胃黏膜病变中黏蛋白异常表达的研究进展

Progress in the Study of Abnormal Expression of Mucin in Gastric Mucosal Lesions

摘要: 黏蛋白表达失调是大多数上皮恶性肿瘤在致癌转化后的最早事件之一，因此它被认为是肿瘤标记物研究开发的潜在候选者。在幽门螺杆菌感染、慢性萎缩性胃炎、肠上皮化生、胃发育不良和胃癌等病理状态下，上皮细胞黏蛋白的表达会发生异常改变，从而进一步影响疾病进程，这预示着黏蛋白具有作为胃癌诊断和预后标志物的巨大潜力。本文结合最新研究，就黏蛋白与胃黏膜病变作一综述，阐述它们在胃黏膜病变中的表达特征，以期有助于发现胃疾病新的治疗干预靶点。

Abstract: Since mucin dysregulation is one of the earliest events in most epithelial malignancies after oncogenic transformation, it has been considered as a potential candidate for biomarker development. The expression of epithelial mucins is abnormally altered in pathological states such as Helicobacter pylori infection, chronic atrophic gastritis, intestinal epithelial hyperplasia, gastric dysplasia, and gastric carcinoma, thus further affecting the disease process, which predicts that mucins have a great potential to serve as diagnostic and prognostic markers for gastric cancer. In this paper, we present a review of mucins and gastric mucosal lesions in the light of recent studies, and describe their expression characteristics in gastric mucosal lesions, with a view to identifying new therapeutic targets for gastric diseases.

1. 引言

目前，Correa级联反应是公认的一种肠型胃癌的发病模型：由于Hp感染等因素引起胃黏膜的慢性炎症，导致多灶性腺体萎缩，并随着萎缩的进展，上皮细胞出现肠上皮化生、异型增生，最终发生癌变。正常胃黏膜显示特异性的MUC1、MUC5AC和MUC6表达。然而，MUC1、MUC5AC和MUC6表达的特异性模式在该过程中发生改变，并伴有分泌型MUC2的从头表达[1]。本文重点研究了MUC1、MUC5AC、MUC6和MUC2在不同胃黏膜病变中的表达特征。

2. 黏蛋白的种类、结构特点及功能

“黏蛋白”一词是尼古拉斯·西奥多·德·索绪尔(Nicolas Theodore de Saussure)于1835年引入的，用来指代分泌性黏液的主要成分。各种黏蛋白由各自相应名称的黏蛋白基因(MUC gene)编码产生。目前，人类基因组组织/基因命名委员会(HUGO/GNC)总共列出了21个黏蛋白基因，每个成员都具有特有的蛋白结构域和组织特异性糖基化，并且在不同的组织中表达，见表1。黏蛋白主要分为分泌型和膜结合型两大类。

