王瑞，陳斯泰

1泰州市人民醫(yī)院皮膚科，江蘇 泰州 225300

2大連醫(yī)科大學(xué)研究生院，遼寧 大連 116044

維甲酸/干擾素聯(lián)合誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡相關(guān)基因-19（gene associate with retinoid/interferon induced mortality-19，GRIM-19）是由干擾素、維甲酸聯(lián)合誘導(dǎo)表達(dá)的細(xì)胞凋亡調(diào)節(jié)基因，最早由Angell于2000年從β-干擾素和維甲酸誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡途徑中篩選分離出來[1]。研究表明，GRIM-19不僅通過與多種因子相互作用參與炎癥因子相關(guān)的病理生理過程，而且在腫瘤細(xì)胞凋亡、增殖、遷移和侵襲等方面發(fā)揮了重要作用[2]。本文就GRIM-19在惡性腫瘤中的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 GRIM-19概述

細(xì)胞凋亡是抑制細(xì)胞增殖、維持組織內(nèi)環(huán)境平衡的重要生物學(xué)過程，多種細(xì)胞因子以多種形式參與誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。鑒于干擾素具有多效抗腫瘤作用，早在19世紀(jì)末期便被應(yīng)用于腫瘤的治療中；維甲酸在早期治療白血病等腫瘤性疾病和抑制異常細(xì)胞增殖的過程中也取得了較好的效果[3-4]。2000年，美國學(xué)者Angell所在團(tuán)隊(duì)在探究干擾素及維甲酸誘導(dǎo)細(xì)胞死亡的分子生物學(xué)機(jī)制的過程中，發(fā)現(xiàn)干擾素和維甲酸聯(lián)合應(yīng)用可顯著抑制腫瘤細(xì)胞生長，因此該團(tuán)隊(duì)通過反義基因敲除技術(shù)成功分離并鑒定了GRIM-19，在后續(xù)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)GRIM-19的反義表達(dá)可通過降低細(xì)胞內(nèi)GRIM-19蛋白水平而抑制干擾素及維甲酸聯(lián)合誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，而上調(diào)GRIM-19的表達(dá)可使腫瘤細(xì)胞死亡，進(jìn)一步證實(shí)了GRIM-19的促凋亡作用[1]。GRIM-19位于人19p13.2染色體上，含有552個(gè)堿基對，編碼16 kD的多肽，該多肽被認(rèn)為是一種可促進(jìn)細(xì)胞凋亡的核蛋白。后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)，GRIM-19是線粒體電子傳遞鏈復(fù)合物Ⅰ的關(guān)鍵組成部分之一，不僅能確保線粒體氧化磷酸化過程的完整性，還參與了線粒體相關(guān)的細(xì)胞凋亡過程[5]。當(dāng)GRIM-19基因下調(diào)時(shí)，線粒體的產(chǎn)能供能效應(yīng)會(huì)受到影響，異常氧化應(yīng)激會(huì)導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞異常增殖及侵襲，這在一定程度上解釋了上調(diào)GRIM-19對腫瘤具有抑制作用[6]。GRIM-19在真核生物中高度保守，其亞細(xì)胞定位主要在細(xì)胞質(zhì)線粒體中，在部分細(xì)胞的細(xì)胞核中也可發(fā)現(xiàn)GRIM-19，其在人體組織中的表達(dá)水平與線粒體豐度相關(guān)，因此其在人骨骼肌組織、心臟組織中的表達(dá)水平相對較高，而在胎盤、肝組織、腎組織中的表達(dá)水平相對較低[7]。GRIM-19不僅在自身免疫、先天免疫、胚胎發(fā)育、脂質(zhì)代謝、糖類代謝、細(xì)菌及病毒感染等多種生物學(xué)反應(yīng)中具有調(diào)節(jié)作用，還能通過多種方式抑制腫瘤細(xì)胞的增殖和生長。

