同源异型框转录因子-2.doc

同源异型框转录因子2在胃癌中表达的研究进展 刘杲1，向田2，吴泉峰11. 湖北省恩施州中心医院胃肠外科（湖北 恩施 445000）2. 湖北省恩施州中心医院临床检验中心（湖北 恩施 445000）【关键词】同源异型框转录因子2（CDX2）；胃癌；肠上皮化生【中图分类号】R735.2 【文献标识码】A同源异型框转录因子-2（caudal-related homeodomain transcription factor 2，CDX2）在人体正常上皮细胞中，可表达于内胚层来源的肠道上皮及胰腺的导管和腺泡上皮，但CDX2在食管和正常胃粘膜上皮中不表达。除消化系统之外，其他系统正常上皮内均未检测到CDX21。CDX2对生物的发育和细胞分化具有重要的调节作用。它在出现化生的胃粘膜上皮中异位表达,有研究者认为CDX2在肠型胃癌的发生发展中起到了重要的作用2。2001年CDX2抗体的研制成功，为组织中CDX2表达的研究提供了有力的工具，从而对胃癌及其癌前病变提供了新的研究方向。 1 CDX2的结构和功能 CDX2是同源异型框基因及蛋白家族的成员之一，1985年，Mlodzik从果蝇中成功分离出CDX2基因及其相关蛋白 3。通过对人染色体的研究发现CDX2全长22-23kb,位于染色体的13q23，由3个外显子和2个内含子构成，与之对应的CDX2蛋白包含了311个单氨基酸，通过螺旋-环-螺旋的方式结合于DNA相应区域，以转录因子的形式来调节DNA的表达4。 CDX2在正常生物体的发育过程中，对结肠和小肠上皮的发育发挥着非常重要的作用。经过CDX2基因敲除处理过的小鼠，消化道出现畸形，并且内胚层细胞无法正常发育为结肠或者小肠上皮，同时在小鼠消化道内出现大量的鳞状化生及多发息肉样病变，这种息肉样病变中的立方上皮和鳞状上皮均未出现CDX2的表达4。在体外细胞系的研究中，发现CDX2具有非常明显的分化诱导作用。利用Foxa顺式调控元件将CDX2导入转基因小鼠，在小鼠胃粘膜发现了肠型杯状细胞，并且检测到明显的分化现象5。以上几项研究结果表明CDX2具有诱导细胞向结肠上皮细胞分化的作用，也就是说在肠上皮化生发生的过程中，CDX2可能起到一个类似“开关”的作用。2 CDX2的分子生物学特征 CDX2的作用机制复杂，涉及到同源分子间、细胞间的相互作用等多方面因素，目前对其具体作用机制仍不明确，这里仅选择其中具有代表性的几个方面进行概述。2.1 CDX2与Hp 1983年，Marshall和Warren发现幽门螺杆菌(Helicobacter pylori,Hp)，让Hp成为全世界消化界的研究热点。随着对Hp研究的不断深入，目前已发现Hp与慢性萎缩性胃炎、胃十二指肠溃疡等关系密切。研究表明，正常胃粘膜出现肠上皮化生的主要致病因素与Hp感染呈正相关6。但是Hp引起肠上皮化生的详细机制仍不明确，可能与某些基因的异常表达有关7。但Satoh8 等有研究提示表明慢性萎缩性胃炎病人的病变胃粘膜中CDX2的表达与肠上皮化生关系密切，经过内科规范的抗Hp治疗之后一年，再次对其病变胃粘膜进行检测，CDX2的表达依然维持在一个相对高的水平。Salama 9等经过研究认为，肠上皮化生的减退是极其缓慢的，尽管通过正规内科治疗能够根除Hp，但慢性炎症反应对胃肠道粘膜的刺激仍要持续相当长一段时间。上述结果提示，Hp引起胃粘膜肠化的途径之一可能是与启动CDX2基因的异常表达有关。