楊凱惠,馬瑞軍綜述 汪嶸審校

結(jié)直腸癌(colorectal cancer,CRC)是消化系統(tǒng)常見的惡性腫瘤。據(jù)2020年全球癌癥統(tǒng)計(jì),結(jié)直腸癌居全球發(fā)病譜第3位,死亡譜第2位[1]。近年來,我國結(jié)直腸癌的發(fā)病率和病死率逐年上升。Ⅰ期結(jié)直腸癌的5年生存率>90%,但Ⅳ期的5年生存率下降至11%～15%[2]。CRC的發(fā)生途徑包括腺瘤—癌、炎—癌、denovo-癌、鋸齒狀息肉—癌。其中,腺瘤—癌途徑導(dǎo)致70%～80%的結(jié)直腸癌,其典型特征是染色體不穩(wěn)定和微衛(wèi)星穩(wěn)定。鋸齒狀癌變途徑以CpG島甲基化表型(CpG island hypermethylator phenotype,CIMP)、微衛(wèi)星不穩(wěn)定性(microsatellite instability,MSI)、BRAF/KRAS突變和WNT通路激活為特點(diǎn),此種途徑導(dǎo)致15%～30%的結(jié)直腸癌[3]。miRNA是長度為18～24個(gè)核苷酸序列的小分子RNA,可通過影響靶基因mRNA的表達(dá)來影響腫瘤的進(jìn)程,被證明在鋸齒狀息肉中存在表達(dá)失調(diào)。文章對結(jié)直腸鋸齒狀息肉的發(fā)病機(jī)制及miRNA的作用研究進(jìn)展予以綜述。

1 鋸齒狀息肉分類

直至2010年,人們普遍認(rèn)為鋸齒狀息肉(serrated polyps,SP),一般不具惡性潛能。此后,研究者們又創(chuàng)造了許多術(shù)語來描述這些病變,增加了對SP術(shù)語和分類的誤解。2019年第五版WHO消化系統(tǒng)腫瘤分類將鋸齒狀息肉分為5類,包括增生性息肉(hyperplastic polyp,HP)、無蒂鋸齒狀病變(sessile serrated lesion,SSL)、無蒂鋸齒狀病變伴異型增生(SSL with dysplasia,SSLD)、傳統(tǒng)鋸齒狀腺瘤(traditional serrated adenoma,TSA)和鋸齒狀腺瘤—未分類[4]。新分類法去除了HP亞型中的黏蛋白缺乏型(mucin-poor type,MPHP)。其中,SSL和TSA被認(rèn)為是癌前病變,具有一定的惡性潛能。SP亞型之間在細(xì)胞學(xué)、結(jié)構(gòu)特征等方面的差異可能是由負(fù)責(zé)細(xì)胞增殖和分化的基因突變或表觀遺傳改變引起[5]。

1.1 增生性息肉(HP) HP是最常見的亞型,大多數(shù)位于遠(yuǎn)端結(jié)腸,通常<5 mm,約占鋸齒狀息肉的75%,惡性潛能小,包括微囊泡型增生性息肉(microvescicular type,MVHP)和富含杯狀細(xì)胞型增生性息肉(goblet-cell rich type,GCHP)。由于內(nèi)鏡下特征相似,這2種亞型的鑒別診斷存在一定的挑戰(zhàn)性。在分子水平上,MVHP通常帶有BRAF V600E突變和CIMP-H,被認(rèn)為是SSL的前體,GCHP表現(xiàn)為KRAS突變和CIMP-L。據(jù)報(bào)道,HP可以在7.5年內(nèi)發(fā)展為SSL或TSA,且位于近端結(jié)腸的HP更具惡變潛能[6]。

1.2 無蒂鋸齒狀病變(SSL) SSL是第二常見的鋸齒狀病變類型,約占SP的25%,平均大小為5～7 mm,外觀為界限不清、形態(tài)不規(guī)則的蒼白病變,組織學(xué)上表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)扭曲的鋸齒狀隱窩。BRAF突變和CIMP是SSL典型的分子特征。大約10%的SSL可通過鋸齒狀癌變途徑導(dǎo)致CRC[6]。由于SSL好發(fā)于腸道皺褶較多的近端結(jié)腸,內(nèi)鏡下不易發(fā)現(xiàn)且癌變率較高,因此有研究認(rèn)為發(fā)生在結(jié)腸鏡篩查后的結(jié)直腸癌可能由漏檢和未處理的SSL發(fā)展而來。

