整合素與腫瘤細(xì)胞增殖轉(zhuǎn)移

整合素與腫瘤細(xì)胞增殖轉(zhuǎn)移

結(jié)合素及其家族在人體組織中有標(biāo)簽。它促進(jìn)了細(xì)胞與細(xì)胞、細(xì)胞與基質(zhì)的反應(yīng)，并參與了細(xì)胞信息的傳遞、細(xì)胞粘附和移動(dòng)。細(xì)胞分化、殖長(zhǎng)和死亡的各種生理過(guò)程。1配體與整合素的結(jié)合整合素是一個(gè)跨膜蛋白大家族,由α、β兩種亞基構(gòu)成異二聚體。目前發(fā)現(xiàn)α約有18種,β約有8種,至少有24種異二聚體的整合素形式。α、β兩種亞基在細(xì)胞表面以非共價(jià)健連接,都有較長(zhǎng)的細(xì)胞外片段、跨膜片段和較短的細(xì)胞內(nèi)片段。與細(xì)胞外基質(zhì)(extracellularmatrix,ECM)的粘連反應(yīng)主要是通過(guò)識(shí)別配體分子中的精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸序列(Arg-Gly-Asp,RGD)。整合素與配體的結(jié)合形式多Tel:86-531-7984777-82232E-mail:winter030@163.com樣,每一種整合素可以與多種配體結(jié)合,每一種配體也可以與多種整合素結(jié)合。細(xì)胞外片段:是黏附分子與其配體結(jié)合的部位,有3個(gè)重要結(jié)構(gòu):1)α亞基N端有一個(gè)7次重復(fù)序列,形成一個(gè)β推動(dòng)結(jié)構(gòu)。當(dāng)α亞基與配體黏附時(shí)打開(kāi)鉸鏈樣結(jié)構(gòu)使β亞基展開(kāi),暴露黏附位點(diǎn);2)α亞基存在一個(gè)插入?yún)^(qū)域(I-domain),對(duì)整合素與配體結(jié)合非常重要,許多離子通道都與此有關(guān),可以調(diào)節(jié)整合素的黏附能力;3)β亞基的N端有一個(gè)插入樣區(qū)域(I-domainlike),其作用目前還不清楚。跨膜片段:整合素的跨膜區(qū)域相對(duì)保守,但近膜區(qū)域側(cè)變異多樣。許多細(xì)胞因子及其他可溶性調(diào)節(jié)因子通過(guò)與此作用而調(diào)節(jié)整合素的功能。細(xì)胞內(nèi)片段:整合素的胞內(nèi)片段較短,形態(tài)多樣,直接或間接與細(xì)胞骨架蛋白連接可引起細(xì)胞的形態(tài)變化;也可直接或間接與連接蛋白結(jié)合而激活胞內(nèi)酶鏈系統(tǒng),引起信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。2該函數(shù)2.1單次給藥后fak的代謝它通過(guò)各信號(hào)途徑把細(xì)胞外的信號(hào)傳入細(xì)胞內(nèi),再通過(guò)胞內(nèi)激酶鏈(MAPK/JNK)傳入細(xì)胞核,調(diào)節(jié)mRNA的轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)的表達(dá)。同時(shí)細(xì)胞外的信號(hào)可傳到細(xì)胞骨架蛋白如尾蛋白(Talin)、α輔肌動(dòng)蛋白(α-Actinin)、張力蛋白(Tensin)和紐蛋白(Vinculin)等,引起細(xì)胞變形、移動(dòng)。信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)主要通過(guò)以下途徑:1)調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)的離子濃度:整合素交聯(lián)或與配體結(jié)合后可引起胞內(nèi)自由鈣離子濃度的升高。