Claudin蛋白與腫瘤關(guān)系的研究進(jìn)展

徐 冬(綜述),劉 通(審校)

(南昌大學(xué)a.研究生院醫(yī)學(xué)部2008級;b.第一附屬醫(yī)院泌尿外科,南昌330006)

正常機(jī)體上皮組織細(xì)胞間存在著緊密連接(tight junction,TJ)復(fù)合物,位于復(fù)合物最頂端的就是TJ。TJ具有細(xì)胞黏附、維持細(xì)胞極性和通透性及輔助傳遞調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、分化信號等作用,對維持上皮組織細(xì)胞正常的結(jié)構(gòu)及功能極為重要。Claudin蛋白是TJ的主要成分,參與維持TJ的各種功能,其表達(dá)異常與多種腫瘤密切相關(guān)。本文就Claudin蛋白與腫瘤關(guān)系的研究進(jìn)展作一綜述。

1 Claudin蛋白概況

1998年,Furuse M.等[1]首次為人們揭開了Claudin蛋白的面紗,他們從雞肝中鑒定出2個分子質(zhì)量為22 kU的TJ蛋白片段,分別命名為Claudin-1和Claudin-2。

1.1 Claudin蛋白的結(jié)構(gòu)、功能及分布

Claudin蛋白又稱閉合蛋白,是一類分子量約為2萬～2萬7千的跨膜TJ蛋白,迄今為止已發(fā)現(xiàn)至少24個家族成員。每一個Claudin蛋白均由4個跨膜結(jié)構(gòu)域和2個細(xì)胞外環(huán)組成,其羧基端和氨基端均在細(xì)胞內(nèi)。Claudins的兩個大小不等的環(huán)狀結(jié)構(gòu)是形成TJ的重要結(jié)構(gòu)基礎(chǔ),對于TJ條帶形成和離子選擇通透性具有重要作用。Claudin蛋白的羧基端還含有一些磷酸化位點(diǎn)和PSD-95/Dlg/ZO-1(PDZ)結(jié)合序列。Claudin蛋白的磷酸化能調(diào)節(jié)其在TJ復(fù)合體中的定位,而PDZ結(jié)合序列使Claudin蛋白可與TJ膜相關(guān)蛋白的鳥苷酸激酶同工酶、閉合小環(huán)蛋白(ZO-l、ZO-2、ZO-3)及富含 PDZ結(jié)構(gòu)域的蛋白1結(jié)合,并間接同肌動蛋白絲結(jié)合蛋白6和菌環(huán)蛋白作用,在信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中發(fā)揮重要的作用。不同的Claudin蛋白以多種組合方式參與構(gòu)成TJ,使TJ的結(jié)構(gòu)和功能具有多樣性。

Claudin蛋白并不局限于TJ中,它們可以沿著上皮細(xì)胞側(cè)面和基底細(xì)胞質(zhì)膜分布。在神經(jīng)系統(tǒng)、皮膚、內(nèi)臟組織中均有Claudins分布,其表達(dá)模式具有一定的組織特異性,即使在同一種組織中也可有不同的表達(dá)模式。

1.2 Claudin蛋白的調(diào)節(jié)

有研究顯示,Ca2+、蛋白激酶C、轉(zhuǎn)錄因子Snail等多種信號分子參與 TJ的表達(dá)調(diào)節(jié)。Claudins對細(xì)胞連接處選擇滲透性的調(diào)節(jié)主要通過蛋白激酶途徑實(shí)現(xiàn)。蛋白激酶A或蛋白激酶C作用于Claudin蛋白上特定氨基酸靶點(diǎn),Claudins的磷酸化會使TJ功能下降。轉(zhuǎn)錄因子Snail直接與編碼Claudin-3、4和7基因的啟動子E-盒結(jié)合,進(jìn)而抑制相關(guān)啟動子的活性[2]。

