INHBA基因在惡性腫瘤中的研究進展

劉巧利，張百紅，徐良，岳紅云

(1.甘肅中醫藥大學臨床醫學院，蘭州 730000； 2.聯勤保障部隊第九四〇醫院 a.腫瘤科，b.眼科，蘭州 730050)

抑制素是一種由性腺產生的調節腦垂體功能的水性因子。它于1985年由Ling等[1]首次從豬卵泡細胞中提取純化并分離出來。研究表明，抑制素βA(inhibin βA，INHBA)基因具有高度保守性，不僅在許多動物體內有表達，在人體多種組織中也被檢測出來，且作用廣泛；它參與了人類從早期胚胎發育到組織終末分化的各種生物學過程，也與惡性腫瘤的發生、進展、治療及預后等密切相關[2]。惡性腫瘤細胞的侵襲轉移促使更差的癌癥預后，大量研究表明，INHBA基因的異常表達與人類某些惡性腫瘤的發生發展有關，其在這些腫瘤中的表達明顯上調，特別是生殖系統腫瘤[3-6]。如Nagaraja等[3]證明腎上腺素刺激癌細胞產生INHBA基因，而INHBA基因可以誘導癌癥相關成纖維細胞表型，進一步促進卵巢癌細胞的遷移和轉移，說明INHBA基因是影響惡性腫瘤預后的重要因素。另有研究發現，INHBA基因的異常表達與某些消化系統腫瘤[4]、血液系統腫瘤[5]及頭頸部腫瘤[6]的發生發展也密切相關，且在這些腫瘤中可能發揮促癌或抑癌的雙重作用，這種雙重作用可能與轉化生長因子-β(transforming growth factor-beta，TGF-β)/Smad信號通路在癌癥早期具有抑癌作用而在腫瘤晚期具有促癌作用有關[7]。現就INHBA基因與幾種惡性腫瘤的關系予以綜述，以為惡性腫瘤尋找更好的早期診斷及預后標志物。

1 INHBA基因概述

1.1INHBA基因的結構 抑制素是由不同的亞基組成的同源或異源二聚體，這些亞基分別為α亞基、βA亞基和βB亞基，組成的抑制素分別稱為抑制素α亞基(inhibin α，INHA)基因、INHBA基因、抑制素βB亞基(inhibin βB，INHBB)基因，它們主要在卵巢顆粒細胞中共同表達[8]。INHBA基因由α亞基和βA亞基組成，βA亞基由116個氨基酸組成；且α亞基、βA亞基和βB亞基組成的抑制素在人體均有表達，其中INHA基因位于人體染色體2q33-qter上，INHBB基因位于染色體2cen-q13上，而INHBA基因位于染色體7p15-p14上，由兩個外顯子組成[9]。兩個βA亞基通過二硫鍵連接又可以形成激活素A。抑制素與激活素是兩種相關的二聚體蛋白，在許多生理條件下互為功能性拮抗劑，它們均屬于TGF-β超家族，與TGF-β超家族的其他成員一樣，INHBA與激活素A最初是由包含前結構域和成熟結構域的前蛋白形成，前蛋白結合形成同二聚體或異二聚體，最終被加工成激活素A和抑制素βA[2]。另外，INHA翻譯后修飾也影響抑制素異源二聚體的組裝，且α亞基的N-連接糖基化程度會影響α和β亞基的異源二聚體和同源二聚體的產生，從而影響抑制素和激活素分泌的相對水平。在性腺中，抑制素主要由卵巢顆粒細胞和睪丸支持細胞產生，這些細胞是體循環抑制素的主要來源，所以循環抑制素水平的改變與兩性多個器官的功能紊亂有關，包括性腺、子宮和睪丸等[10]。