自由鈣離子濃度可調(diào)節(jié)多種酶的活性,如磷脂酶(phospholipidase,PL)和蛋白激酶(proteinkinase,PK)等,能作為第2信使或第三信使激活MAPK/JNK。自由鈣離子濃度的升高能增強(qiáng)整合素的黏附,降低阻斷β1的黏附能力;2)激活PL和脂類激酶:細(xì)胞與ECM的黏附可刺激胞內(nèi)磷脂酰肌醇二磷酸(phosphatidylinositoldiphosphate,PIP2)的合成及其濃度的迅速升高,其解離時(shí)則PIP2濃度迅速降低。PIP2是細(xì)胞內(nèi)一種第二信使,與G蛋白及其他信號(hào)途徑部分交叉重疊,相互影響。細(xì)胞因子或其他可溶性因子通過(guò)G蛋白來(lái)調(diào)節(jié)整合素。另外,整合素也可激活磷脂酶A2(phospholipidaseA2,PLA2)、磷脂酶C-γ(phospholipidaseC-γ,PLC-γ)等酶;3)通過(guò)小鳥(niǎo)苷三磷酸(guanosinetriphosphate,GTP)結(jié)合蛋白家族介導(dǎo)信號(hào)傳導(dǎo):整合素能夠直接或間接與這些蛋白作用,形成復(fù)合物激活小分子GTP結(jié)合蛋白,對(duì)細(xì)胞骨架變形、細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖、分化以及凋亡等生理過(guò)程進(jìn)行調(diào)節(jié);4)酪氨酸激酶介導(dǎo)的信號(hào)途徑:與整合素相關(guān)的包括粘著斑激酶(focaladhesionkinase,FAK)和整合素連接蛋白激酶(integrinlinkedkinase,ILK)等激酶。FAK是一種酪氨酸蛋白激酶,在人體絕大多數(shù)組織和細(xì)胞中表達(dá),主要分布在黏附斑(focaladhesionplaques,FAP)結(jié)構(gòu)上,如Talin和Tensin等,故名黏附斑激酶,在細(xì)胞黏附、信號(hào)傳導(dǎo)及其他細(xì)胞功能上發(fā)揮重要作用。整合素與其配體結(jié)合引起FAK的磷酸化。Src家族蛋白可對(duì)FAK起調(diào)節(jié)作用,通過(guò)色氨酸同源區(qū)域(Srchomologyregion,SH)連接其他胞內(nèi)蛋白激酶,引起激酶鏈反應(yīng)。細(xì)胞分離、胰島素信號(hào)刺激、磷酸酪氨酸磷酸化酶(proteintyrosinephosphatase,PTP)激活及FRNK(FAKrelatednonkinase)表達(dá)都能引起FAK的抑制。ILK是最近發(fā)現(xiàn)的一種色(酪)氨酸蛋白激酶,廣泛分布人體各種組織和細(xì)胞中,利用免疫沉淀法可證明其與β1、β3的胞內(nèi)區(qū)相連,能夠被整合素調(diào)節(jié)也可調(diào)節(jié)整合素,是整合素激活MAPK/JNK以及引起細(xì)胞骨架改變的一條信號(hào)傳導(dǎo)途徑。2.2整合素的作用機(jī)制黏附分子可介導(dǎo)腫瘤細(xì)胞與ECM、血管內(nèi)皮細(xì)胞及實(shí)質(zhì)性器官細(xì)胞之間的相互作用,在腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移中具有重要意義。與ECM之間的黏附作用是腫瘤細(xì)胞分泌或誘導(dǎo)蛋白水解酶、降解ECM的首要條件。腫瘤之間黏附作用增強(qiáng)(包括與血小板的黏附)有利于其進(jìn)入血流后形成細(xì)胞團(tuán),抵御免疫細(xì)胞的殺傷。血管內(nèi)皮細(xì)胞之間的黏附降低使其通透性增高,細(xì)胞間隙增寬,有利于腫瘤細(xì)胞移出。1)整合素的α、β亞基近膜部分是保守區(qū),可調(diào)節(jié)黏附整合素的親和力。保守的近胞膜區(qū)能夠通過(guò)鹽橋聯(lián)系α、β亞基,保持整合素處在低親和力狀態(tài)。