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胃癌前病变的发病机制及早期胃癌筛查方法的研究进展2023胃癌是全球发病率第5位、病死率第4位的恶性肿瘤。在我国，胃癌发病率仅次于肺癌、结直肠癌，位居恶性肿瘤第3位，2020年我国新增胃癌病例47.9万例，胃癌相关死亡例数37.4万例。根据Lauren组织学分类，胃癌分为肠型和弥漫型。Correa提出的胃癌级联反应，即慢性浅表性胃炎一慢性萎缩性胃炎一肠上皮化生一异型增生一胃癌，是目前广泛认可的肠型胃癌形成的主要模式。因此，胃癌前期变化主要包括萎缩、肠上皮化生和异型增生。第4版WHO消化系统肿瘤分类中，将胃黏膜萎缩和肠上皮化生称为癌前状态，将异型增生或上皮内瘤变称为癌前病变，为了统一描述，本文中将慢性萎缩性胃炎、肠上皮化生、异型增生或上皮内瘤变统称为癌前病变。2008年一项研究表明，经过5年的随访，萎缩性胃炎的人群中胃腺癌的累积发病率为0.6%,肠上皮化生的人群中胃腺癌的累积发病率为1.2%,低级别上皮内瘤变和高级别上皮内瘤变的人群中胃腺癌的累积发病率分别为3.1%和29.5%。幽门螺杆菌被国际癌症研究机构列为人类致癌物，可通过多种机制促进胃癌的发生发展，并且是慢性活动性胃炎及消化性溃疡发生的主要原因。大量研究表明，根除幽门螺杆菌可以改善胃黏膜炎症反应，减缓或逆转胃黏膜萎缩，从而降低癌前病变的发生及向胃癌进展的风险，但是否能逆转胃黏膜肠上皮化生存在争议，可能与研究人群的种族、样本大小、随访时间的异质性有关。近年来也有研究认为，根除幽门螺杆菌对逆转或阻止胃癌前病变的进展可能存在不可逆点,即根除幽门螺杆菌带来的逆转效应只在胃黏膜萎缩前发挥作用，超过这个不可逆点，癌前级联就不能再逆转。Lee等的研究表明，根除幽门螺杆菌后没有减少个体肠上皮化生的发生率，也没有降低其组织学严重程度，在基线诊断为肠上皮化生或异型增生的个体中，根除幽门螺杆菌后，癌前病变的进展比尚未发生肠上皮化生（仅为非萎缩性胃炎或萎缩性胃炎）的个体更快。除幽门螺杆菌感染外，胆汁酸对胃黏膜肠上皮化生和癌变的影响也受到越来越多的关注。一项涉及2283例患者的大规模多中心研究结果表明，胆汁酸反流后肠上皮化生发病率呈相关性增加，并且提出胃内高浓度的胆汁酸是导致肠上皮化生的独立危险因素。胆汁酸及胆盐可破坏胃黏膜的黏液-碳酸氢盐屏障，导致H+反渗，并且在低PH值的情况下，十二指肠反流液中结合型胆汁酸转化为细胞毒性更强的次级胆汁酸和游离型胆汁酸，引起胃黏膜损伤。除此之外，反流会造成肠道细菌的菌群移位，导致胃内微生物菌群紊乱，从而加重黏膜炎症反应，甚至癌变。一.胃癌前病变发病机制的研究进展1.慢性萎缩性胃炎及肠上皮化生：一项涉及7436例患者的OLGA胃炎分期预测胃癌风险的长期随访研究表明，胃黏膜萎缩的程度和范围与胃癌发生的风险呈显著性相关，0LGA0LGIM11IIV期的患者进展为胃癌的风险为17.5%,明显高于局限性萎缩的患者。肠上皮化生是萎缩性胃炎的后期改变，以慢性炎症应答为主要表现，胃干细胞重新化生成肠型上皮取代正常的胃黏膜，持续的慢性炎症过程导致干细胞进一步积累基因损伤，最终导致异型增生和胃癌。尾型同源盒转录因子(CDX)1(CDX1)和2(CDX2),在肠道上皮细胞的发育、分化和肠道表型的维持中发挥重要作用，一般情况下，正常胃黏膜不表达CDX1或CDX2,但在肠上皮化生的胃黏膜及胃癌中表达均增高。有研究利用CDX1/CDX2转基因小鼠建立肠上皮化生模型，发现CDX1转基因小鼠的胃黏膜完全被肠上皮化生黏膜所取代,包括所有4种肠上皮细胞(吸收性肠上皮细胞、杯状细胞、肠内分泌细胞和潘氏细胞)，而CDX2转基因小鼠中仅观察到假幽门腺化生。这些结果表明，CDX1在胃黏膜向肠型的分化中发挥了作用。目前对CDX基因表达调控的了解还不全面,其可能与连环蛋白(<atenin)介导的经典Wnt信号通路、核因子KB(Nf-B)信号通路等信号分子有关。