LRIG基因家族与肿瘤关系的研究进展＊

胡火军综述，黄益玲审校

（1．三峡大学第一临床医学院神经外科，湖北宜昌443003；2．三峡大学医学院病理学系，湖北宜昌443002）

LRIG基因是近年发现的一组新的基因家族，广泛存在于哺乳动物体内，该家族包括3个成员：LRIG1、LRIG2和LRIG3，编码的产物是一组结构类似的跨膜糖蛋白，由胞内段、跨膜段和胞外段3部分组成。研究发现，组成跨膜糖蛋白的胞内段、跨膜段与胞外段的LRIG家族之间相互包含有高度保守的氨基酸序列，提示LRIG家族蛋白之间具有某些相似的分子功能，但他们在信号肽及内在的氨基酸序列存在着显著的差异。LRIG基因家族对维持组织细胞的结构及功能方面具有重要作用，并与多种肿瘤密切相关。3种LRIG蛋白在肿瘤细胞中所起的作用不尽相同，且具有双重的调控作用，与细胞内环境有关［1］。本文就近年LRIG基因家族与肿瘤关系的研究进展进行综述。

1 LRIG1基因

LRIG1是当前LRIG家族中研究较为深入的抑癌基因，最早发现于对老鼠脑细胞的实验研究中，与鼠LIG－1及果蝇中Kekkon－1基因同源。LRIG1基因定位于人类染色体3p14．3位点，一个在人类许多肿瘤中常发生基因杂合性缺失的区域，包括一个完整的读码框架和3′端的非编码区，由4 963个核苷酸组成，其编码产物为细胞表面跨膜糖蛋白，由1 093个氨基酸组成，其结构分为胞内段、跨膜段和胞外段3部分。研究表明，LRIG1蛋白在人类各种组织中均有不同程度的表达，在肾脏、心脏、睾丸、胃、脑及骨骼肌等组织内大量表达，而在脑组织尤其是胶质细胞中表达较高。表达最高者为脑部，最低者为脾脏，二者水平相差240倍。

1．1 LRIG1基因在肿瘤组织中的表达 众多研究显示LRIG1在人类肿瘤组织中的表达水平各不相同。大部分肿瘤中LRIG1的表达水平低于正常组织，而某些肿瘤组织中LRIG1表达较正常组织高。LRIG1蛋白在肺癌细胞系、前列腺细胞系、结肠癌细胞系、皮肤鳞癌组织等多种肿瘤组织中的表达水平较正常组织下降［2］。但也有报道在部分肿瘤组织中存在LRIG1表达上调的情况，Taneniura等［3］在前列腺癌的研究中检测到癌组织中的LRIG1表达水平高于正常组织。刘红

潮等［4］将构建的针对LRIG1基因的干扰片段及非特异性的对照片段，分别转染入GL15细胞系，观察到转染后的细胞中LRIG1基因表达明显下调，且细胞增殖率明显高于对照组，这表明抑制LRIG1的表达能促进胶质瘤细胞的增殖。还有研究显示，LRIG1在脑膜瘤，垂体腺瘤HP75细胞系等肿瘤组织中均存在不同程度表达，其表达水平低于正常垂体组织或脑组织［5－6］。上述研究表明LRIG1对脑肿瘤的发生、发展起到了抑制作用，很可能是一种抑癌基因。在对其他系统的肿瘤如膀胱癌细胞［7］、乳腺癌细胞［8］的研究也同样证实了LRIG1能通过抑制肿瘤细胞的增殖，来发挥抑癌基因的抗癌作用。

1．2 LRIG1基因与肿瘤的预后 有资料显示，LRIG1的表达水平可能与部分肿瘤的预后存在一定的关系。在对皮肤鳞癌的研究发现，LRIG1的表达水平与鳞癌的恶性程度呈负相关，同时LRIG1表达水平低的鳞癌患者其预后较差。Wu等［9］检测食管癌细胞中LRIG1和表皮生长因子受体（EGFR）的表达，发现其表达水平与患者生存率和细胞化疗敏感性存在一定的相关性。Krig等［10］发现在ERα表达阳性的乳腺癌患者中，LRIG1的表达与肿瘤的无复发生存率密切相关。Lindstrom等［11］研究认为LRIG1可以作为评价早期宫颈癌患者预后的独立指标。在对脑胶质瘤的研究中也发现，LRIG1表达水平与肿瘤患者预后相关，LRIG1蛋白表达越高，患者预后相对较差，提示LRIG1的表达水平可作为脑胶质瘤预后预测的一个指标。