去除它們中任何一種都能激活整合素,維持在依賴能量代謝高親和力狀態(tài)。2)Ras和Rho等小GTP蛋白也能夠通過(guò)細(xì)胞骨架蛋白收縮調(diào)節(jié)整合素的親和力。在CHO細(xì)胞H-RAS抑制β1和β3的激活,而在PRO-B細(xì)胞系增加αLβ2的活性。3)生長(zhǎng)因子和化學(xué)因子信號(hào)也能夠修飾整合素的親和力。生長(zhǎng)因子依靠磷脂酰醇-3-激酶(phosphatidylinositol-3-kinase,PI3-K)激活上調(diào)整合素親和力?；瘜W(xué)因子信號(hào)能快速、短暫地上調(diào)整合素親和力,對(duì)細(xì)胞黏附內(nèi)皮細(xì)胞、緊密黏附非常重要?；瘜W(xué)因子信號(hào)能獨(dú)立調(diào)節(jié)細(xì)胞上不同整合素的親和力。4)整合素黏附也取決于整合素簇的形成,這些整合素簇常定位在黏附斑。整合素與肌絲網(wǎng)絡(luò)有關(guān),通過(guò)蛋白水解整合素與細(xì)胞骨架連接能提高整合素旁胞膜的活動(dòng)能力,增加與配體相遇的概率,并使配體充分黏附,對(duì)于整合素簇的形成非常重要。2.3細(xì)胞骨架和生長(zhǎng)因子細(xì)胞遷移是腫瘤浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移的必要條件。細(xì)胞在遷移過(guò)程開(kāi)始是細(xì)胞極化,胞膜的出芽(伸出偽足),細(xì)胞肌動(dòng)蛋白收縮,細(xì)胞在黏附斑上移動(dòng),最后細(xì)胞尾部與基底的分離。整合素信號(hào)參與其中每個(gè)過(guò)程。整合素信號(hào)誘導(dǎo)細(xì)胞骨架組織改變和細(xì)胞收縮,促進(jìn)細(xì)胞遷移。激活FAK是許多整合素信號(hào)系統(tǒng)中最重要的一部分。FAK是一種非常重要的連接分子,使不同的信號(hào)蛋白聚集在黏附斑上。同時(shí)FAK也是生長(zhǎng)因子受體(growthfactorreceptor,GFR)介導(dǎo)磷酸化的一個(gè)靶點(diǎn)。因此,生長(zhǎng)因子和整合素信號(hào)在細(xì)胞遷移過(guò)程中有緊密協(xié)調(diào)作用。FAK能激活PI3-K和細(xì)胞骨架螺旋來(lái)使細(xì)胞移動(dòng)。整合素信號(hào)通過(guò)FAK和生長(zhǎng)因子受體粘合蛋白2(growthfactorreceptorbindingprotein2,GRB2)激活,經(jīng)肌球蛋白輕鏈激酶(myosinlightchainkinase,MLCK)使肌球蛋白輕鏈(myosinlightchain,MLC)磷酸化增加,使細(xì)胞收縮、遷移。ErK激活也改變基因表達(dá)使細(xì)胞遷移。整合素和V-SRC一起激活ErK可促進(jìn)新的黏附斑形成,在那里使黏附蛋白和細(xì)胞骨架組織磷酸化和細(xì)胞遷移。Rho家族小GTPa(Cdc42、Rac、Rho)與細(xì)胞骨架調(diào)節(jié)有關(guān)。各種信號(hào)經(jīng)RTKs或G蛋白藕連受體轉(zhuǎn)入,分別刺激Cdc42、Rac、Rho,使MLC磷酸化,促進(jìn)細(xì)胞收縮、移動(dòng)。細(xì)胞尾部整合素黏附能力的下調(diào)是細(xì)胞運(yùn)動(dòng)必需的。細(xì)胞后半部的分離也需要細(xì)胞體的收縮或胞質(zhì)內(nèi)蛋白水解酶,裂開(kāi)整合素和其他黏附蛋白或伴隨著黏附斑的解離。SRC可致FAK磷酸化,導(dǎo)致黏附斑蛋白降解,甚至黏附斑解聚。表皮生長(zhǎng)因子(epidermalgrowthfactor,EGF)通過(guò)同樣的途徑也能促進(jìn)細(xì)胞遷移(通過(guò)減少細(xì)胞黏附和黏附斑塊數(shù)量)。