細胞凋亡基因GRIM-19研究進展*

趙　禎，沈國華 綜述，蔡華偉 審校

(四川大學華西醫院核醫學科,成都 610041)

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細胞凋亡基因GRIM-19研究進展*

趙禎，沈國華 綜述，蔡華偉△審校

(四川大學華西醫院核醫學科,成都 610041)

GRIM-19；細胞凋亡；腫瘤；維甲酸；干擾素

2000年，Angell等[1]用反義RNA 敲除技術從乳腺癌細胞中，在維甲酸(retinoic acid,RA)/干擾素(interferon,IFN)聯合應用誘導篩選鑒定出的促細胞凋亡基因(gene associated with retinoid/ interferon induced mortality 19，GRIM-19)。GRIM-19蛋白高表達可促進細胞凋亡，而低表達可能與腫瘤細胞的異常增殖有關[2]。本文就GRIM-19的結構、促凋亡作用機制、組織分布及其在腫瘤治療中的作用，綜述如下。

1　GRIM-19結構和促凋亡作用機制

GRIM-19是GRIM家族中分子量最小的一個，定位于人體19號染色體p13.1，全長16 000 bp，可以編碼含144個氨基酸殘基的蛋白質，分別有7-和93-bp、59-和39-bp非翻譯區序列[1]。GRIM-19在大多數細胞的細胞質和細胞核中均有分布，是線粒體NADH脫氫酶Ⅰ復合物的組成成分，在線粒體Ⅰ型呼吸過程中起著重要作用[3-4]。RA是維生素A的生物活性代謝產物，對多種腫瘤，如急性早幼粒細胞性白血病、頭頸部腫瘤等具有誘導細胞分化和促進凋亡的作用[5]。IFN是一族具有多種功能的多肽分子復合物，具有抗病毒、抗增生和免疫調節作用，在宿主抗病毒和抗腫瘤免疫防御中發揮核心作用[6]。RA或IFN單獨誘導GRIM-19 基因轉錄和蛋白表達能力很弱，但RA/IFN聯合使用可促使GRIM-19表達能力明顯增強[7]。骨肉瘤細胞中加入RA/IFN ，GRIM-19表達增加，與其結合的轉錄信號轉導子與激活子3(signal transducers and activators of transcription 3,STAT3)也增多。RA/IFN聯合應用抑制腫瘤細胞增殖并誘導凋亡，其機制可能是通過上調GRIM-19表達，進而下調STAT3表達實現的[8]。STAT3在生長因子、細胞因子的刺激下發生酪氨酸磷酸化而被活化，啟動酪氨酸激酶(janus kinase,JAK)-轉錄信號轉導子與激活子(signal transducers and activators of transcription,STAT)信號傳導通路，上調凋亡抑制因子[如B淋巴細胞瘤-2 (B cell lymphoma-2,Bcl-2)、B淋巴細胞瘤-XL(B cell lymphoma-XL,Bcl-XL)]和細胞周期調節因子[如細胞周期蛋白 (cyclin)、細胞周期調節基因(c-myc)]的表達，導致細胞異常增殖，與多種腫瘤形成有關。阻斷STAT3信號通路，可抑制細胞異常增生，誘導凋亡。GRIM-19與STAT3特異性結合，抑制STAT3通路，下調cyclin、c-myc、Bcl-2、Bcl-XL等下游基因的表達，促進細胞凋亡。GRIM-19和STAT3特異性結合需要轉錄激活域和Ser-727殘基[9]。GRIM-19還通過抑制細胞黏附分子(CAM)的酪氨酸磷酸化(如E-鈣黏蛋白、局部黏附激酶、paxillin)，阻礙酪氨酸激酶(Sarcoma，Src)家族誘導的細胞惡性轉化和遷移[10]。

