Vimentin 在常见妇科恶性肿瘤中的研究进展

武霞，晋雨楠，范裕裕，索玉平

细胞骨架包括微丝、中间丝（intermediate filament）和微管。在3 种类型的骨架蛋白中，中间丝参与多种细胞功能，如细胞分裂、可塑性、运动性、机械应力抵抗和细胞器运输等[1]。超过70 个基因编码了六大类中间丝蛋白，其中，波形蛋白（Vimentin）是一种重要的Ⅲ型中间丝蛋白，主要来源于间叶细胞，包括成纤维细胞、内皮细胞、巨噬细胞和淋巴细胞等[2]。Vimentin与细胞上皮－间质转化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）密切相关，其诱导极化的细胞向间质细胞表型转变，赋予细胞更大的迁移能力，Vimentin还通过与整合素的作用来调节细胞黏附[3]。Vimentin被证实是多种类型肿瘤进展和转移的标志物，包括宫颈癌等妇科恶性肿瘤，在肿瘤进展过程中，上皮细胞可通过EMT 过程发生迁移和侵袭[4]。近年来，我国妇科恶性肿瘤的发病人数和死亡人数仍处于上升趋势，尽管诊断和治疗方式不断进步，但因耐药、转移和复发而死亡的病例数仍较高[5]，开发新的治疗靶点对提高妇科恶性肿瘤患者的生存和预后具有重要意义。研究表明，宫颈癌、卵巢癌和子宫内膜癌中Vimentin 表达异常与患者预后、转移和复发有关。本文对Vimentin 异常表达与妇科肿瘤的关系及可能机制进行综述，研究其作为预后标志物或治疗靶点的潜在应用价值与挑战。

1 Vimentin 的结构与功能

Vimentin 的基本结构以一个α 螺旋杆状结构域为中心，两侧是非结构化的头部和尾部结构域，中心α 螺旋部分是所有中间产物的共同结构，有4 个螺旋片段（1A、1B、2A、2B）与七肽重复序列的L1、L12、L2区域相连[1]。中心α 螺旋杆结构域由310 个氨基酸组成，其中酸性氨基酸有70 种，碱性氨基酸有46 种，氨基（N）末端为Coil 1 元件，羧基（C）末端是Coil 2元件，Vimentin 不同结构域可能是相互独立进化的，具有明确的定义和不同的功能，是该蛋白功能多样性的结构基础[6]。Vimentin 单体配对形成螺旋状二聚体，然后以交错、反平行的方式排列形成四聚体，8组四聚体组成单位长度细丝（unit-length filament），经过径向压实形成成熟的Vimentin 中间细丝[6]。大量Vimentin 基因（VIM）敲除小鼠模型的研究表明，VIM 敲除可导致细胞形态丢失，减少细胞黏附、极化和迁移；在器官水平上，这些细胞功能缺陷导致创伤愈合能力降低及无法重塑动脉和血管活性[7]。作为许多其他蛋白的支架，Vimentin 通过肌动蛋白丝和微管直接相互作用，参与调节细胞迁移、黏附和分裂过程[8]。Vimentin 还存在于细胞表面和细胞外基质，可由活化的巨噬细胞、星形胶质细胞等分泌，可能与炎症反应有关；外泌体和微粒中的Vimentin 可能是潜在的疾病标志物[9]。此外，Vimentin 在肿瘤发生、发展过程中具有重要的调控作用，基于VIM 敲除（VIM-/-）肺癌小鼠模型研究证实，Vimentin 是肿瘤生长和转移所必需的蛋白，VIM-/-小鼠通过诱导铁死亡途径激活肿瘤细胞铁依赖性程序性死亡，进而降低肿瘤负荷，提高生存率[10]。大量研究报道多种类型的肿瘤中Vimentin 的过表达与预后不良有关，Vimentin 不仅通过促进EMT 参与调控肿瘤增殖、转移和侵袭，肿瘤相关成纤维细胞表达的Vimentin 还可能与肿瘤的进展和耐药性有关[7]。

