堡煎亘堕医堂盘查型业堡!旦垫旦笙丝鲞筮!塑丛i!丛鲤』墨竺b鎏!坠!:丝!№:!!△!g!!!垫!垫!!
・325・
谷胱甘肽一S一转移酶在胃癌领域的研究进展
马艳春,赵亚刚
【关键词】谷胱甘肽一s.转移酶;胃癌;Hp感染【中图分类号】R735.2
【文献标识码】A
谷胱甘肽一§转移酶(glutathione
S-transferase,
GST)是一种多功能的Ⅱ相代谢酶家族,也是一个同源二聚体酶的超基因家族,普遍存在于各种生物体内。在哺
乳动物各组织中均含有不同种类的G‘汀,其含量和活性
亦不相同。Q汀可分为膜结合微粒体家族和胞质家族
两大类。哺乳动物G:盯至少具有8类同工酶:a8肌e【叩
和内质网膜结合微粒体型,而在人睽汀家族中发现5
种胞浆型同工酶。同工酶Q触℃,主要组织分布分别为
“肝、肾、小肠”,“肝、心脏、肌肉”,“红细胞、胃肠道”,“胎盘、肺”,“肝、外周血”,基因分别位于6p12、lpl3.3、22q11.2、1lql3、14q24。3,基因位点分别为GSTAl、A2,GSTMl—5,GSlvrl、T2,GSTPl,G刚眩。由此可见不同的基因表型是由编码基因多态性决定的。目前国内外学者针对GST同工酶和编码基因做了多方研究发现,其同工酶和编码基因的多态性与消化、呼吸、生殖、血液等多系统、多脏器的肿瘤密切相关,本文就GST同工酶和编码基因在胃癌领域方面的研究进展作一综述。
1GST酶家族的多态性
1.1
GST
GST是一种由相同或不同亚基构成的球状二聚体蛋白,每个亚基相对分子质量介于23000~29
000,
由200~240个氨基酸组成,其晶体结构显示,每个亚基的多肽链形成2个结构域:N一末端氨基酸结构域,由8()个氨基酸排列形成B_折叠和3股tl-螺旋,与谷胱甘肽过氧化物酶(glutathioneperoxidase,GSH)活性结合位点(G点)结合,形成一个相对保守的酪氨酸残基(Try),该Try-5的-OH与GSH的硫醇化阴离子结合形成氢键来稳定,从而在催化反应中起重要作用。GSTa、肚、7r的晶体结构与上大致相同,三者的晶体结构具有相似性。其余氨基酸以5~6股a.螺旋构成G
【作者单位】51001(I广东广州,广州军区广州总医院消化内科(马艳春、赵亚刚)
【通讯作者】赵亚刚,E—mail:zhaoyg@pub.guangzhou.gd.cn
万方数据
1.2
GST一7【
在GST家族中GST-7c占90%以上,主要分布在型GST(GST-丌)和大鼠胎盘型GST(GST—P)。1979S转移酶。1991年Reinemer等首先从猪肺中获得kb,与其他GSTH位点和Luisa等发现的第3个底物结合位点[1],其氨基酸序列尚未确定。
1.3
GST的生物学特性
催化GSH的巯基与各种亲电分子(化学致癌物
和烷化剂)和巯水性分子结合,产生一种硫醚连接的谷胱甘肽结合物,使其更具极性和更易溶于水,经胆汁和尿液排出体外。通过非酶结合的方式将机体内各种潜在毒性化学物质及致癌剂及亲脂性化合物等从体内排出,从而达到清除毒性物质、致癌物质,达到解毒和保护DNA遗传物质稳定性的目的。当GST表达增强或活性增强,GST通过抑制c-jun氨基末端激酶(叫un
N—terminalkinase1,JNKl)和细胞凋亡信号调节激酶
(apoptosissignal—regulatingkinase
1,ASKl)来调节
pro-
kinase,MAPK)通路,该通路通过蛋白质和蛋白
GsT基因家族的多;鑫性
在GST诸多基因位点中,GSTMl、GSTTl
末端氨基酸结构域,是亲电物质结合位点(H位点)。
胎盘、泌尿系统、消化系统上皮,丌的基因包括人胎盘年Marnervik等首次从胎盘组织中分离出一种酶,并命名为谷胱甘肽一孓转移酶一7c,又称为胎盘型谷胱甘肽一GST一7r的晶体结构,随后确定了人胎盘GST一7c的晶体结构。GST一兀是由2个多肽亚基折叠而成的一种酸性蛋白,相对分子量为80×103,每个亚基由209个氨基酸构成,编码基因位于第11号染色体上(11q13),包含7个外显子和6个内含子,全长2.8不同的是,GST-7c至少有3个底物结合点,即G位点、促细胞分裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated
tein
质的相互作用参与细胞生存和死亡的信号传导,从而使JNKl和ASKl等诱导细胞凋亡的通路被抑制,细胞化疗药物潴留量明显减少,产生耐药性[2]。
2
・326・
堡壶垦堕匡堂苤查垫!!堡§旦垫旦箜丝鲞箜!塑些!丛鱼』璺gh也!y!!:丝!堕垒!:垒!耻!!垫!垫地
GSTPl具有人群多态性。GST超基因家族具有保护细胞免受亲电子细胞毒物质的作用,这提示基因纯合缺失导致的解毒功能的损伤,往往增加了个体对疾病的易感性,尤其是肿瘤的发生。Kim等[3]通过免疫组化法,原位杂交法、Western印迹法、聚合酶链反应对1081个病理黏膜和正常黏膜组织的GSTPl表达的研究发现,GSTPl表达缺失与EVB胃癌发生密切相关。
3
Hp感染和胃癌
1982年澳大利亚学者Warren和Marshall从人
胃黏膜中培养出幽门螺杆菌(Helicobacter
pylori,
Hp)并断定其与胃十二指肠疾病相关以来,此后20多
年研究人员从流行病学、基础到临床方面对其进行了大量的研究,并取得丰硕的成果。公认Hp是慢性胃炎、消化性溃疡的重要致病因素,与胃黏膜相关性淋巴组织瘤(MALT)和胃腺癌的发生密切相关[4{]。流行病学显示Hp感染与胃癌的发生存在显著相关,Hp感染后胃癌发生率增加4---9倍,关于Hp与胃癌的Me—ta分析结果显示Hp与胃癌关系OR值一般在2~4之间。世界卫生组织国际癌症研究机构(IARC)于1994年基于大量的流行资料将Hp列为胃癌的第一致癌因素。
Hp确切致病机制尚不明确,流行病学及组织病理学表明,慢性胃炎一黏膜萎缩一肠上皮化生一异型增生一胃癌,是多因素共同作用的结果。肿瘤的发生是由于基因表达异常,细胞内蛋白质合成紊乱,从而造成细胞的生长、分化和调节失控所致。
