INHBA基因在恶性肿瘤中的研究进展

刘巧利，张百红，徐良，岳红云

(1.甘肃中医药大学临床医学院，兰州 730000； 2.联勤保障部队第九四〇医院 a.肿瘤科，b.眼科，兰州 730050)

抑制素是一种由性腺产生的调节脑垂体功能的水性因子。它于1985年由Ling等[1]首次从猪卵泡细胞中提取纯化并分离出来。研究表明，抑制素βA(inhibin βA，INHBA)基因具有高度保守性，不仅在许多动物体内有表达，在人体多种组织中也被检测出来，且作用广泛；它参与了人类从早期胚胎发育到组织终末分化的各种生物学过程，也与恶性肿瘤的发生、进展、治疗及预后等密切相关[2]。恶性肿瘤细胞的侵袭转移促使更差的癌症预后，大量研究表明，INHBA基因的异常表达与人类某些恶性肿瘤的发生发展有关，其在这些肿瘤中的表达明显上调，特别是生殖系统肿瘤[3-6]。如Nagaraja等[3]证明肾上腺素刺激癌细胞产生INHBA基因，而INHBA基因可以诱导癌症相关成纤维细胞表型，进一步促进卵巢癌细胞的迁移和转移，说明INHBA基因是影响恶性肿瘤预后的重要因素。另有研究发现，INHBA基因的异常表达与某些消化系统肿瘤[4]、血液系统肿瘤[5]及头颈部肿瘤[6]的发生发展也密切相关，且在这些肿瘤中可能发挥促癌或抑癌的双重作用，这种双重作用可能与转化生长因子-β(transforming growth factor-beta，TGF-β)/Smad信号通路在癌症早期具有抑癌作用而在肿瘤晚期具有促癌作用有关[7]。现就INHBA基因与几种恶性肿瘤的关系予以综述，以为恶性肿瘤寻找更好的早期诊断及预后标志物。

1 INHBA基因概述

1.1INHBA基因的结构 抑制素是由不同的亚基组成的同源或异源二聚体，这些亚基分别为α亚基、βA亚基和βB亚基，组成的抑制素分别称为抑制素α亚基(inhibin α，INHA)基因、INHBA基因、抑制素βB亚基(inhibin βB，INHBB)基因，它们主要在卵巢颗粒细胞中共同表达[8]。INHBA基因由α亚基和βA亚基组成，βA亚基由116个氨基酸组成；且α亚基、βA亚基和βB亚基组成的抑制素在人体均有表达，其中INHA基因位于人体染色体2q33-qter上，INHBB基因位于染色体2cen-q13上，而INHBA基因位于染色体7p15-p14上，由两个外显子组成[9]。两个βA亚基通过二硫键连接又可以形成激活素A。抑制素与激活素是两种相关的二聚体蛋白，在许多生理条件下互为功能性拮抗剂，它们均属于TGF-β超家族，与TGF-β超家族的其他成员一样，INHBA与激活素A最初是由包含前结构域和成熟结构域的前蛋白形成，前蛋白结合形成同二聚体或异二聚体，最终被加工成激活素A和抑制素βA[2]。另外，INHA翻译后修饰也影响抑制素异源二聚体的组装，且α亚基的N-连接糖基化程度会影响α和β亚基的异源二聚体和同源二聚体的产生，从而影响抑制素和激活素分泌的相对水平。在性腺中，抑制素主要由卵巢颗粒细胞和睾丸支持细胞产生，这些细胞是体循环抑制素的主要来源，所以循环抑制素水平的改变与两性多个器官的功能紊乱有关，包括性腺、子宫和睾丸等[10]。

