食管癌的主要發(fā)病因素及其機制

食管癌的重要發(fā)病因素及其機制食管癌是消化系統(tǒng)中最常見的惡性腫瘤之一，含有高發(fā)病率，高侵襲性以及預后差等特點。過去大量的研究發(fā)現(xiàn)多重因素增加了食管癌的發(fā)病風險。這些因素重要涉及吸煙酗酒、不合理的飲食、巴雷斯特食管癥和基因突變等。本文將對這些因素是誘導食管癌發(fā)生的機制進行進一步的探討。[Abstract]Esophaguscancerisacommonmalignenttumorindigestivesystem，withcharacteristicsofhighincident，highinvasivecapacityandpoorprognosis.Numerousresearchesfindthattumorigenesisofesophaguscanceristheresultsofvariousfactors，includingsmoking，alcoholabuse，unhealthdiet，Barrett’sesophagusdiseaseandgenemutation.Thisreviewdiscussesmechanismsbywhichthesefactorsinducethetumorigenesisindetail.[Keywords]Smoking；Alcoholabuse；Unhealthdiet；Barrett’sesophagusdisease；Genemutation食管癌是消化系統(tǒng)中最常見的惡性腫瘤之一，含有高發(fā)病率，高侵襲性以及預后差等特點。即使腫瘤被成功切除后來，患者3年和5年存活率均只有6%～35%[1]。在，全球約有456000人被診療出患有食管癌，400000人死于食管癌。在美國，食管癌的新發(fā)患者數(shù)為17990，同時約有15210名患者死于食管癌。食管癌在男性癌癥致死率中排第5位，在女性癌癥致死率中排第7位。食管癌重要由鱗癌和腺癌構成，其中鱗癌占70%[2]。流行病學研究顯示這兩種癌有明顯的地區(qū)性差別，黃種人和黑人好發(fā)食管鱗癌，而食管腺癌多發(fā)于白人[2]。由于食管癌的早期癥狀不明顯，因此診療出食管癌時，其已多位于晚期。中晚期食管癌患者普通伴有吞咽困難等癥狀。疾病發(fā)展到這個階段，多出50%的患者有淋巴結節(jié)點轉移。食管鱗癌是侵襲能力很強的癌癥，普通伴有淋巴結轉移和腫瘤入侵鄰近器官，甚至是在食管癌的早期階段。食管癌在術后的復發(fā)率較高，這直接影響了患者的預后和生存率[3]。造成食管癌發(fā)生的因素有諸多，這重要涉及吸煙喝酒、不合理的飲食、巴雷斯特食管癥和基因突變等因素。本文將對食管癌產(chǎn)生的因素及其機制進行進一步的探討。1長久吸煙酗酒與食管鱗癌的發(fā)生流行病學研究顯示有長久吸煙喝酒史的人患食管鱗癌的概率明顯增高。Talukdar等[4]通過對有吸煙習慣的食管鱗癌患者的研究發(fā)現(xiàn)長久吸煙與多個抑癌基因啟動子區(qū)域高度甲基化呈明顯正有關。抑癌基因啟動子區(qū)域高度甲基化將造成抑癌基因體現(xiàn)水平下降，進而增進癌癥的發(fā)生。異常的DNA甲基化有可能影響癌癥發(fā)生有關信號通路，涉及那些調(diào)控細胞周期，DNA損傷修復，以及Wnt、TGF-β和NF-κB介導的信號通路。煙草中含有4-（N-甲基-N-亞硝胺）-1-（3-吡啶基）-丁酮[其也被稱之為尼古丁亞硝胺酮（NNK）]和苯并（α）芘。這些物質能夠調(diào)節(jié)基因甲基化。研究發(fā)現(xiàn)NNK能誘導小鼠和老鼠肝臟和肺部腫瘤中多個腫瘤克制基因的甲基化[5]。另一項研究在人肺癌中發(fā)現(xiàn)NNK克制了DNA甲基轉移酶（DNMT1）的分解，使其在細胞核內(nèi)聚集，誘導腫瘤克制基因啟動子的甲基化[6]。苯并（α）芘及其衍生物苯并（α）芘二醇環(huán)氧化物（BPDE）已經(jīng)被證明能夠誘發(fā)抑癌基因（如在P53和KRAS基因）的突變。尚有研究表明，BPDE通過調(diào)控DNA（胞嘧啶-5）甲基轉移酶3α（DNMT3A）誘導RARβ2啟動子區(qū)域甲基化[7]。脆性組氨酸三聯(lián)體基因（fragilehistidinetriad，F(xiàn)HIT）啟動子的甲基化也與吸煙有明顯有關性。FHIT功效的克制，增加了基因組不穩(wěn)定性和癌癥的發(fā)生和發(fā)展。mutShomolog3（MSH3）基因甲基化水平在吸煙人群中也有明顯升高。MSH3是一種DNA錯配修復蛋白。MSH3的甲基化水平升高將克制MSH3的功效，造成DNA錯配的幾率升高，增加癌癥發(fā)生的風險[8-9]。