胎盤鈣黏素在常見惡性腫瘤中的功能及研究進展

栗 麗，余詩俊，竇 寧，高 勇

(同濟大學附屬東方醫(yī)院腫瘤科，上海 200120)

鈣黏素家族是一類重要的細胞間黏附分子，決定了依賴Ca2+介導的細胞與同種細胞間的黏附作用，參與細胞極性、細胞分化的調(diào)節(jié)，有助于組織內(nèi)穩(wěn)態(tài)的維持。其主要分為經(jīng)典鈣黏素、非經(jīng)典鈣黏素、原鈣黏素，其中經(jīng)典鈣黏素主要包括上皮鈣黏素(E-cadherin)、胎盤鈣黏素(P-cadherin)、神經(jīng)鈣黏素(N-cadherin)、視網(wǎng)膜鈣黏素[1-2]。一直以來各國學者都十分熱衷于對E-cadherin的研究，已發(fā)現(xiàn)其主要功能在于形成黏附連接，從而參與上皮細胞的形成，穩(wěn)態(tài)的維持等[3]。近年來，隨著對鈣黏素家族中各成員研究的不斷深入，越來越多的目光聚集在P-cadherin的功能上。

作為經(jīng)典鈣黏素的亞群，P-cadherin于1986年在發(fā)育中的小鼠胚胎中被首次發(fā)現(xiàn)[4]。P-cadherin是一種鈣依賴性的細胞間黏附性糖蛋白，不僅在保護上皮組織結(jié)構(gòu)完整性方面起至關(guān)重要的作用，而且已被證實P-cadherin通過調(diào)節(jié)β-鳥苷酸交換因子激活細胞分裂周期蛋白42，使機械力增加，從而促進細胞的集體遷移[5]。此外，它還在很多方面影響特定的遺傳疾病和癌癥。在人類正常組織中僅胸腺和胎兒大腦中檢測到P-cadherin低表達，然而在人類多種腫瘤組織中檢測到P-cadherin高表達[6]。現(xiàn)就P-cadherin與常見惡性腫瘤的關(guān)系予以綜述。

1 P-cadherin的分子概述

1.1P-cadherin的分子結(jié)構(gòu) 編碼人類P-cadherin的基因CDH3，定位于人類第16號染色體長臂上(16q22.1)，包含18個外顯子。P-cadherin基因的啟動子包含一個CAAT框、兩個AP2結(jié)合模體，以及被認為存在Sp1結(jié)合位點的GC框，其轉(zhuǎn)錄起始位點位于DNA正鏈的68、678、739 bp處，而翻譯起始位點位于轉(zhuǎn)錄起始位點下游553 bp處[1]。成熟的P-cadherin由774～829個氨基酸殘基組成，結(jié)構(gòu)與E-cadherin相似，由3個結(jié)構(gòu)域組成，即胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域、跨膜結(jié)構(gòu)域、胞外結(jié)構(gòu)域。P-cadherin和E-cadherin的胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域由約150個氨基酸組成，通過與p120聯(lián)蛋白、β聯(lián)蛋白、α聯(lián)蛋白反應形成復合體，繼而與肌動蛋白細胞骨架作用；而其胞外結(jié)構(gòu)域是由5個鈣黏著蛋白重復序列(EC1-EC5)構(gòu)成，相鄰的EC重復序列之間存在由高度保守的短氨基酸序列組成的Ca2+結(jié)合位點，Ca2+與該位點的結(jié)合使E-cadherin和P-cadherin分子穩(wěn)定存在。目前，根據(jù)美國國立生物技術(shù)信息中心數(shù)據(jù)庫顯示CDH1基因位點上有4個轉(zhuǎn)錄本，CDH3有3個轉(zhuǎn)錄本。而在非編碼區(qū)域中，P-cadherin和E-cadherin最大的內(nèi)含子分別超過60 kb和30 kb,且它們在哺乳動物中高度保守。已有明確的證據(jù)表明，P-cadherin參與胚胎發(fā)育及成體組織結(jié)構(gòu)中細胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)的維持過程，對細胞分化、細胞形態(tài)、細胞極性、生長和遷移具有重要意義[6]。

