陳婷，李金徽，李云鳳，馬穎才，袁玲，榮光宏

1青海大學(xué)研究生院，西寧810016；2青海省人民醫(yī)院消化科

正常組織細(xì)胞在各種因素的共同作用下發(fā)生基因突變，具備了無限分裂的特性，最終導(dǎo)致具有不同性狀的腫瘤組織產(chǎn)生，包括腫瘤細(xì)胞、腫瘤間質(zhì)組織等，這類具有發(fā)病起源作用的細(xì)胞即為腫瘤干細(xì)胞（CSCs）［1］。目前對(duì)CSCs的來源還不清楚，但針對(duì)腫瘤細(xì)胞溯源的大量研究［2］證明，CSCs可能來自正常組織內(nèi)發(fā)生基因突變的成體干細(xì)胞或者去分化的體細(xì)胞。CSCs是導(dǎo)致腫瘤并維持腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)能力的源頭細(xì)胞，因其自我更新和不對(duì)稱分裂的能力，具備發(fā)展為腫瘤組織內(nèi)任何類型細(xì)胞的潛力，同時(shí)驅(qū)動(dòng)腫瘤組織發(fā)生群體性持續(xù)擴(kuò)張。胃是消化系統(tǒng)中的重要器官，因?yàn)槲腹δ艿奶攸c(diǎn)，胃上皮細(xì)胞需要不斷的更新。因此，胃中的干細(xì)胞具有自我更新、高增殖能力和多元分化的能力，對(duì)調(diào)節(jié)生理組織更新和損傷修復(fù)至關(guān)重要，代表了存在于胃組織中的具有高增殖潛能的成體干細(xì)胞群。胃癌（GC）是人類主要的惡性腫瘤，具有CSCs功能的胃癌干細(xì)胞（GCSCs）是GC發(fā)病的始動(dòng)因素。文獻(xiàn)［3］顯示，上皮—間充質(zhì)轉(zhuǎn)換（EMT）相關(guān)因子可出現(xiàn)在胃內(nèi)癌前組織中，最終發(fā)展為GC組織中具有CSCs功能的GCSCs，同時(shí)受腫瘤微環(huán)境、信號(hào)傳導(dǎo)通路和微小RNA的調(diào)控，其中涉及Snail、Twist和Zeb-1等轉(zhuǎn)錄因子。研究［4］顯示，Wnt、Notch和其他信號(hào)通路參與了GCSCs的調(diào)控，從而刺激腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)、EMT、侵襲、轉(zhuǎn)移、抑制凋亡和腫瘤間質(zhì)血管生成。因此，了解參與GCSCs調(diào)控的信號(hào)傳導(dǎo)通路和生物信號(hào)分子，對(duì)GC的靶向治療和改善患者預(yù)后有著重要的幫助?，F(xiàn)將參與GCSCs調(diào)控的細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)通路和生物信號(hào)分子作用機(jī)制研究進(jìn)展綜述如下。

1 參與GCSCs調(diào)控的細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)通路作用機(jī)制

1.1 Wnt/β-catemin信號(hào)通路 Wnt/β-catemin信號(hào)通路是由細(xì)胞外的Wnt蛋白、膜上的Frizzled受體、胞質(zhì)內(nèi)的β-catemin以及其他轉(zhuǎn)錄因子組成。βcatemin可能作為驅(qū)動(dòng)基因與GCSCs的形成有關(guān)。研究［5］顯示，由于結(jié)直腸腺瘤性息肉/軸蛋白/糖原合成激酶復(fù)合物的形成，使β-catemin發(fā)生聚集并向核內(nèi)轉(zhuǎn)移，與T細(xì)胞因子家族的轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合，激活c-Myc、cyclinD1和生存素等靶基因，最終造成GC相關(guān)的體細(xì)胞突變。不對(duì)稱二甲基精氨酸（ADMA）通過Wnt/β-catenin信號(hào)通路促進(jìn)GC細(xì)胞的EMT進(jìn)程以及遷移和侵襲［6］。異常的EMT激活可使胃上皮細(xì)胞間質(zhì)特征增強(qiáng)而上皮特征減弱，并抑制細(xì)胞黏附分子，促進(jìn)癌細(xì)胞起始、侵襲、轉(zhuǎn)移和耐藥［7］。

