Vimentin 在常見婦科惡性腫瘤中的研究進(jìn)展

武霞，晉雨楠，范裕裕，索玉平

細(xì)胞骨架包括微絲、中間絲（intermediate filament）和微管。在3 種類型的骨架蛋白中，中間絲參與多種細(xì)胞功能，如細(xì)胞分裂、可塑性、運(yùn)動(dòng)性、機(jī)械應(yīng)力抵抗和細(xì)胞器運(yùn)輸?shù)萚1]。超過70 個(gè)基因編碼了六大類中間絲蛋白，其中，波形蛋白（Vimentin）是一種重要的Ⅲ型中間絲蛋白，主要來源于間葉細(xì)胞，包括成纖維細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和淋巴細(xì)胞等[2]。Vimentin與細(xì)胞上皮－間質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）密切相關(guān)，其誘導(dǎo)極化的細(xì)胞向間質(zhì)細(xì)胞表型轉(zhuǎn)變，賦予細(xì)胞更大的遷移能力，Vimentin還通過與整合素的作用來調(diào)節(jié)細(xì)胞黏附[3]。Vimentin被證實(shí)是多種類型腫瘤進(jìn)展和轉(zhuǎn)移的標(biāo)志物，包括宮頸癌等婦科惡性腫瘤，在腫瘤進(jìn)展過程中，上皮細(xì)胞可通過EMT 過程發(fā)生遷移和侵襲[4]。近年來，我國婦科惡性腫瘤的發(fā)病人數(shù)和死亡人數(shù)仍處于上升趨勢，盡管診斷和治療方式不斷進(jìn)步，但因耐藥、轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)而死亡的病例數(shù)仍較高[5]，開發(fā)新的治療靶點(diǎn)對提高婦科惡性腫瘤患者的生存和預(yù)后具有重要意義。研究表明，宮頸癌、卵巢癌和子宮內(nèi)膜癌中Vimentin 表達(dá)異常與患者預(yù)后、轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)有關(guān)。本文對Vimentin 異常表達(dá)與婦科腫瘤的關(guān)系及可能機(jī)制進(jìn)行綜述，研究其作為預(yù)后標(biāo)志物或治療靶點(diǎn)的潛在應(yīng)用價(jià)值與挑戰(zhàn)。

1 Vimentin 的結(jié)構(gòu)與功能

Vimentin 的基本結(jié)構(gòu)以一個(gè)α 螺旋桿狀結(jié)構(gòu)域?yàn)橹行?，兩?cè)是非結(jié)構(gòu)化的頭部和尾部結(jié)構(gòu)域，中心α 螺旋部分是所有中間產(chǎn)物的共同結(jié)構(gòu)，有4 個(gè)螺旋片段（1A、1B、2A、2B）與七肽重復(fù)序列的L1、L12、L2區(qū)域相連[1]。中心α 螺旋桿結(jié)構(gòu)域由310 個(gè)氨基酸組成，其中酸性氨基酸有70 種，堿性氨基酸有46 種，氨基（N）末端為Coil 1 元件，羧基（C）末端是Coil 2元件，Vimentin 不同結(jié)構(gòu)域可能是相互獨(dú)立進(jìn)化的，具有明確的定義和不同的功能，是該蛋白功能多樣性的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)[6]。Vimentin 單體配對形成螺旋狀二聚體，然后以交錯(cuò)、反平行的方式排列形成四聚體，8組四聚體組成單位長度細(xì)絲（unit-length filament），經(jīng)過徑向壓實(shí)形成成熟的Vimentin 中間細(xì)絲[6]。大量Vimentin 基因（VIM）敲除小鼠模型的研究表明，VIM 敲除可導(dǎo)致細(xì)胞形態(tài)丟失，減少細(xì)胞黏附、極化和遷移；在器官水平上，這些細(xì)胞功能缺陷導(dǎo)致創(chuàng)傷愈合能力降低及無法重塑動(dòng)脈和血管活性[7]。作為許多其他蛋白的支架，Vimentin 通過肌動(dòng)蛋白絲和微管直接相互作用，參與調(diào)節(jié)細(xì)胞遷移、黏附和分裂過程[8]。Vimentin 還存在于細(xì)胞表面和細(xì)胞外基質(zhì)，可由活化的巨噬細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞等分泌，可能與炎癥反應(yīng)有關(guān)；外泌體和微粒中的Vimentin 可能是潛在的疾病標(biāo)志物[9]。此外，Vimentin 在腫瘤發(fā)生、發(fā)展過程中具有重要的調(diào)控作用，基于VIM 敲除（VIM-/-）肺癌小鼠模型研究證實(shí)，Vimentin 是腫瘤生長和轉(zhuǎn)移所必需的蛋白，VIM-/-小鼠通過誘導(dǎo)鐵死亡途徑激活腫瘤細(xì)胞鐵依賴性程序性死亡，進(jìn)而降低腫瘤負(fù)荷，提高生存率[10]。大量研究報(bào)道多種類型的腫瘤中Vimentin 的過表達(dá)與預(yù)后不良有關(guān)，Vimentin 不僅通過促進(jìn)EMT 參與調(diào)控腫瘤增殖、轉(zhuǎn)移和侵襲，腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞表達(dá)的Vimentin 還可能與腫瘤的進(jìn)展和耐藥性有關(guān)[7]。