1.2INHBA基因的功能 INHBA基因能通過調控TGF-β/Smad信號通路參與腫瘤的發生發展。另外，INHBA基因還可以通過誘導上皮-間充質轉化[11]、促進血管生成[12]、改變表觀遺傳[13]等作用機制促進惡性腫瘤的侵襲轉移。TGF-β/Smad信號通路是由膜上絲氨酸/蘇氨酸激酶受體介導的腫瘤抑制通路，主要組成部分包括TGF-β超家族、TGF-β受體、Smad蛋白家族及其核內轉錄調節因子，該通路的任一組成成分異常均可以導致腫瘤的發生。其中，TGF-β超家族主要包括含30多種結構相關的多肽生長因子，還包括TGF-βs(TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3)、激活素、抑制素、骨形態發生蛋白(bone morphogenetic protein，BMP)和生長分化因子，超家族成員能參加細胞內增殖、分化、發育和血管生成等一系列重要過程的調節[14]。在經典的TGF-β/Smad信號通路中，激活素A與Ⅱ型激活素A受體(activin A receptor type Ⅱ，ActRⅡ)以及隨后的ⅠB型激活素A受體結合形成復合物，使這兩種受體磷酸化并發出信號，受體被磷酸化后導致受體特異性Smad(主要為Smad2/Smad3)分子的活化，兩個磷酸化的Smad進入細胞質并與Smad4結合轉運至細胞核，啟動Smad介導的信號轉導，進而調控基因的表達[2]。INHBA基因主要通過拮抗激活素A起作用，抑制素能夠通過β亞基結合ActRⅡ和BMP受體，但親和力低于激活素。研究證明，Ⅲ型TGF-β受體(亦稱β聚糖)可以增加抑制素與ActRⅡ和BMP受體的結合親和力，通過這種方式抑制素除了可以阻斷激活素、BMP與ActRⅡ結合外，還能阻斷其他TGF-β超家族成員與ActRⅡ相結合[10]。

雖然TGF-β/Smad信號通路為腫瘤抑制通路，但有研究顯示該信號通路還具有促癌作用。在腫瘤早期階段，TGF-β信號通路能抑制癌前細胞增殖或誘導癌前細胞凋亡，而在后期則通過誘導上皮-間充質轉化來促進癌細胞的擴散和轉移[7]，這可能是INHBA基因在不同類型腫瘤中具有促癌和抑癌雙重作用的原因之一。如在急性髓系白血病中，INHBA基因的高表達與老年人、不良的細胞遺傳風險、核仁磷酸蛋白1突變陰性、FMS樣酪氨酸激酶3內串聯重復陽性和低血紅蛋白水平顯著相關，且INHBA基因高表達的患者對治療的反應較差并可以作為急性髓系白血病的獨立預后因素[5]，提示INHBA基因在急性髓系白血病中起促癌作用。然而有文獻報道，INHBA基因在彌漫性大B細胞淋巴瘤中的作用相反，他們檢測到在彌漫性大B細胞淋巴瘤組織中INHBA基因的信使RNA(messenger RNA，mRNA)和蛋白水平均顯著下調；體外研究顯示，INHBA基因在彌漫性大B細胞淋巴瘤細胞系中的異位表達能導致細胞增殖減少、自發凋亡增加、阻滯細胞周期[15]。另有研究顯示，激活素A具有抑制血管生成及阻滯細胞周期的作用，而在體外INHBA基因可能具有與激活素A相似的功能[16]。因此推測，INHBA基因在腫瘤細胞增殖及生長過程中起重要作用。

2 INHBA基因與惡性腫瘤

由于INHBA最初是在性腺組織中被發現，所以INHBA蛋白水平的異常與生殖系統疾病的關系研究較多，如在生殖系統腫瘤(卵巢癌、乳腺癌等)中檢測到INHBA基因高表達；除生殖系統腫瘤外，近年來在一些消化系統腫瘤(胃癌、食管癌、結直腸癌等)中也發現了INHBA基因的高表達，且該基因在這些腫瘤中主要發揮促癌作用，還可以作為腫瘤的早期診斷和預后標志物。

