胃癌腹膜转移相关基因的研究进展

邓伟 王学红 芦永福

作者单位：810016 青海西宁，青海大学（邓伟）；青海大学附属医院消化内科（王学红、芦永福）

胃癌（Gastric Carcinoma）是全球癌症相关死亡主要原因之一，晚期患者超过一半最终死于腹腔复发，并且腹膜转移患者的5年生存率仅为2%[1]。腹膜转移的发展是一个多步骤过程，首先从原发性肿瘤中分离癌细胞，进行到游离肿瘤细胞附着于腹膜间皮细胞，使间皮细胞回缩以暴露基底膜，附着于基底膜，细胞外基质的降解，癌细胞的增殖，最后血管生成[2]，大致可以概括为粘附-降解-移动-血管生成过程。现从这四个过程对胃癌腹膜转移主要的相关基因作一综述，以期为胃癌腹膜转移机制提供思路。

1 粘附

1.1 TGFBI 转化生长因子β诱导基因(transforming growth factor β induced gene, TGFBI)也称 βig-h3，最初由Skonier等[3]利用TGF-β1诱导肺腺癌细胞克隆而来，位于染色体5q31上。研究表明[4,5]TGFBI表达在术中发现腹膜转移病灶、腹腔灌洗液中游离癌细胞(+)及CEA mRNA(+)情况下有更高阳性率(P＜0.05)，因此在胃癌患者腹膜间皮细胞TGFBI表达可能是腹膜转移的预测标志物。胃癌腹膜转移关键在于癌细胞附着到腹膜，TGFBI有助于成纤维细胞的粘附和扩展,纤维细胞可通过细胞膜上的糖蛋白与癌细胞发生选择性黏附，这在胃癌腹膜转移中发挥重要作用[6,7]。

1.2 CDH1 CDH1是定位于染色体16q22.1的一种

肿瘤转移抑制基因，其编码的钙依赖性细胞粘附分子钙粘素-1（CDH1）也称为上皮钙粘蛋白（E-钙粘蛋白），其在维持正常的细胞粘附和粘附连接中起重要作用，并在细胞骨架中起作用，这意味着其表达和功能的程度直接影响肿瘤细胞的分离和再附着。当CDH1的活性正常时，肿瘤细胞不容易从原发肿瘤脱落，相反，CDH1失活导致降低的细胞粘附和异常极性[8]。Yu等[9]研究发现术前腹腔冲洗液中的CDH1甲基化与腹膜转移显著相关（P＜0.05），此外CDH1甲基化和CDH1非甲基化患者的5年生存率分别为35%和67%，这些证据表明CDH1甲基化胃癌患者预后不良。腹部游离肿瘤细胞的CDH1超甲基化导致抑制细胞间粘附的E-钙粘蛋白表达下调，并且使得肿瘤细胞易于穿透基底膜而进入相邻的组织和血管，促进了在腹部种植肿瘤细胞。

1.3 CD44和CD133 CD44基因位于染色体11p13上。赵东晖等[10]指出腹腔积液里的CD44表达水平与胃癌腹膜转移密切相关。肿瘤干细胞能够启动肿瘤发展、转移和复发，并且负责肿瘤自我更新，CD44、CD133作为胃癌干细胞标志物，与胃癌转移密切相关。并且CD44与透明质酸相互作用而发挥其粘附特性，促进腹膜转移，此外CD44+细胞中的MMP-2表达明显增加，从而降解细胞外基质导致腹膜转移[11,12]。而下调CD133表达可以抑制Akt磷酸化，增加染色体蛋白水平上缺失的磷酸酶和张力蛋白同源物，从而抑制癌细胞的迁移和侵袭[13]。

1.4 ITGβ1 整合素 β1（integrin β1，ITGβ1）基因主要位于染色体10p11.22，整合素属于粘附因子家族，ITGβ1是整联蛋白家族的重要β亚基，ITGβ1可以与不同的α亚基结合构成细胞外基质中的重要受体。Xu等[14]用裸鼠腹腔转移模型研究表明降低ITGβ1表达抑制人胃癌BGC-823细胞的腹膜转移，同时Gang等[15]指出增强的ITGβ1表达与癌症腹腔种植有关，ITGβ1介导细胞与细胞和细胞与ECM的粘附，为静止细胞提供粘附，对细胞运动期间牵引等起到重要作用，并且还可促进细胞增殖、迁移，细胞存活过程的信号传导途径。ITGβ1在肿瘤的发生和发展中起主要作用：其一通过介导肿瘤细胞和细胞外基质的粘附，从而促进肿瘤细胞的侵袭和转移；其二整合素信号异常促进肿瘤细胞生长并刺激分化和远处转移[16]。

1.5 CTGF 结缔组织生长因子（CTGF）基因位于染色体6q23.1，研究表明CTGF是胃癌腹膜转移的抗粘附蛋白，Chen等[2]研究表明转染CTGF后的胃癌细胞粘附性基质胶降低了60%，而在敲除CTGF后的胃癌细胞中增加了30%；此外CTGF的过度表达有效地抑制胃癌细胞与腹膜的粘附，从而阻止胃癌腹膜转移。CTGF主要是阻断整合素α3β1与层粘连蛋白的相互作用来抑制胃癌细胞的腹膜播散，并且CTGF表达与钙网蛋白水平呈负相关[2,17]。

