ITGA4基因在脑胶质瘤中的表达及临床意义

鲁 飞 柳保丽 张万宏 吴恒浩 张圣旭

胶质瘤是中枢神经系统最常见的恶性肿瘤，复发率、病死率均较高[1]。目前，胶质瘤的临床一线治疗是手术联合术后放化疗，但并未取得令人满意的疗效[2]。近些年，随着精准医学的发展，靶向治疗在各种癌症中的优势逐渐突显[3]，但靶向治疗在胶质瘤的治疗方面应用比较局限。寻找与脑胶质瘤发生、发展相关的分子标志物，对预测脑胶质瘤的预后以及提供治疗靶点尤为重要。整合素是由α链和β链组成的一种外源二聚体集成膜蛋白[4]。文献报道，整合素α4（integrin α4，ITGA4）与多种癌症存在相关性[5～8]。本文通过生物信息学方法分析脑胶质瘤ITGA4的表达情况及其临床意义。

1 资料与方法

1.1 数据收集胶质瘤病人基因信息及临床资料来自CGGA 数据库（www.cgga.org.cn）[9～11]及GEPIA 数据库（http://gepia.cancer-pku.cn/）[12]。GEPIA 数据库分析ITGA4 在胶质瘤与正常脑组织表达差异；下载CGGA 数 据 库mRNAseq-325 和mRNAseq-693 数 据集，共包含1 018例胶质瘤，其中男601例，女417例；年龄8～79 岁；WHO 分级Ⅱ级291 例，Ⅲ级334 例，Ⅳ级388 例，未明确分级5 例；异柠檬酸脱氢酶（isoci⁃trate dehydrogenase，IDH）野生型435 例，突变型531例，未明确52 例；1p/19q 共缺失型212 例，非共缺失型728 例，未明确78 例；O6-甲基鸟嘌呤-DNA 甲基转移酶（O6-methyl guanine DNA methyltransferase，MGMT）启动子甲基化472例，非甲基化376例，未明确170例。

1.2 基因功能富集分析Person相关系数分析ITGA4与其他基因的相关性，筛选与ITGA4 呈显著正相关的前三百个基因（r在0.56～0.82；P<0.0001），并在DAVID 数据库（https://david.ncifcrf.gov/）进行GO 富集分析和KEGG通路分析。

1.3 统计学方法选择GraphPad Prism9、R4.2.1 及SPSS 26.0 软件进行分析；非正态分布计量资料使用Mann Whitney U 检验和Kruskal Wallis H 检验；采用Cox 回归分析生存预后的影响因子；采用Kaplan-Meier生存曲线进行生存分析；以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 胶质瘤ITGA4的表达胶质母细胞瘤（glioblasto⁃ma，multiformeGBM）组织ITGA4 表达水平显著高于正常脑组织（P<0.05，图1）。

图1 ITGA4在GBM和正常组织中的表达

2.2 胶质瘤ITGA4表达与临床特征的关系mRNAs⁃eq-325 和mRNAseq-693 数据集分析显示，胶质瘤WHO 分级越高，ITGA4 表达水平越高（P<0.05；图2A、2E）；IDH 野生型胶质瘤ITGA4 表达水平较突变型胶质瘤明显增高（P<0.05；图2B、2F）；1p/19q 非共缺失胶质瘤ITGA4表达水平较共缺失胶质瘤明显增高（P<0.05；图2C、2G）。胶质瘤ITGA4 表达水平与MGMT 甲基化水平无明显关系（P>0.05；图2D、2H）。

图2 胶质瘤ITGA4表达与临床特征的关系

2.3 胶质瘤生存预后的影响因素应用mRNAseq-325数据集进行Cox回归分析显示，WHO分级高、IT⁃GA4高表达是胶质瘤生存预后不良的独立危险因素（P<0.05，表1），而术后化疗、1p/19q共缺失是胶质瘤生存预后的有益因素（P<0.05，表1）。应用mRNAs⁃eq-693数据集进行Cox回归分析显示WHO分级高、ITGA4高表达是胶质瘤生存预后不良的独立危险因素（P<0.05，表2），而术后化疗、IDH 突变、1p/19q 共缺失是胶质瘤生存预后的有益因素（P<0.05，表2）。

表1 mRNAseq-325数据集分析脑胶质瘤总体生存预后不良的危险因素

表2 mRNAseq-693数据集分析脑胶质瘤总体生存预后不良的危险因素

2.4 ITGA4表达水平与胶质瘤生存预后的关系 以ITGA4表达水平中位数为界分为高表达组和低表达组，生存曲线分析显示，mRNAseq-325 数据集中IT⁃GA4 高表达组中位总生存期显著低于低表达组（P<0.0001；图6A）；mRNAseq-693 数据集中高表达组中位总生存期显著低于低表达组（P<0.0001；图6B）。

2.5 ITGA4 的生物学功能GO 分析和KEGG 分析显示，ITGA4最相关的生物过程包括细胞粘附、血管生成及细胞迁移等，细胞成分是黏着斑、膜的组成部分等，分子功能是整合素结合与蛋白质结合等；ITGA4主要参与PI3K/AKT 信号通路和局灶性黏连通路。

3 讨论

图3 生存曲线分析ITGA4表达水平与脑胶质瘤生存预后的关系

研究表明，整合素在肿瘤进展中发挥关键作用，其功能或表达的改变促进肿瘤进展[13]。ITGA4 为整合素家族的成员之一，与多种癌症发生发展密切相关[5～7，14]。本文首先分析GEPIA数据库中ITGA4在正常组织和胶质瘤组织之间的表达差异，结果表明胶质瘤组织ITGA4 表达水平显著增高；应用CGGA 数据库中mRNAseq-325 数据集和mRNAseq-693 数据集进一步分析显示，胶质瘤ITGA4 表达与胶质瘤IDH基因型、1p/19q共缺失状态、WHO病理分级有关（P<0.05），而与胶质瘤MGMT 甲基化水平无明显关系（P>0.05）；多因素Cox 回归分析显示，ITGA4 高表达是胶质瘤生存预后不良的独立危险因素（P<0.05）；生存曲线分析显示，ITGA4高表达胶质瘤病人生存期明显缩短（P<0.05）；GO 分析和KEGG 分析显示，ITGA4基因调控的生物过程包括细胞粘附、血管生成及细胞迁移等，主要调控PI3K/AKT 信号通路。PI3K/AKT 信号通路是癌症中最常激活的信号转导通路之一[15]。这提示ITGA4 可能通过PI3K/AKT 信号通路影响胶质瘤的发生与发展过程。有文献报道，ITGA4可通过激活PI3K/AKT 通路调控胰腺癌的发生与发展[16]；上调ITGA4 的表达可激活磷酸化的PI3K和AKT，导致细胞凋亡减少，缓解青光眼[17]。

总之，本文结果提示ITGA4 可能在胶质瘤进展过程中发挥重要作用，可能是胶质瘤独立的预后预测因子、潜在的治疗靶点。