多胺與幽門螺桿菌相關胃癌的研究進展

儲琳琳 王娜 郝佳慧 孫虓 劉成霞

濱州醫學院附屬醫院消化內科 濱州醫學院附屬醫院消化病研究所，濱州 256600

胃癌作為一種具有高侵襲性和異質性的惡性腫瘤，仍然是全球性的健康問題［1］。胃癌有兩種類型：⑴腸型通過“Correa Cascade”組織學步驟發展，從非萎縮性胃炎到萎縮性胃炎、腸化生和癌；⑵彌漫性胃癌［2-4］。多胺是微生物、植物和動物中普遍存在的分子［5-6］。在哺乳動物中，它們由許多不同的細胞產生，包括上皮細胞和免疫細胞，從胚胎發生到衰老過程中發揮著許多重要的生物學作用［7］。由于其陽離子性質，多胺可與大分子相互作用，可通過表觀遺傳和染色質結構修飾、翻譯、細胞生長、增殖和分化促進基因調控［7-8］。研究表明，胃癌與細胞內多胺代謝異常密切相關。本文總結了多胺代謝在胃癌發生中的重要性。

多胺及多胺的代謝途徑

1.多胺

大量多胺存在于動物體內，多胺的結構是鏈狀，主要的官能團來自鏈上的氨基。精胺、亞精胺和腐胺，它們統稱為多胺。腐胺、精胺和亞精胺參與多種已研究及尚未深入研究的生物過程，且腐胺、精胺、亞精胺三者之間可相互轉化。多胺是一種生物體內大量存在的陽離子胺，在生物體內酸堿度適宜條件下，多胺能與DNA、RNA、蛋白質等帶負電荷的生物大分子相互作用。多胺在細胞的生長、發育及分化中發揮著重要影響［9］。

2.多胺的合成

哺乳動物體內多胺的主要合成來源分別是通過食物攝入、腸道微生物合成和細胞生物合成。有3 種主要的多胺——腐胺、亞精胺和精胺。它們依次由氨基酸（L-精氨酸和L-甲硫氨酸）分解代謝合成［6，10］。首先，精氨酸酶（arginase，ARGI）是一種參與尿素循環的酶，催化精氨酸水解為L-鳥氨酸和尿素［11］。ARGI 存在兩種亞型：胞質ARGI 1，其主要在肝臟中表達，在骨髓中表達程度較低；線粒體ARGI 2，其存在于多種外周哺乳動物組織中，包括胃腸道、腎和前列腺。雖然這兩種亞型催化相同的生化反應，但它們在細胞表達、調節和定位方面不同［12］。第二，L-鳥氨酸被限速酶鳥氨酸脫羧酶（ornithine decarboxylase，ODC）轉化為第一種多胺——腐胺?；蛘?，腐胺也可通過精氨酸-胍丁胺-腐胺途徑產生［13］。精氨酸通過精氨酸脫羧酶代謝為胍丁胺，然后通過胍丁胺酶將胍丁胺轉化為腐胺。第三，腐胺分別通過亞精胺合酶和精胺合酶依次轉化為亞精胺和精胺；兩種反應都需要從脫羧的S-腺苷甲硫氨酸（denosylmethionine，dcSAM）提供氨丙基［7，10］，所述dcSAM 是通過腺苷甲硫氨酸合酶將甲硫氨酸轉化為S-腺苷甲硫氨酸和通過限速酶S-腺苷甲硫氨酸脫羧酶將SAM 轉化為dcSAM 而合成的。dcSAM通常保持較低水平來限制多胺合成［7］。

細胞內多胺穩態也通過精胺向亞精胺和亞精胺向腐胺的逆轉化來維持。這通過兩種不同的途徑發生。第一種途徑涉及酶二胺乙酰轉移酶1（diamine acetyltransferase 1，SAT 1）和過氧化物酶體N1-乙酰-精胺/亞精胺氧化酶（peroxisomal N1-acetyl-spermine/spermidine oxidase，PAOX）。SAT 1 催化乙?；鶑囊阴］o酶A 轉移到亞精胺或精胺的N1 位，然后PAOX 催化乙?；喟返牧呀?，導致亞精胺或腐胺、3-乙酰氨基丙醛和過氧化氫的生成［14-16］。多胺逆轉化的第二種途徑：精胺氧化酶（spermine oxidase，SMOX）將精胺直接裂解為亞精胺、3-氨基丙醛和過氧化氫［17］。SMOX 是組織中亞精胺的主要來源。有研究已經證明，小鼠中SMOX 基因的缺失會導致亞精胺含量降低和精胺積累［18］。

