引用本文： 羅云, 王崇樹. 胃動蛋白基因l在胃黏膜相關疾病中的作用. 中國普外基礎與臨床雜志, 2015, 22(9): 1143-1147. doi: 10.7507/1007-9424.20150297 復制
現代社會由于人們競爭激烈，精神壓力大，生活節奏快，再加上大饑大飽、煙酒過度等不良的飲食及生活習慣，導致胃病逐漸增多。據統計[1]，我國成人幽門螺桿菌（Helicobacter pylori，HP）的感染率為40%～60%，且屬于胃癌高發國家，胃癌新發病例約40萬例/年，死亡人數約35萬例/年，新發和死亡人數均約占全球胃癌病例的40%。胃炎、胃潰瘍或胃癌等胃病的發生發展與胃黏膜均有著密切的關系，正常情況下，胃腸道黏膜上皮細胞通過自身修復功能和胃黏膜保護因子的作用，達到細胞增殖和死亡之間的平衡，以維持自身穩態。各種有毒物質的攝入、胃酸分泌過多、HP感染等因素均可引起穩態失衡，導致胃黏膜相關疾病的發生。近年來，研究[2-3]表明，胃動蛋白基因（GKN，包括GKN1和GKN2）、三葉因子家族（TFF，包括TFF1和TFF2）、前列腺素（PG）、熱休克蛋白等均是重要的胃黏膜保護因子。筆者現對GKN1與胃黏膜相關疾病的關系作一綜述。
1 GKN1的生物學特性
胃動蛋白家族基因（gastrokines，GKNS）包括GKN1、GKN2及GKN3三個成員，GKN1曾被稱為胃竇黏膜蛋白18（AMP-18）、CA11、FOVEOLIN和TFIZ2，2003年被人類基因命名委員會（HGNC）命名為“GKN1” [4]。GKN1位于人染色體2p13.3，含6個外顯子及5個內含子，其mRNA長750 bp，翻譯的肽鏈由183～185個氨基酸組成[5]。不同種屬之間GKN1的基因序列高度保守，其編碼蛋白的氨基酸序列中都含有4個位置保守的半胱氨酸殘基，以保持其結構的穩定性；在N末端都含有一段信號肽序列，表明該蛋白家族屬于分泌蛋白[5]。GKN1 mRNA及其蛋白高度表達于正常胃小凹上皮細胞中，此外其也表達在上皮化生組織（如Barrett食管、受傷后的腸道、慢性胰腺炎或胰腺癌的胰膽管等） 的表層、胎盤、卵巢腫瘤組織以及口腔黏膜中[5-7]。
2 GKN1的蛋白結構及功能結構域
Sanchez-Pulido等[8]發現，人類中存在一種新的保守的蛋白功能域BRICHOS。GKNS家族成員均含有約由100個氨基酸組成的BRICHOS結構域，其保守序列位于一對可以形成二硫鍵而發揮蛋白折疊作用的半胱氨酸周圍。BRICHOS的主要成員包括淀粉樣纖維蛋白基因〔（BRI，包括BRI1、BRI2及BRI3）〕、軟骨調節素-Ⅰ（chondromodulin-Ⅰ，ChM-Ⅰ）、表面蛋白C（surfactant protein C，SP-C）、CA11等。研究[8]已證實，BRI2基因突變可導致神經功能紊亂，與阿爾茨海默病相關；ChM-Ⅰ和SP-C基因突變導致相關蛋白表達下調，分別與軟骨肉瘤和呼吸窘迫綜合征相關；而CA11與胃癌相關。分子生物學研究[9]表明，BRICHOS蛋白功能域可能扮演著胞內運輸、前肽加工、分子伴侶、分泌功能單位等角色。Yoon等[10]的研究表明，GKN1的BRICHOS結構域和NH2末端疏水區域通過抑制DNA甲基轉移酶1（DNMT1）和組蛋白甲基化轉移酶2（EZH2）的表達，以及DNMT1的活性來調節細胞周期進展，從而減少表觀遺傳修飾，最終減少胃腺癌細胞（AGS）系的生存、增殖和集落形成。該研究[10]結果顯示，它們可能是抑制腫瘤活動的主要功能域。
3 GKN1的功能
Martin等[11]的實驗結果表明，人、小鼠等哺乳動物的胃竇黏膜均高度表達GKN1蛋白，且胃竇黏膜提取物和重組GKN1蛋白具有促進上皮細胞生長的作用，因此他們認為，GKN1具有維持胃黏膜上皮完整性的功能。Toback等[12]發現，將吲哚美辛灌入小鼠的胃后，在還沒有引起胃黏膜損傷時，就先導致胃竇黏膜中GKN1含量的下降；當發生胃黏膜損傷時，GKN1可刺激胃黏膜細胞的生長，促進受傷胃黏膜單層上皮細胞的快速修復，表明GKN1可能具有保護胃竇黏膜和促進其損傷后愈合的功能。Nardone等[13]的研究表明，HP陽性的胃炎患者與HP陰性者相比較，前者胃黏膜上GKN1的表達水平較后者降低，故他們認為在存在HP感染的胃炎患者中，GKN1在胃黏膜上的表達下調。Yoon等[14]研究了HP的毒素相關基因A（cytotoxin-associated gene A，CagA）與GKN1表達的關系，結果表明GKN1超表達可抑制HP的致癌效應。
