幽門螺桿菌誘導上皮-間質轉化在胃癌中的作用機制

孫振燦，周舉坤，許云鵬，王 軍，鄭 亞，王玉平，姬 瑞，4

1蘭州大學第一臨床醫學院，蘭州 730000 蘭州大學第一醫院 2消化科 3消化內鏡中心 4甘肅省消化系疾病臨床醫學研究中心，蘭州 730000

胃癌是最常見的惡性腫瘤之一，居全球癌癥發病排行第5位和死因排行第4位[1]。幽門螺桿菌 (Helicobacterpylori，Hp)是胃癌最重要的危險因素之一，一項薈萃分析顯示，中國人群Hp感染率為49.6%[2]。Hp感染宿主后，激活宿主細胞中多種信號通路和蛋白，誘導胃上皮細胞發生上皮-間質轉化 (epithelial-mesenchymal transition，EMT)，而EMT異常調控則可導致胃癌發生[3-5]，并增強腫瘤細胞遷移、侵襲，并參與腫瘤轉移、化療耐藥等過程[6]。本文就Hp誘導胃上皮細胞發生EMT并導致胃癌的相關機制展開綜述，以期為胃癌的早期診斷和靶向治療提供新思路。

1 上皮細胞與間質細胞特征

人類上皮細胞和間質細胞均有特殊標志物[7]，詳見表1。EMT本身是一種正常的生理現象，參與胚胎發育和成人傷口愈合等過程。在EMT過程中，許多上皮細胞標志物表達降低，如ZO-1蛋白和E-鈣黏蛋白，并誘導間質細胞標志物表達，如波形蛋白、N-鈣黏蛋白、Snail蛋白和TWIST蛋白等。而當EMT異常調控時，上皮細胞極性喪失、形狀變細長，細胞運動和侵襲能力增強。

表1 上皮細胞及間質細胞主要標志物Tab.1 Main markers of epithelial and mesenchymal cells

2 Hp誘導EMT致胃癌相關機制

2.1 CagA陽性Hp誘導EMT相關機制

細胞毒素相關基因A(cytotoxin-associated gene A，CagA)是Hp最重要的毒力因子之一。CagA蛋白分子量為128～145 kDa，其羧基端有一段谷氨酸-脯氨酸-異亮氨酸-酪氨酸-丙氨酸 (Glu-Pro-Ile-Tyr-Ala，EPIYA)的氨基酸序列，決定CagA生物活性。Hp Cag致病島 (cag pathogenicity island，CagPAI)編碼CagA蛋白和一種大型膜相關轉運蛋白復合體—Ⅳ型分泌系統 (Type Ⅳ secretion systems，T4SSs)。CagA蛋白可通過Ⅳ型分泌系統進入胃上皮細胞中。在萎縮性胃炎和胃癌中，CagA陽性Hp的致病性較CagA陰性Hp更強。

2.1.1 CagA誘導EMT

在胃上皮細胞內，CagA通過下調部分因子或蛋白誘導EMT，如糖原合成酶激酶-3 (glycogen synthase kinase-3，GSK-3)、蛋白激酶CK2β和程序性細胞死亡蛋白4 (programmed cell death factor 4，PDCD4)。CagA與GSK-3結合，使其轉變為不溶性，從而降低GSK-3活性，誘導Snail介導的EMT[8]。Lee等[9]研究表明，CagA陽性菌株 (60190)相較于CagA陰性菌株感染的人胃腺癌上皮細胞(human gastric adenocar-cinoma epithelial，AGS)中E-鈣黏蛋白和ZO-1減少，N-鈣黏蛋白和Snail增加，且CagA誘導HDM2蛋白磷酸化導致CK2β降解，從而誘導EMT，促進胃癌發生發展。故CK2β可能是Hp感染導致胃癌EMT的關鍵介質，可作為胃癌治療的分子靶點。胃上皮細胞內，Hp通過CagA調控PDCD4，進一步誘導胃癌細胞表達TWIST1，進而誘導EMT，促進胃癌發生發展[10]。