4
up感染与GST表达
在Hp致癌机制的过程中,Hp感染时胃黏膜上皮
氧自由基明显增多,而氧自由基又与细胞的生长、分化、增值、转化等密切相关,故可推测氧自由基直接参与介导了Hp所致的胃黏膜上皮细胞恶变的发生和发展。在肿瘤癌变之前细胞形态和结构并未发生明显变化,但细胞的功能和代谢酶却出现异常,研究发现GST的保护作用表现为通过酶蛋白自身的氧化清除活性氧和自由基。近些年来,GST正在成为一种新型肿瘤标志物,并且其与Hp和胃癌的关系受到各国学者的关注。
目前对Hp与GST的关系研究尚少,国内外学者的共识是:慢性胃炎到胃癌的发生的不同阶段以GST所代表的人体解毒系统与Hp感染关系密切。Hp感染影响胃黏膜GST的表达,削弱其对胃黏膜损伤的保
万方数据
护作用,促进胃内致癌物质的形成和致突变作用,但其在胃黏膜中的表达是上调、下调或不表达,国内外学者意见不一致,并且其具体的致病机制尚不明确。
有研究表明Hp感染拮抗GST的表达,其机制可能是由于Hp感染导致GST基因缺失或其中某种致病因素抑制GST的活性部位的激活有关,从而削弱了GST的保护作用,有利于各种致毒物质对胃黏膜屏障的破坏。Verhulst等两]检测GST在Hp(一)无溃疡性消化不良、Hp(+)感染根治后、Hp(+)三组胃黏膜标本中的表达情况,提示GST在Hp(+)组中的表达显著低于其他两组。Kim等[7]通过对211例胃腺癌病人的胃癌组织和癌旁组织同113例正常人胃组织GST活性的研究发现,Hp感染在胃癌组织、癌旁组织、正常组织的发生率分别为45%、69%、44%,在Hp感染组织中,GST表达较Hp(一)组织明显降低,表明GST活性降低可能由于Hp感染有关。国内学者高
会斌的研究也得出同样的结论8|。
然而有的学者发现Hp阳性组在肠上皮化生一不典型增生一胃癌发生过程中,GST的表达呈由高到低的动态变化且明显高于Hp阴性组,究其原因可能是因为肠化黏膜分泌的酸性黏液易于Hp的粘着,Hp粘着时间越长,对胃黏膜的损害程度越严重,同时其产生的氧自由基。会刺激GST的大量产生,来清除这些氧自由基,从而保护胃黏膜的完整性,而GST在不同胃黏膜组织中由高到低的表达,可以理解为GST的保护功能由部分丧失到完全丧失,无法抵抗Hp的致毒作
用所致‘州]。
GST的遗传多态性使其在不同人群中的表达不一致。Izzotti等[111在胃黏膜中诱导氧化DNA损伤,Hp和宿主基因多态性的相互关系方面的研究中,通过培养和聚合酶链反应检测119名消化不良患者的胃黏膜组织发现,Hp携带者GSTMl在胃黏膜的表达没有显著升高,从而解释了细菌和宿主基因多态性的相互作用可能使得胃癌只发生在在Hp感染的部分人群。
5
GST表达与胃癌
Hp启动自由基反应链,产生大量活性氧物质进
一步加重胃黏膜屏障的破坏,引起细胞膜及胞内大分子物质的过氧化损伤。同时Hp激活胃上皮细胞及固有膜炎症细胞,导致炎症介质释放,使细胞增值动力加速,遗传物质的稳定性降低,所以氧化应激和DNA破坏是胃癌发病中的重要机理。GST作为自身保护酶,能减少氧化应激,清除氧自由基,稳定遗传物质,其在
堡卣围堕匿堂盘查型业生!旦;!旦笙丝鲞筮!塑丛女丛鲤』墨gbi翌!进!:丝:堕竖!!垒!g!盟垫!垫!Q・327・
生物体内的正常表达是胃癌发生的保护因子。Ruzzo等¨2一通过对126例Hp(一)转移胃癌患者和144例来自意大利胃癌高发区Marche市Hp(一)对照样本的研究发现,GSTPl、GSTTl可能与降低转移型胃癌风险相关。
由于GST酶和基因家族的多态性,其在胃癌发生、发展中的致病机理尚不明确。目前,在GST基础与临床的研究过程中通过免疫组化和生化检测发现,GST在多种人类肿瘤细胞系、肿瘤细胞及癌前病变细胞中表达异常,相对与正常组织在胃癌中表达上调。印度学者Tripathi等[13]收集76例胃肿瘤、67例非溃疡性消化不良、44例消化性溃疡的病例和1()()例健康对照组,对其GSTTl、GSTMl、GSTPl作为致癌一解毒酶的基因分型在胃肿瘤中的作用进行研究,GSTTl、GSTMl采用聚合酶链反应(PCR),GSTPl采用限制性酶切片段长度多态性(PCR—RFI,P)技术,结果发现GSTTl
X
0基因型在胃肿瘤患者[30/76
(40%)]的比例比消化性溃疡[5/44(11%)];P=
0.001,OR=5;95
oACI=1—4)和健康对照组E23/lOO
(23%);P=0.02,OR=2;95%CI=1—4I要高。Saa—
datLl4j运用Meta分析再次证实了GSTMlX
0和
GSTTl×0表达上调是胃癌的危险因子。
在胃癌的发生机制中,肿瘤相关基因肩动区的异常甲基化与胃癌关系密切[15|。GSTPI启动区CpG岛的超甲基化是GST基因失活的重要因素,从而使GST的解毒功能减弱,促使胃癌的发生和发展。Hong等。16]通过分析细胞修复基因(GSTPl)的甲基化水平及胃癌特异甲基化DNA片段(MINl25)发现,在胃癌组(行=100)GSTPl超甲基化水平相对与健康对照组(咒=238)显著升高(P<0.0001),Kim等山]在对早期胃癌GSTPl启动区甲基化的研究中也发现存在超甲基化现象。
研究发现。GST过度表达与多药耐药(multidrugresistance,MDR)机制有关,多药耐药是指肿瘤细胞对某一种化疗药物产生耐药性后,对其他化学结构及机理不同的化疗药物也产生交叉耐药性J8]。化疗在胃癌的综合治疗中占重要地位,多药耐药严重影响肿瘤病人的化疗效果和生存质量,甚至导致化疗失败。GST的表达与胃癌的组织学类型有关,在低、中、高分化腺癌中,GST的表达呈梯度上调,并且GST的高表达与胃癌淋巴结转移有关,说明高中分化腺癌比低分化腺癌,有淋巴结转移比没有淋巴结转移更易产生耐药性,与I临床低分化腺癌、无淋巴结转移的腺癌化疗效果较好相吻合。在Shi等-¨j对69例胃腺癌患者的组
万方数据
