组蛋白去乙酰化酶9在肿瘤中的作用*

组蛋白的去乙酰化是体内重要的表观遗传修饰方式，组蛋白去乙酰化酶（histone deacetylases，HDACs）通过催化组蛋白的去乙酰化使染色质的结构变得紧密，抑制基因转录［1］。此外还可以同样方式调节非组蛋白［2］，如微管蛋白、皮动蛋白、热休克蛋白［3］等。体内的乙酰化与去乙酰化通过组蛋白乙酰基转移酶（histone acetylase transferases，HATs）与HDACs保持动态平衡。研究表明HDACs在肿瘤形成过程中起关键作用，而HDAC9作为HDACs的成员，也在其中发挥作用，并可能作为一个潜在抗癌位点。本文总结最新相关研究，系统阐释HDAC9在肿瘤中的作用。

1 HDAC9简介

HDACs由18种亚型构成，分为4大类，包括Ⅰ类（HDAC1、2、3、8）、Ⅱa类（HDAC4、5、7、9）、Ⅱb类（HDAC6、10）、Ⅲ类（Sirt1～7）和Ⅳ类（HDAC11），其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ类为Zn2+依赖性，而Ⅲ类为NAD+依赖性［4］。HDAC9基因定位于7p21位点，由26个外显子构成，主要穿梭于细胞核与细胞质之间，与HDAC5关系最为密切（两者功能结构域相似度达89%），在组织中为特异性表达且与HDAC4部分重合［5］。HDAC9存在一个长的N-末端，可与多种转录因子结合［6］，该末端还具有保守的丝氨酸残基，依赖磷酸化信号激活并介导HDAC9的核输出和靶基因的去抑制［7］。在体内HDAC9负责催化H3、H4和非组蛋白的去乙酰化，调节多种功能，包括参与炎症、凋亡和血管生成等［8］。

2 HDAC9在肿瘤中的作用

研究表明HDAC9参与肿瘤的演化过程。但不同类型的肿瘤，其表达及功能完全不同。

2.1 HDAC9致癌作用

2.1.1 HDAC9的表达及生物学功能 Zhang等［9］研究发现在视网膜母细胞瘤组织中HDAC9的表达高于正常组织，且HDAC9过度表达的患者无进展生存期（progression-free survival，PFS）和总生存期（overall survival，OS）明显变短，细胞实验表明敲减HDAC9的细胞增殖速度大幅度变慢，周期明显延长，其中G1期最为显著。Zhao等［10］证实骨肉瘤组织中的HDAC9过度表达，而在细胞水平抑制HDAC9后细胞增殖和侵袭能力下降。在中国女性乳腺癌患者中，Huang等［11］研究结论显示乳腺癌组织的HDAC9表达远高于正常组织，且患者生存时间明显缩短，细胞实验中HDAC9的沉默会降低细胞的增殖和迁移能力。Vega-Garcia等［12］研究发现具有混合谱系白血病（mixed lineage leukemia，MLL）基因重排的急性B前体淋巴细胞白血病（precursor B-cell acute lymphoblastic leukaemia，BCP-ALL）儿童患者中，HDAC9表达明显增高，且预后不良。

而在其他类型的恶性肿瘤中，如急性粒细胞白血病［13］、非小细胞肺癌［14］、宫颈癌［15］、平滑肌肉瘤［16］、淋巴瘤［17］等均提示HDAC9在肿瘤中过度表达。Niegisch等［18］发现与正常组织及细胞相比，尿路上皮癌组织及细胞中HDAC9 mRNA的表达差异并无统计学意义（P=0.295）。

2.1.2 HDAC9致癌的分子机制 Zhao等［10］指出骨肉瘤中抑癌基因P53为HDAC9的靶点，HDAC9通过抑制P53的转录活性降低机体抑癌功能，这在淋巴瘤［19］中得到验证。肝癌［20］中HDAC9可以通过催化H3中的赖氨酸18（lysine 18 of histone 3，H3K18）的去乙酰化下调微小RNA（microRNA，miR）-376a的表达，导致癌症的发生。Dong等［21］研究发现高表达的硫苷脂可促进HDAC9和HDAC10的表达，进而抑制miR-233表达，促进肝癌细胞转移。Jin等［22］指出视网膜母细胞瘤中HDAC9为miR-101-3p的靶点，miR-101-3p的下调可以促进HDAC9的表达，增强细胞增殖和侵袭的能力。