2 GRIM-19促進(jìn)細(xì)胞凋亡

信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子3（signal transduction and activator of transcription 3，STAT3）是一種多結(jié)構(gòu)域蛋白，作為惡性腫瘤中組成性激活的重要轉(zhuǎn)錄因子之一，在細(xì)胞增殖、分化、存活和細(xì)胞因子誘導(dǎo)的信號反應(yīng)等生物學(xué)過程中發(fā)揮著重要作用[8]。有學(xué)者通過酵母雙雜交技術(shù)發(fā)現(xiàn)GRIM-19對STAT3的活性具有負(fù)性調(diào)節(jié)作用，GRIM-19作用于STAT3的轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域，通過與該區(qū)域特異性結(jié)合，使STAT3及其下游基因的轉(zhuǎn)錄和翻譯受到影響，以此相互作用抑制STAT3依賴性基因的表達(dá)。因此，GRIM-19被認(rèn)為是STAT3的抑制劑，未來可能作為抗腫瘤治療的有效靶點(diǎn)[9]。此外，GRIM-19還能通過表皮生長因子抑制STAT3核轉(zhuǎn)位的興奮性，從而阻斷STAT3的復(fù)制及下游基因的表達(dá)。GRIM-19的促凋亡作用不僅受STAT3的影響，其組成活性還與細(xì)胞周期蛋白（cyclin）B1、轉(zhuǎn)錄因子 Dp-1（transcription factor Dp-1，TFDP1）、細(xì)胞生長促進(jìn)因子（如cyclin D1、c-Myc）、基質(zhì)金屬蛋白酶家族的促轉(zhuǎn)移成員、髓細(xì)胞白血病因子1（myeloid cell leukemia 1，MCL1）、B細(xì)胞淋巴瘤/白血病-2（B cell lymphoma/leukemia-2，Bcl-2）等抗凋亡調(diào)節(jié)因子有關(guān)，上述因子均參與了腫瘤的發(fā)生和發(fā)展。GRIM-19還通過Kirsten大鼠肉瘤病毒癌基因同源物（Kirsten rat sarcoma viral oncogene homolog，KRAS）、絲裂原活化的蛋白激酶激酶（mitogen-activated protein kinase kinase，MEK）、胞外信號調(diào)節(jié)激酶（extracellular signal-regulated kinase，ERK）等其他信號通路參與腫瘤的調(diào)控。

3 GRIM-19在惡性腫瘤中的研究

3.1 GRIM-19與胃癌

胃癌是全球第五大常見的惡性腫瘤，也是第三大常見的惡性腫瘤死亡原因[10]。Huang等[11]研究檢測了60例胃癌組織及癌旁正常組織中GRIM-19的轉(zhuǎn)錄水平，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與癌旁正常組織相比，胃癌組織中GRIM-19mRNA表達(dá)水平顯著降低。免疫組化染色發(fā)現(xiàn)，胃癌組織中GRIM-19蛋白表達(dá)顯著降低，而在正常組織中GRIM-19表達(dá)水平較高，說明GRIM-19的表達(dá)與胃癌細(xì)胞的增殖潛能相關(guān)。GRIM-19缺失與侵襲性病理特征存在顯著關(guān)系，提示GRIM-19缺失與不良臨床結(jié)局有關(guān)，GRIM-19可能作為胃癌的預(yù)后標(biāo)志物。應(yīng)用含GRIM-19片段的重組質(zhì)粒對胃癌細(xì)胞進(jìn)行轉(zhuǎn)染，發(fā)現(xiàn)GRIM-19對胃癌細(xì)胞的增殖具有顯著的抑制作用，說明GRIM-19在胃癌中具有腫瘤抑制作用。Wang等[6]通過在線數(shù)據(jù)庫對胃癌組織中GRIM-19mRNA的表達(dá)水平進(jìn)行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與非腫瘤組織相比，原發(fā)性胃癌組織中GRIM-19mRNA表達(dá)顯著降低。在此基礎(chǔ)上，該團(tuán)隊(duì)構(gòu)建體外實(shí)驗(yàn)及動(dòng)物模型，探究GRIM-19缺失對胃癌細(xì)胞遷移和侵襲能力的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，GRIM-19缺失顯著增強(qiáng)了胃癌細(xì)胞的遷移和侵襲能力，GRIM-19表達(dá)下調(diào)對于遠(yuǎn)處肺和肝轉(zhuǎn)移具有促進(jìn)作用，GRIM-19表達(dá)缺失加速了胃癌的遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移。當(dāng)GRIM-19基因表達(dá)下調(diào)時(shí)，線粒體的產(chǎn)能供能效應(yīng)會(huì)受到影響，異常氧化應(yīng)激使線粒體內(nèi)活性氧含量增高，從而使腫瘤細(xì)胞增殖失控、侵襲性增強(qiáng)。使用抗氧化劑處理能夠顯著消除GRIM-19缺失驅(qū)動(dòng)的細(xì)胞遷移和侵襲，這說明GRIM-19低表達(dá)導(dǎo)致的活性氧異常增多促進(jìn)了胃癌的轉(zhuǎn)移。

