標(biāo)志物L(fēng)AT1、KI67與腦膠質(zhì)瘤惡性程度相關(guān)性的研究進(jìn)展

黃卓彥 黃立基 李思博 蘇鑲月 張麗娜

(1. 佳木斯大學(xué)附屬第一醫(yī)院, 黑龍江 佳木斯 154007; 2. 大慶油田總醫(yī)院,黑龍江 大慶 163411)

膠質(zhì)瘤的類型和分級對患者病情發(fā)展和生存的預(yù)估起著重要的作用。目前，對于膠質(zhì)瘤的惡性程度判斷主要是基于對腦組織切片的病理學(xué)觀察，而各種膠質(zhì)瘤標(biāo)志物的應(yīng)用仍然在探討和研究之中。需要強(qiáng)調(diào)的是，各種分子標(biāo)志物的應(yīng)用應(yīng)建立在傳統(tǒng)病理學(xué)檢測的基礎(chǔ)之上，而它們?nèi)绾螠?zhǔn)確、精準(zhǔn)的輔助病理學(xué)檢測并應(yīng)用在膠質(zhì)瘤分級的判斷上成了最近研究的熱點(diǎn)之一。KI67和LAT1作為重要的細(xì)胞增殖標(biāo)志物，因此受到了學(xué)界廣泛的關(guān)注。膠質(zhì)瘤細(xì)胞在生長和增殖過程中，會(huì)增加氨基酸的攝取量。L型氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1(LAT1)作為必需氨基酸攝取的載體，在多種癌癥的發(fā)生發(fā)展過程中其表達(dá)上調(diào)[1],并且在癌細(xì)胞增殖過程中，與細(xì)胞增殖密切相關(guān)的核抗原KI67的表達(dá)也會(huì)上調(diào)[2]。因此，本文現(xiàn)就近年來LAT1與KI67與腦膠質(zhì)瘤的惡性程度的相關(guān)性研究現(xiàn)狀進(jìn)行綜述。

1 LAT1與腦膠質(zhì)瘤

1.1 LAT1的生物學(xué)特征與功能

L型氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)體1(LAT1;SLC7A5)是一種鈉不依賴的氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)體[3]。它是由SLC7A5基因的第73到1596位序列所編碼，其基因位于第16號染色體q臂24.3區(qū)上。LAT1作為LAT家族的其中一種，是由507個(gè)氨基酸所組成的膜蛋白，其相對分子量約55 000，由12個(gè)跨膜單元所構(gòu)成[4]。作為氨基酸運(yùn)轉(zhuǎn)的載體,它的主要功能是跨膜運(yùn)輸一些相對分子質(zhì)量較大、在正常生理?xiàng)l件下呈中性的支鏈氨基酸與芳香族氨基酸，如亮氨酸、酪氨酸和色氨酸等，且這種運(yùn)輸方式不依靠鈉離子和ATP,并為細(xì)胞生長和增殖提供營養(yǎng)。這一功能的實(shí)現(xiàn)主要依賴于與2型糖基化膜蛋白4f2hc(也稱為CD98)結(jié)合形成的異源二聚體，該異源二聚體是由LAT1的160位和4f2hc的110位之間的二硫鍵結(jié)合形成[5]。它也有助于激素和某些藥物的轉(zhuǎn)移，這對某些疾病的發(fā)展和治療至關(guān)重要。