2 Vimentin 与EMT

EMT 是指上皮细胞上皮标志物丢失、细胞极性丢失、细胞骨架重组并转变为具有迁移和侵袭能力的间质细胞表型的过程。EMT 存在于胚胎发育、器官发生、创伤愈合、纤维化、细胞迁移和侵袭等多种病理生理过程中[7]。Vimentin 作为一种重要的Ⅲ型中间丝蛋白，在多种类型肿瘤中大量表达，与肿瘤细胞的迁移和侵袭能力有关，并提示患者预后较差，被广泛用作肿瘤细胞EMT 重编程的典型标志物[7]。在上皮细胞中过表达的Vimentin 可导致肌动蛋白和微管蛋白重组，角蛋白重新排列，使细胞保持间质细胞样的细长形态；相反，下调Vimentin 表达可抑制肿瘤细胞迁移，一定程度修复其上皮细胞形态[4]。在上皮源性肿瘤中Vimentin 的表达上调是诱导EMT 的先决条件，Vimentin 表达增加伴随EMT 可由多种上游信号激活，如转化生长因子-β1（transforming growth factor-β1，TGF-β1）、Snail 和E 盒锌指结合同源框2（zinc finger E-box binding homeobox 2，ZEB2）过表达以及Slug 的磷酸化[7]。VIM 启动子可与Smad 蛋白家族、核因子κB（nuclear factor-κB，NF-κB）、β-连环蛋白（β-catenin）等多种EMT 相关调控因子结合并激活Vimentin 表达，促进细胞迁移和侵袭[11]。TGF-β/Vimentin/EMT 通路与细胞迁移和侵袭的能力有关，体外研究发现用TGF-β1 处理细胞可以诱导Vimentin表达，增加上皮细胞创伤愈合能力；肺癌细胞中下调Vimentin 表达，可以抑制TGF-β1 诱导的EMT 以及细胞转移和侵袭能力[12]。此外，肿瘤细胞中Vimentin表达还受到启动子区甲基化和非编码RNA 等调控，VIM 启动子甲基化与Vimentin 表达呈负相关，VIM高度甲基化可能是某些类型肿瘤发生的早期事件[13]。研究发现缺氧诱导因子-1α（hypoxia inducible factor-1α，HIF-1α）-组蛋白去乙酰化酶1（histone deacetylase 1，HDAC1）复合体在缺氧时通过转录抑制微小RNA-548a（microRNA-548a，miR-548a）的表达而导致Vimentin 上调，而miR-22 和miR-138 通过下调Vimentin 表达来抑制EMT[4]。

