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Survivin是凋亡抑制蛋白(inhibitor of apoptosis protein, IAP)家族中最具有表达特异性的一种凋亡抑制蛋白。Survivin基因位于17q25,编码产生一含有142个氨基酸的蛋白,分子量为16.5kD。Survivin不仅能与p16竞争性结合CDK4,诱导cyclinE/CDK2的激活,驱动细胞周期进行,而且也是G2/M期的重要调节基因,以保证细胞复制的忠实性。Survivin作用于caspase-3和caspase-7,从而抑制外源性Fas/caspase-8和内源性Bax/cytochrome C引起的凋亡。另外还可通过p21抑制Caspase。研究发现,Survivin的表达与抑癌基因p53的突变之间存在一定的同步性,野生型p53基因对Survivin基因表达可能有负反馈调节,当机体细胞抑癌基因p53发生突变后,野生型p53基因抑制Survivin基因表达的功能因此丧失,可能促使了Survivin基因转录失控而大量表达。过度表达的Survivin有助于肿瘤细胞逃避细胞周期检测点,从而逃避凋亡实现异常增殖。多项研究表明,Survivin mRNA在胃癌组织中表达显著高于非癌组织,在伴淋巴结转移的胃癌中显著高于不伴淋巴结转移者,并认为在胃癌的早期就开始出现Survivin mRNA表达增加,检测其表达水平可作为判断肿瘤恶性程度的一个指标。Survivin表达水平与组织学类型、肿瘤病理分期有关,Survivin可能是胃癌预后差的预测因素。Survivin在胚胎发育期间和大多数肿瘤组织中出现高表达,而较少表达于成人的终末分化组织,但有报道其在增殖的正常成人组织也有一定数量的表达,表明Survivin可能不仅与凋亡抑制有关,与细胞增殖也有关,但其在正常组织表达的意义还有待于进一步研究。
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(六)基因的不稳定性及基因的多态性
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基因的不稳定性指微卫星不稳定性(microsatellite instability, MSI)和染色体不稳定。MSI是指由于DNA复制错误引起的简单重复序列的增加或丢失,又称复制错误阳性表现。基因组中这些小于10个核苷酸的简单重复序列,即微卫星可通过改变DNA结构或与特异性蛋白质结合而发挥其基因调控,是基因和变异的来源,呈稳定地遗传,并具有低遗传突变特征。现已证实,胃癌组织中有不同程度MSI存在,阳性率为17%~64%,国内资料总的MSI阳性率在33%~41.8%。现已测定了胃癌的几十种MSI位点。日本学者发现在肠型胃癌患者胃黏膜IM部位亦有27%发生MSI,且仅限于不完全性IM;韩国学者Leung等进一步比较胃癌和非胃癌患者的IM中MSI的阳性率,MSI-H分别为26.7%和9.3%,MSI-L分别为50%和38%;同时在75%MSI-H的胃癌患者IM黏膜有MSI存在,而MSS胃癌患者的IM黏膜未有MSI阳性,且MSI-H阳性均为肠型胃癌。国内新近报道肠型胃癌MSI阳性率为64.7%,明显高于弥漫型胃癌的22.2%和IM组织的30%。从上看出,在IM至胃癌的组织演变中有不稳定性的连续积累,很可能是胃癌发生和发展的多步骤、多基因异常过程中的早期事件。研究显示MSI不仅仅是胃癌发生的早期事件,而且与胃癌发生的数目有关。在单发与多发性胃癌中MSI有所区别,Takahashi等报道多发性胃癌MSI发生率为33.3%,单发性胃癌为7.7%;Miyoshi报道在单发性胃癌、同时发生的(synchronous)多发性胃癌和不同时发生的(metachronous)多发性胃癌中MSI-L阳性率分别为8%、27%和43%,且单发性胃癌中MSI-H仅3%。Wu等亦发现MSI阳性的较MSI阴性的胃癌更易并发多灶胃癌病变,MSI-H与MSI-L/MMS胃癌存在不同的遗传途径。综合多组资料,MSI与胃癌的大小、部位、分化程度、淋巴结转移、临床分期和浸润深度等临床病理特征之间的关系尚有争议,可能与病例数目、测定方法及测定的位点不同或位点数量有关,亦不排除种族遗传不稳定的差异。如Theuer等发现日本人胃癌的MSI阳性率(39%)高于美国人(20%)。目前认为,MSI的主要原因是由于DNA错配修复基因(mismatch repair gene, hMSH2, hMLH1, hPMS1, hPMS2)功能异常和某些抑癌基因的缺失所致。Baek和Jung等证实MSI-H胃癌中出现hMLH1表达缺失,并存在hMLH1促进子的高甲基化,而hMSH2仍有表达;相反,MSI-L及MSS胃癌中hMLH1和hMSH2基因均有表达。Lee等12.9%MSI阳性胃癌有hMSH2基因表达。此外亦发现有TGF-β受体、BAX、hMSH3和E2F4基因的移码突变。
