林香桃 综述，谈 顺 审校
(中南大学湘雅医学院附属海口医院病理科，海口 570208)
·综 述·
整合素α9与肿瘤的研究进展
林香桃 综述，谈 顺△审校
(中南大学湘雅医学院附属海口医院病理科，海口 570208)
整合素α9；整合素α9β1；肿瘤；研究进展
整合素(integrin)是跨膜糖蛋白受体，通过与配体的结合介导细胞与细胞、细胞与细胞外基质(extracellular matrix,ECM)之间的相互黏附，并介导细胞与ECM之间的双向信号传导。整合素最初是因此类黏附分子主要介导细胞与细胞外基质的黏附，使细胞得以附着而形成整体(integration)而得名。整合素分子都是由α(ITGA)亚基和β(ITGB)亚基通过非共价键连接而形成的异二聚体。到目前为止，有18种ITGA亚基和8种ITGB亚基组成24种不同的整合素分子[1]，它们在不同的生理、病理状态下发挥自身的功能。整合素在机体内广泛表达，大多数细胞表面均可以表达至少一种整合素。整合素α9(ITGA9)是研究较少的整合素亚基之一，近年来发现ITGA9与肿瘤之间有一定的关系，可能是新的抗肿瘤、抗血管生成治疗的潜在靶点。
1 ITGA9的结构和功能
ITGA9基因定位于染色体3p21.3的AP20区[2]，含有28个外显子。1991年Erle等[3]利用聚合酶链反应(polymerase chain reaction,PCR)从转化生长因子β(transforming growth factor-β,TGF-β)刺激的豚鼠气道上皮细胞中发现一种新的ITGA亚基。1993年Palmer等[4]在人类肺和小肠cDNA库及细胞系U937、HL-60和Tera-2的cDNA中发现这种新的ITGA亚基的人类同源基因，命名为ITGA9，并检测它的cDNA序列和氨基酸序列。ITGA9的cDNA由3 139个核苷酸组成，其含有3 000个核苷酸的开放阅读框，包括一个终止信号但缺乏一个起始密码子。Palmer等[4]预测ITGA基因编码一个含有1 006个氨基酸的成熟蛋白，其与ITGA4有39%的同源性，两者同属于一个整合素亚家族。后有文献报道，ITGA9基因编码的ITGA9蛋白是一个含1 035个氨基酸的多肽，其中有一个大的包括7个保守重复序列的N-末端胞外结构域、一个跨膜片段和一个短的C-末端细胞质尾部[5]。
ITGA9是机体生命活动必不可少的物质，ITGA9基因敲除的小鼠在出生后6～12 d即死于呼吸衰竭[6]。ITGA9亚基只与ITGB1亚基相互作用形成α9β1异二聚体，换句话说，ITGA9是整合素α9β1的组成成分之一。整合素α9β1在许多类型的细胞上表达，如气道上皮细胞、角质形成细胞、中性粒细胞、肝细胞、肌细胞(包括平滑肌细胞、骨骼肌细胞和心肌细胞)、破骨细胞和卵母细胞[7]。整合素α9β1的配体很多，可与血小板反应蛋白-1、解整合素-金属蛋白质酶(ADAM)12/15、神经生长因子、血管细胞黏附分子1、纤维连接蛋白、肌腱蛋白C、骨桥蛋白、血管内皮生长因子(VEGF)-C、D和A等相互作用[8]。现已证实，整合素α9β1在细胞黏附和迁移、肺发育、淋巴管瓣和静脉瓣膜发育及伤口愈合过程中具有重要的功能。整合素α9β1在不同的信号转导通路中调控细胞的增殖和分化，起着不可或缺的作用[7]。
2 ITGA9与肿瘤的关系
在恶性肿瘤中，整合素通过介导肿瘤细胞与宿主细胞、肿瘤细胞与基底膜间的黏附及肿瘤发生、发展过程中的多种信号传递，直接或间接地影响肿瘤的生长、黏附、浸润和迁移等多个环节[9]。