2.2 CDX2与MAPKs P38分裂激活蛋白激酶(P38 mitogen-activated protein kinase,MAPKs)在细胞向小肠上皮的分化过程中起着重要的调节作用，MAPKs主要分布于小肠的绒毛上皮细胞核中10。MAPKs能与CDX2的启动子发生特异性结合，通过某种机制来调节其转录活性，这种机制目前仍不明确。MAPKs的抑制剂对细胞的正常生长并没有影响，但MAPKs被抑制后，CDX2的表达及细胞的肠化亦明显的降低，从而在一定程度上阻止胃癌及其癌前病变的发生11。2.3 CDX2与MUC2 粘液蛋白基因-2(mucin2,MUC2)是一种分泌性粘蛋白，在杯状细胞的胞浆中含量丰富，而杯状细胞又是肠粘膜上皮细胞的特征性细胞之一。Roessler 12 等发现，将CDX2基因导入小肠上皮细胞系中，用RT-PCR以及EMSA法，检测到CDX2可以特异性结合于MUC2基因的启动子，显著提高CDX2的表达水平。笔者13在对50例胃癌进行研究表明：肠型胃癌中CDX2阳性表达率为63.3（19/30），弥漫型胃癌中阳性表达率为30.0（6/20）,两型阳性表达率有显著性差异（P0.05）；MUC2在肠型胃癌中阳性表达率为66.7（20/30）,在弥漫型胃癌中阳性表达率为35.0（7/20）,两型阳性表达率有显著性差异（P0.05）。同时也研究表明CDX2和MUC2在肠上皮化生当中都存在表达，而且还具有一定的相关性。2.4 CDX2与LI-钙粘蛋白 肝肠特异性整合素(liver intestin-cadherin,LI-钙粘蛋白)是钙粘蛋白家族一员。通过分子生物学研究发现，CDX2能特异性作用于LI-钙粘蛋白的5端，与LI-钙粘蛋白直接结合，从而促进LI-钙粘蛋白的表达。无论在小鼠或人体中，LI-钙粘蛋白在小肠及结肠的正常粘膜上皮中均有特异性表达。Andreas14 等研究发现，CDX2的表达与LI-钙粘蛋白的表达表现出高度的正相关。2.5 CDX2与PTEN PTEN 是磷酸酶家族中发现的第一个肿瘤抑制基因，位于人类染色体10q23，PTEN 蛋白是定位于细胞浆的一种磷酸酯酶，具有双特异性磷酸酶活性，在酪氨酸磷酸酶和丝氨酸/苏氨酸磷酸酶介导的信号传递过程中具有重要作用15。由于该基因蛋白对第二信使PIP3的脱磷酸作用，细胞内的PIP3水平会直接影响蛋白激酶B/Akt原癌基因的磷酸化过程，促进细胞的生长，阻止凋亡进行。同时，PTEN对细胞周期起着重要的调节作用，可以抑制细胞的G1-S期进程。另外，PTEN氨基酸序列与张力蛋白tensin和辅助蛋白auxilin高度同源，提示PTEN基因可能通过调节细胞聚集粘附功能，影响细胞的浸润和转移16。从上述研究表明，CDX2在胃癌的发生发展过程中作用机制非常复杂，涉及诸多基因之间的相互作用，除上述所列之外，还有蔗糖酶-异麦芽糖酶基因、乳糖酶-根皮苷水解酶基因、鸟苷酸环化酶基因、肝素结合性表皮生长因子、结肠碳酸酐酶-1基因等，使胃粘膜发生肠上皮化生，最终导致胃癌的发生。 3 CDX2在胃癌及其癌前病变中的表达及相关意义众所周知，肠上皮化生及粘膜不典型增生是属于癌前病变的范畴，既往有研究发现CDX2在胃癌的癌前病变中也存在一定程度的表达。Seno15 等发现89%的慢性萎缩性胃炎及64%的肠型胃癌中可检测到CDX2的抗体表达,而正常胃粘膜及其他类型胃癌中CDX2并没有表达.国内研究发现17，CDX2蛋白在胃癌中表达时，在肠型胃癌中表达的强度显著高于弥漫型胃癌，与笔者的研究结果相似；同时研究还发现，在慢性萎缩性胃炎伴肠上皮化生、癌旁肠上皮化生、胃癌组织中，CDX2阳性率逐渐减低，其中胃癌中显著低于慢性萎缩性胃炎伴肠上皮化生中。