王茜 陳浩宇 陳潔

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胰腺導(dǎo)管內(nèi)乳頭狀瘤的分子特征和病理機(jī)制

王茜 陳浩宇 陳潔

胰腺導(dǎo)管內(nèi)乳頭狀瘤(intraductal papillary mucinous neoplasms，IPMN)是一種產(chǎn)黏蛋白腫瘤，它以產(chǎn)黏蛋白上皮細(xì)胞在胰腺導(dǎo)管內(nèi)乳頭狀增殖、分泌大量黏液為特征。根據(jù)上皮細(xì)胞異型增生程度不同，IPMN分為低級別、中等級別和高級別發(fā)育異常；根據(jù)受累的胰腺導(dǎo)管不同，分為主胰管型(MD-IPMN)、分支胰管型(BD-IPMN)和混合型(Mixed-IPMN)；組織學(xué)上，IPMN分為胃型、腸型、膽胰型和嗜酸瘤細(xì)胞型[1]。隨著研究的不斷深入，目前已經(jīng)明確IPMN是一類臨床表現(xiàn)、影像學(xué)表現(xiàn)、惡變風(fēng)險以及診療方法不完全相同的腫瘤[2]。有研究用目的基因測序的方法發(fā)現(xiàn)了IPMN中很多重要的突變基因，同時還在IPMN中發(fā)現(xiàn)14種miRNA表達(dá)異常[3-4]。本文就IPMN的分子特征和目前已知的標(biāo)志物綜述如下。

一、分子標(biāo)志物

IPMN常見的突變基因有K-ras、GNAS、RNF43、CDKN2A/p16、TP53等。BRAF、PIK3CA、STK11和Smad4等基因的突變相對少見[3]。TP53、CDKN2A/p16和Smad4變異和(或)表達(dá)通常見于IPMN高級別發(fā)育異常[5]。不同組織類型的IPMN遺傳學(xué)改變模式不同[6]。Mohri等[6]報道了胃型IPMN中K-ras基因突變相對于腸型更為普遍；Xiao等[7]識別了嗜酸瘤型IPMN中的K-ras、BRAF變異和異常p53免疫標(biāo)記，但這些基因變異在膽胰管型中相對較少；Yamaguchi等[8]分析了15個胃型IPMN，發(fā)現(xiàn)GNAS和K-ras突變率分別為60%和80%。

1．K-ras：K-ras基因位于染色體12p，是GTP結(jié)合蛋白，編碼膜結(jié)合三磷酸鳥苷蛋白，與MAPK通路有關(guān)，幾乎所有的K-ras突變伴隨磷酸化細(xì)胞外信號相關(guān)激酶變異[6]，同時伴有G12D、G12V等位基因和具有G12R亞群的G12D變異[9]。K-ras突變和等位基因缺失對于區(qū)分良惡性腫瘤是有價值的，其特異性為96%，靈敏性為37%[10]。研究發(fā)現(xiàn)40%～86%的IPMN發(fā)生K-ras基因突變(靈敏性95%，特異性為45%)，近100%的侵襲性胰腺導(dǎo)管腺癌(pancreatic ductal adenocarcinoma，PDAC)K-ras密碼子12、13、61突變[10-12]。K-ras癌基因的激活可能與IPMN致癌作用早期階段有關(guān)[13]。在IPMN不同級別發(fā)育異常中，K-ras基因突變發(fā)生率并沒有明顯差異[13]。但在不同組織學(xué)類型中，K-ras基因的突變(密碼子12，外顯子2)是有差異的，該基因突變在膽胰管型中出現(xiàn)頻率最高，在腸型中出現(xiàn)頻率最低[14]。