1.2INHBA基因的功能 INHBA基因能通过调控TGF-β/Smad信号通路参与肿瘤的发生发展。另外，INHBA基因还可以通过诱导上皮-间充质转化[11]、促进血管生成[12]、改变表观遗传[13]等作用机制促进恶性肿瘤的侵袭转移。TGF-β/Smad信号通路是由膜上丝氨酸/苏氨酸激酶受体介导的肿瘤抑制通路，主要组成部分包括TGF-β超家族、TGF-β受体、Smad蛋白家族及其核内转录调节因子，该通路的任一组成成分异常均可以导致肿瘤的发生。其中，TGF-β超家族主要包括含30多种结构相关的多肽生长因子，还包括TGF-βs(TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3)、激活素、抑制素、骨形态发生蛋白(bone morphogenetic protein，BMP)和生长分化因子，超家族成员能参加细胞内增殖、分化、发育和血管生成等一系列重要过程的调节[14]。在经典的TGF-β/Smad信号通路中，激活素A与Ⅱ型激活素A受体(activin A receptor type Ⅱ，ActRⅡ)以及随后的ⅠB型激活素A受体结合形成复合物，使这两种受体磷酸化并发出信号，受体被磷酸化后导致受体特异性Smad(主要为Smad2/Smad3)分子的活化，两个磷酸化的Smad进入细胞质并与Smad4结合转运至细胞核，启动Smad介导的信号转导，进而调控基因的表达[2]。INHBA基因主要通过拮抗激活素A起作用，抑制素能够通过β亚基结合ActRⅡ和BMP受体，但亲和力低于激活素。研究证明，Ⅲ型TGF-β受体(亦称β聚糖)可以增加抑制素与ActRⅡ和BMP受体的结合亲和力，通过这种方式抑制素除了可以阻断激活素、BMP与ActRⅡ结合外，还能阻断其他TGF-β超家族成员与ActRⅡ相结合[10]。

虽然TGF-β/Smad信号通路为肿瘤抑制通路，但有研究显示该信号通路还具有促癌作用。在肿瘤早期阶段，TGF-β信号通路能抑制癌前细胞增殖或诱导癌前细胞凋亡，而在后期则通过诱导上皮-间充质转化来促进癌细胞的扩散和转移[7]，这可能是INHBA基因在不同类型肿瘤中具有促癌和抑癌双重作用的原因之一。如在急性髓系白血病中，INHBA基因的高表达与老年人、不良的细胞遗传风险、核仁磷酸蛋白1突变阴性、FMS样酪氨酸激酶3内串联重复阳性和低血红蛋白水平显著相关，且INHBA基因高表达的患者对治疗的反应较差并可以作为急性髓系白血病的独立预后因素[5]，提示INHBA基因在急性髓系白血病中起促癌作用。然而有文献报道，INHBA基因在弥漫性大B细胞淋巴瘤中的作用相反，他们检测到在弥漫性大B细胞淋巴瘤组织中INHBA基因的信使RNA(messenger RNA，mRNA)和蛋白水平均显著下调；体外研究显示，INHBA基因在弥漫性大B细胞淋巴瘤细胞系中的异位表达能导致细胞增殖减少、自发凋亡增加、阻滞细胞周期[15]。另有研究显示，激活素A具有抑制血管生成及阻滞细胞周期的作用，而在体外INHBA基因可能具有与激活素A相似的功能[16]。因此推测，INHBA基因在肿瘤细胞增殖及生长过程中起重要作用。

2 INHBA基因与恶性肿瘤

由于INHBA最初是在性腺组织中被发现，所以INHBA蛋白水平的异常与生殖系统疾病的关系研究较多，如在生殖系统肿瘤(卵巢癌、乳腺癌等)中检测到INHBA基因高表达；除生殖系统肿瘤外，近年来在一些消化系统肿瘤(胃癌、食管癌、结直肠癌等)中也发现了INHBA基因的高表达，且该基因在这些肿瘤中主要发挥促癌作用，还可以作为肿瘤的早期诊断和预后标志物。