织切片进行免疫组化分析证实了这一结论。然而,部分学者的观点相反,GST在转移型胃癌中的表达比原发型胃癌要低口”j。通过对原发胃癌和转移胃癌蛋白表达的研究发现,肿瘤的组织类型、有无淋巴结转移是影响胃癌患者预后的重要因素,由于GST能反应肿瘤的这些生物学特性,所以GST可以作为判断胃癌预后和肿瘤对化疗药物敏感性的重要指标,从而指导临床制定个性化的化疗方案,提高化疗效果。6问题与展望
人类肿瘤的发生、发展是多种因素共同作用的结果,包括环境、饮食、遗传、炎症介质的释放、原癌基因的激活、抑癌基因的失活、酶学的变化等。目前对GST家族的研究还处于初步阶段,由于GST家族的遗传多态性和复杂性,其在肿瘤领域的研究还存在争议,具体的作用机理尚不明确。通过对GST基因家族与肿瘤易感性、特异性的深入研究,可以为肿瘤的治疗提供多角度、多层次的全新思路。
参考文献
[1]RalatLA,ColmanRF.Monobromobimane
occupies
a
distinct
xe—
nobiotiesubstrate
site
in
glutathioneS-transferase-pi[J].Protein
Sci。2003。12(I1):2575—2587
[2]TownsendDM.TewKD.Theroleofglutathione-S-transferase
in
anti—cancerdrugresistance[J].Oncogene,2003,22(47):7369-
7375
E33KimJ.LeeHS。BaeSI,eta1.SilencingandCpGislandmethylationofGSTPlis
rare
inordinarygastriccarcinomasbut
cOlTtrnon
in
Epstein-Barrvirus-associatedgastriccarcinomas[J].Anticancer
Res,2005,25(6B):4013-4019
E4]SimanJH。EngstrandL,BerglundG,etal.Helieobaeterpyloriand
CagAseropositivityand
itsassociation
wit}L
gastric
andoesophag—
eal
carcinoma[J3.ScandJGastroenterol,2007。42(8):933—940
[53MalfertheinerP.MegrandF。OMorainc.eta1.Current
concepts
inthemanagementofHelicobacterpyloriinfection:theMaastricht
mConsensusReport[J].Gut,2007,56(6):772—781[63
Verhulst
MI,。VanOijenAH。RoelofsHM。eta1.Antralglutathi—
one
concentrationandglutathioneS-transferaseactivityinpatients
withandwithoutHelicobacterpylori[J].DigDisSci。2000.45
(3):629—632
[73
KimHS。KwacksJ,LeeBM.AlterationofeytochromeP-450andglutathioneS-transferaseactivity
in
nornlaland
malignanthuman
stomach[J].J
ToxicolEnvironHealthA・2lHl5,68(19):161
1—
1620
[8]高会斌,齐维娟.于永强.等.谷胱甘肽一导转移酶一71"在胃黏膜病变
组织中的表达及其与幽门螺杆菌感染的关系[J].中日友好医院学报。2008.22(5):273—275
[93李岩.梁枫.徐进康.GST一”在不同胃枯膜病变中的表达及其
与幽f1螺旋杆菌感染的关系[J-1.中华现代医学与临床,2005,3
(5):35-37
(下转第330页)
・330・
堡直国堕匡堂盘查型!!!生!旦垫旦筮丝鲞筮!翅丛i!坚盟』兰堡h也!y!!:丝!堕垒!!垒!g!坠垫!垫业
究[J].解放军保健医学杂志,2001,3(4);232—235
参考文献
[13张振远,于云兴,李法勇,等.1048名新兵心情问卷的分析EJ3.解
放军预防医学杂志。2000,18(1):38-41
[2]谭百庆,漆兵,刘艳,等.新兵首次实弹射击时应激心理研究
[J].中国心理卫生杂志,1998,12(4):2(b22[3]
王鲁豫.皇甫恩。王黪南,等.火炮参试人员应激反应对心血管和植物神经功能的影响[J].中国心理卫生杂志。2001,15(5):297—
298
[16]王健,田坚.战斗应激反应[J].中国行为医学科学,2002。11
(4):479-480
[171Solomonz,ShklarR.MikulineerMFrontlinetreatmentoftom—
bat
stress
reaction:a20-year
longitudinalevaluation
study[J].
A1TIeJPsychiatry,2005.162(12):2309—2314
[18]肖蓉.外军军人心理健康研究进展[J].中国心理卫生杂志,
2003,17(11):60—63
[19]郑真。江立红,施斌斌.等.军事飞行员一11,理干预策略探讨[J].
华南国防医学杂志,2009。23(1):59—60
[21)]詹皓.第37届世界军事医学大会论文综述[J].中华航空航天
医学杂志,2007,18(3):229—230
[21]王真真,胡玲.夏欣。等.飞行员睡眠质量调查分析[J].华南
国防医学杂志,2009,23(6):46—47
[22]张峰.吴以武.做好飞行员在疗养期问心理工作的几点体会[J].中国疗养医学,2008,17(11):696—698
[23]RarickM,McpheetersC,BrightS,ela1.Evidencefor
latedcytokinecellsexposed
response
to
[4]张建杰.倪家驹.步兵某部军训伤患者的性格、情绪特征分析口].
