幽門螺桿菌誘導(dǎo)上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化在胃癌中的作用機(jī)制

孫振燦，周舉坤，許云鵬，王 軍，鄭 亞，王玉平，姬 瑞，4

1蘭州大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院，蘭州 730000 蘭州大學(xué)第一醫(yī)院 2消化科 3消化內(nèi)鏡中心 4甘肅省消化系疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心，蘭州 730000

胃癌是最常見(jiàn)的惡性腫瘤之一，居全球癌癥發(fā)病排行第5位和死因排行第4位[1]。幽門螺桿菌 (Helicobacterpylori，Hp)是胃癌最重要的危險(xiǎn)因素之一，一項(xiàng)薈萃分析顯示，中國(guó)人群Hp感染率為49.6%[2]。Hp感染宿主后，激活宿主細(xì)胞中多種信號(hào)通路和蛋白，誘導(dǎo)胃上皮細(xì)胞發(fā)生上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化 (epithelial-mesenchymal transition，EMT)，而EMT異常調(diào)控則可導(dǎo)致胃癌發(fā)生[3-5]，并增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞遷移、侵襲，并參與腫瘤轉(zhuǎn)移、化療耐藥等過(guò)程[6]。本文就Hp誘導(dǎo)胃上皮細(xì)胞發(fā)生EMT并導(dǎo)致胃癌的相關(guān)機(jī)制展開(kāi)綜述，以期為胃癌的早期診斷和靶向治療提供新思路。

1 上皮細(xì)胞與間質(zhì)細(xì)胞特征

人類上皮細(xì)胞和間質(zhì)細(xì)胞均有特殊標(biāo)志物[7]，詳見(jiàn)表1。EMT本身是一種正常的生理現(xiàn)象，參與胚胎發(fā)育和成人傷口愈合等過(guò)程。在EMT過(guò)程中，許多上皮細(xì)胞標(biāo)志物表達(dá)降低，如ZO-1蛋白和E-鈣黏蛋白，并誘導(dǎo)間質(zhì)細(xì)胞標(biāo)志物表達(dá)，如波形蛋白、N-鈣黏蛋白、Snail蛋白和TWIST蛋白等。而當(dāng)EMT異常調(diào)控時(shí)，上皮細(xì)胞極性喪失、形狀變細(xì)長(zhǎng)，細(xì)胞運(yùn)動(dòng)和侵襲能力增強(qiáng)。

表1 上皮細(xì)胞及間質(zhì)細(xì)胞主要標(biāo)志物Tab.1 Main markers of epithelial and mesenchymal cells

2 Hp誘導(dǎo)EMT致胃癌相關(guān)機(jī)制

2.1 CagA陽(yáng)性Hp誘導(dǎo)EMT相關(guān)機(jī)制

細(xì)胞毒素相關(guān)基因A(cytotoxin-associated gene A，CagA)是Hp最重要的毒力因子之一。CagA蛋白分子量為128～145 kDa，其羧基端有一段谷氨酸-脯氨酸-異亮氨酸-酪氨酸-丙氨酸 (Glu-Pro-Ile-Tyr-Ala，EPIYA)的氨基酸序列，決定CagA生物活性。Hp Cag致病島 (cag pathogenicity island，CagPAI)編碼CagA蛋白和一種大型膜相關(guān)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白復(fù)合體—Ⅳ型分泌系統(tǒng) (Type Ⅳ secretion systems，T4SSs)。CagA蛋白可通過(guò)Ⅳ型分泌系統(tǒng)進(jìn)入胃上皮細(xì)胞中。在萎縮性胃炎和胃癌中，CagA陽(yáng)性Hp的致病性較CagA陰性Hp更強(qiáng)。