1.2P-cadherin的生理功能 經(jīng)典鈣黏素在維持上皮組織結(jié)構(gòu)完整性方面發(fā)揮重要作用，主要參與胚胎發(fā)生過程中的細胞分化。其中，P-cadherin在上皮細胞分化過程中的作用，早在20世紀80年代國內(nèi)外學者就展開了廣泛研究，小鼠胚胎移植子宮上皮的實驗模型表明P-cadherin與E-cadherin存在互補關(guān)系，即P-cadherin是胚胎和母體組織在植入后期結(jié)合所必需的，而E-cadherin則是防止胚胎組織與母體組織混合所必備的[6]。在成人組織中，P-cadherin的表達主要存在于皮膚、子宮頸、前列腺、肺等多個上皮結(jié)構(gòu)的基底層，有助于上皮表型的維持。有學者通過對小鼠成年和胎兒發(fā)育時期上皮組織中的鈣黏素的表達情況進行研究，發(fā)現(xiàn)E-cadherin影響胎芽形成和侵襲性行為的獲得，而P-cadherin則主要在發(fā)育后期表達[4,7]。

利用基因敲除小鼠模型更加明確了E-cadherin和P-cadherin對于正常發(fā)育的重要性。E-cadherin在胚胎發(fā)生的早期階段敲除，小鼠會因為無法形成滋養(yǎng)外胚層而死亡；而P-cadherin的缺失不會致命，但會造成小鼠發(fā)育缺陷，主要是與乳房發(fā)育相關(guān)。此外，P-cadherin對上皮組織形成和發(fā)育的重要性也體現(xiàn)在其缺失會造成人類遺傳綜合征：①先天性少毛癥伴青少年黃斑營養(yǎng)不良。這是一種人類常染色體隱性遺傳病，特點為毛發(fā)稀少，伴隨著嚴重的漸進性視網(wǎng)膜黃斑退行性改變，最終會導致不同程度的失明。②外胚層發(fā)育不良，異指，黃斑營養(yǎng)不良。由此可見，P-cadherin在人類正常發(fā)育中起重要作用[8-9]。

2 P-cadherin與常見惡性腫瘤的關(guān)系

由于鈣黏素在細胞識別、黏附和信號傳遞等方面的重要性，探究P-cadherin在癌癥中的作用十分必要。近年來，P-cadherin已被發(fā)現(xiàn)在多種人類腫瘤中表達，但其在癌癥進展中的作用尚不確定，主要是因為其功能依賴于所研究的腫瘤類型(組織結(jié)構(gòu)與微環(huán)境)[4]。

2.1P-cadherin與乳腺癌 P-cadherin在30%～50%的乳腺浸潤性導管癌中表達，通過增強細胞和腫瘤的侵襲性發(fā)揮致癌作用，并常伴隨E-cadherin表達水平下調(diào)[10-11]。此外，P-cadherin在乳腺癌中的表達上調(diào)被懷疑是基因啟動子甲基化水平較低導致的[12]。利用免疫組織化學技術(shù)對含有3 992例浸潤性乳腺癌的組織芯片進行染色，發(fā)現(xiàn)乳腺癌組織中P-cadherin的表達與組織學分級及Ki-67、表皮生長因子受體、p53、人類表皮生長因子受體2等表達呈正相關(guān)，與就診時患者年齡、激素受體、孕激素受體和Bcl-2的表達水平呈負相關(guān)[13]。另外，結(jié)合平均12.5年的隨訪發(fā)現(xiàn)P-cadherin陽性患者預后均較差[14]。因此，P-cadherin被認為是判斷乳腺癌患者預后有價值的指標之一[15]。