研究发现，CDX1是T细胞因子(TCf)/淋巴样增强因子(Lef)<atenin依赖的反式激活的直接转录靶点，CDX1基因启动子区含有多个TCf结合序列，可与TcfLef1<atenin复合物结合，介导伊Catenin依赖的反式激活。而CDX2则可通过上调Kruppel样因子4(KLF4)、绒毛蛋白1(VILLIN1/VIL1)和黏蛋白2(MUC2)的表达来促进肠上皮化生的发生。止匕外，Nf-B通路也参与了这一过程。Asano等研究发现,在幽门螺杆菌感染中,核甘酸结合寡聚结构域1(N0D1)介导的天然免疫反应，调控胃黏膜CDX2的表达和肠上皮化生。在N0D1缺陷小鼠感染幽门螺杆菌后，小鼠胃上皮细胞Nf-KB的p65亚基核表达增加，进一步研究发现，作为N0D1下游信号分子的肿瘤坏死因子受体相关因子3(TRAF3)抑制了Nf-KB信号通路的激活，从而下调了CDX2的表达。也有研究发现，胃黏膜肠上皮化生的起源细胞位于胃峡部，在大鼠肉瘤病毒癌基因同源物K-rasG12D突变背景下，胃峡部的转录因子MIST1阳性的干细胞表现出克隆性扩增，导致胃黏膜肠上皮化生发生。胆汁酸作为一种信号分子，通过激活其核受体法尼醇X受体(FXR)和膜受体G蛋白偶联胆汁酸受体1(GPBAR1,又称TGR5)等调控下游信号通路,从而诱导肠上皮化生及胃癌发生。MicroRNAs(miRNAs)是一类重要的非编码小分子RNA,最近有研究发现miRNAs在胃黏膜肠上皮化生和胃癌中发挥关键作用。Li等研究发现,鹅去氧胆政CDCA)反流后激活FXR通过miR-92a-15p叉头框蛋白D1(FOXD1CDX2通路调节肠上皮化生的发生，胆汁酸可促进miR-92a-1-5p表达上调，导致其靶蛋白FOXD1表达受到抑制，从而解除了对NF-KB通路的抑制作用，使CDX2水平升高。Yuan等研究表明，胆汁酸诱导后可以增加胃黏膜肠上皮化生组织中miR-21的表达,miR-21通过直接结合SOX2-3,-TR在转录后水平降低SOX2的表达,同时诱导CDX2的表达。此外，Wang等研究发现，胆汁酸通过降低miR-1水平导致组蛋白脱乙酰酶6(HDAC6)和肝细胞核因子4(HNF4)的表达增力口，并且这两种蛋白相互刺激形成一个正反馈环，最终导致胃黏膜肠上皮化生的发生。Ni等的研究得到了相同的结论：脱氧胆酸(DCA)可以通过TGR5和细胞外信号调节激酶1/2(ERK1/2港径激活诱导HNF4,进一步直接调控KLF4和CDX2的表达。由此可见，CDX1、CDX2、VILkMUC2、S0X2及KLF4等作为肠上皮化生发生的关键启动基因，表达失调后可通过激活Pratenin、Wnt.NFB及ERKI/2等通路从而促进肠上皮化生的发生。2 .解痉多肽表达性化生(SPEM):在胃体中，慢性炎症及氧化萎缩引起与肠型胃癌高度相关的两种化生形式，即以肠型细胞为主要特征的肠上皮化生，以及以深部胃窦腺体表达三叶因子2(TFF2)为主要特征的SPEM。1999年，SChmidt等首次报道了胃体部胃癌相邻区域表达TFF2而被称为解痉多肽表达化生。SPEM谱系也特异性表达细胞黏附分子CD44变异体9(CD44v9)、西非单叶豆凝集素11(GSiI),聚集素蛋白(Clusterin)、黏蛋白6(MUC6)、乳清酸性蛋白4二硫键核心结构域2(WFDC2)/人附睾蛋白4(HE4)等生物标记物。并且有报道HE4在胃体SPEM中的表达与胃癌风险的增加有关。现有研究认为，SPEM为癌前病变的初始步骤。S2nz等28认为,在幽门螺杆菌诱导的情况下，幽门螺杆菌通过胃黏膜上皮的结合位点唾液酸结合黏附素(SabA),与SPEM腺体中增加的糖基化受体唾液酸化的路易斯X抗原(SLex)连接，从而使幽门螺杆菌由胃窦扩展到胃体并最终致癌，即在慢性炎症条件下，幽门螺杆菌与SPEM腺体中SLex相互作用促进了胃黏膜癌前病变的进展。