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第一节 胃癌基础研究的若干进展
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摘 要 正常细胞发展为癌细胞是多基因突变累积和细胞内外分子环境发生重大改变的结果，其过程极为复杂。在上述情况下，正常细胞可能失去控制而形成肿瘤。恶性肿瘤不仅在原发部位生长，浸润累及邻近组织，而且能通过毛细血管、淋巴管等多种途径扩散到其他部位，生成同样类型的肿瘤，这个过程称为肿瘤的转移。它是恶性肿瘤的特征之一，也是导致肿瘤患者死亡的主要原因。转移是一个多阶段复杂的过程，肿瘤细胞需经过脱离原发瘤群体、黏附、降解、运动迁移、血管生成等一系列过程。总之，肿瘤的发生、发展及转移是一个多因素、多步骤、复杂的渐进过程，涉及一系列分子生物学变化，包括原癌基因的激活、抑癌基因的失活、细胞周期调节因子、基因的多态性、微卫星不稳定、端粒酶、细胞凋亡相关基因、细胞因子及其受体、细胞黏附分子、细胞外基质降解酶、运动因子及转移相关基因等。各个因素在不同的阶段或同一阶段的不同方面发挥其作用，同时相互之间存在复杂的协调、促进或制约的关系。胃癌亦是如此，其发生与遗传因素、免疫因素、社会经济状况、理化因素、感染因素尤其是幽门螺杆菌（helicobacter pylori, Hp）等多种因素有关。值得注意的是，自从Hp发现以来，其在胃癌中的作用越来越受到重视。按照组织学差异，胃癌可分为肠型（或分化良好型，即腺管型）和弥漫型（或分化不良型，即无腺管形成的腺癌、印戒细胞癌及硬癌），两种类型的病因、好发部位、发生率及生物学行为和分子改变明显不同。因此，研究胃癌不同发展阶段的分子和基因表达变化不仅有助于阐明其发病机制，而且对于其预防、早期诊断、治疗及预后判断具有重要的意义。随着分子生物学尤其是基因芯片等技术在胃癌基础研究中的应用，目前已发现多种与其发生、发展及转移相关的分子和基因。本文重点回顾近年来有关胃癌发生、发展和转移相关的因子及其作用机制，以及Hp相关性胃癌的分子机制。
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Abstract The process of normal cells turning into cancer cells is intricate, as is the result of accumulation of multiple gene mutations and great changes of molecular environment inside or outside cells. Under the conditions above-mentioned, normal cells may be out of control and result in tumorigenesis. Malignant tumors not only grow in the primary site and invade ambient tissues, but also can extend to distant places and develop into new tumors of the same kind via blood capillary, lymph vessel, etc, which is called metastasis. It is one of the features of malignant tumors, as well as the main cause of tumor suffers’ death. Metastasis is a complex multistep process that includes tumor cells abscission, adhesion, degradation, migration and angiogenesis, etc. In a word, the process of tumorigenesis, progression and metastasis is gradually, multifactorial, multi-phases and complicated, various molecular events and signal transduction pathways involved, including activation of oncogenes, inactivation of anti-oncogenes, regulation factors of cell cycle, polymorphism of genes, microsatellite instability, telomerase, apoptosis-associated genes, cytokines and their receptors, cell adhesion molecules, extracellular matrix degradation enzymes, motility factors and tumor metastasis-associated genes, etc. All the factors play a part in different stages or different aspects of the same stage of tumorigenesis, progression and metastasis. Meanwhile, they promote, restrict or cooperate with each other in the procedure. So is gastric cancer. Many agents such as genetic factors, immune agents, socioeconomic status, physical and chemical agents, infect agents especially helicobacter pylori, etc, are related to development of gastric cancer. It’s notable that since helicobacter pylori was discovered, more and more attention has been paid to its role in gastric cancer. According to histological difference, Gastric cancer can be divided into intestinal type（well-differentiated type, i.e. cryptae type）and diffuse type（mal-differentiated type, i.e. adenocarcinoma with no cryptae, signet-ring cell carcinoma and scirrhous carcinoma), whose etiopathogenisis, predilection site, incidence rate, biological behavior and molecular changes are quite different. Therefore, to study the genetic and molecular changes of gastric cancer not only conduces to elucidating its pathogenesis, but also is very important to its prevention, early diagnosis, treatment and prognosis judgement. As the application of cell molecular biology technique especially gene chip in researches of gastric cancer, many related molecular factors and genes have been found. In this text, recent advances in associated factors of gastric cancer and their mechanisms of action were summarized, as well as the molecular mechanism of helicobacter pylori-associated gastric cancer.