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(七)性激素受体
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目前在多种激素依赖性和非依赖性肿瘤中均存在性激素受体,并在肿瘤的发生、发展中具有重要作用。胃癌性激素受体的研究起步较晚,有一些散在的报道。现已发现胃癌中许多激素受体出现过度表达的现象,如胆囊收缩素A受体、胆囊收缩素B受体、人绒毛膜促性腺激素、催乳素、血管活性肽、性激素等,表达率约50%左右。虽然女性的胃癌发病率低于男性,但女性胃癌多为低分化腺癌、印戒细胞癌或BorrmannⅣ型,且年青人中女性胃癌发病率高于男性,更以妊娠及生育后多见。因此女性激素对胃癌变过程及进展有刺激作用。国内应用免疫组织化学方法测定91例胃癌,雌激素受体(estrogen receptor, ER)的阳性率为38%,而正常胃黏膜和不典型增生均为阴性;原位杂交显示ERmRNA的阳性率男性为73.33%,女性为86.67%。Takano等报道胃癌中ERαmRNA和ERβmRNA表达阳性率分别为51%和73%。Ohkura将ER阳性的胃癌转移至裸鼠体内形成抑制瘤,发现移植瘤对外源性雌激素存在明显的依赖,部分ER阳性的胃癌根治切除术后对内分泌治疗反应良好,表明胃癌ER具有代谢活性。胃癌中性激素受体不仅有过度表达,而且与胃癌的分化、临床分期、转移等有关。Oshima报道胃癌细胞ER阳性率为62.5%,孕激素受体(progesterone receptor, PR)阳性率为75%,同时ER在年轻女性和低分化胃癌中的阳性率较高,随分化降低,ER的阳性率增高,高分化腺癌、低分化腺癌、未分化腺癌、黏液癌及印戒细胞癌的表达率分别为10%、43%、53%、63%和75%。临床Ⅲ、Ⅳ期胃癌ER表达率(38.5%)高于Ⅰ、Ⅱ期(23.7%),BorrmannⅢ、Ⅳ型(56%)明显高于BorrmannⅠ、Ⅱ型(22%),淋巴结转移者(55%)高于未淋巴结转移者(23%),ER阳性的胃癌术后10年生存率(15.7%)明显低于ER阴性者(62.7%);PR阳性者10年生存率(18.2%)低于PR阴性者(48.3%);且ER、PR同时表达的胃癌预后极差。提示性激素阳性胃癌患者可进行内分泌治疗,以提高疗效,改善预后。目前性激素受体在胃癌中的促癌机制的研究尚处于初级阶段。性激素通过其相应的受体介导的细胞信号传导途径,使胃癌细胞生长调控和代谢发生异常。胃癌细胞经雌二醇处理后癌细胞克隆形成率及增殖指数升高,亦能促ER阳性的胃癌细胞株AGS的凋亡。雌二醇能增加胃癌细胞c-myc基因的表达,而这种过度表达可受ER抑制剂的抑制。有证据认为,ER和c-erbB-2基因共同表达的胃癌淋巴结转移率明显增高;胃癌组织中ER表达与cyclinD1、PCNA存在正相关,而ER、PR的表达与p53蛋白表达呈负相关。体外实验表明,低浓度16酮-雌二醇能增加EGF促进AGS的生长,但高浓度时则受到抑制,提示性激素对胃癌细胞的调控可能与EGF有关。ER作为胃癌细胞合成的蛋白质与体内雌二醇结合,形成激素受体复合物,调节与细胞分裂、增殖、凋亡有关的基因表达,更进一步的机制尚待研究。
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(八)真核细胞起始因子4E(eukaryotic initiation factor 4E, eIF4E)
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真核细胞起始因子(eIF)是指参与真核细胞蛋白质生物合成起始阶段作用的蛋白因子。目前已发现包括eIF2A、eIF2B、eIF4A、eIF4B和eIF4E在内的多种真核细胞起始因子,其中以eIF4E与肿瘤的关系最为密切。人eIF4E基因定位于染色体4q21-q25。eIF4E的作用一般认为是通过增强某些生长因子或重要的细胞生长调节因子的翻译而发挥的。eIF4E的过度表达不仅能促进细胞的增殖反应,而且更能促进细胞的恶性转化。有资料显示,eIF4E能使一些肿瘤恶性相关基因的表达量发生变化,是肿瘤恶性表型产生的决定子,通过调节一些特异的恶性相关分子的翻译表达量,促使细胞跃过正常生长限制而发生癌变。胃癌中eIF4E的表达阳性率较正常胃组织有显著性差异,且eIF4E阳性表达率与肿瘤浸润深度、淋巴结转移以及TNM分期有关,提示eIF4E基因表达上调与胃癌的形成密切相关,并随着本病恶化程度的增加而持续增加,其表达水平对评价胃癌的恶性程度有一定价值。
