整合素在肺癌轉(zhuǎn)移中的作用研究進(jìn)展

董雨晴 俞萬(wàn)鈞 李棠 徐濤

肺癌是世界上最常見(jiàn)的癌癥之一，也是導(dǎo)致癌癥相關(guān)死亡的主要原因，每年估計(jì)有2 200 萬(wàn)新發(fā)病例和179 萬(wàn)死亡病例[1]。肺癌可分為非小細(xì)胞肺癌（nonsmall-cell lung cancer，NSCLC）和小細(xì)胞肺癌（small cell lung cancer，SCLC）。NSCLC 又可分為腺癌、鱗狀上皮細(xì)胞癌和大細(xì)胞癌。肺癌也是公認(rèn)的最具侵襲性的惡性腫瘤之一，其5 年生存率僅為10%～15%。肺癌是否轉(zhuǎn)移對(duì)預(yù)后至關(guān)重要。早期NSCLC 若無(wú)轉(zhuǎn)移，5年生存率可達(dá)50%，而晚期轉(zhuǎn)移性NSCLC 的5 年生存率只有1%～2%[2]。整合素是一種異二聚體跨膜糖蛋白受體，主要作為哺乳動(dòng)物的信號(hào)蛋白。整合素在腫瘤轉(zhuǎn)移的每一步都發(fā)揮著重要的作用，參與介導(dǎo)腫瘤細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)（extracellular matrix，ECM）、腫瘤細(xì)胞與宿主細(xì)胞間的黏附及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等多個(gè)環(huán)節(jié)作用。目前，靶向整合素藥物（如Carotegrast、Lifitegrast、Natalizumab、Efalizumab 等）已經(jīng)在心血管疾病、炎癥性腸病、多發(fā)性硬化癥和干眼病等的治療領(lǐng)域中得到廣泛開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。但在癌癥中，針對(duì)整合素的治療靶點(diǎn)也有多年研究，卻尚未有突破。本文就近年來(lái)整合素在肺癌轉(zhuǎn)移中的相關(guān)調(diào)節(jié)機(jī)制、與周?chē)h(huán)境（如內(nèi)皮細(xì)胞、免疫細(xì)胞等）的相互作用等領(lǐng)域中的研究進(jìn)展作一綜述，從而為肺癌的研究提供參考。

1 整合素的結(jié)構(gòu)與功能

整合素又稱(chēng)為整聯(lián)蛋白，是一種介導(dǎo)細(xì)胞和其外環(huán)境（如ECM）之間的連接的跨膜受體。整合素是由α（120～185 kD）和β（90～110 kD）兩個(gè)亞單位形成的異二聚體。目前發(fā)現(xiàn)18 種α 亞單位和9 種β 亞單位，它們按不同的組合構(gòu)成20 多種整合素。整合素亞基都是Ⅰ型跨膜糖蛋白，具有大的胞外結(jié)構(gòu)域和典型的短細(xì)胞質(zhì)尾的結(jié)構(gòu)[3]。一般來(lái)說(shuō)，α 亞基的胞外段識(shí)別ECM 的精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸序列（arginine-glycine-aspartic acid，RGD）介導(dǎo)細(xì)胞與ECM 之間的黏附，而β 亞基的胞內(nèi)段負(fù)責(zé)與細(xì)胞骨架相連。