2　GRIM-19組織分布

GRIM-19在人體正常組織中普遍存在，尤其在心臟和骨骼肌中表達較高，但在腫瘤組織中表達降低或缺失[11]。

2.1肺癌Fan等[12]對51例肺疾病患者(16例鱗癌、15例腺癌、10例小細胞癌、10例慢性炎癥)研究后發現，與慢性炎癥患者相比，GRIM-19在鱗癌、腺癌、小細胞癌中的表達均降低。與鱗癌和腺癌患者相比，GRIM-19在小細胞癌中的表達更低。GRIM-19在鱗癌和腺癌患者中的表達，差異無統計學意義(P>0.05)。GRIM-19在肺慢性炎癥組織中主要位于細胞質，而在鱗癌和腺癌組織中主要定位于細胞核。GRIM-19隨肺癌惡性程度升高而顯著降低或者缺失，分布由胞質轉入細胞核，GRIM-19低表達可能與肺癌的發生、發展相關。GRIM-19在肺癌組織中的陽性率為55.1%(27/49)，在癌旁正常組織中的陽性率為93.8%(46/49)，GRIM-19在癌組織中的表達低于癌旁正常組織[13]。肺癌Ⅰ期GRIM-19陽性率為78.6%(11/14)，Ⅱ期48.1%(13/27)，Ⅲ～Ⅳ期12.5%(1/8)，GRIM-19陽性率與肺癌臨床分期呈負相關，與年齡、性別、吸煙指數、淋巴結轉移無關[13]。

2.2肝癌55例肝細胞癌和非癌組織中[14]，GRIM-19在肝細胞癌的表達低于非癌組織，p-STAT3在肝細胞癌的表達高于非癌組織，GRIM-19與p-STAT3呈負相關。GRIM-19表達與臨床分期、門脈癌栓有關，與性別、年齡、甲胎蛋白、腫瘤大小、肝硬化、淋巴結轉移無關；GRIM-19低表達和p-STAT3高表達可能與肝細胞癌發生、發展、侵襲力有關。實時定量PCR結果顯示，83例肝癌組織中52例(62.65%)GRIM-19表達低于對應癌旁組織，亦低于8例正常肝組織[15]。GRIM-19表達與臨床分期、微血管浸潤和包膜浸潤有關。

2.3乳腺癌20例乳腺癌患者的108個癌組織樣本和20個癌旁組織樣本免疫組織化學結果顯示[16]，GRIM-19在癌組織中的表達低于癌旁組織，STAT3在癌組織中表達高于癌旁組織，GRIM-19、STAT3表達呈負相關性；GRIM-19低表達和STAT3高表達是乳腺癌發生與發展的影響因素之一。GRIM-19在乳腺癌Ⅰ/Ⅱ期患者的表達高于Ⅲ期，與GRIM-19表達陽性者相比，GRIM-19表達陰性者更容易發生乳腺癌淋巴結轉移，表明GRIM-19與乳腺癌的臨床分期和淋巴結是否轉移密切相關。該研究同時顯示，年齡、組織分型與GRIM-19表達無相關性。

2.4宮頸癌20例正常子宮頸組織、35例子宮頸上皮內瘤變Ⅰ(cervical intraepithelial neoplasia Ⅰ,CINⅠ)、30例CINⅡ、30例CIN Ⅲ、20例子宮頸癌組織免疫組織化學結果顯示[17]，GRIM-19陽性表達率分別為100%、80.0%、76.7%、43.3%、5.0%，表明GRIM-19陽性表達率與子宮頸病變惡性程度呈負相關。Cheng等[17]對200例子宮頸非典型鱗狀細胞增生、200例低度鱗狀上皮內病變、200例高度鱗狀上皮內病變、200例鱗狀細胞癌研究后發現，GRIM-19陽性表達率分別為83.5%、68.0%、39.5%、2.5%，高危型人乳頭狀瘤病毒(high-risk human papillomaviruses，HR-HPV)感染陰性者和陽性者，GRIM-19陽性表達率分別為67.2%(160/238)和40.4%(227/562)，表明GRIM-19陽性表達率與HR-HPV感染呈負相關，GRIM-19表達減少可能是HR-HPV感染的結果，而HR-HPV持續感染是子宮頸癌發生的關鍵因素之一。GRIM-19 N端的第1-35位氨基酸殘基與HPV E6蛋白結合，抑制E6-E6AP復合體形成，減少p53蛋白泛素化降解，促進細胞凋亡[18]。

2.5其他腫瘤同樣，在胃癌[19]、食管癌[20]、前列腺癌[21]、膀胱癌[22]、卵巢上皮性癌[23]、神經膠質瘤[24]、甲狀腺Hurthle細胞腫瘤[25]中，GRIM-19均有不同程度的表達降低、缺失甚至突變。因此，GRIM-19在多種人類惡性腫瘤中表達明顯降低，且其表達與腫瘤的惡性程度和預后密切相關。