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(九)热休克蛋白(heat shock proteins, HSP)
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HSP是机体细胞在一些应激原诱导下激活HSP基因,高效表达的具有高度保守性质的一组蛋白质,与多种蛋白形成复合体,陪伴蛋白分子在细胞内转运、跨膜,参与蛋白的折叠与伸展、多聚复合体的组装,发挥其调节靶蛋白的作用,但又不改变靶蛋白的结构,故HSPs又称为“分子伴侣”(molecular chaperone),依据分子量的不同可分为HSP70和HSP90等。葡萄糖调节蛋白(glucose regulative proteins, Grp)是一种内质网分子伴侣,是细胞为了适应内质网应激状态所产生的一类应激蛋白,与HSPs有高度的同源性,因而被认为是热休克蛋白的一种。HSPs通过多种途径参与细胞生长繁殖,可与许多癌基因、抑癌基因的产物相互作用,参与肿瘤细胞周期调控和凋亡,在肿瘤的发生发展中发挥重要作用。有文献报道HSPs通过影响增殖必需的蛋白的构象而参与细胞周期调节,这些蛋白包括C-fos、C-myc、src、p53和Rb等。此外,HSP还通过抑制凋亡激活基因p53、Bax的表达以及抑制氧自由基的生成而抑制凋亡促进增殖,参与肿瘤的发生发展过程。另外,HSPs能促进肿瘤原性的一个明显的原因就是它们对应激因子如葡萄糖缺乏、缺氧、酸中毒等应激因素起到一种保护作用,这些应激因素普遍存在于肿瘤细胞快速生长的恶劣环境中。多项研究发现,胃癌时HSPs表达呈递增之势,癌组织中HSPs显著高于癌旁非癌组织,且其表达程度随细胞分化程度降低、浸润深度增加及淋巴结转移而增高。
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二、胃癌浸润和转移相关的因素
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肿瘤的浸润转移是有多种复杂的因素相互作用、相互依赖和相互制约的过程,包括:①肿瘤细胞黏附性改变,细胞从原发瘤中逃逸,进入邻近组织或血管;②肿瘤细胞在循环中被动扩散,与亲和性器官毛细血管或淋巴管内皮细胞相黏附;③肿瘤细胞降解血管内皮基质,进入靶器官和组织;④肿瘤细胞生长形成微转移灶,新生血管形成。在胃癌浸润转移过程中存在多种促进或抑制因素的异常,同时各因素之间具有多种相互作用,尤其是由细胞跨膜信号传导机制改变而导致影响转移的因子或基因的启动、激活或失活。
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(一)细胞黏附分子
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1.整合素(integrin)
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一组二价离子依赖性细胞表面糖蛋白,介导细胞之间及细胞与ECM之间的黏附反应。每种整合素分子都由2个α亚单位和1个β亚单位以非共价键组成的异二聚体跨膜糖蛋白,不同的αβ亚基组成至少20多种不同的分子。其与Ⅰ型胶原和Ⅱ型胶原、层黏蛋白(LN)、纤维连接蛋白(FN)、玻璃黏连蛋白、血小板反应素、纤维蛋白原等结合,通过识别精氨酸—甘氨酸—天冬氨酸(R-G-D)三肽位点介导黏附作用。整合素分子的结构和表达水平的改变与胃癌细胞的侵袭转移行为密切相关。研究表明,高表达整合素β1的NUGC胃癌细胞系接种裸鼠后早期即可播散至腹腔;若用整合素β1抗体处理可以抑制NUGC-4细胞与间皮细胞的黏附,将此处理的细胞再接种至裸鼠后,腹腔内播散亦受到抑制。Kawamura等体外黏附测定显示整合素α2β1中和抗体能抑制MKN-45-P胃癌细胞与Ⅰ型胶原和Ⅱ型胶原的黏附,体内注射整合素β1单克隆抗体能减少裸鼠中MKN-45-P移植瘤腹壁上转移的细胞数。Matsuoka在伴腹腔转移的胃癌患者检测腹膜转移灶整合素α2β1的阳性细胞百分比明显(70.4%)高于原发胃癌部位(48%),且整合素β与胃癌的临床病理参数无关。可见整合素α2β1与胃癌腹腔种植有密切关系,多因素分析表明整合素α2β1亦与肝转移相关。有学者发现整合素β4的表达水平与胃癌的播散呈负相关,将整合素β4的全长cDNA导入胃癌细胞能显著抑制腹膜播散,120例胃癌中整合素β4阳性者几乎没有腹膜播散,提示整合素β4转移抑制因子。此外α3β1、α4β1、α5β1、α6β1的表达亦有报道,不同的亚单位在胃癌中表达水平及作用不同,对胃癌的浸润转移的机制意义可能有所区别,有待于进一步研究筛选。