作為跨膜黏附受體，整合素將肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架與細(xì)胞外環(huán)境偶聯(lián)，并在細(xì)胞膜上雙向傳遞信號(hào)。整合素的細(xì)胞外結(jié)構(gòu)域結(jié)合特異性ECM、細(xì)胞表面可溶性蛋白配體；其胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域與細(xì)胞骨架蛋白、信號(hào)蛋白和銜接蛋白相關(guān)。當(dāng)結(jié)合配體或受到其他信號(hào)刺激后，整合素由折疊的非活化構(gòu)象轉(zhuǎn)變?yōu)樯煺沟幕罨瘶?gòu)象。整合素的激活，可直接影響整合素介導(dǎo)的黏附作用[4]?；罨蟮恼纤刂g進(jìn)一步形成聚簇，在細(xì)胞膜上組成一個(gè)多價(jià)的“腳手架”，其胞內(nèi)段招募胞內(nèi)信號(hào)分子及骨架蛋白，形成會(huì)聚黏著斑。細(xì)胞向不同部位的定向遷移伴隨著黏著斑的組裝和解聚動(dòng)態(tài)變化。整合素介導(dǎo)的細(xì)胞黏附與遷移和癌癥的轉(zhuǎn)移和進(jìn)展密切相關(guān)。除了與細(xì)胞黏附功能相關(guān)外，整合素與配體結(jié)合后還能向胞內(nèi)傳遞信號(hào)，進(jìn)而調(diào)控細(xì)胞增殖、骨架重排和凋亡等生理過(guò)程。在腫瘤微環(huán)境中，整合素可通過(guò)多種途徑調(diào)控血管生成，如招募內(nèi)皮祖細(xì)胞至腫瘤部位分化生成血管系統(tǒng)；促進(jìn)髓細(xì)胞遷移浸潤(rùn)至腫瘤內(nèi)部，分泌促血管生長(zhǎng)因子促進(jìn)血管形成等。并且腫瘤細(xì)胞可通過(guò)整合素快速錨定在血管內(nèi)皮細(xì)胞表面，進(jìn)而有效地穿出血管到達(dá)組織部位，實(shí)現(xiàn)腫瘤轉(zhuǎn)移[5]。

整合素通過(guò)囊泡運(yùn)輸進(jìn)出質(zhì)膜[4]，稱(chēng)為整合素的內(nèi)吞作用。整合素可以通過(guò)多種不同的途徑被內(nèi)吞，這取決于被激活的細(xì)胞類(lèi)型、黏附狀態(tài)和細(xì)胞信號(hào)通路。內(nèi)吞作用使得整合素能被有效地循環(huán)利用，其中一小部分受體被溶酶體降解[6]。相較于正常組織和細(xì)胞，在腫瘤細(xì)胞中整合素往往出現(xiàn)異常表達(dá)[5]。這也提示了整合素與腫瘤轉(zhuǎn)移之間有著密切聯(lián)系。

2 整合素相關(guān)調(diào)節(jié)機(jī)制

整合素可受多種因素的調(diào)節(jié)，進(jìn)而對(duì)肺癌的轉(zhuǎn)移造成影響。對(duì)于整合素基因表達(dá)，蓖麻鋅指1 通過(guò)與整合素αV 啟動(dòng)子結(jié)合，調(diào)控整合素αV 轉(zhuǎn)錄[7]。另一轉(zhuǎn)錄因子鋅指E-盒結(jié)合同源盒蛋白1 通過(guò)抑制蛋白磷酸酶2 活性增加整合素α1、β1，進(jìn)而增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞與膠原纖維的黏附，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的擴(kuò)散[8]。長(zhǎng)鏈非編碼RNA（long non-coding RNA，lncRNA）作為非編碼基因組的重要組成部分，也參與了整合素的調(diào)控。例如，反向型lncRNA 整合素β1 能與調(diào)味增強(qiáng)子同源物2 相互作用，抑制其與整合素β1 啟動(dòng)子的結(jié)合，從而激活整合素β1 表達(dá)，促進(jìn)肺腺癌進(jìn)展[9]。miRNA 也是一類(lèi)非編碼單鏈RNA 分子，參與轉(zhuǎn)錄后基因表達(dá)的調(diào)控。miR-126 能直接通過(guò)靶基因整合素亞基α6 或通過(guò)miR-34c-3p上調(diào)整合素α2β1，調(diào)控NSCLC的進(jìn)展[10]。