Table 1. Tissue distribution of 21 mucin genes

表1. 21种黏蛋白基因组织分布

粘蛋白基因	染色体位点	分布
膜结合型粘蛋白
MUC1	1q22	胃、乳腺、胆囊、宫颈、胰腺、呼吸道、结肠、十二指肠、 食道、肾脏、眼、B细胞、T细胞、中耳上皮
MUC3A	7q22.1	小肠、结肠、胆囊、十二指肠、中耳上皮
MUC3B	7q22	小肠、结肠、胆囊、十二指肠、中耳上皮
MUC4	3q29	呼吸道、胃、宫颈、结肠、眼睛、中耳上皮
MUC12	7q22	结肠、小肠、胃、胰腺、肺、肾、前列腺、子宫
MUC13	3q21.2	结肠、小肠、气管、肾脏、阑尾、胃、中耳上皮
MUC14/内粘蛋白	4q24	心脏、肾脏、肺
MUC15	11p14.3	脾脏、胸腺、前列腺、睾丸、卵巢、小肠、结肠、外周血白细胞、 骨髓、淋巴结、扁桃体、乳腺、胎儿肝脏、肺、中耳上皮
MUC16	19p13.2	腹膜间皮、生殖道、呼吸道、眼、中耳上皮
MUC17	7q22	腹膜间皮、生殖道、呼吸道、眼、中耳上皮
MUC20	3q29	肾脏、胃、十二指肠、胎盘、结肠、肺、前列腺、肝脏、中耳上皮
MUC21/表聚糖蛋白	6p21.33	肺、大肠、胸腺和睾丸
MUC22	6p21.33	肺、胎盘、睾丸
分泌型粘蛋白
凝胶形成粘蛋白
MUC2	11p15.5	小肠、细胞、眼睛、中耳上皮。呼吸道、结肠
MUC5AC	11p15.5	呼吸道、胃、宫颈、眼睛、中耳上皮
MUC5B	11p15.5	呼吸道、唾液腺、子宫颈、胆囊、胰腺、中耳上皮
MUC6	11p15.5	胃、十二指肠、胆囊、胰腺、宫颈、中耳上皮
MUC19	12q12	舌下腺、下颌下腺、呼吸道、眼睛、中耳上皮
非凝胶形成粘蛋白
MUC7	4q13.3	唾液腺、呼吸道、中耳上皮
MUC8	12q24.33	气管、子宫颈、睾丸、子宫内膜、胎盘
MUC9/OVGP1 (输卵管糖蛋白1)	1p13.2	输卵管

2.1. 分泌型黏蛋白

分泌型黏蛋白可进一步细分为凝胶形成黏蛋白(MUC2、MUC5AC、MUC5B、MUC6和MUC19)和非凝胶形成黏蛋白(MUC7、MUC8和OVGP1/MUC9)，前者的编码基因具有较大的蛋白质核心和重复氨基酸序列(PTS)，即富含脯氨酸、苏氨酸和丝氨酸的区域，并且高度O-糖基化，后者是较小的分泌黏蛋白，不会寡聚化，因为它们缺乏富含半胱氨酸的结构域，因此被发现为单体。

通常，分泌型黏蛋白在呼吸系统、泌尿生殖系统、胃肠道和眼前庭系统的上皮表面形成保护层。

2.2. 膜结合型黏蛋白

膜结合型黏蛋白锚定细胞外膜上，这种外膜是一种不透水的结构，因此大多数物质必须通过特定的途径渗透。包括MUC1、MUC3A/B、MUC4、MUC12、MUC13、MUC15、MUC16、MUC17、MUC20、MUC21和MUC22。膜结合型黏蛋白作为细胞表面受体发挥作用，并对各种外部刺激作出反应，以实现不同的细胞反应，如细胞生长、分化、细胞增殖和细胞凋亡。

3. 正常胃黏膜中黏蛋白的表达

正常胃黏膜显示特异性表达MUC1、MUC5AC和MUC6的细胞类型。前两种黏蛋白在浅表小凹上皮中发现，而MUC6在胃底黏膜颈细胞、胃窦和贲门黏膜下腺中表达。它们形成保护层，维持着胃表面上皮和胃腔之间的HCI梯度，同时在胃蛋白酶原转运及其活化抑制中起重要作用。此外，粘附的黏液充当腔内胃蛋白酶的屏障，从而保护黏膜免受蛋白酶水解消化。正常胃黏膜不表达MUC2。

3.1. MUC1

MUC1也称为EMA、MCD、PEM、PUM、KL-6和MAM6，它是一种大分子蛋白。正常情况下，MUC1在几乎所有上皮细胞表面都有表达，形成紧密的网状结构，起到保护细胞的屏障作用。它可以帮助调节转移过程中的细胞脱落和粘附；保护上皮细胞的顶端细胞膜免受有害环境和免疫攻击；提供对刺激的抵抗力；通过受体屏蔽抑制免疫反应；并作为入侵病原体的诱饵受体。它还参与润滑、细胞表面水合作用和防止降解酶[2]。

MUC1定位于染色体1q21-24，最早在母乳中发现，几乎所有呼吸道、女性生殖道、胃肠道、中耳、唾液腺、乳腺和正常胰小叶内管的腺体上皮表面均有MUC1表达[3] [4]。有研究表明，其在乳腺、卵巢、肺、胰腺、前列腺和结直肠癌中的表达显著增加[5]。