2.2P-cadherin與結(jié)直腸癌 結(jié)直腸癌作為我國常見的惡性腫瘤，近年來發(fā)病率逐年升高且有年輕化趨勢。對于P-cadherin在結(jié)直腸癌中的表達情況，Imai等[16]利用Western blot和免疫組織化學實驗進行了檢測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)P-cadherin在結(jié)腸癌組織中的表達明顯高于正常組織。此外，有研究顯示在結(jié)直腸癌患者術(shù)前收集的血漿中P-cadherin的表達與組織中的表達一致，推測其為監(jiān)控結(jié)直腸癌潛在的血清標志物[17]。Sun等[18]的功能實驗顯示，降低P-cadherin表達能抑制結(jié)直腸癌細胞的增殖、遷移和侵襲；減少小鼠的肝轉(zhuǎn)移灶，減輕腫瘤負擔；誘導E-cadherin 表達上調(diào)，下調(diào)β聯(lián)蛋白及下游的目標分子，提示P-cadherin促進結(jié)直腸腫瘤的發(fā)生、發(fā)展。與以上結(jié)論不同，Van Marck等[19]利用結(jié)腸腺癌HT-29細胞構(gòu)建P-cadherin下調(diào)的細胞株行功能實驗發(fā)現(xiàn)，與正常HT-29細胞相比，P-cadherin下調(diào)可降低細胞間的黏附性，增強細胞的遷移和侵襲能力，并且免疫組織化學結(jié)果顯示隨著結(jié)直腸癌分化程度的升高，P-cadherin的表達會有明顯降低。結(jié)合這些研究可以推測P-cadherin具有積極的抗遷移和抗侵襲功能，而這些功能在腫瘤進展過程中逐漸丟失。

2.3P-cadherin與胃癌 胃癌作為常見的消化道惡性腫瘤，早期診斷率較低，術(shù)后的復發(fā)轉(zhuǎn)移情況頻繁，因此尋找新的治療靶點以提高療效十分迫切。早在1993年，Yasui等[20]通過在32例手術(shù)切除的胃癌組織中檢驗P-cadherin蛋白水平的表達發(fā)現(xiàn)，18例高分化的腺癌中有15例存在P-cadherin表達，而在14例低分化的腺癌中僅有4例檢測到P-cadherin表達，差異有統(tǒng)計學意義。免疫組織化學結(jié)果表明P-cadherin定位于分化良好的腺癌細胞表面或細胞間邊界，提示 P-cadherin在高分化腺癌中的表達顯著高于低分化腺癌。隨后，研究發(fā)現(xiàn)P-cadherin可以作為判定胃癌患者預后的一個標志物，并提出P-cadherin啟動子甲基化是其表達沉默的機制[21]。Park等[22]利用甲基轉(zhuǎn)移酶抑制劑(5-Aza-dC)處理胃癌細胞也同樣證實，P-cadherin表達缺失是由于人胃癌細胞中P-cadherin啟動子甲基化導致的轉(zhuǎn)錄阻滯所致，并提出通過抑制P-cadherin可以下調(diào)Tie-2表達而減少腫瘤細胞的遷移并阻斷腫瘤發(fā)生。由此得出，P-cadherin主要通過影響胃癌細胞的遷移能力，促進胃癌的發(fā)生、發(fā)展。