1.2 LAT1的表達(dá)與調(diào)控

LAT1-4F2hc異源二聚體常表達(dá)于大腦、脾臟、皮膚、胸腺、肝臟、骨骼肌等組織和器官中，特別是免疫T細(xì)胞、血腦屏障和廣泛的腫瘤細(xì)胞[6]，但在肺、心臟和肝臟中表達(dá)水平較低[7]。LAT1在各種類型的人類癌細(xì)胞的細(xì)胞膜上強(qiáng)烈表達(dá)，在正?；蜓装Y組織中表達(dá)最少[8]。其過表達(dá)與腫瘤細(xì)胞的增殖、轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。它不僅為腫瘤細(xì)胞的增殖提供必需的氨基酸，而且在腫瘤細(xì)胞的某些特定代謝途徑中起調(diào)節(jié)作用[9]，例如LAT1通過調(diào)節(jié)細(xì)胞對外源亮氨酸的攝取，支持和維持癌細(xì)胞中mTORC1的活化，mTORC1信號的活化有利于支持癌細(xì)胞生長、增殖和抗凋亡的途徑，從而促進(jìn)癌癥進(jìn)展[10]。 LAT1有時(shí)通過溶酶體相關(guān)跨膜蛋白4b進(jìn)入溶酶體膜，并調(diào)節(jié)亮氨酸向溶酶體的交換[11]。進(jìn)入溶酶體后，亮氨酸可以調(diào)節(jié)溶酶體膜H+ATPase (V-ATPase)的激活，這是溶酶體表面mTORC1激活物復(fù)合物的重要成分，從而促進(jìn)mTORC1的激活[12]。同時(shí)，LAT1的表達(dá)由轉(zhuǎn)錄因子4(ATF4)以依賴mTORC1的方式通過信號傳導(dǎo)來調(diào)節(jié)。氨基酸缺乏導(dǎo)致的細(xì)胞營養(yǎng)不足激活A(yù)TF4，ATF 4引導(dǎo)氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞中。ATF4水平升高上調(diào)LAT1，導(dǎo)致異亮氨酸或亮氨酸攝取增加，從而激活mTORC1并抑制自噬?？梢钥闯鯨AT1的過度表達(dá)是mTORC1途徑相關(guān)的癌癥轉(zhuǎn)化過程中經(jīng)常觀察到的現(xiàn)象。缺氧誘導(dǎo)因子2α (HIF-2α)途徑的激活同樣可以促進(jìn)LAT1的表達(dá)，從而增加mTORC1磷酸化并激活癌癥進(jìn)展過程中的mTORC1[13]。同時(shí)LAT1的表達(dá)也與MYC基因密不可分，LAT1不僅參與mTORC1的激活，還與MYC在癌細(xì)胞中的表達(dá)有關(guān)。MYC包括c-Myc, n-Myc和l-Myc。c-Myc是LAT1的重要刺激因素。LAT1啟動(dòng)子具有典型的cMyc結(jié)合位點(diǎn)，這種癌基因的過表達(dá)導(dǎo)致LAT1表達(dá)的增加[14]。c-Myc是LAT1調(diào)節(jié)的重要轉(zhuǎn)錄因子。LAT1和MYC在伯基特淋巴瘤和神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞中可以相互促進(jìn)表達(dá)和活性。在一項(xiàng)關(guān)于LAT1對MYC代謝途徑影響的研究中，結(jié)果表明MYC沉默后，LAT1的基因和蛋白質(zhì)水平顯著降低。抑制LAT1的表達(dá)可以顯著降低惡性淋巴瘤和神經(jīng)母細(xì)胞瘤的生長，提示MYC誘導(dǎo)的LAT1與腫瘤細(xì)胞增殖密切相關(guān)[15]。隨后，對LAT1和MYC敲除的伯基特淋巴瘤細(xì)胞進(jìn)行基因表達(dá)譜分析。LAT1基因敲除后基因表達(dá)的變化可能是由LAT1沉默細(xì)胞中MYC蛋白表達(dá)的減少引起的，這些結(jié)果表明，LAT1和MYC共同調(diào)節(jié)伯基特淋巴瘤細(xì)胞增殖[16]。因此，LAT1可能通過與癌基因MYC的相互作用參與腫瘤的發(fā)生和發(fā)展。此外有研究證明，L轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)的活性升高得益于LAT1和4F2hc的共同表達(dá)[17]。一些游離氨基酸對L轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)的活性也會(huì)產(chǎn)生一定的調(diào)節(jié)和影響。如精氨酸的增多會(huì)上調(diào)LAT1的轉(zhuǎn)錄活性，但對4f2hc的影響并不大，而谷氨酸則對LAT1的轉(zhuǎn)運(yùn)活性沒有作用[18]。