解放军预防医学杂志,2002,20(2):45—49
[53张理义,曹连生。高柏良.等.对1423名军人心身健康水平与生活
事件、人格特征等因素的研究[J].中华神经精神科杂志,1992,25
(3):171—173
[6]张喜梅,韩军辉.现役防空兵心理健康状况调查[J].健康心理学
杂志。2001.9(6):475—477
[7]王真真,胡玲,刘戎,等.飞行员人格特征和应对方式与睡眠
质量的关系口].华南国防医学杂志.2009.23(1):57—58
[8]吴以武。乔宗林.李悲雁。等.军事飞行员心理健康状况调查口].
中国疗养医学,2008.179(11):696—698
[9]陈沪嘉.娄振山.一等飞行事故后飞行员群体心理健康状况及疗
养效果评定[J].中国心理卫生,1992,6(5):222—223
[1()]李革新,张有漠,陆兵.等.事故后飞行人员的心理治疗与康复
[J].中国心理卫生。1997,11(2):78—79
[1I]王煜蕙.靳同朝.张志林,等.军事飞行员心理创伤后应激反应与
心理干预效果[J].中华航空航天医学杂志。1999,1(/(4)34-38r12]GreenBL。LindyJD,GraceMC,eta1.Chronicposttraumatic
stress
cross-regu—
inhumanperipheral
bloodmononuclear
wholegonococcalbacteriainvitro[J].Microb
cell
Pathog,2006,4IJ(6):261—270
[24]ArnatiL,PasseriME,RestaF,eta1.AblationofT-helper
1
derivedcytokinesandofmonocyte-derivedtumornecrosisfactor-alphainhereditaryhemorrhagictelangiectasia:immunological
sequences
con—
andcinical
considerations[J].Curr
PharmDes。2006。12
(1()):1201—1204
[253张理义,王云征,苏宗荣.等.对某部队官兵实施“心理干预”前后
的心理疾病及事故案件发生率的研究[J].东南国防医药,2006,8
(3):164—166
disorderanddiagnosticcomorbidityinMen(Dis,1992.180(12):760-766
a
disaster
sample[J].
J
Nerv
[26]崔淑芳,刘晓辉.维和部队应激性心理障碍的处置预案[J].神经
疾病与精神卫生,2007,7(3):207—210
[27]张理义.王云征.苏宗荣,等.心理干预对官兵心身及心理健康影
响的研究[J].人民军医.2007。50(5):249-251
(2010-03—11收稿201I)-03—17修回)
[13]任辉。薛媛,王国愉,等.军事应激条件下军人心理健康与军
队管理方式的相关性研究[J].护理管理杂志。2005,5(4):1.4[14]李静,凌莉,梁朝辉.等.民航飞行员心理健康状况的调查分
析[J].热带医学杂志,2004,4(4):421—424
[15]于锡香,刘在治。尹宝玉,等.军人心理冈素与军事应激反应的研
@oiii._一‰__“.I-..一.II-..一I-__.|一“.-l-.,‘I._._.洲-I...“怖--一。-1...一Ⅶ-一■●・.一‰.一IIIi—州¨¨.一¨“p—‰.一IlI.-.一‰.一‰.一IIIi.._‘.I.I-.一‰.一岫-.-。H¨”,哪I_’一…,_帅一oI.I-._州¨¨。_¨“一¨¨t・_‘..1.I・—■…。一¨¨一_I|.-・_。_I.I-・_‘.I_.-・一‘IIi)・Ⅲ“‰・_“Ⅶ-一‰lhl
11)t
(上接第327页)
[103WangX,WangL,YuanY.Expressionof
ferase
er
ationofcancer—related
pi
genes
ingastric
carcinoma[J].ExpOncol,
glutathioneS-trans—
2008,30(2):112-116
in
intestinalmetaplasiaanditsrelationshipwithHelicobact—
[163
HongSH,KimHG,Chungtumor-related
genes
WB。eta1.DNAhypermethylationof
pylori
infection[J].ZhonghuaYiXueZaZhi,2002,82(15):
ingastric
carcinoma[J].J
KoreanMedSci,
1033-1036
2005.20(2):236—241
[11]hzoniA,DeFloras,CartigliaC,etal.InterplaybetweenHelieo—
bacterpyloriandhostDNA
gene
[173KimHC,KimJC,RohSA,etal.AberrantCpGislandmethylationinearly—onset
polymorphisms
in
inducingoxidative
sporadicgastriccarcinoma[J-].JCancerResClin
damage
inthegastricmucosa[J].Carcinogenesis,2007,28
Onc01.2005,131(11):733—741)
(4):892—898
[18]BergerD,CitarellaR,DutiaM,eta1.Novelmultidrug
genes
resistance
[12]RuzzoA。CanestrariE,MalteseP,eta1.Polymorphismsin
involved
in
reversal
agents[J].JMedChem,1999,42(12):2145—2161
DNArepairandmetabolismofxenobioticsinindividu—
to
[19]ShiH.LuD.ShuY。ela1.Expressionofmultidrugresistance-re—
lated
proteins
alsusceptibility
sporadicdiffusegastriccancer[J].ClinChem
p-glycoprotein.glutathione-s—transferases,topoi—
in
LabMed,2007,45(7):822—828
somerase-IIandlungresistanceprotein
primarygastric
cardiac
[133TripathiS,GhoshalU,GhoshalUC,eta1.Gastriccarcinogenesis:
PossibleroleofpolymorphismsofGSTMl。GSTTl,andGSTPl
adenocareinoma[J].Hepatogastroenterology,2008,55(86—87):
153【卜1536
genes[J].ScandJGastroenterol。2008.43(4):431-439
[141SaadatMGeneticpolymorphismsofglutathioneS-transferaseT1
(GSTTI)andsusceptibility
to
[20]KimJH,KimMA,LeeHS,eta1.Comparativeanalysisofprotein
expressions
in
primaryandmetastaticgastriccarcinomas[J].Hum
(2009-05-1
gastric
cancer:a
meta-analysis[J].
Pathol,2(R)9.40(3):314-322
CaneerSci,2006.97(6):505—509
5收稿)
[153Poplawski
T。Tomaszewska
K,GalickiM,eta1.Promotermethyl—
万方数据
堡煎亘堕医堂盘查型业堡!旦垫旦笙丝鲞筮!塑丛i!丛鲤』墨竺b鎏!坠!:丝!№:!!△!g!!!垫!垫!!