2.4P-cadherin與膀胱癌 由于75%～85%的膀胱癌都屬于非肌層浸潤性膀胱癌，因此P-cadherin在非肌層浸潤性膀胱癌復發(fā)和進展中的作用被廣泛研究。Wang等[23]對110例非肌層浸潤性膀胱癌樣本進行免疫組織化學和臨床病理特征分析，得出P-cadherin的高表達僅與腫瘤進展有關(guān)， P-cadherin高表達的患者無進展生存期往往較差，Cox回歸分析結(jié)果顯示P-cadherin可以作為預測非肌層浸潤性膀胱癌進展的獨立影響因素。對于P-cadherin在膀胱癌中的作用，Van Marck等[19]通過實驗證明在人類膀胱癌細胞RT-112中下調(diào)P-cadherin的表達會抑制細胞的遷移和侵襲能力。另外，他們利用E-cadherin特異性的抑制劑抗體Hecd-1、N-cadherin特異性的抑制劑抗體GC4對P-cadherin穩(wěn)定下調(diào)的RT-112細胞(RT-112 shPcad)單獨和同時處理后，行細胞聚集和黏附實驗，結(jié)果表明E-cadherin是膀胱癌細胞聚集的主要作用分子，其黏附功能受P-cadherin和N-cadherin的拮抗作用較小。因此，P-cadherin 在膀胱癌中主要作為一種遷移和侵襲促進因子而存在。與此同時，有研究者利用人膀胱癌EJ和UM-UC-3細胞構(gòu)建過表達P-cadherin的細胞株進行體外實驗驗證其對細胞遷移和侵襲的影響，結(jié)果顯示上調(diào)P-cadherin 表達會增強細胞的遷移能力，但對細胞的侵襲能力無影響[24]。上述兩項研究對P-cadherin在侵襲功能上的不一致可能是由于P-cadherin 在EJ和UM-UC-3細胞中過表達主要在細胞質(zhì)中，而野生型RT-112細胞P-cadherin是定位于細胞膜上。

2.5P-cadherin與卵巢癌 正常卵巢表面上皮組織中檢測不到P-cadherin的表達，但在卵巢癌中 P-cadherin 的表達隨著腫瘤進展而增加，并在卵巢癌轉(zhuǎn)移灶中高表達[25-26]。研究發(fā)現(xiàn)，80%的卵巢癌組織中存在促性腺激素釋放激素受體表達，推測促性腺激素釋放激素對卵巢癌的發(fā)生發(fā)展具有一定的作用。研究發(fā)現(xiàn)，促性腺激素釋放激素是P-cadherin表達的誘導因子，且P-cadherin過表達促進卵巢癌細胞遷移和侵襲，即使在E-cadherin水平較高的細胞中P-cadherin也同樣促細胞遷移和侵襲，暗示P-cadherin在卵巢癌浸潤能力上發(fā)揮主要作用[27]。隨后對P-cadherin介導的信號通路進行探究，發(fā)現(xiàn)促性腺激素釋放激素可以通過對P-cadherin和胰島素樣生長因子1受體的交叉作用，誘導p120聯(lián)蛋白(p120ctn)轉(zhuǎn)移性信號級聯(lián)反應的發(fā)生[27]。這為促性腺激素釋放激素影響卵巢癌進展提供了一種新的分子機制，并可以解釋促性腺激素釋放激素和P-cadherin影響卵巢癌侵襲轉(zhuǎn)移的原因。

2.6P-cadherin與胰腺癌 胰腺癌是一種惡性程度較高的消化道腫瘤，約90%為起源于腺管上皮的導管腺癌[28-29]。Taniuchi等[30]對胰腺導管腺癌的全基因組cDNA微陣列進行分析得出，P-cadherin在絕大多數(shù)胰腺導管腺癌中過表達，細胞功能實驗發(fā)現(xiàn)過表達的P-cadherin可以增強胰腺導管腺癌細胞的遷移能力，機制研究顯示其原因可能是P-cadherin的過表達改變了p120ctn的亞細胞定位，從而增加Ras相似物GTP酶的活性。此外，有研究認為P-cadherin在胰腺癌中表達上調(diào)是由于其啟動子低甲基化的結(jié)果，利用臨床數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)P-cadherin在胰腺癌中的表達與性別、組織侵犯等因素密切相關(guān)，P-cadherin陽性患者的無病生存率明顯較低，多變量分析發(fā)現(xiàn)P-cadherin可以作為無病生存率的獨立預測因子[31]。