近些年來，許多研究[15-17]表明，GKN1對保持胃黏膜完整性發揮著重要的作用，且還能抑制胃腫瘤細胞增殖，并誘導胃腫瘤細胞凋亡，GKN1功能的缺失會導致胃上皮細胞的增殖和惡性轉化。此外，Yoon等[10, 16]研究發現，GKN1的BRICHOS結構域及NH2末端疏水區域與5-氟尿嘧啶（5-FU）具有協同抗癌作用。另有研究[18-19]表明，GKN1可通過促進多個蛋白的組裝和遷移，使之成為特定的緊密連接蛋白，同時促進肌動蛋白纖維網絡穩定，以起到保護結腸黏膜上皮細胞、促進其屏障功能恢復和提高防御能力的作用。也有研究[6]表明，在口腔黏膜上，GKN1通過增加特定緊密連接和黏合連接蛋白的積聚，來發揮黏膜屏障的保護功能，并防止這些蛋白的受損和丟失。還有研究[7]表明，GKN1可表達在正常的妊娠胎盤組織中，但其在絨毛膜癌及妊娠滋養層的腫瘤組織中的表達水平顯著降低，這提示GKN1可能對絨毛膜外滋養層細胞的遷移和入侵起重要作用。這些研究[6-7, 15-19]表明，GKN1不僅可以維持胃黏膜的穩態，而且在其他器官中也扮演著重要的角色。
4 GKN1在胃非腫瘤性疾病中的表達
正常胃黏膜存在促炎和抗炎平衡，以有效地中和有害環境對胃黏膜的過度損傷，維持其穩態的環境[20]。當促炎和抗炎細胞因子間失衡時，即可致使胃黏膜受損，從而導致胃炎。GKN1及其蛋白主要位于人胃黏膜細胞的表面，其表達的分泌蛋白主要作用于細胞腔外的環境，以維持黏膜的穩態[5]。在炎癥介質中，核轉錄因子-κB（NF-κB）是一種有效的轉錄因子，它協調許多由HP誘發的炎癥和免疫過程[21]，異常激活NF-κB可以導致胃癌細胞生長，并阻滯其細胞凋亡[22]。環氧合酶-2（COX-2）主要表達在發炎部位，與胃癌等腫瘤的發生相關聯，其表達可能是HP誘發胃癌的機理之一[23]。Yoon等[24]研究了GKN1對炎性介質表達的影響，結果發現，在轉染了GKN1的AGS細胞中NF-κB和COX-2的表達水平均降低，而在轉染了敲除GKN1的HFE-145細胞中NF-κB和COX-2的表達水平增加，這表明GKN1可以通過調節NF-κB信號通路來降低炎性介質的表達水平，維護胃黏膜的穩態，從而抑制胃上皮細胞向胃癌細胞發展。
HP已被確認為慢性胃炎的病原體，如萎縮性胃炎伴腸上皮化生。慢性胃炎可以發展成其他多種胃疾病，包括消化性胃潰瘍和與胃黏膜相關聯的淋巴瘤，甚至胃癌[25]。CagA由HP通過Ⅳ型分泌系統直接注入到胃黏膜上皮細胞中，從而誘導細胞增殖、活性氧產生及抗凋亡蛋白活性增加，有利于細胞的遷移和入侵[14]。Yoon等[14]調查了感染了HP的人和小鼠的胃癌細胞和胃黏膜組織中CagA和GKN1的關系，結果顯示，CagA可減少GKN1的復制數量及其表達，而GKN1的超表達可通過束縛CagA而抑制其致癌效應。Choi等[26]發現，CagA的表達與GKN1的表達呈負相關性，當CagA陽性時，胃黏膜即可見單核細胞浸潤、萎縮和腸上皮化生，GKN1的表達水平顯著降低，且其表達水平與胃炎的程度密切相關。Resnick等[27]采用激光捕獲顯微切割技術提取了10例胃竇潰瘍黏膜標本中的GKN1 mRNA，檢測了HP根除前后GKN1的表達，結果顯示，與根除HP前相比，根除HP后胃黏膜組織中GKN1的表達水平增加了2.5倍。Nardone等[28]檢測了65例消化不良患者的胃體和胃竇黏膜，以及28例胃癌患者的癌組織和癌旁組織中GKN1的表達，結果顯示，與HP陰性者相比，HP陽性者的胃黏膜中GKN1的表達水平顯著降低；從慢性胃炎、萎縮性胃炎、胃黏膜腸上皮化生到胃癌，GKN1的表達水平逐漸降低。故他們認為，HP感染可下調GKN1的表達，且GKN1表達可能與胃病的發展過程有關。