既往研究发现，胃型紧密连接蛋白18(stCldn-18)在胃炎和胃癌中表达下降。Suzuki等报道了缺乏stCldn18(StCIdn18-/)的小鼠通过细胞紧密连接发生胃酸渗漏，导致壁细胞数量急剧减少，从而诱发SPEM,并且证明与幽门螺杆菌感染无关。由此可见，SPEM的发生与TFF2、CD44v9xGSH、MUC6、HE4及Claudin-18等蛋白的表达失调有关相关蛋白表达可作为诊断SPEM发生发展的标志物。3 .异型增生或上皮内瘤变：目前研究认为，轻度异型增生（低级别上皮内瘤变）进展缓慢，而中-重度异型增生（高级别上皮内瘤变）有较高的风险进展为胃癌。国内一项长达10年涉及102193例患者的临床随访的回顾性分析显示，其中364例确诊为低级别上皮内瘤变的患者经过110年连续内镜随访后，虽然51%78.7%的低级别上皮内瘤变患者可发生逆转，但仍有0.45%14.3%的低级别上皮内瘤变患者发生了癌变。最近，Riera等在小鼠化生诱导和进展模型及组织芯片免疫组化染色中观察到，在正常黏膜和SPEM中均未见到滋养层细胞表面抗原2（Trop2）的表达，但在不完全的肠上皮化生中有Trop2的表达，且在所有的不典型增生和84%的胃癌病变中都观察到了Trop2的表达，进而提出Trop2是肠上皮化生向异型增生过渡的一个重要的生物标志物。因此，Trop2在肠化生区域的表达可能是风险增加的一个指标，但仍需要进行多次前瞻性试验来检测多次筛查活检患者中这种相关性，以评估其作为胃癌风险预后指标的效应。因目前缺乏可靠的研究模型，针对异型增生的研究较少，有关其癌变的机制不详，有待于今后更深入的研究。二、早期胃癌筛查方法研究现状:血清学筛查是目前早期胃癌最常用的无创筛查方法。目前最常见的标志物包括胃蛋白酶原(PG)I(PGI)、II(PGII)、胃泌素17(GT7)和幽门螺杆菌抗体。PGl主要由胃底腺主细胞和颈黏液细胞分泌，而PGn除了胃底腺分泌外，胃窦幽门腺和近端十二指肠BrUrmer腺也能分泌。在胃黏膜萎缩时,PGI水平随着主细胞的减少而下降，PGH水平总体保持相对恒定，仅在萎缩累及胃体或者全胃时才会明显降低,而PG工与PGin。蓟PGR)可随着慢性萎缩性胃炎进展而降低，且不易受到外界诸多因素干扰。通常将PGI70g/L且PGR3.0作为萎缩性胃炎的诊断临界值及无症状健康人群的胃癌筛查界限值。G17主要由胃窦的G细胞分泌，其水平取决于胃内PH值和胃窦G细胞的数量，能很好地反映胃窦黏膜的萎缩状态。近来有研究表明，G17参与了胃癌发生和发展的全过程,胃癌患者血清GT7表达水平明显升高。也有研究发现，将PG工、PG口、PGR.G-17.幽门螺杆菌抗体5项指标联合，可提高早癌筛查的灵敏度和特异度。我们团队在开展社区胃癌筛查时发现，将血清学检测联合流行病学及个体危险因素如年龄、胃癌家族史胃癌一级亲属等纳入筛查计划，可相对准确地筛选出胃癌高风险人群进行胃镜检查，从而获得较高的成本-效益比。除了以上分子外,最近有研究发现P。Peye结构域蛋白1(POPDC1)、分泌型WAP结构域蛋白HE4(WFDC2)、m很7-92等在胃癌和肠上皮化生患者的血清中均高表达，这或许提示它们具有成为肠上皮化生和胃癌新的生物标志物和治疗靶点的潜力。有关血清学标志物胃癌的筛查目前也在不断研究探索之中，单一分子或单一组学得到的分子作为预测标志物仍存在缺陷，目前多组学、多种分子的联合预测将会成为一种研究趋势。:胃镜下病变表现结合病理组织检查仍是目前诊断早期胃癌的最直接有效的手段，但是在实际胃镜检查工作中，由于早期胃癌和癌前病变内镜下表现多种多样，在很多情况下很不典型，导致普通胃镜对早期胃癌胃黏膜的微细改变不易察觉，无法进行针对性活检病理检查。