经典Wnt通路在胃癌中的作用.doc

1、经典 Wnt 通路在胃癌中的作用【摘要】 Wnt 信号通路在生物发育、细胞转运及凋亡等过程中发挥非常重要的作用，其异常活化与胃癌密切相关。本文对经典 Wnt 信号传导通路中各组成部分、相互作用，与胃癌发生、发展的关系作一总结，并分析 Wint 信号通路及其受体的研究进展。 Wnt 信号通路(Wnt signaling pathway)是调控细胞生长、发育和分化的关键通路之一1。最早的 Wnt 信号通路的报道来自对致癌病毒的鼠类乳腺癌病毒和果蝇的无翅基因对发育机制的研究。1982 年,在小鼠乳腺癌中发现了 Wnt 基因,该基因激活需依赖小鼠乳腺癌相关病毒基因(MMTV)的插入( insertio

2、n),最初被命名为 Int21 癌基因。研究表明，Int21 基因在小鼠正常胚胎的发育中起重要作用,其编码的蛋白在细胞间传递生长和发育的信息,控制胚胎轴向的正常发育,其与果蝇的无翅基因(Wing-less gene)为同源基因 ,因此,将二者合并称为 Wnt 基因。 1 Wnt 信号通路的组成 1.1 Wnt 基因及其蛋白 Wnt 基因编码的 Wnt 蛋白家族属于分泌型糖蛋白,它们通过旁分泌或自分泌的形式作用于位于细胞膜上的受体相结合,激活胞内的各级信号传导分子,调节靶基因的表达。Wnt 信号通路主要由以下几种蛋白构成:Wnt 家族分泌蛋白(Wnt)、特异性受体卷曲蛋白(Frz)、-连环蛋白(

3、-catenin)、辅肋受体低密度脂蛋白受体相关蛋白 5/6(LRP5/6)、散乱蛋白(Dsh)、结肠腺瘤性息肉蛋白(APC)、糖原合成酶激酶 3(GSK-3)、轴蛋白(Axin)、核内转录因子 T 细胞因子(TCF)/淋巴样增强因子(LEF)和泛素蛋白(Ub)等。近年来的研究表明,Wnt 细胞信号通路成分的突变与人类多种肿瘤的发生、发展密切相关。 1.2 Wnt 信号通路 Wnt 信号通路是一条繁杂的信号网络,目前的研究认为至少有 3个分支:经典 Wnt 通路,即 Wnt/-catenin 通路,该通路激活后导致细胞质内 -catenin 的稳定和积累,然后 -catenin 进入细胞核内激

4、活靶基因2；细胞极性通路，即 Wnt/PCP 通路，主要通过激活 Dsh 下游区、Rac、小 GTP 酶、Rho 等,从而激活 c-jun N 端激酶 JNK 来发挥作用,参与细胞极性的建立和调控细胞骨架重排；Wnt/钙离子(Wnt/Ca2+)通路主要由 Wnt5a 和 Wnt11 激活,可能通过 G 蛋白激活 PLC 和 PKC,从而引起细胞内Ca2+浓度增加和 Ca2+敏感信号成分的激活,以调节细胞运动和细胞粘着性3,该通路能拮抗经典的 Wnt 通路。 2 经典 Wnt 信号通路与胃癌 2.1 Wnts 蛋白（Wnts 蛋白与胃癌） 研究显示一些 Wnt 蛋白只与经典通路相关，如Wntl、

5、Wnt2、Wnt2b、Wnt3、Wnt3a、Wntsa、Wntsb、Wntloa 和Wntlob。Katoh 等4研究发现 WntmRNA 在原发性胃癌中上调;cheng5等进一步研究显示 Wntz 蛋白的表达和 -catenin 的胞浆/核异常定位在大多数胃癌中同时出现，与胃癌淋巴转移以及肿瘤分化程度正相关，但与胃癌的组织类型无关。此外，Katoh 还证明人类 WntsbmRNA 在弥散型胃癌中表达，推测其涉及弥散型胃癌的发生，而 Wintsb 在弥散型胃癌中的表达可能归因于 POUSFI 和 GAIA6 的突变5;Saitoh6研究发现 WntlmRNA在胃癌细胞 OKAJIMA 中高表达

6、，在原发性胃癌中表达上升;WntlobmRNA 在胃癌细胞株 MKN45 和 MKN74 中度上调，受 TNF-a 调控。这些研究表明胃癌的发生发展可能相关于经典途径中 Wnts 蛋白的异常表达。 2.2 E-Cad（E-钙蛋白与胃癌） 近年来，许多学者对 E-Cad 在胃癌中的表达进行了研究，证实胃癌组织中广泛存在 E-cad 表达下调或缺失，均发现 E-Cad 在胃癌中的表达较非肿瘤胃粘膜上皮中下降7。研究发现，E-cad 在胃癌中的表达水平与胃癌的分化程度密切相关，分化程度良好的胃癌组织中 E-Cad 的正常表达率显著高于分化程度差的胃癌8-10，表明 E-cad 在胃癌的发生和发展中起