2 Vimentin 與EMT

EMT 是指上皮細(xì)胞上皮標(biāo)志物丟失、細(xì)胞極性丟失、細(xì)胞骨架重組并轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂羞w移和侵襲能力的間質(zhì)細(xì)胞表型的過程。EMT 存在于胚胎發(fā)育、器官發(fā)生、創(chuàng)傷愈合、纖維化、細(xì)胞遷移和侵襲等多種病理生理過程中[7]。Vimentin 作為一種重要的Ⅲ型中間絲蛋白，在多種類型腫瘤中大量表達(dá)，與腫瘤細(xì)胞的遷移和侵襲能力有關(guān)，并提示患者預(yù)后較差，被廣泛用作腫瘤細(xì)胞EMT 重編程的典型標(biāo)志物[7]。在上皮細(xì)胞中過表達(dá)的Vimentin 可導(dǎo)致肌動(dòng)蛋白和微管蛋白重組，角蛋白重新排列，使細(xì)胞保持間質(zhì)細(xì)胞樣的細(xì)長形態(tài)；相反，下調(diào)Vimentin 表達(dá)可抑制腫瘤細(xì)胞遷移，一定程度修復(fù)其上皮細(xì)胞形態(tài)[4]。在上皮源性腫瘤中Vimentin 的表達(dá)上調(diào)是誘導(dǎo)EMT 的先決條件，Vimentin 表達(dá)增加伴隨EMT 可由多種上游信號(hào)激活，如轉(zhuǎn)化生長因子-β1（transforming growth factor-β1，TGF-β1）、Snail 和E 盒鋅指結(jié)合同源框2（zinc finger E-box binding homeobox 2，ZEB2）過表達(dá)以及Slug 的磷酸化[7]。VIM 啟動(dòng)子可與Smad 蛋白家族、核因子κB（nuclear factor-κB，NF-κB）、β-連環(huán)蛋白（β-catenin）等多種EMT 相關(guān)調(diào)控因子結(jié)合并激活Vimentin 表達(dá)，促進(jìn)細(xì)胞遷移和侵襲[11]。TGF-β/Vimentin/EMT 通路與細(xì)胞遷移和侵襲的能力有關(guān)，體外研究發(fā)現(xiàn)用TGF-β1 處理細(xì)胞可以誘導(dǎo)Vimentin表達(dá)，增加上皮細(xì)胞創(chuàng)傷愈合能力；肺癌細(xì)胞中下調(diào)Vimentin 表達(dá)，可以抑制TGF-β1 誘導(dǎo)的EMT 以及細(xì)胞轉(zhuǎn)移和侵襲能力[12]。此外，腫瘤細(xì)胞中Vimentin表達(dá)還受到啟動(dòng)子區(qū)甲基化和非編碼RNA 等調(diào)控，VIM 啟動(dòng)子甲基化與Vimentin 表達(dá)呈負(fù)相關(guān)，VIM高度甲基化可能是某些類型腫瘤發(fā)生的早期事件[13]。研究發(fā)現(xiàn)缺氧誘導(dǎo)因子-1α（hypoxia inducible factor-1α，HIF-1α）-組蛋白去乙酰化酶1（histone deacetylase 1，HDAC1）復(fù)合體在缺氧時(shí)通過轉(zhuǎn)錄抑制微小RNA-548a（microRNA-548a，miR-548a）的表達(dá)而導(dǎo)致Vimentin 上調(diào)，而miR-22 和miR-138 通過下調(diào)Vimentin 表達(dá)來抑制EMT[4]。