眾多研究證明酗酒容易造成食管鱗癌的產(chǎn)生，并且酗酒造成食管鱗癌的產(chǎn)生概率高于酗酒造成其它癌癥產(chǎn)生的概率[5]。在肝臟，乙醇脫氫酶（alcoholdehydrogenaseenzymes，ADH）誘導乙醇被氧化成乙醛。乙醛的破壞作用能造成體內(nèi)S-腺苷甲硫胺酸、葉酸和甜菜堿的缺少，進而造成了體內(nèi)甲基含量的局限性[10-11]。體內(nèi)甲基的缺少使得體內(nèi)某些致癌基因的甲基化水平減少，進而造成癌癥的發(fā)病率增加。故意思的是，酗酒也能造成抑癌基因的甲基化水平的升高，但是現(xiàn)在仍不去除造成這種現(xiàn)象產(chǎn)生的因素。有報道稱酗酒能造成SRY盒包含基因17（SRY-boxcontaininggene17，SOX17）的甲基化水平升高[12]。甲基化的SOX17進而增進Wnt信號激活。典型的Wnt信號途徑參加許多生物過程，涉及胚胎發(fā)生和致癌作用。異常激活的Wnt/β-catenin信號通路能夠促使Myc基因，細胞周期蛋白D1基因和其它下游基因的過體現(xiàn)，進而增進細胞的增殖，發(fā)揮致癌作用。SOX17甲基化水平的升高和體現(xiàn)水平的減少也經(jīng)常預示著食管鱗癌預后不良[13]。2飲食與食管腺癌的發(fā)生薈萃分析（Meta-analyses）顯示多吃水果能使食管腺癌發(fā)病率減少27%，多吃蔬菜也能使其減少24%，多吃水果和蔬菜能使之減少32%[14-15]。水果和蔬菜含有多個潛在抗癌物質，如維生素、礦物質、纖維和其它植物化學物質，它們能夠克制炎癥的產(chǎn)生，避免氧化應激，同時能克制細胞的增殖或增進細胞凋亡。研究顯示某些維生素（如維生素E和維生素C）、類胡蘿卜素和礦物質（如硒）能克制自由基對DNA的氧化損傷，減少自由基對細胞膜的傷害，避免脂質過氧化反映[16]。食管癌的發(fā)生普通涉及到細胞DNA的損傷。薈萃分析顯示補充β胡蘿卜素和維生素C可使食管腺癌的發(fā)病率分別減少54%和51%[17-18]。補充維生素E也能減少食管腺癌的風險，但是不同實驗的研究成果差別較大，其減少食管腺癌的風險從10%～87%不等[17-19]。之前的研究報告顯示補充適量葉酸減少30%～52%的食管腺癌的發(fā)病風險。一項針對愛爾蘭人的病例對照研究顯示補充適量維生素B6減少了60%食管腺癌的風險，但是補充B12可使食管腺癌的風險增加近4倍[20]。硒的攝入量對患食管腺癌的發(fā)病風險存在較大爭議。澳大利亞和愛爾蘭的病例對照研究均表明硒的攝入使食管腺癌的風險減少了15%～20%[21-22]。荷蘭的病例對照研究通過考察趾甲中硒的水平和食管腺癌的發(fā)病率得出硒能使食管腺癌的風險減少24%，但用同樣的辦法，愛爾蘭的一項研究卻發(fā)現(xiàn)趾甲中硒的水平和患食管腺癌之間沒有明顯有關性[23-24]。另有研究顯示血清中硒濃度的升高使患食管腺癌的風險增加40%[25]。造成這種研究成果的差別可能與不同的研究辦法和的研究不同的人群有關。膳食中鋅攝入局限性有可能提高食管鱗癌的風險。老鼠采食低鋅飼料（鋅含量低于3mg/kg）5周體現(xiàn)出食管上皮增生[26]。食用低鋅飼料23周后，與癌癥有關的炎性反映增強，如果此時暴露在低劑量的環(huán)境致癌物n-甲基芐基亞硝胺中，小鼠將發(fā)生食管癌[27]。長久食用含有高碳水化合物的食物能夠刺激胰島素和胰島素樣生長因子1的大量分泌，進而增進細胞增殖和克制細胞凋亡，增加癌癥發(fā)生的風險[28-29]。美國近來的一項研究顯示糖（或碳水化合物）攝入量過高將使食管腺癌的發(fā)病風險增加62%[30]。長久食用含有高碳水化合物的食物可能造成慢性高血糖和高胰島素血癥。肉的長久大量攝入也與食管腺癌的發(fā)病率呈正有關，特別是食用熏制和高溫燒烤的紅肉。紅肉中的鐵和脂肪均是誘導食管腺癌發(fā)生的危險因素。研究發(fā)現(xiàn)紅肉中的血紅素鐵能使食管腺癌的發(fā)病率增加47%～211%，這可能與鐵能增加體內(nèi)氧化應激的發(fā)生有關[31-34]。另外熏制和高溫燒烤使紅肉中的亞硝酸鹽/硝酸鹽、雜環(huán)胺和多環(huán)芳烴等致癌物質明顯增加，這進一步增加了食管腺癌的發(fā)病風險。多吃魚被發(fā)現(xiàn)能減少食管腺癌的發(fā)生（大概能減少14%）。3巴雷斯特食管癥巴雷斯特食管癥（Barrett’sesophagus）是誘導食管腺癌發(fā)生的一種重要因素，同時也是食管腺癌的癌前病變，因此巴雷斯特食管癥對預測食管腺癌的發(fā)生有重要意義。大多數(shù)的巴雷斯特食管癥是由于胃酸和膽汁逆流進入食管產(chǎn)生。