1.3 Claudins組成的TJ的結(jié)構(gòu)和功能

Claudin蛋白與咬合蛋白Occludin和連接黏附分子JAM s等共同組成TJ,其中Claudin蛋白是TJ的主要成分,構(gòu)成了TJ的骨架[3]。TJ又稱閉鎖小帶,是位于細(xì)胞側(cè)膜最頂端的一組連續(xù)網(wǎng)結(jié)狀的條索,它同黏附連接和橋粒共同組成了TJ復(fù)合體。TJ除了有加強(qiáng)細(xì)胞間連接的機(jī)械作用外,在控制細(xì)胞間離子流和維護(hù)組織內(nèi)穩(wěn)態(tài)上起重要作用,這就是TJ的屏障功能。TJ像柵欄一樣連續(xù)地環(huán)繞細(xì)胞頂端,阻止上皮細(xì)胞頂側(cè)膜和基底外側(cè)膜中不同分子的相互混雜,這種功能被稱為柵欄功能。若柵欄功能被破壞,將導(dǎo)致細(xì)胞極性丟失。此外,在信號傳導(dǎo)上TJ也起了重要作用。

2 Claudin蛋白與腫瘤的關(guān)系

Claudin蛋白在多種腫瘤中出現(xiàn)異常表達(dá),其異常表達(dá)改變了 TJ的正常結(jié)構(gòu)及功能,從而使細(xì)胞極性丟失并允許營養(yǎng)物質(zhì)及其他對腫瘤細(xì)胞存活和生長的必需因子擴(kuò)散,在腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移和腫瘤細(xì)胞的營養(yǎng)供給方面起到重要的作用[4]。Soini Y.[5]通過免疫組化發(fā)現(xiàn)Claudin-2在前列腺癌、乳腺癌中表達(dá)下調(diào),同時Claudin-3在腎癌、膀胱癌中以及Claudin-4在腎癌、肝癌中的表達(dá)也是下調(diào)的。Claudin蛋白的表達(dá)下調(diào)使得TJ結(jié)構(gòu)遭到破壞,結(jié)果導(dǎo)致癌細(xì)胞的凝聚力降低、分化變差及侵襲性增加。

2.1 Claudin蛋白與腦膜瘤的關(guān)系

Hahn H.P.等[6]發(fā)現(xiàn),Claudin-1在腦膜瘤中呈陽性表達(dá)。而其他腦部腫瘤,如前庭神經(jīng)鞘瘤、血管外皮細(xì)胞瘤則無表達(dá)。因此,他們認(rèn)為 Claudin-1可作為腦膜瘤的一個特定指標(biāo),若能結(jié)合其他標(biāo)記物同時檢測,其效果可能會更好。

2.2 Claudin蛋白與乳腺癌的關(guān)系

在不同類型的乳腺癌中,Claudin蛋白的表達(dá)水平各不相同。與正常的乳腺上皮細(xì)胞比較,Claudin-3、4在原發(fā)性乳腺癌中均有不同程度的表達(dá)升高[7]。相反,Tokés A.M.等[8]發(fā)現(xiàn),乳腺癌中Claudin-1、7的表達(dá)是下調(diào)或者缺失的。Claudin-l的低表達(dá)與乳腺癌臨床分期和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有關(guān)。Claudin-7在高等級浸潤性導(dǎo)管癌和高等級原位導(dǎo)管癌中表達(dá)缺失,而且Claudin-7表達(dá)缺失與腫瘤的分級、腫瘤的復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。

2.3 Claudin蛋白與肺癌的關(guān)系

有研究發(fā)現(xiàn),肺鱗狀細(xì)胞癌有Claudin-1的陽性表達(dá)和Claudin-5的陰性表達(dá),而肺腺癌有Claudin-5的陽性表達(dá)和Claudin-1的陰性表達(dá)。因此,Claudin-1、5的表達(dá)情況對鑒別肺鱗狀細(xì)胞癌和肺腺癌有幫助[9]。另外,Chao Y.C.等[10]還發(fā)現(xiàn)Claudin-1在肺腺癌中具有轉(zhuǎn)移抑制作用,其表達(dá)減少,促進(jìn)了腫瘤的轉(zhuǎn)移。

