甘氨酸延伸型胃泌素在胃肠肿瘤中的研究进展

　　作者：叶敏综述 李济宇审校    作者单位：200092 上海交通大学附属新华医院普外科

　　【关键词】  胃泌素 甘氨酸延伸型胃泌素 胃泌素受体 胃肠道肿瘤

　　0  引言   　　成熟的胃泌素是由胃泌素前体经过一系列酶裂解而形成的，它具有促进胃酸分泌和细胞增殖、分化的作用，而胃泌素前体则一度被认为是没有生物学活性的。直到1994年，Seva等［1］才第一次证实甘氨酸延伸型胃泌素（Glycin²extended gastrin，G²Gly）（胃泌素主要前体之一）同样也具有促进细胞增殖的作用。此后，随着分子生物学和转基因技术的发展，胃泌素前体在胃肠肿瘤中的作用研究越来越深入，其中尤以G²Gly和胃泌素原（Progastrins，PG）研究最多。本文就G²Gly在胃肠肿瘤中的作用研究进展作一综述。

　　1  胃泌素及其前体的加工、处理   　　在正常情况下，胃泌素主要是由胃窦G细胞和十二指肠近段黏膜分泌的。胃泌素mRNA首先在粗面内质网中翻译生成前胃泌素原，后者很快被除去N末端的信号肽而变成PG，PG再被转运至高尔基体，在运输过程中，PG被胰蛋白酶、类羧基肽酶E等酶降解生成G²Gly，后者在抗坏血酸依赖性肽酰甘氨酸α²羟单氧化酶(Peptidyl α²amidating mono²oxygenase，PAM)的作用下酰胺化，最后形成成熟的胃泌素（又称酰胺化胃泌素）［2］。在许多肿瘤细胞中，胃泌素基因产物绝大多数以胃泌素前体（未酰胺化）的形式存在，这可能与在这些细胞中缺乏胃泌素成熟所需要的酶有关［3］。   　　Rehfeld等［4］将胃泌素族分为三类：一类是酰胺化的胃泌素，与CCKB受体具有高亲和力（主要是G17、G34）；一类是加工处理的中间产物（Processing intermediates），这一类是PG的早期产物，含有主要的胃泌素序列，但是不能结合经典的胃泌素受体；第三类是来自于PG之N端或C端的片断（Flanking fragments），它们不含有主要的胃泌素序列。本文所指的G²Gly属于第二类。

　　2  甘氨酸延伸型胃泌素（G²Gly）与胃肠肿瘤的关系  

　　早在90年代，就已有学者研究发现，在结肠肿瘤患者的血液中存在高浓度的胃泌素前体（PG和G²Gly）［5］，因此当G²Gly被证实具有促进肿瘤细胞增殖的作用时［1］，人们开始关注G²Gly与肿瘤的关系。

　　2.1  促进细胞的增殖和抗凋亡    　　细胞的过度增殖和抗凋亡是恶性肿瘤的重要特征。许多研究证实了G²Gly不仅在体外而且在活体内都具有促进细胞增殖和抗凋亡的作用，提示G²Gly与肿瘤有密切关系。在体外细胞研究中，Iwase等［6］和Stepan等[7] 都证实G²Gly和G17一样能促进细胞的增殖，而且发现G²Gly作用的受体与G17明显不同。在活体研究中，Koh等[8]利用转基因小鼠（已敲除胃泌素基因）进行研究，发现这种小鼠的结肠黏膜细胞增殖明显减少，因为正常结肠黏膜不表达CCKB受体，因此出现这种结果提示结肠黏膜细胞增殖减少与不完全加工的胃泌素前体减少有关。随后他们将胃泌素注入这种小鼠体内，发现只有G²Gly而非酰胺化的胃泌素能够诱导结肠黏膜增生并恢复正常结肠黏膜厚度，从而进一步证实了G²Gly的增殖作用。此外，Aly等［9］研究发现短期应用G17²Gly能刺激小鼠结肠黏膜增生和变性隐窝病灶(Aberrant crypt foci，ACF)的形成，而后者被认为是结肠癌的癌前病变，提示G²Gly可能与结肠肿瘤的发生有关。   　　在抗凋亡研究方面，Beales等[10]的研究发现G²Gly不仅能促进人结肠肿瘤HT²29细胞株的增殖，还能抑制由希罗达（一种抗肿瘤化疗药物，COX2的抑制剂）诱导的细胞凋亡，后者是通过JAK2、PI3²kinase/Akt 和 JNK介导的。