1．3 LRIG1基因的作用机制 既往研究已证实，EGFR及其配体构成的信号系统异常在肿瘤细胞的发生、发展中起着关键作用。LRIG1基因的结构与果蝇表面糖蛋白Kekkon－1结构高度相似，因此，现阶段对LRIG1在肿瘤中作用机制的研究主要建立在对与其同源的Kekkon－1基础上，主要探讨LRIG1与EGFR之间的相互作用。Goldoni等［12］的研究结果显示LRIG1能直接作用于胞膜上的EGFR，形成EGFR负反馈环而发挥作用。刘红潮等［4］利用带有针对LRIG1基因的干扰片段及非特异性对照片段分别转染GL15细胞系，结果显示LRIG1通过影响EGFR信号通路对肿瘤细胞的生物学行为进行负性调控，起到抑制肿瘤细胞增殖的作用。Gur等［13］的实验研究进一步阐明了LRIG1通过与EGFR相互作用来抑制肿瘤细胞生长的机制：LRIG1作为内源性的受体酪氨酸激酶ErbB家族的抑制剂，可以与ErbB受体发生相结合，一方面可通过其胞外的LRR域与EGFR的胞外部分直接结合，阻碍EGFR信号通路的传导；另一方面LRIG1能上调局部C－Cbl的表达，C－Cbl的上调能加速EGFR的降解，负性调控EGFR活性，从而影响信号转导。近来有研究报道乳腺癌中LRIG1与ErbB2基因的表达存在相关性［14］，提示LRIG1除与EGFR形成负反馈环外，还与ErbB家族成员ErbB2存在相互作用。还有报道显示LRIG1还与Met受体、Ret受体酪氨酸激酶等之间存在着相互作用［15－16］。因此，对于大多数肿瘤尤其是脑胶质瘤而言，LRIG1是一种抑癌基因，其过负性调控EGFR的活性，诱导肿瘤细胞的凋亡而起到抗癌作用［17］。

2 LRIG2基因

2004年Holmulnd等利用DNA探针和实时RT－PCR技术从人脑cDNA文库中筛选出一段与LRIG1同源的cDNA，并命名为LRIG2。LRIG2基因定位于人染色体1p13，由19个外显子组成，全长约50kb，该区域也是多种肿瘤基因缺失的好发部位。研究发现LRIG2 1号染色体短臂与19号染色体长臂的同时缺失是人类少突胶质细胞瘤常见的染色体异常，因此可以初步推断LRIG2可能与少突胶质细胞瘤的发生有着密切联系。LRIG2基因编码的产物也是一种跨膜糖蛋白，含有1 065个氨基酸，其氨基酸序列的47%与LRIG1相同，也是由胞外段、跨膜段和胞内段3个部分组成。

2．1 LRIG2基因在肿瘤组织中的表达 研究资料显示，LRIG2蛋白在脑、胃、肺、皮肤、膀胱前列腺等组织内均有表达，膀胱组织内表达量最低，皮肤中表达量最高，二者相差约4 000倍。柴立民等［18］对小鼠LRIG2基因进行分析，发现LRIG2在胸腺、脾脏等免疫器官中呈现强表达，在心脏和肺脏中的表达呈散在性，在肾脏的肾小球部位表达较多，小肠中未发现LRIG2的表达，推测其可能在肿瘤免疫应答进程中发挥重要的效能。肖群根等［19］将LRIG2基因经慢病毒法分别转染胶质瘤细胞系U251细胞，结果发现LRIG2能促进U251细胞的增殖，诱导细胞G2／M期阻滞，增殖指数增加，抑制胶质瘤细胞凋亡。Wang等［20］在体外使用 RNA干扰技术，下调LRIG2表达水平，可以导致胶质瘤细胞GL15生长受到抑制，促进细胞的侵袭能力和黏附能力。这些研究结果表明LRIG2蛋白的作用不同于LRIG1，LRIG2在转录水平的高表达，可以抑制细胞的凋亡，促进胶质瘤细胞增殖和肿瘤的恶变，并与肿瘤的侵袭性密切相关。

