E-cadherin、α-catenin與腫瘤研究進展*

張 穆 劉 君

(1.泰山醫(yī)學院,山東 泰安 271016；2.泰安市中心醫(yī)院，山東 泰安 271000)

細胞粘附分子參與細胞與細胞之間的粘著。目前已知的粘附分子其結構由三部分組成：①胞外區(qū)；②跨膜區(qū)，③胞質區(qū)，目前大家一致認為CAM(細胞粘附分子)有五大類型，它們分別是：整合素、選擇素、鈣粘附分子(Cadherin)、粘蛋白樣家族、免疫球蛋白超家族，它們的功能雖略有差異，但當粘附作用出現(xiàn)異常時，會出現(xiàn)細胞的異常聚集、侵襲及轉移，最終導致惡性腫瘤的形成及轉移。上皮型鈣粘素(E-cadherin,簡化E-cad)是鈣粘素(鈣粘附分子Cadherin、可簡寫為Cad)三大類中最重要的一個類型，它對于細胞分化及組織形成起重要作用。連接素(catenins)包括α-(102KDa)、β-(88KDa)、γ-(82Kda)catenin和p120ctn 。近年來腫瘤的高發(fā)病率、高轉移率、高死亡率已使其逐漸成為威脅人類生命健康的重大疾病。越來越多的研究表明，促進腫瘤的發(fā)生以及發(fā)展過程，是不同因素分別在多種水平相互協(xié)同、互相作用的結果。粘附、降解、運動和血管形成等一系列復雜的步驟，促成了癌細胞浸潤和轉移[1]，細胞粘附性主要是由粘附分子完成的，當細胞粘附分子的功能受損時，如E-cadherin表達下調，癌細胞脫離粘附分子的粘著，脫離原發(fā)灶構成了浸潤、轉移的關鍵一步。其中E-cadherin、α-catenin功能的正常發(fā)揮對維持上皮組織的完整性，其在防止癌細胞脫離原發(fā)灶的過程中有重要作用[2]。E-cadherin 并不直接與α-catenin相連，而是借助于β- catenin連接在E-cadherin與α-catenin之間。E-cadherin/β- catenin形成的復合物通過α-catenin與骨架連接，已知如果缺乏α-catenin，E-cadherin/β- catenin形成的復合物功能將受損，細胞不能形成穩(wěn)定的連接[3]。近年E-cadherin的功能研究比較多，人們已經注意到其功能受損直接關系到癌細胞侵襲、轉移，因為E-cadherin決定著細胞間的相互黏附力的強弱，一旦E-cadherin數量減少(即所謂的表達下降或缺失)，癌細胞就容易脫離原處的細胞群，當其他促癌轉移的條件成熟時，癌細胞就可脫離原發(fā)灶而發(fā)生侵襲和轉移[4]。

1 E-cadherin

1.1 E-cadherin的分類和命名

細胞-細胞黏附和細胞-基質黏附是細胞黏附分子的兩種粘附方式。在細胞-細胞黏附中又有同質黏與附異質黏附兩種情況，前者指相同細胞間的粘附，后者指兩種以上細胞間的黏附[5]。目前大家一致認為CAM(細胞粘附分子)有五大類型，它們分別是：鈣粘附分子(Cadherin)、整合素、粘蛋白樣家族、免疫球蛋白超家族和選擇素。鈣粘附蛋白(Cadherin、可簡寫為Cad)又有以下幾種：其一，上皮型鈣粘素(E-cadherin,簡化E-cad)。其二：神經型鈣粘蛋白(N-cadherin,N-cd)：分布于肌肉和神經細胞；其三：胎盤型鈣粘蛋白(P-cadherin,P- cd)。最近又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)一些新的鈣粘蛋白，如M-、V-、B-、R-、T- cd等[6]。

1.2 E-cadherin的結構和生物學特性

E-cadherin常見于上皮細胞，其組成包括：①屬于Ca2+的結合位點，對Ca2+有高度敏感性的N端胞外區(qū)，此部分通過與Ca2+的特異性結合而發(fā)揮粘附功能;②高度疏水的跨膜區(qū)及C端胞內區(qū)；③通過連接蛋白(catenins)、微絲、中間絲，與動蛋白相連接，形成復合體的胞內區(qū)，通過以上步驟該部分可以使E-cadherin與臨近細胞形成更為穩(wěn)定的連接[7]。

目前大家對E-cadherin的研究比較深入，它就像粘著劑連接著上皮細胞，它的數量減少即大家所說的表達下調或不表達就成為上皮細胞離散的分子基礎。E-cadherin基因定位于第16q22.1附近,胞外區(qū)包含6、7、8、9、10、11共六個外顯子，能與Ca2+特異性地結合的區(qū)域為其第一區(qū)(ECL或CHI)，所以當第一區(qū)所含的等位基因缺失或突變，直接影響細胞的粘附性，因為此時cadherin黏附功能喪失。所以CHI決定著E-cadherin超家族的共同特征。胞內區(qū)含2個的同原性基元，該基元具有高度一致性，每個基元含有的氨基酸序列為30-35個，分別被命名為CH2和CH3，為經典Cadherin所共有[8]。