3 Vimentin 与宫颈癌的关系

Vimentin 与宫颈癌的预后密切相关。一项对135例国际妇产科联盟（International Federation of Gynecology and Obstetrics，FIGO）Ⅰ期和Ⅱ期宫颈鳞癌样本的回顾性分析发现，Vimentin 的上调与组织分化、转移和复发呈负相关，Vimentin 的高表达是预后不良的危险因素[14]。另一项研究发现，Vimentin 高表达的宫颈鳞癌患者比低表达或阴性表达者预后更差，Vimentin 高表达与患者发病年龄、淋巴转移、淋巴管浸润和疾病复发呈显著正相关[15]。Yu 等[16]研究表明，宫颈鳞癌中Vimentin 与Ki-67 蛋白表达呈正相关，并与局部浸润和淋巴转移显著相关。体外研究表明在转录水平激活宫颈癌细胞VIM 基因表达也可促进细胞增殖和迁移[17]。宫颈癌Vimentin 表达水平可能与VIM 基因启动子甲基化调控有关，研究发现，正常宫颈细胞中VIM 基因常表现为低甲基化，VIM 启动子甲基化在宫颈癌变过程中始于宫颈上皮内瘤变Ⅰ（cervical intraepithelial neoplasiaⅠ，CINⅠ）和CINⅡ阶段，在CINⅢ和侵袭性癌细胞中常表现为高度甲基化，约40%的宫颈癌组织样本为VIM 基因高度甲基化，且VIM 高甲基化与更长的无病生存期（disease-free survival）相关[18]。另有研究表明，宫颈癌Vimentin 表达可能与启动子区组蛋白去甲基化调控有关，在宫颈癌细胞中赖氨酸特异性去甲基酶1（lysine-specific demethylase 1，LSD1）被招募到VIM启动子区，这使组蛋白H3K4me1 和H3K4me2 发生去甲基化，进一步导致上皮钙黏着蛋白（E-cadherin）表达下调和间质细胞标志物Vimentin 表达上调，促进了宫颈癌EMT 过程和细胞侵袭、转移[19]。非编码RNA 可能靶向Vimentin 调控EMT，研究发现宫颈鳞癌细胞中一种长链非编码RNA（long non-coding RNA，lncRNA）AL592284.1 的表达显著升高，敲低AL592284.1 可抑制宫颈癌细胞的增殖、迁移、侵袭和EMT 进程；AL592284.1 可下调miR-30a-5p 表达并诱导Vimentin 过表达，促进宫颈癌进展[20]。此外，最近的一项研究评估了EMT 标志物Vimentin 及肿瘤干细胞与宫颈癌放疗疗效的关系，结果发现在经放射治疗的HeLa、SiHa 细胞和宫颈癌患者宫颈刮取物中，Vimentin 的表达与肿瘤干细胞数量变化显著相关，在治疗后3～6 个月，Vimentin 表达上调与不良预后相关[21]。综上，VIM 甲基化可能是宫颈癌进展的早期事件，但其用作早期宫颈癌的筛查标志物尚缺少研究证据；Vimentin 表达上调与EMT 在宫颈癌增殖、转移和侵袭过程中具有重要作用，是潜在的疗效与预后的预测标志物，但仍需大型临床研究论证。

4 Vimentin 与卵巢癌的关系

Goel 等[22]分析了Vimentin 在上皮性卵巢癌中的表达模式，结果发现，Vimentin 在62.5%的浆液性癌中高强度表达，在25%的黏液腺癌中弱表达，仅在1例子宫内膜样腺癌中观察到中等强度表达，Vimentin表达水平与浆液性肿瘤的组织学分级呈正相关，这些结果表明Vimentin 对于了解卵巢肿瘤的起源和分化有应用价值。另一项研究发现卵巢和子宫体子宫内膜样腺癌具有不同的Vimentin 表达模式，97%（30/31）的卵巢子宫内膜样腺癌Vimentin 表达呈阴性，而82%（97/118）的子宫体子宫内膜样腺癌Vimentin表达呈阳性，Vimentin 阴性染色预测卵巢源性子宫内膜样癌的敏感度和特异度分别为97%和82%，此外，所有局部淋巴结和远处转移灶的Vimentin 表达均一致，表明Vimentin 对于转移性病灶和累及子宫和卵巢的双原发肿瘤具有潜在的诊断价值[23]。多项研究表明，Vimentin 表达水平与卵巢癌预后相关。Szubert 等[24]研究发现卵巢癌细胞Vimentin 表达水平与组织学分级和FIGO 分期无关，与肿瘤基质Vimentin表达水平呈正相关，卵巢癌细胞Vimentin 高表达组较低表达组具有更长的总生存期（overall survival）。其他研究报道了相似的结论，Li 等[25]研究表明，低E-cadherin 表达和高Vimentin 表达与卵巢癌更长的总生存期显著相关；另一项研究表明Vimentin 是卵巢子宫内膜样癌预后良好的标志物[26]。这些结果表明Vimentin 对卵巢癌临床治疗和预后有积极的影响，这与Vimentin 在其他类型肿瘤（如宫颈癌、肺癌和乳腺癌等）的研究结论不一致，表明Vimentin 在卵巢癌中可能具有不同的作用机制。Vimentin 表达上调可能促进了卵巢癌细胞对铂类药物的敏感性。一项体外研究发现，Vimentin 在铂耐药的卵巢癌细胞系A2780-DR 和HO-8910 中表达下调，在卵巢细胞中沉默Vimentin 表达可增强卵巢癌细胞对顺铂的耐药性[27]。Vimentin 诱导的EMT 可能与铂耐药有关，有研究者发现在顺铂敏感和耐药卵巢癌细胞模型中十-十一易位双加氧酶1（ten-eleven translocation 1，TET1）基因表达分别下调和上调，敲低TET1 基因后，小鼠模型对顺铂耐药性减弱，而上调TET1 表达可以诱导VIM 基因去甲基化，促进EMT 并导致顺铂敏感性下降[28]。此外，Vimentin 的表达可能受到泛素连接酶TRIM56 的调控，TRIM56 诱导Vimentin 降解，降低了卵巢癌细胞的体外迁移和侵袭[29]。综上，基于以上有限的证据提示Vimentin 是卵巢癌潜在的预后良好标志物，这可能与卵巢癌对铂类药物的敏感性有关，但Vimentin 在不同组织学类型卵巢癌中表达与预后的关系，以及Vimentin 与卵巢癌铂耐药的相关调控机制仍存在争议，需要更多研究进一步阐明。

