郭燕磊 綜述 丁士剛 審校

(北京大學(xué)第三醫(yī)院消化科，北京 100083)

·文獻(xiàn)綜述·

胃動(dòng)蛋白在胃癌細(xì)胞增殖中的作用及其機(jī)制研究進(jìn)展*

郭燕磊 綜述 丁士剛**審校

(北京大學(xué)第三醫(yī)院消化科，北京 100083)

胃癌是嚴(yán)重危害人類健康的消化系統(tǒng)惡性腫瘤，發(fā)病率一直居高不下。胃動(dòng)蛋白(gastrokines,GKNs)是人體胃部產(chǎn)生的可抑制胃癌細(xì)胞生長(zhǎng)的蛋白，其在正常組織中大量表達(dá)，在胃癌及其癌前病變中表達(dá)下調(diào)或缺失，在抑制胃癌增殖過(guò)程中發(fā)揮重要作用,并且與胃癌有關(guān)的其他因素如幽門螺桿菌感染、三葉因子等存在復(fù)雜聯(lián)系。本文對(duì)GKNs抑制胃癌細(xì)胞增殖的研究進(jìn)展進(jìn)行文獻(xiàn)總結(jié)。

胃動(dòng)蛋白； 胃癌； BRICHOS結(jié)構(gòu)域

胃癌是嚴(yán)重威脅人類健康的一種惡性腫瘤,根據(jù)世界衛(wèi)生組織癌癥研究中心2002 年的統(tǒng)計(jì)，我國(guó)胃癌發(fā)病率僅次于日本，在全球居第2位。胃癌是世界第四大癌癥和癌癥病死率排名第2的疾病，在亞洲有很高的發(fā)病率[1]。目前，我國(guó)胃癌發(fā)病率仍位于全球第2位，死于胃癌的人數(shù)約占全球該病死亡總?cè)藬?shù)的1/4。近年來(lái)，關(guān)于胃癌已有大量研究，其中胃動(dòng)蛋白(gastrokines,GKNs)與胃癌的關(guān)系成為研究熱點(diǎn)之一。GKNs包括胃動(dòng)蛋白1(gastrokine 1，GKN1)、胃動(dòng)蛋白2(gastrokine 2，GKN2)和胃動(dòng)蛋白3(gastrokine 3，GKN3)。GKNs在胃癌組織中的表達(dá)顯著降低，作為一種保護(hù)性蛋白在胃癌的發(fā)生和發(fā)展中扮演重要的角色，它的保護(hù)作用可能因幽門螺桿菌感染等其他因素而減弱[2]。GKNs的表達(dá)水平從胃炎、胃潰瘍到胃癌依次逐漸下調(diào),具有保護(hù)胃黏膜、 促進(jìn)黏膜修復(fù)和抑制胃癌發(fā)生發(fā)展的作用,本文對(duì)GKNs抑制胃癌細(xì)胞增殖進(jìn)行文獻(xiàn)綜述，為胃癌的診治提供新的思路[3]。

1 GKNs的結(jié)構(gòu)

GKNs是腫瘤抑制因子，包含GKN1、GKN2、GKN3，它們都帶有含100個(gè)殘基的BRICHOS結(jié)構(gòu)域以及一對(duì)保留的半胱氨酸殘基，BRICHOS 結(jié)構(gòu)域含β鍵，且有4個(gè)不同的區(qū)域：疏水端、連接體、BRICHOS、C端,研究表明，BRICHOS結(jié)構(gòu)域與癡呆，癌癥等疾病也有很大關(guān)聯(lián)[4，5]。

