解痙多肽表達(dá)性化生的發(fā)生機(jī)制及與胃癌發(fā)病關(guān)系的研究進(jìn)展

王云飛，安方梅，占 強(qiáng)

南京醫(yī)科大學(xué)附屬無(wú)錫人民醫(yī)院消化內(nèi)科，江蘇 無(wú)錫 214023

胃癌是最常見的消化系統(tǒng)腫瘤之一，是全球范圍內(nèi)癌癥相關(guān)死亡的第三大原因，也是嚴(yán)重危害我國(guó)居民健康的惡性疾?。?］。胃癌的發(fā)病機(jī)制尚未明確，目前較為公認(rèn)的發(fā)病模式為幽門螺桿菌（Helico?bacter pylori，Hp）誘發(fā)的萎縮性胃炎—腸上皮化生—異型增生—癌。近年來發(fā)現(xiàn)，解痙多肽表達(dá)化生（spasmolytic polypeptide expressing metaplasia，SPFM）作為另一種胃黏膜化生方式也可進(jìn)展至異型增生，最終導(dǎo)致胃癌。本文重點(diǎn)論述SPFM的起源、發(fā)生、發(fā)展來探究其與胃癌形成的關(guān)系。

1 SPFM的表面標(biāo)志物

SPFM 作為與腸型胃癌相關(guān)的第二種化生，也被稱為假幽門腺化生、黏液化生或胃體胃竇化［2-4］。SPFM 可促進(jìn)周圍上皮細(xì)胞向損傷面遷移覆蓋，并分泌細(xì)胞因子抵抗急性或慢性炎癥。最近研究發(fā)現(xiàn)，酸性胃分泌物的腐蝕作用可能會(huì)使胃黏膜損傷變得更加復(fù)雜，胃體愈合潰瘍邊緣存在SPFM 細(xì)胞是應(yīng)對(duì)局部損傷的關(guān)鍵性反應(yīng)［5］。

最初研究發(fā)現(xiàn)，SPFM 表達(dá)三葉因子2（trefoil factor 2，TFF2）、黏蛋白6（mucin 6，MUC6），隨著研究不斷深入，更多相關(guān)的生物學(xué)標(biāo)志物相繼出現(xiàn)［6］。研究發(fā)現(xiàn)，Hp 感染6 周后，蒙古沙土鼠胃腺體的底部出現(xiàn)加納籽凝集素Ⅱ（griffoniasimplicifolia lectin Ⅱ，GSⅡ）陽(yáng)性的SPFM［7］。CD44 作為實(shí)體腫瘤細(xì)胞的標(biāo)志物之一，其蛋白亞型CD44v9在SPFM和胃腫瘤組織中的表達(dá)顯著上調(diào)，可能通過增強(qiáng)氧化應(yīng)激防御促進(jìn)腫瘤發(fā)生［8-9］。聚集素蛋白（Clusterin）是一種普遍表達(dá)的分泌型糖蛋白，參與組織重塑、分化、細(xì)胞保護(hù)和抗凋亡等多種細(xì)胞過程。研究顯示，Clusterin僅在正常小鼠胃的腺體峽部低表達(dá)，而在不同小鼠誘導(dǎo)模型表型相似的SPFM 譜系中均有顯著表達(dá)，可作為小鼠和人類SPFM 譜系的標(biāo)志物［10］。性別決定區(qū)Y 框蛋白9（SRY?related high mobility group?box gene 9，SOX9）被認(rèn)為是一些組織的干∕祖細(xì)胞標(biāo)志物，研究報(bào)道，SOX9在小鼠和人胃體的頸部∕峽部弱表達(dá)，而在黏液化生和胃癌中表達(dá)明顯上調(diào)［11-12］。人附睪蛋白4（human epididymis protein 4，HF4）是由WFDC2 基因編碼的蛋白水解酶抑制劑，正常胃竇中不表達(dá)，在小鼠SPFM 以及人類SPFM、腸化生和胃癌中均有強(qiáng)烈表達(dá)，且HF4 已被證實(shí)可在胃癌中促進(jìn)癌細(xì)胞浸潤(rùn)和增殖［13-14］。T淋巴細(xì)胞分化蛋白2（myelin and lymphocyte protein 2，MAL2）是囊泡運(yùn)輸所必需的蛋白質(zhì)，有研究構(gòu)建了小鼠主細(xì)胞和SPFM 的體外細(xì)胞模型，該模型的表達(dá)和增殖特征與體內(nèi)主細(xì)胞和SPFM 細(xì)胞譜系相似，其基因譜顯示MAL2 是1 種新的SPFM 譜系標(biāo)志，也是第1 個(gè)在SPFM 中發(fā)現(xiàn)的表達(dá)上調(diào)的運(yùn)輸?shù)鞍祝?5］。最新研究表明，水通道蛋白5（aquaporin 5，AQP5）是1 種新的SPFM 細(xì)胞譜系特異性標(biāo)志物，預(yù)示著更高的胃癌風(fēng)險(xiǎn)［16］（表1）。

