池肇春

池肇春,青島市市立醫(yī)院消化內(nèi)科 山東省青島市 266011

0 引言

刺猬(hedgehog,Hh)信號通路在早期胚胎發(fā)育和器官和組織的形成中起著至關(guān)重要的作用,但它在成年組織中處于休眠狀態(tài).Hh基因家族參與各種脊椎動物的神經(jīng)系統(tǒng)、器官、軟骨和性腺的形成[1].許多人類疾病,包括先天畸形、阿爾茨海默病、糖尿病和惡性腫瘤與Hh蛋白活性異常有關(guān)[2,3].除正常生物體外,有明確證據(jù)表明,該途徑在某些人類腫瘤中會被激活,并與惡性細胞的起始、侵襲、遷移、凋亡細胞死亡和上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial mesenchymal transition,EMT)有關(guān)[4].

Hh通路信號轉(zhuǎn)導(dǎo)子主要由Hh配體、12個跨膜受體修補蛋白(Ptch protein)、G蛋白偶聯(lián)平滑受體(smoothened receptor,Smo)、膠質(zhì)母細胞瘤相關(guān)蛋白(glioblastoma-interrelated-protein,GLI)和其他靶基因組成.在脊椎動物中發(fā)現(xiàn)了三種具有脂質(zhì)修飾的可溶性Hh配體,包括音猬因子(sonic hedgehog,SHh)、印度刺猬(Indian hedgehog,IHh)和沙漠刺猬(desert hedgehog,DHh).它們在不同組織中具有不同的分布,但它們都可以與Ptch結(jié)合.其中研究最多的SHh主要分布在神經(jīng)系統(tǒng)、皮膚和消化道;IHh主要位于骨骼和軟骨;DHh主要存在于性腺中.此外,Hh蛋白受體在脊椎動物中具有兩種同源物: Ptch1和Ptch2,其中間充質(zhì)細胞中的Ptch1起主導(dǎo)作用.含有三種類型的轉(zhuǎn)錄因子,包括GLI1、GLI2和GLI3,它們在轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后水平發(fā)揮積極或消極作用.另一方面,只有全長GLI可以進入細胞核并觸發(fā)Hh靶基因表達[1](表1).

表1 Hh通路信號轉(zhuǎn)導(dǎo)元件

Hh/GLI途徑首次在果蠅胚胎模式突變體的誘變篩選中發(fā)現(xiàn)[5],是一種關(guān)鍵的發(fā)育調(diào)控信號,在各個門中高度保守.在過去幾年中,Hh/GLI信號因其在多種人類惡性腫瘤中廣泛的超激活和致癌活性而引起了腫瘤生物學(xué)家和腫瘤學(xué)家的極大興趣.研究證實,Hh/GLI信號通路及其靶基因控制著癌癥和癌癥干細胞的主要特征,包括增殖、存活、轉(zhuǎn)移、血管生成和自我更新,使該信號通路成為一個有希望的治療靶點[6].

Hh/GLI途徑是一個高度復(fù)雜的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程,涉及位于不同細胞室中的多種調(diào)節(jié)因子和控制機制.簡言之,在非穩(wěn)態(tài)期間,典型Hh/GLI信號傳導(dǎo)通過受到通道跨膜Hh修補蛋白受體(Ptch)的抑制.Ptch可禁止通路激活劑平滑受體(smoothed,SMO)進入初級纖毛,SMO是一種G蛋白偶聯(lián)受體樣蛋白.在這種抑制狀態(tài)下,融合的負通路調(diào)節(jié)因子抑制因子間質(zhì)融合抑制劑(suppressor of fused,Sufu)將一線效應(yīng)蛋白膠質(zhì)母細胞瘤相關(guān)蛋白2和3(GLI2、GLI3)隔離在初級纖毛底部的細胞質(zhì)中.Sufu-GLI蛋白復(fù)合物的形成允許GLI蛋白被蛋白激酶A(protein kinase A,PKA)、糖原合成酶激酶-3β(glycogen synthase kinase-3β,GSK3β)和酪蛋白激酶1(casein kinase 1,CK1)順序磷酸化[7].磷酸化后,GLI2和GLI3被泛素化,并被位于初級纖毛底部的蛋白酶體部分降解[5].雖然GLI2的部分降解效率相當?shù)?但已知GLI3的轉(zhuǎn)錄可抑制Hh靶基因表達.

