整合素αvβ6与肿瘤关系的研究进展

整合素αvβ6与肿瘤关系的研究进展作者：王加勇 徐克森 牛军    作者单位：山东大学齐鲁医院　肝胆外科　 【摘要】  整合素αvβ6是由α、β亚单位以非共价键结合组成的跨膜异二聚体，只表达于恶性上皮性肿瘤组织而健康组织及良性肿瘤组织无表达。目前研究发现，整合素αvβ6参与多种信号传导通路，在多种肿瘤的发生发展、侵袭转移过程中发挥重要作用。对整合素αvβ6的深入研究为恶性肿瘤的诊治提供一条新的思路。 【关键词】  整合·αvβ6·肿瘤·信号传导1　αvβ6的结构和表达    1990年Sheppard等［2］利用聚合酶链反应技术最先确定了β6的cDNA序列和788个氨基酸序列。β6的氨基酸序列由包含76个半胱氨酸残基的胞外结构域、单个跨膜结构域及较短的胞内结构域构成（具体序列见genebank accession number：BC121178），与β1、β2、β3序列的一致性为43%、38%和47%，而C末端的11个氨基酸序列是β6所特有的。1998年Munger等［3］最先研制出β6特异性单克隆抗体10D5，该抗体可有效阻滞β6细胞黏附、迁移、侵袭。目前已知αvβ6的配体有纤维粘连蛋白（fibronectin，FN）、玻璃粘连蛋白（vitronectin）、结合腕蛋白（tenasin）和肿瘤生长因子-β（tumor growth factorsβ，TGF-β）［4］。    整合素αvβ6在胚胎发育时处于高表达状态；成年后的健康组织及良性肿瘤组织中几无表达。但在组织发生损伤或炎症时，αvβ6表达增加，促进上皮细胞增殖、迁移至损伤部位，帮助上皮组织的重建。上皮源性肿瘤及多种肿瘤细胞系也能检测到高表达的αvβ6。在腺上皮来源的消化道肿瘤中αvβ6的表达强度以胰腺癌最高，其次为胃癌、结直肠癌、胆管癌、肝癌；鳞状上皮来源的肿瘤如肺癌、口腔鳞状上皮癌亦可见其表达［5］。2　αvβ6与信号传导通路    αvβ6参与多种信号传导通路。各信号通路彼此互为级联，相互联系、协同作用在肿瘤的发生发展、侵袭转移过程中发挥重要作用。    2.1　αvβ6-MAPK/ERK信号通路　课题组牛军等［6］通过免疫共沉淀、免疫印迹技术发现αvβ6与细胞外信号调节蛋白激酶（ERK）之间存在直接连接，利用反义寡核苷酸技术沉默αvβ6表达可显著抑制MAPK活性和肿瘤生长。深入研究发现，肿瘤细胞通过αvβ6-MAPK/ERK信号通路调控基质金属蛋白酶-9（MMP-9）的分泌；整合素αvβ6的高表达使MAPK活性增加，MMP-9也随之分泌增多，细胞外基质加速降解，促进肿瘤细胞的侵袭转移；通过基因突变技术删除β6胞内段ERK结合位点（746EAERSKAKWQTGTNPLYRG764，下划线表示两者结合位点）可以显著抑制肿瘤细胞的生长［7-8］。课题组的另一项研究发现，αvβ6只表达于卵巢癌细胞系，而在正常卵巢上皮细胞无表达，且随着αvβ6表达的增多，MAPK活性增加，尿激酶型纤蛋白溶酶原激活因子（uPA）、MMP9、MMP2水平升高，降解Ⅳ胶原活性增强,应用αvβ6特异性抗体10D5和MAPK抑制剂可以降低uPA、MMP9、MMP2活性［9］，证实了αvβ6通过MAPK通路促进卵巢癌细胞的侵袭和转移。    