林香桃 綜述，談 順 審校

(中南大學湘雅醫(yī)學院附屬海口醫(yī)院病理科，海口 570208)

·綜 述·

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(yī)學院附屬海口醫(yī)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(jié)合介導細胞與細胞、細胞與細胞外基質(zhì)(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(zhì)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(tài)下發(fā)揮自身的功能。整合素在機體內(nèi)廣泛表達，大多數(shù)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(fā)現(xiàn)ITGA9與腫瘤之間有一定的關(guān)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(jié)構(gòu)和功能

ITGA9基因定位于染色體3p21.3的AP20區(qū)[2]，含有28個外顯子。1991年Erle等[3]利用聚合酶鏈反應(yīng)(polymerase chain reaction,PCR)從轉(zhuǎn)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(fā)現(xiàn)一種新的ITGA亞基。1993年P(guān)almer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(fā)現(xiàn)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(yù)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(fù)序列的N-末端胞外結(jié)構(gòu)域、一個跨膜片段和一個短的C-末端細胞質(zhì)尾部[5]。

ITGA9是機體生命活動必不可少的物質(zhì)，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(zhì)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(yīng)蛋白-1、解整合素-金屬蛋白質(zhì)酶(ADAM)12/15、神經(jīng)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(nèi)皮生長因子(VEGF)-C、D和A等相互作用[8]。現(xiàn)已證實，整合素α9β1在細胞黏附和遷移、肺發(fā)育、淋巴管瓣和靜脈瓣膜發(fā)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(zhuǎn)導通路中調(diào)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(guān)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(fā)生、發(fā)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(huán)節(jié)[9]。

通過定位克隆提示ITGA9是3p21.3區(qū)帶上的一種新的腫瘤抑制候選基因，在肺癌中發(fā)現(xiàn)同源性缺失[10]。后來研究發(fā)現(xiàn)，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(fā)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(guān)，且與腫瘤關(guān)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(shù)，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(jié)合位點，發(fā)現(xiàn)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(shù)分析24個結(jié)直腸癌患者遺傳學和表觀遺傳學的改變，發(fā)現(xiàn)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(jié)直腸癌中Notl-微陣列位點ITGA9 CpG島的甲基化狀態(tài)，說明ITGA9基因的遺傳變異及其表觀遺傳修飾與結(jié)腸癌的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。通過Notl-微陣列和亞硫酸氫鈉測序分析也發(fā)現(xiàn)宮頸鱗狀細胞癌中ITGA9明顯下調(diào)[13]。這些篩查研究認為，ITGA9甲基化可以促進癌癥的發(fā)展，可能與腫瘤分期、分級有關(guān)。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(fā)現(xiàn)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(guān)。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(qū)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(jié)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(jié)果一致，提出ITGA9可能作為NSCLC早期發(fā)現(xiàn)、腫瘤進展、轉(zhuǎn)移及區(qū)分肺鱗癌和腺癌的標志物之一。另有研究發(fā)現(xiàn)，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(nèi)外實驗，證實了ITGA9具有抑制肝癌轉(zhuǎn)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(diào)，兩者之間存在相關(guān)性。ITGA9可能是區(qū)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(jié)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(yù)后有關(guān)，它增強乳腺癌細胞的遷移和侵襲[19]。研究發(fā)現(xiàn)，ITGA9在胎兒的結(jié)腸上皮表達而在成人正常的結(jié)腸上皮無表達，但是在部分結(jié)腸腺癌和部分結(jié)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(zhuǎn)移模型，采用RNA干擾技術(shù)抑制小鼠黑色素瘤細胞B16F1中ITGA9的表達，發(fā)現(xiàn)ITGA9-shRNA轉(zhuǎn)染組的腫瘤生長速度減慢，肺轉(zhuǎn)移灶數(shù)量顯著減少?？梢?，ITGA9的表達下調(diào)可抑制黑色素瘤細胞B16F1在小鼠體內(nèi)的生長和肺轉(zhuǎn)移。亦有研究表明，轉(zhuǎn)移性黑色素瘤中miR-125b下降引起ITGA9表達上調(diào)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(diào)控，導致基于ITGA9表達水平的原發(fā)性腫瘤的異質(zhì)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(fù)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(fā)現(xiàn)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(guān)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(shù)篩選并應(yīng)用免疫共沉淀驗證ITGA9 與Ran 結(jié)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(zhì)母細胞瘤中，ITGA9通過與亞精胺/精胺乙酰轉(zhuǎn)移酶(spermidine/spermine acetyltransferase,SSAT)結(jié)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(jié)合抑制與其有共定位的內(nèi)向整流鉀通道(inward-rectifier potassium channel 4.2,Kir4.2)而發(fā)揮作用[23]。在結(jié)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(zhì)結(jié)構(gòu)域?qū)φ纤卅?β1誘導的Src活化以及后續(xù)的信號傳導和細胞遷移至關(guān)重要[24]。