學者[35]通過手術誘導小鼠膽汁/胃酸反流進食管構建巴雷特食管模型，和食管腺癌模型。巴雷斯特食管癥最明顯的特性是食管黏膜的鱗狀上皮細胞被柱狀上皮細胞所取代，同時在上皮細胞之間出現(xiàn)腸胃型的杯狀細胞，這使得食管上皮的生理功效發(fā)生了明顯變化。巴雷斯特食管癥中存在著食管上皮細胞發(fā)育不良或畸形，異常增生，這些細胞最后可發(fā)展成為食管腺癌。據(jù)統(tǒng)計，有2～4%的巴雷特食管患者一生中有可能發(fā)生食管腺癌。胃酸和膽汁可誘導食管組織中氧化應激的產(chǎn)生，氧化應激能破壞細胞中的DNA。用膽汁酸解決食管上皮細胞可造成細胞中8-羥基脫氧鳥嘌呤核苷和磷酸化的組蛋白p-H2AX（S139）明顯上升，這兩者分別是DNA氧化損傷和DNA雙鏈斷裂的特性性指標[36]。由于自由基含有很強的氧化性，自由基不僅能造成DNA損傷（如DNA脫氧核糖的變化和DNA雙鏈斷裂），還能誘導細胞膜的損傷，破壞細胞中蛋白質、脂質和碳水化合物等大分子物質。氧化應激還可誘使細胞內(nèi)信號紊亂。例如氧化應激可使增殖蛋白激酶（MAPKs）家族中c-Jun和p38過分激活。這些信號通路被證明與細胞的生長、分化、存活和死亡有重要聯(lián)系，因而這可能是氧化應激誘導癌癥發(fā)生的重要機制。腸上皮細胞的一種重要的特點是其為腸道細菌的定殖提供了許多有利的條件，而這些細菌反過來影響腸細胞的發(fā)育和腸道黏膜免疫系統(tǒng)功效。在巴雷斯特食管癥中，食管上皮的鱗狀上皮細胞開始向柱狀上皮細胞轉化，因此有學者認為食管上皮此時開始向類似于腸道上皮轉化，并且食管上皮的生理功效也變得類似于腸道上皮的生理功效，這為多個細菌定植于食管奠定了基礎[35]。有研究在食管活檢中發(fā)現(xiàn)鏈球菌、普氏菌和韋永球菌屬是食管中最普遍的菌屬[37-38]。研究人和小鼠食管癌組織樣本發(fā)現(xiàn)，食管癌上大腸埃希菌和肺炎鏈球菌的數(shù)量明顯增加。有學者將食管微生物群分為兩個亞型：Ⅰ型微生物是以鏈球菌為主，這代表了食管正常的微生物群體；而在Ⅱ型微生物群中，革蘭陰性厭氧菌占主導地位，這些細菌可誘導巴雷特食管癥，食管炎和食管癌[39-40]。消化道微生物群紊亂和食管鱗狀上皮發(fā)育不良有明顯的聯(lián)系，食管鱗狀細胞發(fā)育不良食管癌前重要的病變。4基因突變與食管癌的發(fā)生近些年來，全基因組有關性分析的發(fā)展使得人們發(fā)現(xiàn)多個基因的突變與食管癌的發(fā)生發(fā)展有關。有研究對比1852例巴雷特食管癥組織樣本和5172例正常食管組織樣本發(fā)現(xiàn)，在染色體6p21位于HLA基因和染色體16q24，靠近FOXF1基因有明顯差別[41]。Levine等[42]對比1633例含巴雷特食管癥組織樣本和食管腺癌組織樣本和3209例正常食管組織樣本發(fā)現(xiàn)染色體19p13靠近CRTC1基因、染色體9q22位于BARX1基因和染色體3p13位于FOXP1基因有明顯差別。另外尚有研究顯示，GDF7（rs3072）基因和TBX5（rs2701108）基因的變異增加了食管腺癌的風險[43]。Jia等[44]通過對360例來自中國漢族人群食管癌樣本和310例正常食管樣本的全基因組有關性分析發(fā)現(xiàn)染色體10q23（rs2274223）位于PLCE1基因，染色體6p21（rs10484761）靠近UNC5CL基因，染色體16q12（rs4785204）位于HEATR3基因，染色體22q12（rs4822983）位于CHEK2基因和染色體22q12（rs738722）位于CHEK2基因的突變和食管癌的發(fā)生有明顯聯(lián)系。異常的DNA甲基化普通涉及到腫瘤的發(fā)生和發(fā)展。首先抑癌基因啟動子區(qū)高甲基化將克制抑癌基因的體現(xiàn)；另首先致癌基因啟動子區(qū)低甲基化將造成致癌基因的過分體現(xiàn)。DNA甲基化重要發(fā)生在CG二核苷酸（CpG位點）的胞嘧啶殘基，含有豐富的CpG位點的基因組區(qū)稱之為CpG島。一項針對250例樣本（涉及125例食管腺癌，19例巴雷斯特食管癥，85例食管鱗癌和21例正常食管組織）全基因組分析得出食管腺癌中基因的甲基化位點和甲基化程度與巴雷斯特食管癥類似，但不同于食管鱗癌。食管腺癌和巴雷斯特食管癥中基因的甲基化位點組要發(fā)生在CpG島區(qū)域，總共有18575個CpG位點（涉及5538個基因）甲基化水平異常，60%的甲基化異常影響到了基因的體現(xiàn)水平。這些甲基化水平異常的基因涉及調(diào)控細胞黏附、TGF和WNT信號通路、染色體分離和紡錘體形成等，這些過程在腫瘤發(fā)生中起了重要作用[45]。