2.4與細(xì)胞生長(zhǎng)、血管形成和基質(zhì)分解之間的關(guān)系2.4.1整合素和生長(zhǎng)因子受體協(xié)同作用整合素信號(hào)能控制G1期進(jìn)入S期過(guò)程。通過(guò)與生長(zhǎng)因子的緊密協(xié)同作用,不同細(xì)胞類型的增殖需要不同整合素和生長(zhǎng)因子。堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(bfibroblastgrowthfactor,bFGF)和αvβ3為內(nèi)皮細(xì)胞周期進(jìn)程必須的,而成纖維細(xì)胞則通過(guò)bFGF和β1整合素系統(tǒng)共同作用。整合素能通過(guò)FAK(Caveolin,Fyh,Shc)等激活Ras和ErK。ErK控制cyclinD1和p21的表達(dá)進(jìn)而控制G1期進(jìn)入S期。生長(zhǎng)因子受體也激活Ras和ErK。生長(zhǎng)因子激活ErK作用強(qiáng)烈但短暫,不足以產(chǎn)生cyclinD1,而整合素介導(dǎo)ErK激活微弱,也不能刺激cyclinD1的表達(dá)。只有聯(lián)合整合素和生長(zhǎng)因子兩種信號(hào),才能產(chǎn)生適當(dāng)?shù)膭?dòng)力和ErK激活程度。另一個(gè)整合素依賴的增殖,檢查點(diǎn)(checkpoint)存在于周期素依賴激酶抑制(cyclin-dependedkinaseinhibitor,CDKI)水平,短暫高水平的ErK激活,增加p21cip表達(dá),抑制cyclinE/CDK2復(fù)合體,使細(xì)胞G1期繼續(xù)推進(jìn)。整合素和生長(zhǎng)因子受體協(xié)同作用影響ErK激活的分子機(jī)制具體還不太清楚,可能是這兩種信號(hào)傳導(dǎo)途徑之間的部分重疊、相互影響、相互協(xié)調(diào)作用的結(jié)果。小GTP結(jié)合蛋白也參與整合素介導(dǎo)細(xì)胞增殖。2.4.2整合素調(diào)節(jié)mmps細(xì)胞外基質(zhì)的部分破壞為細(xì)胞遷移提供便利,基質(zhì)金屬蛋白酶(matrixmetalloproteinase,MMP)的作用至關(guān)重要。整合素能調(diào)節(jié)MMP的表達(dá)和激活。整合素同時(shí)分別黏附MMPs和ECM,可使MMP導(dǎo)向靶目標(biāo)。許多整合素的信號(hào)傳導(dǎo)途徑都能控制MMPs的表達(dá),例如對(duì)膠原蛋白和MMP-13的表達(dá)需要表達(dá)α1β1和α2β1。另外,ILK的過(guò)分表達(dá)能導(dǎo)致AP-1依賴MMP-9表達(dá)。在哺乳上皮細(xì)胞α3β1上調(diào)MMP-2的表達(dá),增加它們的侵襲潛能。另外,整合素也能減少一些MMPs的表達(dá),刪除α1基因的小鼠,可導(dǎo)致血清MMP-7和MMP-9增高。調(diào)節(jié)MMPs另一條途徑是整合素黏附ECM和MMPs,使蛋白酶靠近靶目標(biāo)。如α2β1整合素不僅引導(dǎo)MMP-1也促使PRO-MMP-1復(fù)合體形成。內(nèi)皮細(xì)胞αvβ3可導(dǎo)向MMP-2,進(jìn)而黏附新合成的MMP-2,沒(méi)有αvβ3,MMP-2不能發(fā)揮作用。研究發(fā)現(xiàn),抗體或多肽抑制αvβ3附和體阻斷腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移。2.4.3血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子血管形成涉及到可溶性介導(dǎo)因子、黏附因子底物和內(nèi)皮細(xì)胞表面受體等。