2 降解

2.1 MMPs 基质金属蛋白酶（MMPs）基因家族主要位于 11q22，其中以 MMP-2、7、9 最为重要。Lyu 等[18]研究表明相比正常粘膜，在胃肿瘤中MMP-2和MMP-9的表达水平更高，尤其是在转移性肿瘤。Noh等[19]指出MMP-2可能是进展期胃癌腹膜播散性转移患者腹水的预后标志物。Wei等[20]指出用MMP抑制剂降低人胃癌细胞株的小鼠腹膜转移，MMP-7阳性的胃癌患者总体生存率明显较低，并且在日本人群中死于腹膜复发的频率高于MMP-7阴性肿瘤患者。血管内皮细胞迁移和增殖的一个关键因素是MMPs对基底膜和细胞外基质组分的蛋白水解降解，此外MMP-9还可调节血管内皮细胞通透性。

2.2 HPSE 肝素酶（heparinase，HPSE）基因位于4q21.3，硫酸乙酰肝素蛋白聚糖（HSPG）由硫酸乙酰肝素糖胺聚糖链共价连接的蛋白质组成，而硫酸乙酰肝素是上皮下和基底膜下基膜中含量最丰富的物质，HPSE是唯一降解HSPG的β-D-葡萄糖醛酸内切酶，其破坏组织屏障（细胞外基质和基底膜组成），增加肿瘤的侵袭和转移潜能[21]。Sheng等[22]研究表明HPSE表达沉默后，胃癌BGC-823细胞的侵袭能力显着降低。HPSE的增强表达导致MMP-9水平增加，而HPSE沉默导致MMP-9活性降低，因此HPSE表达失调与胃癌腹膜转移相关，此外HPSE还释放存在于肿瘤微环境中的血管生成因子，并由此诱导血管生成，进一步增加腹膜转移。

3 移动

3.1 S100A4 S100A4基因位于1q21，编码的S100A4是S100蛋白家族的成员，在细胞周期和细胞运动中具有重要作用。Yonemura等[23]指出在低分化胃腺癌中的S100A4表达与浆膜受累或腹膜播散密切相关。赵东晖等[24]指出S100A4对胃癌腹膜转移的预测及早期诊断有益。Bai等[25]研究表明与对照组相比，胃癌腹膜转移细胞系GC9811-P中S100A4表达明显上调。在人类平滑肌细胞中，S100A4与肌动蛋白和肌动蛋白应激纤维以Ca2+依赖性方式相互作用，导致细胞变形和形态的调节。在癌细胞中，S100A4通过调节非肌肉肌球蛋白重链的蛋白激酶C磷酸化来激活参与细胞运动的非肌肉肌球蛋白，改变细胞骨架动力学从而增加癌细胞的运动性并进一步导致胃癌腹膜转移。此外S100A4表达上调还可使CDH1表达下调，改变肿瘤细胞粘附性能，以及增加CD44的局部表达从而导致细胞外基质的降解及血管新生。

3.2 MYH9 非肌性肌球蛋白重链9基因（myosin,heavy chain9, non-muscle，MYH9）位于染色体22q12.3～13.1，是细胞骨架蛋白相关基因，主要编码ⅡA型非肌细胞肌球蛋白（NMMHC2ⅡA），其功能包括细胞运动、形状的维持及胞质的分裂作用。朱捷等[26]研究表明MYH9高表达与胃癌腹膜转移、患者低总生存期相关（P＜0.05），NMMHC2Ⅱ A 组装成肌球蛋白纤丝最终形成应力纤维与肌动蛋白丝连接等蜂窝结构，促进细胞运动；并且NMMHC2ⅡA依赖性收缩力使细胞体向前运动，同时解离附着在细胞后部尾巴，完成细胞收缩和向前运动；此外MYH9与调节轻链MLC20、肌动蛋白β-actin等相互作用来影响细胞极性形成、收缩及粘附从而促进肿瘤细胞腹膜浸润转移[27]。

4 血管生成

4.1 VEGF 血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）位 于 6p21.3，Aoyagi等[28]和Fushida等[29]研究表明VEGF表达水平与胃癌腹膜转移密切相关，此外腹水VEGF表达上调与胃癌总体生存期缩短显著相关（P=0.041）。VEGF在腹膜微环境中诱导血管生成来增强肿瘤生长，而且VEGF通过提高肿瘤血管的通透性，增加蛋白质外渗和恶性腹水形成，此外VEGF还可诱导丝氨酸蛋白酶和金属蛋白酶表达增加，并抑制内皮细胞和成熟树突状细胞的凋亡，最终引起胃癌腹膜转移。

