胃癌相关抑癌基因在肝转移中的研究现状及进展

Current Situation and Progress of Tumor-Suppressor Gene Related to Gastric Cancer in Liver Metastasis

摘要: 胃癌相关抑癌基因在肝转移的发生发展过程中起到重要作用，本文简介了主要的相关抑癌基因及研究现状，对胃癌肝转移的研究和治疗具有重要意义。

Abstract: Gastric cancer related tumor suppressor genes play an important role in the development of liver metastasis. This article introduces the main related tumor suppressor genes and the current re-search situation.

1. 引言

胃癌严重威胁着人类的健康，为全球五大癌症之一，根据世界卫生组织(world health organization, WHO)的统计报告，2020年全球胃癌新发病约109万例，中国是世界上胃癌发病率最高的国家，我国胃癌患者约占全球的45% [1] 。胃癌的发生、发展是众多原癌基因的过度活化和许多抑癌基因的失活引起的，是多种遗传改变积累所致 [2] 。肝脏作为胃癌远处转移最常见靶器官，发生肝转移的胃癌患者五年生存率仅10%左右 [3] 。目前，研究胃癌相关基因在肝转移中的作用是克服胃癌问题的关键。国内外专家在胃癌相关抑癌基因研究方面取得了一些成果，该文就胃癌相关抑癌基因在肝转移中的研究进展作一概述。

1.1. P53基因多态性与胃癌发生肝转移的关系

P53基因于1979年首次被发现，参与多种细胞事件的控制，如细胞周期调节、细胞衰老、细胞凋亡、血管生成等等。野生型P53是位于细胞核内的一种磷酸化蛋白，正常细胞内表达水平较低，受到破坏会转化成突变型P53，导致突变型P53蛋白水平升高。P53诱导的基因表达可能在G1期或G2期诱导细胞生长停止，在下一个周期可以修复损伤DNA而抑制肿瘤细胞的发生和发展，所以P53基因的频繁突变导致含有P53缺陷的肿瘤细胞在修复DNA损伤和破坏细胞周期检查点方面存在异常，导致基因组不稳定和细胞转化。

P53突变的模式在胃癌中显示出复杂性，Ranzani等 [4] 应用免疫组织化学研究P53蛋白积累发现在胃癌早期阶段肠道亚型较多见(41%, n = 130)，弥漫性亚型中极少(4%)，但在进展期显示弥散亚型突变频率显着增加(33%)。在全基因组测序结果显示，原发性胃癌可分为4个分子亚型，即染色体不稳定型、微卫星不稳定、基因组稳定型和爱泼斯坦–巴尔(EBV)病毒阳性型，其中染色体不稳定型胃癌P53突变表达高达71%，但此研究未发现有关肝转移的资料，猜测染色体不稳定型胃癌可能引起肝转移 [5] 。Ikari [6] 等研究结果显示胃癌发生肝转移的患者相较于无肝转移的患者，P53突变率在转移组中(86.5%)是非转移组(40.5%)的两倍以上，甚至远高于胃癌的突变频率(47.4%, 136/287)，表明TP53突变可能不是胃癌发生的必要条件，而是在胃癌转移性肿瘤的发展和生长中发挥作用，具有P53突变的胃癌患者倾向于发展出更具侵袭性的肿瘤。同样，在转移组中观察到了LRP1B、PIK3CA、ADAMTS20这些在原发性胃癌中常见的突变基因在始终与P53突变并存，而在非转移组中并没有这一现象，猜测这些突变可能与突变型P53一起促进胃癌的肝转移。

医学界已公认P53基因对肿瘤血管的形成产生影响，野生型P53对血管为负调节，野生型P53通过特异性诱导产生血小板反应素-1 (TSP-1)、抑制环氧合酶-2 (COX-2)等的合成来控制血管生成，与Cyclin E、HIF1A之间的关系也获得了类似的结果，由此可见P53在多个水平上影响血管生成，从而抑制胃癌的侵袭转移。相关研究报道，两种诱导突变的P53再激活化合物COTI-2和APR-246已进入临床试验阶段，可促进突变型P53的重折叠、修复野生型P53的功能，目前正在对多种恶性肿瘤进行治疗临床试验，这对基因治疗方向研究提供了重要参考价值，可能会开启癌症治疗的新时代 [7] 。

