EMMPRIN與惡性腫瘤的研究進(jìn)展

亢渝俊綜述，姜 政審校（重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院消化內(nèi)科，重慶 400016）

細(xì)胞外基質(zhì)金屬蛋白酶誘導(dǎo)因子（EMMPRIN）也簡稱為CD147，EMMPRIN廣泛參與胚胎以及器官形態(tài)發(fā)生、骨質(zhì)重建、傷口愈合等生理過程，同時還參與呼吸、循環(huán)系統(tǒng)疾病、關(guān)節(jié)炎及潰瘍等病理過程。大量研究表明，正常組織中EMMPRIN的出現(xiàn)和調(diào)節(jié)可導(dǎo)致MMPs表達(dá)的升高；而在腫瘤組織中，間質(zhì)細(xì)胞特別是成纖維細(xì)胞分泌MMPs的表達(dá)水平與EMMPRIN的表達(dá)相關(guān)，EMMPRIN對誘導(dǎo)MMPs的生成起關(guān)鍵性作用［1］。此外，EMMPRIN還具有誘導(dǎo)血管生成的潛能。有體內(nèi)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果顯示，EMMPRIN的過度表達(dá)能明顯促進(jìn)腫瘤－宿主細(xì)胞血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）和MMPs的大量產(chǎn)生，導(dǎo)致腫瘤血管的加速生成和生長。因此，EMMPRIN、MMPs、VEGF三者共同作用刺激腫瘤血管的生成，從而促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移［1－2］。

1 EMMPRIN的分子結(jié)構(gòu)及分布

人類編碼EMMPRIN的基因位于第19號染色體短臂13.3，其mRNA約為1 676bp，與MHCⅡ類B鏈有一定同源性。EMMPRIN的CDS區(qū)編碼269個氨基酸，由8個外顯子組成，CDS的N端起始密碼ATG之前的非編碼區(qū)由115個核苷酸組成，其信號肽包含21個氨基酸，而成熟肽包含248個氨基酸。EMMPRIN由核糖體合成后，在信號肽引導(dǎo)下，定位于細(xì)胞膜上，其穿膜區(qū)由24個氨基酸組成，是一種典型的亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)，即3個Leu和1個Phe每隔7個氨基酸出現(xiàn)1次；C端的39個氨基酸組成胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域，中間185個氨基酸組成細(xì)胞外結(jié)構(gòu)域，胞外為典型的IgSF半球形結(jié)構(gòu)域，由4個Cys形成2個二硫鍵構(gòu)成。

EMMPRIN基因可編碼27×103個蛋白，其胞膜外區(qū)有3個相似的N－糖基化天冬酰胺序列，有研究表明用Endo－F糖苷酶消化可使EMMPRIN相對分子質(zhì)量減少20×103，表明此分子存在大量糖基化修飾并且其糖基化程度具有組織特異性。所以在不同組織純化的EMMPRIN，相對分子質(zhì)量為35×103～65×103。完整的EMMPRIN蛋白包括2個IgSF結(jié)構(gòu)域，其中一個包含帶電荷葡萄糖殘基的膜區(qū)和胞內(nèi)功能域。N末端的IgSF結(jié)構(gòu)域?qū)儆贑2型，而靠近胞膜的I F結(jié)構(gòu)域則屬于V型。此外，在不同種屬中，蛋白分布及其糖基化方式亦有不同。不同糖基化方式的EMMPRIN蛋白在不同組織中發(fā)揮不同的功能［2］。

生理狀態(tài)下EMMPRIN僅在上皮細(xì)胞、生殖細(xì)胞、左心室心肌細(xì)胞及腦血管內(nèi)皮細(xì)胞有少量表達(dá)［2］，廣泛參與許多生理功能，如胚胎以及器官形態(tài)的發(fā)生、骨質(zhì)重建及傷口愈合等，同時還參與許多病理過程，如呼吸、循環(huán)系統(tǒng)疾病、關(guān)節(jié)炎及潰瘍等。最新有大量研究證實(shí)，在各種器官的不同病理過程中，EMMPEIN的表達(dá)與各種MMPs的表達(dá)呈明顯相關(guān)性［3］。