3.2 GRIM-19與肺癌

Fan等[12]研究對16例肺鱗狀細(xì)胞癌、15例肺腺癌、10例小細(xì)胞肺癌及10例肺炎患者的肺部組織進(jìn)行免疫組化染色，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，GRIM-19在肺癌組織中的表達(dá)水平顯著低于肺炎組織，小細(xì)胞肺癌中GRIM-19的表達(dá)相較于肺鱗狀細(xì)胞癌及肺腺癌顯著缺失。在小細(xì)胞肺癌中，臨床分期越高，GRIM-19表達(dá)越低，說明GRIM-19在不同臨床分期的腫瘤中可能存在表達(dá)差異。另有研究者采用免疫組化法檢測67例非小細(xì)胞肺癌患者腫瘤組織及癌旁正常組織中GRIM-19的表達(dá)情況，結(jié)果顯示，腫瘤組織、癌旁正常組織中GRIM-19陽性表達(dá)率分別為53.7%、89.7%，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；Ⅰ～Ⅱ期、Ⅲ～Ⅳ期非小細(xì)胞肺癌患者腫瘤組織中GRIM-19陽性表達(dá)率分別為65.1%、33.3%，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）[13]。說明GRIM-19低表達(dá)與非小細(xì)胞肺癌的發(fā)生及臨床分期有關(guān)，GRIM-19的表達(dá)隨著非小細(xì)胞肺癌惡性程度的升高而下降。

3.3 GRIM-19與卵巢癌

卵巢癌是婦科三大惡性腫瘤之一，也是全球最常見的惡性腫瘤死亡原因之一，患者的5年生存率低于45%，其具有較高的復(fù)發(fā)性且易耐藥，因此，尋找有價(jià)值的預(yù)后標(biāo)志物可為治療方案的制訂提供依據(jù)[14]。Ilelis等[15]通過對Ⅲ～Ⅳ期高級別漿液性卵巢癌（high-grade serous ovarian cancer，HGSOC）患者手術(shù)切除的腫瘤組織及癌旁正常組織進(jìn)行免疫組化檢測，評估GRIM-19、核因子κB（nuclear factor-κB，NF-κB）和核因子κB激酶抑制劑B亞基（inhibitor of nuclear factor kappa B kinase beta subunit，IKK2）的表達(dá)水平及與化療反應(yīng)的關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，IKK2、NF-κB表達(dá)與預(yù)后有關(guān)，是HGSOC鉑類化療反應(yīng)的潛在預(yù)測因子，GRIM-19是HGSOC預(yù)后和疾病復(fù)發(fā)的潛在預(yù)測因子，較高的GRIM-19表達(dá)水平與較低的復(fù)發(fā)率和較高的總生存率相關(guān)，在復(fù)發(fā)HGSOC中，GRIM-19高表達(dá)可能是良性預(yù)后的標(biāo)志。Wang等[16]采用免疫熒光法檢測STAT3和GRIM-19在上皮性卵巢癌（epithelial ovarian cancer，EOC）中的亞細(xì)胞定位，觀察到STAT3和GRIM-19主要位于細(xì)胞質(zhì)中，GRIM-19與線粒體存在明顯的共定位現(xiàn)象，少量的STAT3蛋白在細(xì)胞核中表達(dá)。采用免疫組化鏈霉抗生物素蛋白-過氧化物酶（streptavidin-perosidase，SP）法對不同卵巢組織中STAT3和GRIM-19的表達(dá)水平進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)STAT3在卵巢惡性腫瘤、交界性腫瘤、良性腫瘤和正常卵巢中的表達(dá)依次遞減，而GRIM-19的表達(dá)依次遞增。GRIM-19的表達(dá)水平隨著疾病進(jìn)展呈下降趨勢，STAT3則相反，GRIM-19在卵巢組織中的表達(dá)與STAT3呈負(fù)相關(guān)，GRIM-19低表達(dá)與疾病進(jìn)展有關(guān)。