2.1.1 CagA誘導(dǎo)EMT

在胃上皮細(xì)胞內(nèi)，CagA通過(guò)下調(diào)部分因子或蛋白誘導(dǎo)EMT，如糖原合成酶激酶-3 (glycogen synthase kinase-3，GSK-3)、蛋白激酶CK2β和程序性細(xì)胞死亡蛋白4 (programmed cell death factor 4，PDCD4)。CagA與GSK-3結(jié)合，使其轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗苄?，從而降低GSK-3活性，誘導(dǎo)Snail介導(dǎo)的EMT[8]。Lee等[9]研究表明，CagA陽(yáng)性菌株 (60190)相較于CagA陰性菌株感染的人胃腺癌上皮細(xì)胞(human gastric adenocar-cinoma epithelial，AGS)中E-鈣黏蛋白和ZO-1減少，N-鈣黏蛋白和Snail增加，且CagA誘導(dǎo)HDM2蛋白磷酸化導(dǎo)致CK2β降解，從而誘導(dǎo)EMT，促進(jìn)胃癌發(fā)生發(fā)展。故CK2β可能是Hp感染導(dǎo)致胃癌EMT的關(guān)鍵介質(zhì)，可作為胃癌治療的分子靶點(diǎn)。胃上皮細(xì)胞內(nèi)，Hp通過(guò)CagA調(diào)控PDCD4，進(jìn)一步誘導(dǎo)胃癌細(xì)胞表達(dá)TWIST1，進(jìn)而誘導(dǎo)EMT，促進(jìn)胃癌發(fā)生發(fā)展[10]。

CagA也可通過(guò)激活部分蛋白或基因誘導(dǎo)EMT，如尾型同源盒基因1(caudal type homeobox 1，CDX1)、Yes相關(guān)蛋白 (yes-associated-protein，YAP)和水通道蛋白-5 (aquaporin 5，AQP5)。CDX1主要參與CagA促進(jìn)胃慢性炎癥向腸上皮化生的轉(zhuǎn)化過(guò)程。Choi等[11]研究表明，CagA陽(yáng)性Hp感染HFE145細(xì)胞后誘導(dǎo)CDX1過(guò)表達(dá)。張珊珊等[12]研究發(fā)現(xiàn)CDX1過(guò)表達(dá)的細(xì)胞中，E-鈣黏蛋白表達(dá)減少，N-鈣黏蛋白、波形蛋白表達(dá)增加，細(xì)胞侵襲及遷移能力均增強(qiáng)，表明Hp通過(guò)CagA調(diào)控CDX1誘導(dǎo)EMT。Choi等[11]利用二甲雙胍處理CDX1過(guò)表達(dá)的HFE145細(xì)胞，并觀察到CDX1表達(dá)降低，E-鈣黏蛋白表達(dá)上調(diào)恢復(fù)，抑制了細(xì)胞侵襲和遷移，提示二甲雙胍可逆轉(zhuǎn)或抑制與CDX1相關(guān)的EMT。而CDX1可否作為胃癌靶向治療的理想候選分子仍有待進(jìn)一步研究，或許可使用抑制CDX1表達(dá)的藥物逆轉(zhuǎn)或抑制EMT，以防止腸上皮化生向胃癌的進(jìn)一步發(fā)展。YAP是Hippo信號(hào)通路的一個(gè)元件，在細(xì)胞、腫瘤增殖方面發(fā)揮重要作用[13]，Li等[14]研究表明，YAP在人胃癌組織中表達(dá)上調(diào)，且與腫瘤大小和轉(zhuǎn)移相關(guān)。在CagA陽(yáng)性Hp感染的胃上皮細(xì)胞內(nèi)，YAP表達(dá)上調(diào)抑制E-鈣黏蛋白表達(dá)，從而促進(jìn)EMT，且E-鈣黏蛋白抑制程度與慢性非萎縮性胃炎向胃癌的進(jìn)展呈正相關(guān)，也進(jìn)一步說(shuō)明Hp感染誘導(dǎo)EMT對(duì)胃癌的發(fā)生發(fā)展具有重要影響。因此，YAP作為Hp誘導(dǎo)胃癌發(fā)生的一種新的分子靶點(diǎn)，或可為延緩胃癌發(fā)展提供新思路。Li等[15]的另一項(xiàng)研究表明，AQP5在人胃組織中的表達(dá)也隨著慢性非萎縮性胃炎向胃癌的進(jìn)展而逐漸增加，且CagA陽(yáng)性Hp可通過(guò)激活MEK/ERK信號(hào)通路促進(jìn)AQP5表達(dá)，從而誘導(dǎo)EMT發(fā)生，促進(jìn)胃癌發(fā)生發(fā)展。

