HIF—2α、HER—2α与胃癌关系的研究进展

【摘要】　缺氧诱导因子-2α（HIF-2α）是机体的一种重要转录因子，其表达和活性受到细胞氧浓度的严密调控。研究发现HIF-2α参与胃癌肿瘤新生血管的生成，并联合HIF-1α在胃癌的发生发展、浸润、转移过程中发挥重要作用。HER-2隶属于酪氨酸激酶Ⅰ型受体家族，其基因扩增或过表达提示胃癌患者的不良预后。HIF-2α、HER-2有望成为胃癌靶向治疗新的研究热点，本文就HIF-2α、HER-2的结构特点、生物学功能、与胃癌的关系作一综述。

【关键词】　低氧；　HIF-2α；　HER-2；　胃癌

胃癌是最常见的恶性肿瘤之一，而低氧是实体肿瘤一个客观存在的现象，肿瘤内的低氧环境不仅使肿瘤的侵袭能力大大提高，更容易发生转移，并且使肿瘤对化疗及放疗产生抵抗性。低氧诱导因子（hypoxia-inducible　factor，HIF）在恶性肿瘤对缺血缺氧的调节和适应过程中发挥重要作用。目前已发现HIF有三个亚型，其中最具特征的是HIF-1α和HIF-2α，HIF-1α与胃癌的关系在国内外研究中已经较为全面，但HIF-2α在胃癌中的作用尚未引起足够的重视。HER-2是氨酸激酶Ⅰ型受体家族成员之一，其在正常情况下处于非激活状态；在某些致癌因素的影响下，HER-2可发生结构的变化或者表达的失控，使其被激活而具有活性，可促使细胞发生恶性转化。本文现将HIF-2α与HER-2的结构及功能及两者与胃癌的关系综述如下，为胃癌的防治提供理论基础。

1　HIF-2α与HER-2的结构及功能

1.1　HIF-2α的结构及功能　低氧诱导因子是由Semenza于1992年在缺氧诱导的细胞核提取物中发现的，HIF是由α和β亚基组成的具有转录活性的异源二聚体，缺氧条件下广泛存在于哺乳动物和人体内，其中α亚基是低氧诱导因子的调节亚基，受氧气浓度的严格调控，而β亚基呈持久表达状态[1]。HIF-2α最初是作为与HIF-1α具有高度同源性的同源异聚体被发现。HIF-2α与HIF-1α在bHLH结构域和pAS区域上分别具有88%、78%的相似率[2]，这些结构域是介导α与β亚基形成二聚体，随后与靶基因的启动子或是增强子上的缺氧反应元件（HRE；5′-RCGTG-3′）结合。

在常氧下，HIF的半衰期极短，在细胞中不断的被合成和降解；当氧浓度≤2%时，HIF-α亚基的氧依赖降解途径才能够被抑制，从而增加其在细胞内的存储[3]。HIF的表达调节主要是通过O2/PHDs/pVHL途径和SUMO化修饰来实现的。在前者中脯氨酸羟化酶（PHD）是起关键作用的酶，能够识别HIF-1α和HIF-2α的氧依赖降解结构域中脯氨酸残基，细胞体外实验表明[4]，HIF-2α主要是受PHD1和PHD3的调节，而PHD2在调节HIF-1α上更为突出。后者为SUMO化修饰，目前仅了解到HIF是其靶蛋白之一，但其对HIF的调控方向尚未得到证实。

HIF-2α与HIF-1α结构相似，先与靶基因HRE上低氧诱导因子的结合位点结合，形成转录起始复合物，然后启动靶基因的转录。因此，两者拥有一些共同的靶基因，但近年来也有研究证实HIF-1α和HIF-2α能够对不同的靶基因发挥特异性调节作用[5]。Favier等[6]通过原位杂交发现，HIF-2α基因的mRNA在人胚胎的心内膜、血管壁、肾小球和肝窦有较高表达。Mazumdar等[7]敲除HIF-2α后，抑癌基因Scgb3a1在Kras诱导的人非小细胞肺癌细胞系（NSCLC）中的表达受到很大程度的抑制，结果促使肿瘤迅速的生长，从而Scgb3a1是HIF-2α的直接靶基因得到证实。

