E—cadherin與腫瘤侵襲、轉移相關性研究進展

楊森果　毛大華　楊海松　陳騰祥　張萌萌

摘 要：惡性腫瘤的侵襲、轉移特性使其成為癌癥患者死亡的首要原因，不僅給治療帶來了一定的難度，更讓患者承受了身體及心理的巨大痛苦。探究惡性腫瘤侵襲、轉移的機制，并針對其相關分子標志物尋找抑制靶點，是臨床醫(yī)務工作者及基礎醫(yī)學研究者面臨的巨大挑戰(zhàn)。惡性腫瘤的侵襲、轉移機制是一個多方面因素相互作用的復雜過程，包括了腫瘤細胞自身生物學行為、腫瘤細胞生存的微環(huán)境、及各種細胞因子、信號通路等因素。上皮-間質轉化是近年來腫瘤侵襲、轉移領域的研究熱點，而上皮型鈣黏蛋白是上皮-間質轉化過程中一種主要的蛋白標志物，更好的理解上皮型鈣黏蛋白與上皮-間質轉化的關系及它們在癌癥進展中所涉及的機制，能夠為晚期轉移性腫瘤治療及預防的相關研究提供理論及實驗依據(jù)。因此本文就上皮-間質轉化與腫瘤侵襲、轉移的研究作一綜述。

關鍵詞：E-cadherin；上皮-間質轉化；腫瘤；侵襲；轉移

中圖分類號：R73-37 文獻標識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2018.04.002

文章編號：1006-1959（2018）03-0003-03

Abstract：The invasion and metastasis of malignant tumor make it the leading cause of death in cancer patients.It not only brings some difficulties to the treatment，but also endures great physical and psychological suffering.To explore the mechanism of invasion and metastasis of malignant tumor and find the target of inhibition against its related molecular markers is a great challenge for clinical medical workers and basic medical researchers.Malignant tumor invasion and metastasis mechanism is a complex process of interaction of many factors，including the biological behavior of tumor cells themselves，the microenvironment of tumor cells survival， and various cytokines，signaling pathways and other factors.Epithelial-mesenchymal transition（EMT）is a hotspot in the field of tumor invasion and metastasis in recent years.E-cadherin is a major protein marker in EMT，and better Understanding the relationship between E-cadherin and EMT and their mechanisms involved in cancer progression can provide theoretical and experimental evidence for the research on the treatment and prevention of advanced metastatic tumors.Therefore，this article reviews E-cadherin and tumor invasion and metastasis.

Key words：E-cadherin；Epithelial-mesenchymaltransition；Tumor；Invasion；Metastasis

侵襲、轉移是惡性腫瘤致患者死亡的首要原因。上皮-間質轉化（epithelial-mesenchymaltransition，EMT）是腫瘤侵襲、轉移的一重要過程，其意義是腫瘤細胞在發(fā)生侵襲、轉移時從上皮表型轉變?yōu)殚g質表型，從原發(fā)灶脫落進入轉移途徑，這一過程伴隨著各種蛋白標志物的改變與相關信號通路的激活或抑制。上皮型鈣黏蛋白（E-cadherin）是這一過程中最為主要的蛋白標志物，其所介導的上皮細胞間的粘附是抑制腫瘤細胞侵襲、轉移的有效途徑。

1 E-cadherin與EMT的關系

正常的上皮細胞由于基因和表觀遺傳學變化可發(fā)展為原位癌，如果進一步發(fā)生基底膜分散，細胞之間的黏附破壞，則會發(fā)生EMT轉化，轉化的癌細胞經(jīng)過淋巴系統(tǒng)、血液系統(tǒng)或其他轉移途徑，最終轉移至其他器官，其中上皮型鈣黏蛋白表達逐漸下調是EMT的標志性事件。上皮型鈣黏蛋白（E-cadherin）是鈣黏蛋白亞家族成員，是一種跨膜糖蛋白，相對分子質量137 kDa，主要表達于上皮細胞膜，是上皮細胞之間相互連接的重要標志蛋白，維持細胞之間的極性狀態(tài)。E-cadherin的結構包括N-端胞外區(qū)、跨膜疏水區(qū)及C-端胞內(nèi)區(qū)，E-cadherin的胞外段之間可以共同形成“拉鏈”結構，這種“拉鏈”結構構成的黏附連接系統(tǒng)，被稱為“浸潤抑制系統(tǒng)”[1]，此浸潤抑制系統(tǒng)在抑制腫瘤細胞侵襲、轉移時發(fā)揮著重要作用。若E-cadherin表達下降，上皮細胞之間會失去正常極性，發(fā)生黏附缺失，從而從上皮表型轉變?yōu)殚g質表型，即發(fā)生了EMT，而腫瘤細胞發(fā)生EMT是其表現(xiàn)出侵襲、轉移能力的基礎。若在缺失E-cadhein的細胞株中重新轉入E-cadherin，則可逆轉細胞株的低分化狀態(tài)，使其重新獲得細胞之間的高度黏附，恢復到高分化的上皮樣表型[2]。