日本的一項研究發(fā)現(xiàn)在日本人食管癌組織基因中胞嘧啶脫氧核苷酸替代為胸腺嘧啶脫氧核苷酸，即所謂的C替代為T，和胞嘧啶脫氧核苷酸替代為鳥嘌呤脫氧核苷酸或胸腺嘧啶脫氧核苷酸，即所謂的C替代為G/T，均非常普遍。前者重要出現(xiàn)在CpGsignature部位，后者則重要出現(xiàn)在APOBECsignature部位。同時此研究還發(fā)現(xiàn)眾多突變出現(xiàn)在細胞周期的調(diào)控基因（如TP53、CCND1、CDKN2A和FBXW7）、表觀遺傳基因（MLL2、EP300、CREBBP和TET2）、NOTCH信號調(diào)控基因（如Notch1和Notch3）、WNT信號調(diào)控基因（FAT1、YAP1和AJUBA）和受體酪氨酸激酶調(diào)控基因（如PIK3CA、EGFR和ERBB2）。其中，最常見的突變出現(xiàn)在TP53，在93.1%的食管癌患者中存在基因突變，另首先依次為NOTCH1（18.6%）、MLL2（18.6%）、NFE2L2（16.7%）、ZNF750（16.7%）、FAT1（14.6%）、PIK3CA（10.4%）、EP300（8.3%）、CDKN2A（8.3%）、CREBBP（7.6%）、NOTCH3（7.6%）、TET2（6.3%）、FBXW7（5.6%）、TGFBR2（5.6%）和AJUBA（4.2%）[46]?？偠灾?，造成食管癌發(fā)生的因素是多個多樣的，現(xiàn)有先天因素，如基因突變和基因多態(tài)性，又有后天的因素，如吸煙、酗酒和不健康的飲食。因此，在日常生活中，人們應當盡量的養(yǎng)成好的生活習慣，以減小食管癌的發(fā)病風險。[參考文獻][1]LiuGF，ChangH，LiBT，etal.Effectofrecombinanthumanendostatinonradiotherapyforesophaguscancer[J].AsianPacJTropMed，，9（1）：86-90.[2]SasakiY，TamuraM，KoyamaR，etal.Genomiccharacterizationofesophagealsquamouscellcarcinoma：Insightsfromnext-generationsequencing[J].WorldJGastroenterol，，22（7）：2284-2293.[3]McNamaraMJ，RybickiLA，SohalD，etal.Therelationshipbetweenpathologicnodaldiseaseandresidualtumorviabilityafterinductionchemotherapyinpatientswithlocallyadvancedesophagealadenocarcinomareceivingatri-modalityregimen[J].JGastrointestOncol，，7（2）：196-205.[4]TalukdarFR，GhoshSK，LaskarRS，etal.Epigenetic，geneticandenvironmentalinteractionsinesophagealsquamouscellcarcinomafromnortheastIndia[J].PloSone，，8（4）：e60996.[5]MaK，CaoB，GuoM.Thedetective，prognostic，andpredictivevalueofDNAmethylationinhumanesophagealsquamouscellcarcinoma[J].ClinEpigenetics，，8（4）：43.[6]LinRK，HsiehYS，LinP，etal.Thetobacco-specificcarcinogenNNKinducesDNAmethyltransferase1accumulationandtumorsuppressorgenehypermethylationinmiceandlungcancerpatients[J].JClinInvest，，120（2）：521-532.[7]YeF，XuXC.Benzo[a]pyrenediolepoxidesuppressesretinoicacidreceptor-beta2expressionbyrecruitingDNA（cytosine-5-）-methyltransferase3A[J].MolCancer，，9（4）：93.