LRIG2蛋白的表达水平与有些肿瘤患者的生存率也存在一定相关性，但与LRIG1的表现截然不同。Hedman等［21］对早期子宫颈鳞状细胞癌的研究显示，LRIG2的高表达常提示患者的生存率较差，对于同时存在LRIG2高表达和LRIG1低表达的患者，其10年生存率仅为26%。因此，将LRIG2和LRIG1蛋白的表达水平相结合进行分析可以更加有效地预测宫颈癌的预后。Holmlund等［22］分析LRIG2蛋白在63例少突胶质细胞瘤中的表达，发现胞质内LRIG2的表达水平与少突胶质细胞瘤患者的生存率具有相关性，LRIG2的表达率越高，预示着患者生存率越低，LRIG2可作为患者预后的一个独立的预测指标。

2．2 LRIG2基因的作用机制 LRIG2和LRIG1功能的差异与二者对EGFR作用机制不同有关，其主要原因可能是由胞内段氨基酸序列的不同所致。王宝峰等［23］在对GL15细胞系的实验中观察到，RNA干扰LRIG2表达后，不仅将GL15细胞阻滞在G0／G1期，减缓细胞增殖，而且还增加了细胞自发凋亡率，可能与下调LRIG2后促进EGFR降解和抑制EGFR磷酸化有关。有研究在胶质瘤的研究中发现，LRIG2与EGFR结合后导致受体的激活，继而促进细胞的增殖和抑制凋亡。Wang等［20］在对人胶质瘤细胞GL15的研究中发现，当LRIG2的表达下调时，EGFR会因为EGFR降解增多和磷酸化降低而出现表达下降，表现为GL15细胞的增殖活性升高，细胞凋亡下降，表明LRIG2很可能是一种促肿瘤基因。目前LRIG2的研究尚不多，可能存在未被发现的除EGFR外LRIG2可调控的酪氨酸激酶受体，LRIG2通过激活这类受体而发挥其生物学效应，具体机制有待于进一步研究。

3 LRIG3基因

LRIG3基因编码的也是一条单链跨膜糖蛋白，由胞外段、跨膜段和胞内段3部分组成，与LRIGl及LRIG2蛋白相比，氨基酸序列的同源性分别为46．8%和54．0%。LRIG3的mRNA由4 074个碱基组成，染色体定位于12q13．2，该位点与脑胶质母细胞瘤的亚型分型有关，提示该基因可能与脑胶质瘤密切相关。

3．1 LRIG3基因在肿瘤组织中的表达 LRIG3在人体绝大多数组织中均有表达，最高者为胃，最低者为睾丸。在多种肿瘤中LRIG3mRNA和蛋白水平均有下调，与肿瘤发生、发展关系密切。袁晓奕等［25］对膀胱尿路上皮癌的研究发现，LRIG3蛋白及mRNA在膀胱癌中的阳性表达率明显低于正常膀胱组织，其表达水平与膀胱癌细胞的分化程度及临床分期有显著性关系，分化程度越高、临床分期越早，LRIG3蛋白的阳性表达率也越高，表明LRIG3基因在膀胱癌的发生发展中可能具有抑癌基因的作用。郭历琛等［26］的研究发现LRIG3蛋白在宫颈癌组织中的表达水平较正常宫颈组织降低，并与EGFR的表达呈负相关；同时发现LRIG3与宫颈癌的分级，浸润和转移密切相关，表明LRIG3可作为宫颈癌早期诊断及预后评估的一项新指标。杨洪宽等［27］将过表达的LRIG3质粒经慢病毒法感染胶质瘤细胞系U251和U87后发现，与对照组相比，实验组U251和U87细胞的侵袭能力明显降低，细胞凋亡率增高，表明LRIG3基因过表达可以通过阻滞细胞周期来降低胶质瘤细胞的侵袭能力，防止肿瘤的扩散和转移，促进细胞凋亡。另一项在对星形细胞瘤的研究也发现，LRIG3表达越高，肿瘤细胞增殖指数及肿瘤分级越低，患者的生存率也越高，可以作为一个独立的预后因素。因此，LRIG3作为一种新的抑癌基因，可能是基因治疗胶质母细胞瘤重要的靶基因［28］。