1.2. P21基因多态性与胃癌发生肝转移的关系

P21是发现的第一个CDKI基因，也是P53基因最主要的下游基因之一，P21基因定位于人6p21.2，其产物P21蛋白是由164个氨基酸所组成的，在基因上游2.4 kb处存在P53蛋白特异性结合位点，当细胞遭受破坏抑制时，野生型P53蛋白作用于P21基因，使其迅速表达且调控作用。P21是为迄今所知的具有最广泛激酶抑制活性的细胞周期抑制蛋白，但它在生物体内高度保守，很少发生突变。P21可以与多种cdcyclin-CDK复合物结合，如cyclinD1-CDK4、cyclinE-CDK2和cyclinA-CDK结合后抑制其活性，阻止Rb蛋白发生磷酸化，进而停滞在G1期，抑制DNA复制，使损伤的细胞有充足的修复时间。P21在癌细胞中的主要变化是表达量的变化，可以通过p53依赖或非p53依赖的途径参与细胞周期调控以及DNA损伤修复等功能调控。

国内外研究表明P21的失活与进展期胃癌的浸润深度、淋巴结和血道转移关系密切，O-gawa等 [8] 研究172例接受治疗性手术患者的术后结果，原发性胃癌P21阴性患者与P21阳性患者的淋巴结转移(79.8% VS 34.2%, P < 0.00001)，肝转移(88.2% VS 57.4%, P < 0.05)及腹膜扩散(88.6% VS 50.8, P < 0.001)更常见，P21阴性肿瘤患者的生存率明显低于P21阳性肿瘤患者(87.8% VS 45.7%, P < 0.0001)。多重变异分析显示 [9] 检测P53阴性进展期胃癌患者中P21表达与术后生存相关，P21阴性、弱阳性和强阳性肿瘤患者的5年生存率分别为20.1%、36.6%和59.8%，具有统计学意义，而P53阳性进展期胃癌患者中，P21弱阳性和强阳性患者5年生存率为55.8%和43.8%，无论P21表达如何P53阳性晚期胃癌患者的预后均无差异，以上数据我们可以看出P21的表达将有助于估测预后。

运用saRNA是靶向基因启动子区域，引发染色质构象的改变或者改变组蛋白及DNA甲基化修饰水平，从而引发转录激活作用，将P21saRNA (dsP21-322)转染到细胞系上可显著诱导P21在mRNA和蛋白水平上表达，对P21的靶向激活作为治疗治疗肝癌 [10] 、前列腺癌 [11] 的新疗法进行了探索。

1.3. P16INK4A基因多态性与胃癌发生肝转移的关系

P16INK4A位于染色体9p21，作为细胞周期蛋白依赖性激酶(CDK)抑制基因，调节细胞周期，CDK与cyclinD结合会形成cyclinD/CDK4蛋白复合物，该复合物磷酸化PRb蛋白，即视网膜母细胞瘤(Rb)抑制基因的产物，导致细胞周期从G1期进入S期，而P16蛋白直接与CDK4/6分子结合，竞争性抑制CDK与cyclinD的结合，保持Rb蛋白的去磷酸化状态，细胞从而在G0/1期停滞。如果P16INK4A发生因纯合性缺失、杂合性缺失、点突变以及启动子甲基化等造成失活，可使G1期未充分发育的细胞提前进入到S期，过度增殖导致肿瘤发展。在胃癌中，P16基因的失活模式主要缺失或启动子高甲基化来实现。

转移性定植通过诱导促纤维化因子引发肝纤维化，反过来纤维化的肝脏为转移性肿瘤细胞的植入和增殖形成了有利的微环境，活化的肝星状细胞和组织在肝纤维化中起重要协同作用，激活衰老的HSCs可以减少胶原纤维的沉积，促进胶原纤维的降解，增强免疫监视，从而减轻肝纤维化。基因是细胞衰老的关键效应物，研究发现细胞衰老与P16INK4A-Rb和P14ARF-p53这2条途径有关，Rb和P53是衰老信号通路网络中的2个重要的控制点。Janzen等 [12] 发现P16INK4A的表达在老年小鼠中的造血干细胞中显示了其诱导衰老和抗增生和自我更新能力。Guo等 [13] 发现IL-10在体外通过上调P53和P21在诱导活化的原代大鼠肝星状细胞衰老中和减轻肝纤维化起到关键作用，所以，增加P16、P21及P53蛋白的表达，促进诱导衰老有助于减少过的成纤维细胞增殖并抑制肝肿瘤。

