SLC17A9在膠質瘤中的研究進展

齊思賢,趙 佳,霍德勝,潘 瑩,王 賀,楊一鳴*,康治臣*

(1.吉林大學第二醫院 康復醫學科,吉林 長春130041;2.吉林大學基礎醫學院,吉林 長春130021)

膠質瘤是最常見的顱內惡性腫瘤,約占所有中樞神經系統惡性腫瘤的80.9%[1]。膠質瘤在目前的多模式治療(包括手術、放療和替莫唑胺聯合化療)后,患者總體預后仍較差,長期生存率低[2]。膠質瘤早期臨床癥狀沒有顯著特異性,通過標準磁共振成像確定病變時,腫瘤已處于晚期,無法早期診斷,因此,開發新的分子標志物對膠質瘤的診斷、治療具有重要意義[3-4]。

SLC17家族是一個有機陰離子轉運體家族,包括四類:I型磷酸鹽轉運體(SLC17A1-4),溶酶體酸性糖轉運體(唾液素,SLC17A5),泡狀谷氨酸轉運蛋白(VGLUT1-3;SLC17A7,SLC17A6和SLC17A8),以及囊泡核苷酸轉運體(VNUT,SLC17A9)。SLC17A9(VNUT)是該家族最新發現的成員,也被稱為囊狀核苷酸轉運體,位于細胞囊泡上,通過囊泡質子ATP酶(V-ATPase)能量耦合的電化學梯度,主動將ATP轉運到小泡,從而介導ATP的分泌和儲存[5]。目前在多個器官中發現SLC17A9的表達,包括腎上腺嗜鉻細胞[6]、胰腺腺泡細胞[7]、視網膜[8]、氣道上皮細胞黏蛋白顆粒[9]、小腦皮質、海馬、嗅球[10]、膽管上皮細胞[11]等,并發現其參與多種生理病理過程,如SLC17A9基因缺陷可導致播散性淺表光化汗孔角化癥[12]、介導牙周成纖維細胞ATP釋放引起痛覺[13]、影響T細胞活化[14]和中性粒細胞遷移[15]、參與膀胱排尿功能的嘌呤能機制[16]、參與肝臟的急慢性炎癥與脂質代謝[17]、調節成骨細胞分化[18]等。最近研究表明,SLC17A9在神經系統中發揮重要作用,同時在多種腫瘤中異常過表達。本文主要對SLC17A9介導的ATP儲存與釋放參與膠質瘤發生發展的相關機制進行綜述。

1 SLC17A9在神經系統中的重要生理功能

目前已有研究證明,SLC17A9在神經系統中廣泛表達,MAX LARSSON等[10]通過免疫組化的方式驗證了SLC17A9在小腦皮質、嗅球、海馬等部位表達,同時介導海馬中ATP的攝取。AIDA MENENDEZ-MENDEZ等[19]發現SLC17A9沉默增加了誘導分化的N2a細胞軸突的數量和長度,證明了SLC17A9在神經元細胞分化過程中發揮作用。同時在周圍神經損傷后的背角神經元細胞中,SLC17A9 mRNA顯著增加,并能引起神經性疼痛。SLC17A9缺失小鼠在周圍神經損傷后,其后爪對觸覺刺激的爪收回閾值顯著降低[20]。

星形膠質細胞主要通過SLC17A9介導的胞外ATP釋放觸發膠質細胞間Ca2+波的傳播,并調節神經元活動[21-22]。MANAO KINOSHITA等[23]發現抗抑郁藥氟西汀(FLX)能通過星形膠質細胞SLC17A9介導胞吐作用釋放ATP,作用于P2Y11受體和A2b受體,介導腦源性神經營養因子(BDNF)釋放,對治療抑郁癥有一定的作用。在該研究中,FLX直接促使SLC17A9介導的ATP釋放后,ATP作用于P2受體通過CAMP/PKA途徑將SLC17A9的mRNA表達上調。P2受體與SLC17A9的反饋調節機制被證明,這一機制可能存在于其他細胞中。相比皮層星形膠質細胞,腦干腹側星形膠質細胞對外部環境酸化pH值變化敏感,其SLC17A9的表達更高,ATP釋放水平更高,這是星形膠質細胞感知外部pH值的功能特化,這種機制可能在神經腫瘤微環境中存在,是ATP釋放的誘因[24]。MAX LARSSON等[25]認為SLC17A9主導的小膠質細胞胞外ATP釋放可能是一種重要的自分泌或旁分泌信號,激活P2受體發揮多種作用,增強了與星形膠質細胞、神經元細胞通訊。