2 EMMPRIN的相關(guān)蛋白

EMMPRIN的疏水性跨膜區(qū)域包含一個帶電荷的氨基戊二酸殘基，跨膜區(qū)的這一非典型特征首次被描述于神經(jīng)膜腫瘤蛋白中，并可促進(jìn)寡聚化或增強(qiáng)蛋白質(zhì)之間的相互作用。一些研究通過對CD2EMMPRIN嵌合體的研究，發(fā)現(xiàn)跨橫膜區(qū)及胞漿區(qū)EMMPRIN就是細(xì)胞膜內(nèi)蛋白質(zhì)之間相互作用的關(guān)鍵因素［4］。單羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（MCT）家族中的兩個成員：MCT1和MCT4在細(xì)胞膜的表達(dá)需要EMMPRIN作為它們的分子伴侶。另外，也有實(shí)驗(yàn)證明EMMPRIN與整合蛋白、小窩蛋白1（Cav－1）和親環(huán)素（CyP）［4－5］。這些蛋白間的相互作用對EMMPRIN的功能及解釋EMMPRIN復(fù)雜的生物學(xué)行為起著關(guān)鍵作用。

EMMPRIN已經(jīng)被證實(shí)可同MCT家族中的2個成員MCT1和MCT4發(fā)生相互作用產(chǎn)生共免疫沉淀反應(yīng)。近年有證據(jù)證實(shí)，EMMPRIN在細(xì)胞膜中與MCT1或MCT4的聯(lián)合是MCT介導(dǎo)的乳酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)必不可少的［6］。腫瘤細(xì)胞在低氧環(huán)境下大量增殖，但是它們高糖分解的性質(zhì)導(dǎo)致產(chǎn)生大量的乳酸鹽，MCT能通過控制乳酸鹽的產(chǎn)生來影響腫瘤細(xì)胞生存。MCT的高表達(dá)可作為惡性腫瘤早期的診斷指標(biāo)。

免疫沉淀反應(yīng)和熒光免疫檢驗(yàn)法的定位實(shí)驗(yàn)鑒定出α3β1和α6β1這2種整合蛋白亞型在細(xì)胞之間相接觸的點(diǎn)上與EMMPRIN相聯(lián)合。已有證據(jù)證明這些整合蛋白優(yōu)先與構(gòu)成基質(zhì)膜的主要成分層粘連蛋白和非膠原蛋白進(jìn)行結(jié)合［7］。這就提示：整合蛋白與EMMPRIN的聯(lián)合在腫瘤細(xì)胞發(fā)生轉(zhuǎn)移的各過程中包括促進(jìn)細(xì)胞粘連、血管再生、MMPs的誘導(dǎo)生成［7］、腫瘤細(xì)胞的化學(xué)趨向性及增殖中起著關(guān)鍵作用。

Cav由3個亞型組成（Cav－1，2，3），只有 Cav－1直接與EMMPRIN相關(guān)。這種關(guān)聯(lián)顯然始于高爾基體，隨著Cav－1與細(xì)胞膜上EMMPRIN的結(jié)合以及EMMPRIN低糖基化的形成，從而導(dǎo)致自身聚集的形成。高糖基化的EMMPRIN則導(dǎo)致MMPs的產(chǎn)生［8］。Cav－1是EMMPRIN的負(fù)向調(diào)節(jié)器，利用RNA干擾技術(shù)降低Cav的表達(dá)可導(dǎo)致受損的MMPs的產(chǎn)生［5］。近年，也有學(xué)者證實(shí)下調(diào)Cav－1的表達(dá)可降低高糖基化EMMPRIN的表達(dá)［9］。