2 E-cadherin與腫瘤細胞侵襲、轉移的關系

腫瘤的遠處轉移是癌癥患者死亡的首要原因。腫瘤發(fā)生遠處轉移的過程中，EMT是其必經(jīng)途徑，而E-cadherin表達下調，又是EMT的標志性事件，即在上皮細胞中E-cadherin正常表達，但在腫瘤細胞發(fā)生侵襲、轉移時，其表達會下調[3]。Davies等人發(fā)現(xiàn)，在高分化的卵巢癌上皮細胞中，E-cadherin正常表達，但當卵巢癌發(fā)生轉移時，其腹水中轉移癌細胞的E-cadherin則表達下調[4]。莫倩珍等人關于E-cadherin與乳腺癌病理學相關指標相關性的Meta分析也顯示：乳腺癌組織中E-cadherin的異常表達，與乳腺癌的進展及轉移密切相關[5]。Carico等人通過分析57例宮頸癌患者的免疫組化結果，發(fā)現(xiàn)E-cadherin的表達隨著宮頸癌組織分化程度的降低而降低[6]。在人類其他惡性腫瘤如直腸癌、喉癌等，也有研究得到相似結果，證明了E-cadherin表達缺失與腫瘤的侵襲、轉移的相關性[7，8]。

3 E-cadherin與相關細胞因子的關系

3.1 E-cadherin與EGF的關系 表皮生長因子（epidermal growth factor，EGF）是一種主要由上皮細胞分泌的重要細胞因子，分子量為6 kD，其結構的構成主要包括53個氨基酸殘基組成的單鏈多肽。于上世紀60年代由Cohen教授在提純小鼠頜下腺神經(jīng)生長因子時發(fā)現(xiàn)[9]。而后部分學者將這一因子加入培養(yǎng)的皮膚組織時發(fā)現(xiàn)，它可以直接促進皮膚組織的生長，故將其命名為表皮生長因子。

腫瘤細胞發(fā)生上皮間質轉化的過程中，EGF是一較重要的細胞因子可以對其進行調控。表皮生長因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）是一種定位于細胞膜，并廣泛表達于上皮細胞表面的具有酪氨酸蛋白激酶活性的受體，與Her2/ErbB-2、Her3/ErbB-3、Her4/ErbB-4等同歸入Her/Eerb家族，結構上由胞外區(qū)、跨膜區(qū)、胞內(nèi)區(qū)組成[10]。EGF作為EGFR的配體之一，可以通過胞外區(qū)的結合及相互作用而形成同源二聚體，這種二聚體可以激活胞內(nèi)酪氨酸激酶區(qū)，促使EGFR酪氨酸殘基磷酸化，進而啟動一系列信號通路如：Ras/Raf/MAPK/ERK通路、PI3K/PDK1/AKT通路、JAK/STAT通路等[11]，E-cadherin則是這些通路下游接受調控的蛋白之一，這些通路的激活均可一定程度上對E-cadherin的表達進行調控。徐建華等人通過使用EGF誘導結腸癌細胞侵襲遷移后發(fā)現(xiàn)，EGF可以通過JAK2/STAT3通路下調E-cadherin的表達，并增強結腸癌細胞侵襲遷移的能力[12]。Normanno也發(fā)現(xiàn)，在原發(fā)性乳腺小葉癌中，E-cadherin的下調與EGFR的過表達及淋巴結轉移密切相關[13]。黎景佳等人也發(fā)現(xiàn)，通過小分子酪氨酸激酶抑制劑阻斷EGFR信號通路后，喉癌Hep-2細胞E-cadherin表達上調[14]。

3.2 E-cadherin與FGF的關系 堿性成纖維細胞生長因子（basic fibroblast growth factor，bFGF）是一種活性較強的促細胞分裂原，由155個氨基酸殘基組成。它廣泛存在人體的正常組織中，如上皮細胞、內(nèi)皮細胞、成纖維細胞等，其生物活性廣泛，在細胞增殖及遷移、血管生成、細胞黏附等方面均發(fā)揮一定作用[15]。

bFGF同樣是調控EMT過程中較為重要的一種細胞因子，Godpodarowicz[16]等在1974年第一次從牛腦垂體中分離提純出bFGF，并發(fā)現(xiàn)其可以促進成纖維細胞分裂增殖，故將其命名為成纖維細胞生長因子。bFGF的分子量為34～38kb，人源性bFGF基因定位于4q27，為單拷貝序列，具有很好的穩(wěn)定性。bFGF通過與成纖維細胞生長因子受體（fibroblast growth factor receptor，F(xiàn)GFR）結合形成二聚體，激活Ras/Raf/MAPK/ERK與PI3K/PDK1/AKT等信號通路，進而參與腫瘤的發(fā)生發(fā)展過程。蔡宏鳳等人發(fā)現(xiàn)，bFGF可以下調肺腺癌細胞株中E-cadherin的表達[17]。Mingming Hu等人通過一項關于bFGF預測肺癌預后的Meta分析得出結論：bFGF是小細胞肺癌和非小細胞肺癌預后差的潛在指標，這也間接說明了bFGF在腫瘤細胞發(fā)生EMT過程中起著重要作用[18]。