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胃癌是世界上最常见的恶性肿瘤之一，我国胃癌的发病率和死亡率均居各种恶性肿瘤的前列。胃癌与社会经济状况、理化因素、免疫因素、遗传因素、感染因素尤其是幽门螺杆菌（helicobacter pylori, Hp）等有关，因此胃癌的发生发展是多因素、多步骤、多基因变化的演进过程，各个因素或基因在不同的阶段或同一阶段发挥其作用，同时相互之间存在复杂的协调、促进或制约的关系。胃癌可分为肠型（或良好分化型，即腺管型）和弥漫型（或差分化型，即无腺管形成的腺癌及印戒细胞癌和硬癌），两种类型的病因、好发部位、发生率及生物学行为和分子改变明显不同。肠型胃癌好发于胃窦部，与Hp引起的慢性胃窦炎及肠上皮化生有关，常遵循慢性胃炎→萎缩性胃炎→肠上皮化生→异型增生→癌变的演变过程，而弥漫性胃癌多见于非萎缩性的胃体部，缺乏明显的前驱病变。因此，研究胃癌不同发展阶段的基因表达变化，不仅有助于阐明胃癌的发病机制，而且还能为进一步开展胃癌的基因诊断和基因治疗提供重要的理论依据。本章重点回顾近年来有关胃癌发生、发展和转移相关方面的基础研究的若干热点，及Hp在胃癌形成发展中分子机制，以指导和帮助临床上胃癌的早期诊断和预后判断，有助于了解胃癌治疗方向和前景。
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一、与胃癌形成和生长相关的因素
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胃癌发生的本质是细胞增殖的调节失控。在细胞周期中，G1→S→G2→M期相互转化过程中有多个关卡调节着细胞周期的演进速度，这些关卡受多种基因的调控。当这些基因出现异常扩增及突变导致过度表达，或表达下降、缺失都可导致基因组不稳或本应停止增殖的细胞不断越过关卡进入细胞增殖周期，引起细胞周期失控从而引起癌变。
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（一）原癌基因
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研究表明，胃癌的发生涉及ras、c-myc、met、k-sam、HER2/neu、c-erb-2、midkine及Reg等多种原癌基因，而且在不同阶段具有不同的基因表达改变，这些癌基因表达改变影响着胃癌的生物学和临床行为。
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1．ras基因
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人的ras基因家族包括同源的Ha-ras、Ki-ras和N-ras, 它们分别定位于不同的染色体上，但均编码分子量约21kD的十分相似的P21蛋白。P21蛋白具有内源性GTP酶活性，与细胞的信号传递、增殖和分化有关，由于基因突变而激活扩增，不断地向细胞内传递增殖信号，促使细胞分裂增殖过度。在日本某地胃癌高发区，Ki-ras突变率达20％～50％；欧洲亦以Ki-ras基因突变为主，突变率为21％；韩国、美国Ki-ras和Ha-ras总突变率分别为13％、18％。国内约33.3％～43.1％胃癌发生Ha-ras的点突变，78％～100％的突变发生于肠型胃癌，同样P21蛋白表达肠型胃癌高于弥漫型胃癌，且在肠上皮化生（intestinal metasplasia, IM)、异型增生（dysplasia）的胃黏膜呈过表达，表明P21蛋白可作为胃黏膜癌变发生的一个早期指标。对转移性肿瘤的研究显示，Ha-ras能诱导转移表型的转化和表达。胃癌中ras基因突变者局部淋巴结转移率为100％，而无突变者淋巴结转移率为66％，似乎在胃癌的转移中有一定作用。但ras基因的表达似乎并无肿瘤特异性，在发育不良、肠化生及消化性溃疡邻近的再生上皮，甚至在肿瘤附近的正常黏膜中同样呈高表达。总之，从现有资料看，ras基因并不是一个在胃癌中特异性很好的高表达基因。
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2．K-sam基因
