β1整合素與卵巢癌的研究進(jìn)展

田 敏綜述 馬 玲審校

1 整合素的結(jié)構(gòu)和功能

整合素(integrin)是由α和β兩個(gè)亞單位通過(guò)非共價(jià)鍵結(jié)合的異二聚體，目前已知至少有18種α亞單位和8種β亞單位按不同的組合構(gòu)成不少于24種的整合素受體。各亞基都具有1個(gè)較長(zhǎng)的胞外域、1個(gè)跨膜域和1個(gè)較短的胞內(nèi)域(30～40個(gè)氨基酸)［1］。其中，胞外域?yàn)檎纤睾团潴w的特異性結(jié)合部位，跨膜域的近膜區(qū)結(jié)構(gòu)變異多樣，為多種細(xì)胞因子及可溶性調(diào)節(jié)因子的作用點(diǎn)，而胞內(nèi)域的羧基端形態(tài)多樣，當(dāng)胞內(nèi)域β亞基與酪氨酸激酶(Src激酶)、黏著斑激酶(Fak)結(jié)合形成黏著斑復(fù)合體，再連接細(xì)胞骨架蛋白可啟動(dòng)胞內(nèi)信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)［2］。整合素通常以(2種構(gòu)型存在:潛伏型和激活型，其活性能夠通過(guò)自身反饋和各種生長(zhǎng)因子、趨化因子信號(hào)通路調(diào)節(jié)，其形態(tài)多樣，還可通過(guò)紐蛋白(vinculin)、輔肌動(dòng)蛋白(actinin)和踝蛋白(talin)與細(xì)胞骨架蛋白連接而引起細(xì)胞的形態(tài)變化，與連接蛋白結(jié)合可激活胞內(nèi)酶鏈系統(tǒng)，引起信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)［3，4］。整合素的主要功能是通過(guò)與相應(yīng)配體結(jié)合介導(dǎo)細(xì)胞與基膜、細(xì)胞與細(xì)胞的黏附。整合素結(jié)合配體的機(jī)制，為整合素與細(xì)胞外間質(zhì)蛋白在細(xì)胞膜上形成復(fù)合體(黏合斑)，是整合素介導(dǎo)細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。大多數(shù)整合素與其配體結(jié)合的信號(hào)是RGD(Arg-Gly-Asp)序列，另外還有 KQAGDV(Lys-Gln-Ala-Gly-Asp-Val)、DGEA(Asp-Gly-GIu-AIa)等序列。整合素的另一重要功能是轉(zhuǎn)導(dǎo)信號(hào)，可向細(xì)胞內(nèi)外雙向傳導(dǎo)信號(hào)，并調(diào)節(jié)細(xì)胞的增殖、分化、遷徙、侵襲等各種生物學(xué)行為。不同的整合素可能采用不同途徑傳導(dǎo)信號(hào)，目前認(rèn)為整合素的信號(hào)傳遞以影響胞內(nèi)的鈣離子濃度及對(duì)黏著斑激酶(FAK)和整合素連接蛋白激酶(ILK)的激活為途徑［5～7］。

2 β1整合素的生物學(xué)作用

有研究表明，整合素β亞單位按功能分為β1亞群(VLA抗原)、β2亞群(LEU-CAMS或CD18抗原)和β3亞群(細(xì)胞黏附因子)。β1和β3亞群整合素主要介導(dǎo)細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)(extracellularmatrix，ECM)的黏附，而 β2亞群則介導(dǎo)細(xì)胞-細(xì)胞的黏附。β2亞群整合素主要分布于白細(xì)胞，β1和β3亞群整合素則廣泛分布于各種類(lèi)型的細(xì)胞。β1整合素又稱為VLA(very late activation antigen)家族，含有VLA-1～6種整合素，與腫瘤細(xì)胞的耐藥性相關(guān)。當(dāng)β1整合素與α1、α5、αv等亞基組合構(gòu)成整合素分子時(shí)，可與其配體Ⅳ型膠原蛋白、纖維黏連蛋白(fibronectin，F(xiàn)N)、玻璃體結(jié)合蛋白(vitronectin，VN)和層黏連蛋白(laminin，LN)等結(jié)合，調(diào)節(jié)多種細(xì)胞功能及腫瘤細(xì)胞的侵襲轉(zhuǎn)移［8］。如某些整合素亞型缺失、突變，則可導(dǎo)致腫瘤的失控性生長(zhǎng)并發(fā)生轉(zhuǎn)移，高表達(dá)時(shí)可促進(jìn)腫瘤細(xì)胞浸潤(rùn)、黏附和轉(zhuǎn)移［9］。Mousa等［10］認(rèn)為，在腫瘤生長(zhǎng)侵襲過(guò)程中，腫瘤血管的生成至關(guān)重要，而整合素在血管內(nèi)皮細(xì)胞的遷移分化過(guò)程中起重要調(diào)節(jié)作用。Malan等［11］也指出，β1整合素可調(diào)節(jié)血管的生成和分化，如果內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)β1整合素減少會(huì)導(dǎo)致血管系統(tǒng)的缺陷。Askari等［12］實(shí)驗(yàn)證實(shí)了 β1整合素與黏著斑激酶(FAK)的激活和黏著斑(Focal Adhesion)的形成則密切相關(guān)。而Sood等［13］用免疫組織化學(xué)分析表明，卵巢癌分期越晚、分化級(jí)別越低、陽(yáng)性淋巴結(jié)數(shù)量越多、存在遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移病灶及整體生存時(shí)間越短等，則黏著斑激酶(FAK)過(guò)表達(dá)越明顯。目前已有多項(xiàng)研究表明，β1整合素與多種腫瘤細(xì)胞凋亡、增殖和侵襲轉(zhuǎn)移密切相關(guān)［14，15］。