3 Vimentin 與宮頸癌的關(guān)系

Vimentin 與宮頸癌的預(yù)后密切相關(guān)。一項(xiàng)對135例國際婦產(chǎn)科聯(lián)盟（International Federation of Gynecology and Obstetrics，F(xiàn)IGO）Ⅰ期和Ⅱ期宮頸鱗癌樣本的回顧性分析發(fā)現(xiàn)，Vimentin 的上調(diào)與組織分化、轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)呈負(fù)相關(guān)，Vimentin 的高表達(dá)是預(yù)后不良的危險(xiǎn)因素[14]。另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，Vimentin 高表達(dá)的宮頸鱗癌患者比低表達(dá)或陰性表達(dá)者預(yù)后更差，Vimentin 高表達(dá)與患者發(fā)病年齡、淋巴轉(zhuǎn)移、淋巴管浸潤和疾病復(fù)發(fā)呈顯著正相關(guān)[15]。Yu 等[16]研究表明，宮頸鱗癌中Vimentin 與Ki-67 蛋白表達(dá)呈正相關(guān)，并與局部浸潤和淋巴轉(zhuǎn)移顯著相關(guān)。體外研究表明在轉(zhuǎn)錄水平激活宮頸癌細(xì)胞VIM 基因表達(dá)也可促進(jìn)細(xì)胞增殖和遷移[17]。宮頸癌Vimentin 表達(dá)水平可能與VIM 基因啟動(dòng)子甲基化調(diào)控有關(guān)，研究發(fā)現(xiàn)，正常宮頸細(xì)胞中VIM 基因常表現(xiàn)為低甲基化，VIM 啟動(dòng)子甲基化在宮頸癌變過程中始于宮頸上皮內(nèi)瘤變Ⅰ（cervical intraepithelial neoplasiaⅠ，CINⅠ）和CINⅡ階段，在CINⅢ和侵襲性癌細(xì)胞中常表現(xiàn)為高度甲基化，約40%的宮頸癌組織樣本為VIM 基因高度甲基化，且VIM 高甲基化與更長的無病生存期（disease-free survival）相關(guān)[18]。另有研究表明，宮頸癌Vimentin 表達(dá)可能與啟動(dòng)子區(qū)組蛋白去甲基化調(diào)控有關(guān)，在宮頸癌細(xì)胞中賴氨酸特異性去甲基酶1（lysine-specific demethylase 1，LSD1）被招募到VIM啟動(dòng)子區(qū)，這使組蛋白H3K4me1 和H3K4me2 發(fā)生去甲基化，進(jìn)一步導(dǎo)致上皮鈣黏著蛋白（E-cadherin）表達(dá)下調(diào)和間質(zhì)細(xì)胞標(biāo)志物Vimentin 表達(dá)上調(diào)，促進(jìn)了宮頸癌EMT 過程和細(xì)胞侵襲、轉(zhuǎn)移[19]。非編碼RNA 可能靶向Vimentin 調(diào)控EMT，研究發(fā)現(xiàn)宮頸鱗癌細(xì)胞中一種長鏈非編碼RNA（long non-coding RNA，lncRNA）AL592284.1 的表達(dá)顯著升高，敲低AL592284.1 可抑制宮頸癌細(xì)胞的增殖、遷移、侵襲和EMT 進(jìn)程；AL592284.1 可下調(diào)miR-30a-5p 表達(dá)并誘導(dǎo)Vimentin 過表達(dá)，促進(jìn)宮頸癌進(jìn)展[20]。此外，最近的一項(xiàng)研究評估了EMT 標(biāo)志物Vimentin 及腫瘤干細(xì)胞與宮頸癌放療療效的關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在經(jīng)放射治療的HeLa、SiHa 細(xì)胞和宮頸癌患者宮頸刮取物中，Vimentin 的表達(dá)與腫瘤干細(xì)胞數(shù)量變化顯著相關(guān)，在治療后3～6 個(gè)月，Vimentin 表達(dá)上調(diào)與不良預(yù)后相關(guān)[21]。綜上，VIM 甲基化可能是宮頸癌進(jìn)展的早期事件，但其用作早期宮頸癌的篩查標(biāo)志物尚缺少研究證據(jù)；Vimentin 表達(dá)上調(diào)與EMT 在宮頸癌增殖、轉(zhuǎn)移和侵襲過程中具有重要作用，是潛在的療效與預(yù)后的預(yù)測標(biāo)志物，但仍需大型臨床研究論證。