2.1.2 CagA誘導(dǎo)癌癥干細(xì)胞特性

癌癥干細(xì)胞是具有分化能力和自我更新能力的一種高致瘤性細(xì)胞，可以促進(jìn)EMT和腫瘤生長(zhǎng)，一直被認(rèn)為是腫瘤擴(kuò)散和復(fù)發(fā)的根源。Bessède等[16]研究發(fā)現(xiàn)，CagA陽(yáng)性Hp感染胃上皮細(xì)胞后，干細(xì)胞標(biāo)志物CD44顯著增加，細(xì)胞表現(xiàn)出癌癥干細(xì)胞特性，如 “蜂鳥(niǎo)表型”。在此過(guò)程中，間充質(zhì)標(biāo)志物Snail1蛋白、波形蛋白和ZEB1增加，誘導(dǎo)EMT發(fā)生，增加細(xì)胞遷移和侵襲能力。Choi等[11]研究進(jìn)一步表明Hp CagA誘導(dǎo)癌癥干細(xì)胞樣表型的機(jī)制可能為胃上皮細(xì)胞中CDX1過(guò)表達(dá)，誘導(dǎo)CD44及性別決定區(qū)Y框蛋白2 (sex determining region Y-box 2，SOX2)、八聚體結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子4(octamer-binding transcription factor 4，OCT4)和c-Myc蛋白等癌癥干細(xì)胞特性相關(guān)蛋白表達(dá)增加。在慢性CagA陽(yáng)性Hp感染過(guò)程中，化學(xué)致癌物甲基硝基亞硝基胍可協(xié)同Hp增加OCT4、c-Myc、SOX2表達(dá)[17]，導(dǎo)致胃黏膜上皮細(xì)胞獲得癌癥干細(xì)胞樣特性，誘導(dǎo)EMT，增強(qiáng)胃癌細(xì)胞侵襲和遷移。

2.2 Hp與腫瘤壞死因子α誘導(dǎo)蛋白

腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)是一種內(nèi)源性腫瘤啟動(dòng)子，與Hp誘導(dǎo)胃內(nèi)炎癥相關(guān)。有研究首次發(fā)現(xiàn)Hp產(chǎn)生TNF-α誘導(dǎo)蛋白(tumor necrosis factor-α-inducing protein，Tipα)使MKN-1細(xì)胞表達(dá)波形蛋白，形成絲狀偽足和侵襲性表型，促進(jìn)胃癌細(xì)胞伸長(zhǎng)并向細(xì)胞外遷移[18]，這表明Hp Tipα蛋白誘導(dǎo)EMT，促進(jìn)胃部炎癥向胃癌轉(zhuǎn)化。Chen等[19]研究表明，Tipα可通過(guò)白細(xì)胞介素(interleukin，IL)-6/STAT3通路導(dǎo)致SGC7901細(xì)胞中E-鈣黏蛋白下調(diào)，波形蛋白和N-鈣黏蛋白上調(diào)，誘導(dǎo)EMT，促進(jìn)胃癌細(xì)胞增殖和遷移。近年來(lái)研究顯示Tipα通過(guò)激活Wnt/β-catenin通路，誘導(dǎo)胃癌細(xì)胞發(fā)生EMT[20- 21]。Tipα作為一種新發(fā)現(xiàn)的可促進(jìn)Hp炎癥和致癌作用的蛋白，未來(lái)或可作為胃癌治療的新靶點(diǎn)。

2.3 Hp與間充質(zhì)干細(xì)胞

間充質(zhì)干細(xì)胞(mesenchymal stem cells，MSCs)是一種可分化為多種細(xì)胞并維持自我更新能力的細(xì)胞。胃癌MSCs通過(guò)大量分泌IL-8和IL-6促進(jìn)胃癌微環(huán)境中M2型巨噬細(xì)胞極化，增加纖維結(jié)合素、波形蛋白和Snail2蛋白表達(dá)，降低E-鈣黏蛋白表達(dá)，誘導(dǎo)EMT發(fā)生[22]。Zhang等[23]研究提示Hp感染MSCs后，分泌IL-6、IL-8和粒細(xì)胞集落刺激因子 (granulocyte-macrophage colony-stimulating factor，GM-CSF)等細(xì)胞因子，且E-鈣黏蛋白表達(dá)下降，N-鈣黏蛋白和波形蛋白表達(dá)上調(diào)。提示Hp可通過(guò)MSCs誘導(dǎo)EMT發(fā)生，從而促進(jìn)胃癌細(xì)胞遷移。