1.2　HER-2的结构及功能　HER-2（C-erbB-2），位于人染色体17q21，具有与表皮生长因子受体（EGFR）相似的结构，在其胞质内有酪氨酸蛋白激酶（TKI）活性。HER-2与EGFR（C-erbB-l）、HER-3和HER-4同属于人表皮生长因子受体（HER）家族。大量研究证实Her-2仅在胎儿的上皮组织以及多种肿瘤细胞中呈高表达状态，正常情况下处于静止状态。当Her-2在致癌因素的影响下被激活，其获得了肿瘤转化活性，从而可促使非肿瘤细胞发生恶性转化。Her-2的高表达状态已在乳腺癌、直肠癌、结肠癌、前列腺癌、胃癌等多种肿瘤中得以证实，并已成为乳腺癌靶向药物治疗及评估预后的重要参考指标。现大量报道也证实其在胃癌组织也存在基因扩增和蛋白过表达情况[8]。HER-2基因的致癌性是通过该基因的扩增和蛋白的高表达得以实现的已被证实。在体外实验发现，HER-2过度表达可导致非肿瘤细胞发生恶性转化，并可使转基因小鼠发生乳腺癌[9]。当配体与胞外结合区结合时激活酪氨酸激酶区，引发细胞内信号传导级联反应，对肿瘤细胞增殖、凋亡、粘附、迁移和分化都有影响。

2　HIF-2α及HER-2与胃癌的关系

2.1　HIF-2α与胃癌的关系　Wang等[10]研究发现，当胃癌细胞中给予SP600125（磷酸化c-jun氨基末端激酶抑制剂）后，HIF-1α和HIF-2α不再表达，胃癌细胞的侵袭能力也得到遏制。Ren等[11]在对36例胃癌及正常胃黏膜上皮中HIF-2α及HIF-2mRNA的表达的实验中发现，HIF-2α在胃癌组织中呈高表达状态，阳性率相对于正常胃黏膜上皮有明显提高，并淋巴结转移数目的增多、癌组织分化程度的降低而增高；HIF-2mRNA亦是如此。因此可以认为HIF-2α的表达与胃癌的发生发展及判断胃癌患者的生物学行为具有重要意义。低氧条件下，HIF-1α蛋白与HIF-2α在反应时相上存在明显差异，HIF-1α呈急进急退型，4　h迅速升至峰值后快速下降，而HIF-2α蛋白则表现为缓慢逐步上调后即维持在高表达水平状态。综合文献来看，HIF-Iα和HIF-2α在对低氧的调节过程中存在不同的侧重点，HIF-lα重在参与急性缺氧反应，而HIF-2α则在慢性长时缺氧中占据主导地位。对于胃癌此种实性肿瘤来说，缺氧环境定是慢性持久的，可以推测HIF-2α是肿瘤适应乏氧反应的主要调节因子。

Yuan等[12]在研究140例NSCLC的标本中发现，HIF-2α与肿瘤大小、TNM分期及组织病理分级密切相关，并且是预后的不良因素。直到2008年，HIF-　2α在胃癌中的表达才首次被报道，Griffiths等[13]在研究HIF-2α在胃癌及胃食管患者中的表达及预后时发现，在177份标本中HIF-2α的阳性表达率达到63%，HIF-2α阳性的患者中位生存期为22个月，阴性的肿瘤患者的中位生存期则达到37个月，HIF-2α表达与患者生存期呈负相关，说明HIF-2α的高表达与胃癌患者的不良预后有关。上述研究提示，HIF-2α的高表达在胃癌中提示不良预后，对抗HIF-2α通路进而抑制肿瘤生长可能成为胃癌靶向治疗的一个新的方向。

2.2　HER-2与胃癌的关系　HER-2的过表达已在多种恶性肿瘤中被证实，在乳腺癌的治疗中，HER-2已成为评估预后及应用分子靶向药物的重要评价指标。从上世纪80年代用IHC法开始发现其在胃癌中同样存在高表达，时至今日大多数研究表明其在胃癌中的阳性表达率大约为22%左右[14]。国内外大量关于HER-2过表达与胃癌关系的临床研究认为，HER-2表达与胃癌临床分期呈正相关。TOGA[15]Ⅲ期临床试验结果显示，曲妥珠单抗联合任意化疗组治疗晚期胃癌的总生存期（OS）较单纯化疗组延长达2.4个月，死亡率降低26%，确立了赫赛汀在胃癌靶向治疗中的重要位置，提示抗HER-2治疗可能改善HER-2阳性胃癌患者的预后。