3．2 LRIG3基因的作用机制 由于LRIG3与LRIG1蛋白之间具有高度同源性，推测LRIG3也可能是通过ErbB受体酪氨酸激酶介导调控生长因子信号传导系统来发挥作用。研究发现，LRIG3蛋白的表达水平与胶质瘤的恶性程度和EGFR的表达水平呈负相关，认为在胶质瘤中，二者是相互抑制的，其机制可能是LRIG3基因通过下调EGFR受体介导的信号发挥作用。尤超等［29］发现LRIG3蛋白在食管鳞状细胞癌中的阳性表达率低于食管正常组织，而EGFR蛋白在癌细胞中的阳性表达率高于食管正常组织，LRIG3和EGFR蛋白在食管鳞状细胞癌组织中的表达呈负关联，提示LRIG3在鳞状细胞癌中表达的下调可能导致EGFR活化，从而促进食管鳞状细胞癌的发生、发展。杨洪宽等［27］通过慢病毒感染胶质瘤细胞系，使其过度表达LRIG3基因，研究结果表明LRIG3基因表达的上调能阻断或抑制 MAPK／ERK和PI3K／Akt通路中ERK和Akt的磷酸化表达，从而降低细胞的增殖，迁移和侵袭性，促进胶质瘤细胞的凋亡。因此，LRIG3可以作为一个新的肿瘤抑制物，有望成为某些肿瘤分子治疗的靶点。

4 展 望

以EGFR为分子靶点的肿瘤信号传导干预治疗是目前研究的热点。作为一类新的可以有效调控EGFR信号通路的重要因子，不同的LRIG家族成员在肿瘤细胞中具有不同的功能。LRIG1、LRIG3表达上调能负性调节生长因子信号，可能是新的肿瘤瘤抑制因子；与之相反，LRIG2表达上调则促进某些肿瘤如脑胶质细胞的增殖、侵袭及转移。总之，随着对LRIG家族成员与肿瘤关系的进一步研究，LRIG基因将有望成为肿瘤诊断、预后评估的新指标和临床治疗的新靶点。

［1］ Eisenstat DD，Gibson SB．RIGging functional outcomes in glioma cells：new insights into LRIG proteins in malignant gliomas［J］．Cancer Biol Ther，2009，8（11）：1024－1026．

［2］ Nilsson J，Starefeidt A，Henriksson R，et al．LRIG1protein in human cells and tissues［J］．Cell Tissue Res，2003，312（1）：65－71．

［3］ Tanemura A，Nagasawa T，Inui S，et al．LRJG－1provides a novel prognostic predictor in squamous cell carcinoma of the skin：immunohistochemical analysis for 38cases［J］．Dermatal Surg，2005，31（4）：423－430．

［4］ 刘红潮，谢蕊繁，蔡明俊，等．LRIG1基因抑制胶质瘤细胞生长的机制［J］．中华实验外科杂志，2009，26（5）：615－617．

［5］ 曾令成，欧一博，雷霆，等．LRIG1在脑膜瘤中的表达及与其生物学行为的关系［J］．中国临床神经外科杂志，2007，12（10）：601－604．

［6］ 韩林，郭东生，舒凯，等．LRIG 基因家族在垂体腺瘤HP75细胞系中的表达下调［J］．中华实验外科杂志，2009，26（6）：761－763．

［7］ 叶章群，严泽军，杨为民，等．LRIG1基因对膀胱癌细胞侵袭力的影响［J］．中华外科杂志，2007，45（4）：258－261．

［8］ Miller JK，Shattuck DL，Ingalla EQ，et al．Suppression of the negative regulator LRIG1contributes to ErbB2overexpression in breast cancer［J］．Cancer Res，2008，68（20）：8286－8294．

［9］ Wu X，Hedman H，Bergqvist M，et al．Expression of EGFR and LRIG proteins in oesophageal carcinoma with emphasis on patient survival and cellular chemosensitivity［J］．Acta Oncol，2012，51（1）：69－76．

［10］Krig SR，Frietze S，Simion C，et al．Lrigl is an estrogenregulated growth suppressor and correlates with longer relapse－free survival in ERa－positive breast cancer［J］．Mol Cancer Res，2011，9（10）：1406－1417．

