魏曉東，唐艷萍

胃癌是一種與炎癥相關(guān)的腫瘤，幽門螺旋桿菌（helicobacter pylori，Hp）感染是導致黏膜持續(xù)性炎癥的最常見原因之一。Hp感染是我國感染率較高的一種慢性疾病，且近年來其感染率仍在不斷上升[1]。Hp感染與胃炎、消化性潰瘍和胃癌的發(fā)病有著密切的聯(lián)系，在慢性胃炎、胃黏膜萎縮/腸化生、不典型增生和胃癌的整個變化過程中，Hp感染發(fā)揮著重要作用[2]。在過去的二十年內(nèi)，大量研究針對Hp誘導胃癌發(fā)生發(fā)展的機制進行探索，主要的致病機制包括引起異常的DNA甲基化、降低錯配修復基因的表達、增加活化誘導胞苷脫氨酶表達等[3-4]。DNA甲基化，是指將單個甲基基團添加到胞嘧啶環(huán)的第五個位置中。大量研究證明，異常的DNA甲基化在胃癌的發(fā)生中發(fā)揮著重要作用，異常DNA甲基化可引起抑癌基因表達異常，其積累與胃癌發(fā)生風險呈正相關(guān)[5]。本文主要闡述Hp對DNA甲基化的影響及其機制。

1 異常的DNA甲基化與胃癌

在各種致癌因素的作用下，胃黏膜細胞內(nèi)會發(fā)生一些遺傳學和表觀遺傳學的改變，從質(zhì)變到量變，將會引起胃癌的發(fā)生。約有20%的胃癌患者未發(fā)現(xiàn)胃黏膜細胞出現(xiàn)遺傳學的變化，或者僅有個別基因突變。但是人們發(fā)現(xiàn)，這些胃癌患者中存在異常DNA甲基化修飾，證明異常DNA甲基化修飾與胃癌有著非常密切的關(guān)系[6]。

DNA甲基化抑制基因表達有兩種途徑，一種是直接干擾轉(zhuǎn)錄因子與基因啟動子區(qū)域特異性結(jié)合，另一種是通過組蛋白修飾和染色質(zhì)重塑招募可以識別甲基CpG的甲基CpG結(jié)合蛋白，間接影響DNA甲基化修飾。DNA異常的低甲基化和高甲基化水平，都是導致腫瘤發(fā)展的原因[7-8]。DNA甲基化一旦建立，可以遺傳至下一代，使其成為一個穩(wěn)定的表觀遺傳標記，因此是研究最多的表觀遺傳修飾。有研究揭示，基因突變作用引起抑癌基因如p16、黏附蛋白1的活性降低及Wnt信號通路的激活，遠不及異常的DNA甲基化的作用[9]。與健康人群相比，胃癌患者中DNA甲基化水平升高，且多發(fā)性胃癌的DNA甲基化水平高于單發(fā)胃癌[10]。因此我們可以推測，DNA甲基化水平與胃癌的發(fā)病風險密切相關(guān)。

2 Hp感染促進DNA甲基化

基因組不穩(wěn)定和突變是腫瘤發(fā)展的新標志，這些遺傳變化是DNA損傷、DNA修復失敗和表觀遺傳異常綜合作用的結(jié)果。Hp感染誘導細胞癌變的機制，主要是引起異常的DNA甲基化、降低錯配修復基因的表達、增加活化誘導胞苷脫氨酶表達[11]。盡管Hp引起DNA損傷的概念早已提出，但是具體的機制目前仍不明確。

早期由于這些分析的基礎(chǔ)都是非定量的水平分析，Hp感染與DNA甲基化之間的關(guān)系存在一些爭議。隨著研究手段的不斷改進，針對CpG島的定量甲基化水平分析結(jié)果顯示，胃黏膜細胞中Hp感染提高了DNA甲基化水平[12]。相關(guān)的橫斷面研究顯示，根治Hp后，可降低DNA甲基化水平，且該情況可以持續(xù)一段時間[13]。由于DNA甲基化包含瞬時和永久性兩種成分，我們可以推測，胃黏膜干細胞中的DNA甲基化為永久性，可以隨著干細胞的增殖不斷復制和保存，而已分化的胃黏膜細胞將會被取代從而其甲基化將消失。

Hp感染將會引起大量基因出現(xiàn)異常甲基化，從而影響重要基因的表達[14]。目前研究發(fā)現(xiàn)，胃癌中存在很多低甲基化修飾水平的癌基因和高甲基化修飾水平的抑癌基因，并且與多種細胞過程中的癌基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)有關(guān)。胃癌中染色質(zhì)修飾酶的DNA甲基化修飾引起染色質(zhì)結(jié)構(gòu)變化，影響胃癌發(fā)生發(fā)展過程中重要通路活性。比如胃癌中由于啟動子區(qū)域的甲基化修飾，引起SWI / SNF相關(guān)肌動蛋白依賴行調(diào)節(jié)因子5和0～6-甲基鳥嘌呤-DNA甲基轉(zhuǎn)移酶表達水平下調(diào)[15-16]。如果我們能找出一些在胃黏膜中正常表達但是在胃癌細胞中甲基化水平升高的基因，那么，這些基因可能就是我們尋找的在胃癌發(fā)生過程中發(fā)揮重要作用的原始使動基因。