1.4. RECK基因多态性与胃癌发生肝转移的关系

胃癌细胞分泌多种基质金属蛋白酶(MMPs)，降解多种细胞外基质(ECM)，破坏正常细胞组织学屏障，从而向邻近组织侵袭和远处转移，通过下调MMPs表达可以理论上抗胃癌生长及转移。RECK基因定位于9p13-9p12，在肿瘤的发生发展中起到抑制作用。国外的Clark [14] 等研究发现RECK蛋白可以抑制MMPS的活性，下降到ECM不能重塑的程度，现有的血管产生的新毛细血管和新管腔也受到抑制作用。Dashek等 [15] 研究表明诱导或维持RECK表达会抑制促炎性角质形成蛋白和表皮生长因子受体(EGFR)信号传导可以减轻肝纤维化，肝纤维化形成的主要原因之一是细胞外基质(ECM)合成与降解失衡，导致ECM在肝脏中过度沉积，RECK会抑制基质金属蛋白酶类(MMPs)的失活，促进ECM的降解，抑制肝纤维化进而抑制肝转移的发生。Song等 [16] 的实验结果中，RECK是影响胃癌远处转移及侵袭能力的独立因素，同样OhtaS等的 [17] 体内实验表明，RECK基因转染肿瘤细胞后，显著的抑制其转移侵袭程度，猜测RECK表达水平较高，往往预示着较好的预后。所以通过提高RECK的表达水平来治疗癌症是一种可行的方法，RECK诱导剂DSK638上调内源性myc抑制剂MXI1和RECK基因表达，在小鼠异种移植模型中抑制肿瘤血管生成、侵袭和远处转移 [18] ，来自山茱萸的三环化合物Harmine处理过的非小细胞肺癌细胞中，RECK表达及其下游信号级联被显着激活 [19] ，所以重新激活下调的RECK的药物可能具有临床价值。

1.5. PTEN基因多态性与胃癌发生肝转移的关系

PTEN基因具有脂质磷酸酶和蛋白磷酸酶双重特性磷酸酶活性，在这两种活性中，脂质磷酸酶使PIP3去磷酸化，从而抑制PI3K的活性，阻止Akt转位和构象改变，从而阻滞癌细胞周期且拮抗癌细胞存活、增殖和侵袭，脂质磷酸酶功能丧失导致的PI3K/AKT过度活化是PTEN缺陷型癌症中最重要的致癌驱动力。蛋白磷酸酶活性被认为在调节细胞黏附、细胞迁移、血管生成和肿瘤转移中发挥重要作用。近年的研究发现，处于正常静息状态的细胞，PTEN大多表达在细胞核中，而在肿瘤组织中PTEN则是一种质表达主导的状态，细胞质PTEN通过拮抗PI3K/Akt信号转导抑制肿瘤，而核PTEN维持染色体完整性和着丝粒稳定性，PTEN在细胞内位置表达错误定位可能导致细胞恶性生长 [20] 。

PI3K/AKT信号的过度激活与包括胃癌在内的多种癌症的发生和转移有关，过度激活的PI3K/AKT/mTOR信号可以促进肿瘤细胞EMT(上皮细胞–间充质转化)，降低E⁃钙黏蛋白(E-Cadherin)的表达且上调血管内皮生长因子。受到抑制的PTEN编码蛋白通过FAK/P130信号途径引起FAK磷酸化下降，细胞间黏附能力减弱，导致MMPs、VEGF表达增加。在胃癌肝转移灶中，E-cadherin的表达也较原发灶低，E-cadherin也是EMT最主要特征之一，促进多种癌症的转移 [21] 。上调的VEGF可作用于血管内皮细胞，通过IL-1α等炎症因子刺激血管内皮细胞的增殖和血管生成过程，促进胃癌肝转移 [22] 。Zheng H等 [23] 免疫组化研究检测显示发生肝转移胃癌患者中，73%患者的PTEN基因缺失表达，且Zhang LL等 [24] 构建的胃癌裸鼠模型中观察到，PTEN过表达诱导原发肿瘤更小，腹膜转移结节更少，肝脏转移的频率更低，这些数据为PTEN基因在胃癌肝转移中提供了强有力的证据。

