GSDMs 家族在子宫内膜癌中的表达情况和预后价值

李 丹，黄艳丹，卢 艳

（广西医科大学附属肿瘤医院妇瘤科，广西 南宁 530021）

Gasdermin（GSDM）家族蛋白是一组结构相关蛋白，由GSDMA、GSDMB、GSDMC、GSDMD、GSDME（DFNA5）和PJVK（DFNB59）共6 个成员组成，参与细胞增殖死亡、炎症及肿瘤等生理和病理性过程[1-3]。GSDMs 在肝癌、乳腺癌、肺癌、卵巢癌等表达异常，并与患者不良预后相关[4-7]。然而，有关GSDMs 与子宫内膜癌（uterine corpus endometrial carcinoma，UCEC）之间的联系尚不清楚。本研究通过生物信息学方法综合分析GSDMs 家族在内膜癌中的表达情况及预后价值，以期为GSDMs 的靶向治疗提供参考。

1 材料与方法

1.1 UCEC 中的GSDMs 家族表达 通过ULACAN 数据库[8]（http://ualcan.path.uab.edu/）比较GSDMs 家族在内膜癌组织和正常子宫内膜中的表达水平及与肿瘤分期的关系。

1.2 GSDMs 家族在UCEC 中的预后生存分析 在Kaplan-Meier Plotter 数据库[9]中从总生存期（OS）、无进展生存期（RFS）两方面分析GSDMs 表达与内膜癌患者预后的关系。

1.3 UCEC 中GSDMs 及其相关基因的PPI 蛋白相互作用网络和GO 功能、KEGG 通路富集 选择cBioportal 网站[10，11]中的数据集UCEC（TCGA，Firehose Legacy）Complete samples 7 例，以∣Spearman’s correlation∣＞0.95，P＜0.001 为条件筛选与GSDMs共表达基因。STRING 数据库[12]对GSDMs 家族基因其及共表达基因进行蛋白质互作网络分析，Cytoscape[13]开展可视化分析并筛选核心基因，在Metascape 数据库[14]中进行GO 功能和KEGG 通路富集分析。

1.4 UCEC 中GSDMs 家族与免疫浸润的关系 根据TISIDB 网站[15]中TCGA 的UCEC 数据分析GSDMs家族基因与免疫抑制检查点的关联。另通过TIMER数据库[16]评估GSDMs 表达和肿瘤免疫细胞浸润水平的预后价值。

2 结果

2.1 GSDMs 家族在UCEC 中的表达 ULACAN 数据库分析显示，相较于正常内膜组织，子宫内膜癌组织中GSDMA、GSDMB、GSDMC、GSDMD 表达升高，GSDME 和PJVK 基因表达降低，差异有统计学意义（P＜0.05），见图1A；GSDMB 和DFNA5 的表达与肿瘤分期有关，见图1B。

图1 GSDMs 家族在UCEC 中的表达

2.2 GSDMs 表达与UCEC 患者生存预后的关系Kaplan-Meier Plotter 数据库探究GSDMs 表达与内膜癌患者预后的关系，结果显示GSDMD 低表达患者OS 和RFS 下降（P＜0.05），而其他基因表达量与患者OS、RFS 未见明显相关性（P＞0.05），见图2。

图2 GADMs 在UCEC 中的预后价值

2.3 GSDMs 家族及共表达基因的功能富集分析 通过cBioportal 数据库筛选了共表达基因，并进行功能富集分析，结果显示有169 个基因与GSDMs 表达呈正相关，324 个基因与GSDMs 表达呈负相关；通过String 数据库和Cytoscape 进行蛋白网络互作分析，筛选出AKT1、HRAS 等核心基因，见图3A。GO分析显示，GSDMs 及其相关基因生物学过程主要富集于有丝分裂细胞周期、泛素依赖性蛋白质代谢过程；细胞组成变化主要在内体膜、中心体；分子功能变化显著富集在核苷三磷酸酶活性；KEGG 信号通路富集分析显示，GSDMs 及其相关基因主要在鞘脂类信号通路、AMPK 信号通路等，见图3B。

图3 GSDMs 家族及共表达基因的潜在机制

2.4 GSDMs 家族与UCEC 中免疫浸润的相关性 在TIMER 中将GSDMs 家族和6 种TILs（B 细胞、CD4+T细胞、CD8+T 细胞、巨噬细胞、中性粒细胞和DC 细胞）进行Cox 比例风险回归模型分析后发现，CD4+T细胞（HR=0.000，P=0.005）、CD8+T 细胞（HR=0.001，P=0.001）、GSDMB（HR=1.216，P=0.028）、GSDMD（HR=0.674，P=0.016）和GSDME（HR=1.330，P=0.026）可能是UCEC 的独立预后因素，见表1。

表1 UCEC 中GSDMs 家族与主要TILs 的Cox 比例风险回归模型（TIMER）

表1（续）

2.5 GSDMs 家族与免疫抑制检查点的关系 在TISIDB 数据库中分析发现，GSDMA、GSDMB、GSDMD 与PD-1 呈正相关；PD-L1 与GSDMA、GSDMC呈正相关，与PJVK 呈负相关；GSDMA、GSDMB、GSDMD 与CTLA4 呈正相关，见图4。