GKN1位于染色體2p13.3，大約6 kB，包含6個(gè)外顯子和5個(gè)內(nèi)含子，它的蛋白由185個(gè)氨基酸組成[6]。GKN1是一種分泌性蛋白質(zhì)，與富含半胱氨酸的三葉因子1(trefoil factor 1，TFF1)有相似的生理功能。TFF1有60個(gè)氨基酸，且有半胱氨酸二硫鍵連接的三葉草結(jié)構(gòu)，屬于TFF家族。TFF1參與細(xì)胞分化，并且延遲G1-S細(xì)胞相從而抑制細(xì)胞生長(zhǎng)[7]。GKN1是一種自體分泌并通過(guò)高爾基體轉(zhuǎn)運(yùn)表達(dá)于胃竇部的18-KDa的胃特異性蛋白，有185個(gè)氨基酸，其中20個(gè)是位于N端的信號(hào)肽[8，9]。GKN1特征性的帶有BRICHOS結(jié)構(gòu)域[10]。GKN1 可以形成二聚體，但是GKN1的N端容易被胰蛋白酶降解[11]。

GKN2的基因圖包含染色體2p13，其中含有5個(gè)外顯子可以編碼18.3KDa的蛋白[6]。GKN2是胃分泌的一種特異性蛋白，在胃癌組織中減少,并帶有BRICHOS結(jié)構(gòu)域[12]。

GKN3的基因編碼一種功能特異的胃動(dòng)蛋白，如果過(guò)量表達(dá)則會(huì)抑制萎縮胃黏膜的表皮細(xì)胞增生[13]。

2 GKNs的生理功能

GKN1保護(hù)胃竇黏膜，并在黏膜損傷后促進(jìn)恢復(fù)和增生。GKN1通過(guò)特異性的緊密連接蛋白和穩(wěn)定的鏈接旁蛋白發(fā)揮功能。GKN1通過(guò)作為潛在的原癌基因抑制劑縮短胃癌細(xì)胞的端粒長(zhǎng)度、調(diào)節(jié)端粒相關(guān)的蛋白來(lái)抑制細(xì)胞生長(zhǎng)，最終導(dǎo)致胃癌細(xì)胞的衰老和死亡[14]。 GKN1是抑癌因子，其在胃癌組織和癌前病變中減少，GKN1的過(guò)度表達(dá)會(huì)誘導(dǎo)癌細(xì)胞死亡[1]。GKN1還有抗淀粉形成的性質(zhì)，通過(guò)阻止淀粉-β肽聚合從而阻止淀粉的聚集和原纖維的形成[10]。

GKN2參與調(diào)控消化道上皮的增生從而維護(hù)黏膜的完整，在消化道上皮的穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮重要作用，還可抑制胃癌細(xì)胞的增生，GKN2的表達(dá)發(fā)生變化可能會(huì)引起癌變[12]。 GKN2參與胃腸管道的穩(wěn)態(tài)，由胃泡細(xì)胞表達(dá)于胃的表面，在胃炎和胃癌細(xì)胞中表達(dá)減少[9]。GKN2可以調(diào)節(jié)黏膜屏障的完整性，在受傷的環(huán)境下，黏膜發(fā)生改變從而激活GKN2的功能[15]。

3 GKNs與胃癌細(xì)胞增殖的關(guān)系

3.1 GKN1

凋亡有2種分子信號(hào)通路，外源性通路和內(nèi)源性通路。外源性通路涉及自殺相關(guān)因子(factor associated suicide,FAS)與自殺相關(guān)因子配體(factor associated suicide ligand,FASL)的結(jié)合。在胃癌組織發(fā)現(xiàn)Fas減少，F(xiàn)asL增多[12]。GKN1通過(guò)上調(diào)p53、p21、p27、p16，同時(shí)下調(diào)S期激酶相關(guān)蛋白2的表達(dá)來(lái)激發(fā)凋亡[14]。 GKN1主要是通過(guò)FAS/FASL途徑以及p16和成視網(wǎng)膜細(xì)胞瘤 (retinoblastoma,Rb) 基因來(lái)誘導(dǎo)胃癌細(xì)胞的凋亡[9]。Rippa等[16]研究顯示高表達(dá)GKN1的胃癌細(xì)胞系中FAS受體表達(dá)增高，而FAS受體是細(xì)胞凋亡的關(guān)鍵分子，由此推測(cè)其在胃癌增殖中發(fā)揮重要的調(diào)控作用。