以上研究[14, 26-28]表明，GKN1表達與HP感染和胃炎癥程度均呈負相關，并可抑制CagA的作用，GKN1在協調炎性介質表達、維護胃黏膜穩態等方面均起重要作用。
5 GKN1在胃腫瘤組織中的表達
2000年，Yoshikawa等[29]首次對胃癌組織與正常胃黏膜組織中GKN1的表達情況進行比較，結果發現，GKN1在胃癌組織中的表達缺失，較低的GKN1表達水平可以增加胃疾病發生發展的風險[30]。那么，GKN1在胃腫瘤組織中的表達情況如何?其作用機理是什么？筆者將從以下多個方面進行闡述。
5.1 GKN1表達與HP感染
前面已經提到，HP感染可調節GKN1的表達，抑制其致癌效應。Xiao等[31]應用實時熒光定量逆轉錄聚合酶鏈反應（RT-PCR）和免疫組織化學方法檢測了52例胃癌患者的癌組織及其癌旁組織中GKN1的表達情況，結果表明，GKN1及其蛋白在胃癌組織中的表達水平均低于癌旁組織，GKN1在HP陽性胃癌組織中的表達水平低于HP陰性者。故他們認為，GKN1是一種胃保護性基因，但其保護作用可能因HP感染而減弱。Yoon等[14]分析了人和小鼠胃癌細胞和胃黏膜組織中CagA對GKN1表達的影響，結果顯示，CagA能下調GKN1蛋白的表達，而GKN1可抑制CagA誘導的細胞增殖、遷移、入侵等致癌潛力。故他們得出結論，GKN1可能抑制CagA誘導的胃上皮細胞的惡性轉化和胃癌的進展。
5.2 GKN1與p16/Rb和p21waf信號通路
Xing等[15]采用蛋白質組學、免疫印跡法和免疫組織化學方法檢測了胃癌細胞中GKN1的表達水平，并用蛋白印跡結合免疫熒光法監測該蛋白的分泌過程，以探討GKN1的作用及其分子機理。結果表明，GKN1是一種分泌蛋白，它具有抑制胃癌細胞生長和促進胃黏膜細胞生長的雙重作用，其主要抑癌機理是通過激活p16/Rb和p21waf通路來調控胃癌細胞衰老，從而抑制其生長。該結果提示，GKN1可誘導胃癌細胞衰老，這為胃癌的治療提供了新思路。
5.3 GKN1與上皮間質轉化（epithelial-mesenchy-mal transition，EMT）
EMT是一種正常的生理過程，在此期間，細胞失去上皮特性，逐漸轉化為具有活動能力、能夠在細胞基質中自由移動的間質細胞，并能遷移到新的部位，參與組織和器官構造；而在癌腫起源的上皮細胞中，EMT使腫瘤細胞轉換成具有侵襲性的癌細胞，促使他們破壞并進入周圍正常組織，并向全身擴散到其他組織或器官[32]。循環腫瘤細胞被認為是發生了EMT，使其獲得侵入的能力和可塑性[33]。不幸的是，大多數的胃癌患者在疾病的晚期階段才被診斷，因此死亡率很高[34]。如何導致EMT和腫瘤細胞遷移的信號識別仍然是腫瘤研究中的主要難點，而更好地理解胃癌轉移和入侵的分子機理可為胃癌治療提供新思路和信息[4]。Yoon等[17]把轉染了GKN1和敲除了GKN1的AGS細胞分別用于傷口愈合、微孔趨化和入侵檢測的體外實驗中，同時檢測了GKN1對EMT和細胞遷移的影響，結果發現，轉染了GKN1的AGS細胞的遷移和侵襲能力均受到抑制。這些結果表明，GKN1可通過抑制發生EMT的癌細胞的遷移，在胃腫瘤的發生與進展過程中起到抑制作用。
5.4 GKN1與遺傳信息改變
5.4.1 GKN1的表達異常
Yoon等[35]檢測了胃腺瘤和胃癌組織中GKN1的表達，并分析了其突變、表觀遺傳改變、DNA復制變化和mRNA轉錄表達的變化。免疫組織化學結果顯示，40例胃腺瘤中有36例的GKN1表達缺失或表達下調，190例胃癌中有170例的GKN1表達缺失或表達下調；免疫印跡分析結果顯示，25例胃癌中有21例的GKN1表達缺失或表達下調；GKN1的DNA復制數量和mRNA轉錄表達水平均顯著下降，然而未檢測到GKN1突變；轉染GKN1的野生型胃癌AGS細胞的增殖受到抑制，且GKN1能誘導細胞死亡。他們得出結論：在胃癌中GKN1沒有發生突變，而存在GKN1表達的缺失。GKN1的失活作為早期事件，可能在胃癌的發展中起重要作用。
5.4.2 GKN1與miR-185