1.6. Syk基因多态性与胃癌发生肝转移的关系

Syk基因位于人类染色体9q22上，编码的Syk是具有抑癌作用的非受体酪氨酸激酶(PTKs)，Syk在胃癌中失活的主要原因是Syk基因启动子的甲基化。人表皮生长因子受体2 (HER2)已在许多肿瘤中被证实能够调节细胞增殖、侵袭和凋亡，促进肿瘤的形成和转移，胃癌细胞中HER2过表达会促进胃癌细胞发生肝转移，进一步研究发现Syk与Her-2是一对功能相反的抑癌/癌基因，其一Syk可以抑制Her-2过表达引起的血管内皮细胞的收缩，增强血管屏障的通透性，阻止肿瘤的转移 [25] ，其二在血管生成方面Syk与Her-2起相反作用，胃癌组织内Syk表达量与肿瘤的微血管密度之间为负相关 [26] 。

但是，Syk在促纤维化的相关疾病中起致病作用，在Qu等 [27] 小鼠模型研究中，Syk的活化可促进肝星状细胞细胞外基质的生成，造成其过度沉积，促进肝纤维化，Syk拮抗剂(GS-9973)通过抑制肝星状细胞活化有效地抑制肝纤维化，所以Syk在胃癌肝转移发挥的作用尚存有争议，有待更多的研究来证实。

1.7. KAI1基因多态性与胃癌发生肝转移的关系

KAI1基因又称CD82，首次由Dong等在前列腺癌中发现，定位于人染色体11p11.2上的肿瘤转移抑制基因，并编码四跨膜蛋白家族(TM4SF)的跨膜糖蛋白，可通过调控β-连环蛋白所介导的信号转导途径，使E-钙黏蛋白/β-连环蛋白之间的细胞黏附功能保持稳定或增强。此外，KAI1还可以抑制β-连环蛋白介导的EMT过程，从而阻止肿瘤血管生成和淋巴管生成。当KAI1被引入转移性癌细胞时，它能够抑制它们的转移能力，但对原发肿瘤没有抑制作用。Lombardi DP等 [28] 在12名患有IV期转移性结直肠患者的子集中观察到KAI1蛋白表达量从正常的相邻结肠粘膜到原发性肿瘤到肝转移灶呈进行性下调。Guo J等 [29] 的研究数据显示，KAI1表达降低与淋巴结转移、TNM分期、患者存活时间、浸润深度和胃癌分化程度显着相关。Guan-Zhen等 [30] 通过免疫组织化学检测发现，KAI1基因在胃癌肝转移瘤中的表达明显低于原发灶中的表达。Zheng H等 [31] 通过胃癌肝转移组织芯片发现KAI1基因表达与肝转移呈显著负相关，推测KAI1表达下调的胃癌具有转移至肝脏的能力。因此，KAI1基因的表达与胃癌肝转移存在密切关联，可为胃癌肝转移检测的提供参考指标。KAI1基因去甲基化造成KAI1基因的表达水平减低，使用去甲基化药物5-Aza-CdR可以使KAI1基因的表达水平显著上调，已有在胃癌细胞株 [32] 、肺癌细胞株 [33] 、肝癌细胞株 [34] 使用了5-Aza-CdR后，KAI1mRNA的表达水平得到了明显提高，抑制了这些细胞株的体外增殖能力，KAI1基因重新发挥抑癌作用。

