整合素链激酶在肿瘤中的作用

姚欣欣，芦莉莉，吴 巍，杨宁江 (.吉林医药学院附属医院病理科，吉林 吉林 303;.北华大学基础医学院病理生理学教研室，吉林 吉林 303;3.吉林医药学院附属医院口腔科，吉林 吉林 303)

肿瘤的发生与发展是近年来科学研究的热点，而癌基因和抑癌基因在肿瘤的发生、发展、治疗与预后中发挥着重要作用。近年来，关于癌基因和抑癌基因的结构与功能、表达与调控、表达产物的结构及其在细胞周期与细胞程序化死亡调节中的作用研究进展迅速，积累了丰富的研究成果，为人类最终攻克肿瘤奠定了坚实的基础。通过对癌基因和抑癌基因的研究，不仅能在分子生物学水平阐明肿瘤的形成机制，而且可为肿瘤治疗提供新靶点、新方法。

1 整合素链激酶概述

1.1 整合素链激酶分子结构

整合素链激酶(integrin-linked kinase，ILK)是由Hannigan GE等于1996年确定并克隆出来的一种丝氨酸/苏氨酸(Ser/Thr)蛋白激酶，是一种具有多种生物学活性的信号通路中的整合素受体的细胞质效应分子，参与了生物体内多种信号通路，包括整合素、生长因子和Wnt信号传导通路，在细胞外基质(extracellular matrix，ECM)介导的信号传导中发挥着关键作用［1］。它通过与整合素β亚单位的结合与整合素共同介导细胞与细胞外基质的连接，影响细胞外信号向下游的传递，对细胞的生长、分化、铺展、迁移及细胞凋亡、细胞周期、细胞粘附、增殖等进行调控，在肿瘤的发生、发展中发挥着重要的作用。作为一种关键的细胞外基质粘附组分及可能的癌基，ILK近年被越来越广泛的予以研究。

ILK是一个分子量59 000的、具有Ser/Thr蛋白激酶活性的细胞内信号蛋白。人的ILK基因定位于染色体11p15.5-p15.4，基因全长8.8 kb，含有13个外显子和12个内含子，其中只有前12个外显子参与翻译。ILK能够结合整合素β1和β3亚单位的胞浆结构域。ILK包含3个结构域:C端为激酶催化结构域，其中有整合素β1、β3亚单位胞浆域结合区;N端有4个锚蛋白重复(ankyrin repeats，ANK)序列;中间为磷脂酰肌醇结合结构域(phosphin ositide binding motif，简称PH结构域)［2］。应用免疫组化方法发现，ILK与整合素β1共定位于粘着斑处。ILK的锚蛋白重复序列对这种定位起一定作用，而N端的锚蛋白重复序列可能介导着ILK与其他信号分子或细胞骨架成分的蛋白-蛋白相互作用。PH结构域可能结合磷脂酰肌醇3磷酸，并参与ILK的内源性调节［3］。

1.2 ILK信号生物学效应

整合素与配体结合后，整合素发生簇集，形成多聚体与胞内信号分子联系，介导信号传导，从而将信号由胞外传递至胞内，胞内信号途径由此开始［4］。ILK是细胞信号途径和功能的调控中心，能被整合素和可溶性介质如生长因子等激活，并为PI3K途径调控［5］。ILK表达也受缺氧调控。ILK激活后，调控一系列下游信号机制，能够在Ser473调控Akt的磷酸化，通过促进Akt磷酸化刺激半胱天冬酶和核因子-JB(NF-JB)而调节细胞存活［6］。研究使用ILK和哺乳动物西罗莫司标靶(mTOR)RNA沉默能够诱导乳腺癌和前列腺癌细胞凋亡，证实Rictor的缺失会减少ILK复合物中磷酸化的Akt数量［7］。ILK也能在各种细胞调控GSK3。由ILK调控的GSK3磷酸化会引起激活蛋白1(AP1)和连环蛋白LEF转录因子的激活，从而相继激活基质金属蛋白酶-9(MMP-9)和细胞周期蛋白D1，调节细胞功能［8］。ILK通过激活PIX而调控细胞延伸、迁移和细胞支架的构建。高水平ILK能抑制上皮钙黏蛋白，其机制是刺激上皮细胞钙黏蛋白的抑制剂表达，促进上皮间充质细胞迁徙，而引起入侵和转移。

2 ILK与肿瘤发生

2.1 ILK在各种肿瘤中的表达

ILK mRNA广泛表达于正常人体的各种组织，如骨骼肌、心肌、脑、肺、肝、肾和胰腺等。而免疫组织化学方法检测经福尔马林固定、石蜡包埋的组织，发现人体正常胚胎及成体组织中ILK蛋白主要表达于心肌、骨骼肌纤维，在胞浆中沿细胞膜分布。胸腺皮质区细胞及精母细胞中有微弱表达，其余组织中未见明显的ILK免疫反应。ILK mRNA与蛋白表达的不同可能是由于细胞或组织中蛋白数量不同的缘故。提示ILK蛋白在正常组织中微弱表达，并发挥生理作用。