2.1INHBA基因与卵巢癌 在欧美国家的女性中，卵巢癌是最常见的恶性肿瘤之一。近年来，中国卵巢癌的发病率呈整体上升趋势，虽然有些标志物已用于卵巢癌的早期诊断，但大部分患者诊断时已为晚期，长期生存率较低[17-18]。抑制素在卵巢周期的卵泡期和黄体期由卵巢的颗粒细胞分泌，而INHBA基因过表达在卵巢癌组织中被检测到，提示它可能是卵巢癌发生发展的重要事件。有研究发现在192例卵巢癌组织中，28.6%的INHBA基因高表达，71.4%的INHBA基因低表达；而在32例正常卵巢组织中，仅9.4%的INHBA基因高表达，且卵巢癌组织中INHBA基因的高表达与高级别浆液性卵巢癌的死亡风险增加有关，通过敲除INHBA基因可以减少卵巢癌基质成纤维细胞的活化，抑制肿瘤的生长[19]。这种INHBA基因促进癌细胞增殖的作用也得到了其他学者的验证[20]。卵巢癌的预后较差与其容易发生转移和复发密切相关，其中高级别浆液性卵巢癌是卵巢癌的最常见类型。有研究显示，激活素A能通过激活非经典Smad信号通路[如磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylinositol-3-kinase，PI3K)/蛋白激酶B信号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号通路]来刺激高级别浆液性卵巢癌细胞迁移[21]。另外，INHBA基因促进卵巢癌转移还表现在激活素A通过经典Smad2/3-Smad4信号通路下调上皮钙黏素的表达。众所周知，上皮钙黏素主要表达于上皮细胞，它的丢失是促进上皮细胞获得侵袭性间充质细胞特征的关键事件，而上皮钙黏素的减少可以增加卵巢癌细胞的迁移和侵袭性[22]。因此，INHBA基因可以作为卵巢癌的良好预后标志物。

2.2INHBA基因与乳腺癌 乳腺癌是中国女性最常见的肿瘤，占中国女性癌症相关死亡的第四位[18]。在微环境中，激活素、抑制素和卵泡抑素的三联体可以影响下丘脑促性腺激素释放激素以及垂体促性腺激素中促性腺激素释放激素受体的表达，最终调节黄体生成素和卵泡刺激素的分泌，而黄体生成素与卵泡刺激素共同影响卵泡的生长、排卵以及雌激素和黄体酮的产生。在产后和妊娠期的发育中，乳房发育主要依赖雌激素和孕酮，因此抑制素可以间接影响乳腺组织发育；而在正常乳腺组织中，INHBA的表达模式相对复杂，βA亚基mRNA可以在乳腺发育后的未排卵期、哺乳期、退化期表达，其中抑制素α亚基和β亚基的表达主要局限于上皮区室[23]。研究显示，INHBA基因可以作为乳腺癌患者的预后标志物，并为乳腺癌化疗后复发提供检测指标[24]。有学者发现在85例乳腺癌组织中，INHBA基因高表达者45例(52.9%)，而癌旁组织中仅5例(14.3%)高表达，且INHBA基因的高表达与肿瘤低分化、淋巴结转移、Ki67增殖指数存在相关性[25]。抑制素主要通过阻断配体或抑制素与ActRⅡ/Ⅲ型TGF-β受体复合物结合来阻断激活素信号转导，从而达到抑制下游信号转导的目的。然而在乳腺癌中，INHBA还可能作为白细胞介素-13α2受体(interleukin-13α2 receptor，IL-13Rα2)基因的上游基因，上调IL-13Rα2的表达并促进乳腺癌细胞的转移[26]，这可能涉及TGF-β/Smad信号通路。目前有关这种作用机制研究数据有限，而IL-13Rα2的高表达已被证明与许多肿瘤的进展和转移相关，如转移性结直肠癌[27]等。INHBA基因可能促进了乳腺癌的生长。