表1 SPEM的標(biāo)志物Table 1 Specific markers for SPEM

2 SPFM的細(xì)胞起源

2.1 主細(xì)胞轉(zhuǎn)分化假說

研究發(fā)現(xiàn)，通過他莫西芬誘導(dǎo)小鼠急性SPFM模型，施加5?FU抑制干細(xì)胞增殖活性后，他莫西芬仍可誘導(dǎo)SPFM發(fā)生，且SPFM最先出現(xiàn)在腺底部［19-20］，與主細(xì)胞的位置重疊，推測(cè)兩者可能有相關(guān)性。進(jìn)一步又有實(shí)驗(yàn)通過壁細(xì)胞毒性藥物L(fēng)?635∕DMP?777誘導(dǎo)小鼠急性SPFM模型后，應(yīng)用譜系追蹤技術(shù)發(fā)現(xiàn)，SPFM表達(dá)主細(xì)胞標(biāo)志物Mist1且主要分布于腺管基底部，因而提出了主細(xì)胞轉(zhuǎn)分化假說［4］。急性或慢性損傷后部分主細(xì)胞可能保留或可被重新激活以獲得復(fù)制能力，能夠轉(zhuǎn)分化為SPFM細(xì)胞以促進(jìn)胃黏膜修復(fù)，這一過程包括主細(xì)胞分泌結(jié)構(gòu)的破壞和轉(zhuǎn)錄譜改變，并伴隨TFF2、MUC6和CD44v9上調(diào)［21-22］。

然而也有研究發(fā)現(xiàn)，急性SPFM 模型中腺體增殖活性區(qū)域主要在峽部，而出現(xiàn)SPFM 的腺體底部的增殖活性很低或幾近消失，這似乎與主細(xì)胞轉(zhuǎn)分化理論相悖［3］。另一方面，急性SPFM在2周內(nèi)完全可逆，不表達(dá)CD44，也缺乏阿辛藍(lán)陽(yáng)性黏液，沒有在干細(xì)胞水平上引起永久性的重新編程，其性質(zhì)似乎不同于經(jīng)典SPFM。且目前主細(xì)胞來源假說理論大部分都是基于急性SPFM 動(dòng)物模型的研究結(jié)果，因此主細(xì)胞轉(zhuǎn)分化假說尚存在一定爭(zhēng)議［3，23］，需要進(jìn)一步研究證實(shí)。