2.4 Hp與癌癥相關(guān)成纖維細(xì)胞

Hp感染會(huì)導(dǎo)致成纖維細(xì)胞和肌成纖維細(xì)胞分化為癌癥相關(guān)成纖維細(xì)胞(cancer-associated fibroblasts，CAFs)[24-25]，誘導(dǎo)EMT發(fā)生，促進(jìn)細(xì)胞癌變。CAFs釋放致癌因子和促炎因子對(duì)胃癌的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)移至關(guān)重要。Hp感染成纖維細(xì)胞會(huì)導(dǎo)致成纖維細(xì)胞激活蛋白(fibroblast activation protein，F(xiàn)AP)、成纖維細(xì)胞表面蛋白(fibroblast specific protein，F(xiàn)SP)和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)過(guò)表達(dá)，并增加促炎因子IL-6、IL-8、環(huán)氧合酶-2(cyclooxygenase-2，COX-2)和血清基質(zhì)衍生因子1(stromal-derived factor 1，SDF-1)表達(dá)，誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞形態(tài)改變，細(xì)胞中α-SMA、膠原蛋白Ⅰ、膠原蛋白Ⅲ、波形蛋白和N-鈣黏蛋白表達(dá)顯著增加[26-27]。此類成纖維細(xì)胞會(huì)導(dǎo)致正常胃上皮細(xì)胞形態(tài)變細(xì)長(zhǎng)，細(xì)胞中TWIST、Snail、β1-整合素和COX-2表達(dá)增加、E-鈣黏蛋白表達(dá)下調(diào)[26]，提示EMT的發(fā)生。

2.5 miRNA

miRNA是一類非編碼RNA，通過(guò)與mRNA 3’非翻譯區(qū)結(jié)合，導(dǎo)致mRNA降解或抑制其翻譯，從而調(diào)控基因表達(dá)。在胃癌發(fā)生發(fā)展過(guò)程中，Hp可誘導(dǎo)部分miRNA過(guò)表達(dá)，促進(jìn)EMT發(fā)生。Zhu等[28]研究發(fā)現(xiàn)，Hp可導(dǎo)致胃上皮細(xì)胞miR-584和miR-1290過(guò)表達(dá)，從而下調(diào)靶基因Foxa1，導(dǎo)致E-鈣黏蛋白表達(dá)降低，誘導(dǎo)EMT。后續(xù)研究中，研究者逐漸發(fā)現(xiàn)Hp可誘導(dǎo)miR-29a-3p、miR-543和miR-155等多種miRNA過(guò)表達(dá)，在此過(guò)程中，胃上皮細(xì)胞中E-鈣黏蛋白減少，Snail蛋白、波形蛋白和N-鈣黏蛋白增多，誘導(dǎo)EMT[29-31]。這說(shuō)明miRNA有調(diào)節(jié)EMT的作用，具有促進(jìn)胃癌細(xì)胞遷移和侵襲能力。

Hp除通過(guò)誘導(dǎo)上述miRNA過(guò)表達(dá)進(jìn)一步誘導(dǎo)EMT，有研究發(fā)現(xiàn)部分miRNA過(guò)表達(dá)可起到逆轉(zhuǎn)或抑制EMT的作用。已有研究證明miR-490-3p減少是Hp相關(guān)性胃癌的獨(dú)立危險(xiǎn)因素[32]。Shen等[33]研究表明，miR-490-3p過(guò)表達(dá)可抑制EMT。Huang等[34]研究發(fā)現(xiàn)，miR-134過(guò)表達(dá)可能通過(guò)靶向FoxM1抑制SGC-7901細(xì)胞增殖、侵襲和EMT。上述研究提示，miRNA可抑制EMT，降低胃癌細(xì)胞的侵襲和遷移能力，延緩胃癌進(jìn)程。因此，miRNA或許是治療Hp相關(guān)胃癌的關(guān)鍵靶點(diǎn)。