GKN1和5-氟尿嘧啶協(xié)同作用上調(diào)p53 和p21 而抑制細(xì)胞的活性和增殖,發(fā)揮抑制胃癌細(xì)胞增殖的作用[17]。GKN1的N端疏水端和BRICHOS結(jié)構(gòu)域可抑制細(xì)胞的活力與增殖，誘導(dǎo)細(xì)胞周期停滯在G0/G1期 和G2/M期，并誘導(dǎo)微小RNA-185(microRNA-185,MIR-185)的表達(dá)[18]。MIR-185通過(guò)阻礙細(xì)胞循環(huán)，主要阻礙G2-M期而抑制細(xì)胞增殖[17，18]。

Kocevar等[19]報(bào)道與非癌組織相比，GKN1在胃癌組織中的表達(dá)顯著減少。蛋白激酶C(protein kinase C,PKC)被GKN1抑制，但是細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶1(extracellular regulated protein kinasesl，ERK1)被GKN1激活。GKN1抑制胃癌細(xì)胞的增殖就是通過(guò)調(diào)節(jié)這些蛋白激酶的活性。蛋白質(zhì)組學(xué)檢查發(fā)現(xiàn)有 74種蛋白質(zhì)被GKN1調(diào)節(jié)，包括烯醇酶1(enolase 1，ENO1)和組織蛋白酶D(cathepsin D)。ENO1是這74種蛋白質(zhì)交聯(lián)發(fā)揮作用的核心關(guān)鍵。ENO1失活會(huì)抑制細(xì)胞生長(zhǎng)并使細(xì)胞周期停滯,但是過(guò)度表達(dá)會(huì)抑制GKN1發(fā)揮誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡和細(xì)胞周期停滯的作用[20]。

GKN1可能通過(guò)調(diào)節(jié)核因子-κB(nuclear factor-κB,NF-κB)信號(hào)通路和細(xì)胞因子表達(dá)而抑制胃表皮細(xì)胞的生長(zhǎng)。NF-κB是一種潛在的轉(zhuǎn)錄因子，它的異常激活會(huì)導(dǎo)致癌細(xì)胞的增生無(wú)節(jié)制，凋亡消失以及基因組不穩(wěn)定，GKN1通過(guò)抑制NF-κB的激活而發(fā)揮抑制胃癌增殖的作用[21]。

端粒的長(zhǎng)度隨著年齡增長(zhǎng)而縮短，并且與GKN1成正相關(guān)。在人體，端粒重復(fù)序列結(jié)合因子1和端粒酶都可以保護(hù)端粒DNA，以保持基因的穩(wěn)定[14]。原癌基因刺激細(xì)胞生長(zhǎng)，誘導(dǎo)端粒延長(zhǎng)增加端粒酶活性。GKN1通過(guò)結(jié)合到原癌基因而調(diào)節(jié)端粒的長(zhǎng)度和端粒酶的活性，最終導(dǎo)致胃癌細(xì)胞的衰老和凋亡。由此推斷GKN1可能作為潛在的原癌基因抑制劑從而縮短端粒長(zhǎng)度，最終導(dǎo)致胃癌細(xì)胞的衰老和死亡[14]。

3.2 GKN2

GKN2的過(guò)量表達(dá)會(huì)抑制胃癌細(xì)胞的增生、遷移和侵襲并且將細(xì)胞循環(huán)停滯在G1-S分裂相，同時(shí)減少與癌細(xì)胞增殖和變異相關(guān)的細(xì)胞周期蛋白D1、細(xì)胞周期蛋白E1和基質(zhì)金屬蛋白酶9[5]。GKN2 誘導(dǎo)蛋白激酶3和蛋白激酶8的表達(dá)，并激活FAS的表達(dá)，提示GKN2誘導(dǎo)的凋亡為外源性途徑[12]。 GKN2保持胃上皮細(xì)胞穩(wěn)態(tài)的作用是通過(guò)抑制GKN1 的腫瘤抑制活性[9]。