2.4 Claudin蛋白與消化系統(tǒng)腫瘤的關(guān)系

1) Claudin蛋白與食管癌的關(guān)系。大部分食管鱗狀細(xì)胞癌表達(dá)Claudin-1。Claudin-3、5在食管腺癌中的表達(dá)要高于食管鱗狀細(xì)胞癌,Claudin-3的表達(dá)缺失與腫瘤遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移密切相關(guān)[11]。此外,Lioni M.等[12]應(yīng)用RNAi技術(shù)敲除Claudin-7,結(jié)果導(dǎo)致E-鈣黏蛋白表達(dá)減少,從而促進(jìn)細(xì)胞生長及浸潤,提示Claudin-7的表達(dá)與腫瘤進(jìn)展密切相關(guān)。

2) Claudin蛋白與胃癌的關(guān)系。Claudin-1、3、4、5在胃腺癌中均有表達(dá)。在胃腺癌研究中發(fā)現(xiàn),Claudin-1在低分化腺癌中的表達(dá)低于高、中分化腺癌中的表達(dá),而在已侵及固有肌層和腹壁或淋巴轉(zhuǎn)移的腺癌中表達(dá)明顯高于僅侵及黏膜和黏膜下層,而無淋巴轉(zhuǎn)移的腺癌[13]。與腸型胃癌相比,Claudin-3、4的蛋白水平在胃彌散型腺癌中減少[14]。因此檢測Claudin-3、4的表達(dá)有助于胃癌的早期診斷。

3) Claudin蛋白與胰腺癌的關(guān)系。有研究顯示,92%的胰腺導(dǎo)管癌表達(dá)Claudin-4,58%表達(dá)Claudin-1。Claudin-1的表達(dá)與腫瘤組織學(xué)等級呈負(fù)相關(guān)。在增生性病灶和腺瘤中表達(dá)較多,而在浸潤性癌中表達(dá)最少[15]。另外,Claudin-18高度表達(dá)于浸潤性胰腺癌中,且多見于高分化腺癌,在正?；蚍磻?yīng)性導(dǎo)管中僅弱表達(dá)[16]。

4) Claudin蛋白與肝細(xì)胞癌的關(guān)系。肝細(xì)胞癌中Claudin-7的過度表達(dá)有大、小依賴性,在＜2 mm的腫瘤中表達(dá),而在中等大小的腫瘤(5mm)和較大的腫瘤中(≥10 mm)表達(dá)缺失[17]。Claudin-10也在原發(fā)性肝細(xì)胞癌中表達(dá),并與肝細(xì)胞癌的復(fù)發(fā)相關(guān)[18]。

5) Claudin蛋白與結(jié)腸癌的關(guān)系。de Oliveira S.S.等[19]證實(shí) ,在大腸癌中 C laudin-1、3、4 的表達(dá)較正常組織增高。Claudin-1表達(dá)增高與結(jié)腸癌的轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。有研究顯示,在結(jié)腸癌細(xì)胞中通過抑制Claudin-1的表達(dá),可使癌細(xì)胞的侵襲力減弱[20]。Nakayama F.等[21]發(fā)現(xiàn),在大多數(shù)結(jié)腸癌患者中Claudin-7表達(dá)下調(diào),其中 20%低表達(dá)患者Claudin-7啟動子區(qū)超甲基化。

2.5 Claudin蛋白與泌尿系腫瘤的關(guān)系

1) Claudin蛋白與腎癌的關(guān)系。Fritzsche F.R.等[22]認(rèn)為,Claudin-1的差異表達(dá)與腎惡性腫瘤的進(jìn)展相關(guān),可作為判斷腎細(xì)胞癌預(yù)后的一個指標(biāo)。此外,Claudin-7在腎嫌色細(xì)胞癌中普遍表達(dá),而在腎透明細(xì)胞癌和腎嗜酸粒細(xì)胞腺瘤中不表達(dá)。Claudin-7的差異表達(dá)有望應(yīng)用在區(qū)分腎嫌色細(xì)胞癌與腎嗜酸粒細(xì)胞腺瘤[23]。

2) Claudin蛋白與膀胱癌的關(guān)系。有研究顯示,80%以上的膀胱上皮癌表達(dá)Claudin-1、3、4、7,Claudin蛋白的表達(dá)與腫瘤的等級相關(guān)[24]。