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K-sam基因是从弥漫型胃癌的KATO-Ⅲ细胞系分离出来的，为编码酪氨酸激酶受体家族成员。低分化胃癌中检测到K-sam基因的扩增，而高分化胃癌和其他消化道肿瘤中未发现有该基因的扩增，并发现K-sam基因在弥漫型胃癌有过度表达，为形态学上两种胃癌不同的分子发病机制提供了证据。此外，K-sam基因表达与年轻妇女（＜40岁）的胃癌淋巴结转移及浸润程度相关。
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3．再生基因（regenerating gene, Reg)
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Reg家族属钙依赖的植物血凝素超家族，它代表一组分泌蛋白，其功能相当于急性反应蛋白、抗凋亡因子或胰腺β细胞和神经细胞的分泌因子。根据Reg基因编码蛋白的一级结构，Reg家族可分为四个亚型（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ），RegⅠ包括RegⅠα和RegⅠβ，其中以RegⅠ和RegⅣ与胃癌的关系较为密切。
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RegⅠ不仅存在于正常胃黏膜，而且存在于胃癌组织。在胃癌的发展过程中，RegⅠα可以被细胞因子诱导，其基因产物可能是一种促有丝分裂因子或抗凋亡因子。在胃癌细胞中，RegⅠα通过介导STAT3信号通路的抗凋亡作用导致肿瘤的发生，RegⅠα在胃癌的发生中具有重要作用。RegⅣ亦为胃癌中表达上调基因之一，在胃癌的发生发展中具有重要价值。免疫组化方法发现正常胃组织不表达RegⅣ，而癌组织的表达率为29.4％，胃癌中RegⅣ的表达与肿瘤分级和预后无相关性。采用RT-PCR检测胃癌细胞系及临床胃癌，标本中的RegⅣ，发现腹膜播散的胃癌细胞系及胃癌组织高表达RegⅣmRNA, 且mRNA丰度与癌细胞浸润腹膜厚度成正比，提示RegⅣ基因的高表达可能与胃癌的发生、腹膜播散及侵袭能力有关；RegⅣ在伴腹膜播撒的胃癌中的表达水平是正常黏膜的20倍，且RegⅣ在伴腹膜播撒的胃癌中的表达水平明显高于不伴腹膜播撒的胃癌，表明RegⅣ与胃癌有关，并可能是胃癌发生腹膜转移的一个生物标记，提示RegⅣ蛋白可能参与胃癌的生长侵袭等过程，作为临床病理诊断浸润性胃癌的标志物具有重要的参考价值。
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（二）抑癌基因
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1．p53抑癌基因
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p53基因定位于17p13.1，全长约20kb，由11个外显子和10个内含子组成，其产物为53kD的核内磷酸蛋白，分为野生型和突变型，已证明野生型p53基因作为细胞周期的开关，调节G0-G1期的转化，且可抑制ras基因和myc基因协同作用引起的细胞转化，对细胞生长和分裂起调控作用，并能诱导细胞凋亡。野生型p53基因突变型p53基因丧失了野生型p53基因的正常功能，部分基因还能促进细胞增殖转化而具有致癌潜能并能抑制细胞凋亡。p53基因异常不仅可见于早期胃癌，IM及胃腺瘤中也有低度的p53基因突变或丢失。这一现象提示p53基因在胃癌从癌前病变到癌的整个发生发展过程中起着重要的作用，且出现在胃黏膜癌变的早期阶段，特别是在肠型胃癌的发展过程中，p53基因的作用尤其突出。综合文献报道，超过60％的胃癌表现出p53基因的突变和17p上p53位点的杂合子丢失（loss of heterozygosity, LOH)，且无论高分化和低分化癌均可出现LOH。目前认为可能首先发生点突变，通过反式灭活作用引起突变细胞克隆的增殖，接着发生野生型p53等位基因丢失，从而使细胞发生转化和癌变，并抑制细胞的凋亡。p53基因缺失是胃癌晚期的特征，在胃癌由早期向晚期发展过程中，p53基因突变先于LOH，且随肿瘤的进展LOH的发生率呈递增趋势。进展期胃癌中p53基因的改变与低分化胃癌、淋巴结转移及浸润深度紧密相关。但有资料表明，p53基因及其蛋白在肠型和弥漫型胃癌进展中的作用大小、作用途径和方式可能不同。p53基因在肠型胃癌和进展期胃癌中的表达率明显高于弥漫型胃癌和早期胃癌。p53基因阳性的胃癌患者存活时间明显比阴性者短，说明p53基因的表达与胃癌预后有关。