2.2 干細(xì)胞分化假說

研究發(fā)現(xiàn)主細(xì)胞并非SPFM 發(fā)生的必要條件，Mist1不僅表達(dá)于成熟主細(xì)胞，同樣也表達(dá)于峽部干細(xì)胞［24］。SPFM急性模型中主細(xì)胞缺失后仍然可以誘導(dǎo)SPFM 化生，然而通過構(gòu)建SPFM 慢性模型發(fā)現(xiàn)，SPFM 細(xì)胞產(chǎn)生于腺體上部并向底部移行至主細(xì)胞區(qū)域，同時(shí)表達(dá)干細(xì)胞標(biāo)志。急性SPFM 僅代表了頸黏液細(xì)胞在主細(xì)胞丟失后的代償性增生過程，真正的SPFM起源于峽部干細(xì)胞，因而提出了干細(xì)胞起源假說［25］。在慢性炎癥條件下，峽部干細(xì)胞轉(zhuǎn)化成“前體SPFM 細(xì)胞”，再進(jìn)一步分化成為成熟SPFM 細(xì)胞。該過程與慢性炎癥中腸上皮化生、異型增生甚至胃癌有著密切的聯(lián)系［26］。

2.3 前化生表型假說

美國(guó)研究者提出了前化生表型（Pre?SPFM）的概念，即同時(shí)具備頸黏液細(xì)胞和主細(xì)胞的雜交表型。該研究收集了18 000 多個(gè)來自健康和慢性炎癥胃的胃底腺細(xì)胞，通過單細(xì)胞測(cè)序進(jìn)行擬時(shí)序軌跡分析，認(rèn)為頸黏液細(xì)胞和主細(xì)胞都能通過這種前化生表型最終發(fā)展為SPFM［27］。

3 SPFM發(fā)生的調(diào)控

3.1 Hp感染與SPFM

Hp感染是胃癌最常見的易感因素，腸型胃癌通常發(fā)生在伴有Hp 感染的慢性胃炎、萎縮和化生改變的胃黏膜［7］。雖然Hp可以在酸性條件下生存，但它并不能有效定植于強(qiáng)酸性的胃體，需通過兩種細(xì)菌黏附素血型結(jié)合黏附素（blood?group?antigen?bind?ing adhesin，BabA）和唾液酸結(jié)合黏附素（sialic acid?binding adhesion，SabA）分別與宿主上皮上的糖基化受體Lewis B（Leb）和唾液酸化的路易斯寡糖?X（Sialyl?Lewis X，SLeX）結(jié)合而附著于胃上皮細(xì)胞［28］。動(dòng)物感染Hp后，胃黏膜發(fā)生炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)、小凹增生和壁細(xì)胞丟失等一系列變化，隨后出現(xiàn)SPFM，其表達(dá)TFF2［29］。然而，Hp 如何蔓延至萎縮的胃體及其與SPFM 直接相互作用的機(jī)制尚不清楚。研究表明，與正常腺體相比，SPFM中的Hp通過SabA與上皮細(xì)胞表面擴(kuò)增的SLeX相互作用，在腺體原位定植更深入。另外，Hp也可以通過誘導(dǎo)慢性炎癥促進(jìn)胃上皮化生修復(fù)或分泌毒素（如CagA）影響上皮分化，間接地促進(jìn)SPFM在整個(gè)胃中的擴(kuò)散［30-31］。

3.2 細(xì)胞因子級(jí)聯(lián)反應(yīng)與SPFM

胃上皮細(xì)胞分泌多種黏膜內(nèi)信號(hào)因子共同調(diào)節(jié)胃黏膜環(huán)境，若分泌失衡則會(huì)影響正常胃黏膜的成熟和SPFM 的發(fā)展。壁細(xì)胞是雙調(diào)節(jié)蛋白、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子α（transforming growth factor?alpha，TGF?α）、肝素結(jié)合FGF樣生長(zhǎng)因子（heparin?binding FGF?like growth factor，HB?FGF）和刺猬因子（Sonic hedge?hog，Shh）等一系列關(guān)鍵生長(zhǎng)因子的來源，由于壁細(xì)胞缺失引起的級(jí)聯(lián)反應(yīng)及相關(guān)細(xì)胞因子的分泌已被證明是調(diào)控SPFM的關(guān)鍵［5，8，32］。

