何潔瑤　張　軍

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·綜述·

胃癌中刺猬蛋白信號通路與微小RNA相互調(diào)控的研究進展

何潔瑤張軍

摘要：目前有研究表明刺猬蛋白(Hedgehog，Hh)信號通路在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中起著重要的作用，但其影響癌細胞分化、增殖的具體機制尚不明確；微小RNA(miRNA)作為基因組轉(zhuǎn)錄調(diào)控的重要因素之一，是否在胃癌發(fā)生發(fā)展過程中與Hh信號通路的激活或抑制存在相互調(diào)控尚無定論。該文就胃癌中Hh信號通路與miRNA相互調(diào)控的研究進展作一綜述。

關(guān)鍵詞：胃癌；刺猬蛋白信號通路；微小RNA

作者單位：210006南京醫(yī)科大學附屬南京醫(yī)院南京市第一醫(yī)院消化內(nèi)科

胃癌是發(fā)生于胃黏膜上皮的惡性腫瘤，在全球常見惡性腫瘤中排第四位[1-2]。中國是胃癌的高發(fā)區(qū)域，近年來新發(fā)胃癌呈年輕化趨勢，19～35歲患者的胃癌發(fā)病率逐年升高，據(jù)統(tǒng)計在中國各大中城市，胃癌死亡率居惡性腫瘤第二位，僅次于肺癌[3-4]。目前有研究證明刺猬蛋白(Hedgehog，Hh)信號通路在胃癌組織中異常激活，提示其在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中可能起著重要的作用，但其致病機制尚未明確。有研究證實非編碼RNA(ncRNA)與胃癌的發(fā)生、預后息息相關(guān)。ncRNA廣泛分布于基因組，對染色體修飾、轉(zhuǎn)錄等有重要的調(diào)控作用，微小RNA(MicroRNA，miRNA)是ncRNA的重要分類之一，目前已有各種miRNA經(jīng)證實與胃癌的發(fā)生發(fā)展相關(guān)。而在胃癌發(fā)生發(fā)展過程中，miRNA與Hh信號通路是否存在相互調(diào)控作用有待進一步證實。

1Hh信號通路

1980年Nüsslein-Volhard等[5]首先在果蠅中發(fā)現(xiàn)Hh基因，隨后Forbes等[6]提出了Hh信號通路的概念。在哺乳動物中存在3條Hh信號通路，即Sonic Hedgehog(Shh)信號通路、Desert Hedgehog(Dhh)信號通路及Indian Hedgehog(Ihh)信號通路，其中Shh信號通路研究得最為廣泛。在人類，編碼Shh的基因定位于染色體7q36。Shh信號通路在胚胎發(fā)育過程中促進各組織生長和發(fā)育，同時也是維持人體組織環(huán)境穩(wěn)態(tài)的一條極其重要的信號通路，其核心組成部分包括分泌型糖蛋白配體(Shh)、兩種主要的膜蛋白受體Ptched(Ptc)和Smoothed(Smo)、核轉(zhuǎn)錄因子(Gli)及下游目的基因。當Ptc與Smo結(jié)合時，Smo的生物活性被抑制，當Shh與Ptc結(jié)合后，Ptc解除對Smo的抑制，Smo游離被激活，并進一步激活轉(zhuǎn)錄因子Gli，Gli進入細胞核內(nèi)作用于下游目的基因。該通路在脊椎動物胚胎發(fā)育過程中至關(guān)重要，缺乏該路徑組件的基因敲除小鼠，其大腦、骨骼、肌肉系統(tǒng)、胃腸道及肺都未能正常發(fā)育。目前有研究證實Shh信號通路與多種腫瘤如神經(jīng)膠質(zhì)瘤、肺癌、乳腺癌、肝癌、胃癌等的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)[7-9]，在多種腫瘤組織中均檢測到Shh相關(guān)蛋白的異常激活，提示Shh信號通路在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中起著重要的作用，進一步研究Shh信號通路在腫瘤細胞中的具體作用機制，有望對腫瘤的預后及治療提供新的理論基礎(chǔ)。

