齊思賢,趙 佳,霍德勝,潘 瑩,王 賀,楊一鳴*,康治臣*

(1.吉林大學(xué)第二醫(yī)院 康復(fù)醫(yī)學(xué)科,吉林 長春130041;2.吉林大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院,吉林 長春130021)

膠質(zhì)瘤是最常見的顱內(nèi)惡性腫瘤,約占所有中樞神經(jīng)系統(tǒng)惡性腫瘤的80.9%[1]。膠質(zhì)瘤在目前的多模式治療(包括手術(shù)、放療和替莫唑胺聯(lián)合化療)后,患者總體預(yù)后仍較差,長期生存率低[2]。膠質(zhì)瘤早期臨床癥狀沒有顯著特異性,通過標(biāo)準(zhǔn)磁共振成像確定病變時,腫瘤已處于晚期,無法早期診斷,因此,開發(fā)新的分子標(biāo)志物對膠質(zhì)瘤的診斷、治療具有重要意義[3-4]。

SLC17家族是一個有機陰離子轉(zhuǎn)運體家族,包括四類:I型磷酸鹽轉(zhuǎn)運體(SLC17A1-4),溶酶體酸性糖轉(zhuǎn)運體(唾液素,SLC17A5),泡狀谷氨酸轉(zhuǎn)運蛋白(VGLUT1-3;SLC17A7,SLC17A6和SLC17A8),以及囊泡核苷酸轉(zhuǎn)運體(VNUT,SLC17A9)。SLC17A9(VNUT)是該家族最新發(fā)現(xiàn)的成員,也被稱為囊狀核苷酸轉(zhuǎn)運體,位于細(xì)胞囊泡上,通過囊泡質(zhì)子ATP酶(V-ATPase)能量耦合的電化學(xué)梯度,主動將ATP轉(zhuǎn)運到小泡,從而介導(dǎo)ATP的分泌和儲存[5]。目前在多個器官中發(fā)現(xiàn)SLC17A9的表達(dá),包括腎上腺嗜鉻細(xì)胞[6]、胰腺腺泡細(xì)胞[7]、視網(wǎng)膜[8]、氣道上皮細(xì)胞黏蛋白顆粒[9]、小腦皮質(zhì)、海馬、嗅球[10]、膽管上皮細(xì)胞[11]等,并發(fā)現(xiàn)其參與多種生理病理過程,如SLC17A9基因缺陷可導(dǎo)致播散性淺表光化汗孔角化癥[12]、介導(dǎo)牙周成纖維細(xì)胞ATP釋放引起痛覺[13]、影響T細(xì)胞活化[14]和中性粒細(xì)胞遷移[15]、參與膀胱排尿功能的嘌呤能機制[16]、參與肝臟的急慢性炎癥與脂質(zhì)代謝[17]、調(diào)節(jié)成骨細(xì)胞分化[18]等。最近研究表明,SLC17A9在神經(jīng)系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用,同時在多種腫瘤中異常過表達(dá)。本文主要對SLC17A9介導(dǎo)的ATP儲存與釋放參與膠質(zhì)瘤發(fā)生發(fā)展的相關(guān)機制進行綜述。

1 SLC17A9在神經(jīng)系統(tǒng)中的重要生理功能

目前已有研究證明,SLC17A9在神經(jīng)系統(tǒng)中廣泛表達(dá),MAX LARSSON等[10]通過免疫組化的方式驗證了SLC17A9在小腦皮質(zhì)、嗅球、海馬等部位表達(dá),同時介導(dǎo)海馬中ATP的攝取。AIDA MENENDEZ-MENDEZ等[19]發(fā)現(xiàn)SLC17A9沉默增加了誘導(dǎo)分化的N2a細(xì)胞軸突的數(shù)量和長度,證明了SLC17A9在神經(jīng)元細(xì)胞分化過程中發(fā)揮作用。同時在周圍神經(jīng)損傷后的背角神經(jīng)元細(xì)胞中,SLC17A9 mRNA顯著增加,并能引起神經(jīng)性疼痛。SLC17A9缺失小鼠在周圍神經(jīng)損傷后,其后爪對觸覺刺激的爪收回閾值顯著降低[20]。