目前已有多種白介素（interleukin，IL）家族成員被證實(shí)參與SPFM 的發(fā)生。研究發(fā)現(xiàn)，小鼠受損的胃黏膜和SPFM患者胃組織中有Ⅱ型炎癥反應(yīng)和Ⅱ型固有淋巴細(xì)胞（type?2 innate lymphoid cell，ILC2）增多。有研究對(duì)免疫缺陷小鼠施加壁細(xì)胞毒性藥物誘導(dǎo)急性SPFM，發(fā)現(xiàn)上皮細(xì)胞屏障受損時(shí)釋放的IL?33可作為一種警報(bào)信號(hào)，通過IL?33受體復(fù)合物亞單位（suppression of tumorigenicity 2，ST2）和IL?1受體協(xié)同蛋白（IL?1 receptor accessory protein，IL?1RAcP）組成的復(fù)合物激活I(lǐng)LC2 中NF?κB 和MAPK信號(hào)通路，導(dǎo)致包括IL?13、IL?4、IL?5和IL?9在內(nèi)的Ⅱ型細(xì)胞因子上調(diào)，加重?fù)p傷并誘導(dǎo)SPFM 發(fā)生［33-35］。而缺乏IL?33 或ST2 的小鼠在急性壁細(xì)胞損傷后不會(huì)發(fā)生SPFM，若再加入外源性IL?13 又可誘導(dǎo)SPFM 的發(fā)生［19，36］。IL?11 屬于IL?6 細(xì)胞因子家族，通過IL?11 受體（IL?11 receptor accessory，IL?11RA）誘導(dǎo)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。IL?11的表達(dá)局限于壁細(xì)胞，壁細(xì)胞死亡時(shí)IL?11 在胃中的表達(dá)就會(huì)消失。研究發(fā)現(xiàn)，在野生型小鼠中應(yīng)用外源性IL?11會(huì)導(dǎo)致壁細(xì)胞急性損傷和炎性細(xì)胞浸潤(rùn)，并出現(xiàn)SPFM。因而該研究推測(cè)，IL?11 由將死的壁細(xì)胞釋放，募集炎性細(xì)胞浸潤(rùn)胃黏膜，促進(jìn)SPFM的發(fā)生發(fā)展［4］。

3.3 巨噬細(xì)胞極化與SPFM

根據(jù)巨噬細(xì)胞接觸的細(xì)胞因子的不同，其激活途徑可分為經(jīng)典途徑活化（I 型或M1 型）或選擇性活化（Ⅱ型或M2型），M2型巨噬細(xì)胞參與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)移［4，37］。巨噬細(xì)胞耗竭后的小鼠胃黏膜SPFM進(jìn)程受到阻礙，而缺乏T細(xì)胞、B細(xì)胞、中性粒細(xì)胞和嗜酸性粒細(xì)胞等其他炎癥細(xì)胞的小鼠仍可發(fā)生SPFM。動(dòng)物研究發(fā)現(xiàn)，急性壁細(xì)胞損傷后釋放的IL?13可使巨噬細(xì)胞活化為M2型巨噬細(xì)胞，在損傷后SPFM 的產(chǎn)生過程中起關(guān)鍵作用，并且在人類胃黏膜SPFM 和化生組織中也同樣發(fā)現(xiàn)了M2型巨噬細(xì)胞的聚集?；M(jìn)展過程中，胃黏膜細(xì)胞腸化基因如三葉因子3（trefoil factor 3，TFF3）、囊性纖維化跨膜傳導(dǎo)調(diào)節(jié)因子（cystic fibrosis transmem?brane conductance regulator，CFTR）和腦惡性腫瘤缺失基因1（deleted in malignant brain tumors 1，DMBT1）的上調(diào)以及SPFM細(xì)胞的增殖均需要M2型巨噬細(xì)胞［19］。轉(zhuǎn)錄譜顯示，IL?33 是巨噬細(xì)胞中與SPFM相關(guān)的表達(dá)高度上調(diào)的基因之一［8］。因此，抑制IL?33 或IL?13 細(xì)胞因子途徑可以調(diào)節(jié)M2 型巨噬細(xì)胞極化，有可能成為治療胃腸道癌前病變的潛在靶點(diǎn)［34，38］。此外，研究表明至少40%的胃癌中有鼠類肉瘤病毒癌基因（Kirsten rat sarcoma viral oncogene，Kras）活性升高。主細(xì)胞中結(jié)構(gòu)性活化Kras 的表達(dá)也會(huì)導(dǎo)致胃黏膜中M2 型巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)，促進(jìn)炎癥反應(yīng)的啟動(dòng)，進(jìn)而推動(dòng)SPFM 向腸化生發(fā)展［4］。