近年，有報道指出，觀察到與CyP結(jié)合的環(huán)孢素A可對EMMPRIN的表達(dá)起到負(fù)面影響，這一現(xiàn)象提示CyP可調(diào)節(jié)EMMPRIN的表達(dá)［8－9］，并且EMMPRIN已被確認(rèn)是必不可少的CyP中介信號［10］。有學(xué)者在誘發(fā)哮喘的小鼠模型氣道觀察到Cyp的水平升高，以抗EMMPRIN單克隆抗體觀察到CyPEMMPRIN的相互作用可降低活化的Th－2細(xì)胞聚集到肺的炎性反應(yīng)組織里，導(dǎo)致炎性反應(yīng)因子和嗜酸性粒細(xì)胞聚集的減少從而大大降低肺部的炎性反應(yīng)和病理過程［11］。顯然，Cyp可通過與EMMPRIN的特定聯(lián)系來調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答。

有研究表明，表皮生長因子（EGF）和雙調(diào)蛋白3（AR）能通過表皮生長因子受體酪氨酸蛋白激酶的激活途徑誘導(dǎo)EMMPRIN的表達(dá)，同時EGF和AR的反義cDNA可以下調(diào)EMMPRIN的表達(dá)和 MMPs活性［12］。

3 EMMPRIND的功能：MMPs的誘導(dǎo)劑

EMMPRIN最初是在腫瘤細(xì)胞和成纖維細(xì)胞共同培養(yǎng)體系中觀察到間質(zhì)膠原酶（MMP－1）的表達(dá)增強(qiáng)從而被發(fā)現(xiàn)的。進(jìn)而大量研究證實(shí)，EMMPRIN不僅能夠誘導(dǎo)MMP－1的表達(dá)，還能誘導(dǎo) MMP－2、3、9、11的表達(dá)。用外源性重組的EMMPRIN蛋白處理成纖維細(xì)胞可觀察到MMPs的表達(dá)增加，與EMMPRIN通過腺病毒轉(zhuǎn)導(dǎo)成纖維細(xì)胞對MMPs的影響一致［13］。許多研究表明，膜結(jié)合型的EMMPRIN及溶解型的EMMPRIN均能誘導(dǎo)纖維母細(xì)胞產(chǎn)生大量的MMPs。在條件培養(yǎng)基里可以檢測到以全長蛋白或是部分微囊泡形式存在的可溶型EMMPRIN［14－15］，而且在形式上，由 MMPs介導(dǎo)的EMMPRIN從細(xì)胞表面分裂部分跨膜區(qū)及胞漿區(qū)［16］。

最新有大量研究證實(shí)，在各種器官的不同病理過程中，EMMPEIN的表達(dá)與各種MMPs的表達(dá)呈明顯相關(guān)性［3］。有研究發(fā)現(xiàn)，在急性心肌梗死后的心室重塑過程中，左室心肌細(xì)胞中EMMPRIN、MMP2和MMP9的表達(dá)均有增強(qiáng)［17］。有研究觀察到在動脈粥樣硬化中EMMPRIN的表達(dá)增加，可能與斑塊的不穩(wěn)定性有關(guān)［18］。組織中EMMPRIN廣泛高表達(dá)，它是MMPs的誘導(dǎo)劑，通過誘導(dǎo)MMPs的表達(dá)增強(qiáng)對細(xì)胞外基質(zhì)和基底膜的降解，從而促進(jìn)惡性腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移。

4 EMMPRIN與惡性腫瘤

侵襲和遷移作為惡性腫瘤的生物學(xué)行為之一，是惡性腫瘤發(fā)生浸潤及轉(zhuǎn)移的重要步驟，其機(jī)制復(fù)雜，包含信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、血管的生長、酶與基因的作用，其過程包括腫瘤細(xì)胞的黏附、運(yùn)動、細(xì)胞外基質(zhì)的降解與周圍血管的生成。其中基底膜和細(xì)胞外基質(zhì)的降解是整個過程中的重要環(huán)節(jié)，是影響患者生存預(yù)后的重要因素。MMPs通過降解細(xì)胞外基質(zhì)從而改變腫瘤生長的微環(huán)境，包括腫瘤血管因子和基質(zhì)細(xì)胞，還可以調(diào)節(jié)腫瘤微轉(zhuǎn)移病灶的生長，對腫瘤細(xì)胞的侵襲、遷移、增殖以及VEGF的生成從而導(dǎo)致腫瘤血管生成，甚至對腫瘤的多重耐藥起著重要的作用［19］。腫瘤的多重耐藥和浸潤轉(zhuǎn)移是腫瘤臨床治療中兩大難題，有研究表明底物化療藥物可以促進(jìn)P－糖蛋白（P－gp）與EMMPRIN及 MMPs的表達(dá)［20］。

