整合素β5在肿瘤中的研究进展

程洋洋，翟泰宇，林鑫，孙轶华(哈尔滨医科大学附属肿瘤医院检验科，哈尔滨 150081)

整合素(integrin，ITG)属于细胞黏附受体家族，包含18个α亚基(ITGA)和8个β亚基(ITGB)，可在不同细胞或组织上以非共价键结合，形成24种跨膜异二聚体[1]。整合素的胞外结构域对胶原蛋白、层连蛋白等多种细胞外基质蛋白(extracellular matrix，ECM)呈现出高度亲和性，具有促进肿瘤细胞与细胞外基质黏附、增殖、迁移、侵袭、肿瘤血管形成、调节内皮细胞通透性等多种功能，是肿瘤发生、发展的关键因素[2-4]。

整合素β5 (integrin β5，ITGB5)属整合素β亚家族，由细胞外结合区、跨膜区和胞内区组成，在空间上具有N末端、C末端、重复序列和特异结构域[5]。ITGB5与整合素ɑ亚基家族中的v亚基结合，形成整合素ɑvβ5异二聚体复合物，从而发挥作用。整合素ɑvβ5在多种类型细胞上均有表达，如内皮细胞、成纤维细胞、上皮细胞、角质形成细胞、各种白细胞谱系、肠巨噬细胞以及视网膜色素细胞等[6-8]。整合素ɑvβ5可与多种配体结合，包括纤维连接蛋白、波连蛋白、纤维蛋白原、骨桥蛋白和乳脂球蛋白E8等[6,9]。除此之外，整合素ɑvβ5对细胞吞噬作用、维持视网膜色素上皮细胞内环境稳态及调节血管通透性等方面均具有重要影响[6,8]。研究表明，在乳腺癌等恶性肿瘤中，ITGB5不仅可以影响肿瘤细胞与细胞外基质的黏附，还可以调节内皮细胞屏障、促进肿瘤血管生成、肿瘤细胞迁移、侵袭及TGF-β诱导下的上皮-间质转化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)[2-3,10]。由此可见，ITGB5在癌症的发生、发展过程中具有举足轻重的作用。

1 ITGB5与肿瘤的关系

1.1ITGB5与胃癌的关系 ITGB5与胃癌的转移和预后存在密切关联。Hirano等[11]通过TCGA数据分析得出，原发性胃癌组织中ITGB5基因的表达水平显著高于正常组织(P<0.001)，其还发现当整合素ɑvβ5与FARP1结合后，可以激活CDC42，促进胃癌细胞的侵袭、迁移能力。Li等[12]发现，ITGB5mRNA和ITGB5蛋白在HER2阳性的胃癌细胞系N87中的含量明显升高(P<0.01)。当沉默或过表达人表皮生长因子受体2(HER2)后，HER2可通过介导PI3K-AKT信号通路上调ITGB5，在胃癌细胞侵袭和转移中同样起到促进作用，且ITGB5的表达水平仅与胃癌肝转移存在显著相关性(P=0.006)。

另外，Song等[13]研究了中国汉族胃癌患者整合素基因上miRNA结合位点单核苷酸多态性，发现位于ITGB5基因3′非编码区(3′-UTR)的rs2675位点可能是评价胃癌易感性(OR=0.52,P=0.028)、TNM分期(OR=0.39,P=0.009)的有效参数。另有学者在研究整合素ɑvβ5对胃癌的诊断及预后价值时发现，在肠型胃癌(Lauren分型)中整合素ɑvβ5在女性患者、G1/G2分级肿瘤中的阳性率更高，肿瘤间质细胞整合素ɑvβ5蛋白阳性表达患者的生存时间更短(P=0.005)，这不仅有助于胃癌病理亚型分类，更能作为判断肠型胃癌患者预后的独立危险因素[14]。

1.2ITGB5与肝细胞癌的关系 Lin等[15]首次阐明了肝细胞癌中ITGB5与β-catenin之间的关系，其应用抑制剂处理miR-185后，发现Huh-7和MHCC-97L肝癌细胞系中ITGB5的表达水平升高，且ITGB5的上调减缓了β-catenin蛋白的降解速度，证实了miR-185/ITGB5/β-catenin信号轴参与调控肝癌细胞生长和迁移。朱红娟等[16]发现敲除ITGB5基因后，Huh7与Hep3B肝癌细胞系的细胞增殖、侵袭与迁移能力均显著下降(P<0.05)。此外，Shang等[17]证实，在HBV相关肝细胞癌患者中，ITGB5与ITGA5基因表达水平均较低的患者术后OS(P=0.017)和RFS(P=0.002)更长。以上研究为ITGB5成为肝细胞癌潜在的预后生物学标志物和治疗靶点提供了实验依据。

值得注意的是，整合素还能以非传统方式发挥作用，即以外泌体形式促进癌细胞靶向转移及生存[4]。其中，外泌体ITGB5介导恶性肿瘤肝转移倾向性的调控，包括结直肠癌、胰腺癌和胃癌[18]。这为破解肿瘤器官转移趋向性提供了新的思路，然而，该机制在癌症转移的普遍适用性还有待验证。

1.3ITGB5与乳腺癌的关系 一项有关乳腺癌瘤内组织形态异质性的研究表明，间充质细胞上ITGB5可作为EMT的标志物[19]。Bianchi等[10]通过抑制ITGB5表达后发现，除阻断mda-mb-231和MCF7乳腺癌细胞系中TGF-β介导的EMT外，还破坏细胞的黏附性、降低乳腺癌细胞的侵袭力。在3D悬浮培养条件下，乳腺癌细胞上的纤维粘连蛋白(fibronectin,FN)明显增多，并通过ITGB5促进乳腺癌细胞黏附[20]。当乳腺癌ITGB5表达下调时，则依靠Src-FAK和MEK-ERK 2条相互独立的信号通路，显著抑制乳腺癌细胞的增殖、迁移及肿瘤血管生成过程[21]。上述结果表明，ITGB5诱导乳腺癌侵袭、转移、EMT等过程，促进乳腺癌的发生与发展。