1.8. Kiss-1基因多态性与胃癌发生肝转移的关系

Kiss-1基因是近年来发现的新抑癌基因，定位于1q32~q41，具有Src癌蛋白的同源3号区(SH-3)，Kiss-1蛋白有与SH-3结合的位点，进而抑制带有SH-3的各种因子参与转移级联反应，抑制肿瘤的形成；Kiss-1蛋白也能通过IP3信号通路，活化PLC激酶，抑制肿瘤细胞增殖，诱导其分化和凋亡；此外，Kiss-1基因可能通过ERK1/2 MAPKinase途径和PI3K-Akt通路抑制胃癌侵袭转；Kiss-1基因通过抑制MMP9表达，细胞外基质的降解减弱，也可以通过抑制转录因子Spl介导的VEGF表达，影响胃癌细胞血管生成；Kiss-1还可通过上调连环素表达，抑制上皮间质转化(EMT)，提高肿瘤细胞之间粘附力，避免肿瘤细胞脱离原发灶而分离，对抑制胃癌细胞的侵袭及转移具有积极作用，而Kiss-1基因编码蛋白也可通过旁分泌方式与间质细胞协同作用，诱导肿瘤休眠，对抗肿瘤转移有重要影响。

胡潇滨 [35] 的研究结果显示提示胃癌的Kiss-1表达与胃腺癌的淋巴结转移、远处转移和TNM分期有关。Dhar DK等 [36] 研究了40个胃癌组织原位杂交的Kiss表达，发现Kiss-1低的胃癌有频繁的静脉侵犯、远处转移和肿瘤复发。Guan-Zhen [30] 等研究报道，Kiss-1蛋白在肝转移和(或)淋巴结转移组织中的阳性表达率低于原发胃癌组织。在TCGA数据库中，分析354例胃癌患者的Kiss-1表达水平与胃癌临床病理因素及患者预后的相关性，发现Kiss-1表达水平越低，患者发生远隔脏器转移越快，5年生存率越低，这提示Kiss-1基因与胃癌脏器远隔转移与预后相关。以上研究结果进一步印证检测Kiss-1蛋白表达情况在转移灶中的表达降低特别是在肝转移灶中，这对临床治疗方案的选择、判断病人预后具有一定价值。

Kisspeptins是Kiss-1的产物，是从人胎盘中分离出对孤儿G蛋白偶联受体，基本均有分泌功能，国内外学者尝试着将KPs作为选择替代治疗，Beck的研究结果显示，Kiss-1基因表达受到抑制在发生远处转移的肿瘤患者体内，通过KPs的使用能够使Kiss-1重新表达，阻碍肿瘤细胞转移到各个组织 [37] 。Tanaka A等 [38] 把Kisspeptins激动剂类似物的持续皮下给药于健康男性，导致血浆睾酮快速和显着降低表明它们作为抗雄激素依赖性前列腺癌药物的治疗潜力。

1.9. nm23基因多态性与胃癌发生肝转移的关系

1988年STEEG应用差异杂交法从鼠黑色素瘤细胞系中筛选出nm23，定位于染色体17q21.3-22，这一定位点被认为与P53基因位点十分接近，肿瘤细胞易在此处形成基因定位和等位基因杂合性丢失，编码的产物核苷二磷酸激酶(NDPK)在微管的聚合/解聚和G蛋白介导的信号传导起重要作用，所以nm23蛋白的改变，一方面可以使微管聚合异常，从而导致癌细胞染色体非整数倍的形成，促进肿瘤的发展;另一方面，可以通过影响细胞骨架而引起细胞运动，参与浸润、转移过程。nm23基因家族研究较多，目前已知H1~H10等10个基因，其中在肿瘤转移中发挥重要作用的是nm23-H1。姚乐等 [39] 研究发现，胃癌中nm23-H1蛋白的表达与胃癌的浸润程度、淋巴结转移及病理分化程度呈负相关。季斌斌 [40] 的研究结果显示肝转移的胃癌阳性表达率显低于无转移组胃癌，说明nm23蛋白表达与胃癌的肝转移呈负相关。Nesi等 [41] 研究认为胃癌的五年生存率与其nm23-H1基因的表达存在显着的密切关联，可作为判断胃癌患者转移与预后的一个重要指标。而且过表达nm23-H1可增加铂类药与DNA链内交联形成，降低线粒体对铂类药-DNA复合物的清除率，改变线粒体通透性，从而增加损伤，引起细胞凋亡加强。国内王桂美等 [42] 的结果表明，nm23-HI表达状态关系到铂类药物应用在晚期胃癌患者的预后评估。