3.4 GRIM-19與肝癌

據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球約半數(shù)的肝癌發(fā)生在中國[17]。流行病學(xué)調(diào)查顯示，到2025年，全球?qū)⒂谐^100萬人罹患肝癌[18]。Kong等[19]采用免疫組化法評估GRIM-19在肝癌組織和癌旁非腫瘤肝組織中的表達(dá)情況，同時(shí)用表達(dá)GRIM-19的慢病毒質(zhì)粒轉(zhuǎn)染細(xì)胞，通過半定量聚合酶鏈反應(yīng)（polymerase chain reaction，PCR）和免疫印跡法檢測GRIM-19mRNA和GRIM-19蛋白的表達(dá)，采用噻唑藍(lán)法和流式細(xì)胞儀檢測細(xì)胞增殖情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，GRIM-19蛋白在癌旁非腫瘤肝組織中高表達(dá)，在肝癌組織中低表達(dá)，GRIM-19低表達(dá)可促進(jìn)腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移，GRIM-19表達(dá)上調(diào)對腫瘤具有抑制作用，GRIM-19在肝癌中的過表達(dá)能夠明顯抑制細(xì)胞周期，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡。另有學(xué)者通過構(gòu)建體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蜋z測GRIM-19對肝癌細(xì)胞生長增殖能力的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，GRIM-19對肝癌細(xì)胞具有明顯的抑制作用，且GRIM-19蛋白濃度越高，對肝癌細(xì)胞的生長抑制作用越強(qiáng)；給予不同濃度GRIM-19蛋白注射并對瘤重進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)GRIM-19蛋白處理組的瘤重與對照組相比顯著降低，GRIM-19對肝癌細(xì)胞的增殖具有抑制作用，這一結(jié)論證實(shí)了GRIM-19作為細(xì)胞凋亡基因能夠抑制肝癌生長，GRIM-19低表達(dá)能夠促進(jìn)肝癌的增殖及轉(zhuǎn)移[20]。

3.5 GRIM-19與腎細(xì)胞癌

透明細(xì)胞腎細(xì)胞癌（clear cell renal cell carcinoma，ccRCC）占全部腎細(xì)胞癌的80%，在所有泌尿系統(tǒng)腫瘤中病死率最高[21]。Yan等[22]研究篩選了93例配對的ccRCC組織及癌旁正常組織，對38例成對手術(shù)組織進(jìn)行液氮快速冷凍，采用實(shí)時(shí)定量逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)（quantitative reverse transcription polymerase chain reaction，qRT-PCR）和西方墨點(diǎn)法分析GRIM-19mRNA水平的變化情況，發(fā)現(xiàn)GRIM-19表達(dá)與腫瘤T分期和Fuhrman分級呈負(fù)相關(guān)。西方墨點(diǎn)法顯示，相對于癌旁正常組織，GRIM-19蛋白表達(dá)在相應(yīng)的腫瘤組織中普遍被抑制，GRIM-19蛋白表達(dá)與其mRNA呈正相關(guān)，且蛋白質(zhì)水平的下調(diào)與腫瘤分期和Fuhrman分級的增加有關(guān)。免疫組化染色顯示，GRIM-19在正常腎上皮細(xì)胞和腎小管、集合管上皮細(xì)胞中高表達(dá)，未觀察到其在腎小球細(xì)胞核著色，GRIM-19低表達(dá)與腫瘤分期和Fuhrman分級的增加均有關(guān)。該發(fā)現(xiàn)與qRT-PCR和西方墨點(diǎn)法的結(jié)果一致。

3.6 GRIM-19與結(jié)直腸癌

內(nèi)化NGR（internalizing Asn-Gly-Arg，iNGR）是一種腫瘤穿透肽，通過結(jié)合在腫瘤細(xì)胞上大量表達(dá)的細(xì)胞表面蛋白CD13將生物分子遞送至細(xì)胞。Pang等[23]構(gòu)建了iNGR-GRIM-19融合蛋白，并測試了其在體外培養(yǎng)的結(jié)直腸癌細(xì)胞和體內(nèi)異種移植裸鼠中的腫瘤靶向性和腫瘤抑制效果。該研究發(fā)現(xiàn)，iNGR-GRIM-19融合蛋白能夠抑制結(jié)直腸癌細(xì)胞遷移和侵襲，并促進(jìn)結(jié)直腸癌細(xì)胞凋亡，該研究還表明GRIM-19過表達(dá)對腫瘤細(xì)胞的侵襲和遷移具有抑制作用。Zhang等[24]對比了不同類型結(jié)直腸癌細(xì)胞與正常結(jié)直腸上皮細(xì)胞中GRIM-19的表達(dá)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，GRIM-19在結(jié)直腸癌細(xì)胞系中顯著下調(diào)。缺氧在腫瘤轉(zhuǎn)移和上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化過程中具有至關(guān)重要的作用，自噬是缺氧導(dǎo)致的應(yīng)激反應(yīng)之一。通過將腫瘤細(xì)胞置于缺氧環(huán)境下，并測定細(xì)胞活力，發(fā)現(xiàn)在缺氧刺激下，GRIM-19過表達(dá)可導(dǎo)致結(jié)直腸癌細(xì)胞的侵襲能力顯著降低，低氧誘導(dǎo)的自噬可被GRIM-19逆轉(zhuǎn)。缺氧誘導(dǎo)因子（hypoxia-inducible factor，HIF）-1α在腫瘤進(jìn)展、治療抵抗、侵襲和轉(zhuǎn)移中具有重要作用，GRIM-19的過表達(dá)減弱了HIF-1α的積累[25-26]。GRIM-19能夠抑制STAT3的磷酸化和轉(zhuǎn)錄活性，從而阻斷STAT3信號通路。缺氧條件下，GRIM-19能夠抑制下游靶HIF-1α的激活，靶HIF-1α能夠抑制自噬，從而促進(jìn)結(jié)直腸癌細(xì)胞的侵襲和上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化?？傊?，GRIM-19/HIF-1α/STAT3信號通路能夠抑制缺氧環(huán)境中的腫瘤侵襲和上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化，GRIM-19過表達(dá)為結(jié)直腸癌的治療提供了一種新的治療策略。