Rastogi等［23］证实因 miR-377 下调而激活的HDAC9可以作用于肌肉增强因子2D（myocyte en⁃hancer factor，MEF2D），从而抑制具有促凋亡作用的孤儿核受体 4A1（nuclear receptor subfamily 4，group A，member 1，NR4A1），导致口腔鳞癌的发生［24］；HDAC9还能与MEF2D共同结合于抑癌基因BRM（brahma）的多态结合位点［25］，协同HDAC3共同抑制转录［26］，使BRM沉默；而在急性粒细胞白血病［27］和BCP-ALL［28］，MEF2D的基因重排也可以导致HDAC9的激活。

研究表明，HDAC9基因区域的异常甲基化与细胞周期进程、淋巴细胞活化和凋亡相关［13］，导致肿瘤的形成。在乳腺癌中，HDAC9基因的甲基化最能预测肿瘤的激素受体阳性状态［29］以及参与肿瘤表型的建立和维持［30］。

此外，Jamiruddin等［31］指出HDAC9可以通过参与端粒延长替代机制相关早幼粒细胞白血病小体（ALT-associated promyelocytic leukemia nuclear bodies，APBs）形成，选择性调节端粒的长度，促进细胞的增殖抑制凋亡。在胰腺癌中，HDAC9过度表达［32］产生的促血管生成效应［33］可促进肿瘤生长，并与HDAC9的rs12531908单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism，SNP）异常相关（OR=1.43，P=3.88×10-6）［34］。Lai等［35］认为HDAC9的rs10248565 SNP异常可作为为非吸烟女性肺腺癌易感性的潜在生物标志物，而在皮肤鳞癌［36］中，HDAC9中的9个SNP（rs801540，rs1178108，rs1178112，rs1726610，rs10243618，rs11764116，rs1178355，rs1026 9422和rs12540872）的失衡暗示与肿瘤发生有关。Chen等［37］指出HDAC9 通过去乙酰化叉头框基因O1（fork⁃headbox O1，FoxO1），协同HDAC3升高血糖，而这种由于HDACIIa亚型（包括HDAC9在内）变化导致的机体代谢变化，可能激活致癌基因Ras，形成不可抑制的增殖［38］。Lapierre等［39］研究发现性别决定区Y框蛋白9（sexdetermining region Y-box 9 protein，SOX9）在乳腺癌中被鉴定为HDAC9靶点，SOX9的下调显著降低HDAC9的促有丝分裂活性，而Salgado等［40］认为三阴性乳腺癌中抑癌因子miR-206的下降会激活HDAC9，进一步促进血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）和丝裂原活化蛋白激酶3（mitogen-activated protein kinase 3，MAPK3）的表达，导致细胞侵袭能力增强。在胶质母细胞瘤的研究中，Yang等［41］研究表明HDAC9的过度表达可以通过激活PDZ结合域转录共激活因子（transcriptional co-activator with PDZ binding motif，TAZ）介导的表皮生长因子受体（epidermal growth factor receptor，EGFR）通路促进细胞增殖。

2.2 HDAC9抑癌作用

前文已叙述过HDAC9的致癌作用，而在一些肿瘤中则截然相反。Lucio-Eterovic等［42］指出HDAC9在高级别脑星形细胞瘤中的mRNA表达显著低于低级别星形细胞瘤组织和正常组织。Yuan等［43］研究指出P53的活性受共济失调性毛细血管扩张D组互补基因（ataxia telangiectasia group D complementing gene，ATDC）的抑制，HDAC9可与ATDC结合并降低其活性，解除ATDC对P53的抑制，促进P53的表达。

近年，Okudela等［44］研究提示在肺腺癌中（特别是淋巴管受累），HDAC9的表达显著下降，并且在下调HDAC9后会促进肿瘤的发展，具体分子机制尚不明确。Micheli等［45］研究中指出，成纤维细胞和小脑前体细胞中HDAC9的过度表达会协同转录辅因子PC3（pheocromocytoma cell-3）/TIS21（TPA-induced sequence 21），减少细胞周期蛋白D1的表达，抑制细胞增殖。