2.6 其他因子

除上述蛋白或基因與Hp誘導(dǎo)EMT密切相關(guān)，還有其他轉(zhuǎn)錄因子、蛋白也參與Hp誘導(dǎo)EMT的過(guò)程，但此類研究相對(duì)較少，如外泌體、GSK-3β、Afadin蛋白、青霉素結(jié)合蛋白1A(penicillin-binding protein1A，PBP1A)、溶酶體相關(guān)4次跨膜蛋白B(lysosomal-associated protein transmembrane 4b，LAPTM4B)和核轉(zhuǎn)錄因子-E2相關(guān)因子2(nuclear factor-like 2，Nrf 2)等。

胃癌細(xì)胞將含有活化間充質(zhì)上皮轉(zhuǎn)移因子的外泌體遞送至巨噬細(xì)胞，進(jìn)一步刺激巨噬細(xì)胞促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)。在此過(guò)程中可觀察到胃癌細(xì)胞中E-鈣黏蛋白表達(dá)水平下降，波形蛋白和Snail蛋白表達(dá)顯著增加，表明Hp誘導(dǎo)的外泌體可能參與誘導(dǎo)EMT的過(guò)程[35]。Ouyang等[36]研究發(fā)現(xiàn)，Hp通過(guò)AKT/GSK-3β信號(hào)通路調(diào)控GES-1細(xì)胞發(fā)生EMT。Marques等[37]觀察到Hp下調(diào)MKN74和NCI-N87細(xì)胞系中Afadin蛋白表達(dá)，誘導(dǎo)EMT。Huang等[34]研究顯示，PBP1A會(huì)導(dǎo)致SGC7901細(xì)胞中E-鈣黏蛋白減少，平滑肌肌動(dòng)蛋白增多。Zhou等[38]研究顯示，Hp誘導(dǎo)LAPTM4B上調(diào)，導(dǎo)致細(xì)胞中E-鈣黏蛋白和ZO-1蛋白表達(dá)下調(diào)，N-鈣黏蛋白和波形蛋白表達(dá)上調(diào)，誘導(dǎo)EMT。Hp還會(huì)降低Nrf2活性，導(dǎo)致上皮細(xì)胞標(biāo)志物減少、間質(zhì)細(xì)胞標(biāo)志物ZEB1和Snail蛋白增加[39]，促進(jìn)EMT發(fā)生。以上研究均表明Hp可通過(guò)多種方式誘導(dǎo)EMT發(fā)生，最終導(dǎo)致胃癌細(xì)胞增殖、遷移和侵襲。另有研究表明，在Hp感染早期，使用天然Nrf 2激活物可減少Hp相關(guān)胃炎和氧化應(yīng)激，延緩炎癥向胃癌發(fā)展[40-41]。

3 小結(jié)與展望

Hp在誘導(dǎo)胃上皮細(xì)胞發(fā)生EMT并導(dǎo)致胃癌發(fā)生發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮重要作用。Hp分泌的毒力因子、細(xì)胞成分通過(guò)不同機(jī)制誘導(dǎo)EMT發(fā)生，進(jìn)而影響胃炎向胃癌進(jìn)展的速度和最終結(jié)局。雖然Hp在20年前就已經(jīng)被確定為胃癌相關(guān)的I類致癌物，但其導(dǎo)致胃癌發(fā)生的機(jī)制仍是目前研究的熱點(diǎn)，雖然大多數(shù)研究已闡明Hp誘導(dǎo)EMT發(fā)生的機(jī)制，但仍有部分研究?jī)H在實(shí)驗(yàn)中觀察到Hp導(dǎo)致胃上皮細(xì)胞發(fā)生EMT，具體機(jī)制仍需進(jìn)一步探索，以期發(fā)現(xiàn)可在Hp致胃癌過(guò)程中給予早期干預(yù)的新方法，減少胃癌發(fā)生發(fā)展，同時(shí)也為胃癌靶向治療提供新思路。

作者貢獻(xiàn)：孫振燦、周舉坤、許云鵬負(fù)責(zé)文獻(xiàn)檢索和論文撰寫；王軍、鄭亞、王玉平、姬瑞負(fù)責(zé)論文修訂。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突