SLC17A9在胶质瘤中的研究进展

齐思贤,赵 佳,霍德胜,潘 莹,王 贺,杨一鸣*,康治臣*

(1.吉林大学第二医院 康复医学科,吉林 长春130041;2.吉林大学基础医学院,吉林 长春130021)

胶质瘤是最常见的颅内恶性肿瘤,约占所有中枢神经系统恶性肿瘤的80.9%[1]。胶质瘤在目前的多模式治疗(包括手术、放疗和替莫唑胺联合化疗)后,患者总体预后仍较差,长期生存率低[2]。胶质瘤早期临床症状没有显著特异性,通过标准磁共振成像确定病变时,肿瘤已处于晚期,无法早期诊断,因此,开发新的分子标志物对胶质瘤的诊断、治疗具有重要意义[3-4]。

SLC17家族是一个有机阴离子转运体家族,包括四类:I型磷酸盐转运体(SLC17A1-4),溶酶体酸性糖转运体(唾液素,SLC17A5),泡状谷氨酸转运蛋白(VGLUT1-3;SLC17A7,SLC17A6和SLC17A8),以及囊泡核苷酸转运体(VNUT,SLC17A9)。SLC17A9(VNUT)是该家族最新发现的成员,也被称为囊状核苷酸转运体,位于细胞囊泡上,通过囊泡质子ATP酶(V-ATPase)能量耦合的电化学梯度,主动将ATP转运到小泡,从而介导ATP的分泌和储存[5]。目前在多个器官中发现SLC17A9的表达,包括肾上腺嗜铬细胞[6]、胰腺腺泡细胞[7]、视网膜[8]、气道上皮细胞黏蛋白颗粒[9]、小脑皮质、海马、嗅球[10]、胆管上皮细胞[11]等,并发现其参与多种生理病理过程,如SLC17A9基因缺陷可导致播散性浅表光化汗孔角化症[12]、介导牙周成纤维细胞ATP释放引起痛觉[13]、影响T细胞活化[14]和中性粒细胞迁移[15]、参与膀胱排尿功能的嘌呤能机制[16]、参与肝脏的急慢性炎症与脂质代谢[17]、调节成骨细胞分化[18]等。最近研究表明,SLC17A9在神经系统中发挥重要作用,同时在多种肿瘤中异常过表达。本文主要对SLC17A9介导的ATP储存与释放参与胶质瘤发生发展的相关机制进行综述。

1 SLC17A9在神经系统中的重要生理功能

目前已有研究证明,SLC17A9在神经系统中广泛表达,MAX LARSSON等[10]通过免疫组化的方式验证了SLC17A9在小脑皮质、嗅球、海马等部位表达,同时介导海马中ATP的摄取。AIDA MENENDEZ-MENDEZ等[19]发现SLC17A9沉默增加了诱导分化的N2a细胞轴突的数量和长度,证明了SLC17A9在神经元细胞分化过程中发挥作用。同时在周围神经损伤后的背角神经元细胞中,SLC17A9 mRNA显著增加,并能引起神经性疼痛。SLC17A9缺失小鼠在周围神经损伤后,其后爪对触觉刺激的爪收回阈值显著降低[20]。

星形胶质细胞主要通过SLC17A9介导的胞外ATP释放触发胶质细胞间Ca2+波的传播,并调节神经元活动[21-22]。MANAO KINOSHITA等[23]发现抗抑郁药氟西汀(FLX)能通过星形胶质细胞SLC17A9介导胞吐作用释放ATP,作用于P2Y11受体和A2b受体,介导脑源性神经营养因子(BDNF)释放,对治疗抑郁症有一定的作用。在该研究中,FLX直接促使SLC17A9介导的ATP释放后,ATP作用于P2受体通过CAMP/PKA途径将SLC17A9的mRNA表达上调。P2受体与SLC17A9的反馈调节机制被证明,这一机制可能存在于其他细胞中。相比皮层星形胶质细胞,脑干腹侧星形胶质细胞对外部环境酸化pH值变化敏感,其SLC17A9的表达更高,ATP释放水平更高,这是星形胶质细胞感知外部pH值的功能特化,这种机制可能在神经肿瘤微环境中存在,是ATP释放的诱因[24]。MAX LARSSON等[25]认为SLC17A9主导的小胶质细胞胞外ATP释放可能是一种重要的自分泌或旁分泌信号,激活P2受体发挥多种作用,增强了与星形胶质细胞、神经元细胞通讯。