Yoon等[16]進一步研究了GKN1與miR-185的分子功能，并調查了其作用機理。結果顯示，在胃癌細胞中，GKN1蛋白可通過誘導內源性的miR-185，直接將表觀遺傳效應物DNMT1和EZH2作為目標，而抑制胃癌細胞的生長；另外，GKN1可通過miR-185上調乙酰基轉移酶Tip60的表達，下調組蛋白去乙酰化酶1（HDAC1）的表達，以此調節細胞周期蛋白，誘導胃癌細胞的細胞周期阻滯；此外，GKN1的表達與DNMT1和EZH2表達呈負相關性。他們認為，GKN1-miR-185-DNMT1軸通過調節表觀遺傳性變化和細胞周期而抑制胃腫瘤細胞的增殖及其惡性轉化。
5.4.3 GKN1與端粒
端粒是線性染色體末端的重復DNA-蛋白質復合體，端粒長度及功能的失調與衰老和腫瘤發生有關[36]。Yoon等[37]的研究表明：與未轉染GKN1的胃癌AGS及MKN1細胞相比較，轉染了GKN1的細胞的端粒長度、端粒酶活性和端粒酶逆轉錄酶的表達水平均顯著下降，而端粒重復結合因子1的表達水平卻增加。端粒重復結合因子1可以降低端粒酶活性，減少端粒酶逆轉錄酶mRNA及其蛋白的表達，減緩癌細胞的生長。故他們認為，GKN1可以束縛原癌基因，抑制端粒酶逆轉錄酶的活性，保護端粒重復結合因子1的活性。同時，通過對35例胃癌患者的研究[37]發現，與正常胃黏膜細胞相比較，胃癌細胞的端粒長度顯著縮短。這些結果[37]表明，GKN1可能作為一種潛在的原癌基因抑制劑，通過縮短胃癌細胞的端粒長度而導致其衰老和凋亡。
5.4.4 GKN1與SOX9基因
SOX9屬于SOX基因家族，作為轉錄因子在多種細胞譜系的分化和發展中均起著核心作用[38]。SOX9是經典Wnt/β-catenin信號通路的調節因子[39]。SOX9在胃腸道中的表達有一定的范圍，當上皮細胞分化時，SOX9的表達水平上升[40]。研究[41]結果表明，SOX9與胃癌的發展密切相關，其表達在胃癌的發展過程中上調。Choi等[42]檢測了分別轉染GKN1和β-catenin的AGS以及MKN1細胞中SOX9的表達水平，結果顯示，β-catenin誘導SOX9的表達，而GKN1抑制SOX9的表達，胃癌細胞中SOX9的表達和GKN1的表達之間存在著負相關性。故他們[42]得出結論，GKN1的缺失可使SOX9過度表達，這可能參與了早期胃癌的發展。
6 小結與展望
目前國內外學者對GKNS進行了大量研究，尤其是對GKN1和胃癌的關系進行了系統研究，但關于GKNS的其他成員如GKN2和GKN3的作用，以及三者之間有無相關聯系的研究卻相對較少。Kim等[43]的研究顯示，GKN2可能通過抑制GKN1活性而調節胃上皮細胞的動態平衡，但這些結論還需要進一步研究。
研究[14-17, 26-28]結果表明，GKN1具有保護胃黏膜、促進受損黏膜修復、抑制腫瘤進展等功能，GKN1的表達從早期胃炎、慢性胃炎、萎縮性胃炎及化生、胃潰瘍到胃癌依次逐漸下調。所以，如果能對GKN1的表達水平劃定一參考范圍，將對胃黏膜相關疾病的鑒別及診治均有著重要的意義，如胃良惡性疾病的鑒別、胃癌的早期診斷等。雖然GKN1的檢測技術復雜且費用昂貴，在一般的醫院開展較困難，但隨著科學技術的發展和檢測技術的改進，將來GKN1檢測有可能成為臨床常規檢測項目。GKN1的表達在胃癌等胃黏膜相關疾病中下調或缺失，提示可以從基因治療路徑上調節GKN1的表達，從而開發新的胃黏膜保護劑和胃癌抑制劑。GKN1不僅能抑制胃良性疾病向胃癌的發展，而且能抑制胃癌的進展。因此，合理調節GKN1的活性和刺激其抗癌效應，也可以為治療胃癌提供新的手段和方法，最終實現胃癌預防、診治和緩解的目的。GKN1抑制腫瘤進展的分子機理在很大程度上還是未知的，需要未來的研究進一步探索。GKN1可以作為胃癌治療的潛在新思路和新手段。
關于胃癌組織中GKN1與預后的關系，Xiao等[31]研究發現，GKN1的表達與胃癌患者術前外周血中癌胚抗原（CEA）和CA19-9的水平均無關，因此推測其不能作為評判預后的指標。而Moss等[30]通過對155例胃癌的研究發現，有78%的彌漫性胃癌和42%的腸型胃癌存在GKN1和GKN2表達的缺失，在腸型胃癌患者中GKN1和GKN2表達的缺失與更短的總生存期相關。因此，GKN1對胃癌患者預后判斷的價值有待于進一步的臨床循證學研究，以驗證GKN1是否適用于胃癌患者的預后判斷。