1.2 JAK2/STAT3信號(hào)通路 GC患者局部組織中補(bǔ)體C3與JAK2/STAT3信號(hào)通路的激活存在直接關(guān)系，并促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的浸潤(rùn)與轉(zhuǎn)移。GC組織中STAT3磷酸化和IL-6表達(dá)明顯增強(qiáng)，可持續(xù)通過局部組織T細(xì)胞免疫抑制和慢性炎癥發(fā)揮促腫瘤作用，補(bǔ)體C3是JAK2/STAT3信號(hào)通路激活的上游調(diào)控因子，GC細(xì)胞內(nèi)補(bǔ)體C3激活啟動(dòng)JAK2/STAT3信號(hào)通路并成為促進(jìn)細(xì)胞增殖和遷移的必要信號(hào)，隨后活化的STAT3蛋白作為轉(zhuǎn)錄因子可調(diào)控細(xì)胞增殖、凋亡、血管生成以及腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移［8］。

1.3 Hedgehog信號(hào)通路 Hedgehog信號(hào)通路的失調(diào)是CSCs自我更新和耐藥性的一個(gè)主要原因，即參與GC的預(yù)后。Hedgehog信號(hào)通路的靶基因包含GC細(xì)胞的化療耐藥標(biāo)志物CD44，主要由通路中的SMO蛋白及GLI蛋白調(diào)節(jié)［9］。在GC細(xì)胞中，SMO蛋白調(diào)節(jié)GLI-1的核易位，進(jìn)而促進(jìn)CD44表達(dá)，在不同類型的GC細(xì)胞系中人工干預(yù)SMO蛋白抑制Hedgehog信號(hào)通路可顯著降低GC細(xì)胞得生長(zhǎng)能力［10］。因此，Hedgehog信號(hào)通路有望成為改善GC化療耐藥性的新靶點(diǎn)。

1.4 Notch信號(hào)通路 Notch信號(hào)通路是癌癥中最活躍的信號(hào)通路之一，并且在維持CSCs的性狀和腫瘤組織分化中具有關(guān)鍵作用。Notch信號(hào)通路可促進(jìn)GC細(xì)胞的轉(zhuǎn)移，且與患者預(yù)后不良有關(guān)［11］。由于Notch信號(hào)通路與CSCs自我更新和血管生成有關(guān)，針對(duì)Notch信號(hào)通路的靶向治療成為一種潛在的抗CSCs治療方法。MEDI0639是一種單克隆抗體藥物，可與Notch受體特異性結(jié)合，從而抑制Notch介導(dǎo)的信號(hào)傳導(dǎo)和靶基因的轉(zhuǎn)錄，阻止GC血管生成，并最終阻止GC細(xì)胞生長(zhǎng)［12］。MEDI0639的臨床試驗(yàn)間接印證了Notch信號(hào)通路在GC的發(fā)病及轉(zhuǎn)移中的作用，并且研究證實(shí)該藥物在晚期實(shí)體腫瘤中也具備抗腫瘤活性。

1.5 PI3K/AKT/mTOR信號(hào)通路 PI3K/AKT/mTOR信號(hào)通路是在多種癌癥中異常激活的經(jīng)典通路。PI3K/AKT/mTOR信號(hào)通路在血管生成、細(xì)胞增殖、代謝、存活、轉(zhuǎn)移和耐藥性中均起到關(guān)鍵作用，同樣在GC的發(fā)病過程中，mTOR的激活將會(huì)導(dǎo)致GC進(jìn)展，降低患者存活率［13］。