1.3 LAT1與腦膠質(zhì)瘤惡性程度的相關(guān)性

增殖信號的持續(xù)性是癌癥的主要標(biāo)志之一[19]。這些信號啟動(dòng)腫瘤細(xì)胞的增殖過程，導(dǎo)致其無法控制的快速生長[20]。腦膠質(zhì)瘤作為惡性腫瘤的一種，其在細(xì)胞的生長和增殖過程中會(huì)不斷的汲取營養(yǎng)物質(zhì)，如葡萄糖、氨基酸等，其細(xì)胞膜上的運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)的表達(dá)也會(huì)隨之上調(diào)，從而加速膠質(zhì)瘤細(xì)胞對與營養(yǎng)物質(zhì)的攝取、吸收。而LAT1作為一種重要的氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)載體，其基因的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯頻率也會(huì)極大的增加。Faried、Bolly等人[21]選取了25名接受手術(shù)切除或活檢，確診為原發(fā)性膠質(zhì)瘤的患者，并對其進(jìn)行了低等級(LGG，11人)和高等級(HGG，14人)的劃分，然后采用了免疫組織化學(xué)(IHC)的方法對患者的腫瘤組織進(jìn)行分析，根據(jù)陽性細(xì)胞的百分比和染色強(qiáng)度來判斷LAT1免疫反應(yīng)的強(qiáng)弱，結(jié)果得出HGG組織中LAT1高表達(dá)的比例(10/14)明顯高于LGG(5/11)。研究證明，LAT1的表達(dá)會(huì)隨著膠質(zhì)瘤等級的提高而進(jìn)一步上調(diào)，這提示著HGG腫瘤細(xì)胞的高度增值、代謝活躍。LAT1的高表達(dá)也反映這些細(xì)胞對代謝有著更高的需求。Nawashiro 、NaokiOtani 等人[22]研究了68例人腦膠質(zhì)瘤組織中轉(zhuǎn)運(yùn)體的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)位于腫瘤中心細(xì)胞的LAT1表達(dá)量始終是低于浸潤性膠質(zhì)瘤細(xì)胞，并且這些浸潤性膠質(zhì)瘤細(xì)胞有著較高的免疫活性，在腫瘤細(xì)胞和正常組織邊緣發(fā)現(xiàn)了大量的這類細(xì)胞，并且它們環(huán)繞著正常的血管和神經(jīng)組織排布。越來越多的研究證明，LAT1可以作為腦膠質(zhì)瘤的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，并且LAT1的表達(dá)與膠質(zhì)瘤的等級呈正相關(guān)，即膠質(zhì)瘤的惡性程度越高，腫瘤組織中LAT1的表達(dá)也會(huì)越高。

2 KI67與腦膠質(zhì)瘤

2.1 KI67的生物學(xué)特征與功能

Ki67抗原是一種位于人類細(xì)胞核內(nèi)的一種大分子蛋白，其表達(dá)與細(xì)胞增殖密切相關(guān)，在常規(guī)病理學(xué)中被廣泛用作衡量腫瘤細(xì)胞生長分?jǐn)?shù)的“增殖標(biāo)記物”[23]。它的編碼基因定位于10號染色體，并由14個(gè)內(nèi)含子和15個(gè)外顯子所構(gòu)成。由于Ki67結(jié)構(gòu)獨(dú)特，缺乏與之相比較的同源序列，雖然我們有大量關(guān)于Ki67結(jié)構(gòu)和生物學(xué)特性的研究數(shù)據(jù)，但對其生物學(xué)功能的認(rèn)識還不是很清楚[24]。

2.2 KI67的表達(dá)與調(diào)控

Ki67的半衰期只有1.5個(gè)小時(shí)左右，它在細(xì)胞周期的G0期和G1早期均未表達(dá)，在G1期、G2期和S期后期逐漸增加，在M期達(dá)到高峰，在有絲分裂后期迅速下降[25]。在細(xì)胞增殖周期中，Ki67的表達(dá)處于降解與合成的動(dòng)態(tài)平衡中，其蛋白表達(dá)水平與有絲分裂過程一致，而在細(xì)胞有絲分裂的這一時(shí)期，又進(jìn)行了磷酸化和去磷酸化的過程，因此Ki67的表達(dá)很容易受到蛋白酶調(diào)控[26]。所以作為細(xì)胞增殖標(biāo)志物的KI67在腫瘤發(fā)生增殖時(shí)其表達(dá)水平會(huì)大幅上升，并隨著腫瘤增殖活性的升高，其表達(dá)水平也會(huì)增高。因此，KI67蛋白成為評價(jià)腫瘤惡性程度可靠的指標(biāo)之一。

