整合素α9與腫瘤的研究進展

林香桃 綜述，談 順 審校

(中南大學湘雅醫學院附屬?？卺t院病理科，?？?570208)

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整合素α9與腫瘤的研究進展

林香桃 綜述，談 順△審校

(中南大學湘雅醫學院附屬?？卺t院病理科，?？?570208)

整合素α9；整合素α9β1；腫瘤；研究進展

整合素(integrin)是跨膜糖蛋白受體，通過與配體的結合介導細胞與細胞、細胞與細胞外基質(extracellular matrix,ECM)之間的相互黏附，并介導細胞與ECM之間的雙向信號傳導。整合素最初是因此類黏附分子主要介導細胞與細胞外基質的黏附，使細胞得以附著而形成整體(integration)而得名。整合素分子都是由α(ITGA)亞基和β(ITGB)亞基通過非共價鍵連接而形成的異二聚體。到目前為止，有18種ITGA亞基和8種ITGB亞基組成24種不同的整合素分子[1]，它們在不同的生理、病理狀態下發揮自身的功能。整合素在機體內廣泛表達，大多數細胞表面均可以表達至少一種整合素。整合素α9(ITGA9)是研究較少的整合素亞基之一，近年來發現ITGA9與腫瘤之間有一定的關系，可能是新的抗腫瘤、抗血管生成治療的潛在靶點。

1 ITGA9的結構和功能

ITGA9基因定位于染色體3p21.3的AP20區[2]，含有28個外顯子。1991年Erle等[3]利用聚合酶鏈反應(polymerase chain reaction,PCR)從轉化生長因子β(transforming growth factor-β,TGF-β)刺激的豚鼠氣道上皮細胞中發現一種新的ITGA亞基。1993年Palmer等[4]在人類肺和小腸cDNA庫及細胞系U937、HL-60和Tera-2的cDNA中發現這種新的ITGA亞基的人類同源基因，命名為ITGA9，并檢測它的cDNA序列和氨基酸序列。ITGA9的cDNA由3 139個核苷酸組成，其含有3 000個核苷酸的開放閱讀框，包括一個終止信號但缺乏一個起始密碼子。Palmer等[4]預測ITGA基因編碼一個含有1 006個氨基酸的成熟蛋白，其與ITGA4有39%的同源性，兩者同屬于一個整合素亞家族。后有文獻報道，ITGA9基因編碼的ITGA9蛋白是一個含1 035個氨基酸的多肽，其中有一個大的包括7個保守重復序列的N-末端胞外結構域、一個跨膜片段和一個短的C-末端細胞質尾部[5]。

ITGA9是機體生命活動必不可少的物質，ITGA9基因敲除的小鼠在出生后6～12 d即死于呼吸衰竭[6]。ITGA9亞基只與ITGB1亞基相互作用形成α9β1異二聚體，換句話說，ITGA9是整合素α9β1的組成成分之一。整合素α9β1在許多類型的細胞上表達，如氣道上皮細胞、角質形成細胞、中性粒細胞、肝細胞、肌細胞(包括平滑肌細胞、骨骼肌細胞和心肌細胞)、破骨細胞和卵母細胞[7]。整合素α9β1的配體很多，可與血小板反應蛋白-1、解整合素-金屬蛋白質酶(ADAM)12/15、神經生長因子、血管細胞黏附分子1、纖維連接蛋白、肌腱蛋白C、骨橋蛋白、血管內皮生長因子(VEGF)-C、D和A等相互作用[8]。現已證實，整合素α9β1在細胞黏附和遷移、肺發育、淋巴管瓣和靜脈瓣膜發育及傷口愈合過程中具有重要的功能。整合素α9β1在不同的信號轉導通路中調控細胞的增殖和分化，起著不可或缺的作用[7]。

2 ITGA9與腫瘤的關系

在惡性腫瘤中，整合素通過介導腫瘤細胞與宿主細胞、腫瘤細胞與基底膜間的黏附及腫瘤發生、發展過程中的多種信號傳遞，直接或間接地影響腫瘤的生長、黏附、浸潤和遷移等多個環節[9]。