　　2.2  促进肿瘤细胞的侵袭和转移   　　肿瘤细胞的侵袭和转移是恶性肿瘤的又一重要特征。在正常情况下，细胞和细胞之间存在一些黏附连接结构，这些结构对于保持细胞间信息交流和限制细胞迁移起着特殊的作用。一旦这些结构发生变化将影响细胞间的连接，从而使细胞容易发生分离、迁移。Hollande等［11］通过设计“伤口愈合试验”来研究G17²Gly对IMGE²5细胞(鼠胃上皮细胞株)分离和迁移的影响时发现，治疗组在应用G²Gly 8h后即可观察到伤口边缘的细胞发生分离和迁移，并通过免疫组化染色发现连接蛋白β²catenin出现明显的核内转位，而在未用药的对照组中，即使伤后24h伤口边缘的细胞也未发生细胞分离，β²catenin染色也未发现任何变化，提示G²Gly确实具有潜在的促进细胞分离和转移的作用。Kermorgant等［12］通过TANSWELL侵袭试验研究G17²Gly对人结肠肿瘤细胞株LoVo的影响时也发现，G17²Gly在生理浓度下即可显著提高细胞的侵袭能力，其作用较对照组提高225%～316%，且在作用6h后即达到明显的效应。

　　3  G²Gly的作用受体   　　成熟的胃泌素主要是通过经典的CCKB受体发挥作用的［3］，而 G²Gly和PG则是通过不同于CCKB的受体发挥作用的[13²15]。到目前为止，G²Gly的受体还没有被完全了解。

　　3.1  不同于经典的CCKB受体   　　早在第一次发现G²Gly具有促进肿瘤细胞增殖的作用时，研究者就发现G²Gly参与作用的受体不同于成熟的胃泌素受体［1］。Iwase等［6］在研究胃癌细胞时发现G²Gly的增殖作用既不能被CCKA受体拮抗剂阻滞，也不能被CCKB受体拮抗剂阻滞，提示G²Gly是通过一种不同于经典的受体发挥作用的。而Ahmed通过研究人结肠肿瘤DLD²1细胞上G²Gly的作用受体，发现在这种细胞上存在两种亲和力高低不同的G²Gly受体，它们既不同于CCKA受体也不同于CCKB受体，G²Gly能通过这两种受体影响细胞的增殖［16］，而且发现G²Gly的N端与高亲合力受体结合，而C端与低亲合力受体结合［13］。

　　3.2  可能的受体Annexin²Ⅱ   　　Annexin Ⅱ是Annexin家族的一员，该家族是一类钙离子依赖性膜联蛋白, 与磷酸脂有着很高的亲和力［17］，它与膜磷脂结合，参与膜转运及膜表面一系列依赖于钙调蛋白的活动。分布在细胞表面的单聚体和异四聚体Annexin²Ⅱ与纤溶酶原、组织纤溶酶原激活因子(t²PA)等有高度亲和力。此外，Annexin²Ⅱ也是胃泌素及PG和细胞外基质蛋白tenascin²C的高亲和力蛋白受体，它在很多人类恶性肿瘤中有大量表达［18］。Annexin Ⅱ不仅是DNA合成和细胞增殖过程中的关键调节器，还参与信号转换、膜融合、细胞黏附等多种细胞活动［19］。在胃恶性肿瘤中,Annexin²Ⅱ主要表达于细胞膜上，其表达与c²erbB²2的表达有关，它的过度表达与肿瘤恶性进展关系密切，它的出现常预示着较差的预后［20］。最近，Singh等[15]利用新的交联剂，证实了在结肠肿瘤细胞HCT²116及肠上皮细胞IEC²18上存在的与PG和胃泌素样多肽具有高亲和力的受体就是Annexin²Ⅱ，它们就是通过这种受体促进细胞增殖的。同时，Singh等[15, 19]在研究受体Annexin²Ⅱ时，认为Ahmed［16］所研究的这种高亲合力受体有可能是Annexin²Ⅱ。