典型的Hh/GLI途徑通過Hh配體與受體Ptch的結(jié)合被激活.配體結(jié)合消除Ptch的抑制作用,導(dǎo)致受體-配體復(fù)合物的內(nèi)化及其在溶酶體中的降解.Hh配體結(jié)合受不同共受體的存在影響: 包括生長停滯特異性蛋白1(growth arrest-specific protein 1,GAS1)、細胞粘附分子相關(guān)/癌基因下調(diào)(cell adhesion molecule-related/downregulated by oncogenes,CDO)和CDO的兄弟(brother of CDO,BOC)支持Hh與Ptch的結(jié)合,而Hh相互作用蛋白(hedgehog interaction protein,HhIP)與Ptch競爭Hh配體[6].現(xiàn)已證實,Ptch的移除可觸發(fā)SMO進入初級纖毛和G蛋白偶聯(lián)受體161(G-protein-coupled receptor 161,GPR161)離開初級纖毛.有證據(jù)表明[8],GPR161的去除足以防止膠質(zhì)母細胞瘤相關(guān)蛋白抑制因子(glioblastoma-associatedprotein repressor form,GLIR)的形成,此很可能是由于PKA活性降低所致.

Hh/GLI信號通路在胃穩(wěn)態(tài)中的作用已在最近的幾項研究中確立.刺猬家族成員 SHh的表達是形成黏膜層所必需的,SHh表達對成年小鼠胃組織修復(fù)和維持功能形態(tài)學(xué)以及調(diào)節(jié)胃腺分泌功能[9].有證據(jù)表明[10],壁細胞產(chǎn)生和接受SHh是維持胃中胃酸和胃泌素分泌處于生理水平所必需的.此外,位于腺體中央?yún)^(qū)域的壁細胞建立的SHh濃度梯度支持頸部粘液細胞向產(chǎn)酶細胞的分化.同時,高濃度的分泌SHh配體限制了黏膜細胞的增殖.由此可見SHh在細胞分化和胃組織穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用.

1 Hh信號通路與胃癌

1.1 癌癥中激發(fā)Hh信號級聯(lián)模式 腫瘤的特征體現(xiàn)在細胞生長失控、基因不穩(wěn)定、自我修復(fù)能力強等方面.目前,1/3的癌癥被認為與Hh信號通路的異常激活有關(guān).進一步的研究證明[11,12],突變或失調(diào)的Hh信號可能會干擾腫瘤行為表型,導(dǎo)致胰腺癌癥、胃癌(gastric cancer,GC)、卵巢癌癥、乳腺癌癥、食管癌癥和結(jié)直腸癌的發(fā)病、生長、轉(zhuǎn)移和凋亡.在多種癌癥中有三種激發(fā)Hh信號級聯(lián)的模式[13].

1型-配體非依賴性致癌Hh途徑(自主的): Hh途徑激活的類型1分別由Smo基因或Ptch和Sufu基因中的激活或失活突變引起,Taylor等[14]報告42例散發(fā)性基底細胞癌(basal cell carcinoma,BCC)患者的10個皮膚癌相關(guān)基因突變,包括Smo、Ptch和Sufu.隨后,Ptch在散發(fā)性髓母細胞瘤和其他癌癥中的突變也被證實.同時,也有一些關(guān)于散發(fā)性BCC、髓母細胞瘤和其他腫瘤中腫瘤激活劑Smo和腫瘤抑制素Sufu突變的報道.因此,核心調(diào)控因子Ptch、Sufu和Smo基因突變?yōu)槲覀兲峁┝艘恍╆P(guān)于人類惡性腫瘤臨床診斷和治療的新見解.

2型-配體依賴性致癌Hh途徑(自分泌或并列分泌):除了Hh基因突變外,腫瘤細胞分泌的Hh配體也是驅(qū)動Hh途徑的重要因素.Hh配體據(jù)稱可以通過自分泌調(diào)節(jié)(包括細胞增殖)來控制癌癥的惡性行為[15],這與最近一項研究的結(jié)果一致,該研究證明Hh配子的存在是消化道腫瘤發(fā)生所必需的.當然,自分泌-并排模式在多種癌癥中也很常見,包括前列腺癌癥、多發(fā)性骨髓瘤、膠質(zhì)瘤、GC和結(jié)腸癌.