近年来新型内镜如高分辨率内镜(HRE)、色素内镜(chromoendoscopy)、放大内镜(magnificationendoscopy,ME)、荧光内镜fluorescenceendoscopy)、窄带光成像技术narrow-bandimaging,NBI)、光学相干层析成像技术(opticalcoherencetomography,OCT)x光谱分析技术(pointspectroscopy)、共聚焦激光显微内镜(confocallaserendomicroscopy,CLE)等不断涌现，在一定程度上提高了胃肠道肿瘤的早期诊断率。但仍有一些难以发现的病灶，具检出率完全依赖于内镜医生的自身素质，且在很多情况下阴性活检率很高，这不仅给患者带来一定的损伤，而且还增加了病理医生的负担。为了突破目前基于形态学改变的内镜下诊断的局限性，满足体内活体成像的需求，分子影像的出现掀起了肿瘤诊断研究的热潮。分子影像是在分子、细胞水平对生理病理过程进行定性、定量与可视化，是肿瘤在体研究的有力工具。2011年，/Va口七例ed/Z/oe杂志首次报道了靶向荧光分子探针在临床手术中实现卵巢癌灶导航的应用，自此靶向荧光分子探针辅助的分子影像技术成为热点。此后，靶向叶酸受体的OTL38x靶向VEGF的Bevacizumab-IRDyeSOOCWx靶向膜联蛋白的BLZT00等靶向探针，已经相继进入内镜指导下的肿瘤筛查和术中导航的临床试验，为临床医生提供了实时精确的肿瘤信息，获得了极佳的数据反馈。靶向分子探针是分子影像的灵魂，而胃癌标志物的选择是靶向分子探针合成的前提。由于目前胃癌肿瘤标志物的相关研究，大多存在研究规模较小、纳入病例数偏少、随访时间较短等问题，使得其所报道的标记物欠缺确定性的临床价值。胃癌的蛋白质组学及单细胞测序等研究，为揭示与胃癌相关的蛋白质组改变提供了大量信息，但目前仍存在重大挑战。我们课题组前期通过高通量测序及组织芯片发现，CEACAM6在胃癌前病变及癌组织中表达升高，进一步合成抗CEACAM6近红外荧光标记探针，初步探索发现该探针可有效标记癌前病变，可作为早期胃癌筛查的有效工具，目前该研究正在进行比格犬胃癌模型体内研究。3.人工智能（artificialIntelligence,AI）:大数据时代AI迅速发展,在消化内镜检查中，AI也提供了无限可能。王智杰等48采用卷积神经网络（CNN）构建深度学习模型，在早期胃癌的诊断方面具有较高的准确率、特异度和敏感度，均优于相比较的4名内镜医师。近年来，鼓楼医院研究团队在AI辅助内镜诊断方面做了大量研究工作，发现在深度卷积神经网络（DCNNs）系统的辅助下，实习内镜医生检测早期胃癌的能力明显提高，敏感度由82.7%提高到94.7%,表现与经验丰富的专家相当（敏感度：94.7%比97.4%）。这些结果表明,DCNNs系统对于提高早期胃癌的检出率具有很大的潜力，对发展中地区缺乏广泛经验和培训的内镜工作者更有帮助。Kanesaka等与Zhu等的研究，也都证明了AI参与下的早期溃疡型胃癌识别准确率和特异度均增高。但是AI模型需要分析极大量的训练图像并提取具体的临床特征，存在选择偏倚和疾病谱偏倚，导致诊断的假阳性率偏高，AI辅助诊断也是不断学习、不断提高的过程，但很多情况下，AI只能用于辅助诊断，而不能完全取代人工。三、讨论与展望近些年来胃癌前病变越来越受到重视，对其发病机制的研究也取得了不少进展，目前研究发现肠上皮化生、异型增生及SPEM作为重要的癌前病变，主要受CDX1、CDX2、VIL1、MUC2、SOX2、KLF4、CD44v9.凝聚素蛋白、MUC6、HE4及Claudin-18等分子调控，通过激活cateninxWnt.NFB及ERKl/2等信号通路从而发生发展。胃癌前病变发病机制的研究有赖于更客观、更成熟研究模型的建立，多组学标志物筛选及大规模人群验证将为胃癌前病变及胃癌血清学筛查提供可靠的标志分子，新型内镜及AI辅助技术将使得早期胃癌更容易被发现、更精准被活检。