現代社會由于人們競爭激烈，精神壓力大，生活節奏快，再加上大饑大飽、煙酒過度等不良的飲食及生活習慣，導致胃病逐漸增多。據統計[1]，我國成人幽門螺桿菌（Helicobacter pylori，HP）的感染率為40%～60%，且屬于胃癌高發國家，胃癌新發病例約40萬例/年，死亡人數約35萬例/年，新發和死亡人數均約占全球胃癌病例的40%。胃炎、胃潰瘍或胃癌等胃病的發生發展與胃黏膜均有著密切的關系，正常情況下，胃腸道黏膜上皮細胞通過自身修復功能和胃黏膜保護因子的作用，達到細胞增殖和死亡之間的平衡，以維持自身穩態。各種有毒物質的攝入、胃酸分泌過多、HP感染等因素均可引起穩態失衡，導致胃黏膜相關疾病的發生。近年來，研究[2-3]表明，胃動蛋白基因（GKN，包括GKN1和GKN2）、三葉因子家族（TFF，包括TFF1和TFF2）、前列腺素（PG）、熱休克蛋白等均是重要的胃黏膜保護因子。筆者現對GKN1與胃黏膜相關疾病的關系作一綜述。
1 GKN1的生物學特性
胃動蛋白家族基因（gastrokines，GKNS）包括GKN1、GKN2及GKN3三個成員，GKN1曾被稱為胃竇黏膜蛋白18（AMP-18）、CA11、FOVEOLIN和TFIZ2，2003年被人類基因命名委員會（HGNC）命名為“GKN1” [4]。GKN1位于人染色體2p13.3，含6個外顯子及5個內含子，其mRNA長750 bp，翻譯的肽鏈由183～185個氨基酸組成[5]。不同種屬之間GKN1的基因序列高度保守，其編碼蛋白的氨基酸序列中都含有4個位置保守的半胱氨酸殘基，以保持其結構的穩定性；在N末端都含有一段信號肽序列，表明該蛋白家族屬于分泌蛋白[5]。GKN1 mRNA及其蛋白高度表達于正常胃小凹上皮細胞中，此外其也表達在上皮化生組織（如Barrett食管、受傷后的腸道、慢性胰腺炎或胰腺癌的胰膽管等） 的表層、胎盤、卵巢腫瘤組織以及口腔黏膜中[5-7]。
2 GKN1的蛋白結構及功能結構域
Sanchez-Pulido等[8]發現，人類中存在一種新的保守的蛋白功能域BRICHOS。GKNS家族成員均含有約由100個氨基酸組成的BRICHOS結構域，其保守序列位于一對可以形成二硫鍵而發揮蛋白折疊作用的半胱氨酸周圍。BRICHOS的主要成員包括淀粉樣纖維蛋白基因〔（BRI，包括BRI1、BRI2及BRI3）〕、軟骨調節素-Ⅰ（chondromodulin-Ⅰ，ChM-Ⅰ）、表面蛋白C（surfactant protein C，SP-C）、CA11等。研究[8]已證實，BRI2基因突變可導致神經功能紊亂，與阿爾茨海默病相關；ChM-Ⅰ和SP-C基因突變導致相關蛋白表達下調，分別與軟骨肉瘤和呼吸窘迫綜合征相關；而CA11與胃癌相關。分子生物學研究[9]表明，BRICHOS蛋白功能域可能扮演著胞內運輸、前肽加工、分子伴侶、分泌功能單位等角色。Yoon等[10]的研究表明，GKN1的BRICHOS結構域和NH2末端疏水區域通過抑制DNA甲基轉移酶1（DNMT1）和組蛋白甲基化轉移酶2（EZH2）的表達，以及DNMT1的活性來調節細胞周期進展，從而減少表觀遺傳修飾，最終減少胃腺癌細胞（AGS）系的生存、增殖和集落形成。該研究[10]結果顯示，它們可能是抑制腫瘤活動的主要功能域。
3 GKN1的功能
Martin等[11]的實驗結果表明，人、小鼠等哺乳動物的胃竇黏膜均高度表達GKN1蛋白，且胃竇黏膜提取物和重組GKN1蛋白具有促進上皮細胞生長的作用，因此他們認為，GKN1具有維持胃黏膜上皮完整性的功能。Toback等[12]發現，將吲哚美辛灌入小鼠的胃后，在還沒有引起胃黏膜損傷時，就先導致胃竇黏膜中GKN1含量的下降；當發生胃黏膜損傷時，GKN1可刺激胃黏膜細胞的生長，促進受傷胃黏膜單層上皮細胞的快速修復，表明GKN1可能具有保護胃竇黏膜和促進其損傷后愈合的功能。Nardone等[13]的研究表明，HP陽性的胃炎患者與HP陰性者相比較，前者胃黏膜上GKN1的表達水平較后者降低，故他們認為在存在HP感染的胃炎患者中，GKN1在胃黏膜上的表達下調。Yoon等[14]研究了HP的毒素相關基因A（cytotoxin-associated gene A，CagA）與GKN1表達的關系，結果表明GKN1超表達可抑制HP的致癌效應。