2.1INHBA基因與卵巢癌 在歐美國家的女性中，卵巢癌是最常見的惡性腫瘤之一。近年來，中國卵巢癌的發病率呈整體上升趨勢，雖然有些標志物已用于卵巢癌的早期診斷，但大部分患者診斷時已為晚期，長期生存率較低[17-18]。抑制素在卵巢周期的卵泡期和黃體期由卵巢的顆粒細胞分泌，而INHBA基因過表達在卵巢癌組織中被檢測到，提示它可能是卵巢癌發生發展的重要事件。有研究發現在192例卵巢癌組織中，28.6%的INHBA基因高表達，71.4%的INHBA基因低表達；而在32例正常卵巢組織中，僅9.4%的INHBA基因高表達，且卵巢癌組織中INHBA基因的高表達與高級別漿液性卵巢癌的死亡風險增加有關，通過敲除INHBA基因可以減少卵巢癌基質成纖維細胞的活化，抑制腫瘤的生長[19]。這種INHBA基因促進癌細胞增殖的作用也得到了其他學者的驗證[20]。卵巢癌的預后較差與其容易發生轉移和復發密切相關，其中高級別漿液性卵巢癌是卵巢癌的最常見類型。有研究顯示，激活素A能通過激活非經典Smad信號通路[如磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylinositol-3-kinase，PI3K)/蛋白激酶B信號通路和促分裂原活化的蛋白激酶激酶/促分裂原活化的蛋白激酶信號通路]來刺激高級別漿液性卵巢癌細胞遷移[21]。另外，INHBA基因促進卵巢癌轉移還表現在激活素A通過經典Smad2/3-Smad4信號通路下調上皮鈣黏素的表達。眾所周知，上皮鈣黏素主要表達于上皮細胞，它的丟失是促進上皮細胞獲得侵襲性間充質細胞特征的關鍵事件，而上皮鈣黏素的減少可以增加卵巢癌細胞的遷移和侵襲性[22]。因此，INHBA基因可以作為卵巢癌的良好預后標志物。

2.2INHBA基因與乳腺癌 乳腺癌是中國女性最常見的腫瘤，占中國女性癌癥相關死亡的第四位[18]。在微環境中，激活素、抑制素和卵泡抑素的三聯體可以影響下丘腦促性腺激素釋放激素以及垂體促性腺激素中促性腺激素釋放激素受體的表達，最終調節黃體生成素和卵泡刺激素的分泌，而黃體生成素與卵泡刺激素共同影響卵泡的生長、排卵以及雌激素和黃體酮的產生。在產后和妊娠期的發育中，乳房發育主要依賴雌激素和孕酮，因此抑制素可以間接影響乳腺組織發育；而在正常乳腺組織中，INHBA的表達模式相對復雜，βA亞基mRNA可以在乳腺發育后的未排卵期、哺乳期、退化期表達，其中抑制素α亞基和β亞基的表達主要局限于上皮區室[23]。研究顯示，INHBA基因可以作為乳腺癌患者的預后標志物，并為乳腺癌化療后復發提供檢測指標[24]。有學者發現在85例乳腺癌組織中，INHBA基因高表達者45例(52.9%)，而癌旁組織中僅5例(14.3%)高表達，且INHBA基因的高表達與腫瘤低分化、淋巴結轉移、Ki67增殖指數存在相關性[25]。抑制素主要通過阻斷配體或抑制素與ActRⅡ/Ⅲ型TGF-β受體復合物結合來阻斷激活素信號轉導，從而達到抑制下游信號轉導的目的。然而在乳腺癌中，INHBA還可能作為白細胞介素-13α2受體(interleukin-13α2 receptor，IL-13Rα2)基因的上游基因，上調IL-13Rα2的表達并促進乳腺癌細胞的轉移[26]，這可能涉及TGF-β/Smad信號通路。目前有關這種作用機制研究數據有限，而IL-13Rα2的高表達已被證明與許多腫瘤的進展和轉移相關，如轉移性結直腸癌[27]等。INHBA基因可能促進了乳腺癌的生長。