整合素同時(shí)也是調(diào)控下游相關(guān)信號(hào)通路的關(guān)鍵因素。其中整合素αVβ3 相關(guān)研究較多，有研究表明它能與內(nèi)皮源性血管性血友病因子結(jié)合，抑制肺癌細(xì)胞的增殖和遷移，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[11]。也能通過(guò)激活依賴(lài)于tribbles 假激酶3 的信號(hào)通路中的黏附斑激酶/蛋白激酶B/SOX2 軸來(lái)促進(jìn)肺癌的發(fā)生[12]。受整合素調(diào)節(jié)相關(guān)的信號(hào)通路還有纖維蛋白原α/整合素/蛋白激酶B 軸、CD151-整合素α3 復(fù)合物/黏著斑激酶（focal adhesion kinase，F(xiàn)AK）/p130Cas 信號(hào)通路、分解素金屬蛋白酶15/CD151/整合素α3、α6、αV/表皮生長(zhǎng)因子受體/局部FAK 信號(hào)通路等[13-15]。

整合素的循環(huán)過(guò)程中，主要通過(guò)內(nèi)吞作用被內(nèi)化到細(xì)胞中。lncRNA HITT 可以通過(guò)干擾小G 蛋白（targeting GTPase，Rab）5 與鳥(niǎo)嘌呤核苷酸交換因子與結(jié)合，進(jìn)而抑制整合素β1 的內(nèi)吞作用，達(dá)到抑制細(xì)胞遷移和腫瘤轉(zhuǎn)移作用[16]。

在細(xì)胞遷移過(guò)程中，異常的肌動(dòng)蛋白細(xì)絲組裝誘導(dǎo)膜突起，促進(jìn)局部黏附轉(zhuǎn)換，從而促進(jìn)肺癌轉(zhuǎn)移。腫瘤相關(guān)蛋白富脯氨酸11 通過(guò)影響細(xì)胞內(nèi)整合素的內(nèi)化和FAK 的磷酸化，影響絲狀突起的肌動(dòng)蛋白細(xì)絲組裝，從而調(diào)節(jié)局灶性粘連的周轉(zhuǎn)動(dòng)力學(xué)和細(xì)胞運(yùn)動(dòng)[17]。

3 整合素與肺癌轉(zhuǎn)移

轉(zhuǎn)移是腫瘤進(jìn)展中最具破壞性的階段，導(dǎo)致了腫瘤的高死亡率。腫瘤轉(zhuǎn)移包含多個(gè)順序和相互關(guān)聯(lián)的步驟，并受多種信號(hào)通路的調(diào)控。肺癌轉(zhuǎn)移是一個(gè)復(fù)雜的、多步驟的、連續(xù)的主動(dòng)過(guò)程，可稱(chēng)為侵襲-轉(zhuǎn)移性級(jí)聯(lián)反應(yīng)，主要包括：（1）腫瘤生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移的激活，瘤細(xì)胞間因黏附能力下降而從原發(fā)部位脫落。這是腫瘤轉(zhuǎn)移的開(kāi)始；（2）腫瘤細(xì)胞穿破脈管進(jìn)入血管或淋巴管；（3）逃脫宿主免疫活性細(xì)胞，得以生存；（4）在遠(yuǎn)處部位停滯并穿出血管；（5）在繼發(fā)部位生長(zhǎng)。

腫瘤轉(zhuǎn)移與預(yù)后密切相關(guān)，已有多項(xiàng)研究表明整合素參與其中。Wang 等[18]就將整合素α5、α6、αL 作為三要素，并以此計(jì)算每例肺腺癌患者的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分，從而評(píng)估預(yù)后。Prieto 等[19]證明肺神經(jīng)內(nèi)分泌細(xì)胞的整合素α5、αV、β1 等基因上調(diào)，提示膠原/整合素基因與肺神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤的進(jìn)展有關(guān)。