3型-配體依賴性致癌Hh途徑(旁分泌或反向旁分泌): 腫瘤細胞釋放的Hh配體也以另一種方式作用于基質(zhì)細胞-旁分泌模式.通過共培養(yǎng)腫瘤細胞和相鄰的基質(zhì)細胞,研究表明,腫瘤細胞產(chǎn)生的Hh配體可以被周圍的基質(zhì)細胞吸收,這些基質(zhì)細胞可以分泌一些促進腫瘤生長的旁分泌信號,如血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)、胰島素樣生長因子(insulin like growth factor,IGF)和其他因子,旁分泌模型發(fā)生在卵巢癌癥、肝細胞癌、前列腺癌癥、乳腺癌癥和其他癌癥[16].在B細胞和漿細胞惡性淋巴瘤和多發(fā)性骨髓瘤中,某些腫瘤細胞直接吸收腫瘤微環(huán)境中基質(zhì)細胞分泌的Hh配體,以維持形成和生存,這一過程稱反向旁分泌.

1.2 Hh信號在癌癥干細胞中的作用 眾所周知,癌癥干細胞是腫瘤起始細胞.最近在多發(fā)性骨髓瘤、GC、大腸癌、膠質(zhì)瘤和乳腺癌癥中發(fā)現(xiàn)了癌癥干細胞生物學(xué)中Hh通路的異?；钚?而通路阻斷可降低癌癥干細胞(cancer stem cells,CSC)的增殖、EMT[17].在癌癥中,Hh-GLI信號驅(qū)動干細胞存活和擴增.體內(nèi)實驗表明,Hh-GLI途徑抑制劑環(huán)胺或Smo基因沉默可有效抑制癌癥的復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移.另一項研究關(guān)注三陰性乳腺癌癥(triple negative breast cancer,TNBC)中的基質(zhì)細胞,以了解是否可以利用抗腫瘤治療來開發(fā)新的癌癥治療策略[18].通過使用TNBC小鼠M6同種異體移植模型發(fā)現(xiàn),腫瘤細胞生成的Hh配體激活周圍的癌相關(guān)成纖維細胞,通過纖維母細胞生長因子5抗體(fibroblast growth factor 5 antibody,FGF5)激活和纖維膠原沉積促進CSC的可塑性和化療耐藥表型.在小鼠模型和臨床試驗中,Smo抑制劑治療提高了腫瘤對多西他賽的敏感性,顯著減少了轉(zhuǎn)移并延長了生存期.如前所述,靶向CSC可能為通過Hh信號的調(diào)節(jié)逆轉(zhuǎn)癌癥抵抗提供新的見解[1].

1.3 幽門螺桿菌、Hh與GC

1.3.1 幽門螺桿菌直接控制SHh的表達: 在幽門螺桿菌(Helicobacter pylori,H.pylori)介導(dǎo)的萎縮過程中,與SHh表達缺失相關(guān)的壁細胞丟失表明H.pylori對Hh活性的間接調(diào)節(jié)作用.然而,H.pylori可能會直接針對SHh表達實施調(diào)控策略.有報告對原發(fā)性GC進行DNA甲基化的綜合分析,并鑒定出147個基因在腫瘤和匹配的腫瘤鄰近胃組織中表現(xiàn)出顯著改變的甲基化模式.在這些基因中,發(fā)現(xiàn)了同源盒A5基因(homologous box A5 gene,HOXA5)和Hh信號分子(WNT2、WNT5A、SMO、HHIP、GLI3、BMP6)[19],表明Hh信號蛋白的丟失也是表觀遺傳過程的結(jié)果.然而,SHh和CDX2在腸化生中的相互表達不能通過甲基化來解釋.CDX2是一種腸特異性的核轉(zhuǎn)錄因子,是尾型同源框基因(caudal type homeobox gene,CDX)家族中的一員,表達于胃上皮細胞,能夠調(diào)節(jié)胃上皮細胞的增殖和分化.在CDX2轉(zhuǎn)基因小鼠模型中,SHh被顯著下調(diào),這不是由SHh啟動子超甲基化介導(dǎo)的.事實上,觀察到CDX2直接結(jié)合SHh啟動子中的TATA盒(TATA box/Hogness box,是構(gòu)成真核生物啟動子的元件之一),導(dǎo)致SHh表達下調(diào),表明SHh和CDX2表達之間存在直接聯(lián)系.這些觀察結(jié)果在用CDX2表達質(zhì)粒轉(zhuǎn)染的培養(yǎng)人胃腺癌細胞(human gastric adenocarcinoma cells,AGS)、低分化GC細胞45(poorly differentiated gastric cancer cells,MKN45)和MKN74細胞中得到證實,其中SHh表達明顯降低[20].