图4 UCEC 中GSDMs 家族mRNA 表达与免疫抑制检查点mRNA 表达的相关性

图4 UCEC 中GSDMs 家族mRNA 表达与免疫抑制检查点mRNA 表达的相关性（续）

3 讨论

GSDMs 家族是介导细胞焦亡的一组重要蛋白，除PJVK 外，所有家族蛋白均含有形成膜孔的N-末端结构域、具有调节性的C-末端结构域、中央接头区域3 个相似结构[17，18]。在正常情况下，C-末端结构域紧密结合并掩盖N-末端并抑制其活性，使得全蛋白失活。当受到外界刺激时，中央接头结构域被半胱天冬酶或颗粒酶裂解切割后，N-末端与C-末端结构域分离，结合脂质并通过寡聚化和插入膜形成细胞膜孔隙，导致了促炎细胞因子和细胞内容物过度释放，引起细胞破裂，甚至细胞焦亡，破坏机体稳态发挥关键作用[19-21]。生物信息学分析是一种综合计算机科学、信息学及统计学的复杂的生物学研究方法，有助于临床全方面的识别疾病的转录水平、突变特征等多变的生物学意义[22，23]。本研究基于多个免费开放的权威性数据库的生物信息学数据对GSDMs 家族在子宫内膜癌中的生物学意义进行综合系统性的探究。

本研究结果发现，相较于正常内膜组织，子宫内膜癌组织中GSDMA、GSDMB、GSDMC、GSDMD 表达升高，GSDME 和PJVK 基因表达降低，差异有统计学意义（P＜0.05），且GSDMB 和DFNA5 的表达与肿瘤分期有关。然而，仅GSDMD 低表达患者OS 和RFS 下降（P＜0.05），而其他基因表达量与患者OS、RFS 未见明显相关性（P＞0.05），与Yang Y 等[24]研究结果类似。但关于GSDMs 对UCEC 的预后价值仍有待进一步研究，这可能是因为肿瘤发病机制复杂，单基因并不能完全预测患者总体的生存意义，也可能是数据信息不足或存在偏倚，期待后续更换数据库、收集临床样本或者寻找相关的机制与GSDMs 交互性的探索分析。此外，本研究中GO 和KEGG 通路富集分析显示，GSDMs 家族参与调控细胞分裂周期、泛素依赖性蛋白质代谢过程、内体膜、鞘脂信号通路和AMPK 信号通路等，且通过对GSDMs 家族及相关基因进行蛋白质互作网络分析发现AKT1、HRAS、KRAS 等基因与GSDMs 的表达及调控机制有关。肿瘤相关免疫浸润细胞是肿瘤免疫研究的热点。子宫内膜周期变化与慢性炎症密切相关，免疫细胞、细胞因子、趋化因子等微环境成分的变化参与肿瘤发生、发展过程。在TIMER 数据库进行Cox 比例风险回归模型分析发现，CD4+T 细胞（HR=0.000，P=0.005）、CD8+T 细胞（HR=0.001，P=0.001）、GSDMB（HR=1.216，P=0.028）、GSDMD（HR=0.674，P=0.016）和GSDME（HR=1.330，P=0.026）可能是UCEC 的独立预后因素，有望成为肿瘤免疫治疗的新型肿瘤标志物。有研究表明[25]，在乳腺癌中过表达GSDME 增强了TAM 对肿瘤细胞的吞噬作用以及肿瘤浸润性自然杀伤细胞和CD8+T 淋巴细胞的数量。Xi G 等[26]研究表明，GSDMD 在非小细胞肺癌中高表达并与CD8+T 淋巴细胞显著正相关，CD8+T 淋巴细胞活化后，GSDMD 的mRNA 表达水平及裂解形式的蛋白表达水平上升。由此推测，GSDMs 通过调控免疫细胞浸润在UCEC 的致病机制中发挥作用。

免疫检查点指固定在免疫系统中的抑制通路，主要维持自身耐受性和调节外周组织生理免疫反应的持续时间和幅度，在肿瘤中机体将免疫检查点作为肿瘤免疫抵抗的重要机制之一[27]。本研究通过分析UCEC 中GSDMs 表达与经典免疫检查点关键基因表达的相关性发现，除了PJVK 与PD-L1 表达存在负相关性外，其他基因与免疫检查点呈中度甚至较强的正相关性，推测GSDMs 可能是未来免疫检查点治疗的潜在预测性生物标志物。

综上所述，GSDMs 家族与子宫内膜癌的致病机制、预后价值、免疫浸润相关，是子宫内膜癌诊断标志物以及免疫治疗的潜在靶点。虽然本研究基于多个数据库综合分析了GSDMs 家族在UCEC 中的表达特征、预后价值及免疫浸润等的关系，然而本研究还存在一定的局限性：首先，研究为在线数据库分析，虽有可信度，但缺乏基础实验验证；其次，GSDMs的预后价值不佳，这可能与样本量不足、数据偏倚或疾病机制复杂有关。相信在未来通过生物信息技术与实验验证的深入研究能挖掘出GSDMs 家族在UCEC 的作用机制，让GSDMs 家族能成为UCEC 的诊断、治疗和预后判断的有效靶点。