2．GNAS：GNAS是位于20號染色體q的基因，編碼G蛋白。G蛋白信號通路的激活在IPMN進(jìn)展中發(fā)揮重要作用[15-16]。研究發(fā)現(xiàn)蛋白激酶A表達(dá)增加可能與IPMN的病理分級有關(guān)[15]。在高級別發(fā)育異常IPMN中，GNAS突變率為40.7%，迄今為止未發(fā)現(xiàn)PDAC中有GNAS突變[15]。在IPMN組織學(xué)類型中，GNAS突變更常見于腸型[14]。GNAS變異對IPMN具有特異性，61%的IPMN中發(fā)現(xiàn)GNAS密碼子201突變(精氨酸被半胱氨酸或組氨酸所取代)[10,15]。研究發(fā)現(xiàn)，IPMN可以同時有K-ras和GNAS突變[16]。根據(jù)Furukawa等[15]和Wu等[13]報道，GNAS基因突變見于66%的IPMN，K-ras基因突變見于81%的IPMN，兩者突變見于51%的IPMN。

3．p53：腫瘤抑制基因p53位于染色體17p，其突變見于50%的高級別發(fā)育異常IPMN[17]。p53的表達(dá)在胃型和腸型IPMN中無明顯差別[6]。p16、p53基因缺失和基因變異的累積可能是IPMN進(jìn)展到侵襲性癌的重要事件[18]。

4．RNF43：RNF43是IPMN常見的突變基因，常與GNAS和(或)K-ras基因突變一起發(fā)生[3]。研究表明，RNF43基因突變發(fā)生于14%的IPMN，該基因突變常見于腸型IPMN，胃型和嗜酸瘤型中尚未發(fā)現(xiàn)[4]。

5．其他突變：BRG1是腫瘤抑制基因。研究發(fā)現(xiàn)BRG1的失表達(dá)與發(fā)育異常級別有關(guān)，從低級別的28%到中等級別的52%再到高級別IPMN的76%[19]。BRAF基因突變見于6%～12%的IPMN，僅在高級別IPMN中觀察到p53和BRAF基因突變[3]。STK11基因變異與IPMN和PDAC有關(guān)[20]。約10%胰腺癌患者有家族史[21]，相對于分散的病例，IPMN更易發(fā)生于具有胰腺癌家族史的患者[22]。研究發(fā)現(xiàn)，S100A4的表達(dá)隨IPMN惡性程度增加而增多，S100A4蛋白表達(dá)于7.4%的良性IPMN(腺瘤和邊界性發(fā)育異常)和42.9%的惡性IPMN[23]。因此，S100A4的表達(dá)可能是惡變的指標(biāo)，對診斷和提示IPMN生物學(xué)行為是有價值的[23]。S100A6基因編碼的S100鈣結(jié)合蛋白A6與細(xì)胞的增殖和侵襲有關(guān)[24]。IPMN以及PDAC細(xì)胞表達(dá)S100A6水平要比正常或者胰腺炎細(xì)胞高[24]。檢測胰液的S100A6可以發(fā)現(xiàn)早期胰腺癌或者識別具有高風(fēng)險胰腺病變的個體[24]。有文獻(xiàn)曾報道IPMN中也存在BRCA1、BRCA2和HNPCC等基因突變[10,14]，CDKN2A缺失和ERBB2表達(dá)也可能參與IPMN過程[1,10]。Matthaei等[25]認(rèn)為VHL和CTNNB1基因突變可能是IPMN的生物學(xué)標(biāo)志。PIK3CA (外顯子10和21)突變見于10%的IPMN[3,10,14]。有研究發(fā)現(xiàn)MSX2的表達(dá)和Pdcd4的缺失涉及Wtn信號路徑，與β-黏連蛋白和E-鈣黏蛋白相似，參與腫瘤進(jìn)程[12,26]；claudin 4、CXCR4、S100A4和間皮素與侵襲性有關(guān)[26-27]。相關(guān)研究證實刺猬蛋白的激活對IPMN的進(jìn)展非常重要[11]。在惡變的IPMN中，人類端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶(human telomerase reverse transcriptase，hTERT)的表達(dá)比非惡變腫瘤高，其中腺瘤為15.8%，邊界性為35.7%，原位癌為85%，侵襲性癌為86.7%[28]。關(guān)于人類黏蛋白基因，胃型IPMN主要表達(dá)MUC5a和MUC6[11,26]；腸型主要表達(dá)MUC2、MUC5a和CDX2[11,26]；膽胰型主要表達(dá)MUC1、MUC5a和MUC6[14]；嗜酸瘤型表達(dá)MUC6和MUC1。

