁移,当该通路被抑制时,可有效逆转恶性肿瘤的发生,由此可见LncRNA NEAT1/miR-17-5p/TGFβR2轴是胃癌血管生成的可能机制,破坏这一轴可能是胃癌治疗的潜在策略。WU D C等[38]制备敲除LncRNA NEAT1胃癌细胞模型,胃癌细胞的增殖和转移均受到抑制,凋亡率显著提高, LncRNA NEAT1可负向调控miR-1294表达, miR-1294抑制剂有助于逆转si-LncRNA NEAT1诱导的胃癌细胞效应, LncRNA NEAT1通过miR-1294调节磷酸化蛋白激酶AKT1表达,继而缓解si-NEAT1诱导的效应,可见LncRNA NEAT1可通过miR-1294/AKT1轴调节磷脂酰肌醇3激酶/丝苏氨酸蛋白激酶/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(PI3K/AKT/mTOR)信号通路,调节胃癌细胞的增殖、凋亡和转移, PI3K/AKT/mTOR信号转导通路是哺乳动物肿瘤免疫中重要的信号通路,在包括胃癌等多种恶性肿瘤的演变过程中发挥重要的作用,以上报道均显示LncRNA NEAT1在胃癌进展和治疗作为潜在的生物标志物。

4 展 望

幽门螺杆菌感染对多种非编码RNA具有调控作用,包括具有促癌作用的lncRNAs、miRNAs以及具有抑癌作用的lncRNAs、miRNAs, 发生变化的lncRNAs、miRNAs进一步调控下游癌基因、炎症基因、血管新生基因的表达,进而调控癌细胞的增殖、迁移、侵袭、血管新生、炎症反应并导致胃癌的发生发展。但幽门螺杆菌感染导致胃癌发生发展中起关键作用的非编码RNA仍不明确,今后仍需要更多的临床研究及基础研究并借助测序手段、芯片手段进行实验,以发现关键的非编码RNA, 进而为深入认识幽门螺杆菌相关性胃癌的发病机制及防治靶点提供依据。