2miRNA

人類有23對染色體，基因組全長包括約30億個堿基對，約有20 000個蛋白質(zhì)編碼基因，在人類基因組僅占2%[10]。人類基因組的絕大部分為非編碼區(qū)，其轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物ncRNA曾長期被認為是基因組轉(zhuǎn)錄的副產(chǎn)品，是沒有生物學功能的，而目前越來越多的研究表明ncRNA對人類生理功能及細胞代謝的維持有重要作用。這些ncRNA可在表觀遺傳學水平及轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控癌基因和抑癌基因的表達，影響腫瘤的發(fā)生和發(fā)展，為腫瘤的早期診斷、早期治療和預后提供新的依據(jù)。常染色體中幾乎每一對核苷酸都會發(fā)生轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象[10]。依據(jù)ncRNA的分子大小將其劃分為長鏈ncRNA(lncRNA)(堿基數(shù)>200)和小分子ncRNA。miRNA是一類存在于真核細胞中的長度約在21～25個核苷酸的內(nèi)源性小分子ncRNA。miRNA和lncRNA是ncRNA的兩個重要分類。1993年Lee等[11]首先在線蟲體內(nèi)發(fā)現(xiàn)一種miR-lin-4，7年后第二個miR-let-7被發(fā)現(xiàn)[12]，miR-let-7的功能相似于miR-lin-4，可調(diào)節(jié)線蟲的發(fā)育進程。研究表明miRNA能與靶基因不完全互補，通過抑制或激活靶基因的翻譯來影響相關(guān)信號分子蛋白的表達，參與調(diào)節(jié)細胞的生長過程。有研究表明miRNA與人類腫瘤的發(fā)生發(fā)展及侵襲轉(zhuǎn)移等密切相關(guān)[13]。

3胃癌中Shh信號通路與miRNA相互調(diào)控

3.1胃癌與Shh信號通路

目前研究表明Shh信號通路可能與胃癌發(fā)生相關(guān)。Song等[14]的研究表明，Shh信號通路在胃癌中對維持腫瘤干細胞的生長增殖能力至關(guān)重要。Sherman等[15]在對慢性胃炎向胃腫瘤轉(zhuǎn)化的研究中，發(fā)現(xiàn)Shh在胃黏膜上皮炎性反應(yīng)過程中出現(xiàn)表達中斷，Shh的表達缺失間接造成正常胃黏膜上皮細胞缺失，胃黏膜屏障破壞造成幽門螺桿菌(Hp)感染和定植，而Hp感染是目前公認的胃癌發(fā)生的高危因素之一[16]。有研究表明，尾型同源盒基因-2(CDX2)通過結(jié)合于Shh啟動子區(qū)域以抑制Shh的表達，促進胃黏膜腸上皮化生發(fā)生，提示Shh表達降低促進了正常胃黏膜細胞向不典型增生改變[17]。但在胃癌組織中卻觀察到Shh信號通路的異常激活，Shh信號通路的激活可能與多種細胞因子相關(guān)。Saze等[18]收集了41例胃癌組織標本，用免疫組織化學和實時熒光定量逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)(RT-PCR)的方法對組織中的Shh及其下游蛋白的表達進行檢測，發(fā)現(xiàn)其高表達水平預示胃癌預后不良。然而，Kim等[19]用免疫組織化學法測定139例胃癌手術(shù)標本中Shh蛋白的表達，得到了與Saze等相反的結(jié)論。截然不同的結(jié)果可能受標本收集的質(zhì)量、檢測方法等差異的影響。Wan等[20]的細胞試驗表明Shh信號通路能促進胃癌發(fā)生及腫瘤細胞增殖。另外，在胃癌上皮細胞可檢測到Shh高表達，但Shh信號通路中Ptch和Gli1卻在基底細胞中高表達，這一結(jié)果表明Shh參與胃癌的發(fā)生發(fā)展過程可能是通過一種旁分泌的方式實現(xiàn)[21]。上述研究表明，Shh信號通路的正常表達是維持胃黏膜上皮穩(wěn)態(tài)的重要因素之一。Shh表達降低在正常胃黏膜細胞向癌前病變的發(fā)生發(fā)展中起著重要的作用，但尚不能明確Shh在胃癌組織中高表達對胃癌細胞生長的促進或抑制作用。