在過度表達胰腺胃泌素以研究GC的胰島素啟動子-胃泌素(insulin promoter gastrin,InsGas)小鼠中,與正常鄰近腺體相比,未感染小鼠的前化生病變中SHh、GLI1而非GLI3的表達顯著降低,但在貓霍亂桿菌誘導(dǎo)的胃化生中部分重新表達.研究表明[21],貓胃螺桿菌(H.felis)激活的核因子κB(nuclear factor kappa-B,NF-κB)和隨后的白細胞介素(interleukin,IL)-8分泌可能參與了這一途徑.這表明H.felis可以通過SHh表達細胞類型的缺失來調(diào)節(jié)SHh信號.在感染H.felis的轉(zhuǎn)基因GLI1缺陷小鼠中發(fā)現(xiàn)了類似的效果,這些小鼠對胃上皮化生的發(fā)展和炎性細胞的浸潤有很大抵抗力[21].GLI1缺失阻斷Th1和Th2細胞因子,但不阻斷Th17應(yīng)答.作為GLI1的靶基因,髓樣分化因子schlafen-4(Slfn4)在微陣列分析中被鑒定,其在野生型(wild type,WT)小鼠中被誘導(dǎo),但在GLI1缺陷小鼠中沒有被誘導(dǎo)[20].此外,SHh已被證明在H.pylori感染期間積極調(diào)節(jié)細胞因子表達.比較WT和壁細胞特異性在SHh敲除(parietal cell-specific Shh knock-out,PC SHh KO)小鼠,僅在感染H.pylori的野生型小鼠中觀察到IL-12、IL-1β、IL-10、IFNγ和巨噬細胞炎性蛋白2(macrophage inflammatory protein2,Mip2)表達的增加[22].

盡管先前假設(shè)SHh表達的缺失主要由壁細胞的缺失引起,但進一步表明SHh表達下調(diào)與壁細胞功能障礙相關(guān),揭示了胃酸分泌的重要作用.H.pylori誘導(dǎo)的促炎細胞因子IL-1β通過IL-1受體信號抑制壁細胞中的胃酸生成、細胞內(nèi)鈣釋放和SHh表達,從而導(dǎo)致胃萎縮[23].這些數(shù)據(jù)強調(diào)了酸性環(huán)境在維持人胃中SHh表達和分泌方面的重要性.

當另一份報告表明SHh可以通過增加H+/K+-ATP酶基因表達增加胃壁細胞的酸分泌時,SHh和胃酸的干擾變得更加復(fù)雜.在表型上,表達Hh抑制劑Hh相互作用蛋白1的轉(zhuǎn)基因小鼠分泌的胃酸較少,導(dǎo)致低氯血癥.在這些小鼠中,生長抑素降低,胃泌素基因表達增強,SHh mRNA下調(diào).SHh基因表達可以通過細胞內(nèi)鈣的增加而激活,然后激活鈣特異性蛋白激酶Cα和β.因此,SHh可以作為一種配體,將胃酸的改變轉(zhuǎn)化為G細胞分泌胃泌素[24].