3.多胺與腫瘤的相關性

吳亞平和李英［19］研究發現，多胺水平升高與腫瘤發生有關，并且精胺在癌癥患者體內濃度明顯比正常人高。McNamara 等［8］發現，在多種癌癥（皮膚癌、乳腺癌、結腸癌、肺癌和前列腺癌）中多胺濃度和ODC活性升高，考慮是由于生物合成增強導致的。多胺能影響腫瘤相關基因的表達；Gerner 和Meyskens［20］研究發現，此過程主要通過促進細胞生長增殖和抑制細胞凋亡來實現。Babbar和Gerner［21］研究發現，在多數前列腺癌和結腸癌患者中，多胺通過氧化產生過量的活性氧，引起正常組織細胞損傷及突變，嚴重者甚至會導致癌變，從而得出結論多胺在前列腺癌及結腸癌患者體內發揮著重要作用［22］。多胺體內濃度水平失調及ODC活性增加均可導致癌癥發生［23］。Huang 等［24］研究發現，亞精胺/精胺N1-乙?；D移酶mRNA 及酶蛋白在多胺細胞中的含量都明顯增加。在轉移性組織中多胺含量比在前列腺細胞中的增加更為明顯。Rawat 等［25］基于以上實驗研究結果，考慮在人體內缺乏雄激素的狀態下，促進多胺細胞增殖可能是抑制前列腺癌進一步生長的一種機制。研究發現，精胺及亞精胺對前列腺癌的檢測具有較高的選擇性。一些與多胺結構具有高度相似性的多胺類似物，與細胞內天然多胺競爭性結合多胺轉運通道，借助該通道進入細胞內，促進多胺的分解代謝和細胞內多胺損耗，從而減少細胞內天然多胺的含量［26］。

幽門螺桿菌感染與胃癌發生過程中的多胺代謝

1.ODC的表達

一些研究報道了幽門螺桿菌感染患者胃組織和巨噬細胞中ODC 蛋白和mRNA 表達的增加。Patchett 等［27］使用14C鳥氨酸生物測定法檢查了32 例正?；颊吆?2 例確診胃癌患者的胃黏膜ODC 活性，并與47例上消化道惡性腫瘤風險增加的患者進行了比較，特別是胃部分切除患者或家族性腺瘤性息肉病患者；正常患者的ODC 活性水平明顯低于胃切除或確診胃癌的患者；重要的是，無論臨床組如何，胃萎縮或腸上皮化生區域的ODC 活性都顯著增加。此外，在一組慢性淺表性胃炎、慢性萎縮性胃炎、胃發育不良和胃癌患者中，Miao 等［28］通過免疫組化證實了ODC 蛋白表達與胃黏膜惡性程度之間的正相關，這表明ODC 是癌前病變的潛在生物標志物。

Chaturvedi等［29］證實了這些數據，他們進一步證明了幽門螺桿菌誘導的胃炎患者ODC mRNA 表達增加；免疫組化顯示，這些感染患者的固有層單核細胞主要表達ODC。此外，Hardbower 等［30］使用免疫熒光顯示，與未感染的個體相比，幽門螺桿菌感染患者的CD68+ODC+細胞數量顯著增加。Elitsur等［31］觀察到，幽門螺桿菌感染的6例兒童與未感染的12 例兒童的胃黏膜中ODC 活性沒有顯著變化，胃炎癥與ODC水平之間也沒有相關報道；6例幽門螺桿菌陽性兒童表現為胃炎，特別是3例慢性輕度胃炎和3例慢性活動性中度胃炎，但沒有胃萎縮。ODC 活性測定和ODC 免疫組化分析均顯示感染和未感染兒童的胃ODC 活性無差異［31］。與其他研究中評估的成年人相比，這些受感染兒童的年齡和缺乏胃萎縮可以解釋研究之間的差異［29-30］。

為了研究ODC 誘導與幽門螺桿菌之間存在的關系，Konturek 等［32］對20 例萎縮性胃炎患者進行了為期7 d 的幽門螺桿菌根除治療（奧美拉唑、阿莫西林和克拉霉素）和為期3 個月的維生素C 治療；治療后3 個月，在胃組織中觀察到胃炎嚴重程度的降低以及ODC mRNA水平的降低。該研究組之前曾表明，在萎縮性胃炎和胃潰瘍患者中，采用三聯療法根除幽門螺桿菌可降低胃黏膜ODC 活性，增加胃黏膜細胞凋亡［33］。