3.1 整合素與ECM 腫瘤ECM 作為腫瘤微環(huán)境的核心成員，是腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移到周?chē)M織的第一道屏障。細(xì)胞通過(guò)與ECM 結(jié)合形成局部黏附復(fù)合體，為細(xì)胞遷移提供牽引力和收縮力。整合素β 樣1 蛋白抑制整合素β1 活性，促進(jìn)后緣局灶性黏附復(fù)合物的分解以促進(jìn)細(xì)胞的定向遷移[20]?？滤_奇和腺病毒受體被證實(shí)是一種受ECM 的硬度影響的機(jī)械敏感蛋白，能與黏著斑蛋白Src、FAK 和巴西林形成復(fù)合體，促進(jìn)三磷酸鳥(niǎo)苷/RAS 相關(guān)蛋白1/整合素的激活，促進(jìn)細(xì)胞-基質(zhì)黏附而促進(jìn)肺癌轉(zhuǎn)移[21]。

在肺癌細(xì)胞微生態(tài)中脂多糖和脂磷膽酸被發(fā)現(xiàn)也能促進(jìn)肺癌細(xì)胞的惡性進(jìn)展，可能參與的機(jī)制是其能增加骨橋蛋白/整合素β3 的表達(dá)，激活磷脂酰肌醇三羥基激酶/蛋白激酶B 通路，促進(jìn)肺癌細(xì)胞的惡性進(jìn)展[22]。整合素也可將胞骨架蛋白Talin 與局灶黏附蛋白連接，使微絲力作用于細(xì)胞外基質(zhì)，并誘導(dǎo)基質(zhì)降解，從而促進(jìn)細(xì)胞遷移[23]。其中骨橋蛋白受香煙煙霧提取物和苯并[a]芘調(diào)節(jié)，通過(guò)Janus 激酶/信號(hào)傳導(dǎo)轉(zhuǎn)錄激活因子3 信號(hào)通路，誘導(dǎo)肺癌細(xì)胞遷移和侵襲[24]。天然存在的醌甲三萜Pritimerin 可通過(guò)抑制整合素β1介導(dǎo)的黏附過(guò)程，影響細(xì)胞骨架與整合素相互作用，在體內(nèi)有很強(qiáng)的抗癌活性[25]。但Haake 等[26]證明了整合素β1 細(xì)胞質(zhì)尾部足以促進(jìn)整合素β1 依賴(lài)性局部黏附激酶的激活、基因表達(dá)，并不需要整合素-ECM 相互結(jié)合發(fā)揮作用，這可能可以解釋某些針對(duì)抑制整合素-ECM 相互作用為治療策略失敗的原因。

3.2 整合素與上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal transition，EMT） EMT 是存在于多個(gè)組織和發(fā)育階段的生物學(xué)過(guò)程，與癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。整合素αVβ3 可受microRNA200 抑制，進(jìn)而影響EMT 進(jìn)程[27]。研究表明177Lu 標(biāo)記環(huán)狀RGD 肽，可有效治療NSCLC 和其他過(guò)表達(dá)整合素αVβ3 受體的癌癥[28]。此外，熱休克蛋白家族A 成員1 樣能與整合素αV 形成復(fù)合物，通過(guò)蛋白激酶B 通路/糖原合酶激酶-3β 激活途徑穩(wěn)定β-catenin，促進(jìn)EMT 進(jìn)程[29]。

Nonpanya 等[30]發(fā)現(xiàn)從長(zhǎng)圓葉波羅蜜中分離的純化合物artocarpin，通過(guò)抑制整合素αV 和β3 減緩EMT 進(jìn)程，達(dá)到抑制癌細(xì)胞向間充質(zhì)表型的轉(zhuǎn)變的效果。中草藥冬凌草素通過(guò)影響整合素β1，抑制FAK/細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶信號(hào)通路，也可抑制SCLC 細(xì)胞的遷移和EMT[31]。對(duì)于耐輻射的肺癌，Li 等[32]發(fā)現(xiàn)整合素β1可能通過(guò)影響DNA 修復(fù)、Yes 相關(guān)蛋白1 介導(dǎo)的EMT誘導(dǎo)輻射抗性。這表明整合素β1 可能是克服NSCLC細(xì)胞放射耐藥的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。