2 參與GCSCs調(diào)控的生物信號(hào)分子作用機(jī)制

2.1 Lgr5陽性細(xì)胞 胃干細(xì)胞亞群中Lgr5陽性細(xì)胞的Lgr5蛋白表達(dá)的細(xì)胞定位（細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)/膜）和腫瘤病理屬性（解剖部位、組織類型和分子類型）呈動(dòng)態(tài)分布，Lgr5蛋白在染色體不穩(wěn)定的腸型GC中的高表達(dá)與較好的遠(yuǎn)期生存率相關(guān)，可將Lgr5蛋白作為GCSCs的生物標(biāo)記物。已有研究［14］發(fā)現(xiàn)，核Lgr5陽性細(xì)胞可能是具有不同“干細(xì)胞”模式的癌細(xì)胞。在Lgr5陽性腸隱窩干細(xì)胞中使用Lgr5啟動(dòng)子驅(qū)動(dòng)表達(dá)的CreER重組酶可導(dǎo)致基因表達(dá)快速轉(zhuǎn)化，3至5周內(nèi)出現(xiàn)肉眼可見的腺瘤。目前尚不清楚這些腺瘤最終是否會(huì)發(fā)展為腺癌，但可以確定的是，腸中的Lgr5陽性干細(xì)胞可能是腫瘤起始細(xì)胞。

2.2 Mist1陽性干細(xì)胞 同時(shí)STANGE等［15］發(fā)現(xiàn)，Mist1陽性干細(xì)胞是腸型GC合并krasandapc突變和彌漫型癌合并E-cadherin缺失的細(xì)胞來源，通過人工敲除Mist1陽性干細(xì)胞中的Cdh1基因，可確定Mist1陽性干細(xì)胞是印戒細(xì)胞癌的起源，而Notch信號(hào)通路作為一條獨(dú)立的致癌途徑，Mist1陽性干細(xì)胞通過該途徑促進(jìn)了GC的發(fā)展。研究顯示，當(dāng)慢性炎癥時(shí)，Mist1陽性干細(xì)胞中E-cadherin的丟失可發(fā)展成為依賴于慢性炎癥的彌漫型癌癥［16］。

2.3 骨形態(tài)發(fā)生蛋白（BMP）BMP屬于腫瘤生長(zhǎng)因子-β信號(hào)蛋白超家族。已有研究證明胃間質(zhì)分泌的BMP可調(diào)節(jié)胃上皮分化，其表達(dá)缺失會(huì)抑制BMP信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，以此增加了腸內(nèi)分泌細(xì)胞、主細(xì)胞的數(shù)量，同時(shí)減少壁細(xì)胞數(shù)量［17］。BMP信號(hào)在Barrett食管病的發(fā)病機(jī)制中起著關(guān)鍵作用。也有證據(jù)顯示，BMP是胃腸內(nèi)分泌細(xì)胞分化的負(fù)調(diào)節(jié)因子，在Lgr5陽性細(xì)胞中BMP表達(dá)缺失可促進(jìn)炎癥，近而導(dǎo)致化生和異型增生［18］。因此，BMP可能在癌癥發(fā)展的不同階段扮演不同的角色，在未來對(duì)癌癥不同階段的研究中可能會(huì)提供更多的信息。

2.4 Lats基因 Hippo信號(hào)通路（也稱為Hippo-YAP/TAZ信號(hào)通路）是一種與癌變、再生和代謝相關(guān)的途徑。當(dāng)Hippo通路被激活時(shí)，Lats基因表達(dá)產(chǎn)物磷酸化YAP/TAZ，間接抑制腫瘤活性，相反，當(dāng)這一途徑失活時(shí)，YAP/TAZ在細(xì)胞核中聚集，通過與轉(zhuǎn)錄因子形成復(fù)合物推動(dòng)基因異常表達(dá)［19］。Lgr5陽性幽門干細(xì)胞可激活YAP/TAZ信號(hào)通路，成為遠(yuǎn)端GC的起源細(xì)胞。由于正常的幽門Lgr5陽性細(xì)胞幾乎處于靜止?fàn)顟B(tài)，CHOI等把Lats基因敲除后發(fā)現(xiàn)，Lgr5陽性細(xì)胞開始增殖。這些結(jié)果都表明，在正常胃上皮細(xì)胞中，由Lats基因缺失引起的YAP/TAZ信號(hào)通路的激活，從而觸發(fā)了從低度上皮內(nèi)瘤變到黏膜內(nèi)癌的階梯式進(jìn)展，這證實(shí)了這種信號(hào)級(jí)聯(lián)是體內(nèi)胃癌發(fā)生的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素［20］。