2.3INHBA基因与胃癌 2018年全球癌症数据显示，胃癌每年新发病例104万，因胃癌相关死亡人数达78万，其中新发胃癌病例占恶性肿瘤新发患者人数第五位，胃癌死亡人数在全部恶性肿瘤相关死亡人数中占第三位[28]。2018年我国胃癌、肝癌、食管癌等消化道肿瘤的发生率占所有恶性肿瘤发生率的50%，2013—2015年的5年总体生存率不足35%[18]，可见胃癌是当前人类面临的巨大挑战。而研究证明胃癌的发生发展是一个多基因、多步骤的复杂过程，INHBA基因突变可能参与了胃癌的发生过程。Wang等[29]证明，INHBA基因在66.7%的胃癌中高表达，且与癌症的直径、肿瘤浸润深度显著相关。另一项研究采用实时荧光定量聚合酶链反应技术发现，INHBA基因mRNA在癌组织中的表达水平高于正常组织，且在转移性淋巴结组织中INHBA基因mRNA水平上调了4.1倍[30]。Katayama等[31]发现，在134例Ⅱ/Ⅲ期胃癌行根治性切除术后给予替吉奥辅助化疗的患者癌组织中INHBA基因的表达水平明显高于邻近正常黏膜，且INHBA基因高表达患者5年生存期显著缩短。因此推测，INHBA基因可以作为胃癌可靠的预后标志物，并在胃癌中主要起促癌作用。另外，INHBA基因还能促进胃癌细胞的侵袭与转移，Chen等[4]发现INHBA基因沉默能通过抑制TGF-β信号通路的激活，抑制胃癌细胞的增殖、迁移和侵袭。有学者证明，在体外实验中INHBA基因不仅能与激活素A起到相似的作用，还能促进激活素A的产生，在胃癌细胞中激活素A通过直接诱导p21基因异常进一步抑制血管内皮细胞的生长，从而抑制肿瘤血管生成[16]。虽然抑制素对肿瘤细胞信号转导没有直接影响，但研究证明肿瘤细胞来源的和重组的抑制素能通过触发Smad1/5的激活，引起内皮细胞强烈的旁分泌反应，且抑制素诱导的体外和体内血管生成可以被抗抑制素抗体阻断[12]。这种诱导血管生成的作用在胃癌发生及进展过程中具有重要意义。

2.4INHBA基因与食管癌 近年来在中国，由于人们生活方式的改变及早癌筛查，食管癌的发病率和死亡率均有所下降，但每年仍有28.3万人死于食管癌[18]，而食管癌的早期诊断能使死亡率明显下降，所以寻找特定靶点用于食管癌的早期诊断和治疗至关重要。食管癌主要分为鳞状细胞癌和腺癌，有学者发现INHBA基因的高表达与食管鳞状细胞癌预后不良相关[32]，并得出INHBA基因表达高水平患者的预后较低水平患者差。另一项研究通过组织微阵列的免疫组织化学标记的方法同样得出，INHBA基因与食管鳞状细胞癌预后相关[33]，这为食管鳞状细胞癌的新疗法与诊断方法开辟了新途径。近几年对于肿瘤的发生关注较多的为其细胞遗传及表观遗传的改变，包括微卫星不稳定性、染色体不稳定和CpG岛甲基表型等细胞遗传，以及DNA甲基化、组蛋白修饰和微RNA(microRNA，miRNA)等表观遗传的改变[34]。目前有学者报道了INHBA基因的表达与表观遗传的关系，他们指出在食管腺癌中INHBA基因的过表达受表观遗传(主要为组蛋白乙酰化和启动子去甲基化)调控，且INHBA基因能促进细胞增殖、抑制细胞凋亡[35]，提示INHBA基因的异常表达在食管癌的发生发展过程中起重要作用。另外，在肺癌[13]、胃癌[36]及结直肠癌中INHBA基因的表达也同样受到表观遗传学调控[37]。

2.5INHBA基因与结直肠癌 在全球范围内，结直肠癌是第三大常见恶性肿瘤，是癌症相关死亡的第五大原因，虽然其发病率及死亡率有所下降，但疾病负担仍较重[18]，所以寻找早期诊断和治疗的策略至关重要。而研究证明，INHBA基因在结直肠癌中发挥促癌作用[38]。近年来，有学者应用生物信息学分析及加权基因共表达网络分析等技术分析了INHBA基因与结直肠癌的关系发现，INHBA基因在结直肠癌中的表达明显上调，且INHBA基因高表达与结直肠癌患者预后较差相关[38-39]。在结直肠癌患者中，INHBA基因的高表达除了与预后相关外，还可能与肿瘤分期较晚、淋巴结转移、淋巴侵犯、静脉侵犯、肝转移等因素相关[40]。另外，INHBA基因与临床列线图结合还能提高预测结肠腺癌预后的能力，尤其是预测复发的能力[41]。除上述研究外，Pellatt等[42]在检测217例结直肠癌患者TGF-β/Smad通路相关基因的表达情况时发现，75.1%的结直肠癌患者INHBA基因表达上调，且INHBA基因mRNA与7个miRNAs(2个种子区匹配分别为miR-199a-3p和miR-21-5p)相关，miRNA是一种小、非编码蛋白的RNA分子，能通过转录后抑制mRNA翻译或导致mRNA降解，参与调控基因表达，提示这7个miRNAs可能与INHBA基因mRNA共同参与结直肠癌的发生，这也为研究INHBA作用机制提供了新的理论依据。