2.3INHBA基因與胃癌 2018年全球癌癥數據顯示，胃癌每年新發病例104萬，因胃癌相關死亡人數達78萬，其中新發胃癌病例占惡性腫瘤新發患者人數第五位，胃癌死亡人數在全部惡性腫瘤相關死亡人數中占第三位[28]。2018年我國胃癌、肝癌、食管癌等消化道腫瘤的發生率占所有惡性腫瘤發生率的50%，2013—2015年的5年總體生存率不足35%[18]，可見胃癌是當前人類面臨的巨大挑戰。而研究證明胃癌的發生發展是一個多基因、多步驟的復雜過程，INHBA基因突變可能參與了胃癌的發生過程。Wang等[29]證明，INHBA基因在66.7%的胃癌中高表達，且與癌癥的直徑、腫瘤浸潤深度顯著相關。另一項研究采用實時熒光定量聚合酶鏈反應技術發現，INHBA基因mRNA在癌組織中的表達水平高于正常組織，且在轉移性淋巴結組織中INHBA基因mRNA水平上調了4.1倍[30]。Katayama等[31]發現，在134例Ⅱ/Ⅲ期胃癌行根治性切除術后給予替吉奧輔助化療的患者癌組織中INHBA基因的表達水平明顯高于鄰近正常黏膜，且INHBA基因高表達患者5年生存期顯著縮短。因此推測，INHBA基因可以作為胃癌可靠的預后標志物，并在胃癌中主要起促癌作用。另外，INHBA基因還能促進胃癌細胞的侵襲與轉移，Chen等[4]發現INHBA基因沉默能通過抑制TGF-β信號通路的激活，抑制胃癌細胞的增殖、遷移和侵襲。有學者證明，在體外實驗中INHBA基因不僅能與激活素A起到相似的作用，還能促進激活素A的產生，在胃癌細胞中激活素A通過直接誘導p21基因異常進一步抑制血管內皮細胞的生長，從而抑制腫瘤血管生成[16]。雖然抑制素對腫瘤細胞信號轉導沒有直接影響，但研究證明腫瘤細胞來源的和重組的抑制素能通過觸發Smad1/5的激活，引起內皮細胞強烈的旁分泌反應，且抑制素誘導的體外和體內血管生成可以被抗抑制素抗體阻斷[12]。這種誘導血管生成的作用在胃癌發生及進展過程中具有重要意義。

2.4INHBA基因與食管癌 近年來在中國，由于人們生活方式的改變及早癌篩查，食管癌的發病率和死亡率均有所下降，但每年仍有28.3萬人死于食管癌[18]，而食管癌的早期診斷能使死亡率明顯下降，所以尋找特定靶點用于食管癌的早期診斷和治療至關重要。食管癌主要分為鱗狀細胞癌和腺癌，有學者發現INHBA基因的高表達與食管鱗狀細胞癌預后不良相關[32]，并得出INHBA基因表達高水平患者的預后較低水平患者差。另一項研究通過組織微陣列的免疫組織化學標記的方法同樣得出，INHBA基因與食管鱗狀細胞癌預后相關[33]，這為食管鱗狀細胞癌的新療法與診斷方法開辟了新途徑。近幾年對于腫瘤的發生關注較多的為其細胞遺傳及表觀遺傳的改變，包括微衛星不穩定性、染色體不穩定和CpG島甲基表型等細胞遺傳，以及DNA甲基化、組蛋白修飾和微RNA(microRNA，miRNA)等表觀遺傳的改變[34]。目前有學者報道了INHBA基因的表達與表觀遺傳的關系，他們指出在食管腺癌中INHBA基因的過表達受表觀遺傳(主要為組蛋白乙酰化和啟動子去甲基化)調控，且INHBA基因能促進細胞增殖、抑制細胞凋亡[35]，提示INHBA基因的異常表達在食管癌的發生發展過程中起重要作用。另外，在肺癌[13]、胃癌[36]及結直腸癌中INHBA基因的表達也同樣受到表觀遺傳學調控[37]。

2.5INHBA基因與結直腸癌 在全球范圍內，結直腸癌是第三大常見惡性腫瘤，是癌癥相關死亡的第五大原因，雖然其發病率及死亡率有所下降，但疾病負擔仍較重[18]，所以尋找早期診斷和治療的策略至關重要。而研究證明，INHBA基因在結直腸癌中發揮促癌作用[38]。近年來，有學者應用生物信息學分析及加權基因共表達網絡分析等技術分析了INHBA基因與結直腸癌的關系發現，INHBA基因在結直腸癌中的表達明顯上調，且INHBA基因高表達與結直腸癌患者預后較差相關[38-39]。在結直腸癌患者中，INHBA基因的高表達除了與預后相關外，還可能與腫瘤分期較晚、淋巴結轉移、淋巴侵犯、靜脈侵犯、肝轉移等因素相關[40]。另外，INHBA基因與臨床列線圖結合還能提高預測結腸腺癌預后的能力，尤其是預測復發的能力[41]。除上述研究外，Pellatt等[42]在檢測217例結直腸癌患者TGF-β/Smad通路相關基因的表達情況時發現，75.1%的結直腸癌患者INHBA基因表達上調，且INHBA基因mRNA與7個miRNAs(2個種子區匹配分別為miR-199a-3p和miR-21-5p)相關，miRNA是一種小、非編碼蛋白的RNA分子，能通過轉錄后抑制mRNA翻譯或導致mRNA降解，參與調控基因表達，提示這7個miRNAs可能與INHBA基因mRNA共同參與結直腸癌的發生，這也為研究INHBA作用機制提供了新的理論依據。