3 β1整合素在卵巢癌中的研究

3.1 β1整合素在卵巢癌發(fā)生發(fā)展中的作用

卵巢癌是目前嚴(yán)重影響婦女健康的惡性腫瘤之一，由于卵巢癌早期發(fā)病隱匿且缺乏有效的早期診斷方法，多數(shù)患者確診時(shí)已屬晚期，盆腹腔已發(fā)生廣泛種植轉(zhuǎn)移。目前認(rèn)為腫瘤發(fā)生的早期，局部整合素表達(dá)水平是下降的，從而導(dǎo)致瘤細(xì)胞與基膜或細(xì)胞外基質(zhì)(extracellularmatrix，ECM)的黏附作用減弱，有利于腫瘤在局部生長(zhǎng)與擴(kuò)散。而后，當(dāng)瘤細(xì)胞進(jìn)入血循環(huán)，整合素的表達(dá)受多種因素的影響而增高，有利于瘤細(xì)胞黏附于血管內(nèi)皮，繼而發(fā)生轉(zhuǎn)移。有研究［16］表明，β1整合素在卵巢癌中高表達(dá)，尤其在卵巢癌SKOV3細(xì)胞的高侵襲克隆株100%表達(dá)。由于腫瘤細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)發(fā)生黏附和附著是腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移的第一步，當(dāng)β1整合素高表達(dá)或活性增強(qiáng)時(shí)可通過(guò)與細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)的相應(yīng)配體(如FN、LN、VN和CA等)結(jié)合，提高腫瘤細(xì)胞在 ECM 的遷移力［17］。Iyer等［18］認(rèn)為，細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)降解是腫瘤細(xì)胞與ECM黏附后發(fā)生的重要變化，也是瘤細(xì)胞遷移、浸潤(rùn)基質(zhì)的前提。α3β1整合素能夠增強(qiáng)基質(zhì)金屬蛋白酶9(MMP9)mRNA的穩(wěn)定性，失去α3β1整合素的作用，MMP9mRNA將很快降解，當(dāng)β1整合素與纖黏蛋白結(jié)合時(shí)可誘導(dǎo)卵巢癌細(xì)胞黏附并表達(dá)MMP2基因，分泌蛋白酶降解細(xì)胞外基質(zhì)，從而促進(jìn)腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)整合素β1缺失可改變細(xì)胞的形態(tài)、細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)的黏附狀態(tài)及基因的表達(dá)，對(duì)腫瘤的生長(zhǎng)和血管的生成有重要的影響。由于晚期卵巢癌患者腹腔中積聚大量腹腔積液，其中含有大量的癌細(xì)胞和癌細(xì)胞團(tuán)簇，Burleson等［19］從11例Ⅲ～Ⅳ期卵巢癌患者腹水中取得癌細(xì)胞球，在用其進(jìn)行黏附細(xì)胞外基質(zhì)和間皮細(xì)胞層的試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，整合素β1的單克隆抗體可明顯抑制這兩種黏附的過(guò)程。目前認(rèn)為在腹膜轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，有種微小細(xì)胞團(tuán)的存在，這種細(xì)胞團(tuán)是癌細(xì)胞腹腔微小轉(zhuǎn)移中的重要形式。整合素β1可以促進(jìn)這種微小細(xì)胞團(tuán)的形成及其對(duì)腹膜的黏附。陳潔等［20］研究發(fā)現(xiàn)卵巢上皮性腫瘤由良性向惡性轉(zhuǎn)化過(guò)程中整合素β1的總陽(yáng)性率及強(qiáng)陽(yáng)性率均升高。整合素β1在臨床Ⅰ期及高分化組的總陽(yáng)性率和強(qiáng)陽(yáng)性率顯著低于Ⅱ～Ⅳ期及低分化組。而且侵襲能力較高的S1亞系整合素β1的表達(dá)強(qiáng)度明顯高于侵襲能力較低的S14。說(shuō)明整合素β1的高表達(dá)與卵巢腫瘤組織分化程度低、高度黏附和侵襲生長(zhǎng)等惡性表型密切相關(guān)，并可能對(duì)其惡性表型起正性調(diào)節(jié)作用。通過(guò)黏附抑制試驗(yàn)和體外侵襲抑制試驗(yàn)，進(jìn)一步說(shuō)明抗整合素β1抗體可明顯抑制癌細(xì)胞黏附侵襲的過(guò)程。故認(rèn)為β1整合素在卵巢癌的侵襲轉(zhuǎn)移中具有重要作用，調(diào)節(jié)其表達(dá)或活性可能成為治療卵巢癌的1種新策略。