4.2 HIF-1α 低氧诱导因子-1α（Hypoxia-inducible factor-1α，HIF-1α）基因位于染色体 14q21～24，属于bHLH/PAS基因家族。Miyake等[30]研究表明与对照组相比，在HIF-1α未被敲除的小鼠中观察到更频繁地腹膜播散（93%）（P＜0.001），并且敲除HIF-1α后会减弱肿瘤内的血管生成，研究者认为HIF-1α可能是通过激活血管以及淋巴管，形成新的复杂的互连网络，变成一个重要的腹膜转移通道，但这种新机制尚待阐明；此外HIF-1α还增加胃肿瘤内癌细胞的渗透性。Xu等[14]用裸鼠腹腔转移模型研究表明降低HIF-1α表达抑制人胃癌BGC-823细胞的腹膜转移，HIF-1α是一种特殊的转录因子，在低氧条件下起着积极的作用，癌细胞在低氧环境下HIF-1α增加，HIF-1α的高表达可促进上皮-间质转化（EMT），调节血管生成（通过VEGF）并增加细胞粘附（通过增加ITGβ1表达）以使细胞适应缺氧微环境，从而促进肿瘤生长和转移。然而Hiraki等[31]指出敲除小鼠的HIF-1α后可加速腹膜转移，HIF-1α降低使MMP-1表达上调促成腹膜细胞外基质的降解，从而引起癌细胞的侵入和腹膜转移的形成。

5 其他

5.1 Cx43v 间隙连接蛋白43(connexin 43, Cx43)基因位于染色体6q21，其从正常胃黏膜到胃癌前病变或胃癌中表达连续下调[32]，而Tang等[33]研究指出与邻近正常胃组织相比，原发性胃癌组织中Cx43表达显著降低（P＜0.05），然而腹腔内剥脱的胃癌细胞和转移性腹膜组织中的Cx43表达显著增加。这些结果表明Cx43很可能在腹膜转移中起重要作用，Cx43可以与参与粘附过程的细胞粘附相关蛋白如E-钙粘蛋白相互作用。此外Cx43介导的异源间隙连接通讯在癌细胞渗出中扮演重要角色，癌细胞可以通过细胞间隙连接向内皮发送信号，如肌醇三磷酸，以调节细胞内钙水平，细胞内钙浓度的升高使肌球蛋白轻链瞬时磷酸化以增加内皮通透性。

5.2 PRL-3 肝再生磷酸酶-3（phosphatase of regenerating liver-3，PRL-3）属于蛋白质酪氨酸磷酸酶家族基因之一，定位于染色体8q24.3[34]，Xiong等[35]研究表明PRL-3通过下调PTEN并诱导磷酸酶和张力蛋白同源物磷酸化失活，然后激活PI3K/Akt信号传导途径，上调MMP-2/MMP-9表达，进一步通过其磷酸酶活性促进胃癌腹膜转移。

5.3 DJ-1 DJ-1基因位于人类染色体1p36.12～36.33，Zhu等[1]用蛋白质印迹法分析指出与无腹膜转移胃癌或正常胃粘膜组织中相比，有腹膜转移的胃癌组织中DJ-1的表达显著上调（P＜0.01），此外敲除DJ-1后显著抑制SGC7901胃癌细胞的侵袭和迁移、体外和体内腹膜转移潜能，因此DJ-1表达上调与胃癌腹膜转移密切相关。DJ-1可通过激活Akt途径并随后上调MMP-2和MMP-9表达从而引起胃癌腹膜转移。但DJ-1激活Akt途径的方式仍不清楚，有研究指出，DJ-1可通过负调节肿瘤抑制基因磷酸酶和张力蛋白同源物的功能来诱导Akt途径[36]。

5.4 AEG -1 星形细胞上调基因1（astrocyte elevated gene-1，AEG-1，又称 LYRIC、MTDH）位于 8q22染色 体 上 ，AEG-1 可 激 活 PI3K/Akt、MAPK/ERK，NF-κB和Wnt等信号传导途径，以促进细胞增殖、EMT、迁移、侵入和血管生成等。Wu等[37]研究在裸鼠胃浆膜中接种AEG-1沉默的胃癌细胞后明显减少胃癌淋巴结及腹膜转移。eIF4E激活是翻译起始阶段的限速步骤，有助多种类型癌症的转移并且促进胃癌细胞生长，AEG-1通过上调eIF4E介导的MMP-9和Twist的表达来促进上皮-间质转化，最终导致胃癌腹膜转移[38]。

6 结语

参与胃癌腹膜转移的四个过程的相关基因，并不只是单一的影响某一过程，每个过程都是由复杂的多基因相互影响的。此外相关基因可以成为胃癌腹膜转移的预测标志物及新的治疗靶点。随着研究不断深入，胃癌腹膜转移还存在其他过程的相关基因，如始动过程基因、细胞代谢凋亡基因等，仍值得我们深入探讨。此外大多数提出的理论仍然是推测性的，很少有充分的证据，因此需要更多大样本、多中心去系统性研究胃癌腹膜转移机制，找到更充分的循证医学依据。