3 Hp感染導致異常DNA甲基化修飾的機制

為了驗證Hp感染將會導致異常的DNA甲基化，研究者讓蒙古沙鼠感染Hp，在胃腺體細胞中發(fā)現(xiàn)異常DNA甲基化修飾。根除Hp后，不僅發(fā)現(xiàn)胃黏膜組織炎癥好轉(zhuǎn)，還伴有甲基化修飾水平降低[17]。由于Hp感染伴隨著胃黏膜炎癥的發(fā)生，為了排除黏膜慢性炎癥對甲基化的影響，應(yīng)用免疫抑制劑環(huán)孢素A對黏膜炎癥反應(yīng)進行治療，細胞中Hp數(shù)量未見減少，但是DNA的甲基化修飾明顯被抑制[18]。此實驗結(jié)果證明，異常DNA甲基化的發(fā)生并非由Hp直接導致，而是Hp感染引起的黏膜炎癥引起的。

那么，是不是所有的持續(xù)炎癥反應(yīng)均會引起異常的DNA甲基化呢？為了解決這一問題，用可以引起炎癥反應(yīng)的酒精和食鹽喂食蒙古沙鼠，并未發(fā)現(xiàn)異常的DNA甲基化修飾出現(xiàn)。因此可以肯定，異常的DNA甲基化修飾是由于Hp感染引起[19]。酒精和食鹽引起的炎癥反應(yīng)以中性粒細胞浸潤為主要特征，而Hp感染引起慢性炎癥的特征是以單核細胞/巨噬細胞伴有少量中性粒細胞浸潤，發(fā)現(xiàn)除了會增加DNA甲基化修飾，Hp感染將會引起炎癥反應(yīng)相關(guān)的基因Il1b和Nos2表達上調(diào)，在右旋糖酐硫酸鈉引起的結(jié)腸炎中也會出現(xiàn)Il1b和Nos2基因表達增加[20]。綜合上述結(jié)果，異常的DNA甲基化修飾是由于特殊類型的炎癥反應(yīng)引起，其過程可能與Il1b和Nos2基因相關(guān)。NMYC調(diào)節(jié)基因2（NMYC downstream-regulated gene 2，NDRG2）是一個抑癌基因，Hp感染會引起NDRG2啟動區(qū)甲基化使其表達受抑制，在54%的原發(fā)性胃癌的病理切片中可檢測到該區(qū)域甲基化[21]。磷酸酶和張力蛋白同源物（phosphatase and tensin homolog，PTEN）在胃癌中由于C-末端磷酸化水平的增加而經(jīng)常出現(xiàn)失活的現(xiàn)象，NDRG2能使PTEN去磷酸化從而保持活性，未磷酸化的、活化狀態(tài)的PTEN引起PIP3去磷酸化，從而引起磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B（phosphoinositide 3-kinase/Protein kinase B，PI3K/Akt）信號通路活性降低[22]。因此，由于NDRG2啟動子區(qū)甲基化的增加，其表達水平下調(diào)，PTEN磷酸化增加，對PI3K/Akt信號通路活性抑制作用減弱，會增加胃癌發(fā)生風險[23-24]。該實驗結(jié)果表明，Hp感染引起的NDRG2啟動區(qū)甲基化修飾增加，是胃黏膜細胞內(nèi)PI3K/Akt信號通路異常的原因。

4 Hp導致異常DNA甲基化的應(yīng)用前景

一些特定的基因，伴有異常DNA甲基化修飾是很常見的，這些異常變化在腫瘤發(fā)生中發(fā)揮著重要作用。因此，DNA甲基化的檢測可以應(yīng)用在癌癥風險檢測和化學預防等方面。

4.1 腫瘤表觀遺傳學診斷的臨床研究 人們將非癌組織中異常DNA甲基化修飾的積累稱為“癌變表觀域”或“表觀遺傳缺陷”，在類似于胃癌的炎癥相關(guān)腫瘤中表現(xiàn)尤為明顯[25]。有相關(guān)研究中心招募內(nèi)鏡黏膜下剝離術(shù)后胃癌患者，評估了3個預選基因的甲基化水平，每3年對這些患者進行胃鏡隨訪檢查。對該結(jié)果進行多因素分析，發(fā)現(xiàn)標記基因miR-124a-3甲基化在進展的胃癌中升高最為明顯，同時也提示該基因甲基化水平可以用來區(qū)分那些胃癌高風險人群[26]。

4.2 癌癥預防方面的應(yīng)用 表觀遺傳相關(guān)的改變是可以通過藥物逆轉(zhuǎn)的，因此這些異常的表觀遺傳改變將稱為潛在的化學預防靶點?？诜﨑NA去甲基化劑5-氮雜-20-脫氧胞苷聯(lián)合N-甲基-N-亞硝基治療感染Hp的沙土鼠，明顯降低了DNA甲基化水平，同時其胃癌發(fā)病率從55.2%降低至23.3%。提示DNA去甲基化藥物具有潛在腫瘤預防作用[15]。由于目前去甲基化劑的不良反應(yīng)限制，暫不適用于藥物預防。開發(fā)新型的副作用小的去甲基化藥物是當前的一大挑戰(zhàn)。

5 結(jié)語

雖然Hp被發(fā)現(xiàn)為致癌物已有20余年，但是其致病機制并不十分明確。這里討論了異常的DNA甲基化對腫瘤發(fā)生和胃癌的影響，有關(guān)Hp感染對DNA甲基化調(diào)節(jié)的機制也進行了說明。盡管調(diào)節(jié)機制不明確，但就目前發(fā)展趨勢來看，表觀遺傳學相關(guān)的腫瘤風險評估及診斷工作將在臨床工作中成為現(xiàn)實。闡明異常DNA甲基化的分子機制，有望為藥物預防提供新的診療策略。