4 Vimentin 與卵巢癌的關(guān)系

Goel 等[22]分析了Vimentin 在上皮性卵巢癌中的表達(dá)模式，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Vimentin 在62.5%的漿液性癌中高強(qiáng)度表達(dá)，在25%的黏液腺癌中弱表達(dá)，僅在1例子宮內(nèi)膜樣腺癌中觀察到中等強(qiáng)度表達(dá)，Vimentin表達(dá)水平與漿液性腫瘤的組織學(xué)分級(jí)呈正相關(guān)，這些結(jié)果表明Vimentin 對于了解卵巢腫瘤的起源和分化有應(yīng)用價(jià)值。另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)卵巢和子宮體子宮內(nèi)膜樣腺癌具有不同的Vimentin 表達(dá)模式，97%（30/31）的卵巢子宮內(nèi)膜樣腺癌Vimentin 表達(dá)呈陰性，而82%（97/118）的子宮體子宮內(nèi)膜樣腺癌Vimentin表達(dá)呈陽性，Vimentin 陰性染色預(yù)測卵巢源性子宮內(nèi)膜樣癌的敏感度和特異度分別為97%和82%，此外，所有局部淋巴結(jié)和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移灶的Vimentin 表達(dá)均一致，表明Vimentin 對于轉(zhuǎn)移性病灶和累及子宮和卵巢的雙原發(fā)腫瘤具有潛在的診斷價(jià)值[23]。多項(xiàng)研究表明，Vimentin 表達(dá)水平與卵巢癌預(yù)后相關(guān)。Szubert 等[24]研究發(fā)現(xiàn)卵巢癌細(xì)胞Vimentin 表達(dá)水平與組織學(xué)分級(jí)和FIGO 分期無關(guān)，與腫瘤基質(zhì)Vimentin表達(dá)水平呈正相關(guān)，卵巢癌細(xì)胞Vimentin 高表達(dá)組較低表達(dá)組具有更長的總生存期（overall survival）。其他研究報(bào)道了相似的結(jié)論，Li 等[25]研究表明，低E-cadherin 表達(dá)和高Vimentin 表達(dá)與卵巢癌更長的總生存期顯著相關(guān)；另一項(xiàng)研究表明Vimentin 是卵巢子宮內(nèi)膜樣癌預(yù)后良好的標(biāo)志物[26]。這些結(jié)果表明Vimentin 對卵巢癌臨床治療和預(yù)后有積極的影響，這與Vimentin 在其他類型腫瘤（如宮頸癌、肺癌和乳腺癌等）的研究結(jié)論不一致，表明Vimentin 在卵巢癌中可能具有不同的作用機(jī)制。Vimentin 表達(dá)上調(diào)可能促進(jìn)了卵巢癌細(xì)胞對鉑類藥物的敏感性。一項(xiàng)體外研究發(fā)現(xiàn)，Vimentin 在鉑耐藥的卵巢癌細(xì)胞系A(chǔ)2780-DR 和HO-8910 中表達(dá)下調(diào)，在卵巢細(xì)胞中沉默Vimentin 表達(dá)可增強(qiáng)卵巢癌細(xì)胞對順鉑的耐藥性[27]。Vimentin 誘導(dǎo)的EMT 可能與鉑耐藥有關(guān)，有研究者發(fā)現(xiàn)在順鉑敏感和耐藥卵巢癌細(xì)胞模型中十-十一易位雙加氧酶1（ten-eleven translocation 1，TET1）基因表達(dá)分別下調(diào)和上調(diào)，敲低TET1 基因后，小鼠模型對順鉑耐藥性減弱，而上調(diào)TET1 表達(dá)可以誘導(dǎo)VIM 基因去甲基化，促進(jìn)EMT 并導(dǎo)致順鉑敏感性下降[28]。此外，Vimentin 的表達(dá)可能受到泛素連接酶TRIM56 的調(diào)控，TRIM56 誘導(dǎo)Vimentin 降解，降低了卵巢癌細(xì)胞的體外遷移和侵襲[29]。綜上，基于以上有限的證據(jù)提示Vimentin 是卵巢癌潛在的預(yù)后良好標(biāo)志物，這可能與卵巢癌對鉑類藥物的敏感性有關(guān)，但Vimentin 在不同組織學(xué)類型卵巢癌中表達(dá)與預(yù)后的關(guān)系，以及Vimentin 與卵巢癌鉑耐藥的相關(guān)調(diào)控機(jī)制仍存在爭議，需要更多研究進(jìn)一步闡明。