4 SPFM與胃癌的發(fā)生

4.1 SPFM擴(kuò)張與胃異型增生的周期性打擊模型

在持續(xù)的腺體損傷過程中，SPFM 的形態(tài)擴(kuò)張導(dǎo)致胃體的“竇化”，形態(tài)上類似于胃竇單位，最初出現(xiàn)在胃體和胃竇交界處，沿著小彎向近端擴(kuò)展并逐漸擴(kuò)大范圍，稱之為SPFM 擴(kuò)張模型［39］。內(nèi)鏡測(cè)繪研究預(yù)測(cè)胃腺癌進(jìn)展的化生模式，發(fā)現(xiàn)沿著小彎的化生擴(kuò)展模式比其他模式具有更高的癌變風(fēng)險(xiǎn)。一項(xiàng)臨床獨(dú)立研究表明，90%經(jīng)手術(shù)切除的胃癌中可發(fā)現(xiàn)SPFM［41］。因此可以推測(cè)，相比其他化生模式，SPFM與胃癌的關(guān)系更為密切。

周期性打擊模型認(rèn)為，長(zhǎng)期存活的成熟細(xì)胞可積累和儲(chǔ)存突變，最終在不同的組織中充當(dāng)或者產(chǎn)生能夠作為癌癥起源的細(xì)胞。主細(xì)胞是有絲分裂后的成熟細(xì)胞，因胃黏膜損傷或炎癥而多次發(fā)生去分化和再分化，轉(zhuǎn)變?yōu)镾PFM［39］，而主細(xì)胞位于化生初始病灶區(qū)域，受損時(shí)間最長(zhǎng)，當(dāng)突變無(wú)限期地積累至足夠致癌時(shí)，可能誘導(dǎo)SPFM 轉(zhuǎn)變?yōu)榭寺⌒问綌U(kuò)張從而成為異型增生甚至胃癌的起源細(xì)胞［32，40］。這一過程與周期性打擊模型是一致的，提示SPFM與胃癌的發(fā)生高度相關(guān)。

4.2 SPFM 與微衛(wèi)星不穩(wěn)定性（microsatellite insta?bility，MSI）

MSI是腫瘤中某個(gè)微衛(wèi)星位點(diǎn)由于重復(fù)單元的插入或缺失而出現(xiàn)新的微衛(wèi)星等位基因的現(xiàn)象，與DNA錯(cuò)配修復(fù)基因缺陷有關(guān)，是胃癌發(fā)生的機(jī)制之一。研究通過貓Hp感染小鼠構(gòu)造SPFM模型，發(fā)現(xiàn)SPFM 與正常胃腺相比有著更多的MSI。在此基礎(chǔ)上，研究者進(jìn)一步使用人SPFM進(jìn)行分析，結(jié)果與小鼠模型高度一致。同時(shí)，研究者還發(fā)現(xiàn)人SPFM 的體細(xì)胞變異性顯著增加，其突變負(fù)荷幾乎是正常腺體的22倍，這與衰老組織或癌前組織的基因分析基本一致，證明MSI 是SPFM 細(xì)胞的全基因組特性。綜合上述研究結(jié)果可推測(cè)，SPFM 腺體的遺傳不穩(wěn)定性反映了源頭干細(xì)胞的遺傳特性，這些干細(xì)胞可在癌癥發(fā)生之前積累足夠數(shù)量的突變，驅(qū)動(dòng)胃癌的發(fā)生［41］。此外，SPFM 的突變譜和主要分子特征與胃癌細(xì)胞均一致，表明SPFM 和胃癌有著相同的遺傳不穩(wěn)定性［42］。