通過定位克隆提示ITGA9是3p21.3區帶上的一種新的腫瘤抑制候選基因，在肺癌中發現同源性缺失[10]。后來研究發現，ITGA9在口腔鱗狀細胞癌、頭頸部鱗狀細胞癌、宮頸癌、鼻咽癌、原發性肝細胞癌、前列腺癌和乳腺癌等多種腫瘤中表達下降，有的與該基因甲基化有關，且與腫瘤關系密切。Pavlova等[11]利用一種全新的Notl-微陣列比較基因組雜交技術，分析來自人體不同器官(包括腎、肺、乳腺、卵巢、宮頸、前列腺)的200個惡性腫瘤樣本中3號染色體的181個Notl結合位點，發現30%以上的畸變-缺失、甲基化位于MINT24、BHLHB2、RPL15、ITGA9、VHL等基因上，而ITGA9甲基化超過40%。Gerashchenko等[12]運用DNA微陣列技術分析24個結直腸癌患者遺傳學和表觀遺傳學的改變，發現181個Notl克隆中有137個存在甲基化、缺失和擴增。采用亞硫酸氫鈉測序法證實了結直腸癌中Notl-微陣列位點ITGA9 CpG島的甲基化狀態，說明ITGA9基因的遺傳變異及其表觀遺傳修飾與結腸癌的發生、發展密切相關。通過Notl-微陣列和亞硫酸氫鈉測序分析也發現宮頸鱗狀細胞癌中ITGA9明顯下調[13]。這些篩查研究認為，ITGA9甲基化可以促進癌癥的發展，可能與腫瘤分期、分級有關。Nawaz等[14]采用多重甲基化特異性PCR(MMSP)檢測摩洛哥44例鼻咽癌標本的甲基化ITGA9，發現陽性率為50.0%(22/44)，而對照組18例全部陰性，說明ITGA9甲基化與鼻咽癌密切相關。亦有研究指出，免疫染色提示ITGA9在鼻咽癌中的表達較正常的鼻咽上皮細胞下降了4.9倍，在特異性為100%的EBV陽性鼻咽癌中通過甲基化特異性PCR(MSP)檢測到ITGA9甲基化達56.0%[5]。ITGA9、DLEC1和MLH1都是3p21.3區帶上的抑癌基因。在非小細胞肺癌(NSCLC)中，ITGA9和DLEC1基因的表達水平下降71.0%～78.0%，ITGA9和DLEC1基因同時下降者占52.5%。MSP結果顯示NSCLC中ITGA9基因啟動子甲基化頻率為57.0%。此外，ITGA9在肺鱗癌中表達較腺癌顯著降低[2]，與Dmitriev等[15]的研究結果一致，提出ITGA9可能作為NSCLC早期發現、腫瘤進展、轉移及區分肺鱗癌和腺癌的標志物之一。另有研究發現，ITGA9過表達能夠抑制肝癌細胞增殖和侵襲，促進肝癌細胞失巢凋亡，并通過體內外實驗，證實了ITGA9具有抑制肝癌轉移的功能[16]。在前列腺癌中ITGA9甲基化/缺失的頻率高及表達下調，兩者之間存在相關性。ITGA9可能是區分前列腺腺瘤和不同侵襲性前列腺癌的有用標志物[17]。

雖然研究認為ITGA9是一種候選抑癌基因，但是有些研究結果與之矛盾。ITGA9基因在胎兒肺和肺癌，特別是小細胞肺癌(SCLC)中高表達[10]。整合素α9β1高表達的SCLC患者比低表達的患者生存期更短[18]。ITGA9阻斷抗體和ITGA9-siRNA明顯抑制了乳腺癌細胞侵襲和遷移，而且整合素α9β1的表達與乳腺癌患者的不良預后有關，它增強乳腺癌細胞的遷移和侵襲[19]。研究發現，ITGA9在胎兒的結腸上皮表達而在成人正常的結腸上皮無表達，但是在部分結腸腺癌和部分結腸腺癌細胞系(Caco-2和T84)中表達，研究者認為ITGA9是以胎兒腫瘤模式(onco-fetal manner)表達的[20]。孫思文等[21]通過建立小鼠皮下成瘤和肺轉移模型，采用RNA干擾技術抑制小鼠黑色素瘤細胞B16F1中ITGA9的表達，發現ITGA9-shRNA轉染組的腫瘤生長速度減慢，肺轉移灶數量顯著減少。可見，ITGA9的表達下調可抑制黑色素瘤細胞B16F1在小鼠體內的生長和肺轉移。亦有研究表明，轉移性黑色素瘤中miR-125b下降引起ITGA9表達上調是黑色素瘤腫瘤細胞遷移和侵襲的原因[22]。