2.2　αvβ6-Fyn信号通路　Fyn是Src蛋白激酶家族的一员，Li［10］等在口腔鳞状细胞癌的研究中发现，αvβ6与其配体纤维粘连蛋白结合后，可与Fyn形成αvβ6-Fyn复合物，并激活Fyn，这种激活作用可被αvβ6特异性抗体10D5阻滞；活化的Fyn与Fak形成复合物并激活FAK，αvβ6-Fyn-FAK复合物再进一步激活Shc，使αvβ6-Fyn信号通路与Raf- ERK/MAPK通路耦联，通过信号通路的级联放大效应及转录调控作用，增加MMP-3的表达，增强肿瘤细胞的增殖、侵袭、迁移能力。在动物肿瘤及转移瘤模型实验中，阻断αvβ6-Fyn信号通路可抑制肿瘤的生长及转移。    2.3　TGFβ1-αvβ6信号通路　TGFβ1活化可通过αvβ6和SMAD两条信号通路。Munger等［4］证实TGFβ1-LAP是αvβ6的配体，两者结合可以将无活性的TGFβ1-LAP复合物活化为TGFβ1。研究发现TGFβ1与αvβ6共同定位于细胞表面，TGFβ1可以上调P21/P27表达，发挥抑制细胞生长的作用，但这一效应的发生是通过αvβ6-Ras/MAPK通路而非传统的SMAD信号通路［11］。TGFβ1与αvβ6结合后，可激活一系列蛋白的酪氨酸磷酸化过程，如丝裂原活化蛋白激酶激酶Ⅰ（MEKKⅠ）和ERKⅠ，前者可进一步激活c-Jun，影响细胞骨架蛋白的重组［12］，这一发现有助于解释TGFβ1与肿瘤细胞运动、转移等行为之间的关系。    2.4　αvβ6-PKC信号通路　Huang等［3］发现卟啉醇肉豆蔻酸乙酸酯（PMA，PKC一种激动剂）与肝细胞生长因子（HGF）可显著增强表达αvβ6角质化细胞的迁移能力，这种增强作用可被PKC抑制剂GF109203X取消，证实αvβ6介导的细胞迁移是与PKC信号通路有关。课题组在研究αvβ6与结肠癌关系时发现，αvβ6可促进结肠癌细胞增殖，随着肿瘤细胞密度增加，PKC活性增强，细胞通过PKC途径调控表达更多的αvβ6［13］，而αvβ6又通过PKC途径诱导MMP-9的分泌增多［14］，加速降解胞外基质，促进肿瘤细胞扩增，如此交叉循环促进肿瘤的生长。3　αvβ6与恶性肿瘤    3.1　胃癌　Kawashima等［15］通过RT-PCR检测发现，28例胃癌组织中αvβ6阳性表达19例（67.9%），伴有淋巴结转移的22例胃癌组织中，17例αvβ6阳性表达；免疫组织化学检测27例伴有淋巴结转移的组织中23例αvβ6阳性表达，该研究表明αvβ6表达与胃癌淋巴结转移密切相关，αvβ6在胃癌侵袭转移过程中发挥重要的作用。课题组利用组织芯片-免疫组织化学技术检测300例胃癌组织标本αvβ6的表达并分析其与临床病理特征及预后的关系，发现αvβ6阳性表达率为36.7%，与肿瘤病理类型、分化程度、淋巴结转移、TNM分期密切相关，Kaplan- Meier曲线示αvβ6阳性表达患者生存期限明显缩短，是胃癌的独立预后指标［16］。    3.2　结肠癌　课题组对αvβ6与结肠癌之间的关系进行了系统深入的研究。流式细胞检测、细胞侵袭转移实验发现不同类型结肠癌细胞表面具有不同数量的αvβ6表达，且与肿瘤恶性程度密切相关。