如已报道两种NM23-H1的基因治疗法，腺病毒(AAV)转染AAV-NM23-H1的卵巢腺癌细胞系构建小鼠原位移植瘤模型，结果显示小鼠肝转移数量减少60%，存活时间大大延长 [43] 。NM23-H1的蛋白治疗方式通过递送细胞渗透性NM23-H1蛋白(CP-NM23)作为抗转移药物 [44] ，还有用醋酸甲羟孕酮(MPA)激活糖皮质激素受体促进NM23-H1过表达均成功地不同程度地增加Nm23-H1表达和抑制癌症转移 [45] 。最近提出一新的策略，小分子NMac1可以和Nm23-H1结合并稳定六聚体，从而导致NDPK活性的上调，作为NDPK-A的激活剂 [46] ，所以深入揭示NM23-H1蛋白在肿瘤细胞的表达调控机制和蛋白降解机制能够为筛选新的药物靶点提供有效的理论支持。

1.10. GRIM-19基因多态性与胃癌发生肝转移的关系

干扰素—维甲酸诱导的细胞死亡调节因子(GRIM-19)是应用反基因敲除分离发现的一个新的细胞凋亡相关基因，位于人染色体19p13.2。发生磷酸化的STAT3可以通过JAK-STAT信号传导通路，激活癌基因、细胞周期调节蛋白及抗凋亡蛋白的表达，促进肿瘤的发生，而GRIM-19能特异性地与STAT3结合，抑制STAT3活化。研究报道基因突变或启动子高甲基化可能与GRIM-19的失活有关。TCGA数据库显示GRIM-19的表达下调与胃癌患者OS、PFS、FPS、PPS和DFS生存率降低呈正相关。Huang Y [47] 统计结果显示GRIM-19阳性患者的5年OS为70%，但GRIM-19阴性患者仅为30%，这些数据表明GRIM-19是胃癌恶性进展的潜在预后生物标志物。在Huang Y等 [48] 早期研究中发现，过表达GRIM-19的胃癌细胞系SGC-7901中MMP-9、MMP-2和VEGF表达下调，其粘附及迁移侵袭能力明显抑制，肝转移减少，说明GRIM-19表达与细胞迁移侵袭能力的调控有关。王欣 [49] 之后又构建了相应的裸鼠尾静脉转移模型探究GRIM-19缺失对胃癌细胞在体内向远隔器官侵袭能力，同样提示GRIM-19缺失在体内促进胃癌细胞的远处转移能力。Xu Y [50] 等研究构建抑制基因GRIM-19和乙醇胺官能化聚(缩水甘油基甲基丙烯酸酯)的纳米复合物在治疗血管丰富的神经母细胞瘤小鼠模型中，不仅降低Cyclin D1、BCL-2和MMPs 2和MMPs 9的表达水平，抑制细胞增殖、迁移，而且显著抑制了局部并发症如瘤内出血，全身并发症如贫血、肺栓塞，显示出了高特异性和有限的副作用，具有减少化疗引起炎症等并发症方面的潜力，为临床癌症治疗提供新的策略。

2. 总结和展望

肝脏是胃癌血行转移最常见的靶器官，由于胃癌的异质性强，病情进展快，胃癌肝转移患者预后极差，所以胃癌肝转移一直是胃癌治疗的棘手问题。还有很多分子和基因与胃癌肝转移的发病密切相关，OPN、PRLs、ERBB3、CCNEl、BUBRl、PIK3CA、KIT等可能与胃癌肝转移呈正相关。基因治疗是一种有吸引力的癌症治疗方法，因为它高特异性和有限的副作用，当前有关胃癌相关基因研究仍然是未来一段时期国内外专家们关注焦点，基因的靶向治疗应用逐渐增多，癌基因、抑癌基因对胃癌靶向治疗具有重要影响，相信不久的将来，我们就会解开胃癌相关基因之谜，从而为我们克服胃癌这一世界性问题提供利器。

NOTES

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^*通讯作者。