7、着重要作用。但也有报道在侵袭性的胃癌组织中 E-Cad 正常表达，但其维持细胞间粘附的能力下降，推测其粘附功能障碍可能与-cat 基因变异或表达下调有关11。Karatzas 等用免疫组化法分析了36 例胃癌患者的 E 一 Cad 表达，发现非肿瘤胃上皮细胞的 E-Cad 均为阳性表达，而有 67%的胃癌病例中存在 E 一 cad 表达下调，且表达与肿瘤分化程度密切相关12。苏剑敏等采用免疫组化技术检测了 20 例胃癌及癌旁组织中 E-Cad 的表达水平，发现 E-Cad 在癌旁组织中的表达率为93.3%，而在胃癌中的阳性率仅为 30%，而且在低分化胃癌中 E-cad 阳性率仅为 10%，而在

8、高分化胃癌中则为 50%13。E-Cad 在胃癌组织中表达下调和功能障碍的机制包括:E 一 Cad 基因变异，如剪切位点突变，外显子的部分缺失及等位基因的杂合性丢失等，且变异主要见于弥漫型胃癌14、E-cad 基因的 cpG 岛过度甲基化，可以改变局部染色体结构，阻止转录因子与相应的启动子结合来抑制转录过程，导致胃癌 E 一 cad 基因失活，但不影响表达或转录因子的活动15，16;-catenin 结构和功能异常也直接影响 E-cad 介导的细胞间粘附功能，而且这个过程可能是 E一 cad 表达水平和功能的主要调节方式。 随着胃癌的进展，E-cad 的表达水平降低，目前多数研究证明E-cad

9、 是与肿瘤的浸润与转移密切相关的细胞粘附分子，在肿瘤细胞中E-cad 表达的下降预示着肿瘤浸润及转移增强。研究发现胃癌组织中 E-cad 表达降低与浆膜侵犯和肿瘤的浸润以及淋巴结转移和远处转移高度相关17。Yonemura 等用免疫组化法对 92 例胃癌进行了研究，发现在其中67 例存在侵及浆膜及淋巴侵犯的病例中，有 52 例出现 E-Cad 表达下调，而在 60 例淋巴结转移阳性病例中，有 47 例 E-cad 表达下调18。Nakajo 等对 67 例常规组织学检测无淋巴转移的胃癌进行了免疫组化检验，发现在己有微转移的 14 例胃癌中，有 12 例出现 E-cad 表达下调，而在53 例没

10、有微转移的病例中，只有 27 例出现 E-Cad 表达下调，说明胃癌中E-cad 的表达对胃癌的淋巴转移有着重要的作用19。邵春奎等的研究则发现 E-cad 与胃癌的浸润深度、淋巴结转移和远处转移密切相关。认为E 一 cad 是影响胃癌预后的独立因素20。周绍弼等的研究也显示 E-cad表达状态与胃癌的分期、分化程度、浸润深度及淋巴转移均相关21。以上研究表明，E-cad 在胃癌中表达水平是与胃癌的浸润转移相关的因素，可以作为胃癌的诊断标记和预后的判断指标。另外，也有研究认为，在胃癌和大肠癌中，癌细胞远处转移与 E-Cad 表达水平下调之间并无明显的相关性。Blok 等对 45 例早期胃癌的研

11、究显示，在胃癌中 E-cad 的表达下调，但与肿瘤生长方式、淋巴结转移及生存期无关22。还有研究发现，胃癌原发部位细胞的 E-Cad 表达存在下调，但转移灶细胞的 E-Cad表达却显示正常23，其机制可能为当胃癌发生转移时，E-cad 表达下调，有利于癌细胞从原发灶脱落并侵入血管，而当癌细胞到达所转移的部位时，E-Cad 表达恢复，有利于癌细胞的粘附生长。 2.3 -catenin（-连接蛋白与胃癌） 编码 -catenin 的基因称为 CTNNBI，其 3 号外显子某些密码子(Ser33、Ser37、Ser45、Thr41)所编码的 NHZ 末端正是 GSK-3 的磷酸化位点，其缺失或突变会