5 SPFM研究模型的構(gòu)建現(xiàn)狀

良好的細(xì)胞模型或動(dòng)物模型是研究疾病發(fā)病機(jī)制的基礎(chǔ)，目前SPFM 發(fā)生機(jī)制研究進(jìn)展較為緩慢，主要是因?yàn)槿狈煽康难芯磕Ｐ?。SPFM 是一個(gè)慢性發(fā)病過程，Hp感染的蒙古沙鼠可誘發(fā)SPFM，是研究人類胃炎和胃癌發(fā)生的有力模型［21］，但誘導(dǎo)時(shí)間漫長(zhǎng)，通常需要數(shù)月至數(shù)年，不利于研究［7，29］。為了縮短造模的時(shí)間，目前使用較為廣泛的是化學(xué)藥物誘導(dǎo)的急性SPFM動(dòng)物模型。DMP?777和L635是目前常用的壁細(xì)胞毒性藥物，可致壁細(xì)胞壞死，常被用于建立動(dòng)物SPFM 模型，且引起的壁細(xì)胞損傷在停藥后10～14 d內(nèi)是可逆的。DMP?777是一種細(xì)胞特異性中性粒細(xì)胞彈性蛋白酶抑制劑，可以消融壁細(xì)胞而不會(huì)引起炎癥反應(yīng)。L635 是DMP?777的手性結(jié)構(gòu)，缺乏彈性蛋白酶抑制劑活性，可在3 d內(nèi)引起壁細(xì)胞壞死，并伴有明顯炎性浸潤(rùn)。給小鼠服用高劑量他莫昔芬后，也觀察到類似的可逆性急性壁細(xì)胞損傷［4，19］。雖然應(yīng)用上述藥物可誘導(dǎo)SPFM，但這種化生過程是可逆的，和人體內(nèi)真正的SPFM慢性發(fā)展過程存在一定差距，因此還需要不斷研究去探索與人體慢性SPFM過程相近的研究模型。

6 小結(jié)和展望

SPFM表達(dá)TFF2、MUC6，被認(rèn)為是腸化生、異型增生和腫瘤的潛在細(xì)胞來源，可結(jié)合多種生物分子標(biāo)志物來鑒別。SPFM的細(xì)胞起源存在主細(xì)胞轉(zhuǎn)分化、干細(xì)胞分化及雜交表型轉(zhuǎn)化3 種假設(shè)，主要受Hp、IL33∕IL13信號(hào)通路及M2型巨噬細(xì)胞極化調(diào)控，其在胃體中的持續(xù)增殖、擴(kuò)張及不斷積累的基因突變最終會(huì)導(dǎo)致胃癌的發(fā)生。但目前關(guān)于SPFM的發(fā)生機(jī)制尚未完全闡明，為了更深入地研究SPFM 的發(fā)生發(fā)展，良好的研究模型至關(guān)重要，然而應(yīng)用化學(xué)藥物構(gòu)建的急性SPFM動(dòng)物模型已不能滿足當(dāng)前的研究需求，且SPFM起源目前尚無(wú)定論，無(wú)法構(gòu)建穩(wěn)定的細(xì)胞模型進(jìn)行深入研究。正因如此，SPFM有著廣闊的研究空間，研發(fā)針對(duì)SPFM 的診斷及治療方法將對(duì)胃癌的早期發(fā)現(xiàn)甚至逆轉(zhuǎn)提供極大幫助，這必將會(huì)推動(dòng)胃癌防治的進(jìn)程。