5 Vimentin 與子宮內(nèi)膜癌的關(guān)系

Vimentin 常表達(dá)于子宮內(nèi)膜樣腺癌組織，是用于鑒別內(nèi)膜樣腺癌起源的標(biāo)志物之一。原發(fā)性宮頸腺癌和子宮內(nèi)膜樣腺癌的鑒別診斷取決于腫瘤的起源部位，比較常用的方法是3 標(biāo)記[雌激素受體（estrogen receptor，ER）/Vimentin/癌 胚 抗 原（carcinoembryonic antigen，CEA）]、4 標(biāo)記[ER/Vimentin/CEA/孕激素受體（progesterone receptor，PR）] 和5 標(biāo)記（ER/Vimentin/CEA/PR/p16INK4a）。ER、PR 和Vimentin 常表達(dá)于子宮內(nèi)膜樣腺癌，CEA 和p16INK4a常表達(dá)于宮頸腺癌。Han等[30]對35 例子宮切除術(shù)石蠟組織標(biāo)本進(jìn)行免疫組織化學(xué)鑒別染色，結(jié)果表明3 標(biāo)記（ER/Vimentin/CEA）能更好地區(qū)分宮頸腺癌和子宮內(nèi)膜樣腺癌。目前，Vimentin 是多種類型腫瘤預(yù)后的生物標(biāo)志物，但其與子宮內(nèi)膜癌預(yù)后的關(guān)系研究較少，結(jié)論尚存爭議。一項(xiàng)回顧性研究對341 例手術(shù)后隨訪的子宮內(nèi)膜癌患者分析發(fā)現(xiàn)，Vimentin 陰性表達(dá)與淋巴轉(zhuǎn)移、肌層浸潤深度、淋巴脈管間隙浸潤（lymphovascular space invasion，LVSI）、FIGOⅢ～Ⅳ期和腫瘤分級(jí)高度相關(guān)，且與腫瘤轉(zhuǎn)移和較差的總生存期相關(guān)，提示Vimentin高表達(dá)可能是子宮內(nèi)膜癌預(yù)后良好的標(biāo)志物[31]。最近一項(xiàng)基于腫瘤單細(xì)胞水平標(biāo)志物的研究得出相似的結(jié)論，該研究發(fā)現(xiàn)一個(gè)鄰近CD8+T 細(xì)胞的細(xì)胞群，由表達(dá)上皮細(xì)胞的Vimentin、ER 和PR 定義，在非復(fù)發(fā)性腫瘤中更為普遍，且較低的Vimentin 表達(dá)和較低的VIM 基因表達(dá)均與較差的無復(fù)發(fā)生存期相關(guān)，而免疫組織化學(xué)結(jié)果證實(shí)了Vimentin 缺失和低表達(dá)是FIGOⅠ期疾病復(fù)發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)志物[32]。綜上，目前Vimentin 在子宮內(nèi)膜癌EMT 和腫瘤進(jìn)展中的作用機(jī)制尚不清楚，Vimentin 可能與子宮內(nèi)膜癌預(yù)后和復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)，但未來仍需更多研究論證。

6 結(jié)語

綜上所述，Vimentin 在宮頸癌、卵巢癌和子宮內(nèi)膜癌等婦科惡性腫瘤中具有不同的作用機(jī)制和潛在的臨床價(jià)值，如Vimentin 高表達(dá)可能提示宮頸癌預(yù)后不良，而低表達(dá)或缺失提示卵巢癌和子宮內(nèi)膜癌預(yù)后不良。Vimentin 誘導(dǎo)的EMT 可能在宮頸癌進(jìn)展中具有重要作用，Vimentin 可能與卵巢癌鉑類藥物敏感性有關(guān)。Vimentin 在不同類型腫瘤中的不同表達(dá)形式和作用機(jī)制，提示其不同的潛在臨床價(jià)值，未來仍需要更多的研究揭示相關(guān)分子機(jī)制。