EMMPRIN在腫瘤組織中廣泛高表達(dá)，它不僅通過刺激成纖維細(xì)胞及腫瘤細(xì)胞表達(dá) MMPs，增強(qiáng)對細(xì)胞外基質(zhì)和基底膜的降解，促進(jìn)惡性腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移，還能通過激活尿激酶型纖溶酶原激活物促進(jìn)腫瘤細(xì)胞浸潤［21］。同時，它以旁分泌的方式作用于血管內(nèi)皮細(xì)胞，以及憑借AKt信號提高VEGF的表達(dá)，刺激腫瘤血管生成［22］。有研究證實(shí)，EMMPRIN還可通過抑制腫瘤細(xì)胞前凋亡相關(guān)蛋白來抑制腫瘤細(xì)胞巢式凋亡［23］，并可誘導(dǎo)透明質(zhì)烷促進(jìn)腫瘤細(xì)胞耐藥的發(fā)生。有實(shí)驗(yàn)證實(shí)：EMMPRIN及乙酰肝素酶的表達(dá)與癌細(xì)胞的侵襲轉(zhuǎn)移及患者預(yù)后明顯相關(guān)［24］。近年來，許多免疫組化研究顯示EMMPRIN廣泛參與不同種類腫瘤的生長及預(yù)后，如肝細(xì)胞癌、宮頸癌、肺腺癌和腎癌［25－26］。另有研究表明，EMMPRIN在胃癌中的表達(dá)水平同微血管的密度呈正相關(guān)，EMMPRIN表達(dá)的增強(qiáng)可促進(jìn)胃癌的發(fā)展及浸潤。同時EMMPRIN在胃腸道癌中的高表達(dá)也促進(jìn)了癌細(xì)胞的增殖及肝轉(zhuǎn)移［27］。

EMMPRIN可能參與不同腫瘤的生長及預(yù)后。有學(xué)者通過研究前列腺癌和腎癌生長過程中EMMPRIN的表達(dá)，提出EMMPRIN可作為判斷腫瘤預(yù)后的獨(dú)立因子［28］。也有研究發(fā)現(xiàn)在早期肝癌組織中包括在天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶和γ－谷氨酰轉(zhuǎn)肽酶表達(dá)水平很低的患者的肝癌組織中，EMMPRIN的表達(dá)明顯高于正常組織者，提示EMMPRIN可能對診斷早期腫瘤具有重要意義［29］。在對比口腔良性病變、癌前病變及口腔腫瘤中EMMPRIN的表達(dá)后，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)：在良性病變及正?？谇火つぶ?，EMMPRIN僅在基底細(xì)胞中低表達(dá)；在癌前病變?nèi)琊つぐ装咧?，EMMPRIN表達(dá)增強(qiáng)并與病變的不良程度呈正相關(guān)；口腔腫瘤中，EMMPRIN在細(xì)胞表面呈強(qiáng)表達(dá)［30］。也有學(xué)者觀察124例膀胱移行癌患者接受順鉑化療后EMMPRIN及生存素的表達(dá)發(fā)現(xiàn)：在已經(jīng)發(fā)生腫瘤轉(zhuǎn)移的患者中，EMMPRIN及生存素的表達(dá)可作為判斷預(yù)后的獨(dú)立指標(biāo)；在尚未發(fā)生轉(zhuǎn)移的患者中，二者的表達(dá)對預(yù)測5年生存率有著重要的意義；并且EMMPRIN還可以作為惡性腫瘤對化療效果的評價指標(biāo)［31］。

EMMPRIN在腫瘤的生長、侵襲、轉(zhuǎn)移過程及多重耐藥中起重要作用；許多研究提示EMMPRIN有望成為一些惡性腫瘤早期診斷、評價預(yù)后、分期、分級及耐藥性評價的指標(biāo)，但是具體分子作用機(jī)制尚未完全明確，需進(jìn)一步研究。

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