1.3 無蒂鋸齒狀病變伴異型增生(SSLD) 當(dāng)SSL惡性進(jìn)展時(shí),會出現(xiàn)異型增生的關(guān)鍵過渡,有4%～8%的SSL伴有異型增生。在一項(xiàng)包含266例鋸齒狀病變的研究中,SSLD的中位大小為12 mm,超過20 mm的SSL中有高達(dá)32%伴有異型增生,且多伴有MLH1表達(dá)缺失[7-8]。因此,MSI可能是SSLD發(fā)生的重要機(jī)制。

1.4 傳統(tǒng)鋸齒狀腺瘤(TSA) 與HP類似,TSA常位于遠(yuǎn)端結(jié)腸,占鋸齒狀息肉的1%～2%,組織學(xué)上表現(xiàn)為扭曲的絨毛或管狀結(jié)構(gòu)伴鋸齒狀病變。TSA通常較SSL大,在白光下表現(xiàn)為紅色、突出、帶蒂的外觀。與SSL相比,TSA的分子譜具有更大的異質(zhì)性,其發(fā)生惡性腫瘤的風(fēng)險(xiǎn)以及進(jìn)展為癌的速度尚不清楚。

2 鋸齒狀息肉的危險(xiǎn)因素

目前研究已經(jīng)確定了一些SP的危險(xiǎn)因素。與傳統(tǒng)腺瘤相比,年齡較大和男性不是主要的危險(xiǎn)因素。一項(xiàng)包含141 143例患者的研究表明,吸煙、飲酒、體質(zhì)量指數(shù)、服用非甾體抗炎藥與鋸齒狀息肉(尤其是SSL)有關(guān)聯(lián)。吸煙人群患SP的風(fēng)險(xiǎn)增加近2.5倍[9],飲酒可使患SP的風(fēng)險(xiǎn)增加33%[10]。與正常體質(zhì)量患者相比,體質(zhì)量指數(shù)高的患者患SP的風(fēng)險(xiǎn)增加30%[11]。有研究表明,非甾體抗炎藥的使用與SSL的發(fā)生呈負(fù)相關(guān),阿司匹林可將近端結(jié)腸SP風(fēng)險(xiǎn)降低約40%[12-13]。有CRC家族史和癌前鋸齒狀息肉個(gè)人史的患者患SSL的風(fēng)險(xiǎn)增加。

3 鋸齒狀息肉癌變的發(fā)病機(jī)制

一般認(rèn)為,鋸齒狀息肉癌變途徑的發(fā)生過程是MAPK信號通路相關(guān)基因改變(如BRAF/KRAS)引起CPG島甲基化表型,導(dǎo)致一些腫瘤抑制基因沉默,進(jìn)而發(fā)生MSI引起腫瘤。WNT/β-catenin通路激活也參與腫瘤的發(fā)生。CIMP和MSI是表觀遺傳DNA變化的結(jié)果。鋸齒狀息肉的癌變途徑見圖1。

注:MVHP.微囊泡型增生性息肉;GCHP.富含杯狀細(xì)胞型增生性息肉;SSL.無蒂鋸齒狀病變;SSLD.無蒂鋸齒狀病變伴異型增生;TSA.傳統(tǒng)鋸齒狀腺瘤;CIMP-H.CIMP高;CIMP-L.CIMP低;MSI-CRC.微衛(wèi)星不穩(wěn)定型結(jié)直腸癌;MSS-CRC.微衛(wèi)星穩(wěn)定型結(jié)直腸癌;miRNA.微小RNA。圖1 鋸齒狀息肉的癌變途徑示意圖

3.1 CPG島甲基化表型(CIMP) Toyota等[14]于1999年提出這一概念,后來被認(rèn)為是鋸齒狀通路中的致癌機(jī)制。CPG島(胞嘧啶和鳥苷酸以一個(gè)磷酸連接)是胞嘧啶—鳥苷酸殘基以200～1 000 bp的重復(fù)序列出現(xiàn)的DNA區(qū)域,常位于基因啟動子附近區(qū)域,大多數(shù)處于非甲基化狀態(tài),參與基因表達(dá)的調(diào)控。CPG二核苷酸中的胞嘧啶通過甲基轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)化為5-甲基胞嘧啶,誘導(dǎo)DNA空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,使染色質(zhì)凝縮成團(tuán),導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄因子不能結(jié)合,從而引起相關(guān)基因沉默。由DNA異常甲基化(即CIMP)引起重要抑癌基因沉默可以促進(jìn)腫瘤生長。在SSLD中,75%的病例存在MLH1基因及其啟動子甲基化[15],被認(rèn)為是鋸齒狀通路中最重要的致癌機(jī)制。