E-鈣粘附蛋白的生理功能主要有：(1)負責細胞與細胞的粘著，從而保證組織結構的完整性。 (2)維持細胞極性和參與細胞分化。(3)在胚胎形成時，能夠調節(jié)其發(fā)生過程。

也就是說E-cadherin的完整性，包括其組成成員的完整性(質與量的完整)是其功能的發(fā)揮的基礎條件，只有滿足此條件時，粘附蛋白才能發(fā)揮其粘附功能，當其完整性受損或遭到破壞時，粘附蛋白的表達率降低，細胞間粘著力下降，進而導致細胞的脫落、侵襲和轉移[9]，故癌癥患者，若其術后病理結果中粘附蛋白的表達率低，其預后相對較差。

另外值得一提的是，鈣離子在細胞粘附過程中，也就是在保證組織完整性上必不可少，由于它參與了粘附分子的構成，也就影響到E-鈣粘附蛋白構型的穩(wěn)定性，所以，防止蛋白酶把它水解，將會意義重大。

1.3 癌組織內E-adherin的表達及意義

我們指導上皮細胞正常的粘著，E-adherin起著舉足輕重的作用。不難推測在癌組織中其功能應受損，且應與惡性程度的不同，其受損程度也應不同。Awaya[10]等,研究發(fā)現(xiàn)，對不同分期肺癌進行E-cadherin和beta-catenin的檢測，發(fā)現(xiàn)E-adherin的表達率與肺癌不同分期還是有很大的差異，E-adherin在ⅢA期和ⅡA期肺癌組其表達率分別為76.6%和86.6%，同時發(fā)現(xiàn)其研究的肺癌患者中E-adherin的受損(即表達減少)與淋巴結轉移和腫瘤的惡性程度有關(正相關)。Wu[11]也得出類似的結論。

2005年國內研究者龐俊[12]，等，研究了膀胱癌患者的手術標本中E-cadherin的表達情況，其結果與理論是一致的，他的標本中E-cadherin的陽性率為68.3%(41/60)，而這些患者的正常上皮E-cadherin表達正常。該作者應用的是免疫組化方法。

2009年國內馬杰[13]等，研究了胃癌患者的手術標本中E-cadherin的表達情況，其結果與理論是一致的，他的標本中E-cadherin的陽性率為51.3%(61/119)。E-cadherin的異常表達與其研究的胃癌患者的臨床分期、淋巴結轉移等惡性程度有關。

2012年國內朱月芹，等[14]研究了結直腸癌組織中E-cadherin表達與臨床病理情況，腫瘤有出芽和無出芽E-cadherin表達陽性率分別為79.55%和91.67%，P值0.0006，差異有顯著性；高、中分化和低分E-cadherin表達陽性率分別為97.78%和18.18%,P值0.0000，差異有顯著性；同時發(fā)現(xiàn)E-cadherin的表達在淋巴結有無轉移方面差異明顯，P值0.0000，異有顯著性。

E-cadherin與乳腺癌：國內專家時志民，等[15]等研究了56例在乳腺癌中E―cadherin的表達，陽性表達者僅23例(23/56,41.06%)，而正常乳腺組織的陽性表達為100%，兩者比較差別顯著(P﹤0.005)。由以上的研究可得出結論：E-cadherin的表達缺陷在乳腺癌中較常見，其異常表達常常與乳腺癌的發(fā)生及預后有重要關系，E-cadherin的表達率可作為判斷乳腺癌患者術后治療預后的一項重要指標。

E-cadherin與原發(fā)性肝癌：國內專家楊國儀[16]等研究發(fā)現(xiàn)，癌旁正常肝組織的E-cadherin陽性率為100%，而在肝細胞癌中E-cadherin的陽性表達率為59.18%，差異顯著，并且隨著HCC分化程度的降低、浸潤程度的增加及淋巴結轉移的發(fā)生，E-cadherin異常表達率亦隨之升高，提示E-cadherin的異常表達促進HCC去分化、侵襲和轉移，故E-cadherin的異常表達率可作為腫瘤預后不良的分子標志。

在婦科腫瘤：Mell[17]等對Ⅰ～Ⅲ期102例子宮內膜癌術后標本進行免疫組化染色，根據在腫瘤細胞膜上表達E-cadherin的多少分為4級A> 75%,B25% ～75%,C5% ～ 25%,D<5%為低表達。在5年生存率方面研究發(fā)現(xiàn)：Ⅰ～Ⅲ期患者中低E-cadherin表達患者的比高表達患者差(P< 0.05),同時發(fā)現(xiàn)在癌細胞浸潤深度上也與E-cadherin的低表達正相關(P< 0.01)。