3.2. MUC5AC

MUC5AC是一个巨大的多结构域寡聚分泌分子，具有高度O-糖基化的载脂蛋白核心，并且在富含半胱氨酸的氨基结构域和羧基末端结构域之间具有广泛的分子内二硫键。

MUC5AC主要在气管支气管杯状细胞、胃上皮细胞、结膜和泪腺组织中表达，但不在角膜中表达[6]。在结直肠腺瘤和胰腺癌中可观察到MUC5AC的异常表达[7]。此外，MUC5AC的表达水平与细胞异型增生的程度有关[8]。在哮喘、支气管炎、囊性纤维化和干燥综合征患者中，其表达水平也较高[9]。最近有研究表明，MUC5AC在晚期胆管癌中更常见[8]。并且，MUC5AC表达降低与结直肠癌患者生存率降低有关[10]。

3.3. MUC6

MUC6位于11p15.5染色体上，具有大量的VNTR，MUC6在位于胃颈部区域的胃黏膜和粘液细胞中表达。它还在胃和十二指肠粘液腺、胰胆管和宫颈内皮细胞中表达[11]，并在8周龄胚胎的胃中表达[9]。胃癌常可见MUC6的异常表达。此外，在高分化胆管癌、乳腺癌[12]和结肠无蒂锯齿状腺瘤[11]中，也可见MUC6表达水平显著升高。

3.4. MUC2

Gum等人于1989年首次发现并描述了MUC2 [13]。其cDNA是从人小肠cDNA文库中分离出来的[14]。MUC2的中心结构域由两个高度重复的序列组成[15]。第一个位于中心位置，其特征是23个氨基酸的一个基序的完美重复，第二个位于上游，由一个不规则的序列组成，这些序列与347个氨基酸的单元一起重复。这两个序列富含Ser-Thr-Pro的氨基酸残基。MUC2主要在肠道和结直肠杯状细胞中表达[16] [17]。结直肠肿瘤的发病机制与MUC2表达有关[18]。在结直肠癌、胃癌和卵巢肿瘤[19]中检测到MUC2表达下调[20]。

4. 幽门螺杆菌感染

Hp是一种革兰氏阴性细菌，是慢性胃炎、胃肠上皮化生和胃癌发展的最重要因素；它已被世界卫生组织列为I类致癌物，尤其是肠型胃癌。慢性幽门螺杆菌感染后也有一些潜在的长期变化，包括炎症状态、免疫和细胞凋亡功能障碍、线粒体变化、衰老和胃菌群失调。这些变化可能会增加上皮细胞向癌细胞转化的潜力[21]。Hp主要定植于成年人的胃上皮，黏蛋白作为胃黏膜的屏障组成成分，在Hp感染过程中扮演着重要角色。通常情况下，Hp多与MUC5AC共定位于靠近上皮细胞表面的黏液层。Hp上的BabA和SabA粘附素与MUC5AC上的Lewis B血型抗原结合，促进定植。这同时也是Hp的一种自我保护机制，使其免受胃腔内机械、化学因素的影响。在慢性幽门螺杆菌感染中，正常表达的MUC5AC和产生MUC5AC的细胞可能逐渐减少[22]。一方面，Hp与MUC5AC结合会使Hp随着胃的蠕动排出胃腔，减少胃内细菌密度，也减少Hp与上皮细胞表面MUC1或糖脂的结合。另一方面，Hp感染使MUC5AC的分泌速度减慢，同时抑制黏蛋白的合成，导致表达MUC5AC、MUC1的上皮细胞明显减少。在Hp感染状态下，MUC6在胃表面上皮细胞中出现异常表达及定位，但整体表达量未见明显变化，因而，在Hp阳性患者中发现MUC5AC表达：MUC6表达总体没有明显变化。并且有研究表明，胃表面上皮MUC6的表达增加伴随着MUC5AC表达的减少[23]。这种正常胃表达模式的逆转可以在消除感染后恢复。