目前,用來檢測CIMP狀態(tài)的基因組合、實(shí)驗(yàn)室技術(shù)和標(biāo)記閾值無通用標(biāo)準(zhǔn),最簡單常用的2種方法是甲基化特異性PCR(MSP)和MethyLight測定(甲基化特異性實(shí)時(shí)定量PCR),可對CIMP進(jìn)行分級:CIMP高(CIMP-H)、CIMP低(CIMP-L)和CIMP陰性。CIMP的預(yù)后作用在不同的腫瘤分期中可能不同,不同的研究得出了不同甚至相反的結(jié)論[16-17]。一項(xiàng)包含15 315例CRC患者生存數(shù)據(jù)表明:在Ⅲ～Ⅳ期的CRC中,CIMP-H的患者較CIMP-L的患者總體死亡風(fēng)險(xiǎn)增加1.52倍,而在Ⅰ～Ⅱ期CRC中,2組的總生存期無明顯差異[18]。除了預(yù)后價(jià)值外,CIMP在預(yù)測化療療效中的作用也存在爭議,不同的研究結(jié)果并不一致。這可能是由于不同CIMP狀態(tài)的CRC在藥物轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、藥物受體、藥物代謝酶或與化療藥物藥代動力學(xué)等相關(guān)的基因表達(dá)之間存在差異,導(dǎo)致化療敏感性不同[18]。

3.2 微衛(wèi)星不穩(wěn)定性(MSI) CRC中的MSI機(jī)制首次在Lynch綜合征中被發(fā)現(xiàn)。MSI是由DNA錯配修復(fù)(MisMatch Repair,MMR)基因活性喪失引起的。MMR基因可以識別和修復(fù)DNA復(fù)制過程中出現(xiàn)的堿基錯配、插入和缺失,對維持基因組穩(wěn)定性具有重要作用。MMR基因在人類中多達(dá)12個(gè),最主要的4個(gè)基因?yàn)镸LH1、PMS2、MSH2和MSH6,其中MLH1和MSH2是MMR家族中的主要成員(發(fā)生突變占90%以上)。一般使用5個(gè)微衛(wèi)星標(biāo)記(稱為Bethesda組,包括BAT25、BAT26等2個(gè)單核苷酸標(biāo)記和D2S123、D5S346、D17S250等3個(gè)雙核苷酸標(biāo)記)來識別MSI狀態(tài),當(dāng)沒有標(biāo)記物改變時(shí),腫瘤被定義為微衛(wèi)星穩(wěn)定(MSS),有一個(gè)標(biāo)記物改變時(shí),腫瘤被定義為低度微衛(wèi)星不穩(wěn)定(MSI-low,MSI-L),有2個(gè)或2個(gè)以上的標(biāo)記物改變時(shí),腫瘤被定義為高度微衛(wèi)星不穩(wěn)定(MSI-high,MSI-H)。有研究表明,在具有MSI表型的SSLs、TSA和CRC中,存在多種miRNA及其下游靶基因的異常表達(dá)(包括miRNA-5787、miRNA-182-5p、miRNA-200b-3p、miRNA-222-3p、miRNA-6753-3p和SRRM2、POLR2J3、ETF1、MYB、SLC26A3、OLFM4)[19]。一般來說,MSI發(fā)生在致癌序列的后期,與SSLD的發(fā)生有關(guān)。