　　4  可能的信号传导通路   　　虽然G²Gly的受体仍然不十分清楚，但是关于受体后传导路径的研究已经不少。在研究细胞增殖方面，Seva团队的Todisco等［21］ 在研究AR4²2J细胞株（来源于鼠胰腺细胞）时发现G²Gly与胃泌素虽然都具有促细胞增殖的作用，但是它们作用的受体和信号传导路径明显不同：胃泌素能通过ERK途径激活MAPK（Mitogen²activated  protein  kinases，丝裂原活化蛋白激酶）的活性，继而诱导c²fos和c²Jun基因的表达，促进细胞增殖；而G²Gly则通过JNK（c²Jun N²terminal  kinase，c²Jun氨基末端激酶）途径转录后调节早期基因转录活性即通过激活JNK，进而磷酸化及激活转录因子c²Jun而促进细胞增殖，而不激活MAPK。Stepan等[7]在研究人结肠肿瘤细胞Lovo和HT29时也证实了上述结果。但与之矛盾的是，Ogunwobi等[22]在研究HT²29细胞时发现，G²Gly刺激细胞增殖可以引起p38 MAPK和ERK的快速磷酸化和NF²κB 核转位增加，而在特异性抑制上述途径后G²Gly的作用抵消，提示上述三种途径（包括ERK途径）参与了细胞的增殖过程。Hollande等［11］通过研究IMGE²5细胞也发现MAPK参与了G²Gly对细胞的增殖作用。鉴于后两者是最新的研究结果，目前认为ERK途径确实参与了G²Gly促进细胞增殖的过程。在活体研究中，Ferrand等[23]通过两种转基因小鼠MTI/G²Gly和hGAS（前者只表达G²Gly，后者表达PG）进行研究发现胃泌素前体能通过上调Src酪氨酸激酶活性和相关的信号通路(PI3²K/Akt、JAK2、STAT3和ERKs途径)达到促进细胞增殖的作用。并且在进一步研究Src、JAK2、PI3²K三者关系后他们发现Src和JAK2都能激活PI3²K，并启动两条独立不同的信号通路（p60²Src/PI3K和JAK2/PI3K途径）来参与G²Gly的作用过程[24]。   　　在研究细胞分离和迁移机制时，Hollande等［11］通过研究发现，G²Gly能通过PI3²k介导磷酸化黏附连接蛋白β²catenin，从而使后者与跨膜蛋白E²cadherin分离而转位进入细胞浆、细胞核，导致黏附结构离散，细胞间发生分离和迁移。同时他发现MAPK也参与了细胞的分离和迁移，并且注意到MAPK激活时程的长短与G²Gly的作用有很大关系：G²Gly通过快速、短暂地激活MAPK发挥促进细胞迁移的作用，而长久、持续激活的MAPK（3小时以上）则在其促进细胞增殖方面起重要作用。He等[25]在研究IMGE²5时发现G²Gly还能通过激活小G蛋白Rho继而激活ROCK途径影响细胞骨架和局部黏附斑的形成，最终引起细胞的迁移；而且这种途径也可以影响细胞的增殖，因为特异性阻滞这两种激酶可以消除G²Gly的这种作用。而在动物实验中，Ferrand等[23]研究发现胃泌素前体并不能促进黏附蛋白 (Focal adhesion kinase, Cadherins和Catenins)的表达和分布，也就是说，细胞黏附的下调（这一肿瘤进展的末期行为）在转基因动物中并不出现。此外，Kermorgant等［12］通过研究发现G²Gly还能通过上调MMP（Matrix metalloprotein）的分泌和表达来促进细胞的侵袭, 因为MMP能分解细胞外基质，为细胞的迁移提供局部的空间[12, 26]。   　　从以上研究我们不难发现，G²Gly的信号传导机制十分复杂，在不同的细胞和活体中往往存在不同的信号传导路径，许多信号途径相互交织，大大增加了研究的难度。虽然许多机制到目前为止还不清楚，但是我们通过研究受体后机制或许能有助于了解和发现G²Gly的受体，并进而阐明G²Gly的作用机制。

　　5  小结   　　综上所述，G²Gly作为胃泌素前体之一，不仅能促进细胞的增殖，还具有抗凋亡、促进细胞侵袭和转移的作用，充分说明了它与胃肠肿瘤发生发展的密切关系，也提示其他胃泌素前体或激素前体也可能具有潜在的作用。尽管G²Gly受体和相关信号通路目前仍未十分明确，但是通过研究这些内容，我们或许可以找到有针对性的肿瘤防治的新途径。

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