6．染色體改變：IPMN除存在基因突變外，染色體也有一定程度的改變，染色體雜合性丟失可見于6q (54%)、8p(31%)、9p(62%)、17p(38%)和18q(38%)[27]。有文獻(xiàn)報道，中度和高級別發(fā)育異常的IPMN染色體區(qū)域丟失見于5q、6q、10q、11q、13q、18q和22q，其中5q、6q和11q等區(qū)域丟失比較常見[12]。染色體區(qū)域4q的丟失見于62.5%的IPMN，其中46.2%見于中等和高級別發(fā)育異常IPMN[4]；染色體區(qū)域19q的獲得見于50%的高級別發(fā)育異?；蚯忠u性IPMN，在中等級別發(fā)育異常IPMN中未發(fā)現(xiàn)；在非低級別IPMN中，獲得染色體7q和19q區(qū)域的總發(fā)生率分別為61.5%和30.8%[4]。有文獻(xiàn)曾報道染色體區(qū)域18q與Smad4腫瘤抑制基因有關(guān)[12]，當(dāng)其出現(xiàn)時，Smad4雙等位基因失活對IPMN的進(jìn)展有很大影響，但它們在IPMN中的發(fā)生要少于導(dǎo)管腺癌[27]。IPMN中染色體丟失，如APC、BRCA2、p53、Smad4和RB1也是可能的[29]。

二、表觀遺傳標(biāo)記

1．甲基化：腫瘤抑制基因啟動子區(qū)域DNA甲基化是一種表觀遺傳調(diào)控，在腫瘤的發(fā)生和發(fā)展中發(fā)揮重要作用[30]。高甲基化能夠?qū)е露喾N腫瘤抑制基因的失表達(dá)，如p16/CDKN2A和ppENK[14]。胞嘧啶磷酸鳥嘌呤(cytosine-phospho-guanine，CpG)啟動子的高甲基化是腫瘤抑制基因表達(dá)沉默的廣泛機(jī)制，也可能是IPMN發(fā)生的主要原因[27]。有研究報道，超過80%的IPMN樣本中發(fā)現(xiàn)CpG島啟動子異常甲基化而導(dǎo)致腫瘤抑制基因表達(dá)沉默[27]。迄今為止發(fā)現(xiàn)，相對于正常胰腺組織，有245種基因在高級別發(fā)育異常IPMN中發(fā)生高甲基化[17]，高級別發(fā)育異常IPMN多基因甲基化與侵襲性癌有關(guān)[17]，甲基化導(dǎo)致p16和ppENK的表達(dá)沉默是IPMN向惡性轉(zhuǎn)變的重要因素[14]。

文獻(xiàn)報道，侵襲性IPMN的p14、p15、p16、p17、APC、hMLH1和E-cadherin基因甲基化發(fā)生率更高[27]，hMLH1和MGMT錯配修復(fù)基因甲基化較非侵襲性IPMN高(分別為38%比10%和45%比20%)[30]。TFPI-2基因位點(7q22)雜合性缺失甲基化常常出現(xiàn)于高級別IPMN(原位癌)[27]。SOX17在22%的IPMN中不表達(dá)，ARP2/SFRP1 和CLDN5在IPMN亞型中沒有出現(xiàn)異常甲基化[4]。IPMN相關(guān)腺癌研究發(fā)現(xiàn)，55%的樣本中發(fā)現(xiàn)3個或以上基因啟動子甲基化，而在非侵襲性IPMN中僅在20%的樣本中發(fā)現(xiàn)[30]。所以，對于胰液的DNA甲基化的分析可用于術(shù)前區(qū)分侵襲性和非侵襲性IPMN[27]。另外，即使是手術(shù)完全根除的腫瘤，特定基因位點甲基化的發(fā)生可能預(yù)示腫瘤的復(fù)發(fā)，手術(shù)切除邊緣的甲基化譜檢測對于識別腫瘤復(fù)發(fā)或多灶性腫瘤的發(fā)生風(fēng)險是有價值的[27]。