近些年來，許多研究[15-17]表明，GKN1對保持胃黏膜完整性發揮著重要的作用，且還能抑制胃腫瘤細胞增殖，并誘導胃腫瘤細胞凋亡，GKN1功能的缺失會導致胃上皮細胞的增殖和惡性轉化。此外，Yoon等[10, 16]研究發現，GKN1的BRICHOS結構域及NH2末端疏水區域與5-氟尿嘧啶（5-FU）具有協同抗癌作用。另有研究[18-19]表明，GKN1可通過促進多個蛋白的組裝和遷移，使之成為特定的緊密連接蛋白，同時促進肌動蛋白纖維網絡穩定，以起到保護結腸黏膜上皮細胞、促進其屏障功能恢復和提高防御能力的作用。也有研究[6]表明，在口腔黏膜上，GKN1通過增加特定緊密連接和黏合連接蛋白的積聚，來發揮黏膜屏障的保護功能，并防止這些蛋白的受損和丟失。還有研究[7]表明，GKN1可表達在正常的妊娠胎盤組織中，但其在絨毛膜癌及妊娠滋養層的腫瘤組織中的表達水平顯著降低，這提示GKN1可能對絨毛膜外滋養層細胞的遷移和入侵起重要作用。這些研究[6-7, 15-19]表明，GKN1不僅可以維持胃黏膜的穩態，而且在其他器官中也扮演著重要的角色。
4 GKN1在胃非腫瘤性疾病中的表達
正常胃黏膜存在促炎和抗炎平衡，以有效地中和有害環境對胃黏膜的過度損傷，維持其穩態的環境[20]。當促炎和抗炎細胞因子間失衡時，即可致使胃黏膜受損，從而導致胃炎。GKN1及其蛋白主要位于人胃黏膜細胞的表面，其表達的分泌蛋白主要作用于細胞腔外的環境，以維持黏膜的穩態[5]。在炎癥介質中，核轉錄因子-κB（NF-κB）是一種有效的轉錄因子，它協調許多由HP誘發的炎癥和免疫過程[21]，異常激活NF-κB可以導致胃癌細胞生長，并阻滯其細胞凋亡[22]。環氧合酶-2（COX-2）主要表達在發炎部位，與胃癌等腫瘤的發生相關聯，其表達可能是HP誘發胃癌的機理之一[23]。Yoon等[24]研究了GKN1對炎性介質表達的影響，結果發現，在轉染了GKN1的AGS細胞中NF-κB和COX-2的表達水平均降低，而在轉染了敲除GKN1的HFE-145細胞中NF-κB和COX-2的表達水平增加，這表明GKN1可以通過調節NF-κB信號通路來降低炎性介質的表達水平，維護胃黏膜的穩態，從而抑制胃上皮細胞向胃癌細胞發展。
HP已被確認為慢性胃炎的病原體，如萎縮性胃炎伴腸上皮化生。慢性胃炎可以發展成其他多種胃疾病，包括消化性胃潰瘍和與胃黏膜相關聯的淋巴瘤，甚至胃癌[25]。CagA由HP通過Ⅳ型分泌系統直接注入到胃黏膜上皮細胞中，從而誘導細胞增殖、活性氧產生及抗凋亡蛋白活性增加，有利于細胞的遷移和入侵[14]。Yoon等[14]調查了感染了HP的人和小鼠的胃癌細胞和胃黏膜組織中CagA和GKN1的關系，結果顯示，CagA可減少GKN1的復制數量及其表達，而GKN1的超表達可通過束縛CagA而抑制其致癌效應。Choi等[26]發現，CagA的表達與GKN1的表達呈負相關性，當CagA陽性時，胃黏膜即可見單核細胞浸潤、萎縮和腸上皮化生，GKN1的表達水平顯著降低，且其表達水平與胃炎的程度密切相關。Resnick等[27]采用激光捕獲顯微切割技術提取了10例胃竇潰瘍黏膜標本中的GKN1 mRNA，檢測了HP根除前后GKN1的表達，結果顯示，與根除HP前相比，根除HP后胃黏膜組織中GKN1的表達水平增加了2.5倍。Nardone等[28]檢測了65例消化不良患者的胃體和胃竇黏膜，以及28例胃癌患者的癌組織和癌旁組織中GKN1的表達，結果顯示，與HP陰性者相比，HP陽性者的胃黏膜中GKN1的表達水平顯著降低；從慢性胃炎、萎縮性胃炎、胃黏膜腸上皮化生到胃癌，GKN1的表達水平逐漸降低。故他們認為，HP感染可下調GKN1的表達，且GKN1表達可能與胃病的發展過程有關。
以上研究[14, 26-28]表明，GKN1表達與HP感染和胃炎癥程度均呈負相關，并可抑制CagA的作用，GKN1在協調炎性介質表達、維護胃黏膜穩態等方面均起重要作用。