綜上所述，有不同的分子途徑參與癌癥中ITGA9表達的調控，導致基于ITGA9表達水平的原發性腫瘤的異質性[8]。

3 ITGA9在腫瘤中的作用機制

啟動子甲基化導致腫瘤抑制基因表觀遺傳沉默可能是多步驟致癌過程中的早期事件[5]。ITGA9表達下降的乳腺腫瘤中有90%存在ITGA9 CpG島甲基化，而DNA去甲基化劑(5-aza-dC)使ITGA9陰性的MCF乳腺癌細胞恢復ITGA9的表達[8]。ITGA9在多種腫瘤中低表達的原因可能是ITGA9基因缺失或啟動子甲基化。目前發現ITGA9基因存在9個點突變，7個為錯義突變，1個為無義突變，1個為同義突變。關于ITGA9突變的報道很少，說明ITGA9突變是一個罕見的事件。709個癌癥標本中檢測到只有1%存在ITGA9突變，說明在癌癥中ITGA9缺失或異常甲基化比突變更重要[7]。

林鈴[16]利用酵母雙雜交技術篩選并應用免疫共沉淀驗證ITGA9 與Ran 結合蛋白9(ran binding protein 9,RanBP9) 在肝細胞癌中存在相互作用。RanBP9 在腎癌細胞中可激活HGF 信號通路，并促進腎癌細胞遷移。RanBP9 還可以通過活化caspase-2 和caspase-3 促進Hela 細胞凋亡。RanBP9可能通過與ITGA9 胞漿段的相互作用影響ITGA9 在肝癌中的抑癌作用。另有研究顯示，在小鼠胚胎成纖維細胞和膠質母細胞瘤中，ITGA9通過與亞精胺/精胺乙酰轉移酶(spermidine/spermine acetyltransferase,SSAT)結合促進細胞的遷移，此過程依賴于亞精胺/精胺的分解代謝。精胺和亞精胺是鉀離子外流的有效阻斷劑。ITGA9與SSAT結合抑制與其有共定位的內向整流鉀通道(inward-rectifier potassium channel 4.2,Kir4.2)而發揮作用[23]。在結腸癌細胞中，整合素α9β1通過非受體酪氨酸激酶(Src)活化誘導型一氧化氮合成酶(inducible nitric oxide synthase,iNOS)促進細胞遷移，且機制中不涉及FAK、Erk和Rac1的活化。ITGA9胞質結構域對整合素α9β1誘導的Src活化以及后續的信號傳導和細胞遷移至關重要[24]。

此外，整合素α9β1可通過增強上皮-間質轉化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)促進惡性腫瘤的生長和轉移，且不依賴于已知的EMT誘導因子--TGF-β。整合素α9β1表達誘導的分子和細胞骨架變化與EMT的一致。通過EMT，腫瘤細胞獲得間質細胞的特征，從而變得更有活動性和侵襲性。整合素α9β1與β-連環蛋白(β-catenin)和E-鈣黏附蛋白(E-cadherin)形成復合物，整合素α9β1-E-cadherin-β-catenin三方蛋白復合物在整合素α9β1與配體相互作用活化以及隨后的Src和β-catenin磷酸化后解離，這一三方蛋白復合體的解離也可能繼發于E-cadherin功能的喪失[18]。E-cadherin通過α、β、γ連接蛋白(catenins)與微絲、中間絲、肌動蛋白相連接，形成復合體，使E-cadherin被錨定于細胞骨架上，與相鄰細胞形成穩定連接[25]。Src屬于非受體酪氨酸激酶家族成員，參與調節上皮細胞極性和細胞間黏附。整合素α9β1的活化可誘導Src-Y416磷酸化進而引起Src依賴的β-catenin-Y654的磷酸化，整合素α9β1與Src的相互作用取決于ITGA9亞基而不是ITGB1亞基[18]。β-catenin 654位酪氨酸的磷酸化可以破壞E-cadherin-β-catenin復合物的結構，導致細胞黏附力下降，促進EMT，使侵襲、轉移能力增強。

4 展 望

ITGA9是整合素受體家族中較年輕的一員，在多種細胞類型中表達，可與許多配體結合而發揮功能。目前發現ITGA在結直腸癌、宮頸癌、鼻咽癌、肺癌、肝癌、乳腺癌等多種腫瘤中表達異常，且與某些腫瘤的惡性生物學行為和預后有關，而其突變罕見。研究表明，ITGA9可能是抗癌治療的潛在靶點，但是未發現與其相關的通用信號傳導通路，要了解ITGA9在特定惡性腫瘤中的分子機制需要更多的研究。

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林香桃(1985-)，在讀碩士，主要從事腫瘤病理的研究?！?/p>

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10.3969/j.issn.1671-8348.2017.24.041

R730.2

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1671-8348(2017)24-3435-03

2017-02-23

2017-04-11)