CagA也可通過激活部分蛋白或基因誘導EMT，如尾型同源盒基因1(caudal type homeobox 1，CDX1)、Yes相關蛋白 (yes-associated-protein，YAP)和水通道蛋白-5 (aquaporin 5，AQP5)。CDX1主要參與CagA促進胃慢性炎癥向腸上皮化生的轉化過程。Choi等[11]研究表明，CagA陽性Hp感染HFE145細胞后誘導CDX1過表達。張珊珊等[12]研究發現CDX1過表達的細胞中，E-鈣黏蛋白表達減少，N-鈣黏蛋白、波形蛋白表達增加，細胞侵襲及遷移能力均增強，表明Hp通過CagA調控CDX1誘導EMT。Choi等[11]利用二甲雙胍處理CDX1過表達的HFE145細胞，并觀察到CDX1表達降低，E-鈣黏蛋白表達上調恢復，抑制了細胞侵襲和遷移，提示二甲雙胍可逆轉或抑制與CDX1相關的EMT。而CDX1可否作為胃癌靶向治療的理想候選分子仍有待進一步研究，或許可使用抑制CDX1表達的藥物逆轉或抑制EMT，以防止腸上皮化生向胃癌的進一步發展。YAP是Hippo信號通路的一個元件，在細胞、腫瘤增殖方面發揮重要作用[13]，Li等[14]研究表明，YAP在人胃癌組織中表達上調，且與腫瘤大小和轉移相關。在CagA陽性Hp感染的胃上皮細胞內，YAP表達上調抑制E-鈣黏蛋白表達，從而促進EMT，且E-鈣黏蛋白抑制程度與慢性非萎縮性胃炎向胃癌的進展呈正相關，也進一步說明Hp感染誘導EMT對胃癌的發生發展具有重要影響。因此，YAP作為Hp誘導胃癌發生的一種新的分子靶點，或可為延緩胃癌發展提供新思路。Li等[15]的另一項研究表明，AQP5在人胃組織中的表達也隨著慢性非萎縮性胃炎向胃癌的進展而逐漸增加，且CagA陽性Hp可通過激活MEK/ERK信號通路促進AQP5表達，從而誘導EMT發生，促進胃癌發生發展。

2.1.2 CagA誘導癌癥干細胞特性

癌癥干細胞是具有分化能力和自我更新能力的一種高致瘤性細胞，可以促進EMT和腫瘤生長，一直被認為是腫瘤擴散和復發的根源。Bessède等[16]研究發現，CagA陽性Hp感染胃上皮細胞后，干細胞標志物CD44顯著增加，細胞表現出癌癥干細胞特性，如 “蜂鳥表型”。在此過程中，間充質標志物Snail1蛋白、波形蛋白和ZEB1增加，誘導EMT發生，增加細胞遷移和侵襲能力。Choi等[11]研究進一步表明Hp CagA誘導癌癥干細胞樣表型的機制可能為胃上皮細胞中CDX1過表達，誘導CD44及性別決定區Y框蛋白2 (sex determining region Y-box 2，SOX2)、八聚體結合轉錄因子4(octamer-binding transcription factor 4，OCT4)和c-Myc蛋白等癌癥干細胞特性相關蛋白表達增加。在慢性CagA陽性Hp感染過程中，化學致癌物甲基硝基亞硝基胍可協同Hp增加OCT4、c-Myc、SOX2表達[17]，導致胃黏膜上皮細胞獲得癌癥干細胞樣特性，誘導EMT，增強胃癌細胞侵襲和遷移。

2.2 Hp與腫瘤壞死因子α誘導蛋白

腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)是一種內源性腫瘤啟動子，與Hp誘導胃內炎癥相關。有研究首次發現Hp產生TNF-α誘導蛋白(tumor necrosis factor-α-inducing protein，Tipα)使MKN-1細胞表達波形蛋白，形成絲狀偽足和侵襲性表型，促進胃癌細胞伸長并向細胞外遷移[18]，這表明Hp Tipα蛋白誘導EMT，促進胃部炎癥向胃癌轉化。Chen等[19]研究表明，Tipα可通過白細胞介素(interleukin，IL)-6/STAT3通路導致SGC7901細胞中E-鈣黏蛋白下調，波形蛋白和N-鈣黏蛋白上調，誘導EMT，促進胃癌細胞增殖和遷移。近年來研究顯示Tipα通過激活Wnt/β-catenin通路，誘導胃癌細胞發生EMT[20- 21]。Tipα作為一種新發現的可促進Hp炎癥和致癌作用的蛋白，未來或可作為胃癌治療的新靶點。

2.3 Hp與間充質干細胞

間充質干細胞(mesenchymal stem cells，MSCs)是一種可分化為多種細胞并維持自我更新能力的細胞。胃癌MSCs通過大量分泌IL-8和IL-6促進胃癌微環境中M2型巨噬細胞極化，增加纖維結合素、波形蛋白和Snail2蛋白表達，降低E-鈣黏蛋白表達，誘導EMT發生[22]。Zhang等[23]研究提示Hp感染MSCs后，分泌IL-6、IL-8和粒細胞集落刺激因子 (granulocyte-macrophage colony-stimulating factor，GM-CSF)等細胞因子，且E-鈣黏蛋白表達下降，N-鈣黏蛋白和波形蛋白表達上調。提示Hp可通過MSCs誘導EMT發生，從而促進胃癌細胞遷移。

2.4 Hp與癌癥相關成纖維細胞

Hp感染會導致成纖維細胞和肌成纖維細胞分化為癌癥相關成纖維細胞(cancer-associated fibroblasts，CAFs)[24-25]，誘導EMT發生，促進細胞癌變。CAFs釋放致癌因子和促炎因子對胃癌的發生、發展和轉移至關重要。Hp感染成纖維細胞會導致成纖維細胞激活蛋白(fibroblast activation protein，FAP)、成纖維細胞表面蛋白(fibroblast specific protein，FSP)和轉化生長因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)過表達，并增加促炎因子IL-6、IL-8、環氧合酶-2(cyclooxygenase-2，COX-2)和血清基質衍生因子1(stromal-derived factor 1，SDF-1)表達，誘導成纖維細胞形態改變，細胞中α-SMA、膠原蛋白Ⅰ、膠原蛋白Ⅲ、波形蛋白和N-鈣黏蛋白表達顯著增加[26-27]。此類成纖維細胞會導致正常胃上皮細胞形態變細長，細胞中TWIST、Snail、β1-整合素和COX-2表達增加、E-鈣黏蛋白表達下調[26]，提示EMT的發生。