［11］Lingdstrom AK，Ekman K，Stendahl U，et al．LRIG1and squamous epithelial uterine cervical cancer：correlation to prognosis，other tumour markers，sex steroid hormones，and smoking［J］．Int J Gynecol Cancer，2008，18（2）：312－317．

［12］Goldoni S，Iozzo RA，Kay P，et al．A soluble ectodomain of LRIG1inhibits cancer cell growth by attenuating basal and ligand－dependent EGFR activity［J］．Oncogene，2007，26（3）：368－381．

［13］Gur G，Rubin C，Katz M，et al．LRIG1restricts growth factor signaling by enhancing receptor ubiquitylation and degradation［J］．EMBO J，2004，23（16）：3270－3281．

［14］Miller JK，Shattuck DL，Ingalla EQ，et al．Suppression of the negative regulator LRIG1contributes to ErbB2overexpression in breast cancer［J］．Cancer Res，2008，68（20）：8286－8294．

［15］Ledda F，Bieraugel O，Fard SS，et al．Lrigl is an endogenous inhibitor of ret receptor tyrosine kinase activation，downstream signaling，and biological responses to GDNF［J］．J Neurosci，2008，28（1）：39－49．

［16］Bai L，McEachern D，Yang CY，et al．LRIG1modulates cancer cell sensitivity to smac mimetics by regulating TNF－αexpression and receptor tyrosine kinase signaling［J］．Cancer Res，2012，72（5）：1229－1238．

［17］Ye F，Gao Q，Xu T，et al．Upregulation of LRIG1suppresses malignant glioma cell growth by attenuating EGFR activity［J］．J Neurooncol，2009，94（2）：183－194．

［18］柴立民，张园，车永哲，等．小鼠富亮氨酸重复结构蛋白LRIG2基因蛋白结构及组织定位分析［J］．现代生物医学进展，2011，11（6）：2014－2017．

［19］肖群根，谢蕊繁，陈娟，等．LRIG2基因全长及胞外段对胶质瘤细胞系U251细胞增殖和凋亡的影响［J］．中国临床神经外科杂志，2013，18（1）：30－33．

［20］Wang B，Han L，Chen R，et al．Downregulation of LRIG2 expression by RNA interference inhibits glioblastoma cell（GL15）growth，causes cell cycle redistribution，increases cell apoptosis and enhances cell adhesion and invasion in vitro［J］．Cancer Biol Ther，2009，8（11）：1018－1023．

［21］Hedman H，Lindstrom AK，Tot T，et al．LRIG2in contrast to LRIGI predicts poor survival in early－stage squamous cell carcinoma of the uterine cervix［J］．Acta Oncol，2010，49（6）：812－815．

［22］Holmlund C，Haapasalo H，Yi W，et al．Cytoplasmic LRIG2expression is associated with poor oligodendroglioma patient survival［J］．Neuropathology，2009，29（3）：242－247．

［23］王宝峰，蔡明俊，陈如东，等．LRIG2基因短发夹RNA表达载体的构建、鉴定和稳定株的筛选［J］．华中科技大学学报：医学版，2009，38（3）：351－354．

［24］David D，Eisenstat，Spencer B．Gibson．RIGging functional outcomes in glioma cells［J］．Cancer Biol Ther，2009，8（11）：1024－1026．

［25］袁晓奕，杨为民，包世新，等．膀胱尿路上皮癌中LRIG3基因的表达及其临床意义［J］．临床泌尿外科杂志，2009，24（1）：38－40．

［26］郭历琛，赵先兰，史惠荣，等．LRIG3基因在宫颈癌组织中的表达及其病理学意义［J］．中国妇幼保健，2013，28（25）：4226－4229．

［27］杨洪宽，毛峰，万锋，等．LRIG3基因对脑胶质瘤细胞系U87和U251的细胞周期、侵袭性和凋亡的影响［J］．中国临床神经外科杂志，2011，16（4）：220－223．

［28］Cai M，Han L，Chen R，et al．Inhibition of LRIG3gene expression via RNA interference modulates the prolifera－tion，cell cycle，cell apoptosis，adhesion and invasion of glioblastoma cell（GL15）［J］．Cancer Lett，2009，278（1）：104－112．

［29］尤超，温洪涛，关冰．食管鳞状细胞癌组织中LRIG3和EGFR蛋白的表达［J］．郑州大学学报：医学版，2012，47（2）：147－150．