SHh在人類GC中的過度表達可以在H.pylori定殖的小鼠中以不依賴于酸的方式誘導(dǎo)[25].在這些小鼠中,感染6 mo后,H.pylori誘導(dǎo)CD4+T細胞浸潤,并增加胃中IFNγ和IL-1β的水平.巨噬細胞在胃炎的發(fā)展中至關(guān)重要,在PC Shh KO小鼠中,巨噬細胞未被招募到導(dǎo)致潰瘍的位置[26].H.pylori增加的SHh如骨髓嵌合體實驗所示主要發(fā)生在胃底徐匯膜的壁細胞中,并可作為巨噬細胞的化學(xué)引誘劑.因此,建立了含有表達SHh的壁細胞的小鼠胃底區(qū)的類器官培養(yǎng)系統(tǒng),以研究H.pylori介導(dǎo)的SHh信號.H.pylori激活NF-κB,以CagA依賴的方式誘導(dǎo)SHh表達.因此,NF-κB的抑制阻斷了SHh的上調(diào).根據(jù)這些數(shù)據(jù),研究得出結(jié)論,SHh是初始免疫反應(yīng)的調(diào)節(jié)器.CagA陽性的H.pylori菌株是在培養(yǎng)的胃上皮細胞系A(chǔ)GS、MKN-28、MKN-45和Kato Ⅲ(人GC細胞)細胞中激活SHh表達.除SHh外,PTCH和GLI也上調(diào).可見H.pylori以CagA依賴的方式誘導(dǎo)NF-κB活性從而激活SHh表達[27].在功能上,細胞培養(yǎng)實驗中SHh的表達導(dǎo)致感染H.pylori后對細胞凋亡的抵抗力更高,這可以用H.pylori感染后的過度增殖表型來解釋.

1.3.2 Hh/GLI信號在H.pylori感染后骨髓間充質(zhì)干細胞(BM-MSC)向炎癥組織募集中的作用: SHh似乎不僅是巨噬細胞的潛在化學(xué)引誘劑,在H.pylori慢性感染期間,BM-MSC被招募到慢性炎癥部位,以重新填充胃上皮并促進癌癥進展.研究發(fā)現(xiàn),IFNγ誘導(dǎo)的間充質(zhì)干細胞(mesenchymal stem cell,MSC)增殖需要SHh分泌,這是通過自分泌調(diào)節(jié)機制實現(xiàn)的.只有表達SHh的MSCs最終響應(yīng)IFNγ被招募到胃黏膜[28].

胃炎也會導(dǎo)致MSC增殖.使用胃泌素缺乏型小鼠模型,表現(xiàn)出導(dǎo)致炎癥、壁細胞萎縮和化生表型,骨髓間充質(zhì)干細胞表現(xiàn)出異常增殖和Hh/GLI信號的激活,以響應(yīng)慢性胃炎癥.實驗表明,H.pylori介導(dǎo)的胃炎期間釋放的循環(huán)信號(例如TGFβ)誘導(dǎo)骨髓基質(zhì)細胞內(nèi)的Hh/GLI信號傳導(dǎo),并使MSCs快速募集到發(fā)炎的胃[29].

Hedgehog信號在MSC募集中的意義在于當組織再生和/或癌癥時H.pylori能夠招募MSC,使上皮細胞重新增殖,然后轉(zhuǎn)分化為上皮內(nèi)癌癥細胞,因此認為胃上皮性癌癥可能起源于骨髓源性細胞.

2 半乳糖凝集素-Hh與GC

2.1 半乳糖凝集素-1通過GLI信號通路促進胃腺癌血管生成 由LGALS1編碼的半乳糖凝集素-1(galectins-1,GAL-1)促進癌癥組織中的血管生成擬態(tài)(vasculogenic mimicr,VM).血管內(nèi)皮生長因子受體-2拮抗劑單克隆抗體的出現(xiàn)有可能成為晚期GC患者的治療方法,尤其是對化療無效的患者[30].非內(nèi)皮血管系統(tǒng)由高度侵襲性和轉(zhuǎn)移性的腫瘤細胞組成,包括內(nèi)部基底膜和內(nèi)襯中缺乏內(nèi)皮細胞.VM在多種惡性腫瘤中被發(fā)現(xiàn),包括骨肉瘤、膀胱癌、乳腺癌癥、前列腺癌癥、膠質(zhì)瘤、卵巢癌癥、胰腺癌癥和胃腺癌[31,32].據(jù)報道,在GC的情況下,VM不僅提供腫瘤血液供應(yīng),而且促進腫瘤轉(zhuǎn)移和原發(fā)性GC組織的VM.它也是GC患者胃切除術(shù)后預(yù)后不良的指標[33].