3) Claudin蛋白與前列腺癌的關(guān)系。與正常前列腺上皮細(xì)胞組織相比,前列腺癌中,Claudin-3蛋白的表達(dá)水平明顯升高,免疫組化同樣也證實(shí)了Claudin-1、4、7蛋白在前列腺癌組織中有強(qiáng)表達(dá)[25]。

2.6 Claudin蛋白與女性生殖系統(tǒng)腫瘤的關(guān)系

1) Claudin蛋白與卵巢癌的關(guān)系。Santin A.D.等[26]發(fā)現(xiàn),在卵巢癌中 Claudin-3和 Claudin-4表達(dá)升高。Claudin-3、4的表達(dá)升高增強(qiáng)了卵巢癌的侵襲性,同時與基質(zhì)金屬蛋白酶 2的活性增加有關(guān)[27]。在卵巢漿液性癌中,Claudin-3和Claudin-4的表達(dá)增加除了與腫瘤的侵襲性增加有關(guān)外,還與腫瘤的預(yù)后密切相關(guān)[28]。與原發(fā)癌和實(shí)體癌相比,卵巢癌流出物中也有Claudin蛋白的高表達(dá),并且與較低的總存活數(shù)有關(guān)[29]。

2) Claudin蛋白與子宮內(nèi)膜癌的關(guān)系。與正?；蛘吲c增生的組織內(nèi)膜相比,Claudin-3和Cluadin-4的m RNA、蛋白的表達(dá)水平在非典型子宮內(nèi)膜增生和子宮內(nèi)膜癌內(nèi)升高。并且有研究證實(shí)在子宮內(nèi)膜癌中Claudin-3、4的過表達(dá)與腫瘤侵襲性增加相關(guān)[30-31]。

3) Claudin蛋白與子宮頸腫瘤的關(guān)系。Lee J.W.等[32]報道,在子宮頸正常上皮細(xì)胞中未見Claudin-1表達(dá),在低級鱗狀上皮內(nèi)瘤變(LSIL)中表達(dá)升高(53%),在高級鱗狀上皮內(nèi)瘤變(HSIL)和侵襲性鱗狀細(xì)胞癌(ISCC)中呈高水平表達(dá)(分別為90%和100%),提示Claudin-1的持續(xù)表達(dá)可能是LSIL向HSIL進(jìn)展的重要基因改變,LSIL中出現(xiàn)Claudin-1預(yù)示著病變有向高度惡變進(jìn)展的傾向。

2.7 Claudin蛋白與其他惡性腫瘤的關(guān)系

Claudin-1在良性痣、混合性痣和大多數(shù)惡性黑色素瘤中均有表達(dá),但大多數(shù)轉(zhuǎn)移性黑色素瘤中Claudin-1蛋白表達(dá)缺失,且Claudin-1表達(dá)下降將促進(jìn)黑色素瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移[33]。

3 結(jié)語

由于Claudin蛋白在腫瘤中的高度特異性表達(dá),使Claudin蛋白可能成為多種不同腫瘤的分子標(biāo)記物。另外,某種特定的Claudin蛋白可被當(dāng)作預(yù)測患者預(yù)后的標(biāo)記物。C laudin蛋白的表達(dá)缺失在多種癌癥中也有報道。在某些情況下,Claudin蛋白的表達(dá)缺失還與腫瘤的轉(zhuǎn)移相關(guān)。在不同的癌癥中區(qū)分Claudin蛋白的表達(dá)情況,在診斷、鑒別上和對患者的預(yù)后判斷方面具有重要作用。在腫瘤治療方面,Claudin蛋白也有重要價值。如Claudin-3和Claudin-4都是產(chǎn)氣莢膜桿菌腸毒素(CPE)的受體,當(dāng)把CPE局部注入乳腺癌組織內(nèi)后,過度表達(dá)Claudin-3、4的癌細(xì)胞表現(xiàn)出明顯的細(xì)胞溶解作用[7]。雖然Claudin蛋白在腫瘤發(fā)生、發(fā)展過程中所起到的具體作用還不清楚,但有理由相信檢測Claudin蛋白將很快在腫瘤的診斷方面發(fā)揮重要的作用。

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