利用αvβ6-cDNA表达质粒转染结肠癌细胞系SW480，体内外的研究发现，转染后细胞的增殖能力显著提高，实验动物成瘤率、瘤体质量、体积等较未转染组均有显著增加；通过β6胞内结构域不同部位删除后转染技术证实β6独有的C末端11个氨基酸是调控其表达的关键部位［17］。利用反义寡核苷酸技术沉默αvβ6在结肠癌细胞系HT29和Widr的表达，发现能够显著抑制MAPK活性，降低细胞的增殖侵袭能力，动物实验可达到抑制肿瘤生长的目的［6-18］。Bates等［19］发现，结肠癌细胞上皮间质转化（EMT）模型可诱导αvβ6表达，组织芯片-免疫组织化学证实488例结肠癌组织中阳性表达率为37%，淋巴结及肝癌转移标本中均检测到αvβ6的表达，αvβ6与中位生存时间密切相关，可作为结肠癌预后指标。    3.3　肝癌　Lin等［20］在对组蛋白脱乙酰基酶（HDAC）抑制剂曲古抑菌素A（TSA）的研究中发现TSA能够阻滞肿瘤细胞增殖、诱导细胞凋亡、抑制细胞迁移，可作为抗肿瘤治疗药物，然而应用100 nM TSA处理后50%的Hep3B仍存活，进一步研究发现TSA可诱导肝癌细胞系整合素α4、β2、β6表达上调，抵制细胞的凋亡增加细胞的迁移，该发现为肝癌的后续治疗提供了新的靶点。    3.4　胰腺癌　Sipos等［5］研制出β6亚基单克隆抗体5C4，利用免疫组织化学方法检测αvβ6在多种消化道肿瘤的表达，34例胰腺癌组织均可见αvβ6表达且表达强度最高，表现为细胞质和细胞膜的黄染，主要位于肿瘤的侵袭边缘；比较不同方式培养的胰腺癌细胞发现，球形细胞培养较单层细胞培养可诱导表达更多的αvβ6，提示αvβ6在胰腺癌发生发展中发挥重要作用。    3.5　口腔鳞状上皮癌　口腔鳞状上皮癌组织中αvβ6表达阳性，诱导αvβ6表达可以提高癌细胞的迁移及侵袭能力，应用特异性抗体10D5阻滞后可抑制细胞的恶性行为［21］。静脉或局部应用特异性抗体10D5可抑制裸鼠肿瘤的生长［22］。Nystrom等［23］发现环氧合酶-2（COX-2）抑制剂NS398能有效体内外肿瘤生长，提示非甾体抗炎药物具有αvβ6依赖的抗肿瘤效果。    3.6　卵巢癌　αvβ6的表达与卵巢肿瘤的分期密切相关并可作为其恶性程度的标记［24］。国内学者研究发现αvβ6在卵巢原发癌中表达阳性率为46.88%，与患者年龄、疾病分级及组织学类型无关，与肿瘤FIGO临床分期密切相关；早期患者阳性率显著高于晚期，进展期患者显著升高；转移灶中的阳性表达率为71.8%，显著高于原发灶［25］。这一研究提示整合素αvβ6 表达上调与卵巢癌的不良预后和高转移性有关。表达αvβ6的卵巢癌细胞与FN结合后能够抵御顺铂诱导的凋亡［26］，其机制可能与αvβ6通过MAPK信号通路调节尿激酶型纤溶酶原激活系统（uPA-MMP2，MMP9）促进细胞的增殖、侵袭及转移有关［9-27］。4　结语    αvβ6作为一种重要的细胞黏附分子受体，在多种恶性肿瘤的侵袭转移过程中发挥重要作用，其作用机制已成为研究的热点。αvβ6特异性拮抗剂的研制及应用，以其为靶点的RNA干扰、反义寡核苷酸技术等在动物实验中均取得良好的效果。随着研究的不断深入，针对αvβ6的特异性药物和生物治疗将有更广阔的应用前景。【参考文献】[1] Hynes RO. 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