[8]LeeEJ，LeeBB，KimJW，etal.AberrantmethylationofFragileHistidineTriadgeneisassociatedwithpoorprognosisinearlystageesophagealsquamouscellcarcinoma[J].EuropeanJournalofCancer，，42（7）：972-980.[9]VogelsangM，PaccezJD，SchaferG，etal.AberrantmethylationoftheMSH3promoteranddistalenhancerinesophagealcancerpatientsexposedtofirst-handtobaccosmoke[J].JournalofCancerResearchandClinicalOncology，，140（11）：1825-1833.[10]SeitzHK，StickelF.Molecularmechanismsofalcohol-mediatedcarcinogenesis[J].NatRevCancer，，7（8）：599-612.[11]LuSC，MatoJM.RoleofmethionineadenosyltransferaseandS-adenosylmethionineinalcohol-associatedlivercancer[J].Alcohol，，35（3）：227-234.[12]JiaY，YangY，ZhanQ，etal.InhibitionofSOX17bymicroRNA141andmethylationactivatestheWNTsignalingpathwayinesophagealcancer[J].JMolDiagn，，14（6）：577-585.[13]KuoIY，WuCC，ChangJM，etal.LowSOX17expressionisaprognosticfactoranddrivestranscriptionaldysregulationandesophagealcancerprogression[J].InternationalJournalofCancerJournalInternationalCancer，，135（3）：563-573.[14]NavarroSilveraSA，MayneST，GammonMD，etal.Dietandlifestylefactorsandriskofsubtypesofesophagealandgastriccancers：classificationtreeanalysis[J].AnnEpidemiol，，24（1）：50-57.[15]PetrickJL，LiN，McClainKM，etal.DietaryriskreductionfactorsfortheBarrett’sEsophagus-esophagealadenocarcinomacontinuum：areviewoftherecentliterature[J].CurrNutrRep，，4（1）：47-65.[16]DawseySM，F(xiàn)agundesRB，JacobsonBC，etal.Dietandesophagealdisease[J].AnnNYAcadSci，，1325（9）：127-137.[17]GeXX，XingMY，YuLF，etal.Carotenoidintakeandesophagealcancerrisk：ameta-analysis[J].AsianPacJCancerPrev，，14（3）：1911-1918.[18]KuboA，CorleyDA，JensenCD，etal.DietaryfactorsandtherisksofoesophagealadenocarcinomaandBarrett’soesophagus[J].NutrResRev，，23（2）：23046.[19]KuboA，CorleyDA.Meta-analysisofantioxidantintakeandtheriskofesophagealandgastriccardiaadenocarcinoma[J].AmJGastroenterol，，102（10）：2323-2330.[20]SharpL，CarsinAE，CantwellMM，etal.IntakesofdietaryfolateandotherBvitaminsareassociatedwithrisksofesophagealadenocarcinoma，Barrett’sesophagus，andrefluxesophagitis[J].JNutr，，1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