3.3 整合素與血管形成 無(wú)論是原發(fā)性肺癌還是繼發(fā)轉(zhuǎn)移性肺癌在生長(zhǎng)擴(kuò)散過(guò)程中都依賴(lài)血管生成。血管生成不僅促進(jìn)原發(fā)瘤的生長(zhǎng)，而且增加了癌細(xì)胞入血的機(jī)會(huì)以促進(jìn)轉(zhuǎn)移。整合素在肺癌血管生成過(guò)程中也發(fā)揮重要作用。整合素β3 被證實(shí)可作為一種新的肺癌腦轉(zhuǎn)移預(yù)后生物標(biāo)志物[33]。在大多數(shù)肺腺癌中可發(fā)現(xiàn)表皮生長(zhǎng)因子受體突變，在受體突變的情況下整合素β1 可能參與了含C 型凝集素結(jié)構(gòu)域11A 對(duì)血管內(nèi)皮細(xì)胞的生物學(xué)效應(yīng)，從而對(duì)肺腺癌產(chǎn)生影響[34]。此外，神經(jīng)纖維蛋白-2 通過(guò)刺激依賴(lài)Rab11 的整合素α5/磷酸化FAK 復(fù)合體到新的黏附位點(diǎn)，促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞的黏附和遷移，影響了肺癌轉(zhuǎn)移中血管的生成[35]。

在腫瘤中，供血血管的形成主要機(jī)制有：（1）在原有血管中由內(nèi)皮細(xì)胞形成血管（血管生成）；（2）內(nèi)皮細(xì)胞的前體形成血管（血管生成）；（3）腫瘤細(xì)胞沿已有血管系統(tǒng)生長(zhǎng)（血管選擇性）：（4）腫瘤細(xì)胞形成血管樣結(jié)構(gòu)（血管生成擬態(tài)）。而血管生成因子受體（vascular endothelial growth factor receptor，VEGFR）參與了這些過(guò)程中的大多數(shù)。天然物質(zhì)Terrein 能通過(guò)下調(diào)整合素抑制血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）的分泌以及VEGF 與VEGFR2 的相互作用，抑制A549 細(xì)胞的血管生成過(guò)程[36]。Broussonin A 和B 則通過(guò)下調(diào)整合素β1，使VEGFA 刺激的下游信號(hào)通路失活來(lái)抗血管生成[37]。

另外，F(xiàn)u 等[38]認(rèn)為[99mTC]-Galacto-RGD2對(duì)原發(fā)性肺癌的檢測(cè)靈敏度高，原因在于內(nèi)皮細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞中整合素αVβ3 的表達(dá)。Zhang 等[39]則報(bào)道了一種自擴(kuò)增的活性氧敏感前藥納米誘餌，作用機(jī)制之一就是通過(guò)血管細(xì)胞黏附分子1/整合素α4、β1 的相互作用靶向肺轉(zhuǎn)移結(jié)節(jié)，使肺癌化療增敏免疫成為可能。

3.4 整合素與淋巴管 肺癌的轉(zhuǎn)移除了涉及血管生成的形成，淋巴管的形成也對(duì)癌細(xì)胞遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移至關(guān)重要。特別是淋巴管內(nèi)皮細(xì)胞（lymphatic endothelial cells，LECs）在癌細(xì)胞周?chē)鷺?gòu)成淋巴管，促進(jìn)癌細(xì)胞侵入淋巴結(jié)。VEGF 被報(bào)道也可促進(jìn)LEC 介導(dǎo)的淋巴管生成和肺癌轉(zhuǎn)移。如血管生成素-2 促進(jìn)肺癌細(xì)胞VEGFA 依賴(lài)的LEC 淋巴管生成，與整合素α5β1/p38/NF-κB信號(hào)通路相關(guān)[40]。