此外，整合素α9β1可通過增強上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)促進惡性腫瘤的生長和轉(zhuǎn)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(zhì)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(huán)蛋白(β-catenin)和E-鈣黏附蛋白(E-cadherin)形成復(fù)合物，整合素α9β1-E-cadherin-β-catenin三方蛋白復(fù)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(fù)合體的解離也可能繼發(fā)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(fù)合體，使E-cadherin被錨定于細胞骨架上，與相鄰細胞形成穩(wěn)定連接[25]。Src屬于非受體酪氨酸激酶家族成員，參與調(diào)節(jié)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(fù)合物的結(jié)構(gòu)，導致細胞黏附力下降，促進EMT，使侵襲、轉(zhuǎn)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(jié)合而發(fā)揮功能。目前發(fā)現(xiàn)ITGA在結(jié)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(yù)后有關(guān)，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(fā)現(xiàn)與其相關(guān)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。

[1]Chen WG,Harbeck MC,Zhang W,et al.MicroRNA regulation of integrins[J].Trans Res,2013,162(3):133-143.

[2]Pastuszak-Lewandoska D,Kordiak J,Antczak AA,et al.Expression level and methylation status of three tumor suppressor genes,DLEC1,ITGA9 and MLH1,in non-small cell lung cancer[J].Med Oncolo,2016,33(7):75.

[3]Erle DJ,Sheppard D,Breuss J,et al.Novel integrin alpha and beta subunit cDNAs identified in airway epithelial cells and lung leukocytes using the polymerase chain reaction[J].Am J Respir Cell Mol Biol,1991,5(2):170-177.

[4]Palmer EL,Ruegg C,Ferrando R,et al.Sequence and tissue distribution of the integrin alpha 9 subunit,a novel partner of beta 1 that is widely distributed in epithelia and muscle[J].J Cell Biol,1993,123(5):1289-1297.

[5]Nawaz I,Hu LF,Du ZM,et al.Integrin alpha 9 gene promoter is hypermethylated and downregulated in nasopharyngeal carcinoma[J].Oncotarget,2015,6(31):31493-31507.

[6]Huang XZ,Wu JF,Ferrando R,et al.Fatal bilateral chylothorax in mice lacking the integrin alpha 9 beta 1[J].Mol Cell Biol,2000,20(14):5208-5215.

[7]Hoye AM,Couchman JR,Wewer UM,et al.The newcomer in the integrin family:Integrin α9 in biology and cancer[J].Adv Biol Regul,2012,52(2):326-339.

[8]Mostovich LA,Prudnikova TY,Kondratov AG,et al.Integrin alpha9(ITGA9) expression and epigenetic silencing in human breast tumors[J].Cell Adh Migr,2011,5(5):395-401.

[9]Deb M,Sengupta D,Patra SK.Integrin-epigenetics:a system with imperative impact on cancer[J].Can Met Rev,2012,31(1/2):221-234.