・325・
谷胱甘肽一S一转移酶在胃癌领域的研究进展
马艳春,赵亚刚
【关键词】谷胱甘肽一s.转移酶;胃癌;Hp感染【中图分类号】R735.2
【文献标识码】A
谷胱甘肽一§转移酶(glutathione
S-transferase,
GST)是一种多功能的Ⅱ相代谢酶家族,也是一个同源二聚体酶的超基因家族,普遍存在于各种生物体内。在哺
乳动物各组织中均含有不同种类的G‘汀,其含量和活性
亦不相同。Q汀可分为膜结合微粒体家族和胞质家族
两大类。哺乳动物G:盯至少具有8类同工酶:a8肌e【叩
和内质网膜结合微粒体型,而在人睽汀家族中发现5
种胞浆型同工酶。同工酶Q触℃,主要组织分布分别为
“肝、肾、小肠”,“肝、心脏、肌肉”,“红细胞、胃肠道”,“胎盘、肺”,“肝、外周血”,基因分别位于6p12、lpl3.3、22q11.2、1lql3、14q24。3,基因位点分别为GSTAl、A2,GSTMl—5,GSlvrl、T2,GSTPl,G刚眩。由此可见不同的基因表型是由编码基因多态性决定的。目前国内外学者针对GST同工酶和编码基因做了多方研究发现,其同工酶和编码基因的多态性与消化、呼吸、生殖、血液等多系统、多脏器的肿瘤密切相关,本文就GST同工酶和编码基因在胃癌领域方面的研究进展作一综述。
1GST酶家族的多态性
1.1
GST
GST是一种由相同或不同亚基构成的球状二聚体蛋白,每个亚基相对分子质量介于23000~29
000,
由200~240个氨基酸组成,其晶体结构显示,每个亚基的多肽链形成2个结构域:N一末端氨基酸结构域,由8()个氨基酸排列形成B_折叠和3股tl-螺旋,与谷胱甘肽过氧化物酶(glutathioneperoxidase,GSH)活性结合位点(G点)结合,形成一个相对保守的酪氨酸残基(Try),该Try-5的-OH与GSH的硫醇化阴离子结合形成氢键来稳定,从而在催化反应中起重要作用。GSTa、肚、7r的晶体结构与上大致相同,三者的晶体结构具有相似性。其余氨基酸以5~6股a.螺旋构成G
【作者单位】51001(I广东广州,广州军区广州总医院消化内科(马艳春、赵亚刚)
【通讯作者】赵亚刚,E—mail:zhaoyg@pub.guangzhou.gd.cn
万方数据
1.2
GST一7【
在GST家族中GST-7c占90%以上,主要分布在型GST(GST-丌)和大鼠胎盘型GST(GST—P)。1979S转移酶。1991年Reinemer等首先从猪肺中获得kb,与其他GSTH位点和Luisa等发现的第3个底物结合位点[1],其氨基酸序列尚未确定。
1.3
GST的生物学特性
催化GSH的巯基与各种亲电分子(化学致癌物
和烷化剂)和巯水性分子结合,产生一种硫醚连接的谷胱甘肽结合物,使其更具极性和更易溶于水,经胆汁和尿液排出体外。通过非酶结合的方式将机体内各种潜在毒性化学物质及致癌剂及亲脂性化合物等从体内排出,从而达到清除毒性物质、致癌物质,达到解毒和保护DNA遗传物质稳定性的目的。当GST表达增强或活性增强,GST通过抑制c-jun氨基末端激酶(叫un
N—terminalkinase1,JNKl)和细胞凋亡信号调节激酶
(apoptosissignal—regulatingkinase
1,ASKl)来调节
pro-
kinase,MAPK)通路,该通路通过蛋白质和蛋白
GsT基因家族的多;鑫性
在GST诸多基因位点中,GSTMl、GSTTl
末端氨基酸结构域,是亲电物质结合位点(H位点)。
胎盘、泌尿系统、消化系统上皮,丌的基因包括人胎盘年Marnervik等首次从胎盘组织中分离出一种酶,并命名为谷胱甘肽一孓转移酶一7c,又称为胎盘型谷胱甘肽一GST一7r的晶体结构,随后确定了人胎盘GST一7c的晶体结构。GST一兀是由2个多肽亚基折叠而成的一种酸性蛋白,相对分子量为80×103,每个亚基由209个氨基酸构成,编码基因位于第11号染色体上(11q13),包含7个外显子和6个内含子,全长2.8不同的是,GST-7c至少有3个底物结合点,即G位点、促细胞分裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated
tein
质的相互作用参与细胞生存和死亡的信号传导,从而使JNKl和ASKl等诱导细胞凋亡的通路被抑制,细胞化疗药物潴留量明显减少,产生耐药性[2]。
2
・326・
堡壶垦堕匡堂苤查垫!!堡§旦垫旦箜丝鲞箜!塑些!丛鱼』璺gh也!y!!:丝!堕垒!:垒!耻!!垫!垫地
GSTPl具有人群多态性。GST超基因家族具有保护细胞免受亲电子细胞毒物质的作用,这提示基因纯合缺失导致的解毒功能的损伤,往往增加了个体对疾病的易感性,尤其是肿瘤的发生。Kim等[3]通过免疫组化法,原位杂交法、Western印迹法、聚合酶链反应对1081个病理黏膜和正常黏膜组织的GSTPl表达的研究发现,GSTPl表达缺失与EVB胃癌发生密切相关。
3
Hp感染和胃癌
1982年澳大利亚学者Warren和Marshall从人
胃黏膜中培养出幽门螺杆菌(Helicobacter
pylori,
Hp)并断定其与胃十二指肠疾病相关以来,此后20多
年研究人员从流行病学、基础到临床方面对其进行了大量的研究,并取得丰硕的成果。公认Hp是慢性胃炎、消化性溃疡的重要致病因素,与胃黏膜相关性淋巴组织瘤(MALT)和胃腺癌的发生密切相关[4{]。流行病学显示Hp感染与胃癌的发生存在显著相关,Hp感染后胃癌发生率增加4---9倍,关于Hp与胃癌的Me—ta分析结果显示Hp与胃癌关系OR值一般在2~4之间。世界卫生组织国际癌症研究机构(IARC)于1994年基于大量的流行资料将Hp列为胃癌的第一致癌因素。
Hp确切致病机制尚不明确,流行病学及组织病理学表明,慢性胃炎一黏膜萎缩一肠上皮化生一异型增生一胃癌,是多因素共同作用的结果。肿瘤的发生是由于基因表达异常,细胞内蛋白质合成紊乱,从而造成细胞的生长、分化和调节失控所致。
4
up感染与GST表达
在Hp致癌机制的过程中,Hp感染时胃黏膜上皮
