陽 蓮 洪 莉

武漢大學人民醫(yī)院婦產科，湖北武漢 430000

整合素又稱“整聯(lián)蛋白”，主要介導細胞與細胞間及細胞與細胞外基質間的黏附，同時作為基質分子受體，接受細胞外分子信號并通過信號通路轉導，影響基因的表達，從而影響細胞增殖，調控細胞周期、細胞遷移等過程[1]。整合素的研究，尤其是整合素β1 的研究一直是近年來研究的熱點，相關的研究結果也提示：整合素表達和功能異常與機體心血管疾病、血液疾病、炎性疾病和癌癥等的病理狀態(tài)的病因密切相關[2]。整合素β1 激活的信號反應主要包括黏著斑激酶（fo-cal adhesion kinase，F(xiàn)AK）通路、細胞分裂素活化蛋白激酶（MAPK）通路、PI3K 通路等[3]。整合素β1-FAKRas-MAPK 通路是整合素β1 介導的一條重要的信號轉導通路，參與了細胞增殖、分化、遷徙、惡變等多種細胞生物學反應，是許多疾病發(fā)生發(fā)展的重要機制，也是疾病治療的潛在靶點。本文就近年來該通路相關研究進展作一個簡要綜述。

1 整合素的結構特征

整合素屬于跨膜受體家族，是由α 和β 亞單位組成的雜二聚體，在空間上形成兩條長鏈平行并于胞外尾端匯合的倒置“U”字形結構[4]。整合素家族共有14 種α 亞單位和8 種β 亞單位，α 亞基主要調節(jié)整合素與陽離子依賴性配體的相互結合，β 亞基則參與細胞內骨架蛋白的相互作用和胞內信號轉導及調節(jié)細胞的生物學功能[5]，其中以β1 亞基整合素的作用最為廣泛。整合素β1 至少可以形成18 個含不同α 亞基的異二聚體，主要包括α1～11β1 和αVβ1。整合素β1 分布于平滑肌細胞、成纖維細胞、腫瘤細胞等多種細胞，其配體則主要為細胞外基質和多種細胞黏附分子等[6-7]。

2 整合素β1 介導的細胞信號通路

整合素在焦點接觸器中啟動的信號通路稱為整合素信號通路，其主要是通過結構域構象的改變來調節(jié)細胞膜的雙向信號傳導，即“由外向內”和“由內向外”傳導[8]。當整聯(lián)蛋白的細胞外結構域同細胞外配體結合時會誘導整聯(lián)蛋白細胞內結構域的末端發(fā)生構型的變化，構型的變化反過來又會改變整聯(lián)蛋白的細胞質結構域末端同相鄰蛋白的相互作用，從而激活下游的信號通路[9]。整合素β1 下游的信號通路主要包括FAK 通路、MAPK 通路、PI3K 通路等。其中最主要的是FAK 通路，而FAK 介導的信號轉導通路主要包括以下幾條：即FAK-PI3K-AKT/PKB 通路、FAK-Ras-MAPK 通路、FAK-STAT1 通路、FAK-GTPase 通路[3,9]，這幾條通路并非涇渭分明，它們之間又相互關聯(lián)。