5 GKN1在胃腫瘤組織中的表達
2000年，Yoshikawa等[29]首次對胃癌組織與正常胃黏膜組織中GKN1的表達情況進行比較，結果發現，GKN1在胃癌組織中的表達缺失，較低的GKN1表達水平可以增加胃疾病發生發展的風險[30]。那么，GKN1在胃腫瘤組織中的表達情況如何?其作用機理是什么？筆者將從以下多個方面進行闡述。
5.1 GKN1表達與HP感染
前面已經提到，HP感染可調節GKN1的表達，抑制其致癌效應。Xiao等[31]應用實時熒光定量逆轉錄聚合酶鏈反應（RT-PCR）和免疫組織化學方法檢測了52例胃癌患者的癌組織及其癌旁組織中GKN1的表達情況，結果表明，GKN1及其蛋白在胃癌組織中的表達水平均低于癌旁組織，GKN1在HP陽性胃癌組織中的表達水平低于HP陰性者。故他們認為，GKN1是一種胃保護性基因，但其保護作用可能因HP感染而減弱。Yoon等[14]分析了人和小鼠胃癌細胞和胃黏膜組織中CagA對GKN1表達的影響，結果顯示，CagA能下調GKN1蛋白的表達，而GKN1可抑制CagA誘導的細胞增殖、遷移、入侵等致癌潛力。故他們得出結論，GKN1可能抑制CagA誘導的胃上皮細胞的惡性轉化和胃癌的進展。
5.2 GKN1與p16/Rb和p21waf信號通路
Xing等[15]采用蛋白質組學、免疫印跡法和免疫組織化學方法檢測了胃癌細胞中GKN1的表達水平，并用蛋白印跡結合免疫熒光法監測該蛋白的分泌過程，以探討GKN1的作用及其分子機理。結果表明，GKN1是一種分泌蛋白，它具有抑制胃癌細胞生長和促進胃黏膜細胞生長的雙重作用，其主要抑癌機理是通過激活p16/Rb和p21waf通路來調控胃癌細胞衰老，從而抑制其生長。該結果提示，GKN1可誘導胃癌細胞衰老，這為胃癌的治療提供了新思路。
5.3 GKN1與上皮間質轉化（epithelial-mesenchy-mal transition，EMT）
EMT是一種正常的生理過程，在此期間，細胞失去上皮特性，逐漸轉化為具有活動能力、能夠在細胞基質中自由移動的間質細胞，并能遷移到新的部位，參與組織和器官構造；而在癌腫起源的上皮細胞中，EMT使腫瘤細胞轉換成具有侵襲性的癌細胞，促使他們破壞并進入周圍正常組織，并向全身擴散到其他組織或器官[32]。循環腫瘤細胞被認為是發生了EMT，使其獲得侵入的能力和可塑性[33]。不幸的是，大多數的胃癌患者在疾病的晚期階段才被診斷，因此死亡率很高[34]。如何導致EMT和腫瘤細胞遷移的信號識別仍然是腫瘤研究中的主要難點，而更好地理解胃癌轉移和入侵的分子機理可為胃癌治療提供新思路和信息[4]。Yoon等[17]把轉染了GKN1和敲除了GKN1的AGS細胞分別用于傷口愈合、微孔趨化和入侵檢測的體外實驗中，同時檢測了GKN1對EMT和細胞遷移的影響，結果發現，轉染了GKN1的AGS細胞的遷移和侵襲能力均受到抑制。這些結果表明，GKN1可通過抑制發生EMT的癌細胞的遷移，在胃腫瘤的發生與進展過程中起到抑制作用。
5.4 GKN1與遺傳信息改變
5.4.1 GKN1的表達異常
Yoon等[35]檢測了胃腺瘤和胃癌組織中GKN1的表達，并分析了其突變、表觀遺傳改變、DNA復制變化和mRNA轉錄表達的變化。免疫組織化學結果顯示，40例胃腺瘤中有36例的GKN1表達缺失或表達下調，190例胃癌中有170例的GKN1表達缺失或表達下調；免疫印跡分析結果顯示，25例胃癌中有21例的GKN1表達缺失或表達下調；GKN1的DNA復制數量和mRNA轉錄表達水平均顯著下降，然而未檢測到GKN1突變；轉染GKN1的野生型胃癌AGS細胞的增殖受到抑制，且GKN1能誘導細胞死亡。他們得出結論：在胃癌中GKN1沒有發生突變，而存在GKN1表達的缺失。GKN1的失活作為早期事件，可能在胃癌的發展中起重要作用。
5.4.2 GKN1與miR-185