3.3 E-cadherin與TGF-β的關系 轉化生長因子β（transforming growth factor-β，TGF-β）是腫瘤細胞發(fā)生EMT的一個重要生長因子，TGF-β由兩個結構相近的分子量為12.5 kDa亞單位借二硫鍵連接而成的雙體，在哺乳動物中發(fā)現(xiàn)了TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3、TGF-β1β2四個亞型，人TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3的基因定位于染色體19q3、1q41及14q24，均含有7個外顯子，核苷酸序列有高度同源性，編碼的前體分子C端者有9個保守的Cys[19]。

TGF-β可以通過Smad依賴型信號通路、MAPK、PI3K＼AKT及mTOR等信號通路來調控EMT的發(fā)生發(fā)展過程[20]。TGF-β主要表達于上皮細胞、纖維組織細胞、血管內(nèi)皮細胞等。起初TGF-β的研究僅限于炎癥、組織修復等方面。而近年來，越來越多的研究發(fā)現(xiàn)TGF-β在腫瘤細胞增殖、分化、遷移及侵襲等過程中均發(fā)揮了重要作用，其具有促進腫瘤細胞異常增殖、血管生成及轉移、侵襲等功能[22]。李華等人通過用TGF-β誘導肺腺癌A549細胞系，發(fā)現(xiàn)TGF-β可以誘導肺腺癌細胞發(fā)生EMT，并且使E-cadherin表達下調[21]。王峰等人在關于食管鱗癌的研究中也發(fā)現(xiàn)，TGF-β誘導了食管鱗癌細胞發(fā)生了EMT，且E-cadherin的表達明顯下調[23]。

3.4 E-cadherin與Rap1的關系 Rap1屬于單體蛋白，其分子量較小，約20～25 kDa，Rap1在細胞增殖與細胞黏附過程中起著重要作用，它不僅參與Integrin介導的細胞與細胞外基質的黏附，而且還調控E-cadherin介導的細胞黏附[24]。

Price等人發(fā)現(xiàn)，E-cadherin的胞內(nèi)結構域能與C3G相互作用，兩個細胞的E-cadherin的胞外結構域相互交聯(lián)顯著的增強了Rap1的活性，這對于形成細胞間緊密的連接結構是必須的，抑制Rap1活性則可導致上皮細胞之間連接的破壞[25]。張茜等人也發(fā)現(xiàn)，Rap1特異性GTP酶活化蛋白之一的SPA-1表達降低時可以誘導E-cadherin的表達，過表達SPA-1則可以降低E-cadherin的表達水平，這也直接證明了Rap1在調控細胞之間的黏附時與E-cadherin之間的負調控關系[26]。

3.5 E-cadherin與Snail的關系 Snail是一類具有鋅指結構的轉錄因子，在脊椎動物的中胚層起進化保守的作用。Snail家族包括Sail、E12/FA7、ZEBl、SIPl、Slug，其羧基端高度保守，含4～6個鋅指結構C2H2，為DNA結合區(qū)；氨基端多變，為調節(jié)區(qū)，但在氨基末端存在進化保守的SNAG（Snail/Gfi）結構域，是轉錄抑制所必需的結構[27]。Snail的作用是促進細胞間的遷移轉換，包括EMT，而Snail在其中發(fā)揮核心作用。它直接寡集抑制復合體，進而抑制基因表達，在其發(fā)揮作用時有E-cadherin參與[28]。現(xiàn)已公認，E-cadherin是Snail的靶基因，Snail與E-cadherin結構內(nèi)的E-box序列相結合（通過鋅指結構），直接抑制E-cadherin的轉錄，從而降低上皮細胞間的粘附作用，使細胞間結構松散，易于擴散，發(fā)生遠處轉移和浸潤[29]。Ye SeobJee等人通過Snail cDNA和si DNA轉染胃癌細胞，發(fā)現(xiàn)Snail高表達后會引起炎性因子PGE2和IL-1β的劑量和曝光時間增加，通過環(huán)氧合酶-2（COX-2）途徑降低E-cadherin的表達[30]。

4展望

EMT是腫瘤發(fā)生侵襲、轉移的必經(jīng)事件，而E-cadherin作為EMT的標志性蛋白，在腫瘤侵襲轉移過程中發(fā)揮重要作用。因此研究E-cadherin在EMT過程中的相關機制有助于更深入的了解腫瘤侵襲轉移的生物學特性，并且讓E-cadherin成為抑制腫瘤侵襲、轉移的一個新的靶點，具有潛在的臨床應用價值。但EMT是一個多種因素相互作用的復雜過程，除E-cadherin之外，還有其余的標志物有待進一步研究。

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收稿日期：2017-10-9；修回日期：2017-10-13

編輯/李樺