GAL-1是一個由15個成員組成的凝集素家族,與碳水化合物結(jié)合,并包含一個或多個碳水化合物識別域.最近的研究發(fā)現(xiàn)Galectin-1(GAL-1)在多種惡性腫瘤中高度表達,并參與各種惡性功能,包括腫瘤發(fā)生、發(fā)展、侵襲和轉(zhuǎn)移、血管生成和免疫逃逸[34].

GAL-1可以通過上調(diào)上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化EMT信號來促進GC中VM的形成,GAL-1也可能通過激活GC中的Hh信號通路通過GLI1促進VM形成[35].GAL-1通過上調(diào)GC中膠質(zhì)瘤相關(guān)致癌基因1(GLI1)的Hh信號來誘導(dǎo)EMT[36].

新近研究顯示GLI1在GC組織中過表達,GAL-1表達與GLI1相關(guān),GLI1表達與VM相關(guān),GAL-1促進GLI1在體外和體內(nèi)的表達.當高度惡性腫瘤細胞與細胞外基質(zhì)相互作用形成血管系統(tǒng)時,VM發(fā)生,該系統(tǒng)可以運輸血液,重塑腫瘤微循環(huán),并與宿主血管連接以獲得腫瘤的血液供應(yīng).近年來,已經(jīng)證明VM也存在于GC組織中,它與侵襲和轉(zhuǎn)移密切相關(guān),并且VM提示GC患者預(yù)后不良[33].目前,抗血管生成靶向藥物治療被廣泛視為晚期GC的搶救性治療[37].已知Ras信號傳導(dǎo)可誘導(dǎo)或增強SHh表達.推測GAL-1/LGALS1(重組人半乳糖凝集素1)通過癌基因(Ras)/SHh激活Hh/GLI1信號通路所致.

總之,研究的結(jié)果表明,GAL-1/LGALS1在GC中激活Hh/GLI信號通路成分,并且GLI1控制GC中VM的啟動.這些發(fā)現(xiàn)提供了GAL-1/Hh/GLI1途徑在GC中VM中發(fā)揮作用的證據(jù).這為VM的潛在機制提供了新的見解,并可能有助于確定GC的治療靶點[38].

2.2 半乳糖凝集素激活Hh信號通路誘導(dǎo)人GC細胞侵襲和上皮間轉(zhuǎn)化 研究證實[39],與匹配的非癌組織相比,人類癌癥組織過度表達Gal-1.此外,Gal-1的過度表達與腫瘤浸潤深度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和晚期TNM分期顯著相關(guān).此外,觀察到Gal-1、E-鈣粘蛋白和波形蛋白在原發(fā)性腫瘤和相應(yīng)轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)中的表達之間存在強烈的正相關(guān).Gal-1在GC細胞中的過度表達可誘導(dǎo)EMT并促進體外侵襲.

相反,在具有高轉(zhuǎn)移潛能的GC細胞系中,沉默Gal-1可以逆轉(zhuǎn)這些事件.此外,研究證明了Gal-1與Hh通路標志物GLI-1之間的聯(lián)系;GLI-1的敲除減弱了Gal-1的作用,并且具有與Gal-1的直接沉默類似的作用.基于這些結(jié)果,提出了Gal-1通過調(diào)節(jié)GLI-1促進GC侵襲和EMT的模型[40].

癌癥相關(guān)的EMT是一個復(fù)雜的過程,涉及幾個相關(guān)的信號通路[41].Hh途徑被認為是包括癌癥在內(nèi)的癌細胞EMT所必需的.此外,Hh通路的異常激活和經(jīng)歷EMT的細胞的存在會對癌癥患者的預(yù)后產(chǎn)生負面影響.為了闡明Gal-1在癌癥中促進EMT的機制,我們證明了Hh通路在Gal-1誘導(dǎo)的EMT中作為一種活性信號通路發(fā)揮作用.