3.2 β1整合素與卵巢癌耐藥的關(guān)系

卵巢癌的標(biāo)準(zhǔn)治療方案是手術(shù)后輔以化療，有報(bào)道約15%的卵巢癌患者對(duì)化療原發(fā)性耐藥，至少80%的卵巢癌患者最終形成多種藥物聯(lián)合化療的耐藥。故腫瘤細(xì)胞的多耐藥性已成為惡性腫瘤化療失敗的重要原因之一，也是卵巢癌死亡率高的主要原因之一，因而進(jìn)行化療增敏或?qū)ふ倚碌闹委熓侄尉哂兄匾饬x［21］。現(xiàn)在已經(jīng)闡明，卵巢癌細(xì)胞的耐藥發(fā)生存在多機(jī)制、多途徑、多環(huán)節(jié)。如 P-糖蛋白(P-GP)、多藥耐藥相關(guān)蛋白(MRP)、GSH和GST的含量及活性增加、DNA損傷修復(fù)能力增強(qiáng)、腫瘤細(xì)胞凋亡抑制等。細(xì)胞黏附介導(dǎo)引起的卵巢癌細(xì)胞耐藥是新近提出的1個(gè)耐藥機(jī)理。廣泛存在于腫瘤細(xì)胞表面的整合素受體蛋白及其引發(fā)的信號(hào)傳導(dǎo)機(jī)制，是腫瘤細(xì)胞避免凋亡的1個(gè)重要原因。實(shí)驗(yàn)表明［22］由于整合素表達(dá)及功能的變化，導(dǎo)致細(xì)胞轉(zhuǎn)移浸潤(rùn)能力及抗凋亡能力增強(qiáng)，細(xì)胞通過(guò)其表面的整合素β1與細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)發(fā)生黏附，抑制了化療藥物誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，使細(xì)胞獲得耐藥性，如果能阻斷細(xì)胞黏附，或者阻斷由細(xì)胞黏附引起的促凋亡和抗凋亡因子的改變，可能會(huì)去除細(xì)胞耐藥性。Zhang等［23］認(rèn)為凋亡抑制是腫瘤細(xì)胞生物學(xué)特性之一，β1整合素可能通過(guò)激活有絲分裂原、蛋白激酶(MAPK)、蛋白激酶B/絲蘇氨酸激酶(PKB/AKT)抑制凋亡的發(fā)生，從而使細(xì)胞永生化。研究表明β1整合素與腫瘤耐藥關(guān)系密切，其高表達(dá)可引起卵巢癌細(xì)胞對(duì)細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)的黏附力增強(qiáng)，而β1與FN結(jié)合可通過(guò)抑制細(xì)胞凋亡使其獲得耐藥特性，從而導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞對(duì)化療藥物產(chǎn)生耐藥或抵抗，阻斷β1與FN的結(jié)合可以逆轉(zhuǎn)腫瘤耐藥［24，25］。因此可推測(cè)卵巢癌細(xì)胞可能由于整合素與ECM作用而獲得耐藥表型，通過(guò)調(diào)控細(xì)胞凋亡而產(chǎn)生耐藥。因此對(duì)整合素受體蛋白在正常與卵巢癌細(xì)胞中所激發(fā)的不同信號(hào)傳導(dǎo)機(jī)制進(jìn)行深入研究，將有助于我們發(fā)現(xiàn)一些潛在的途徑用于卵巢癌的治療。

綜上所述，β1整合素作為1種重要的細(xì)胞黏附分子受體，在卵巢癌的侵襲轉(zhuǎn)移及卵巢癌細(xì)胞的耐藥中發(fā)揮重要作用，其作用機(jī)制已成為目前研究的熱點(diǎn)。根據(jù)β1整合素的表達(dá)情況可判斷卵巢癌的惡性程度及預(yù)后。并針對(duì)其在腫瘤發(fā)生、發(fā)展過(guò)程中的各個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)腫瘤的治療起到相應(yīng)的指導(dǎo)作用，如β1整合素反義寡核苷酸可抑制β1整合素基因的表達(dá)，從而減少β1整合素蛋白的表達(dá)量，在基因水平上抑制了腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移［26］。又如β1整合素拮抗劑可通過(guò)拮抗β1整合素的作用抑制腫瘤的轉(zhuǎn)移［20］。總之，β1整合素在卵巢癌的早期診斷、早期治療、浸潤(rùn)轉(zhuǎn)移及提高生存率方面有著重要的作用。雖然目前作用機(jī)制尚未明了，但隨著研究的不斷深入，β1整合素在腫瘤的診斷和治療方面將有更為廣闊的應(yīng)用前景和深遠(yuǎn)意義。

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