HDAC9在不同肿瘤中产生不同作用，原因可能为：1）HDAC9本身因为基因的选择性剪接而编码多种存在组织差异表达且功能不同的蛋白质亚型［5］。2）HDAC9功能会随肿瘤中靶蛋白的表达量不同而产生变化［43］。3）因磷酸化信号会介导HDAC9进入细胞质实现对核内靶基因去抑制［46］，而各肿瘤间磷酸化信号差异可能是原因之一。4）HDACs还可以通过结合转录因子形成蛋白质复合物［47］，与HDAC9结合的转录因子种类以及数目上的差别也可能导致效应不同。值得一提的是，肿瘤中HDAC9还存在有其他未明确的调节方式［42］。综上所述，HDAC9的表达和功能极其复杂，至今尚未明确，需要进一步的研究证实。

3 HDAC9作为肿瘤治疗靶点的现状

HDAC9的异常表达与肿瘤关系密切，有望成为肿瘤治疗潜在靶点。近年HDACIs的研究已成为肿瘤表观遗传治疗的热点，一般而言，HDACIs的结构包括表面识别基团、Zn2+螯合基团和链接两者的接头，可分为短链脂肪酸、异羟肟酸、环肽和合成苯甲酰胺［48］，主要功能为诱导癌细胞周期阻滞、分化和死亡，减少血管生成和调节免疫应答［49］。目前4种HDACIs，即伏立诺他（SAHA，vorinostat）、罗米地辛（romidepsin）、贝利司他（belinostat）、帕比司他（pano⁃binostat）已被美国食品药品监督管理局（FDA）批准用于皮肤T细胞淋巴瘤（cutaneous T cell lymphoma，CTCL）、外周T细胞淋巴瘤（peripheral T-cell lympho⁃mas，PTCL）以及多发性骨髓瘤的治疗［50］。

然而，广泛的HDACIs具有明显的不良反应和毒性，如引起血小板减少、腹泻和疲劳等。同时由于肿瘤对HDACIs具有抵抗性，因此在实体瘤中HDACIs的效果并不明显［51］。这些都严重限制了其在患者中的治疗应用。近几年研究的趋势是研制更为特异性的HDACIs，并与化疗、放疗以及免疫治疗相结合［52］，通过协同作用取得更好的效果，同时降低肿瘤对HDACIs的抵抗。

HDAC9表观遗传治疗的研究非常有限，Gen⁃darme等［53］研究发现高尔基体的扩增与肿瘤密切相关，进一步确认HDAC1和HDAC9下调是HDACIs介导高尔基体大量分解的重要因素。Wang等［4］指出药物依布硒啉（ebselen）可剂量性抑制HDAC9，Hutt等［54］研究提示SAHA可沉默HDAC9，减少低氧诱导因子 1α（hypoxia inducible factor 1 alpha，HIF-1α）生成，从而抑制肿瘤血管生成。Kim等［55］研究发现特异性抑制HDAC9未引起喉癌细胞系SQ20B放射敏感性的改变，证实HDAC9不参加HDACIs对肿瘤细胞放射敏感度的调节。

4 结论

HDAC9在大部分肿瘤中为过度表达，可促进肿瘤细胞的增殖，造成预后不良，但在部分肿瘤中HDAC9为低表达，抑制肿瘤细胞的生长。HDAC9虽然在不同的肿瘤中产生不同效应，但很多研究表明HDAC9确实在肿瘤发生发展中占有重要地位。由于对HDAC9在不同肿瘤中产生不同效应的作用机制的研究不够深入，针对HDAC9的表观遗传靶向治疗研究极为有限。因此当前应该继续探索HDAC9在不同肿瘤中的异质性作用，明确其作用机制以及与其他基因的相互作用，以期能够根据具体机制研发特异性HDACIs，通过严谨的药代动力学和药效动力学实验确定给药剂量，并通过药物临床试验结合人群特异性确定药物的安全剂量，获得最佳风险效益比。因此，HDAC9有望作为潜在肿瘤治疗靶点，为提高肿瘤治疗的有效率提供可能。