5. 胃黏膜萎缩

胃黏膜萎缩传统上被定义为胃腺体的丧失。基于这一简单的定义，组织病理学家在就胃萎缩的性质、存在和分级方面依旧很难达成统一。胃黏膜感染、长期药物刺激以及免疫和遗传因素均可导致胃黏膜萎缩。目前胃黏膜萎缩与萎缩性胃炎尚未完全区分开来。萎缩性胃炎有两种类型：一种幽门螺杆菌感染相关的以胃体为主型，另外一种局限于胃体和胃底的自身免疫型。自身免疫型较前者罕见。自身免疫型的发病机制包括：1) 抗体介导的壁细胞丢失导致胃酸缺乏；2) 抗体介导的内因子丢失导致恶性贫血。有研究根据胃黏膜萎缩的组织学结构和细胞形态学特征，以及病变发生发展过程中细胞的恶性转化模式，建立胃黏膜萎缩性疾病的组织病理学分期，如下：1) I期胃黏膜腺萎缩：轻度萎缩，胃黏膜腺体积较小；2) II期代偿性增生性萎缩：代偿性增生和胃黏膜腺减少；3) III期肠化生萎缩：以肠上皮化生型为主，肠上皮化生细胞占整个腺体的>4%；4) IV期平滑肌增生性萎缩：固有层出现不同大小和形状的平滑肌碎片和平滑肌纤维增生性萎缩。免疫组化结果提示固有层腺萎缩主要表现为MUC6阳性细胞减少或缺失以及MUC5AC阳性细胞减少[24]。代偿性增殖性萎缩主要发生在MUC4AC的广泛阳性表达中，MUC2减少或缺失。

6. 胃肠上皮化生

自Correa提出逐步进展模型以来，胃肠上皮化生作为导致胃癌的癌前状态的概念已被广泛接受。随着萎缩的进展，肠型上皮细胞会替代胃上皮细胞，即胃肠上皮化生，其最突出的特征是存在含肠黏蛋白的杯状细胞。根据组织形态学和黏蛋白表达特征，肠上皮化生分为三种类型：完全型(I型)、不含磺黏蛋白的不完全型(II型)和含磺基黏蛋白的不完全型(III型) [25]-[27]。据观察，III型肠上皮化生的患者患癌症的相对风险更高[28]。不完全IM，可见浅表或小凹上皮和腺体，其特征是分泌性柱状细胞将黏蛋白分泌到顶端细胞质中，并存在杯状细胞；完全IM，其特征是柱状吸收细胞无黏蛋白分泌和杯状细胞的存在。不完全性肠化生的特征是MUC1、MUC2和MUC5AC的高表达。完全肠上皮化生的特征是MUC2表达较弱，MUC1、MUC5AC和MUC6缺失。

7. 胃良性肿瘤

7.1. 胃腺瘤

肠型胃腺瘤表现MUC2、CD10表达，而胃型胃腺瘤表有MUC5AC和MUC6，MUC2缺失[29]。

7.2. 胃幽门腺腺瘤

据推测，由于自身免疫性胃炎的比例很高，PGA主要发生在女性(52%)中，诊断时的平均年龄在70岁[30]。胃幽门腺腺瘤已被证明起源于慢性受损的黏膜。肿瘤腺体具有胃幽门分化，组织紧密，偶有囊性扩张。单个细胞呈立方体至柱状，具有嗜酸性至两亲性细胞质，无顶端黏蛋白帽或顶端黏蛋白帽形成不良。细胞核呈圆形至椭圆形，偶有突出的核仁。幽门腺腺瘤表达显示出MUC6的多样性。MUC5AC阳性可累及整个病灶，而不限于表面上皮。低级别病变多为MUC6弥漫性表达，表面有MUC5AC表达。