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2．APC抑癌基因（adenomatous polyposis coli gene, APC)
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APC基因即结直肠腺瘤性息肉基因，定位于5q21。APC基因于1991年被Kinzler和Grodrn等首先分离出来，编码含2843个氨基酸的蛋白，分子量约311kD，与钙调素连接参与细胞之间的黏附和细胞内外信息，抑制细胞生长。据报道，肠型胃癌中，APC基因的LOH发生率为20％～80％，早期胃癌亦发生APC基因LOH。因此APC基因的异常在肠型胃癌发生的早期具有一定的意义。
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3．FHIT基因（fragile histidine triad gene, FHIT)
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FHIT基因即为脆性组氨酸三联体基因，1996年由Ohta等发现，定位于染色体3p14.2, 其cDNA全长1095bp，共10个外显子，其中5～9为编码外显子，跨越t(3;8)易位断裂点和极脆性区域FRA3B。FHIT基因编码二腺苷三磷酸（diadenosine triphosphates, Ap3A）水解酶，分子量为16.8kD。该基因在全身正常组织器官中有低水平表达，而在多种肿瘤中存在异常，出现基因缺失或突变，现被认为是一抑癌基因，可能通过Ap3A与蛋白激酶C抑制剂（protein kinase C inhibitor, PKCI）竞争性结合蛋白激酶C（protein kinase C, PKC）而促进细胞增殖。Siprashvili发现FHIT体外明显抑制AGS胃癌细胞株的生长，且抑癌作用和其蛋白水解活性无关。Huiping、Lee等均发现胃癌中21％～84％出现FHIT基因杂合子缺失，主要位点是D3S1300、D3S1313、D3S1481、D3S1234; 有57.1％～87％出现转录异常，并导致FHIT蛋白表达缺失。徐建华等发现不仅胃癌组织有65％FHIT基因转录异常，而且相应癌旁组织有15％FHIT基因转录异常。上述结果提示，FHIT基因的改变在胃癌形成过程中具一定作用。
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4．PTEN基因（phosphatase and tensin homology deleted on chromosome ten, PTEN)
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PTEN基因是具有磷酸酶活性的抑癌基因，在维持细胞增殖与凋亡中起作用，并参与调节细胞黏附、肿瘤浸润与转移。PTEN基因的完全失活与绝大多数肿瘤的恶性程度高、浸润性生长及远处转移有关。PTEN基因的突变和LOH主要发生在染色体10q23.31上，突变常预示着较短的生存期。胃癌组织中PTEN蛋白表达显著低于远癌胃黏膜的表达，且与肿瘤的组织分化程度、浸润深度及淋巴结转移密切相关，提示该基因在胃癌发生发展及浸润转移过程中起重要作用。
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5．人类runt相关转录因子3（human runt related transcription factor, Runx-3)
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