[10]Hibi K,Yamakawa K,Ueda R,et al.Aberrant UP-Regulation of a novel integrin alpha-subunit gene at 3P21.3 in small-cell lung-cancer[J].Oncogene,1994,9(2):611-619.

[11] Pavlova TV,Kashuba VI,Muravenko OV,et al.Technology of analysis of epigenetic and structural changes of epithelial tumors genome with NotI-microarrays by the example of human chromosome[J].Mol Biol(Mosk),2009,43(2):339-347.

[12]Gerashchenko GV,Gordiyuk VV,Skrypkina IY,et al.Screening of epigenetic and genetic disturbances of human chromosome 3 genes in colorectal cancer[J].Ukr Biokhim Zh,2009,81(4):81-87.

[13]Senchenko VN,Kisseljova NP,Ivanova TA,et al.Novel tumor suppressor candidates on chromosome 3 revealed by NotI-microarrays in cervical cancer[J].Epigenetics,2013,8(4):409-420.

[14]Nawaz I,Moumad K,Martorelli D,et al.Detection of nasopharyngeal carcinoma in Morocco(North Africa) using a multiplex methylation-specific PCR biomarker assay[J].Clin Epigenetics,2015,7(1):89.

[15]Dmitriev AA,Kashuba VI,Haraldson K,et al.Genetic and epigenetic analysis of non-small cell lung cancer with NotI-microarrays[J].Epigenetics,2012,7(5):502-513.

[16]林鈴．細胞骨架蛋白Mena和整合素α9在肝細胞癌轉(zhuǎn)移中的作用及機制研究[D]．上海：上海交通大學，2013．

[17] Dmitriev AA,Rosenberg EE,Krasnov GS,et al.Identification of Novel Epigenetic Markers of Prostate Cancer by NotI-Microarray Analysis[J].Dis Markers,2015:241301.

[18]Gupta SK,Oommen S,Aubry MC,et al.Integrin alpha 9 beta 1 promotes malignant tumor growth and metastasis by potentiating epithelial-mesenchymal transition[J].Oncogene,2013,32(2):141-150.

[19]Allen MD,Vaziri R,Green M,et al.Clinical and functional significance of alpha 9 beta 1 integrin expression in breast cancer:a novel cell-surface marker of the basal phenotype that promotes tumour cell invasion[J].J Path,2011,223(5):646-658.

[20]Basora N,Desloges N,Chang Q,et al.Expression of the alpha9beta1 integrin in human colonic epithelial cells:resurgence of the fetal phenotype in a subset of colon cancers and adenocarcinoma cell lines[J].Int J Cancer,1998,75(5):738-743.

[21]孫思文，王海明，康世鈞，等．抑制整合素α9基因的表達對黑色素瘤細胞B16F1的生長和肺轉(zhuǎn)移的影響[J]．腫瘤防治研究，2014，41(5)：363-365．

[22]Zhang J,Na SJ,Liu CY,et al.MicroRNA-125b suppresses the epithelial-mesenchymal transition and cell invasion by targeting ITGA9 in melanoma[J].Tumor Biology,2016,37(5):5941-5949.

[23]Dehart GW,Jin TH,Mccloskey DE,et al.The alpha 9 beta 1 integrin enhances cell migration by polyamine-mediated modulation of an inward-rectifier Potassium Channel[J].Proc Natl Acad Sci U S A,2008,105(20):7188-7193.

[24]Gupta SK,Vlahakis NE.Integrin alpha 9 beta 1 mediates enhanced cell migration through nitric oxide synthase activity regulated by Src tyrosine kinase[J].J Cell Sci,2009,122(12):2043-2054.

[25]林瑤，申潞艷，陳克能．E-cadherin、P21和COX-2對食管鱗癌預(yù)后意義的研究進展[J]．中華胸心血管外科雜志，2016，32(5)：316-320．

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

A

1671-8348(2017)24-3435-03

2017-02-23

2017-04-11)