2.5 YAP 前列腺素D2（PGD2）是前列腺素的一種，由前列腺素D合成酶（PGDS）催化不穩(wěn)定的中間產(chǎn)物前列腺素H2（PGH2）發(fā)生異構(gòu)化而生成的。ZHANG等敲除PGD2合成酶和PGD2受體，增加了GC細(xì)胞的遷移能力，這證明了抑制PGD2到PGD2受體的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與GC細(xì)胞增殖、遷移、自我更新及分化有關(guān)［21］。PGD2在GC皮下腫瘤模型中抑制腫瘤生長(zhǎng)和發(fā)病率，在GC腹膜轉(zhuǎn)移模型中抑制肝臟和腸系膜轉(zhuǎn)移。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，PGD2合成酶和PGD2受體在GC組織中的表達(dá)低于癌旁及正常組織，并且與患者的預(yù)后相關(guān)。而YAP在GC組織中的高表達(dá)，與GC的發(fā)生發(fā)展有關(guān)。YAP的過度表達(dá)增強(qiáng)了GC細(xì)胞的自我更新和干細(xì)胞標(biāo)記物的表達(dá)，敲除YAP的表達(dá)可逆轉(zhuǎn)上述現(xiàn)象。通過檢測(cè)PGD2合成酶和PGD2受體在GC組織中的表達(dá)模式，證明了PGD2合成酶和PGD2受體與YAP在GC組織中的表達(dá)呈負(fù)相關(guān)［22］。其次，根據(jù)功能增益和功能喪失實(shí)驗(yàn)證實(shí)，YAP抑制PGD2合成酶和PGD2受體的表達(dá)，近而得出PGD2合成酶和PGD2受體的表達(dá)抑制了YAP誘導(dǎo)的腫瘤細(xì)胞在體外的增殖和自我更新，逆轉(zhuǎn)了YAP的促腫瘤作用［23］。

2.6 miRNA mi RNA是參與調(diào)節(jié)導(dǎo)致癌癥發(fā)生的關(guān)鍵靶點(diǎn)，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一些miRNA改變CSCs相關(guān)標(biāo)記物及其相關(guān)途徑的表達(dá)。研究顯示，miR-106b和miR-196a-5p的表達(dá)在CD44陽性GC細(xì)胞中表達(dá)上調(diào)，其中miR-106b直接靶向下調(diào)TGF-β信號(hào)通路抑制劑SMAD7蛋白的表達(dá)，間接激活TGF-β信號(hào)通路；與此同時(shí)，miR-196a-5p協(xié)同miR-106b發(fā)揮作用，并造成SMAD4的丟失，是GC發(fā)病原因之一［24］。此外，在GC細(xì)胞中通過TGF-β1誘導(dǎo)激活TGF-β信號(hào)通路后，觀察到miR-200a的下調(diào)，造成GC細(xì)胞與EMT相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子ZB1的表達(dá)上調(diào)，從而獲得CSCs的侵襲和遷移特征［25］。除了TGF-β信號(hào)通路，還發(fā)現(xiàn)miRNA的表達(dá)失調(diào)與Wnt信號(hào)通路有關(guān)，從而促進(jìn)了GCSCs的干細(xì)胞化［26］。從GC細(xì)胞中檢測(cè)出BRD4蛋白調(diào)節(jié)因子高表達(dá)，并通過甲基化其啟動(dòng)子區(qū)下調(diào)mi R-216a-3p的表達(dá)，miR-216a-3p能下調(diào)CSCs相關(guān)Wnt信號(hào)通路的直接靶基因產(chǎn)物Wnt3a的表達(dá)，提高GCSCs的侵襲能力［27］。故miRNA在誘發(fā)GC的多種信號(hào)調(diào)控中具有關(guān)鍵作用，同時(shí)也是未來GCSCs靶向治療的新方向。