Yoon等[16]進一步研究了GKN1與miR-185的分子功能，并調查了其作用機理。結果顯示，在胃癌細胞中，GKN1蛋白可通過誘導內源性的miR-185，直接將表觀遺傳效應物DNMT1和EZH2作為目標，而抑制胃癌細胞的生長；另外，GKN1可通過miR-185上調乙酰基轉移酶Tip60的表達，下調組蛋白去乙酰化酶1（HDAC1）的表達，以此調節細胞周期蛋白，誘導胃癌細胞的細胞周期阻滯；此外，GKN1的表達與DNMT1和EZH2表達呈負相關性。他們認為，GKN1-miR-185-DNMT1軸通過調節表觀遺傳性變化和細胞周期而抑制胃腫瘤細胞的增殖及其惡性轉化。
5.4.3 GKN1與端粒
端粒是線性染色體末端的重復DNA-蛋白質復合體，端粒長度及功能的失調與衰老和腫瘤發生有關[36]。Yoon等[37]的研究表明：與未轉染GKN1的胃癌AGS及MKN1細胞相比較，轉染了GKN1的細胞的端粒長度、端粒酶活性和端粒酶逆轉錄酶的表達水平均顯著下降，而端粒重復結合因子1的表達水平卻增加。端粒重復結合因子1可以降低端粒酶活性，減少端粒酶逆轉錄酶mRNA及其蛋白的表達，減緩癌細胞的生長。故他們認為，GKN1可以束縛原癌基因，抑制端粒酶逆轉錄酶的活性，保護端粒重復結合因子1的活性。同時，通過對35例胃癌患者的研究[37]發現，與正常胃黏膜細胞相比較，胃癌細胞的端粒長度顯著縮短。這些結果[37]表明，GKN1可能作為一種潛在的原癌基因抑制劑，通過縮短胃癌細胞的端粒長度而導致其衰老和凋亡。
5.4.4 GKN1與SOX9基因
SOX9屬于SOX基因家族，作為轉錄因子在多種細胞譜系的分化和發展中均起著核心作用[38]。SOX9是經典Wnt/β-catenin信號通路的調節因子[39]。SOX9在胃腸道中的表達有一定的范圍，當上皮細胞分化時，SOX9的表達水平上升[40]。研究[41]結果表明，SOX9與胃癌的發展密切相關，其表達在胃癌的發展過程中上調。Choi等[42]檢測了分別轉染GKN1和β-catenin的AGS以及MKN1細胞中SOX9的表達水平，結果顯示，β-catenin誘導SOX9的表達，而GKN1抑制SOX9的表達，胃癌細胞中SOX9的表達和GKN1的表達之間存在著負相關性。故他們[42]得出結論，GKN1的缺失可使SOX9過度表達，這可能參與了早期胃癌的發展。
6 小結與展望
目前國內外學者對GKNS進行了大量研究，尤其是對GKN1和胃癌的關系進行了系統研究，但關于GKNS的其他成員如GKN2和GKN3的作用，以及三者之間有無相關聯系的研究卻相對較少。Kim等[43]的研究顯示，GKN2可能通過抑制GKN1活性而調節胃上皮細胞的動態平衡，但這些結論還需要進一步研究。
研究[14-17, 26-28]結果表明，GKN1具有保護胃黏膜、促進受損黏膜修復、抑制腫瘤進展等功能，GKN1的表達從早期胃炎、慢性胃炎、萎縮性胃炎及化生、胃潰瘍到胃癌依次逐漸下調。所以，如果能對GKN1的表達水平劃定一參考范圍，將對胃黏膜相關疾病的鑒別及診治均有著重要的意義，如胃良惡性疾病的鑒別、胃癌的早期診斷等。雖然GKN1的檢測技術復雜且費用昂貴，在一般的醫院開展較困難，但隨著科學技術的發展和檢測技術的改進，將來GKN1檢測有可能成為臨床常規檢測項目。GKN1的表達在胃癌等胃黏膜相關疾病中下調或缺失，提示可以從基因治療路徑上調節GKN1的表達，從而開發新的胃黏膜保護劑和胃癌抑制劑。GKN1不僅能抑制胃良性疾病向胃癌的發展，而且能抑制胃癌的進展。因此，合理調節GKN1的活性和刺激其抗癌效應，也可以為治療胃癌提供新的手段和方法，最終實現胃癌預防、診治和緩解的目的。GKN1抑制腫瘤進展的分子機理在很大程度上還是未知的，需要未來的研究進一步探索。GKN1可以作為胃癌治療的潛在新思路和新手段。
關于胃癌組織中GKN1與預后的關系，Xiao等[31]研究發現，GKN1的表達與胃癌患者術前外周血中癌胚抗原（CEA）和CA19-9的水平均無關，因此推測其不能作為評判預后的指標。而Moss等[30]通過對155例胃癌的研究發現，有78%的彌漫性胃癌和42%的腸型胃癌存在GKN1和GKN2表達的缺失，在腸型胃癌患者中GKN1和GKN2表達的缺失與更短的總生存期相關。因此，GKN1對胃癌患者預后判斷的價值有待于進一步的臨床循證學研究，以驗證GKN1是否適用于胃癌患者的預后判斷。