提示在从肠上皮化生到胃癌的进展过程中，CDX2表达水平是下调的。但它是否是一种新的胃癌抑制基因，还是仅仅与肠上皮化生的发生或细胞的分化有关，需进一步研究。同时说明CDX2基因的表达可能是胃癌进展过程中的一个特异标志物，其激活可能意味着胃癌发生的早期事件。从另一个角度来说，CDX2的激活及过度表达在上消化道肠化生中起着关键作用，是肠化生的启动基因。关于CDX2在肠化生中如何被激活及上调表达仍需进一步研究。Ge等18研究发现，CDX2蛋白表达强度的变化随癌细胞分化程度的降低而逐渐减弱。CDX2蛋白表达强度高的胃癌，浸润侵袭能力相对低下，而CDX2蛋白表达强度低的胃癌，更容易出现淋巴结转移，但笔者13有研究表明CDX2在胃癌组织中的表达与病人年龄、性别、有无淋巴结转移均无关，而与胃癌的组织病理分型（Laurn分型）都有关。CDX2在高中分化程度组中的阳性表达率为66.7，低分化程度阳性率25.0，差异有极显著性（P0.01）。在浸润深度方面，CDX2在粘膜及粘膜下层组阳性表达率为73.7，在肌层及浆膜层组表达率为35.5，差异具有极显著性（P0.01）；这个结果与Ge的结果有些不同之处：这一现象可能与CDX2蛋白表达缺失有利于癌细胞的免疫逃逸有关。以上研究表明，正常胃黏膜上皮不表达CDX2；胃黏膜出现肠化生时，CDX2表达阳性；而当胃黏膜已出现癌变后，上调CDX2的表达可以抑制肿瘤细胞的生长及转移。Seno11 等发现在40例胃癌患者中，CDX2阳性的胃腺癌患者生存率明显高于CDX2表达阴性的患者。X Zhang 19 等也有研究表明CDX2是一个非常有用的预后标记物。由于CDX2对正常和肿瘤型的肠上皮有相对特异性和敏感性，免疫组织化学染色可以用来辅助明确转移性肿瘤的来源20。那么利用CDX2对肠道上皮的这种特异性，可以与其他的标记联用来鉴别甲状腺、肾脏、前列腺、乳腺的腺癌，原发性肝脏肿瘤等。 CDX2作为一个诊断胃肠腺癌的辅助指标还是非常有意义的，它的研究及应用必将会对胃肠道上皮的研究及肿瘤的鉴别发挥重要的作用。综上所述，CDX2的表达在癌前病变及胃癌的组织分型、浸润程度、淋巴结转移、预后等临床病理特征都有一定关系，笔者也有这个方面的研究报道13。4 结语目前对于CDX2在胃癌及其癌前病变中表达的研究仍不够深入，具体的作用机制仍不清楚。如果能够对CDX2在组织中的表达强度进行调节，那么对胃癌的预防、早期诊断及基因靶向治疗将有非常大的帮助。作为目前胃肠道特异性最高的基因及抗体，CDX2在消化系肿瘤的研究中必然有更广阔的前景。参考文献1 Nan Gao,Klaus H Kaestner Cdx2 regulates endo-lysosomal function and epithelial cell polarity J.Genes & Dev, 2010;24: 1295 1305. 2 Bai YQ,Miyake S,Iwai T,et al CDX2,a homeobox transcription factor,upregulates transcription of the p21/WAF1/CIP1 geneJ.Oncogene,2003;22:5998-6005.3 Joanne G. 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