氧自由基明显增多,而氧自由基又与细胞的生长、分化、增值、转化等密切相关,故可推测氧自由基直接参与介导了Hp所致的胃黏膜上皮细胞恶变的发生和发展。在肿瘤癌变之前细胞形态和结构并未发生明显变化,但细胞的功能和代谢酶却出现异常,研究发现GST的保护作用表现为通过酶蛋白自身的氧化清除活性氧和自由基。近些年来,GST正在成为一种新型肿瘤标志物,并且其与Hp和胃癌的关系受到各国学者的关注。
目前对Hp与GST的关系研究尚少,国内外学者的共识是:慢性胃炎到胃癌的发生的不同阶段以GST所代表的人体解毒系统与Hp感染关系密切。Hp感染影响胃黏膜GST的表达,削弱其对胃黏膜损伤的保
万方数据
护作用,促进胃内致癌物质的形成和致突变作用,但其在胃黏膜中的表达是上调、下调或不表达,国内外学者意见不一致,并且其具体的致病机制尚不明确。
有研究表明Hp感染拮抗GST的表达,其机制可能是由于Hp感染导致GST基因缺失或其中某种致病因素抑制GST的活性部位的激活有关,从而削弱了GST的保护作用,有利于各种致毒物质对胃黏膜屏障的破坏。Verhulst等两]检测GST在Hp(一)无溃疡性消化不良、Hp(+)感染根治后、Hp(+)三组胃黏膜标本中的表达情况,提示GST在Hp(+)组中的表达显著低于其他两组。Kim等[7]通过对211例胃腺癌病人的胃癌组织和癌旁组织同113例正常人胃组织GST活性的研究发现,Hp感染在胃癌组织、癌旁组织、正常组织的发生率分别为45%、69%、44%,在Hp感染组织中,GST表达较Hp(一)组织明显降低,表明GST活性降低可能由于Hp感染有关。国内学者高
会斌的研究也得出同样的结论8|。
然而有的学者发现Hp阳性组在肠上皮化生一不典型增生一胃癌发生过程中,GST的表达呈由高到低的动态变化且明显高于Hp阴性组,究其原因可能是因为肠化黏膜分泌的酸性黏液易于Hp的粘着,Hp粘着时间越长,对胃黏膜的损害程度越严重,同时其产生的氧自由基。会刺激GST的大量产生,来清除这些氧自由基,从而保护胃黏膜的完整性,而GST在不同胃黏膜组织中由高到低的表达,可以理解为GST的保护功能由部分丧失到完全丧失,无法抵抗Hp的致毒作
用所致‘州]。
GST的遗传多态性使其在不同人群中的表达不一致。Izzotti等[111在胃黏膜中诱导氧化DNA损伤,Hp和宿主基因多态性的相互关系方面的研究中,通过培养和聚合酶链反应检测119名消化不良患者的胃黏膜组织发现,Hp携带者GSTMl在胃黏膜的表达没有显著升高,从而解释了细菌和宿主基因多态性的相互作用可能使得胃癌只发生在在Hp感染的部分人群。
5
GST表达与胃癌
Hp启动自由基反应链,产生大量活性氧物质进
一步加重胃黏膜屏障的破坏,引起细胞膜及胞内大分子物质的过氧化损伤。同时Hp激活胃上皮细胞及固有膜炎症细胞,导致炎症介质释放,使细胞增值动力加速,遗传物质的稳定性降低,所以氧化应激和DNA破坏是胃癌发病中的重要机理。GST作为自身保护酶,能减少氧化应激,清除氧自由基,稳定遗传物质,其在
堡卣围堕匿堂盘查型业生!旦;!旦笙丝鲞筮!塑丛女丛鲤』墨gbi翌!进!:丝:堕竖!!垒!g!盟垫!垫!Q・327・
生物体内的正常表达是胃癌发生的保护因子。Ruzzo等¨2一通过对126例Hp(一)转移胃癌患者和144例来自意大利胃癌高发区Marche市Hp(一)对照样本的研究发现,GSTPl、GSTTl可能与降低转移型胃癌风险相关。
由于GST酶和基因家族的多态性,其在胃癌发生、发展中的致病机理尚不明确。目前,在GST基础与临床的研究过程中通过免疫组化和生化检测发现,GST在多种人类肿瘤细胞系、肿瘤细胞及癌前病变细胞中表达异常,相对与正常组织在胃癌中表达上调。印度学者Tripathi等[13]收集76例胃肿瘤、67例非溃疡性消化不良、44例消化性溃疡的病例和1()()例健康对照组,对其GSTTl、GSTMl、GSTPl作为致癌一解毒酶的基因分型在胃肿瘤中的作用进行研究,GSTTl、GSTMl采用聚合酶链反应(PCR),GSTPl采用限制性酶切片段长度多态性(PCR—RFI,P)技术,结果发现GSTTl
X
0基因型在胃肿瘤患者[30/76
(40%)]的比例比消化性溃疡[5/44(11%)];P=
0.001,OR=5;95
oACI=1—4)和健康对照组E23/lOO
(23%);P=0.02,OR=2;95%CI=1—4I要高。Saa—
datLl4j运用Meta分析再次证实了GSTMlX
0和
GSTTl×0表达上调是胃癌的危险因子。
在胃癌的发生机制中,肿瘤相关基因肩动区的异常甲基化与胃癌关系密切[15|。GSTPI启动区CpG岛的超甲基化是GST基因失活的重要因素,从而使GST的解毒功能减弱,促使胃癌的发生和发展。Hong等。16]通过分析细胞修复基因(GSTPl)的甲基化水平及胃癌特异甲基化DNA片段(MINl25)发现,在胃癌组(行=100)GSTPl超甲基化水平相对与健康对照组(咒=238)显著升高(P<0.0001),Kim等山]在对早期胃癌GSTPl启动区甲基化的研究中也发现存在超甲基化现象。
研究发现。GST过度表达与多药耐药(multidrugresistance,MDR)机制有关,多药耐药是指肿瘤细胞对某一种化疗药物产生耐药性后,对其他化学结构及机理不同的化疗药物也产生交叉耐药性J8]。化疗在胃癌的综合治疗中占重要地位,多药耐药严重影响肿瘤病人的化疗效果和生存质量,甚至导致化疗失败。GST的表达与胃癌的组织学类型有关,在低、中、高分化腺癌中,GST的表达呈梯度上调,并且GST的高表达与胃癌淋巴结转移有关,说明高中分化腺癌比低分化腺癌,有淋巴结转移比没有淋巴结转移更易产生耐药性,与I临床低分化腺癌、无淋巴结转移的腺癌化疗效果较好相吻合。在Shi等-¨j对69例胃腺癌患者的组
万方数据
织切片进行免疫组化分析证实了这一结论。然而,部分学者的观点相反,GST在转移型胃癌中的表达比原发型胃癌要低口”j。通过对原发胃癌和转移胃癌蛋白表达的研究发现,肿瘤的组织类型、有无淋巴结转移是影响胃癌患者预后的重要因素,由于GST能反应肿瘤的这些生物学特性,所以GST可以作为判断胃癌预后和肿瘤对化疗药物敏感性的重要指标,从而指导临床制定个性化的化疗方案,提高化疗效果。6问题与展望