星形膠質(zhì)細(xì)胞主要通過SLC17A9介導(dǎo)的胞外ATP釋放觸發(fā)膠質(zhì)細(xì)胞間Ca2+波的傳播,并調(diào)節(jié)神經(jīng)元活動[21-22]。MANAO KINOSHITA等[23]發(fā)現(xiàn)抗抑郁藥氟西汀(FLX)能通過星形膠質(zhì)細(xì)胞SLC17A9介導(dǎo)胞吐作用釋放ATP,作用于P2Y11受體和A2b受體,介導(dǎo)腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(BDNF)釋放,對治療抑郁癥有一定的作用。在該研究中,FLX直接促使SLC17A9介導(dǎo)的ATP釋放后,ATP作用于P2受體通過CAMP/PKA途徑將SLC17A9的mRNA表達(dá)上調(diào)。P2受體與SLC17A9的反饋調(diào)節(jié)機制被證明,這一機制可能存在于其他細(xì)胞中。相比皮層星形膠質(zhì)細(xì)胞,腦干腹側(cè)星形膠質(zhì)細(xì)胞對外部環(huán)境酸化pH值變化敏感,其SLC17A9的表達(dá)更高,ATP釋放水平更高,這是星形膠質(zhì)細(xì)胞感知外部pH值的功能特化,這種機制可能在神經(jīng)腫瘤微環(huán)境中存在,是ATP釋放的誘因[24]。MAX LARSSON等[25]認(rèn)為SLC17A9主導(dǎo)的小膠質(zhì)細(xì)胞胞外ATP釋放可能是一種重要的自分泌或旁分泌信號,激活P2受體發(fā)揮多種作用,增強了與星形膠質(zhì)細(xì)胞、神經(jīng)元細(xì)胞通訊。

綜上,SLC17A9參與了神經(jīng)元分化與發(fā)育、神經(jīng)元-膠質(zhì)細(xì)胞間通訊、腦內(nèi)pH生理變化感知、抑郁行為調(diào)節(jié)等重要生理功能。

2 SLC17A9促進膠質(zhì)瘤發(fā)生發(fā)展

SLC17A9在多種腫瘤中功能顯著。沉默SLC17A9顯著抑制肝癌與腎癌細(xì)胞ATP的產(chǎn)生以及細(xì)胞增殖、遷移和侵襲,同時SLC17A9的表達(dá)在肝癌中主要與PI3K/Akt信號通路、MAPK信號通路相關(guān)[26]。而在腎細(xì)胞癌中SLC17A9的上調(diào)導(dǎo)致E-cadherin下調(diào),N-cadherin、snail、vimentin上調(diào),從而通過EMT途徑促進腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移[27]。在肺癌細(xì)胞遷移的調(diào)節(jié)中同樣發(fā)現(xiàn)了SLC17A9的作用,TGF-β1能誘導(dǎo)細(xì)胞胞吐釋放ATP激活P2受體,誘導(dǎo)肺癌細(xì)胞A459肌動蛋白重塑和遷移[28]。在前列腺癌中,LINC01679是競爭性結(jié)合miR-3150a-3p以積極調(diào)節(jié)SLC17A9表達(dá)的ceRNA,LINC01679過表達(dá)抑制細(xì)胞增殖、遷移、侵襲和腫瘤生長,并在體外和體內(nèi)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[29]。

2.1 SLC17A9與膠質(zhì)瘤細(xì)胞外微環(huán)境中的ATP密切相關(guān)

ATP除了作為內(nèi)源性能源,還可以作為微環(huán)境中的細(xì)胞外信使,與腫瘤細(xì)胞、宿主細(xì)胞、免疫細(xì)胞上的受體結(jié)合產(chǎn)生復(fù)雜的病理生理作用[30]。細(xì)胞外ATP參與腫瘤微環(huán)境的形成,是腫瘤微環(huán)境最重要的生化成分之一[31-32]。腫瘤微環(huán)境中的ATP來源十分復(fù)雜,其中一部分ATP來源于應(yīng)激或死亡細(xì)胞的膜損傷后釋放,另一部分來自細(xì)胞的非溶解性釋放,包括P2X7R、pannexin1、連接蛋白等途徑[33],SLC17A9介導(dǎo)的囊泡胞吐也是ATP非溶解性釋放的重要方式。一方面膠質(zhì)瘤細(xì)胞對pH變化敏感[24],腫瘤微環(huán)境酸化可以促進SLC17A9介導(dǎo)的ATP釋放[34],另一方面膠質(zhì)瘤微環(huán)境中TGF-β可能也是促進SLC17A9介導(dǎo)ATP分泌的誘因[28,35]。