12、导致 -cat 不与 GSK-3 结合而免于被降解，并在胞质/胞核内积累。-cat 是一种细胞粘附分子和细胞骨架成分，与E-cad 连接形成 -cat 和 E-cad 复合体，从而维持上皮细胞的极性和稳定性;此外，-cat 又是 Wnt 信号通路中的重要成员，作为 Wnt 信号通路的关键效应分子，-cat 的入核转运可促进上皮到间充质细胞转化相关基因的表达，而致使细胞间粘附能力降低，使肿瘤细胞进入侵袭转移链，是肿瘤发生侵袭转移的起始步骤。这说明肿瘤内 -cat 的异常表达定位与胃肿瘤的演进可能相关。-cat 蛋白在胃癌中的上调表达己被很多研究证实。Ogasawara 等24进一步研究提示 CT

13、NNB13 号外显子的突变导致其细胞核异常定位与人肠型胃癌有关，而 -cat 浆/膜定位的病例或者在 -cat 核定位的 N 型(min，胃型/肠型标志均无表达)区域没有检测到 CTNNBI 突变。CTNNB13 号外显子的突变在胃癌胃型有 50%，胃肠型(胃型/肠型标志均表达)有 67%，肠型有 45%，推测胃癌细胞中胃型到肠型抗原的表达与 -cat 胞膜表达向胞浆/核蓄积的转移相关，认为这种定位转移可能是抗原表达变异的重要因素之一。这与 Tatematsu25等提出的人类早期胃癌(与组织表型无关)主要由胃型恶性细胞组成，随着肿瘤的演进其相应的晚期阶段往往有更多肠型恶性细胞表达是相统一的。

14、突变使 -cat 和 E-cad 结合位点结构异常，不能形成 -cat可 E-ead 复合体致粘附功能丧失从而促使肿瘤细胞发生浸润和转移。而在对遗传性弥散型胃癌的研究中也发现了 E-cad 的错义突变(常发生在 11号外显子)，突变使得转录提前出现终止子而导致一种截短蛋白的生成，这种蛋白缺乏跨膜区以及与 -cat 的结合区，从而造成胞浆内游离 -cat 含量的增加。这提示我们 -cat 和 E-cad 的突变，可能同时与胃癌的发生和浸润转移相关。 2.4 APC（结肠腺瘤样息肉病蛋白与胃癌） Henderson26提出 APC 可能作为 -cat 的分子伴侣调节 -cat 的降解，APC 可以

15、在细胞核与浆之间往复移动，在细胞核内与 -cat结合并将其转移到细胞质中，引导 -cat 降解或执行粘附分子功能。APC 的结构或功能障碍可能导致了 -cat 从核内消除减少，从而蓄积并启动基因转录。Rosin27等的研究也有相似的结论:APC 进入细胞核能显著引起 -catenin 核蓄积，而 APC 排出细胞核的比例能够影响 -cat的转录和激活作用;同时 APC 也能催化 -cat 被 GSK-3 介导的磷酸化，在 -catenin 的稳定性中起负调节作用。Grace 等28研究显示胃癌患者 APC 基因缺失率为 78%，在癌前病变胃粘膜组织中 APC 基因表达已出现异常，提示 APC

16、基因在胃癌的早期即参与了胃癌的发生，另外，在淋巴结转移阳性的胃癌中，APC 基因的阳性表达率显著低于转移阴性者，表明APC 基因表达与淋巴结转移有关。 2.5 GSK-3（糖原合成酶激酶 3 与胃癌） 目前认为 GSK-3 对 Wnt 系统的调节方式有两种: GSK-3 通过磷酸化 -cat 的某些丝/苏氨酸而降解 -cat;或者经 Axin 直接磷酸化APC，后者会增加 GSK-3 与 -cat 的亲和力，继而降解 -cat29。此外，GSK-3 还可以直接调节 -cat 的目的基因之一 cyclinD1 的降解。张开基等29研究表明 GSK-3 蛋白在正常胃组织中呈阳性表达，在肿瘤组织中表

17、达明显减弱，其阳性率分别为 100%和 48%，差异具有统计学意义，提示 GSK-3 的表达下调与胃癌的发生相关。据研究，在男性病人杂合子基因型的低水平或者定位于 GSK-3 基因的 rs1880481 多态位点 AA 基因型的高水平可能是引发胃癌的高风险因素30。 2.6 c-myc （c-myc 癌基因与胃癌） c-myc 位于细胞核内，是细胞增殖和凋亡的中心调节因子，在许多肿瘤中有多种活化形式。它与 Max 蛋白结合成二聚体,与位于基因启动子的特定的 DNA 序列 Ebox(5-CACGTG-3)结合，激活有关基因转录。c-myc的表达，当有抑癌因素存在时，促进细胞凋亡; 而与致癌因素同