2.SMOX的催化

SMOX 是胃腸道多胺代謝中的一種重要酶，因為它能有效調節精胺濃度［18］。為了研究SMOX 表達與幽門螺桿菌相關胃癌風險之間的關系，Gobert 等［34］對哥倫比亞患者的活檢和幽門螺桿菌臨床分離物進行了評估，這些患者生活在安第斯山區，發生胃癌的風險較高，或者生活在太平洋沿岸地區，幽門螺桿菌感染患者的胃癌風險較低；胃活檢的免疫染色顯示，與低風險人群相比，高危地區幽門螺桿菌感染患者的上皮中SMOX 蛋白更豐富；這在幽門螺桿菌介導的疾病的所有階段都觀察到，即非萎縮性胃炎、萎縮性胃炎和腸化生。SMOX 水平從非萎縮性胃炎到萎縮性胃炎到腸化生逐漸增加［35］。臨床幽門螺桿菌分離株表明，與低風險菌株相比，高風險菌株明顯更易誘導SMOX mRNA 表達，從而確立了幽門螺桿菌在SMOX 誘導中的重要作用［37］。此外，Murray-Stewart 等［35］研究了高風險和低風險胃活檢中腫瘤抑制基因miR-124 的表觀遺傳沉默及其與SMOX 水平的關系；用miR-124 轉染的幽門螺桿菌感染的AGS 細胞維持了SMOX mRNA 的基礎水平，而陰性對照和野生型AGS 細胞的SMOX mRNA 水平增加了6～8 倍；隨后對哥倫比亞90 例患者的胃黏膜DNA 進行測序分析，發現與低風險人群相比，高風險人群中3 個miR-124 基因座的DNA 甲基化水平顯著升高，這與免疫組化檢測的SMOX 蛋白表達增加相關。此外，與感染低風險臨床分離株的動物相比，感染哥倫比亞高風險地區PZ5056 株幽門螺桿菌的12 周蒙古沙鼠表現出更多的發育不良和局限于發育不良腺體的SMOX 染色［18］。與對照動物相比，研究組在感染幽門螺桿菌PMSS1 4 周的C57BL/6 小鼠的胃組織中沒有觀察到SMOX mRNA 表達顯著增加，也沒有觀察到精胺濃度增加；SMOX 缺失小鼠中沒有SMOX 表達，精胺濃度顯著降低，表明基礎SMOX 活性影響胃組織中的多胺濃度［36］。對感染幽門螺桿菌的RAW 264.7 巨噬細胞的體外試驗顯示，SMOX mRNA 表達和隨后的精胺分解代謝顯著增加［37-39］。這些數據表明，SMOX在幽門螺桿菌胃炎的GEC和巨噬細胞中被誘導。

3.幽門螺桿菌感染和胃癌期間人類多胺濃度

因為多胺支持增殖，所以認為它們的水平可能是腫瘤發生的標志。因此，Lundell和Rosengren［39］分析了接受全胃切除術或次全胃切除術患者的胃腫瘤組織；在所有16 例患者中，腐胺和亞精胺濃度與來自相同個體的正常胃黏膜相比顯著增加；然而，兩組精胺水平差異無統計學意義；對14 例患者的ODC 活性的后續分析顯示，與正常胃黏膜相比，腫瘤組織中ODC活性增加，但差異無統計學意義。在一項研究幽門螺桿菌感染對多胺水平影響的臨床試驗中，Linsalata 等［40］通過高效液相色譜法評估了20例接受胃鏡檢查的幽門螺桿菌陽性和6 例幽門螺桿菌陰性患者的胃竇和身體活檢中的多胺水平，與幽門螺桿菌陰性患者相比，陽性患者多胺水平更高［40］。

小 結

在過去的幾十年里，多胺的研究取得了相當大的進展，闡明了多胺的細胞和分子功能。在幽門螺桿菌誘導的胃癌中，多胺對于癌發生和進展是關鍵的。由于多胺在癌癥發展中的新興含義，有越來越多的有前途的臨床試驗，使用藥物通過靶向多胺代謝途徑用于潛在的化學預防和抗癌治療。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突

作者貢獻聲明儲琳琳：起草文章，對文章的知識性內容作批評性審閱；王娜：起草文章，指導；郝佳慧：對文章的知識性內容作批評性審閱，支持性貢獻；孫虓：起草文章，支持性貢獻；劉成霞：對文章的知識性內容作批評性審閱，獲取研究經費，行政、技術或材料支持，指導，支持性貢獻