综上,SLC17A9参与了神经元分化与发育、神经元-胶质细胞间通讯、脑内pH生理变化感知、抑郁行为调节等重要生理功能。

2 SLC17A9促进胶质瘤发生发展

SLC17A9在多种肿瘤中功能显著。沉默SLC17A9显著抑制肝癌与肾癌细胞ATP的产生以及细胞增殖、迁移和侵袭,同时SLC17A9的表达在肝癌中主要与PI3K/Akt信号通路、MAPK信号通路相关[26]。而在肾细胞癌中SLC17A9的上调导致E-cadherin下调,N-cadherin、snail、vimentin上调,从而通过EMT途径促进肿瘤侵袭和转移[27]。在肺癌细胞迁移的调节中同样发现了SLC17A9的作用,TGF-β1能诱导细胞胞吐释放ATP激活P2受体,诱导肺癌细胞A459肌动蛋白重塑和迁移[28]。在前列腺癌中,LINC01679是竞争性结合miR-3150a-3p以积极调节SLC17A9表达的ceRNA,LINC01679过表达抑制细胞增殖、迁移、侵袭和肿瘤生长,并在体外和体内诱导细胞凋亡[29]。

2.1 SLC17A9与胶质瘤细胞外微环境中的ATP密切相关

ATP除了作为内源性能源,还可以作为微环境中的细胞外信使,与肿瘤细胞、宿主细胞、免疫细胞上的受体结合产生复杂的病理生理作用[30]。细胞外ATP参与肿瘤微环境的形成,是肿瘤微环境最重要的生化成分之一[31-32]。肿瘤微环境中的ATP来源十分复杂,其中一部分ATP来源于应激或死亡细胞的膜损伤后释放,另一部分来自细胞的非溶解性释放,包括P2X7R、pannexin1、连接蛋白等途径[33],SLC17A9介导的囊泡胞吐也是ATP非溶解性释放的重要方式。一方面胶质瘤细胞对pH变化敏感[24],肿瘤微环境酸化可以促进SLC17A9介导的ATP释放[34],另一方面胶质瘤微环境中TGF-β可能也是促进SLC17A9介导ATP分泌的诱因[28,35]。

2.2 SLC17A9通过激活胶质瘤中的嘌呤能受体发挥作用

嘌呤能受体是SLC17A9介导的ATP释放及其分解产物的直接作用靶点,嘌呤能受体可分为三个不同的家族:P1、P2X和P2Y。P1和P2Y受体是G蛋白偶联受体,P2X受体是配体门控的离子通道,由细胞外ATP分子激活[36]。SLC17A9介导囊泡释放ATP在下游激活P2嘌呤能受体,在最近的一些文献中已经被证明。SLC17A9介导的胰腺细胞ATP释放能够激活P2X受体使胰岛素分泌增加[37],激活T细胞表面受体P2X7、P2Y6使细胞活化[14],还通过P2X7、P2Y2受体激活使成骨细胞分化增加[18]。

P2受体也在胶质瘤细胞表达,并影响其增长、侵袭、迁移等。最近研究发现,P2X4在胶质母细胞瘤中表达较高,通过siRNA沉默胶质瘤细胞U87和T98中P2X4,细胞活力下降,增殖率降低,同时细胞凋亡增多,caspase-3活性增加,并且在胶质瘤细胞中P2X4的激活可能同样由SLC17A9介导。此外,P2X4沉默还抑制了BDNF、TrkB、ATF4的表达[38],在星形胶质细胞中,SLC17A9通过激活P2Y11受体促进BDNF的释放[23],而BDNF会促进胶质瘤细胞增殖[39]。P2X7在C6胶质瘤中表达,且在细胞外ATP的激活下表达升高,MCP-1、IL-8、VEGF表达升高,介导细胞迁移[40]。