2004年我國專家李紅英[18]，等對41例宮頸癌患者標本進行了研究，檢測了標本中E-鈣粘附蛋白的表達，結果E-鈣粘素的陽性表達率為51%(21/41)，與正常宮頸上皮比較，差異均有極顯著性(P< 0.01)。同時證實宮頸癌的病理分化程度、癌細胞浸潤深度與E-鈣粘素的陰性表達率與有關。

頭頸部腫瘤：我國學者葛自力[19]，等2002年對涎腺腺癌25例患者術后病理標本進行分析，他們采用免疫組化的傳統(tǒng)方法檢測了E-cadherin在涎腺腺癌中的表達，發(fā)現(xiàn)涎腺腺癌中E-cadherin的表達是降低的，且E-cadherin的低表達與涎腺腺癌的惡性分化程度息息相關，并認為E-cadherin是決定涎腺腺癌患者浸潤、轉移和復發(fā)的關鍵性因子之一。

國內郭劍鋒[20]，等，2006年的時候對E-cadherin蛋白進行了一項研究，他們檢測了喉癌患者的術后病理共79例，當然應用的是免疫組化，同時用正常的喉粘膜做對照，共10例正常喉粘膜標本，該10例正常喉粘膜標本中發(fā)現(xiàn)E-cadherin蛋白的表達為全部，而喉癌患者的E-cadherin蛋白表達卻明顯降低，為34.18%的表達，兩者相比，發(fā)現(xiàn)它們差異較為顯著(P=0.000)。隨后他們又進行了5年生存率的復查統(tǒng)計，經與E-cadherin蛋白表達的分析，陽性表達組的5年生存率均明顯高于陰性表達組(P<0.05和P=0.000 )。

胸部腫瘤：2015年學者陳蘭花[21]，等，對胸部腫瘤中的食管鱗癌中E-cadherin蛋白的情況進行的鉆研，他們共收集食管鱗癌術后病理標本226例，發(fā)現(xiàn)食管鱗癌組織中E-cadherin的表達存在低表達情況，他們吃驚地發(fā)現(xiàn)其陰性率竟高達32.74%。在腫瘤大小、病人性別、年齡方面與E-cadherin的表達無差異，而在患者惡性程度方面比如臨床分期、淋巴結轉移與否等方面出現(xiàn)了差異，同時他們驚奇地發(fā)現(xiàn)食管鱗癌E-cadherin表達和患者生存率呈正相關(P<0.05)。國內其他研究者[22]也得出同樣結果。

程波[23]，等，研究了139例非小細胞肺癌中E-cadherin的表達，結果NSCLC與正常肺組織相比，E-cadherin表達量顯著降低(P<0.01),NSCLC與癌旁肺組織相比，E-cadherin表達量明顯降低(P< 0.05),E-cadherin的異常表達與肺癌分化程度、淋巴結轉移等臨床情況明顯相關。

2 連環(huán)蛋白家族(catenins)

連環(huán)蛋白家族(catenin，cats)中蛋白質的氨基酸組成中都具有數個相同序列的結構域，它們是一組具有相似結構的胞內糖蛋白家族。研究者最早把cats分成α-、β-和γ- 3類。后來又發(fā)現(xiàn)p120ctn[24]，并發(fā)現(xiàn)其分子量為120 000。

2.1 catenins的生物學特性

α-catenin基因定位于人類第5號染色體q31，cDNA全長3.4kb。它是一種細胞骨架蛋白[25]。現(xiàn)已證實α-catenin蛋白身上存在多個作用位點，能和其他蛋白質分子作用以發(fā)揮其功能。在細胞漿內β-catenin及γ-catenin直接與E-cadherin的胞內部分相結合然后α-catenin再與β-catenin及γ-catenin結合并將其連接到細胞骨架的肌動蛋白絲發(fā)揮作用[26]。在鈣粘蛋白復合體中α-catenin的作用舉足輕重(他與肌動蛋白細胞骨架系統(tǒng)連接)。α-catenin在進化中相當保守，Oda[27]等比較了人和鼠的α-catenin，發(fā)現(xiàn)他們在核普酸和氨基酸水平上同源性分別達91.8%和99.3%，這足以證明在正常細胞的生長、發(fā)育、分化及生存過程中α-catenin起著舉足輕重的作用。α-catenin參與構成并加以調節(jié)的鈣粘蛋白復合體在細胞與細胞、細胞與細胞外基質之間粘附作用中發(fā)揮重要作用。