研究表明[42]Gal-1在人GC的侵襲和轉(zhuǎn)移中起重要作用.具體地,研究提供了第一個證據(jù),表明Gal-1以自分泌的方式在體外誘導(dǎo)GC細胞中的EMT,并且還增強了GC細胞在體內(nèi)的致瘤和轉(zhuǎn)移能力.從機制上講,結(jié)果表明Gal-1和Hh/GLI通路之間的相互作用可能在GC侵襲和EMT中起重要作用.這些發(fā)現(xiàn)不僅提高了我們對Gal-1在GC轉(zhuǎn)移中作用的分子機制的理解,而且為Gal-1作為與GC轉(zhuǎn)移相關(guān)的重要治療靶點提供了新的見解.

3 檢測SHh、GLI-1和Gyr61的表達預(yù)測GC患者的預(yù)后

隨著研究的深入GC的研究已經(jīng)進展到分子水平的檢測,但仍然缺乏用于診斷、疾病進展和預(yù)后的生物標志物.近幾年的研究表明,GC的發(fā)生和發(fā)展與許多信號轉(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)控機制有關(guān),如SHh信號通路和富含半胱氨酸的血管生成誘導(dǎo)因子61(cysteine rich angiogenesis inducing factor 61,Cyr61).研究人員發(fā)現(xiàn)[43]SHh信號通路在消化道腫瘤中被激活,并在腫瘤進展中發(fā)揮重要作用.如前所述SHh信號途徑的激活可以促進GC細胞的增殖和腫瘤的發(fā)展[44].Xie等[45]發(fā)現(xiàn),小腦的鋅指可以通過SHh調(diào)節(jié)GC細胞的遷移和侵襲,Cyr61不僅增加腫瘤血管生成,還參與細胞凋亡和衰老,促進腫瘤細胞粘附、增殖和轉(zhuǎn)移,并在腫瘤發(fā)生和發(fā)展中發(fā)揮重要作用.

Quan等[46]報道對400例GC根治性胃切除術(shù)患者的GC組織標本進行免疫組化分析.SHh、GLI1和Cyr61在GC組織中的陽性表達率分別為55.5%、56.5%和64.5%.GC組織中SHh、GLI1和Cyr61的表達與腫瘤大小、浸潤深度和分化程度顯著相關(guān)(P＜0.05).SHh蛋白的表達與GLI1蛋白的表達呈正相關(guān)(P＜0.01),GLI1蛋白的表達與Cyr61蛋白的表達呈正相關(guān)(P＜0.01).單變量和多變量分析表明,SHh、GLI1和Cyr61的表達可以預(yù)測患者的預(yù)后(P＜0.05).受試者操作特征曲線分析結(jié)合TNM分期可以更好地預(yù)測患者的3年總生存率(P＜0.05).結(jié)論認為SHh、GLI1和Cyr61蛋白在癌癥組織中顯著表達,是癌癥患者預(yù)后的危險因素.

GC在腫瘤發(fā)病率中居第5位,發(fā)病人數(shù)我國最高,約占全世界的1/2[47].盡管有許多有效的治療方法,如手術(shù)、化療和放射治療,但GC患者的預(yù)后仍然很差[48,49].在我國,總體5年生存率低至40%.大多數(shù)GC在III或IV期時方被診斷,此時超過一半的患者有轉(zhuǎn)移;因此,預(yù)后很不理想.由于許多GC患者在診斷時已經(jīng)處于晚期,因而即使在手術(shù)和化療后,仍有一些患者因轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)而死亡.因此,深入研究GC的發(fā)生和發(fā)展機制以及尋找預(yù)后生物標志物對于GC的診斷和治療依然具有重要的現(xiàn)實意義.

如前所述GLI1與GC血管生成有關(guān),GLI1促進基質(zhì)金屬蛋白酶14(matrix metalloproteinases 14,MMP14)和MMP2的表達,從而導(dǎo)致GC進展[46].