在免疫组织化学上，幽门腺分化的标志是MUC6表达，少量情况下出现局部病灶表现为MUC5AC的阳性。目前认识到的胃幽门腺腺瘤有三种模式：“混合型”(最常见的，MUC6和MUC5AC标记的比例不同)、“纯幽门型”(以弥漫性MUC6染色为特征，但MUC5AC仍在浅表上覆的小凹上皮中表达)和罕见的“主要小凹型”(弥漫性MUC5AC表达和MUC6阳性仅限于腺体的基底部分) [31]。

7.3. 泌酸腺腺瘤

胃泌酸腺腺瘤(Oxyntic gland adenoma, OGA)是一种新近被认识的良性上皮性肿瘤，在2019年出版的第5版《世界卫生组织(WHO)消化系统肿瘤分类》中，该肿瘤首次正式被独立分类命名。OGA的特征性是向主细胞、壁细胞和黏液颈细胞分化，包含泌酸腺的正常细胞成分。在显微镜下，泌酸腺瘤主要细胞类型为未成熟的主细胞，类似于正常胃底腺体的主细胞和壁细胞的混合，以及主要的黏膜颈细胞和小凹分化模式，MUC6呈阳性表达[32]。

8. 胃癌

胃癌(Gastric Cancer, GC)是人类癌症死亡的第三大原因，也是一个严重的全球问题。在GC高发地区，大多数病例与H. pylori感染有关，GC的发展经历感染、胃萎缩、肠化生和不典型增生等几个阶段。胃癌有多种组织学分类系统，全世界最常用的是Lauren分类。根据Lauren分类，胃癌分为肠型和弥漫型，二者在临床和流行病学特征上存在差异。有一小部分腺癌可呈现两种类型的特征。早期胃癌，无论是弥漫型还是肠型，均显示MUC5AC表达，而晚期胃癌则失去反应性。且与晚期相比，MUC5AC的表达被广泛认为在低级别癌中表达，因而MUC5AC表达增加与更好的预后相关，而表达降低表明患者生存率低[2] [3]。

弥漫型胃癌显示胃表型，即MUC5AC和MUC6阳性，肠型胃癌MUC1、MUC3、MUC4、MUC5B的表达量增多，而MUC5AC、MUC6表达下降。

基于黏蛋白表达的分类，胃癌又可分为三型：胃型、肠型和混合型。通常，胃型以MUC5AC和MUC6表达为主，肠型表现为显著的MUC2表达，而MUC2黏蛋白在印戒细胞癌和弥漫型胃癌中很少被检测到。混合型则呈现中间模式。

也有研究表明黏蛋白表达与胃肿瘤位置相关。MUC5AC与胃窦癌相关，MUC2与贲门癌相关。另外胃癌中MUC1的过表达与发生脉管浸润、淋巴结转移和同步肝转移相关[4]。

9. 讨论

胃黏膜从正常形态进展为胃癌的过程中，上皮细胞的黏蛋白表达发生了异常的动态改变。MUC5AC表达的下调贯穿整个疾病发展过程，它削弱了黏蛋白的保护作用。从萎缩性胃炎开始，MUC6表达量下调。当上皮细胞发生肠上皮化生，MUC2即异常表达于胃部。MUC1等膜结合型黏蛋白在胃癌中表达升高，通常提示更差的预后，也可作为干预的靶点。为了胃疾病的诊断和预后目的，黏蛋白的检测最初依赖于通过组织化学和免疫组织化学技术，这些技术具有在内窥镜检查过程中获得的活检标本上进行的优点，同时也存在定量而不是定性评估的缺点，目前已经发展到黏蛋白基因的检测。器官微环境、病因和肿瘤–宿主相互作用影响黏蛋白的产生和胃癌的形态。促进黏蛋白表达的分子机制很复杂且仍然未知。

10. 小结

黏蛋白的表达反映疾病的状态，同时亦影响着疾病进程。了解黏蛋白的表达有利于认识胃上皮病变过程，有助于寻找潜在的诊断、预后标志物，甚至治疗靶点。

利益冲突

本文所有作者均声明不存在利益冲突。

基金项目

江苏省高等院校基础科学(自然科学)研究重大项目(编号：23KJA320005)。

NOTES

^*通讯作者。