2.3 SLC17A9参与胶质瘤细胞免疫抑制

ATP和腺苷在肿瘤微环境中不但促进肿瘤细胞的增殖、迁移,还间接发挥免疫抑制的作用,这可能是SLC17A9参与胶质瘤细胞免疫逃逸的机制。肿瘤微环境中含有大量的腺苷,细胞外ATP是肿瘤微环境中腺苷的主要来源,而SLC17A9是调控腺苷来源的主要因素。ATP被释放到肿瘤微环境后,通过CD39和CD73的顺序降解生成腺苷并不断积累,随后通过与P1腺苷受体(A1R、A2AR、A2BR和A3R)的结合来发挥生理或病理作用。腺苷与免疫细胞的P1受体结合,发挥免疫抑制的作用,主要是通过限制免疫细胞浸润、细胞毒性和细胞因子的产生[41]。其中A2A受体的刺激抑制适应性效应T细胞的产生,而且促进适应性调节性T细胞的诱导,同时抑制白细胞介素-6的表达,增强转化生长因子-β的产生[42],抑制NK细胞活化[43]。A2B受体激活DC细胞获得免疫抑制和免疫耐受的特定表型[44],同时对Treg和MDSCs有重要作用,可以刺激Treg细胞增殖[45],增强MDSCs的抑制功能[46]。腺苷除了与免疫抑制相关,还可能与肿瘤细胞腺苷受体直接结合,产生相关作用。尤其在胶质瘤细胞中,腺苷通过激活A3受体、ERK1/2、JNK、Akt、AP-1通路来增加MMP-9的水平,并增强细胞侵袭[47]以及通过A3受体上调HIF-1α和VEGF的表达[48]。

3 SLC17A9作为胶质瘤分子标志物的诊断价值

过去中枢神经系统肿瘤更多基于组织学特征进行分类,但不同观察者对病理组织的诊断存在异质性,进而影响最佳治疗方案的选择。分子标志物有助于增加诊断的准确性并改善患者的预后,2016年世界卫生组织《中枢神经系统肿瘤分类》首次使用分子标记物对胶质瘤进行分类[49-50]。

2021年,WHO又将胶质瘤根据分子发病机制和预后的差异进行了分类,成人型弥漫性胶质瘤被详细划分为3种类型:星形细胞瘤,异柠檬酸脱氢酶(IDH)突变;少突胶质细胞瘤,IDH突变和1p/19q编码;胶质母细胞瘤,IDH野生型。同时定义了更多胶质瘤的分子改变:IDH突变状态、染色体臂1p和19q编码缺失(1p/19q编码缺失)、H3F3A改变、ATRX基因突变、O6-甲基鸟嘌呤-DNA甲基转移酶(MGMT)启动子甲基化状态、CDKN2A缺失、EGFR扩增、7号染色体获得和10号染色体丢失(7+/10-)、端粒酶逆转录酶(TERT)启动子突变等[50-52]。但目前胶质瘤仍缺乏有效的早期诊断标志物,寻找新的胶质瘤分子标志物,有利于更精确的分级诊断与判断预后,有利于更加有效的治疗方法的开发。

在之前的研究中,SLC17A9在结直肠癌肿瘤组织中高表达已得到证实,且与预后不良密切相关。通过对144例病理切片进行IHC染色分析和8例新鲜组织进行qRT-PCR和Western blotting检测发现,SLC17A9在结直肠癌组织中的mRNA和蛋白水平都高于周围正常组织,且在该研究中发现SLC17A9高表达与肿瘤大小、TNM分期、肿瘤位置等病理特征显著相关。根据患者的随访数据,SLC17A9表达与总生存时间显著相关,与结直肠癌患者的无病生存期相关[53],在胃癌和肝癌中也有相似的发现[54- 55]。同时,以上3种肿瘤患者的COX回归分析显示SLC17A9表达是肿瘤患者总生存时间和无复发生存时间的独立预后因素,可作为预测患者预后不良的一种新的分子标志物[53-55]。而在急性T淋巴细胞白血病中,STIL-TAL1/TAL1过表达的病例同时表现出SLC17A9异常过表达,且预示成人患者的预后不良[56]。

在最近文献报道中,通过对TCGA数据库中SLC17A9在pan-cancer数据库表达情况的分析,发现SLC17A9在包括胶质瘤、乳腺癌、结肠腺癌、肝细胞癌等十二种肿瘤高度表达[26],SLC17A9有希望成为包括胶质瘤在内的多种肿瘤的分子标志物。

4 结论及展望

SLC17A9在肿瘤发生发展中的作用日益受到关注,SLC17A9在胶质瘤中高表达,介导胶质瘤细胞ATP释放,参与肿瘤微环境的形成;并且可能通过激活嘌呤能受体P2家族,进而激活TGF-β、ERK/PI3K等信号通路,促进肿瘤细胞增殖、迁移。此外,SLC17A9介导释放的ATP降解为腺苷,激活P1受体促进免疫抑制。