研究发现将ILK过表达的细胞导入裸鼠体内可引发肿瘤，提示ILK是个癌基因［9］。Hanahan等将肿瘤发生归于细胞生理的6种基本改变:生长信号的自我过度;生长抑制(抗生长)的失敏感;细胞程序性死亡(凋亡)的破坏;无限制的复制潜能;永生的血管生成能力组织侵袭和转移。由于ILK参加细胞基础功能的调控，例如细胞内外基质相互作用、细胞生长、生殖的胞内信号传导等，所以ILK的微小变化如表达和活性的改变，将导致人类肿瘤以及细胞生殖和胞内外基质相互作用相关联疾病的生成。

在高百分率的息肉家族性腺瘤样肠息肉病和结肠癌病人中，ILK活性和表达量均增高，在散发的结肠癌以及区域淋巴结的转移灶中ILK表达也有明显增高。其中在癌组织腺管中，ILK表达的增加非常显著，癌组织腺泡中的ILK表达量大约是邻近正常组织中ILK表达的3倍;在区域淋巴结的恶性腺泡中的ILK表达量大约是正常结肠腺管中ILK表达量的4倍;在前列腺肿瘤中，ILK的表达显示随着前列腺肿瘤的分级的增加而增加，与前列腺癌侵袭生长和患者预后密切相关。ILK阳性表达率在良性前列腺增生组织极低，而在恶性前列腺组织中高达46%，并与前列腺癌分级分期均有显著相关性。癌细分化越差，ILK高表达比率越高;肿瘤分期程度越高，ILK的阳性表达率也增高［10］。在低度恶性的卵巢肿瘤中，ILK表达量也有一定的提高，ILK的表达量随着肿瘤恶性程度的增高而增高［11］。此外，ILK过量表达通过诱导肿瘤相关基因的表达参与胃癌的发生发展，而且ILK的表达水平与侵袭的深度、淋巴结转移以及间质组织的数量密切相关。

为了研究是否ILK参与了胃癌的发生发展，采用逆转录-聚合酶链反应(RT-PCR)和免疫组化方法检测了胃癌细胞系胃癌组织及相应的非癌黏膜中ILK的表达情况，并分析了与临床病理参数的关系。结果显示，5个胃癌细胞系中4个有ILK mRNA的表达，胃癌组织中有63%有ILK mRNA表达［12］。通过免疫组织化学方法检测ILK在肺非小细胞癌的表达情况，结果表明ILK低表达或不表达的患者5年生存率分别为20%、59%［13］。

2.2 ILK与肿瘤血管生成

肿瘤组织内血管生成不仅为肿瘤生成提供养分，也为肿瘤细胞的转移提供通道。因此，血管生成在肿瘤的发生、发展中起着重要的作用。血管内皮生成因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)是血管生成过程中一个重要的调节因子［14］。VEGF促进血管内皮细胞增殖、存活、迁移，并且血管腔的形成也密切相关。在肿瘤血管形成过程中，更重要的一点是VEGF的表达是由于一些癌基因(Ras等)［15］与PI3K通路［16］作用的结果。ILK则是PI3K的一种蛋白激酶，作用于PKB/Akt(第473位丝氨酸)上游区磷酸化的调控元件，能够激活PI3K，而PI3K能够激活PKB。持续活化状态的PI3K或PKB能够阻碍上皮细胞悬浮生长导致的细胞程序死亡，而PKB能够消除PI3K的药理抑制物对anoikis的增强作用。ILK的高表达使得依赖锚定的细胞生长、抑制失巢凋亡并对不典型增生及肿瘤的形成起到促进作用，近期Troussard等［17］通过对前列腺癌细胞进行RNA干扰，敲除ILK基因的表达或抑制其活性，结果显示ILK的失活抑制了VEGF的表达，因此得出ILK与VEGF有显著的相关性。Tan等［18］发现，在人前列腺癌DU145和PC3细胞系中ILK可以促进VEGF的表达和VEGF介导的血管生成。ILK在PKB/Akt传导通路中刺激HIF-1α蛋白的表达，从而促进VEGF的表达。通过RNA干扰技术抑制ILK的活性，则HIF-1α蛋白和VEGF的表达量下降，同时，由VEGF介导的内皮细胞迁移和血管生成也受到抑制。

3 展望

在正常组织中ILK表达正常，而在早期侵袭病损ILK过表达，转移病损ILK高表达，因此ILK可作为诊断工具服务于诊断及治疗的评估，尤其由于抑制ILK可能抑制肿瘤发生和转移。因此可以作为治疗靶点。ILK作为整合素和生长因子受体信号传导途径中的一个重要效应物，调节细胞的粘着、生存、分化和凋亡。由于这些原因使得ILK与肿瘤的形成密切相关，目前仍有大量问题有待进一步研究，ILK的催化机制，ILK的功能紊乱在肿瘤发展中的作用，ILK在肿瘤形成中的作用表明它有可能为某些人类肿瘤诊断指标。

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