2.6INHBA基因与其他肿瘤 除与上述肿瘤密切相关外，INHBA基因还与头颈部肿瘤(鼻咽癌、口腔癌等)有关。有学者证明，致癌转录因子Runt相关转录因子2(Runt-related transcription factor 2，RUNX2)能通过调节INHBA基因促进头颈鳞状细胞癌迁移、侵袭和转移，INHBA基因启动子区域与RUNX2结合位点的缺失可以抑制INHBA基因启动子活性[43]，即RUNX2能在RNA水平上直接调控INHBA基因的转录活性，且RUNX2与INHBA基因在表达水平上呈正相关，高水平的RUNX2和INHBA基因表达强烈预测了最差的临床结果，且可能与人乳头状瘤病毒阴性的头颈鳞状细胞癌相关，这种INHBA基因作为RUNX2的下游基因促进肿瘤转移的作用，为人乳头状瘤病毒阴性的头颈鳞状细胞癌患者提供了潜在治疗策略。Peng等[44]在研究INHBA基因在鼻咽癌中的表达及意义时发现，INHBA基因在鼻咽癌中表达上调，并与临床分期、颈动脉鞘受累率和生存率显著相关，通过敲除人低分化鼻咽癌贴壁细胞系的INHBA基因，可以抑制癌细胞的增殖和侵袭，且该过程很可能涉及TGF-β/Smad信号通路的阻断。近年来还有学者研究了INHBA基因与口腔癌发生发展的关系，证实激活素A通过激活PI3K/SP1通路调控口腔鳞状细胞癌细胞的表皮生长因子受体启动子的激活，且通过抑制内源性INHBA基因的表达可以抑制下游经典Smad信号通路和非经典PI3K信号通路的激活，进一步可能抑制表皮生长因子受体的表达[45]，这为INHBA基因抑制血管生成提供了依据，且激活素A介导的非经典途径对于口腔鳞状细胞癌的癌变至关重要。此外，INHBA基因在头颈部鳞状细胞癌中过表达还对转录后调控的中心枢纽有深远影响，与蛋白质的翻译密切相关[6]。

综上可知，INHBA基因在头颈部癌中主要发挥促癌作用，它能通过上游基因的调控或作用于下游基因的表达，并可能通过调控TGF-β/Smad信号通路来促进肿瘤的发生及进展。

3 小 结

INHBA基因在肿瘤组织中的表达率明显高于癌旁正常组织或良性胃部疾病组织，并与肿瘤直径、肿瘤分期、淋巴结转移、分化程度等病理学特征密切相关，因此有可能成为恶性肿瘤有效的早期诊断和预后标志物。近年来，关于INHBA基因在肿瘤中作用的研究取得了一定进展，如INHBA基因能被上游基因RUNX2调控，还能间接作用于其下游基因(如IL-13Rα2、表皮生长因子受体基因)参与肿瘤的发生；在头颈部鳞状细胞癌中，INHBA基因过表达还能够实现转录后调控，从而影响蛋白质翻译[6]。从作用机制上来看，INHBA基因能通过TGF-β/Smad信号通路促进上皮-间充质转化及影响血管生成等，进一步促进癌症进展，且INHBA基因过表达还可能受表观遗传调控。另外，INHBA基因在许多生殖系统肿瘤及消化系统肿瘤中发挥促癌作用，而在某些肿瘤中显示抑癌作用，这种作用的差异可能与基因本身性质及TGF-β/Smad信号通路有关，目前相关研究数据较少。随着对INHBA基因作用机制的深入了解，其可能成为癌症治疗的新靶点。