3　GRIM-19與腫瘤治療

單用全反式維甲酸(all-trans retinoic acid，ATRA)、單用IFN-β和聯合應用ATRA+IFN-β對人骨肉瘤細胞株MG-63的48 h生長增殖抑制率分別為(0.215±0.010)%、(0.225±0.005)%和(0.705±0.014)%，與單用藥組比較，ATRA+IFN-β組對細胞的抑制作用明顯增強[7]。ATRA組、IFN-β組和ATRA+IFN-β組，GRIM-19 mRNA表達分別為1.020±0.147、1.090±0.055和1.620±0.095，STAT3 mRNA表達分別為0.700±0.047、0.670±0.029、0.120±0.032，與單用藥組比較，ATRA+IFN-β組中GRIM-19表達增高、STAT3表達降低。ATRA+IFN-β聯合應用對MG-63細胞的促凋亡作用明顯增強，可能與GRIM-19高表達，與STAT3特異性結合，使STAT3低表達有關。王同等[26]成功構建穩定表達GRIM-19的肺腺癌SPC-A1細胞株(SPC-A1/GRIM-19)，腫瘤細胞增殖明顯受到抑制。與對照組SPC-A1/CON比較，SPC-A1/GRIM-19組48 h吸光度值降低，GRIM-19蛋白升高，STAT3蛋白降低，腫瘤體積較小。與空載體對照組比較，GRIM-19能增強順鉑耐藥人肺腺癌A549細胞對化療藥物的敏感度，耐藥逆轉倍數為3.70±0.91，可能與下調STAT3、血管內皮細胞生長因子和P-糖蛋白的表達有關[27]。Hao等[15]研究顯示，高侵襲力肝癌細胞株MHCC-97H、Huh-7中GRIM-19的表達低于低侵襲力細胞株HL-7702、MHCC-97L，GRIM-19低表達可能與增強肝癌細胞的侵襲力有關。存活素(Survivin)屬于凋亡抑制蛋白，在大多數惡性腫瘤組織中高表達，在正常人體組織中無表達或低表達，利用RNA干擾技術可降低細胞內Survivin 的轉錄和表達抑制腫瘤生長[28]。Liu等[21]將GRIM-19和siRNA-Survivin共表達質粒轉染至人前列腺癌DU145細胞，高表達GRIM-19同時沉默Survivin，兩個基因之間可協同殺傷腫瘤細胞，較單基因治療更有效抑制腫瘤生長。psi-Survivin、pGRIM-19和pGRIM-19-si-Survivin轉染DU145細胞，Survivin表達水平分別為0.55±0.05、0.62±0.08和0.35±0.05，GRIM-19表達水平分別為1.93±0.14、2.57±0.20和4.12±0.21，轉染72 h后細胞增殖率分別為(43.4±4.3)%、(51.3±6.7)%和(26.8±7.1)%，與psi-Survivin和pGRIM-19組比較，pGRIM-19-si-Survivin抑制細胞增殖作用明顯增強。3組重組質粒轉染DU145細胞并接種至裸鼠，至70 d處死裸鼠時，腫瘤體積分別為(671.36±165.11)mm3、(857.29±170.07)mm3和(284.33±57.33)mm3，瘤體重量分別為(2.04±0.71)g、(2.62±0.75)g和(1.26±0.42)g，pGRIM-19-si-Survivin組腫瘤體積明顯縮小，瘤重明顯減輕。p-SiRNA Survivin/GRIM-19轉染人喉癌Hep-2細胞[29]、pSi-Stat3-GRIM-19轉染甲狀腺癌SW579細胞[30]，亦可促進細胞凋亡，延緩腫瘤生長。

4　結語與展望

GRIM-19異常表達或突變，可能與多種腫瘤形成有關，在腫瘤放化療過程中有重要作用。目前對GRIM-19研究取得一定進展，但仍有許多問題需進一步研究，如GRIM-19表達調控和細胞定位、GRIM-19與其他凋亡基因的關系、有無其他分子彌補GRIM-19功能等需進一步研究。

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10.3969/j.issn.1671-8348.2016.14.039

國家自然科學基金資助項目(81201118、81301250)。作者簡介：趙禎(1982-)，主治醫師，博士，主要從事分子影像研究?！?/p>

，E-mail:hw.cai@yahoo.com。

R730.2

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1671-8348(2016)14-1984-03

2015-11-15

2016-02-29)