通过定位克隆提示ITGA9是3p21.3区带上的一种新的肿瘤抑制候选基因，在肺癌中发现同源性缺失[10]。后来研究发现，ITGA9在口腔鳞状细胞癌、头颈部鳞状细胞癌、宫颈癌、鼻咽癌、原发性肝细胞癌、前列腺癌和乳腺癌等多种肿瘤中表达下降，有的与该基因甲基化有关，且与肿瘤关系密切。Pavlova等[11]利用一种全新的Notl-微阵列比较基因组杂交技术，分析来自人体不同器官(包括肾、肺、乳腺、卵巢、宫颈、前列腺)的200个恶性肿瘤样本中3号染色体的181个Notl结合位点，发现30%以上的畸变-缺失、甲基化位于MINT24、BHLHB2、RPL15、ITGA9、VHL等基因上，而ITGA9甲基化超过40%。Gerashchenko等[12]运用DNA微阵列技术分析24个结直肠癌患者遗传学和表观遗传学的改变，发现181个Notl克隆中有137个存在甲基化、缺失和扩增。采用亚硫酸氢钠测序法证实了结直肠癌中Notl-微阵列位点ITGA9 CpG岛的甲基化状态，说明ITGA9基因的遗传变异及其表观遗传修饰与结肠癌的发生、发展密切相关。通过Notl-微阵列和亚硫酸氢钠测序分析也发现宫颈鳞状细胞癌中ITGA9明显下调[13]。这些筛查研究认为，ITGA9甲基化可以促进癌症的发展，可能与肿瘤分期、分级有关。Nawaz等[14]采用多重甲基化特异性PCR(MMSP)检测摩洛哥44例鼻咽癌标本的甲基化ITGA9，发现阳性率为50.0%(22/44)，而对照组18例全部阴性，说明ITGA9甲基化与鼻咽癌密切相关。亦有研究指出，免疫染色提示ITGA9在鼻咽癌中的表达较正常的鼻咽上皮细胞下降了4.9倍，在特异性为100%的EBV阳性鼻咽癌中通过甲基化特异性PCR(MSP)检测到ITGA9甲基化达56.0%[5]。ITGA9、DLEC1和MLH1都是3p21.3区带上的抑癌基因。在非小细胞肺癌(NSCLC)中，ITGA9和DLEC1基因的表达水平下降71.0%～78.0%，ITGA9和DLEC1基因同时下降者占52.5%。MSP结果显示NSCLC中ITGA9基因启动子甲基化频率为57.0%。此外，ITGA9在肺鳞癌中表达较腺癌显着降低[2]，与Dmitriev等[15]的研究结果一致，提出ITGA9可能作为NSCLC早期发现、肿瘤进展、转移及区分肺鳞癌和腺癌的标志物之一。另有研究发现，ITGA9过表达能够抑制肝癌细胞增殖和侵袭，促进肝癌细胞失巢凋亡，并通过体内外实验，证实了ITGA9具有抑制肝癌转移的功能[16]。在前列腺癌中ITGA9甲基化/缺失的频率高及表达下调，两者之间存在相关性。ITGA9可能是区分前列腺腺瘤和不同侵袭性前列腺癌的有用标志物[17]。
虽然研究认为ITGA9是一种候选抑癌基因，但是有些研究结果与之矛盾。ITGA9基因在胎儿肺和肺癌，特别是小细胞肺癌(SCLC)中高表达[10]。整合素α9β1高表达的SCLC患者比低表达的患者生存期更短[18]。ITGA9阻断抗体和ITGA9-siRNA明显抑制了乳腺癌细胞侵袭和迁移，而且整合素α9β1的表达与乳腺癌患者的不良预后有关，它增强乳腺癌细胞的迁移和侵袭[19]。研究发现，ITGA9在胎儿的结肠上皮表达而在成人正常的结肠上皮无表达，但是在部分结肠腺癌和部分结肠腺癌细胞系(Caco-2和T84)中表达，研究者认为ITGA9是以胎儿肿瘤模式(onco-fetal manner)表达的[20]。孙思文等[21]通过建立小鼠皮下成瘤和肺转移模型，采用RNA干扰技术抑制小鼠黑色素瘤细胞B16F1中ITGA9的表达，发现ITGA9-shRNA转染组的肿瘤生长速度减慢，肺转移灶数量显着减少。可见，ITGA9的表达下调可抑制黑色素瘤细胞B16F1在小鼠体内的生长和肺转移。亦有研究表明，转移性黑色素瘤中miR-125b下降引起ITGA9表达上调是黑色素瘤肿瘤细胞迁移和侵袭的原因[22]。
综上所述，有不同的分子途径参与癌症中ITGA9表达的调控，导致基于ITGA9表达水平的原发性肿瘤的异质性[8]。
3 ITGA9在肿瘤中的作用机制
启动子甲基化导致肿瘤抑制基因表观遗传沉默可能是多步骤致癌过程中的早期事件[5]。ITGA9表达下降的乳腺肿瘤中有90%存在ITGA9 CpG岛甲基化，而DNA去甲基化剂(5-aza-dC)使ITGA9阴性的MCF乳腺癌细胞恢复ITGA9的表达[8]。ITGA9在多种肿瘤中低表达的原因可能是ITGA9基因缺失或启动子甲基化。目前发现ITGA9基因存在9个点突变，7个为错义突变，1个为无义突变，1个为同义突变。关于ITGA9突变的报道很少，说明ITGA9突变是一个罕见的事件。709个癌症标本中检测到只有1%存在ITGA9突变，说明在癌症中ITGA9缺失或异常甲基化比突变更重要[7]。