α-catenin是目前研究最詳細的catenin成員，在E-cadherin介導的細胞粘附中起關鍵作用[28]。除了參與粘附形成外，α-catenin的C末端含有一個具有轉錄活性的結構域，在對Wnt生長因子的反應中與轉錄因子家族LEF-1/TCF家族形成復合體，增加基因的轉錄活性，對Wnt信號轉到途徑有一定的調節(jié)作用[29]。

2.2 α-catenin在細胞黏附中的關鍵作用

β-catenin在胞質內依靠α-catenin的粘附功能與細胞骨架的肌動蛋白微絲相連，共同形成E一cadherin蛋白-連接素復合體，因此，α-catenin具有調節(jié)E-cadherin蛋白功能的作用，其表達下調將影響E-cadherin蛋白介導的細胞一細胞粘附活性，盡管此時E-cadherin蛋白和β-catenin表達正常[30]。體外實驗[31]證實，缺失α-catenin的PC9肺癌細胞株，盡管E-cadherin蛋白表達正常，但細胞-細胞間黏附喪失;而當轉染α-catenin基因后，細胞黏附功能恢復。

2.3 癌組織內α-catenin的表達及意義

α-catenin與E-cadherin結合并在E-cadherin和細胞骨架之間提供一種連接機制，α-catenin的正常表達是E-cadherin功能正常的重要條件，E-cadherin介導的粘附系統(tǒng)己被公認為浸潤抑制系統(tǒng)且E-cadherin蛋白基因己被公認為抑癌基因。當E-cadherin蛋白表達下調或功能障礙將使同種細胞失去粘附; E-cadherin蛋白粘附功能的發(fā)揮還要受其配體α-catenin調節(jié)。腫瘤的轉移是一個復雜的過程，包括:粘附作用的減弱、腫瘤細胞侵入鄰近的組織、腫瘤細胞進入血管和淋巴道。α-catenin具有調節(jié)E-鈣粘蛋白功能的作用其表達下調將影響E-cadherin蛋白介導的細胞一細胞粘附活性盡管此時E-cadherin蛋白和β-連接素表達正常。體內外多項研究表明: α-catenin蛋白的表達即含量的多與少：分化好的腫瘤細胞往往含量高(表達水平較高)，而在低分化或未分化的腫瘤細胞中其含量往往明顯降低,類似情況也出現(xiàn)在癌腫轉移形成的病灶中。

2008年司衛(wèi)鋒[32]研究了α-catenin在喉癌中的表達及意義，其采用的是免疫組化的檢查方法，共檢測了60例術后喉癌患者的病理切片，發(fā)現(xiàn)α-catenin的陽性表達為33例(55%)，而在喉旁正常組織為100%表達，α-catenin與喉癌臨床分期、淋巴結轉移情況差異有顯著意義(P<0.01)。

龔麗艷[33]等，在宮頸癌的檢測中發(fā)現(xiàn)α-catenin表達減少與腫瘤低分化、侵襲性和淋巴結轉移的發(fā)生呈正相關。

2003年徐采樸[34]等對163例胃癌患者的病理標本進行了鉆研，他們對病理標本進行了α-catenin蛋白的檢測，發(fā)現(xiàn)α-catenin表達減少與腫瘤低分化、侵襲性和淋巴結轉移的發(fā)生呈正相關。

同年，祝曙光[35]等對50例NSCLC患者的病理標本進行了鉆研，他們對病理標本進行了α-catenin蛋白的檢測，發(fā)現(xiàn)α-catenin表達減少與腫瘤低分化、侵襲性和淋巴結轉移的發(fā)生呈正相關。

2006年國內陳森林[36]等，在乳腺癌的檢測中發(fā)現(xiàn)α-catenin表達減少與腫瘤低分化、侵襲性和淋巴結轉移的發(fā)生呈正相關。他們共檢測了60例的乳腺癌患者術后病理切片，驚奇發(fā)現(xiàn)乳腺癌患者癌組織中α-catenin的陰性表達高達38.3%。

3 前景與展望

總之，E-cadherin/catenins介導細胞同質黏附作用，抑制腫瘤侵襲與轉移.通過分析E-cadherin、catenins在腫瘤中的表達，有助于判斷腫瘤的侵襲與轉移能力，判斷腫瘤的復發(fā)及預后，而且通過調節(jié)E-cadherin、catenins的黏附功能，能為抑制腫瘤侵襲、轉移提供新的手段。

E-鈣附蛋白和α-連接素不僅與腫瘤的轉移和侵襲力密切相關，而且更可能是活化癌基因、誘導細胞增殖、導致腫瘤發(fā)生的重要因素之一。對E-鈣粘附蛋白復合體進行更深入的研究將有助于提高臨床醫(yī)師對肝細胞癌的早期診斷率，并對早期肝細胞癌的惡性程度和預后、及下一步治療作出正確判斷有重要的幫助。