2.5 miRNA

miRNA是一類非編碼RNA，通過與mRNA 3’非翻譯區結合，導致mRNA降解或抑制其翻譯，從而調控基因表達。在胃癌發生發展過程中，Hp可誘導部分miRNA過表達，促進EMT發生。Zhu等[28]研究發現，Hp可導致胃上皮細胞miR-584和miR-1290過表達，從而下調靶基因Foxa1，導致E-鈣黏蛋白表達降低，誘導EMT。后續研究中，研究者逐漸發現Hp可誘導miR-29a-3p、miR-543和miR-155等多種miRNA過表達，在此過程中，胃上皮細胞中E-鈣黏蛋白減少，Snail蛋白、波形蛋白和N-鈣黏蛋白增多，誘導EMT[29-31]。這說明miRNA有調節EMT的作用，具有促進胃癌細胞遷移和侵襲能力。

Hp除通過誘導上述miRNA過表達進一步誘導EMT，有研究發現部分miRNA過表達可起到逆轉或抑制EMT的作用。已有研究證明miR-490-3p減少是Hp相關性胃癌的獨立危險因素[32]。Shen等[33]研究表明，miR-490-3p過表達可抑制EMT。Huang等[34]研究發現，miR-134過表達可能通過靶向FoxM1抑制SGC-7901細胞增殖、侵襲和EMT。上述研究提示，miRNA可抑制EMT，降低胃癌細胞的侵襲和遷移能力，延緩胃癌進程。因此，miRNA或許是治療Hp相關胃癌的關鍵靶點。

2.6 其他因子

除上述蛋白或基因與Hp誘導EMT密切相關，還有其他轉錄因子、蛋白也參與Hp誘導EMT的過程，但此類研究相對較少，如外泌體、GSK-3β、Afadin蛋白、青霉素結合蛋白1A(penicillin-binding protein1A，PBP1A)、溶酶體相關4次跨膜蛋白B(lysosomal-associated protein transmembrane 4b，LAPTM4B)和核轉錄因子-E2相關因子2(nuclear factor-like 2，Nrf 2)等。

胃癌細胞將含有活化間充質上皮轉移因子的外泌體遞送至巨噬細胞，進一步刺激巨噬細胞促進腫瘤生長。在此過程中可觀察到胃癌細胞中E-鈣黏蛋白表達水平下降，波形蛋白和Snail蛋白表達顯著增加，表明Hp誘導的外泌體可能參與誘導EMT的過程[35]。Ouyang等[36]研究發現，Hp通過AKT/GSK-3β信號通路調控GES-1細胞發生EMT。Marques等[37]觀察到Hp下調MKN74和NCI-N87細胞系中Afadin蛋白表達，誘導EMT。Huang等[34]研究顯示，PBP1A會導致SGC7901細胞中E-鈣黏蛋白減少，平滑肌肌動蛋白增多。Zhou等[38]研究顯示，Hp誘導LAPTM4B上調，導致細胞中E-鈣黏蛋白和ZO-1蛋白表達下調，N-鈣黏蛋白和波形蛋白表達上調，誘導EMT。Hp還會降低Nrf2活性，導致上皮細胞標志物減少、間質細胞標志物ZEB1和Snail蛋白增加[39]，促進EMT發生。以上研究均表明Hp可通過多種方式誘導EMT發生，最終導致胃癌細胞增殖、遷移和侵襲。另有研究表明，在Hp感染早期，使用天然Nrf 2激活物可減少Hp相關胃炎和氧化應激，延緩炎癥向胃癌發展[40-41]。

3 小結與展望

Hp在誘導胃上皮細胞發生EMT并導致胃癌發生發展過程中發揮重要作用。Hp分泌的毒力因子、細胞成分通過不同機制誘導EMT發生，進而影響胃炎向胃癌進展的速度和最終結局。雖然Hp在20年前就已經被確定為胃癌相關的I類致癌物，但其導致胃癌發生的機制仍是目前研究的熱點，雖然大多數研究已闡明Hp誘導EMT發生的機制，但仍有部分研究僅在實驗中觀察到Hp導致胃上皮細胞發生EMT，具體機制仍需進一步探索，以期發現可在Hp致胃癌過程中給予早期干預的新方法，減少胃癌發生發展，同時也為胃癌靶向治療提供新思路。

作者貢獻：孫振燦、周舉坤、許云鵬負責文獻檢索和論文撰寫；王軍、鄭亞、王玉平、姬瑞負責論文修訂。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突