人类肿瘤的发生、发展是多种因素共同作用的结果,包括环境、饮食、遗传、炎症介质的释放、原癌基因的激活、抑癌基因的失活、酶学的变化等。目前对GST家族的研究还处于初步阶段,由于GST家族的遗传多态性和复杂性,其在肿瘤领域的研究还存在争议,具体的作用机理尚不明确。通过对GST基因家族与肿瘤易感性、特异性的深入研究,可以为肿瘤的治疗提供多角度、多层次的全新思路。
参考文献
[1]RalatLA,ColmanRF.Monobromobimane
occupies
a
distinct
xe—
nobiotiesubstrate
site
in
glutathioneS-transferase-pi[J].Protein
Sci。2003。12(I1):2575—2587
[2]TownsendDM.TewKD.Theroleofglutathione-S-transferase
in
anti—cancerdrugresistance[J].Oncogene,2003,22(47):7369-
7375
E33KimJ.LeeHS。BaeSI,eta1.SilencingandCpGislandmethylationofGSTPlis
rare
inordinarygastriccarcinomasbut
cOlTtrnon
in
Epstein-Barrvirus-associatedgastriccarcinomas[J].Anticancer
Res,2005,25(6B):4013-4019
E4]SimanJH。EngstrandL,BerglundG,etal.Helieobaeterpyloriand
CagAseropositivityand
itsassociation
wit}L
gastric
andoesophag—
eal
carcinoma[J3.ScandJGastroenterol,2007。42(8):933—940
[53MalfertheinerP.MegrandF。OMorainc.eta1.Current
concepts
inthemanagementofHelicobacterpyloriinfection:theMaastricht
mConsensusReport[J].Gut,2007,56(6):772—781[63
Verhulst
MI,。VanOijenAH。RoelofsHM。eta1.Antralglutathi—
one
concentrationandglutathioneS-transferaseactivityinpatients
withandwithoutHelicobacterpylori[J].DigDisSci。2000.45
(3):629—632
[73
KimHS。KwacksJ,LeeBM.AlterationofeytochromeP-450andglutathioneS-transferaseactivity
in
nornlaland
malignanthuman
stomach[J].J
ToxicolEnvironHealthA・2lHl5,68(19):161
1—
1620
[8]高会斌,齐维娟.于永强.等.谷胱甘肽一导转移酶一71"在胃黏膜病变
组织中的表达及其与幽门螺杆菌感染的关系[J].中日友好医院学报。2008.22(5):273—275
[93李岩.梁枫.徐进康.GST一”在不同胃枯膜病变中的表达及其
与幽f1螺旋杆菌感染的关系[J-1.中华现代医学与临床,2005,3
(5):35-37
(下转第330页)
・330・
堡直国堕匡堂盘查型!!!生!旦垫旦筮丝鲞筮!翅丛i!坚盟』兰堡h也!y!!:丝!堕垒!!垒!g!坠垫!垫业
究[J].解放军保健医学杂志,2001,3(4);232—235
参考文献
[13张振远,于云兴,李法勇,等.1048名新兵心情问卷的分析EJ3.解
放军预防医学杂志。2000,18(1):38-41
[2]谭百庆,漆兵,刘艳,等.新兵首次实弹射击时应激心理研究
[J].中国心理卫生杂志,1998,12(4):2(b22[3]
王鲁豫.皇甫恩。王黪南,等.火炮参试人员应激反应对心血管和植物神经功能的影响[J].中国心理卫生杂志。2001,15(5):297—
298
[16]王健,田坚.战斗应激反应[J].中国行为医学科学,2002。11
(4):479-480
[171Solomonz,ShklarR.MikulineerMFrontlinetreatmentoftom—
bat
stress
reaction:a20-year
longitudinalevaluation
study[J].
A1TIeJPsychiatry,2005.162(12):2309—2314
[18]肖蓉.外军军人心理健康研究进展[J].中国心理卫生杂志,
2003,17(11):60—63
[19]郑真。江立红,施斌斌.等.军事飞行员一11,理干预策略探讨[J].
华南国防医学杂志,2009。23(1):59—60
[21)]詹皓.第37届世界军事医学大会论文综述[J].中华航空航天
医学杂志,2007,18(3):229—230
[21]王真真,胡玲.夏欣。等.飞行员睡眠质量调查分析[J].华南
国防医学杂志,2009,23(6):46—47
[22]张峰.吴以武.做好飞行员在疗养期问心理工作的几点体会[J].中国疗养医学,2008,17(11):696—698
[23]RarickM,McpheetersC,BrightS,ela1.Evidencefor
latedcytokinecellsexposed
response
to
[4]张建杰.倪家驹.步兵某部军训伤患者的性格、情绪特征分析口].