Koh等[50]表明SHh信號傳導(dǎo)介導(dǎo)GC細胞中程序性死亡配體1(programmed death ligand 1,PD-L1)的表達,這可能是SHh高表達GC患者預(yù)后不良的原因.當SHh基因沉默且SHh信號通路受到抑制時,SHh信號途徑相關(guān)因子GLI1和波形蛋白的表達降低,E-鈣黏蛋白增加,在動物實驗中,腫瘤細胞遷移和侵襲性顯著降低,腫瘤生長顯著減慢[51].這些發(fā)現(xiàn)表明SHh基因與EMT密切相關(guān),并且SHh導(dǎo)致EMT促進腫瘤進展.SHh/GLI1在GC中的表達顯著增加,GLI1的表達與波形蛋白呈正相關(guān),與E-鈣粘蛋白呈負相關(guān),E-cadherin表達下調(diào).在加入GLI抑制劑GANT61(一種六氫嘧啶醛)阻斷信號通路后獲得了相反的結(jié)果,表明SHh/GLI可以促進GC EMT,減少細胞間粘附,增強GC細胞遷移能力,并促進腫瘤細胞侵襲導(dǎo)致腫瘤擴散.在缺氧誘導(dǎo)的GC細胞中,缺氧微環(huán)境導(dǎo)致SHh/GLI1信號通路激活并促進EMT[52].在靶向GLI-1的siRNA處理抑制SHh/GLI信號通路后,EMT被逆轉(zhuǎn),波形蛋白表達顯著減少,E-鈣粘蛋白表達顯著增加.表明磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B((phosphatidylinositol 3 kinase/protein kinase B,PI3K/Akt)抑制阻斷了SHh誘導(dǎo)的EMT、MMP-9活性和淋巴管生成,減少了GC中的腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移[53].這些發(fā)現(xiàn)證實,SHh信號通過激活PI3K/Akt途徑促進GC轉(zhuǎn)移,從而導(dǎo)致EMT和MMP-9激活.Liang等[54]發(fā)現(xiàn),轉(zhuǎn)化生長因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)在人胃腺癌細胞-7901(SGC-7901)細胞中導(dǎo)致SHh和GLI的表達增加.加入GLI抑制劑GANT61后,SHh的表達下調(diào),TGF-α1誘導(dǎo)的EMT被阻斷.提示SHh/GLI1通路可能通過誘導(dǎo)上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化促進GC細胞的遷移和侵襲,導(dǎo)致GC患者預(yù)后不良.

Cyr61在癌癥中的表達與腫瘤大小和T分期有關(guān).此外,SHh、GLI1和Cyr61與TNM分期無關(guān),SHh、GLI1和Cyr61的表達與N期無關(guān).Wei等[55]報道了轉(zhuǎn)移和CYR61蛋白表達之間的關(guān)系.N分期與Cyr61蛋白質(zhì)無關(guān);然而,它與TNM分期有關(guān),侵襲和轉(zhuǎn)移的深度與CYR61蛋白的表達有關(guān).SHh、GLI1和Cyr61的表達與腫瘤分化程度有關(guān).高分化患者中SHh、GLI1和Cyr61的高表達可能與患者的腫瘤大小密切相關(guān).

綜上所述,SHh、GLI1和Cyr61蛋白表達具有正相關(guān).SHh、GLI1和Cyr61蛋白水平較高的GC患者預(yù)后較差.因此認為SHh、GLI1和Cyr61蛋白是患者預(yù)后的獨立危險因素.

4 結(jié)論

越來越多的證據(jù)表明,異常激活的Hh通路賦予腫瘤細胞發(fā)生、增殖和遷移的傾向,這為研究人員探索更好的惡性腫瘤治療策略和藥物靶點提供了新的線索.目前尚無Hh/GLI靶向治療GC的藥物開發(fā).

此外,Hh通路和其他通路的串擾已得到驗證[56].如果能夠同時發(fā)現(xiàn)針對多種途徑的診斷生物標志物,這將是給GC的早期診治帶來曙光.

H.pylori對SHh表達和功能的影響還存在一些爭議.然而,仔細觀察這些復(fù)雜的過程,很明顯SHh的精確調(diào)節(jié)是胃生理學(xué)的重要組成部分.未來的研究有必要闡明胃Hh/GLI信號如何與H.pylori誘導(dǎo)的發(fā)病機制有關(guān),因為Hh/GIL元件的藥理靶向性是建立新的癌癥治療策略的誘人途徑.

深入研究GC的分子發(fā)病機制,探討早期診斷手段,尋求更多的治療方法,一直是艱巨的任務(wù).期待通過共同的不懈努力,在GC的發(fā)病機制和診治上有新的突破.