1.4ITGB5与肺癌的关系 Cho等[22]研究证实，FN Ⅲ-1c区可通过PI3K-AKT信号通路激活整合素ɑvβ5，增强肿瘤细胞黏附性。Berghoff等[23]对191例肺癌脑转移组织样本检测时发现，整合素ɑvβ5在87.4%的血管内皮细胞(167/191)及79.1%的周围基质(151/191)中呈高表达，同时伴随肿瘤细胞缺氧诱导因子-1ɑ指数的升高(P=0.007)。由此可见，整合素ɑvβ5参与了肺癌脑转移过程，可作为肺癌脑转移患者预后不良的重要指标。

1.5ITGB5与胶质母细胞瘤的关系 ITGB5参与胶质母细胞瘤微环境中免疫反应过程，主要通过调节骨桥蛋白，介导胶质母细胞瘤局部微环境中巨噬细胞浸润[24]。与此同时，Zhang等[25]证实ITGB5不仅可以促进胶质母细胞瘤的迁移和侵袭，还兼具调节内皮细胞成管能力的功能。其通过免疫组织化学染色以及western blot检测发现，与低级别胶质瘤样本相比，胶质母细胞瘤样本中ITGB5蛋白升高更为显著，而ITGB5表达水平较高患者与低表达患者相比，其预后更差(P=0.004 2)。提示ITGB5有利于胶质母细胞瘤临床诊断及预后评估。

1.6ITGB5与口腔癌的关系 ITGB5在口腔癌方面的研究有限，但可以肯定的是ITGB5在口腔鳞状细胞癌中表达升高(P<0.01)，伴有淋巴结转移的患者ITGB5上调幅度较未转移者更大(P<0.05)[26]。与此同时，Huang等[27]研究发现，c-Met通过ITGB5与KRT16结合形成复合物，介导口腔鳞状细胞癌细胞中c-Met/ITGB5相关信号转导。当KRT16缺失时，经溶酶体途径加速ITGB5和c-Met降解，下游Src磷酸化受抑，阻碍Src-STAT3信号通路转导，进而抑制口腔鳞状细胞癌细胞的迁移、侵袭以及干细胞活化。

1.7ITGB5与其他肿瘤的关系 在骨肉瘤中，上调的ITGB5可充当Hippo通路上游的负性调节因子，阻碍肿瘤细胞凋亡，增加了骨肉瘤肺转移的风险[28]。而在卵巢癌[29]和宫颈癌[30]中，ITGB5则通过FAK信号通路影响细胞生长及代谢过程。ITGB5在肿瘤中的表达及机制见表1。

表1ITGB5在肿瘤中的表达及机制

2 ITGB5检测技术

常用于检测ITGB5基因和蛋白质的方法主要包括实时荧光定量RT-PCR(real-time quantitative PCR,qRT-PCR)、免疫组织化学染色(immunohistochemistry,IHC)和 western blot。多项研究单独或联合应用qRT-PCR、IHC、western blot检测后证实，ITGB5在多种实质肿瘤中高表达，包括胃癌[12]、肝细胞癌[15]、胶质母细胞瘤[25]、口腔癌[26]等。此外，有学者采用qRT-PCR法检测证实，ITGB5基因在血液系统肿瘤中也呈异常表达，如急性T淋巴细胞白血病[31]。Li等[12]通过ELISA法检测后发现，胃癌患者血清外泌体ITGB5含量增加，其表达水平与western blot测得的组织中ITGB5蛋白升高的幅度较为一致，表明外泌体ITGB5可作为液体活检的生物学标志物。但受到现有研究条件的限制，外周血ITGB5的检测方法及临床应用价值仍有待深入。

3 ITGB5在治疗中的价值

目前，以整合素ITGB5为靶点的恶性肿瘤临床治疗药物也在研发中。西仑吉肽(Cilengitide)作为针对整合素ɑvβ5的选择性抑制剂，具有极强的抗血管生成、抗肿瘤细胞形成、减少侵袭转移和诱导内皮细胞凋亡的功能[28]。然而在随后的Ⅲ期临床实验中，无论是在胶质母细胞瘤细胞还是在内皮细胞，整合素ɑvβ5差异表达与西仑肽治疗均无关联[32]。

虽然西仑吉肽的临床应用价值有待商榷，但不可否认的是，基于ITGB5在肿瘤进展中的重要作用，以ITGB5为靶点研发肿瘤治疗药物仍具有可行性。

4 小结及展望

综上所述，ITGB5与癌症发生、发展密切相关，并且ITGB5在肿瘤细胞或组织中呈高表达标志着患者预后差，血清外泌体ITGB5升高提示胃癌肝转移倾向性，表明ITGB5可能是肿瘤诊断和预后评价的潜在标志物。但到目前为止，ITGB5所调控的信号通路和下游靶基因尚未完全阐明。ITGB5在肿瘤中异常表达的机制还待进一步实验完善。血清外泌体ITGB5在癌症定向转移的普遍适用性仍需明确。外周血ITGB5是否可以作为癌症生物学标志物也存在探索空间。此外，ITGB5作为肿瘤治疗靶点的应用价值也需要大量临床实验数据支持。相信随着人们对于ITGB5的不断深入研究，其在肿瘤中的作用机制和临床意义终将被揭示，为癌症诊疗提供可靠的方向和手段，为未来战胜肿瘤做出贡献。