內(nèi)皮細(xì)胞激活是血管形成的第一步,有兩種生長(zhǎng)因子家族參與信號(hào)途徑,即血管生長(zhǎng)因子(vasoactiveepidermalgrowthfactor,VEGF)和成纖維生長(zhǎng)因子(fibroblastgrowthfactor,FGF)。在血管的形成中,內(nèi)皮細(xì)胞的遷移、增生和新管腔形成都需要與細(xì)胞外基質(zhì)相互作用。生長(zhǎng)因子:1)通過(guò)分泌酶降解ECM,控制血管形成;2)整合素異二聚體和細(xì)胞表面黏附受體介導(dǎo)細(xì)胞與細(xì)胞、細(xì)胞與基質(zhì)交聯(lián),控制細(xì)胞遷移、分化增殖和存活;3)內(nèi)皮細(xì)胞與整合素αv能控制血管形成。目前至少存在兩條不同的信號(hào)通路,αvβ3-bFGF和αvβ5-VEGF促進(jìn)血管形成;4)整合素與生長(zhǎng)因子之間的crostalking在細(xì)胞的生理和病理過(guò)程中都發(fā)揮重要作用,兩者的協(xié)調(diào)作用控制細(xì)胞的增殖、分化及遷移。2.5激活nf-mb,激活磷酸化ibcl-2整合素信號(hào)修飾凋亡,大多數(shù)是延長(zhǎng)凋亡時(shí)間,少部分是縮短凋亡時(shí)間。整合素能激活PI-3K、ILK、ERK和JNK,使細(xì)胞存活。整合素介導(dǎo)PI3-K觸發(fā)凋亡,激活PI3-K產(chǎn)生PI(3,4,5)P3和PI(3,4)P2,促進(jìn)AKT定位于膜上,刺激其磷酸化。AKT通過(guò)磷酸化阻止細(xì)胞凋亡,同時(shí)滅活許多凋亡前體如bcl-2。也可通過(guò)激活NF-kB,磷酸化IKB,導(dǎo)致一套生存因子表達(dá),如在上皮細(xì)胞產(chǎn)生骨橋蛋白,通過(guò)不明機(jī)制阻止細(xì)胞色素C的釋放。整合素也可通過(guò)ILK磷酸化AKT,阻止細(xì)胞凋亡。在成纖維細(xì)胞整合素再缺少生長(zhǎng)因子的情況下,通過(guò)FAK和RAC1激活JNK來(lái)阻止細(xì)胞凋亡。細(xì)胞分離導(dǎo)致細(xì)胞骨架直接變化,釋放凋亡前體分子Bmf(正常黏附于細(xì)胞骨架),細(xì)胞分離后失去整合素存在可導(dǎo)致凋亡。沒(méi)有配體結(jié)合的整合素也能傳導(dǎo)凋亡信號(hào),如過(guò)度表達(dá)沒(méi)有配體結(jié)合的α5β1能誘導(dǎo)多種分離的人類癌細(xì)胞凋亡。如在遷移和增殖中一樣,整合素的抗凋亡功能也依賴于其他信號(hào)傳導(dǎo)途徑。整合素信號(hào)通過(guò)刺激下游信號(hào)途徑來(lái)提高生長(zhǎng)因子效應(yīng)。另外,生長(zhǎng)因子信號(hào)受體C-ERBβ2減少α2β1親和力,降低整合素介導(dǎo)的生存信號(hào),導(dǎo)致凋亡。整合素與抑癌基因p53(α6β4)一起調(diào)節(jié)細(xì)胞存活信號(hào),在野生型p53表達(dá)的癌細(xì)胞中α6β4誘導(dǎo)Caspase,介導(dǎo)滅活A(yù)KT,而導(dǎo)致癌細(xì)胞凋亡。3fak在肺癌組織及egf中的表達(dá)許多惡性腫瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移均與整合素表達(dá)異?；蚍肿咏Y(jié)構(gòu)改變相關(guān)。整合素在腫瘤的進(jìn)展可能具有兩重性:1)腫瘤發(fā)生早期,整合素表達(dá)降低可致瘤細(xì)胞與基底膜或ECM成分的黏附作用減弱,從而有利于腫瘤在局部生長(zhǎng)與擴(kuò)散;2)瘤細(xì)胞進(jìn)入血循環(huán)后,整合素表達(dá)增高有利于瘤細(xì)胞黏附于血管內(nèi)皮,繼而定位增殖。Wang等研究發(fā)現(xiàn),膨脹性生長(zhǎng)的胃癌中α6呈連續(xù)或斷續(xù)狀線形表達(dá),而在浸潤(rùn)性生長(zhǎng)的胃癌α6表達(dá)減弱或消失。S