4 其他

TFF1包含7個(gè)半胱氨酸殘基，并與GKN1有相似的生理功能，但二者在反應(yīng)水平和功能水平都不能產(chǎn)生應(yīng)答[5，7]在幽門螺桿菌感染者，GKN1的表達(dá)明顯低于未感染幽門螺桿菌者[6]。細(xì)胞毒素相關(guān)基因A(cytotoxin-associated gene A ，CagA)是幽門螺桿菌致病的毒力因子，GKN1通過(guò)結(jié)合CagA來(lái)抑制幽門螺桿菌的致癌作用[22]。 GKNs在胃癌組織中低表達(dá)，推測(cè)其為抑癌因子，還有一些物質(zhì)如SEPTIN9等在胃癌組織中高表達(dá)，可能正是由于各種物質(zhì)表達(dá)的失平衡，最終導(dǎo)致胃癌的發(fā)生[23]。

5 小結(jié)

GKNs家族有以下相同點(diǎn):都帶有含100個(gè)殘基的BRICHOS結(jié)構(gòu)域以及一對(duì)保守的半胱氨酸殘基。不同點(diǎn):GKN1 位于染色體2p13.3，長(zhǎng)度為大約6 kB，包含6個(gè)外顯子和5個(gè)內(nèi)含子,且表達(dá)于胃竇部18-KDa的胃特異性蛋白，有185個(gè)氨基酸，其中20個(gè)是位于N端的信號(hào)肽；GKN2的基因圖包含染色體2p13，其中含有5個(gè)外顯子，可以編碼18.3KDa的蛋白。

GKNs抑制胃癌增殖的效應(yīng)是多方面因素綜合作用的結(jié)果，涉及許多分子信號(hào)通路以及凋亡相關(guān)蛋白。目前，GKNs的結(jié)構(gòu)和功能已有初步的研究結(jié)果，但其抑制胃癌增殖的確切機(jī)制還需要進(jìn)一步研究。GKNs在胃癌組織中表達(dá)減少，并且GKNs有抑制胃癌增殖的功能。隨著對(duì)GKNs抑癌機(jī)制的深入研究，明確其作用位點(diǎn)，或?qū)?GKNs的抗癌效應(yīng)應(yīng)用于臨床， 為治療胃癌提供新的手段和方法，最終實(shí)現(xiàn)胃癌預(yù)防、診治和緩解的目的，降低我國(guó)胃癌的發(fā)病率。

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(修回日期：2016-04-27)

(責(zé)任編輯：李賀瓊)

Effects and Mechanism of Gastrokines on Gastric Cancer Cell Proliferation

GuoYanlei,DingShigang.

DepartmentofGastroenterology,PekingUniversityThirdHospital,Beijing100083,China

DingShigang,E-mail:dingshigang222@163.com

Gastrokines; Gastric cancer; BRICHOS domain

國(guó)家自然科學(xué)基金(項(xiàng)目編號(hào)：30770980；81270475)

**通訊作者，E-mail:dingshigang222@163.com

A

1009-6604(2016)09-0852-03

10.3969/j.issn.1009-6604.2016.09.022

2015-11-18)

【Summary】 Gastric cancer is seriously dangerous to human health with constantly high incidence. Human gastric mucosa can express gastrokines that can inhibit cancer cell growth. Gastrokines is expressed abundantly in normal tissues while downregulated or absent in gastric cancer and precancerous lesion. It plays an important role in the suppression of gastric cancer proliferation combining with the other factors such as helicobacter pylori infection or trefoil factors. In this paper we made a review about the suppression of gastrokines on gastric cancer cell proliferation.