林铃[16]利用酵母双杂交技术筛选并应用免疫共沉淀验证ITGA9 与Ran 结合蛋白9(ran binding protein 9,RanBP9) 在肝细胞癌中存在相互作用。RanBP9 在肾癌细胞中可激活HGF 信号通路，并促进肾癌细胞迁移。RanBP9 还可以通过活化caspase-2 和caspase-3 促进Hela 细胞凋亡。RanBP9可能通过与ITGA9 胞浆段的相互作用影响ITGA9 在肝癌中的抑癌作用。另有研究显示，在小鼠胚胎成纤维细胞和胶质母细胞瘤中，ITGA9通过与亚精胺/精胺乙酰转移酶(spermidine/spermine acetyltransferase,SSAT)结合促进细胞的迁移，此过程依赖于亚精胺/精胺的分解代谢。精胺和亚精胺是钾离子外流的有效阻断剂。ITGA9与SSAT结合抑制与其有共定位的内向整流钾通道(inward-rectifier potassium channel 4.2,Kir4.2)而发挥作用[23]。在结肠癌细胞中，整合素α9β1通过非受体酪氨酸激酶(Src)活化诱导型一氧化氮合成酶(inducible nitric oxide synthase,iNOS)促进细胞迁移，且机制中不涉及FAK、Erk和Rac1的活化。ITGA9胞质结构域对整合素α9β1诱导的Src活化以及后续的信号传导和细胞迁移至关重要[24]。
此外，整合素α9β1可通过增强上皮-间质转化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)促进恶性肿瘤的生长和转移，且不依赖于已知的EMT诱导因子--TGF-β。整合素α9β1表达诱导的分子和细胞骨架变化与EMT的一致。通过EMT，肿瘤细胞获得间质细胞的特征，从而变得更有活动性和侵袭性。整合素α9β1与β-连环蛋白(β-catenin)和E-钙黏附蛋白(E-cadherin)形成复合物，整合素α9β1-E-cadherin-β-catenin三方蛋白复合物在整合素α9β1与配体相互作用活化以及随后的Src和β-catenin磷酸化后解离，这一三方蛋白复合体的解离也可能继发于E-cadherin功能的丧失[18]。E-cadherin通过α、β、γ连接蛋白(catenins)与微丝、中间丝、肌动蛋白相连接，形成复合体，使E-cadherin被锚定于细胞骨架上，与相邻细胞形成稳定连接[25]。Src属于非受体酪氨酸激酶家族成员，参与调节上皮细胞极性和细胞间黏附。整合素α9β1的活化可诱导Src-Y416磷酸化进而引起Src依赖的β-catenin-Y654的磷酸化，整合素α9β1与Src的相互作用取决于ITGA9亚基而不是ITGB1亚基[18]。β-catenin 654位酪氨酸的磷酸化可以破坏E-cadherin-β-catenin复合物的结构，导致细胞黏附力下降，促进EMT，使侵袭、转移能力增强。
4 展 望
ITGA9是整合素受体家族中较年轻的一员，在多种细胞类型中表达，可与许多配体结合而发挥功能。目前发现ITGA在结直肠癌、宫颈癌、鼻咽癌、肺癌、肝癌、乳腺癌等多种肿瘤中表达异常，且与某些肿瘤的恶性生物学行为和预后有关，而其突变罕见。研究表明，ITGA9可能是抗癌治疗的潜在靶点，但是未发现与其相关的通用信号传导通路，要了解ITGA9在特定恶性肿瘤中的分子机制需要更多的研究。
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林香桃(1985-)，在读硕士，主要从事肿瘤病理的研究。△
，E-mail:lsbyfzhxt@126.com。
10.3969/j.issn.1671-8348.2017.24.041
R730.2
A
1671-8348(2017)24-3435-03
2017-02-23
2017-04-11)