2.6INHBA基因與其他腫瘤 除與上述腫瘤密切相關外，INHBA基因還與頭頸部腫瘤(鼻咽癌、口腔癌等)有關。有學者證明，致癌轉錄因子Runt相關轉錄因子2(Runt-related transcription factor 2，RUNX2)能通過調節INHBA基因促進頭頸鱗狀細胞癌遷移、侵襲和轉移，INHBA基因啟動子區域與RUNX2結合位點的缺失可以抑制INHBA基因啟動子活性[43]，即RUNX2能在RNA水平上直接調控INHBA基因的轉錄活性，且RUNX2與INHBA基因在表達水平上呈正相關，高水平的RUNX2和INHBA基因表達強烈預測了最差的臨床結果，且可能與人乳頭狀瘤病毒陰性的頭頸鱗狀細胞癌相關，這種INHBA基因作為RUNX2的下游基因促進腫瘤轉移的作用，為人乳頭狀瘤病毒陰性的頭頸鱗狀細胞癌患者提供了潛在治療策略。Peng等[44]在研究INHBA基因在鼻咽癌中的表達及意義時發現，INHBA基因在鼻咽癌中表達上調，并與臨床分期、頸動脈鞘受累率和生存率顯著相關，通過敲除人低分化鼻咽癌貼壁細胞系的INHBA基因，可以抑制癌細胞的增殖和侵襲，且該過程很可能涉及TGF-β/Smad信號通路的阻斷。近年來還有學者研究了INHBA基因與口腔癌發生發展的關系，證實激活素A通過激活PI3K/SP1通路調控口腔鱗狀細胞癌細胞的表皮生長因子受體啟動子的激活，且通過抑制內源性INHBA基因的表達可以抑制下游經典Smad信號通路和非經典PI3K信號通路的激活，進一步可能抑制表皮生長因子受體的表達[45]，這為INHBA基因抑制血管生成提供了依據，且激活素A介導的非經典途徑對于口腔鱗狀細胞癌的癌變至關重要。此外，INHBA基因在頭頸部鱗狀細胞癌中過表達還對轉錄后調控的中心樞紐有深遠影響，與蛋白質的翻譯密切相關[6]。

綜上可知，INHBA基因在頭頸部癌中主要發揮促癌作用，它能通過上游基因的調控或作用于下游基因的表達，并可能通過調控TGF-β/Smad信號通路來促進腫瘤的發生及進展。

3 小 結

INHBA基因在腫瘤組織中的表達率明顯高于癌旁正常組織或良性胃部疾病組織，并與腫瘤直徑、腫瘤分期、淋巴結轉移、分化程度等病理學特征密切相關，因此有可能成為惡性腫瘤有效的早期診斷和預后標志物。近年來，關于INHBA基因在腫瘤中作用的研究取得了一定進展，如INHBA基因能被上游基因RUNX2調控，還能間接作用于其下游基因(如IL-13Rα2、表皮生長因子受體基因)參與腫瘤的發生；在頭頸部鱗狀細胞癌中，INHBA基因過表達還能夠實現轉錄后調控，從而影響蛋白質翻譯[6]。從作用機制上來看，INHBA基因能通過TGF-β/Smad信號通路促進上皮-間充質轉化及影響血管生成等，進一步促進癌癥進展，且INHBA基因過表達還可能受表觀遺傳調控。另外，INHBA基因在許多生殖系統腫瘤及消化系統腫瘤中發揮促癌作用，而在某些腫瘤中顯示抑癌作用，這種作用的差異可能與基因本身性質及TGF-β/Smad信號通路有關，目前相關研究數據較少。隨著對INHBA基因作用機制的深入了解，其可能成為癌癥治療的新靶點。