3 FAK-Ras-MAPK 通路的組成及轉導機制

FAK 是酪氨酸激酶和整合素介導的信號通路中的重要成員[10]，其N-端區(qū)可連接到整合素β1 的胞漿區(qū)，當細胞外基質（extracellular matrix，ECM）或細胞黏附分子等配基與整合素β1 胞外區(qū)結合后，可引起整合素β1 在焦點復合物聚集，通過整合素β1-talin，talin-FAK 間的相互作用導致多個FAK 分子聚集到焦點黏附物處，而后FAK 之間相互磷酸化而被激活。Src 蛋白激酶是一種酪氨酸蛋白激酶，可通過正向調節(jié)自身磷酸化位點Tyr416 和負向調節(jié)的磷酸化位點Tyr527 來控制自身的激活和失活。Ras 蛋白屬于具有GTP 酶活性的GTP 結合蛋白，它有兩種狀態(tài)，結合GTP 時為活化狀態(tài)，結合GDP 時為失活狀態(tài)，Ras 基因可編碼出H-Ras、N-Ras、K-RasA 和K-RasB 4 種蛋白[11]，其氨基酸序列高度保守，這些高度保守的結構域包含GTP 及效應因子的結合域。MAPK 是存在于細胞內的一類絲氨酸／蘇氨酸蛋白激酶，在所有真核細胞上都表達。目前研究認為：MAPK 信號通路由4 條平行的信號轉導通路組成。細胞外信號調節(jié)蛋白激1/2 通路、c-Jun 氨基末端激酶和/或應激活化蛋白激酶（SAPK）通路、p38 絲裂原活化蛋白激酶通路和細胞外信號調節(jié)蛋白激酶5/大絲裂原活化蛋白激酶1[12]。MAPK 通路基本組成是一種從酵母到人類都保守的三級激酶模式，MAPK 通路基本組成是一種從酵母到人類都保守的三級激酶模式，包括MAPK 激酶激酶（MAP kinase kinase kinase，MAPKKK）、MAPK 激酶（MAP kinase kinase，MAPKK）和MAPK，這三種激酶能在一定條件下依次激活，共同調節(jié)著細胞的生長、分化等。

當整合素β1 與其配體結合后，整合素β1 亞基的胞質端與FAK 的N2 端區(qū)結合，從而引起FAK 構象的改變，使激酶結構域處于活化狀態(tài)，同時Tyr397自身磷酸化，介導Src 與FAK 直接的相互作用。激活的FAK 取代SrcC 末端的調節(jié)性磷酸化Tyr，與SH2結合，形成Src-FAK 激酶復合物，從而使Src 激活[8,13]。Src-（FAK）激酶復合物可使Tyr789 磷酸化蛋白質酪氨酸酶α（PTPα），而Grb2 可介導Src-FAK 和PTPα的偶聯(lián)，Grb2 二聚體通過連接FAK 和PTPα，從而完全激活FAK[14]。因此，Src 和FAK 之間是一個相互激活的關系。完全激活的FAK 通過兩條途徑激活Ras途徑，一條是磷酸化蛋白和Cas 的酪氨酸殘基進入Ras 途徑激活MAPK，另一條是接頭蛋Grb2 與磷酸化的Src-FAK 激酶復合物所致的磷酸化Tyr397 相結合[15]?；罨腞as 與Raf（即MAPKKK）結合成復合物并將Raf 固定于細胞膜內側，進一步激活Raf，活化的Raf結合磷酸化并激活MAPKK，而MAPKK 進一步激活MAPK，這就構成了MAPK 通路的三級活化，激活后的MAPK 轉位至核內調節(jié)轉錄，從而調節(jié)細胞生長、增殖與分化。

4 整合素β1-FAK-Ras-MAPK 轉導通路與腫瘤

4.1 誘導上皮-間質轉化

細胞外基質被認為是限制腫瘤細胞發(fā)生遷移的第一道屏障。上皮-間質轉化（epithelial-mesenchymal transitio，EMT）的特征是黏附性降低，遷移和侵襲增強[16]。發(fā)生EMT 的上皮細胞，若要向遠處的遷移，必須激活或分泌蛋白降解酶類來降解基質，形成局部溶解區(qū)來提供轉移通道[17]。基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMPs）幾乎能降解ECM 中的大部分蛋白結構[18]。整合素β1-FAK-Ras-MAPK 信號轉導通路誘導EMT 主要是與MMPs 的活化有關。研究表明，F(xiàn)AK能夠激活下游靶分子MMPs-2 和MMPs-9，誘導肝癌細胞發(fā)生遷移。正常小鼠乳腺上皮細胞的研究揭示了ERK-MAPK 在TGFβ 介導的EMT 中的作用，此外，組成型JNK/SAPK 活化促進了人乳腺上皮細胞中的EMT 的作用需要ERK-MAPK 活化[19]。對EB 病毒編碼的潛伏膜蛋白1（LMP1）的研究提示，LMP1 正是通過整合素β1 介導的ERK-MAPK 信號通路而誘導EMT，而進一步增強了腫瘤的侵襲和轉移[20]。在胰腺癌（PC）的研究也表明，鈣網蛋白通過整合素/EGFRERK/MAPK 信號通路促進PC 細胞中表皮生長因子誘導的EMT[21]，MUC4/X 的過表達則也通過調節(jié)整合素β1/FAK/ERK 途徑增加細胞侵襲轉移以及細胞與ECM 的黏附[22]。