此外，Ren 等[41]發(fā)現(xiàn)肺腺癌標(biāo)本中的微淋巴管密度與整合素α6 過(guò)表達(dá)相關(guān)。機(jī)制上可能是通過(guò)結(jié)合和促進(jìn)腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子2-K63 多泛素化，使整合素α6 具有持續(xù)的NF-κB 活性，進(jìn)而調(diào)節(jié)淋巴管生成和淋巴轉(zhuǎn)移。

3.5 整合素與細(xì)胞死亡 凋亡是細(xì)胞的主動(dòng)死亡過(guò)程，凋亡信號(hào)啟動(dòng)機(jī)制的喪失是腫瘤形成和轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵。隨著分子生物學(xué)技術(shù)、免疫組化等方法的發(fā)展應(yīng)用，整合素在調(diào)控細(xì)胞凋亡方面所起的作用受到廣泛的重視。ZBM-H 與葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白78 直接結(jié)合，從而誘導(dǎo)整合素α的磷酸化進(jìn)而促進(jìn)A549細(xì)胞的凋亡[42]。

細(xì)胞焦亡是一種新的程序性細(xì)胞死亡方式，與細(xì)胞凋亡在細(xì)胞形態(tài)學(xué)改變和發(fā)生機(jī)制上都有明顯區(qū)別，其特征為依賴(lài)于半胱天冬酶-1，并伴有大量促炎癥因子的釋放。整合素β5 能通過(guò)鞘脂代謝重編程抑制化療誘導(dǎo)的典型焦亡，從而賦予癌癥化療耐藥[43]。

中藥復(fù)方金復(fù)康由12 種中草藥（黃芪、北沙參、麥冬、女貞子、山茱萸、絞股藍(lán)、淫羊藿、胡蘆巴、石上柏、石見(jiàn)穿、重樓、天冬）組成，已應(yīng)用于臨床治療NSCLC 患者。金復(fù)康可通過(guò)抑制整合素/Src 信號(hào)通路誘導(dǎo)肺癌細(xì)胞凋亡[44]。金復(fù)康的抗腫瘤機(jī)制可能與誘導(dǎo)細(xì)胞周期阻滯、細(xì)胞凋亡和表觀遺傳調(diào)控有關(guān)。另外，Khine等[45]發(fā)現(xiàn)翹鱗韌傘（Mont）肽可作為一種新的聯(lián)合藥物治療肺癌，被證實(shí)可將整合素β1、β3、β5、α5、αV 和下游相關(guān)信號(hào)降低，從而促進(jìn)細(xì)胞凋亡增強(qiáng)。

4 小結(jié)

整合素作為細(xì)胞與細(xì)胞、ECM 之間的橋梁，在多種疾病中發(fā)揮著作用。整合素的抑制劑已經(jīng)有幾種上市藥物，例如Vedolizumab 和Natalizumab，它們主要作用于白細(xì)胞整合素α4β7 和α4β1 的抗體，用于治療潰瘍性結(jié)腸炎、克羅恩病和多發(fā)性硬化癥。而本文討論了整合素介導(dǎo)的細(xì)胞與腫瘤微環(huán)境、細(xì)胞與細(xì)胞的相互作用在腫瘤轉(zhuǎn)移過(guò)程中起的重要作用，為探索肺癌轉(zhuǎn)移的發(fā)生機(jī)制、早期診斷及預(yù)后判斷標(biāo)志提供了多方位的線索，也為整合素作為肺癌轉(zhuǎn)移治療靶點(diǎn)、單獨(dú)或聯(lián)合使用提供了新的思路。