2．miRNA表達(dá)：miRNA是由19～24個核苷酸組成的非編碼單鏈RNA分子[25]，其主要功能是穩(wěn)定調(diào)節(jié)核mRNA的轉(zhuǎn)錄和翻譯[31]，控制增殖、分化和細(xì)胞凋亡。腫瘤中miRNA異常表達(dá)促進(jìn)了原癌基因表達(dá)或抑制腫瘤抑制基因表達(dá)，提示miRNA可能具有腫瘤抑制基因和致癌基因的雙重功能[32-33]。miRNA的異常表達(dá)通常見于胰腺腺癌及其癌前病變[32,34-35]和IPMN[32]。研究表明，相對于正常胰腺組織，14種miRNA在IPMN中表達(dá)量不同[4]。miRNA表達(dá)模式的不同能夠用于區(qū)分正常胰腺、慢性胰腺炎和胰腺癌[25]。miR-155表達(dá)于83%的IPMN和7%的正常導(dǎo)管；miR-21表達(dá)于81%的IPMN和2%的正常導(dǎo)管[31]。miR-155在胰腺癌中異常表達(dá)，抑制了腫瘤蛋白p53誘導(dǎo)核蛋白1(TP53INP1)的促細(xì)胞凋亡作用[2]。相比于非侵襲性IPMN和正常組織，侵襲性IPMN的miR-21和miR-155表達(dá)更高[33]。高表達(dá)的miR-21與患者生存率具有相關(guān)性，使miR-21可以作為疾病進(jìn)展與死亡的獨立預(yù)后因素[33]。與miR-155和miR-21不同，miR-101在非侵襲性IPMN和正常組織中的表達(dá)高于侵襲性IPMN[33,36]。miR-101能夠下調(diào)良性IPMN中EZH2(在惡性IPMN中表達(dá)顯著增高)表達(dá)，然而，在惡性IPMN中miR-101的水平減少，使EZH2的表達(dá)增加。因此，miR-101的低水平可能是通過上調(diào)EZH2從而引發(fā)IPMN的腺癌序列[36]。高級別和低級別IPMN間有18種miRNA表達(dá)不同，可作為區(qū)分不同IPMN的潛在生物學(xué)標(biāo)志[32]。

總之，IPMN是具有潛在惡變傾向的一種疾病，不同的分子標(biāo)志物，如癌基因(K-ras)、腫瘤抑制基因(GNAS)、染色體改變(5q、6q和11q的缺失)等能夠為診斷IPMN以及預(yù)測惡變風(fēng)險提供依據(jù)。此外，甲基化和miRNA表達(dá)差異能夠用于區(qū)別高級別與低級別發(fā)育異常IPMN及正常胰腺組織[10,17,32]。因此，需要進(jìn)一步尋找IPMN潛在生物學(xué)標(biāo)志，以便能夠有效地區(qū)分不同級別與類型的發(fā)育異常，以盡早發(fā)現(xiàn)具有惡變風(fēng)險的IPMN。

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(本文編輯：呂芳萍)

10.3760/cma.j.issn.1674-1935.2016.06.019

國家自然科學(xué)基金(81300352)

200433 上海，第二軍醫(yī)大學(xué)長海醫(yī)院消化內(nèi)科

陳潔，Email: jiechen0115@sohu.com

2015-12-17)