18、时存在时，则促进细胞增殖。c-myc 作为一种早期应答基因，在调节细胞从静息状态变为增殖状态的过程中起作用，静息细胞进入有丝分裂可诱导其很快表达。在肿瘤的发生过程中起重要的始动和促进作用。多数学者31，32认为 c-myc 基因在癌变前即表达增高，且距癌越近，表达率越高。进入癌变阶段又有所下降。提示 c-myc 基因参与胃粘膜的癌变过程。c-myc 基因作为一种转录因子，具有 DNA 结合能力，能诱导细胞的不死性，具有刺激细胞生长及诱导细胞凋亡的双重功能，主要取决于能否获得关键的生长因子33,当 c-myc 表达,生长因子存在时，细胞呈现大量分裂增殖，而生长因子缺乏，则细胞进入凋亡状态。 3

19、展望 胃癌细胞某些生物学特性的获得至少需要几种相关基因的联合作用，胃癌的发生与发展是一个多基因、多阶段、多途径的过程，其发展过程中有众多复杂的分子生物学变化，即便是同一种分子变化在不同的胃癌中，发生的情况也可能存在较大的差异。Wnt 信号途径的异常与胃癌的发生、侵袭和转移都存在一定的相关性，很多具体问题比如信号途径各成员之间是否存在更加复杂的协同或抑制作用等机制还有待进一步深入探讨和研究。 参 考 文 献 1 HEASLEY LE，HAN SY.JNK regulation of oncogenesis J MofCells，2006，21 (2) : 1671. 2 Huelsken J,B

20、ehrens J. Cell Sci，2002，115: 39773978. 3 KuhlM，Sheldahl LC，ParkM，Miller JR，Moon RT. Trends Genet，2000，16: 27983. 4 Katoh M. Frequent up-regulation of WNT2 in primary gastric cancer and int J Oncol，2001;19:1003-1007. 5 Cheng XX，Wang ZC，ChenXY，et al. Correlation of Wnt-2 expression and Beta-catenin in

21、tracellular accumulation in Chinese gastric cancer:relevance with tumor dissemination J.Cancer Lett，2005，223(2):339-47. 6 Saitoh T,kinkoshi H，Mine T，et al.Proto-oncogene WNT10B is up-regulated by Tumor necrosis factor alpha in human gastric cancer cell line MKN45 J.Int J Oncol，2001，19(6):1187-1192.

22、7 Joo YE，Rew JS，Kim HS，et al.Changes in the E-cadherin-catenin complex expression in early and advanced gastric cancer.Digestion，2001;64:111-119. 8 Shunsaku Obana， hirotsugu Uda，Hiroko Kuwabara，et al.Two Types of Lymphatic Invasion in Lymph Node Metastasis with Special References to the Morphology o

23、fGastric Carcinomas and immunohistology of E-cadherin and -catenin.Kobe J Med Sci，2002;48:43-54. 9 Joo YE，Park CS，Kim HS，et al.Prognostic significance of E-cad/catenin complex expression in gastric cancer.J Korean Med Sci，2000;15(6):655-666. 10 Yong-Ning Zhou，Cai-Pu Xu，Biao Han，et al.Expression.of E

24、-cadherin and -catenin in gastric carcinoma and its correlation with the clinicopathological features and patients survival.world J Gastroenterol，2002;8(6):987-993. 11 Hinck L，Nathke IS，Papkoff J，et al.Dynamics of cadherin/catenin complex formation:novel protein interactions and pathways of complex

25、assembly J Cell Biol，1994;125:1327-1340. 12 Karatzas G，Karayiannakis AJ，Syrigos KN，et al.Expression pattens of the E-cad/cat cell-cell adhesion complex in gastric cancer.Hepatogastroenterology，2000;47(35):1465-1469. 13 苏剑敏，周逸平，查锡良等.E-钙粘蛋白在肿瘤中的表达与分化转移的关系.上海医科大学学报，2000;27(l): 28-34. 14 Becker KF，Kremm

26、er E，Eulitz M，et al.Analysis of E-cadherin in diffuse-type Gastric cancer using a mutation-specific monoclonal antibody.Arn J Pathol，1999;155:1803-1809. 15 Tamura G，Yin J，Wang S，et al. E-cadherin gene promoter hypermethylation in Primary human gastric carcinomas.J Nat 1Cancer inst，2000;92:569-573. 1

27、6 Leung WK，Yu J， Ng EK，et al.Concurent hypermethylation of multiple tumor-related genes in gastric carcinoma and adjacent normal tissues.Cancer，2001;91:2294-2301. 17 Joyee A Schroeder Melissa C Adriance，Elizabeth J，et al.ErbB-catenin Complexes Are Associated with Human Infiltrating Ductall breast and Murine Mammry Tumor Virus (MMTV)-Wnt-1and MMTV-c Neu Transgenic Carcinom -as.J Biol Chem，2002;277(25):22692-22698. 18 David M，Eisenmann.Wnt signaling J.WormBook,2005,25:1-17.