2.2 SLC17A9通過激活膠質(zhì)瘤中的嘌呤能受體發(fā)揮作用

嘌呤能受體是SLC17A9介導(dǎo)的ATP釋放及其分解產(chǎn)物的直接作用靶點,嘌呤能受體可分為三個不同的家族:P1、P2X和P2Y。P1和P2Y受體是G蛋白偶聯(lián)受體,P2X受體是配體門控的離子通道,由細(xì)胞外ATP分子激活[36]。SLC17A9介導(dǎo)囊泡釋放ATP在下游激活P2嘌呤能受體,在最近的一些文獻(xiàn)中已經(jīng)被證明。SLC17A9介導(dǎo)的胰腺細(xì)胞ATP釋放能夠激活P2X受體使胰島素分泌增加[37],激活T細(xì)胞表面受體P2X7、P2Y6使細(xì)胞活化[14],還通過P2X7、P2Y2受體激活使成骨細(xì)胞分化增加[18]。

P2受體也在膠質(zhì)瘤細(xì)胞表達(dá),并影響其增長、侵襲、遷移等。最近研究發(fā)現(xiàn),P2X4在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中表達(dá)較高,通過siRNA沉默膠質(zhì)瘤細(xì)胞U87和T98中P2X4,細(xì)胞活力下降,增殖率降低,同時細(xì)胞凋亡增多,caspase-3活性增加,并且在膠質(zhì)瘤細(xì)胞中P2X4的激活可能同樣由SLC17A9介導(dǎo)。此外,P2X4沉默還抑制了BDNF、TrkB、ATF4的表達(dá)[38],在星形膠質(zhì)細(xì)胞中,SLC17A9通過激活P2Y11受體促進BDNF的釋放[23],而BDNF會促進膠質(zhì)瘤細(xì)胞增殖[39]。P2X7在C6膠質(zhì)瘤中表達(dá),且在細(xì)胞外ATP的激活下表達(dá)升高,MCP-1、IL-8、VEGF表達(dá)升高,介導(dǎo)細(xì)胞遷移[40]。

2.3 SLC17A9參與膠質(zhì)瘤細(xì)胞免疫抑制

ATP和腺苷在腫瘤微環(huán)境中不但促進腫瘤細(xì)胞的增殖、遷移,還間接發(fā)揮免疫抑制的作用,這可能是SLC17A9參與膠質(zhì)瘤細(xì)胞免疫逃逸的機制。腫瘤微環(huán)境中含有大量的腺苷,細(xì)胞外ATP是腫瘤微環(huán)境中腺苷的主要來源,而SLC17A9是調(diào)控腺苷來源的主要因素。ATP被釋放到腫瘤微環(huán)境后,通過CD39和CD73的順序降解生成腺苷并不斷積累,隨后通過與P1腺苷受體(A1R、A2AR、A2BR和A3R)的結(jié)合來發(fā)揮生理或病理作用。腺苷與免疫細(xì)胞的P1受體結(jié)合,發(fā)揮免疫抑制的作用,主要是通過限制免疫細(xì)胞浸潤、細(xì)胞毒性和細(xì)胞因子的產(chǎn)生[41]。其中A2A受體的刺激抑制適應(yīng)性效應(yīng)T細(xì)胞的產(chǎn)生,而且促進適應(yīng)性調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的誘導(dǎo),同時抑制白細(xì)胞介素-6的表達(dá),增強轉(zhuǎn)化生長因子-β的產(chǎn)生[42],抑制NK細(xì)胞活化[43]。A2B受體激活DC細(xì)胞獲得免疫抑制和免疫耐受的特定表型[44],同時對Treg和MDSCs有重要作用,可以刺激Treg細(xì)胞增殖[45],增強MDSCs的抑制功能[46]。腺苷除了與免疫抑制相關(guān),還可能與腫瘤細(xì)胞腺苷受體直接結(jié)合,產(chǎn)生相關(guān)作用。尤其在膠質(zhì)瘤細(xì)胞中,腺苷通過激活A(yù)3受體、ERK1/2、JNK、Akt、AP-1通路來增加MMP-9的水平,并增強細(xì)胞侵襲[47]以及通過A3受體上調(diào)HIF-1α和VEGF的表達(dá)[48]。