3　HIF-2α及HER-2在胃癌新生血管生成的关系

3.1　HIF-2α与胃癌新生血管生成关系　新生血管的生成是胃癌的侵袭和转移的重要因素，然而新生血管的形成过程又受到来自肿瘤细胞分泌的VEGF的调节，HIF-2α在这一过程中对VEGF及其受体的转录起到了突出的调节作用。研究表明，VEGF是参与新血管生成的重要因子，同时亦是HIF-2α的调节靶点，由此开始确定了HIF-2α在肿瘤新生血管的形成和原有血管网络的改建这两方面扮演重要角色。文献[16]报道，新鲜的胃癌组织中，HIF-1α和HIF-2α的表达均明显高于其相对应的癌旁组织，同时发现HIF-1α、HIF-2α与VEGF在胃癌中的表达成正相关，提示从胃癌新生肿瘤血管生成直至网络化的过程中，HIF-2α亦起到了至关重要的作用。Krieg等[17]发现在常氧和低氧环境中，HIF-2α无论是在对VEGF　mRNA激活能力的强度还是在特异性上较HIF-lα均有出色表现。有理由认为，HIF-2α是胃癌形成庞大的血管供应体系来保证癌细胞的克隆性增殖，从而达到肿瘤得以侵袭和转移的目的的过程中的重要因素。

3.2　HER-2与胃癌新生血管生成的关系　研究发现HER-2的高表达与血管生成密切相关。当同时阻断HER-2和VEGF通路时，乳腺癌移植体中HER-2蛋白表达明显降低[18]。Wu等[19]在478例接受胃癌根治术的病例中发现，HER-2阳性表达及VEGF阳性表达均与MVD呈正相关，提示HER-2可促进胃癌新生血管的形成；同时VEGF可以促进血管内皮的增殖，刺激新生血管的形成，促进胃癌的生长和转移；HER-2与VEGF的阳性表达率密切相关，提示HER-2和VEGF可能共同参与了胃癌血管生成的调控，推测HER-2可能通过上调VEGF的表达促进肿瘤新生血管生成。

4　HIF-2α与HER-2信号通路之间的关系

近期研究表明HER-2的过度表达可通过激活PI-3K/Akt通路来增强HIF-1的α与β亚基间的连接，由此加强Akt与HIF-1β之间的相互作用，调节HIF-1α的活性[20]。还有报道显示Akt可以使HIF-1α更加稳定并易于激活，但它并不是直接与磷酸化的HIF-1α结合，而是通过mTOR的调节蛋白作为Akt和HIF-1α之间的中介酶来发挥作用的[21]。HIF-2α与HIF-1α是一对结构类似但功能不近相同的因子，HIF-2α是否通过HER-2介导的PI-3K/Akt通路进行调节，目前有待进一步研究。在乳腺癌的临床研究中发现[22]，HIF-2α的高表达与肿瘤血管密度的升高Her-2的过表达呈正相关，但在胃癌中此方面的研究目前仍未见报道。

5　展望

HIF-2α广泛存在于实体肿瘤细胞中，研究HIF-2α对抑制肿瘤新生血管形成、延缓乃至遏制肿瘤的浸润和转移以及解决化疗的耐药性等方面都有重要意义。目前，已提出了针对HIF-1α在表达、转录及翻译等过程的新的胃癌靶向治疗方向[23]。鉴于HIF-2α较HIF-lα在胃癌组织和血管内皮的表达更为充分，以HIF-2α为靶点的抗血管生成治疗可能是新的研究热点。目前抗HER-2治疗在胃癌晚期病人中已获得明显疗效，如能发现同时针对HIF-2与HER-2通路的靶向治疗模式，将对胃癌的治疗产生深远意义。

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（收稿日期：2012-09-19）　（本文编辑：李静）