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2.钙黏素(cadherin, Cad)
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钙黏素是一组钙离子依赖性跨膜糖蛋白,其作用主要是利用胞外结构中的组氨酸—丙氨酸—缬氨酸(H-A-V)序列来识别和介导同种细胞之间的黏附反应。钙黏合素存在着E-, P-, N-, V-,M-, B-, R-, T-等多种分子,其中以E-Cad与胃癌关系最密切。连环素(Catenin)是近年来发现的一种细胞内信号传导分子,E-Cad只有与之结合成复合物才能发挥作用,这一系统功能障碍可使细胞间黏附发生缺陷,造成肿瘤的浸润与转移。E-cad和Catenin对胃癌细胞浸润转移能力的影响主要是由于编码E-Cad的CDH1基因发生了等位基因突变、杂合子缺失或其启动子区的异常CpG二核甘酸甲基化而导致CDH1基因转录的沉默和其作为抑制基因功能的失活。
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E-Cad和Catenin表达异常与胃癌的分化、侵袭深度、淋巴结转移及预后密切相关。正常情况下E-Cad和Catenin均位于胃上皮细胞膜上,呈均一表达,而大多数胃癌E-Cad异常表达,包括E-Cad表达降低或缺失,可出现胞浆内阳性表达并呈异质性。免疫组化显示IM、萎缩性胃炎有正常的E-Cad和β-Catenin膜染色,而异型增生和胃癌中E-Cad异常表达为36%和46%,β-Catenin为16%和44%~76.8%。弥漫型胃癌中癌细胞浆E-Cad阳性率达30%~50%β-Catenin为78.5%肠型胃癌中E-Cad阳性仅18%或更低,可能与癌发生机制有关,40%~83%的自发性弥漫型胃癌发生CDH1基因突变,而较少发生在肠型胃癌中。E-Cad、β-Catenin与分化程度和浸润深度有关,异常表达多为分化差的胃癌,如印戒细胞癌、黏液癌、低分化癌等;且随浸润程度加深,正常的E-Cad表达率下降。多篇研究资料显示,E-Cad和β-Catenin异常表达与淋巴结转移有关,淋巴结转移者两种黏附分子异常表达率>60%,远处转移者可达100%;有报道α-Catenin生物学行为的判断比E-Cad更敏感。但Fujiwara、Joo等结果显示两者无相关性。Liu、Ikeguchi等进一步研究转移的淋巴结中两种分子的表达,发现淋巴结有异常表达者5年生存率明显低于淋巴结表达正常者,提示对转移灶内的胃癌细胞生长具有重要作用。值得注意的是,Cai对162例早期胃癌的4522个淋巴结的分析表明,淋巴结微转移不仅易发生在>1.0cm、低分化癌和黏膜下癌,而且与E-Cad有关,其表达缺失与微转移有密切关系。最近Tanaka的报告认为分化型早期胃癌E-Cad异常与浸润黏膜下有关,β-Catenin异常提示胃癌伴有淋巴结转移。
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3.选择素(selectin)
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一些以糖基为其识别配体的黏附分子,具有独有的类似凝集素样的细胞外结构,目前已发现至少三类:L-Selectin、E-Selectin、P-Selectin。与肿瘤转移关系较密切的是E-Selectin, 又称ELAM-1(endothelial cell leukocyte adhesion molecule-1)。在生理条件下可通过细胞表面的糖基配体 sialyl lewis A(SleA)或 sialyl lewis X(SleX)介导,与内皮细胞黏附。近期研究表明E-Selectin表达在决定进入循环的肿瘤细胞识别靶器官血管内皮细胞的过程中起重要作用,因此E-Selectin与肿瘤转移的器官选择性有关。Gulubiva证实胃癌肝内转移灶的血管上皮有E-Selectin的表达;胃癌原位移植瘤的裸鼠模型中,伴转移的移植瘤ESelectin mRNA水平明显高于不伴转移的移植瘤;有腹膜转移的患者血清可溶性E-Selectin水平可增高。同时配体的水平与胃癌的转移有关。胃癌组织血管内皮SleX表达的阳性率为55%,SleX的表达与分化性胃癌的淋巴结转移、分期和肝转移率呈正相关;血清SleX测定表明,高水平SleX与肝转移和腹膜播散有关,Cox回归分析同样显示高水平SleX肝转移及预后不良的独立相关因子。