3 SLC17A9作為膠質(zhì)瘤分子標(biāo)志物的診斷價值

過去中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤更多基于組織學(xué)特征進行分類,但不同觀察者對病理組織的診斷存在異質(zhì)性,進而影響最佳治療方案的選擇。分子標(biāo)志物有助于增加診斷的準(zhǔn)確性并改善患者的預(yù)后,2016年世界衛(wèi)生組織《中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤分類》首次使用分子標(biāo)記物對膠質(zhì)瘤進行分類[49-50]。

2021年,WHO又將膠質(zhì)瘤根據(jù)分子發(fā)病機制和預(yù)后的差異進行了分類,成人型彌漫性膠質(zhì)瘤被詳細(xì)劃分為3種類型:星形細(xì)胞瘤,異檸檬酸脫氫酶(IDH)突變;少突膠質(zhì)細(xì)胞瘤,IDH突變和1p/19q編碼;膠質(zhì)母細(xì)胞瘤,IDH野生型。同時定義了更多膠質(zhì)瘤的分子改變:IDH突變狀態(tài)、染色體臂1p和19q編碼缺失(1p/19q編碼缺失)、H3F3A改變、ATRX基因突變、O6-甲基鳥嘌呤-DNA甲基轉(zhuǎn)移酶(MGMT)啟動子甲基化狀態(tài)、CDKN2A缺失、EGFR擴增、7號染色體獲得和10號染色體丟失(7+/10-)、端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶(TERT)啟動子突變等[50-52]。但目前膠質(zhì)瘤仍缺乏有效的早期診斷標(biāo)志物,尋找新的膠質(zhì)瘤分子標(biāo)志物,有利于更精確的分級診斷與判斷預(yù)后,有利于更加有效的治療方法的開發(fā)。

在之前的研究中,SLC17A9在結(jié)直腸癌腫瘤組織中高表達(dá)已得到證實,且與預(yù)后不良密切相關(guān)。通過對144例病理切片進行IHC染色分析和8例新鮮組織進行qRT-PCR和Western blotting檢測發(fā)現(xiàn),SLC17A9在結(jié)直腸癌組織中的mRNA和蛋白水平都高于周圍正常組織,且在該研究中發(fā)現(xiàn)SLC17A9高表達(dá)與腫瘤大小、TNM分期、腫瘤位置等病理特征顯著相關(guān)。根據(jù)患者的隨訪數(shù)據(jù),SLC17A9表達(dá)與總生存時間顯著相關(guān),與結(jié)直腸癌患者的無病生存期相關(guān)[53],在胃癌和肝癌中也有相似的發(fā)現(xiàn)[54- 55]。同時,以上3種腫瘤患者的COX回歸分析顯示SLC17A9表達(dá)是腫瘤患者總生存時間和無復(fù)發(fā)生存時間的獨立預(yù)后因素,可作為預(yù)測患者預(yù)后不良的一種新的分子標(biāo)志物[53-55]。而在急性T淋巴細(xì)胞白血病中,STIL-TAL1/TAL1過表達(dá)的病例同時表現(xiàn)出SLC17A9異常過表達(dá),且預(yù)示成人患者的預(yù)后不良[56]。

在最近文獻(xiàn)報道中,通過對TCGA數(shù)據(jù)庫中SLC17A9在pan-cancer數(shù)據(jù)庫表達(dá)情況的分析,發(fā)現(xiàn)SLC17A9在包括膠質(zhì)瘤、乳腺癌、結(jié)腸腺癌、肝細(xì)胞癌等十二種腫瘤高度表達(dá)[26],SLC17A9有希望成為包括膠質(zhì)瘤在內(nèi)的多種腫瘤的分子標(biāo)志物。

4 結(jié)論及展望

SLC17A9在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用日益受到關(guān)注,SLC17A9在膠質(zhì)瘤中高表達(dá),介導(dǎo)膠質(zhì)瘤細(xì)胞ATP釋放,參與腫瘤微環(huán)境的形成;并且可能通過激活嘌呤能受體P2家族,進而激活TGF-β、ERK/PI3K等信號通路,促進腫瘤細(xì)胞增殖、遷移。此外,SLC17A9介導(dǎo)釋放的ATP降解為腺苷,激活P1受體促進免疫抑制。