3.7 GRIM-19與前列腺癌

有研究者采用qRT-PCR和蛋白質(zhì)印跡法檢測前列腺癌組織和正常前列腺組織中微小RNA（microRNA，miRNA）-423-5p和GRIM-19的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)miRNA-423-5p在人前列腺癌細(xì)胞中的表達(dá)水平顯著高于正常前列腺組織和前列腺上皮細(xì)胞，而GRIM-19在人前列腺癌細(xì)胞中的表達(dá)水平較低。進(jìn)一步采用噻唑藍(lán)法、流式細(xì)胞儀檢測，發(fā)現(xiàn)GRIM-19是miRNA-423-5p的靶蛋白。miRNA-423-5p敲除破壞了二者間的反饋?zhàn)饔?，?dǎo)致GRIM-19表達(dá)上調(diào)，從而抑制腫瘤細(xì)胞的增殖并促進(jìn)其凋亡[27]。

3.8 GRIM-19與皮膚鱗狀細(xì)胞癌（cutaneous squamous cell carcinoma，CSCC）

CSCC起源于表皮或附屬器的角質(zhì)形成細(xì)胞，是非黑色素瘤皮膚癌中發(fā)生率僅次于基底細(xì)胞癌的惡性皮膚腫瘤，多種通路在其侵襲性進(jìn)展中發(fā)揮作用，GRIM-19與STAT3的相互作用可能是導(dǎo)致CSCC進(jìn)展的原因。研究顯示，GRIM-19在正常皮膚組織中呈陽性表達(dá)，在高分化、中分化和低分化CSCC中表達(dá)逐漸減弱，STAT3在正常皮膚組織中不表達(dá)，隨著CSCC惡性程度的增加，其表達(dá)水平逐漸升高[28]。另有研究者采用攜帶GRIM-19的質(zhì)粒轉(zhuǎn)染頭頸部CSCC細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)上調(diào)GRIM-19的表達(dá)可以顯著抑制頭頸部CSCC細(xì)胞的增殖、侵襲及遷移[29]。有學(xué)者采用PCR和蛋白質(zhì)印跡法檢測了GRIM-19在CSCC細(xì)胞系中的表達(dá)情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，GRIM-19的轉(zhuǎn)錄及翻譯水平均較低。上調(diào)GRIM-19的表達(dá)對CSCC細(xì)胞的增殖和侵襲具有抑制作用，而敲除GRIM-19促進(jìn)了腫瘤細(xì)胞的增殖和遷移。此外，GRIM-19的過表達(dá)不僅對STAT3的磷酸化和轉(zhuǎn)錄活性具有抑制作用，對STAT3靶基因的表達(dá)也存在負(fù)性調(diào)控，GRIM-19過表達(dá)能夠抑制與STAT3信號下調(diào)相關(guān)的CSCC的增殖和侵襲[30]。

4 小結(jié)與展望

GRIM-19低表達(dá)與多種惡性腫瘤的侵襲及轉(zhuǎn)移有關(guān)，其在腫瘤的進(jìn)展中具有重要作用。通過技術(shù)手段將外源性GRIM-19導(dǎo)入腫瘤細(xì)胞可抑制腫瘤細(xì)胞的侵襲及轉(zhuǎn)移，從而導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞凋亡。因此，GRIM-19可能成為腫瘤的潛在治療靶點(diǎn)，以GRIM-19為基礎(chǔ)靶向治療腫瘤可能是未來的研究方向。然而，GRIM-19在信號通路中的作用、與其他凋亡基因的關(guān)系及相互作用、對相關(guān)因子的調(diào)控及缺失表達(dá)后的替代機(jī)制等仍需進(jìn)一步研究。