2.7P-cadherin與前列腺癌 關(guān)于P-cadherin在前列腺癌中的作用目前還存在爭議，一方面Jarrard等[32]的免疫組織化學結(jié)果顯示P-cadherin在正常前列腺樣本中高表達，而在原發(fā)性前列腺癌樣本中未發(fā)現(xiàn)其表達。免疫熒光實驗檢驗前列腺癌細胞系發(fā)現(xiàn)LNCaP、Tsu-PR1、DuPRO細胞中無P-cadherin表達，而在PC3、Du145、PPC1細胞中存在P-cadherin高表達，并發(fā)現(xiàn)P-cadherin的表達與其啟動子的甲基化水平相關(guān)。進一步檢測臨床組織樣本發(fā)現(xiàn)，P-cadherin高表達的正常前列腺組織中其啟動子處于低甲基化狀態(tài)，但前列腺癌組織中P-cadherin的低表達與其啟動子甲基化的關(guān)系并不明顯，提示在體內(nèi)P-cadherin的表達隨著前列腺癌的發(fā)展逐漸消失，并且逐漸不受其甲基化調(diào)控。而Kümper和Ridley[33]對前列腺癌細胞Du145研究發(fā)現(xiàn)，P-cadherin低表達會誘導細胞間黏附作用下降，但不影響其他黏附蛋白的表達，即P-cadherin在前列腺癌Du145細胞的遷移和侵襲能力方面起關(guān)鍵的調(diào)控作用。綜上，對于P-cadherin在前列腺癌中所發(fā)揮的作用還需進一步研究證實。

2.8P-cadherin與其他腫瘤 此外，一些學者亦開展了P-cadherin與膽管癌、肝癌、非小細胞肺癌等惡性腫瘤的研究，發(fā)現(xiàn)P-cadherin表達下調(diào)可明顯抑制膽管癌細胞的侵襲和轉(zhuǎn)移能力，而對增殖無顯著影響[34-35]；通過在子宮內(nèi)膜癌組織中檢查細胞黏附相關(guān)標記蛋白的表達水平，發(fā)現(xiàn)P-cadherin可能是一個新的子宮內(nèi)膜癌進展的標志物，可以檢測出更具侵襲性的表型，并且顯示從E-cadherin到P-cadherin表達的轉(zhuǎn)變可以作為判斷預后狀況的重要標志[36]。然而在肝癌的發(fā)生發(fā)展中，P-cadherin起到了一定的抑制作用[37]；為了識別導致非小細胞肺癌風險的基因，研究者使用全基因組單倍型相關(guān)分析將37個非小細胞肺癌細胞系和116個不相關(guān)的歐洲個體的224 677個單核苷酸多態(tài)性進行基因優(yōu)先排序，CDH3作為候選基因之一，被認為是一個新的判斷非小細胞肺癌風險的指標[38]。此外，研究已經(jīng)證明在非小細胞肺癌中，P-cadherin的高表達與腫瘤進展和低生存率相關(guān)[39]。然而，P-cadherin在這些腫瘤中發(fā)揮作用的具體機制仍有待研究。

3 結(jié) 語

P-cadherin作為一種重要的細胞間黏附分子，在惡性腫瘤中的作用及分子調(diào)控已經(jīng)取得一定進展。有足夠的證據(jù)表明P-cadherin在乳腺癌、胃癌等中起促癌作用，在肝癌、非小細胞肺癌中抑制癌癥發(fā)展，而在前列腺癌等腫瘤中其作用效果還不明確。此外，在上述腫瘤中，P-cadherin相比于原位病變更優(yōu)先在侵襲性病變中表達，表明P-cadherin的異常表達可能是判斷腫瘤細胞侵襲能力的有效標志。由于P-cadherin在腫瘤中的作用一定程度上取決于腫瘤組織結(jié)構(gòu)及微環(huán)境，因此仍存在一些爭議。隨著研究的逐漸深入，相信P-cadherin的功能和具體作用機制也將進一步闡明，將會為相關(guān)臨床疾病的治療提供有效依據(jù)和策略。