3.3 MAPK途徑信號通路的改變:BRAF/KRAS突變 不同于腺瘤—癌途徑,鋸齒狀息肉很少發(fā)生APC突變,最常見的為BRAF突變,偶見KRAS突變[6],并且,這2種突變在鋸齒狀息肉中是互斥的。絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)是一組能被不同的細(xì)胞外刺激,如細(xì)胞因子、神經(jīng)遞質(zhì)、激素等激活的絲氨酸—蘇氨酸蛋白激酶,負(fù)責(zé)把信息從細(xì)胞表面?zhèn)鲗?dǎo)到細(xì)胞核內(nèi)部。BRAF基因編碼一種名為B-raf的蛋白質(zhì),在MAPK通路中發(fā)揮重要作用。根據(jù)BRAF突變的狀態(tài)可以將結(jié)直腸癌分為2種表型:BRAF V600E突變和非V600突變的CRC[20]。在鋸齒狀病變通路中,BRAF常見的突變位點(diǎn)為BRAF V600E,該突變抑制腸黏膜的正常凋亡,誘導(dǎo)CIMP和MLH1啟動子甲基化[6],導(dǎo)致異常隱窩灶轉(zhuǎn)變?yōu)镸VHP,被認(rèn)為是腫瘤的早期啟動事件。在一項(xiàng)對137例鋸齒狀病變的研究中,BRAF突變占92.7%[15]。目前,有許多證據(jù)表明,部分SSL或HP可以轉(zhuǎn)變?yōu)閹в蠦RAF突變的TSA[5]。在鋸齒狀病變通路中,KRAS突變通常發(fā)生在TSA中,多位于遠(yuǎn)端結(jié)腸,表現(xiàn)為CIMP-L或MSS。

3.4 WNT/β-catenin通路 Nourbakhsh等[21]通過使用β-catenin抗體和對下游靶基因(包括C-MYC、MMP7和AXIN2)的測定發(fā)現(xiàn)該通路在SSLD中存在激活。在鋸齒狀息肉中,WNT通路的激活并不常由APC突變引起[13],主要是由RNF43-ZNRF3復(fù)合物突變引起的。RNF43是一種下調(diào)WNT/β-catenin信號通路的腫瘤抑制基因,該基因的失活意味著WNT通路的激活。Hashimoto等[22]認(rèn)為WNT通路相關(guān)基因突變(主要是RNF43)在SSLD中比SSL中更常見,參與SSLD的進(jìn)展,并根據(jù)MLH1的表達(dá)狀態(tài)具有不同的突變譜。Tsai等[23]的研究表明,RNF43突變在TSA(28%)和BRAF突變MSS CRC(29%)中的發(fā)生率較SSL(10%)更高,與BRAF突變密切相關(guān),但在TSA中與KRAS突變呈負(fù)相關(guān)。

4 miRNA在鋸齒狀息肉中的作用

Lee等[24]于1993年研究lin-14基因時(shí)在秀麗隱桿線蟲中發(fā)現(xiàn)了miRNA,這是一種內(nèi)源性的小的非編碼RNA(長度18～24個(gè)核苷酸),可以與靶基因mRNA的3'-非翻譯區(qū)(untranslated region,UTR)結(jié)合,促進(jìn)其降解或抑制翻譯功能,調(diào)節(jié)腫瘤進(jìn)展過程中編碼重要蛋白質(zhì)的基因的表達(dá)(如PTEN、PDCD4),參與細(xì)胞的增殖、分化、遷移、侵襲、凋亡等過程[25]。在結(jié)直腸中,miRNA失調(diào)可能會影響結(jié)直腸腫瘤的內(nèi)鏡外觀和發(fā)育途徑[26],導(dǎo)致不同類型的息肉的發(fā)生。有研究認(rèn)為,在鋸齒狀息肉中,SSL和HP的miRNA表達(dá)譜相似,并且二者具有相似的基因組特征[27],這可能表明了HP在累積基因突變或表觀遺傳突變后可以進(jìn)一步發(fā)展為SSL。在鋸齒狀病變中,miRNA的表達(dá)水平與MSI和CIMP狀態(tài)有關(guān)。

4.1 miR-31 許多研究表明,miR-31在鋸齒狀癌變中起重要作用。Aoki等[28]認(rèn)為SSL進(jìn)展為惡性腫瘤可能與miR-31的過度表達(dá)有關(guān)。Kanth等[29]在鋸齒狀病變中發(fā)現(xiàn)了23個(gè)miRNA的差異表達(dá),其中miR-31的表達(dá)量較對照組高45倍,較HP高26～129倍,高表達(dá)的miR-31與BRAF V600E突變、CIMP-H和晚期腫瘤有關(guān)[30-31]。此外,在SSL中有許多差異表達(dá)的miRNA,可以將其與HP分開,如miR-31、miR-135b、miR-1247和miR-204。miR-31在鋸齒狀通路中的潛在機(jī)制仍然未知,據(jù)報(bào)道,miR-31增強(qiáng)了核梭桿菌對自噬通量的抑制,通過靶向抑制4F結(jié)合結(jié)合蛋白1/2(4F-binding protein 1/2,eIF4EBP1/2)促進(jìn)CRC細(xì)胞增殖[32]。Kubota等[30]認(rèn)為miR-31抑制SATAB2和RAS p21 GTP酶激活蛋白1(RASA1)來促進(jìn)上皮—間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)和上調(diào)BRAF表達(dá)來促進(jìn)腫瘤的發(fā)展,與腫瘤的晚期和低分化有關(guān),是一種有潛力的預(yù)后生物標(biāo)志物和有希望的治療靶點(diǎn)。