綜上,SLC17A9參與了神經元分化與發育、神經元-膠質細胞間通訊、腦內pH生理變化感知、抑郁行為調節等重要生理功能。

2 SLC17A9促進膠質瘤發生發展

SLC17A9在多種腫瘤中功能顯著。沉默SLC17A9顯著抑制肝癌與腎癌細胞ATP的產生以及細胞增殖、遷移和侵襲,同時SLC17A9的表達在肝癌中主要與PI3K/Akt信號通路、MAPK信號通路相關[26]。而在腎細胞癌中SLC17A9的上調導致E-cadherin下調,N-cadherin、snail、vimentin上調,從而通過EMT途徑促進腫瘤侵襲和轉移[27]。在肺癌細胞遷移的調節中同樣發現了SLC17A9的作用,TGF-β1能誘導細胞胞吐釋放ATP激活P2受體,誘導肺癌細胞A459肌動蛋白重塑和遷移[28]。在前列腺癌中,LINC01679是競爭性結合miR-3150a-3p以積極調節SLC17A9表達的ceRNA,LINC01679過表達抑制細胞增殖、遷移、侵襲和腫瘤生長,并在體外和體內誘導細胞凋亡[29]。

2.1 SLC17A9與膠質瘤細胞外微環境中的ATP密切相關

ATP除了作為內源性能源,還可以作為微環境中的細胞外信使,與腫瘤細胞、宿主細胞、免疫細胞上的受體結合產生復雜的病理生理作用[30]。細胞外ATP參與腫瘤微環境的形成,是腫瘤微環境最重要的生化成分之一[31-32]。腫瘤微環境中的ATP來源十分復雜,其中一部分ATP來源于應激或死亡細胞的膜損傷后釋放,另一部分來自細胞的非溶解性釋放,包括P2X7R、pannexin1、連接蛋白等途徑[33],SLC17A9介導的囊泡胞吐也是ATP非溶解性釋放的重要方式。一方面膠質瘤細胞對pH變化敏感[24],腫瘤微環境酸化可以促進SLC17A9介導的ATP釋放[34],另一方面膠質瘤微環境中TGF-β可能也是促進SLC17A9介導ATP分泌的誘因[28,35]。

2.2 SLC17A9通過激活膠質瘤中的嘌呤能受體發揮作用

嘌呤能受體是SLC17A9介導的ATP釋放及其分解產物的直接作用靶點,嘌呤能受體可分為三個不同的家族:P1、P2X和P2Y。P1和P2Y受體是G蛋白偶聯受體,P2X受體是配體門控的離子通道,由細胞外ATP分子激活[36]。SLC17A9介導囊泡釋放ATP在下游激活P2嘌呤能受體,在最近的一些文獻中已經被證明。SLC17A9介導的胰腺細胞ATP釋放能夠激活P2X受體使胰島素分泌增加[37],激活T細胞表面受體P2X7、P2Y6使細胞活化[14],還通過P2X7、P2Y2受體激活使成骨細胞分化增加[18]。

P2受體也在膠質瘤細胞表達,并影響其增長、侵襲、遷移等。最近研究發現,P2X4在膠質母細胞瘤中表達較高,通過siRNA沉默膠質瘤細胞U87和T98中P2X4,細胞活力下降,增殖率降低,同時細胞凋亡增多,caspase-3活性增加,并且在膠質瘤細胞中P2X4的激活可能同樣由SLC17A9介導。此外,P2X4沉默還抑制了BDNF、TrkB、ATF4的表達[38],在星形膠質細胞中,SLC17A9通過激活P2Y11受體促進BDNF的釋放[23],而BDNF會促進膠質瘤細胞增殖[39]。P2X7在C6膠質瘤中表達,且在細胞外ATP的激活下表達升高,MCP-1、IL-8、VEGF表達升高,介導細胞遷移[40]。