2.7 CD133、PIWI及其他信號(hào)分子 CD133跨膜蛋白是一種公認(rèn)的干細(xì)胞標(biāo)記物，用流式細(xì)胞術(shù)對(duì)三種GC細(xì)胞系的CD133陽性和CD133陰性細(xì)胞進(jìn)行基因表達(dá)譜分析，確定了CD133陽性表達(dá)在具有自我更新能力的CSCs中起著重要作用。CD133的上游信號(hào)基因主要含細(xì)胞周期相關(guān)功能基因，而CD133下游信號(hào)基因則與細(xì)胞骨架和轉(zhuǎn)運(yùn)的分子功能有關(guān)，且CD133與腫瘤浸潤(rùn)呈負(fù)相關(guān)［28］。CD133陽性表明GC的預(yù)后差、進(jìn)展快、耐藥性強(qiáng)，因此CD133被作為GC預(yù)后的標(biāo)志物。此外，PIWI蛋白已成為腫瘤治療的新靶點(diǎn)，它與piRNA形成了PIWI-piRNA復(fù)合物，在不同生物體的生殖系發(fā)育、干細(xì)胞自我更新中起著重要作用［29］。PIWI蛋白在不同類型的癌癥中異位表達(dá)，其配體PIWIL1在GC組織和細(xì)胞系中異常表達(dá)促進(jìn)了GC的進(jìn)展［30］。癌癥的發(fā)展不僅取決于惡性腫瘤細(xì)胞，還取決于基質(zhì)的活化。研究［31］發(fā)現(xiàn)，間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs）可被招募到腫瘤部位并被激活，以促進(jìn)腫瘤的進(jìn)展。中性粒細(xì)胞通過分泌IL-17、IL-23和TNF-α等炎癥因子發(fā)揮作用，從而激活MSCs的AKT和p38通路，調(diào)節(jié)MSCs/CAFs的轉(zhuǎn)化，促進(jìn)胃癌的進(jìn)展。此外，中性粒細(xì)胞誘導(dǎo)MSCs向癌細(xì)胞相關(guān)成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化，從而顯著促進(jìn)胃癌的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移，并募集T細(xì)胞和巨噬細(xì)胞，從而促進(jìn)肝細(xì)胞癌的進(jìn)展和對(duì)索拉非尼的耐藥性［32］。另有研究發(fā)現(xiàn)，NPTXR是一種Ⅱ型跨膜蛋白，在有轉(zhuǎn)移潛能的GC組織中特異性高表達(dá)，也可能是控制GC進(jìn)展或克服化療耐藥性的一個(gè)新治療靶點(diǎn)［33］。

綜上所述，CSCs是一種少量的、靜止的、體積小的腫瘤細(xì)胞群體，具有類似“干細(xì)胞”指導(dǎo)腫瘤細(xì)胞增殖分化的特征，對(duì)于癌癥進(jìn)展、侵襲、轉(zhuǎn)移、化療耐藥等方面的作用日益凸顯。同樣GC中的GCSCs也是GC治療和患者預(yù)后的核心成分。但具有高敏感性、高特異性的GCSCs生物標(biāo)志物尚未有明確的臨床研究證據(jù)支撐，針對(duì)GCSCs相關(guān)細(xì)胞信號(hào)通路的靶向治療才起步，這些研究?jī)?nèi)容的深入發(fā)掘?qū)⒂欣趯?duì)GC的早期診斷以及提高患者預(yù)后。