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4.CD44
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CD44是存在于细胞表面的跨膜糖蛋白,能介导淋巴细胞归巢并参与细胞和细胞外基质成分的黏附。表达的蛋白分为标准型(CD44s)和变异型(CD44v)。CD44v在肿瘤淋巴道转移中的作用机制可能是促进肿瘤细胞黏附力下降脱离原发灶,降低肿瘤转移阻力;在淋巴结与ECM的透明质酸结合而停留、生长;表达在癌细胞表面使其逃避免疫系统的识别与攻击。CD44v中以CD44v6与胃癌关系最密切。文献报道CD44v6在人类胃癌的阳性表达率为64%~78%,且与胃癌的分化、进展程度、淋巴结转移有关,与肠型胃癌的关系最为密切,低分化癌明显高于中、低分化癌;并与进展期有关。近来Yamaguchi等发现血道转移的胃癌CD44v6阳性率更高。值得注意的是,CD44v6可在部分IM和异型增生出现表达,但强表达仅发生在癌组织内。CD44v6的异常强表达不仅可区分胃癌与非癌黏膜,而有助于预测转移及预后的良好指标。免疫球蛋白超基因家族这一类分子的细胞外结构中含有免疫球蛋白样折叠,多数介导钙离子非依赖性细胞之间的黏附反应,与整合素家族互为配体、受体。包括CEA、DCC基因、细胞间黏附分子(ICAM)、血管细胞间黏附分子(VCAM)、神经细胞间黏附分子(NCAM)等。
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5.DCC基因(deleted in colon cancer)
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DCC基因即大肠癌缺失基因,定位于18q21.3,编码750个氨基酸,分子量为190kD的磷酸化蛋白,具有黏附因子样功能,其表达异常可能会引起细胞异常,导致细胞的恶性转化,肿瘤的浸润与转移。Iino等研究发现,该基因表达缺失或减低与胃癌的浸润深度、肝转移、临床分期相关。DCC基因mRNA表达缺失多出现在临床Ⅲ、Ⅳ期及伴有淋巴结转移组,提示其表达改变在胃癌转移中可能起重要作用。文献显示VCAM、ICAM在胃癌中表达的阳性率分别为75.5%和34.5%~49%,不仅在胃癌血管内皮细胞有高表达,而且在胃癌细胞的胞膜上有表达。VCAM的表达率、表达强度与胃癌的浸润深度、临床分级和淋巴结转移相关,亦与胃癌的新生血管生成有关。对于ICAM与胃癌淋巴结转移之间的关系尚有不同结果,Maruo等认为淋巴结转移者ICAM表达率高于淋巴结未转移者,两者存在正相关性,但Fujihara和瑞金医院的资料表明淋巴结转移组的ICAM表达率反而低于淋巴结未转移组。最近Tanaka等发现转染ICAM-1基因的胃癌细胞株2MD3/ICAM-1接种大鼠腹腔后,其生存率高于对照组MD3细胞株,ICAM-1基因治疗对胃癌腹膜转移似乎有效。因此ICAM在胃癌转移中的作用有待进一步研究和思考。
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(二)细胞外基质(extracellular matrix, ECM)
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ECM主要由胶原、糖蛋白、黏多糖和氨基葡聚糖组成,ECM的各种成分不但在组织中起分隔作用,而且动态调节组织细胞的代谢和行为。已有充分证据表明肿瘤的转移能力与其产生或诱导产生降解ECM或基底膜的蛋白有密切相关。这些蛋白酶可分为:丝氨酸蛋白酶、金属蛋白酶、弹力蛋白酶、半胱氨酸蛋白酶,其中以金属蛋白酶(matrix metalloproteinase, MMP)与胃癌的研究较多。
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