4.2 miR-135b miR-135b過表達(dá)與APC功能障礙有關(guān),促進(jìn)腫瘤的增殖和侵襲,Kanth等[29]首次顯示了miR-135b在SSL中過表達(dá),并且與HP之間存在表達(dá)差異。此外,他們對SSL中的miRNA表達(dá)進(jìn)行了全面分析(包括miR-135b、miR-378a、miR-548、miR-9、miR-196b),認(rèn)為miRNA是SSL轉(zhuǎn)化為癌癥的良好預(yù)測因子。

4.3 miR-21 miR-21是參與CRC發(fā)生發(fā)展最為經(jīng)典的miRNA之一,與腫瘤的TNM分期、組織學(xué)類型、浸潤深度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有關(guān),通過下調(diào)PTEN和PDCD4等的表達(dá)來促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖、侵襲[33-34]。Kanth等[29]研究表明,miR-21在SSL中較對照組升高1.5倍,但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

4.4 其他差異表達(dá)的miRNA 在SSL中,還有許多差異表達(dá)的miRNA,如miR-584、miR-3614-5p、miR-378a-3p等[29]。一些miRNA(miR-9、miR-31、miR-196b、miR-584、miR-615)與CIMP-H和BRAF突變高度相關(guān),并且有可能隨CPG島甲基化水平而分級,而miR-196b和miR-615的表達(dá)與MSI高度相關(guān)[31]。Tsikitis等[35]分析了不同類型結(jié)腸息肉的miRNA特征,發(fā)現(xiàn)miR-222和miR-214在鋸齒狀息肉中分別顯著下調(diào)2.35倍和1.51倍,miR-335在非鋸齒狀組織中顯著過表達(dá)2倍,基于這3種miRNA可以將SP與非鋸齒狀息肉區(qū)分開,被認(rèn)為是鋸齒狀通路潛在的生物標(biāo)志物[31],并發(fā)現(xiàn)在TSA中miR-125b和miR-199a發(fā)生下調(diào)。

Slattery等[27]對正常腸黏膜和不同類型息肉之間的miRNA表達(dá)譜進(jìn)行研究,鑒定出了19個(gè)在腺瘤性息肉和HP之間差異表達(dá)的miRNA,包括let-7i-5p、miR-1229-5p、miR-1234-5p、miR-1249、miR-1268b、miR-1275、miR-194-5p、miR-215、miR-2392、miR-30b-5p、miR-331-3p、miR-3653、miR-3960、miR-4281、miR-4689、mR-4739、miR-518a-5p、miR-6510-5p和miR-939-5p等,認(rèn)為腺瘤性息肉會上調(diào)miRNA的表達(dá)。SSL和HP會下調(diào)miRNA的表達(dá),并且二者之間的表達(dá)差異很小,與MSI和CIMP水平有關(guān)。

5 小結(jié)及展望

近年來,人們對結(jié)直腸鋸齒狀息肉的研究取得了很大進(jìn)展,但鋸齒狀通路仍有不少的空白。文章概述了鋸齒狀息肉的新分類、命名和發(fā)病特征,并對發(fā)病機(jī)制及miRNA的差異表達(dá)進(jìn)行了初步探討?；贑IMP、MSI、BRAF/KRAS突變、WNT/β-catenin通路以及miRNA之間的相互關(guān)系,鋸齒狀通路的致癌機(jī)制變得更加明確,結(jié)合WHO對鋸齒狀息肉的規(guī)范分類、命名,有助于臨床醫(yī)生制定合理的治療方案。而miRNA在CRC中是一種有潛力的生物標(biāo)志物和有希望的治療靶點(diǎn),在鋸齒狀通路中的作用仍需進(jìn)一步探究。