3.2胃癌與miRNA

miRNA調(diào)節(jié)細胞增殖分化的作用已被認知，miRNA在胃癌發(fā)生發(fā)展過程中的作用也逐漸明確[22]。Mu等[23]發(fā)現(xiàn)與癌旁組織相對比，胃癌組織中miR-193b表達下調(diào)及miR-196a表達上調(diào)，前者與胃癌的分期、分型、轉(zhuǎn)移等相關(guān)，后者往往提示預后不良。Zeng等[24]對比胃癌患者、正常人及胃良性病變患者血清中的miRNA水平，發(fā)現(xiàn)正常及胃良性病變患者的血清miR-17和miR-106b水平明顯低于胃癌患者，并發(fā)現(xiàn)miRNA表達的高低與年齡成正比，而與腫瘤分期、分型等無關(guān)。miR-17和miR-106b可用作胃癌篩查指標。Chan等[25]和Zhang等[26]對人體胃癌組織的miR-21表達水平進行測定，證實與正常組織相比，胃癌組織中miR-21過表達，miR-21可能通過發(fā)揮癌基因作用而促進胃癌發(fā)生；但Chan等發(fā)現(xiàn)miR-21的過表達與患者預后無相關(guān)性，因此miR-21尚不能作為提示胃癌預后的指標。對比癌旁組織，在神經(jīng)膠質(zhì)瘤細胞中miR-125b、miR-221及miR-222過表達，往往提示不良預后，這三者可聯(lián)合用于神經(jīng)膠質(zhì)瘤細胞的篩查[27]。Zhou等[28]發(fā)現(xiàn)miR-203在胃癌及Hp陽性的組織中表達明顯下降，并通過體外實驗證實miR-203可抑制腫瘤細胞增殖，其可能機制是通過作用于鈣/鈣調(diào)蛋白依賴性絲氨酸蛋白激酶(CASK)來實現(xiàn)的，且兩者之間呈負相關(guān)。有研究發(fā)現(xiàn)在SGC7901/VCR和SGC7901/ADR 胃癌細胞系中，miR-203基因序列CpG島的高度甲基化與胃癌的化學治療耐藥相關(guān)[29]。在慢性Hp感染者中miR-210表達明顯下降，細胞試驗證實其可能通過作用于靶基因STMN1及DIMT1來抑制胃癌細胞增殖，miR-210在胃癌中表達下降可能與基因序列DNA甲基化相關(guān)[30]。另有研究表明在胃癌中miR-10a表達下降，其上游啟動子區(qū)域CpG島高度甲基化可能是其表達水平下降的原因，細胞試驗證實過表達miR-10a可明顯抑制胃癌細胞增殖[31]。

3.3Shh信號通路與miRNA

Shh信號通路在胚胎發(fā)育過程中有不可或缺的作用，而該通路的正常表達、激活可能與miRNA相關(guān)，兩者之間存在相互影響、調(diào)節(jié)。有研究用白細胞介素-1β(IL-1β)刺激骨關(guān)節(jié)炎軟骨細胞后，Shh表達升高而miR-602表達降低，但兩者之間無相關(guān)性；而通過共轉(zhuǎn)染技術(shù)證實miR-602和miR-608可抑制IL-1β誘導的Shh mRNA和蛋白表達[32]。小腦顆粒神經(jīng)元前體細胞(CGNP)在小鼠和人體的增殖依賴于Shh信號通路，并且Shh信號通路的過度激活可促進髓母細胞瘤增殖[33]。在Shh信號通路激活的髓母細胞瘤中miR-183~96~182過表達，Zhang等[34]的體外試驗表明miR-183~96~182可促進細胞過度增殖，但這依賴于與Shh信號通路的共同作用，在Shh表達缺失的髓母細胞瘤中，腫瘤細胞增殖受抑，即便miR-183~96~182高表達也與對照組無明顯差異。趨化因子受體CXCR4的過表達是腫瘤侵襲的標志之一，F(xiàn)areh等[35]發(fā)現(xiàn)在神經(jīng)膠質(zhì)細胞瘤中miR-302-367簇可抑制CXCR4通路的表達，且CXCR4是Shh-GLI1-NANOG信號通路表達不可缺少的一部分。Zheng等在細胞試驗中證實miR-210可抑制Shh信號通路的激活[36]。有研究表明miR-17~92基因簇可能受到Shh信號通路的調(diào)控。Uziel等[37]在Shh信號通路激活的髓母細胞瘤中可檢測到miR-17~92簇中某些miRNA(miR-92、miR-19a、miR-20)過表達，但具體機制尚不明確。Liu等[38]的體外試驗證實Shh信號通路在缺血性神經(jīng)細胞中可上調(diào)miR-17~92的表達，進而促進缺血后神經(jīng)祖細胞的增殖。Northcott等通過動物試驗證實miR-17~92在髓母細胞瘤中表達升高，Shh通過作用于小腦顆粒神經(jīng)前體(CGNP)上調(diào)miR-17~92[39]。Murphy等的動物試驗證實shh信號通路的激活是髓母細胞瘤形成過程中一個重要的組成部分，并在Shh表達升高的髓母細胞瘤中檢測到miRNA-17~92表達升高，且通過抑制miR-17和miR-19表達可抑制腫瘤增殖[40]。

4結(jié)語

綜上所述，miRNA具有多種生物學功能，對在胚胎發(fā)育過程中促進細胞分化形成的Shh信號通路有可能存在多種調(diào)控作用，刺激或抑制Shh信號通路從而影響細胞的分化，而Shh信號通路也存在對miRNA的調(diào)控，在胃癌的發(fā)生發(fā)展過程中已觀測到Shh信號通路的異常激活，miRNA在胃癌形成中的作用也被逐漸認知。進一步研究胃癌發(fā)生發(fā)展過程中Shh信號通路與miRNA的相互作用，有望為臨床胃癌的篩查、治療提供一個新的方向。

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(本文編輯：林磊)

(收稿日期：2015-02-02)

通信作者：張軍，Email: zhangjun711028@126.com

DOI:10.3969/j.issn.1673-534X.2015.06.005