解放军预防医学杂志,2002,20(2):45—49
[53张理义,曹连生。高柏良.等.对1423名军人心身健康水平与生活
事件、人格特征等因素的研究[J].中华神经精神科杂志,1992,25
(3):171—173
[6]张喜梅,韩军辉.现役防空兵心理健康状况调查[J].健康心理学
杂志。2001.9(6):475—477
[7]王真真,胡玲,刘戎,等.飞行员人格特征和应对方式与睡眠
质量的关系口].华南国防医学杂志.2009.23(1):57—58
[8]吴以武。乔宗林.李悲雁。等.军事飞行员心理健康状况调查口].
中国疗养医学,2008.179(11):696—698
[9]陈沪嘉.娄振山.一等飞行事故后飞行员群体心理健康状况及疗
养效果评定[J].中国心理卫生,1992,6(5):222—223
[1()]李革新,张有漠,陆兵.等.事故后飞行人员的心理治疗与康复
[J].中国心理卫生。1997,11(2):78—79
[1I]王煜蕙.靳同朝.张志林,等.军事飞行员心理创伤后应激反应与
心理干预效果[J].中华航空航天医学杂志。1999,1(/(4)34-38r12]GreenBL。LindyJD,GraceMC,eta1.Chronicposttraumatic
stress
cross-regu—
inhumanperipheral
bloodmononuclear
wholegonococcalbacteriainvitro[J].Microb
cell
Pathog,2006,4IJ(6):261—270
[24]ArnatiL,PasseriME,RestaF,eta1.AblationofT-helper
1
derivedcytokinesandofmonocyte-derivedtumornecrosisfactor-alphainhereditaryhemorrhagictelangiectasia:immunological
sequences
con—
andcinical
considerations[J].Curr
PharmDes。2006。12
(1()):1201—1204
[253张理义,王云征,苏宗荣.等.对某部队官兵实施“心理干预”前后
的心理疾病及事故案件发生率的研究[J].东南国防医药,2006,8
(3):164—166
disorderanddiagnosticcomorbidityinMen(Dis,1992.180(12):760-766
a
disaster
sample[J].
J
Nerv
[26]崔淑芳,刘晓辉.维和部队应激性心理障碍的处置预案[J].神经
疾病与精神卫生,2007,7(3):207—210
[27]张理义.王云征.苏宗荣,等.心理干预对官兵心身及心理健康影
响的研究[J].人民军医.2007。50(5):249-251
(2010-03—11收稿201I)-03—17修回)
[13]任辉。薛媛,王国愉,等.军事应激条件下军人心理健康与军
队管理方式的相关性研究[J].护理管理杂志。2005,5(4):1.4[14]李静,凌莉,梁朝辉.等.民航飞行员心理健康状况的调查分
析[J].热带医学杂志,2004,4(4):421—424
[15]于锡香,刘在治。尹宝玉,等.军人心理冈素与军事应激反应的研
@oiii._一‰__“.I-..一.II-..一I-__.|一“.-l-.,‘I._._.洲-I...“怖--一。-1...一Ⅶ-一■●・.一‰.一IIIi—州¨¨.一¨“p—‰.一IlI.-.一‰.一‰.一IIIi.._‘.I.I-.一‰.一岫-.-。H¨”,哪I_’一…,_帅一oI.I-._州¨¨。_¨“一¨¨t・_‘..1.I・—■…。一¨¨一_I|.-・_。_I.I-・_‘.I_.-・一‘IIi)・Ⅲ“‰・_“Ⅶ-一‰lhl
11)t
(上接第327页)
[103WangX,WangL,YuanY.Expressionof
ferase
er
ationofcancer—related
pi
genes
ingastric
carcinoma[J].ExpOncol,
glutathioneS-trans—
2008,30(2):112-116
in
intestinalmetaplasiaanditsrelationshipwithHelicobact—
[163
HongSH,KimHG,Chungtumor-related
genes
WB。eta1.DNAhypermethylationof
pylori
infection[J].ZhonghuaYiXueZaZhi,2002,82(15):
ingastric
carcinoma[J].J
KoreanMedSci,
1033-1036
2005.20(2):236—241
[11]hzoniA,DeFloras,CartigliaC,etal.InterplaybetweenHelieo—
bacterpyloriandhostDNA
gene
[173KimHC,KimJC,RohSA,etal.AberrantCpGislandmethylationinearly—onset
polymorphisms
in
inducingoxidative
sporadicgastriccarcinoma[J-].JCancerResClin
damage
inthegastricmucosa[J].Carcinogenesis,2007,28
Onc01.2005,131(11):733—741)
(4):892—898
[18]BergerD,CitarellaR,DutiaM,eta1.Novelmultidrug
genes
resistance
[12]RuzzoA。CanestrariE,MalteseP,eta1.Polymorphismsin
involved
in
reversal
agents[J].JMedChem,1999,42(12):2145—2161
DNArepairandmetabolismofxenobioticsinindividu—
to
[19]ShiH.LuD.ShuY。ela1.Expressionofmultidrugresistance-re—
lated
proteins
alsusceptibility
sporadicdiffusegastriccancer[J].ClinChem
p-glycoprotein.glutathione-s—transferases,topoi—
in
LabMed,2007,45(7):822—828
somerase-IIandlungresistanceprotein
primarygastric
cardiac
[133TripathiS,GhoshalU,GhoshalUC,eta1.Gastriccarcinogenesis:
PossibleroleofpolymorphismsofGSTMl。GSTTl,andGSTPl
adenocareinoma[J].Hepatogastroenterology,2008,55(86—87):
153【卜1536
genes[J].ScandJGastroenterol。2008.43(4):431-439
[141SaadatMGeneticpolymorphismsofglutathioneS-transferaseT1
(GSTTI)andsusceptibility
to
[20]KimJH,KimMA,LeeHS,eta1.Comparativeanalysisofprotein
expressions
in
primaryandmetastaticgastriccarcinomas[J].Hum
(2009-05-1
gastric
cancer:a
meta-analysis[J].
Pathol,2(R)9.40(3):314-322
CaneerSci,2006.97(6):505—509
5收稿)
[153Poplawski
T。Tomaszewska
K,GalickiM,eta1.Promotermethyl—
万方数据