4.2 促進腫瘤細胞增殖，抑制腫瘤細胞凋亡

整合素β1-FAK-Ras-MAPK 亦可保護細胞不發(fā)生凋亡[23]，這是因為活化的MAPK 進入細胞核后，可激活c-myc，myc 作為轉錄因子促進細胞cyclinD、SCF、E2F 等G1-S 有關基因的表達，使細胞進入G1期，而Cyclin D1 是參與細胞周期G1/S 期轉換的重要正性調節(jié)蛋白。鼻咽癌的相關實驗數(shù)據(jù)結果顯示,36 例鼻咽癌中Cyclin D1、Ki-67 陽性表達率均為80.56%，且與p-ERK 表達呈正相關，提示ERK 信號通路激活其下游基因CyclinD1 和Ki-67，Ki-67 協(xié)同Cyclin D1共同導致細胞周期紊亂，促進鼻咽癌細胞的增殖[24]。氧化二甲基查爾酮C 可抑制A375 細胞的增殖、遷移和侵襲，可能與抑制整合素β1 的磷酸化、阻斷ERK通路有關[25]。在大鼠成骨細胞中，不同程度激活MAPKERK1/2 信號通路后，發(fā)現(xiàn)成骨性基因如COLI、RUNX2和ALP 的表達水平顯著提高，且反映細胞增殖的PCNA蛋白表達明顯提高，提示成骨細胞發(fā)生增殖[26]。Holliday 結合識別蛋白（HJURP）是一種癌基因，可驅動肝細胞癌（HCC）中p21 上游的細胞周期進程，而p21的穩(wěn)定性受包括涉及ERK1/2，HJURP 通過MAPK/ERK1/2 等信號傳導途徑使p21 去穩(wěn)定，從而來促進HCC 細胞增殖。與正常非腫瘤組織比較，MAPK 在許多人類腫瘤，如結腸癌、食管癌、乳腺癌等腫瘤中呈持續(xù)的激活表達，抑制p38 通路的同時可加強ERK 的激活，導致凋亡延遲[27]。miR-138 過表達可抑制FAK、Src 和ERK 的磷酸化，從而降低細胞運動性，侵襲菌落和應力纖維形成[28]，CX3CL1 亦可通過激活Src/FAK途徑增強前列腺癌脊柱轉移[29]。

4.3 促進腫瘤血管生成

近年來相關研究表明，血管生成在腫瘤的生長、侵襲和轉移中發(fā)揮重要作用，而血管內皮生長因子（VEGF）是血管生成中的重要因子，當整合素分子和配體相結合后，可通過介導血管內皮細胞的遷移和黏附，從而促進新生血管成熟和穩(wěn)定[30]，α5β1 在前列腺轉移癌細胞中高表達，且與血管內皮生長因子和血管內皮生長因子受體正相關，說明α5β1 整合素與腫瘤組織血管生成和轉移密切相關[31]。MAPK 通路在多種腫瘤內呈持續(xù)激活狀態(tài)，可誘導VEGF 及IL-8 等細胞因子的產生，從而促進腫瘤血管生成[32]。阻斷MAPK通路后，PANC-1 細胞VEGF 蛋白表達明顯下降，同樣也證實MAPK 通路可通過誘導VEGF 的表達，以促進腫瘤血管的生成[33]。但具體的整合素如何介導MAPK通路促進腫瘤血管生成有待進一步研究。

5 小結

整合素β1-FAK-Ras-MAPK 信號轉導通路是一條與細胞生物活動密切相關的信號轉到通路。越來越多的研究提示其在許多疾病，尤其是腫瘤的相關發(fā)生發(fā)展過程中起到了很大的作用，有望為抗癌藥物的研制提供潛在的靶點。但有關整合素的信號轉導通路是錯綜復雜的，各種信號轉導途徑之間錯綜交錯。關于整合素β1-FAK-Ras-MAPK 信號轉導通路的研究方興未艾，但多局限于該通路某一段或者是某個靶點的研究，對于整體通路的研究相對較少。相信隨著對其研究的不斷進步，該通路的作用機制將會越來越明朗，其與疾病的相關性也會越來越清晰。