2.3 SLC17A9參與膠質瘤細胞免疫抑制

ATP和腺苷在腫瘤微環境中不但促進腫瘤細胞的增殖、遷移,還間接發揮免疫抑制的作用,這可能是SLC17A9參與膠質瘤細胞免疫逃逸的機制。腫瘤微環境中含有大量的腺苷,細胞外ATP是腫瘤微環境中腺苷的主要來源,而SLC17A9是調控腺苷來源的主要因素。ATP被釋放到腫瘤微環境后,通過CD39和CD73的順序降解生成腺苷并不斷積累,隨后通過與P1腺苷受體(A1R、A2AR、A2BR和A3R)的結合來發揮生理或病理作用。腺苷與免疫細胞的P1受體結合,發揮免疫抑制的作用,主要是通過限制免疫細胞浸潤、細胞毒性和細胞因子的產生[41]。其中A2A受體的刺激抑制適應性效應T細胞的產生,而且促進適應性調節性T細胞的誘導,同時抑制白細胞介素-6的表達,增強轉化生長因子-β的產生[42],抑制NK細胞活化[43]。A2B受體激活DC細胞獲得免疫抑制和免疫耐受的特定表型[44],同時對Treg和MDSCs有重要作用,可以刺激Treg細胞增殖[45],增強MDSCs的抑制功能[46]。腺苷除了與免疫抑制相關,還可能與腫瘤細胞腺苷受體直接結合,產生相關作用。尤其在膠質瘤細胞中,腺苷通過激活A3受體、ERK1/2、JNK、Akt、AP-1通路來增加MMP-9的水平,并增強細胞侵襲[47]以及通過A3受體上調HIF-1α和VEGF的表達[48]。

3 SLC17A9作為膠質瘤分子標志物的診斷價值

過去中樞神經系統腫瘤更多基于組織學特征進行分類,但不同觀察者對病理組織的診斷存在異質性,進而影響最佳治療方案的選擇。分子標志物有助于增加診斷的準確性并改善患者的預后,2016年世界衛生組織《中樞神經系統腫瘤分類》首次使用分子標記物對膠質瘤進行分類[49-50]。

2021年,WHO又將膠質瘤根據分子發病機制和預后的差異進行了分類,成人型彌漫性膠質瘤被詳細劃分為3種類型:星形細胞瘤,異檸檬酸脫氫酶(IDH)突變;少突膠質細胞瘤,IDH突變和1p/19q編碼;膠質母細胞瘤,IDH野生型。同時定義了更多膠質瘤的分子改變:IDH突變狀態、染色體臂1p和19q編碼缺失(1p/19q編碼缺失)、H3F3A改變、ATRX基因突變、O6-甲基鳥嘌呤-DNA甲基轉移酶(MGMT)啟動子甲基化狀態、CDKN2A缺失、EGFR擴增、7號染色體獲得和10號染色體丟失(7+/10-)、端粒酶逆轉錄酶(TERT)啟動子突變等[50-52]。但目前膠質瘤仍缺乏有效的早期診斷標志物,尋找新的膠質瘤分子標志物,有利于更精確的分級診斷與判斷預后,有利于更加有效的治療方法的開發。

在之前的研究中,SLC17A9在結直腸癌腫瘤組織中高表達已得到證實,且與預后不良密切相關。通過對144例病理切片進行IHC染色分析和8例新鮮組織進行qRT-PCR和Western blotting檢測發現,SLC17A9在結直腸癌組織中的mRNA和蛋白水平都高于周圍正常組織,且在該研究中發現SLC17A9高表達與腫瘤大小、TNM分期、腫瘤位置等病理特征顯著相關。根據患者的隨訪數據,SLC17A9表達與總生存時間顯著相關,與結直腸癌患者的無病生存期相關[53],在胃癌和肝癌中也有相似的發現[54- 55]。同時,以上3種腫瘤患者的COX回歸分析顯示SLC17A9表達是腫瘤患者總生存時間和無復發生存時間的獨立預后因素,可作為預測患者預后不良的一種新的分子標志物[53-55]。而在急性T淋巴細胞白血病中,STIL-TAL1/TAL1過表達的病例同時表現出SLC17A9異常過表達,且預示成人患者的預后不良[56]。

在最近文獻報道中,通過對TCGA數據庫中SLC17A9在pan-cancer數據庫表達情況的分析,發現SLC17A9在包括膠質瘤、乳腺癌、結腸腺癌、肝細胞癌等十二種腫瘤高度表達[26],SLC17A9有希望成為包括膠質瘤在內的多種腫瘤的分子標志物。

4 結論及展望

SLC17A9在腫瘤發生發展中的作用日益受到關注,SLC17A9在膠質瘤中高表達,介導膠質瘤細胞ATP釋放,參與腫瘤微環境的形成;并且可能通過激活嘌呤能受體P2家族,進而激活TGF-β、ERK/PI3K等信號通路,促進腫瘤細胞增殖、遷移。此外,SLC17A9介導釋放的ATP降解為腺苷,激活P1受體促進免疫抑制。