2.3 KI67與腦膠質(zhì)瘤惡性程度的相關(guān)性

作為惡性程度最高的腫瘤之一，膠質(zhì)瘤細(xì)胞的增殖活性會(huì)大幅上升，因此作為細(xì)胞增殖標(biāo)志物的KI67成為了預(yù)估腦膠質(zhì)瘤惡性程度和病情發(fā)展?fàn)顩r的極好指標(biāo)。攀枝花中心醫(yī)院的吳科和唐樹軍[27]等人選取了114名神經(jīng)膠質(zhì)瘤患者作為實(shí)驗(yàn)組，同時(shí)選取了同期的健康者120人作為對照組。其中114名膠質(zhì)瘤患者當(dāng)中Ⅰ期33例，Ⅱ期24例，Ⅲ期33例，Ⅳ期24例，采用了Western Blotting法和ELISA法來測定患者和健康人群體內(nèi)的KI67和Bmil蛋白含量。結(jié)果顯示，在這兩種方法當(dāng)中，實(shí)驗(yàn)組KI67和Bmil蛋白的水平均高于對照組，且隨著腦膠質(zhì)瘤臨床分期的增加，其兩種蛋白含量也會(huì)增高。Huma Arshad[28]等人也選取了50位確診為膠質(zhì)瘤的患者進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察KI67、P53與膠質(zhì)瘤分級的相關(guān)性，其中Ⅰ級5人、Ⅱ級15人、Ⅲ級8人、Ⅳ級22人，采用免疫組化的方法對膠質(zhì)瘤患者的腦部切片進(jìn)行KI67和P53的檢測。采用Spearman等級相關(guān)系數(shù)分析組織學(xué)分級與增值標(biāo)記物的關(guān)系，結(jié)果顯示，膠質(zhì)瘤分級與KI67有較強(qiáng)的相關(guān)性，而與P53有較弱的相關(guān)性。同時(shí)Huma Arshad等人隨機(jī)對其中的20例患者進(jìn)行了為期一年的隨訪，其中16名患者的KI67評分低于5%。其中8例存活(60%)，8例死于疾病，4例KI67評分大于5%。這四個(gè)人都在兩年內(nèi)死于這種疾病，這些結(jié)果顯示KI67評分與患者存活率之間存在邊際相關(guān)性(p=0.089)。這兩項(xiàng)研究均證明，KI67含量隨著膠質(zhì)瘤等級的提升而增高，兩者呈正相關(guān)性。

3 總結(jié)

KI67、LAT1作為腫瘤細(xì)胞增殖標(biāo)志物，與膠質(zhì)瘤的惡性程度呈正相關(guān)性，可以為膠質(zhì)瘤等級的劃分在病理學(xué)檢測的基礎(chǔ)上提供參考，同時(shí)LAT1也為膠質(zhì)瘤的治療提供了新的靶點(diǎn)。其實(shí)不光是KI67、LAT1，在判斷膠質(zhì)瘤惡性程度方面，膠質(zhì)瘤酸性蛋白(GFAP)[29]、IDH1[30]、單極紡錘體激酶1(Mps1/TTK)[31]、p53等分子標(biāo)志物也起著重要的參考作用。這些標(biāo)志物的聯(lián)合檢測更加有利于對膠質(zhì)瘤惡性程度的判斷。隨著人類對于腦膠質(zhì)瘤機(jī)制和病理過程的不斷研究，會(huì)有更多的分子標(biāo)志物被發(fā)現(xiàn)，同時(shí)對于腦膠質(zhì)瘤的分級診斷也會(huì)更加的精準(zhǔn)。