5 Vimentin 与子宫内膜癌的关系

Vimentin 常表达于子宫内膜样腺癌组织，是用于鉴别内膜样腺癌起源的标志物之一。原发性宫颈腺癌和子宫内膜样腺癌的鉴别诊断取决于肿瘤的起源部位，比较常用的方法是3 标记[雌激素受体（estrogen receptor，ER）/Vimentin/癌 胚 抗 原（carcinoembryonic antigen，CEA）]、4 标记[ER/Vimentin/CEA/孕激素受体（progesterone receptor，PR）] 和5 标记（ER/Vimentin/CEA/PR/p16INK4a）。ER、PR 和Vimentin 常表达于子宫内膜样腺癌，CEA 和p16INK4a常表达于宫颈腺癌。Han等[30]对35 例子宫切除术石蜡组织标本进行免疫组织化学鉴别染色，结果表明3 标记（ER/Vimentin/CEA）能更好地区分宫颈腺癌和子宫内膜样腺癌。目前，Vimentin 是多种类型肿瘤预后的生物标志物，但其与子宫内膜癌预后的关系研究较少，结论尚存争议。一项回顾性研究对341 例手术后随访的子宫内膜癌患者分析发现，Vimentin 阴性表达与淋巴转移、肌层浸润深度、淋巴脉管间隙浸润（lymphovascular space invasion，LVSI）、FIGOⅢ～Ⅳ期和肿瘤分级高度相关，且与肿瘤转移和较差的总生存期相关，提示Vimentin高表达可能是子宫内膜癌预后良好的标志物[31]。最近一项基于肿瘤单细胞水平标志物的研究得出相似的结论，该研究发现一个邻近CD8+T 细胞的细胞群，由表达上皮细胞的Vimentin、ER 和PR 定义，在非复发性肿瘤中更为普遍，且较低的Vimentin 表达和较低的VIM 基因表达均与较差的无复发生存期相关，而免疫组织化学结果证实了Vimentin 缺失和低表达是FIGOⅠ期疾病复发的风险标志物[32]。综上，目前Vimentin 在子宫内膜癌EMT 和肿瘤进展中的作用机制尚不清楚，Vimentin 可能与子宫内膜癌预后和复发风险有关，但未来仍需更多研究论证。

6 结语

综上所述，Vimentin 在宫颈癌、卵巢癌和子宫内膜癌等妇科恶性肿瘤中具有不同的作用机制和潜在的临床价值，如Vimentin 高表达可能提示宫颈癌预后不良，而低表达或缺失提示卵巢癌和子宫内膜癌预后不良。Vimentin 诱导的EMT 可能在宫颈癌进展中具有重要作用，Vimentin 可能与卵巢癌铂类药物敏感性有关。Vimentin 在不同类型肿瘤中的不同表达形式和作用机制，提示其不同的潜在临床价值，未来仍需要更多的研究揭示相关分子机制。