Ecadherin、MUC1及PTEN与肿瘤转移相关性

　　作者：魏路军,任新友,徐林浩　 作者单位：青岛大学医学院附属医院胸外科，山东 青岛 266003; 2 高密市大牟家中心卫生院)

　　【关键词】 肿瘤;钙黏蛋白E;多形上皮黏蛋白;PTEN

　　肿瘤的发生发展是一个十分复杂的过程,细胞的完全恶性转化，一般需要多个基因的改变，如数个癌基因的激活或肿瘤抑制基因的失活以及其他基因的变化。弄清肿瘤的分子生物学基础可为临床诊断、治疗、预测预后提供简便有效的方法。E钙黏蛋白(Ecadherin)是具有特殊生物学特性、与癌细胞侵袭转移密切相关的上皮细胞分布性黏附分子。多形上皮黏蛋白(MUC1)对正常的上皮起润滑和保护作用,同时还介导信号转导和细胞黏附，肿瘤组织中 MUC1多出现异常表达,表现为量和质的改变并与肿瘤的浸润、转移及预后相关。与张力蛋白同源、第10号染色体丢失的磷酸酶基因(PTEN)为第一个被发现的具有双重特异性磷酸酶活性的肿瘤抑制基因, 调控细胞的生长发育和细胞的凋亡，影响肿瘤细胞的浸润、转移和骨架蛋白的组装, 对细胞的信号转导和其他生物过程有着复杂而重要的作用。现对Ecadherin、MUC1、PTEN与肿瘤转移的相关性做一综述。

　　1 Ecadherin

　　1.1 Ecadherin的结构特点及功能

　　Ecadherin属膜整合糖蛋白家族, 其N 端位于细胞外而C 端位于细胞内,属于钙黏蛋白超家族，位于16q22.1，位于相邻细胞连接面, 通过钙离子形成同源二聚体, 是介导表皮细胞间黏附及同类细胞间相互作用的主要黏附分子, 对于维持正常上皮功能完整性必不可少。当Ecadherin表达降低或其他因素损害Ecadherin的黏附功能时,肿瘤细胞就易于脱离原发灶发生侵袭转移。FUMIHIM等[1]研究表明，Ecadherin是一类介导细胞与细胞间互相黏附的同质型钙依赖型跨膜糖蛋白。Ecadherin 低表达可促进癌细胞侵袭、去分化和转移,表明Ecadherin是一种抗侵袭分子[2]。Ecadherin与肿瘤相关抗原RCAS1、抗黏附蛋白dysadherin、β酪蛋白肽等相互作用, 通过免疫逃避、肿瘤转移的细胞分子机制、肿瘤信号传导通路等方面影响侵袭行为。另外，Ecadherin 转录水平表达下调的机制类似于胚胎发育过程中涉及细胞黏附性和运动性改变的典型时期的一些特征。

　　1.2 Ecadherin在某些肿瘤中的表达及意义

　　Ecadherin 表达的研究涉及多种人体肿瘤包括胃癌、肝癌、乳癌、前列腺癌、膀胱癌、食管癌等。GOULD等[3]的研究表明，在胃癌、肠癌和乳腺小叶癌组织中, Ecadherin的表达下降甚至可以作为肿瘤转移的一个标志物。Ecadherin 缺失或低表达可以成为预测非小细胞肺癌疾病进展、淋巴结转移及预后评估的有效指标[4]。ROCA等[5]研究显示，血清Ecadherin 含量变化与结肠癌的发生、浸润转移密切相关。

　　大量的实验和临床研究证明，Ecadherin 表达下降或丧失与肿瘤低分化、高侵袭、高转移和高复发率呈正相关，是判断肿瘤进展及预后的指标之一。Ecadherin已成为公认的肿瘤浸润和转移抑制因子，肿瘤细胞通过不同机制干扰Ecadherin黏附系统。因此，检测Ecadherin在肿瘤组织中的表达有助于对肿瘤的生物学表型和预后做出判断;促使Ecadherin在癌细胞表达正常有望成为治疗癌症的新途径。由于Ecadherin的表达缺失是许多肿瘤的一个共同特征,所以将Ecadherin 重新导入肿瘤细胞可减少肿瘤细胞的侵袭和转移,针对Ecadherin 表达调控的癌症治疗有望成为一种控制肿瘤扩散的有效方法。

　　2 MUC1

　　2.1 MUC1的结构特点及功能

　　MUC1又称多形上皮黏蛋白(PEM)，是Mucins黏蛋白家族成员，是一种主要分布于腺上皮细胞的跨膜糖蛋白，最先由SHIMIZA于1982年从人的乳汁中分离得到。MUC1的多肽链从N端到C端依次包括：信号序列、FIB区、SEA区、跨膜区和胞内区。PTS区包括了由20个氨基酸组成的连续重复序列，其中富含丝氨酸、苏氨酸和脯氨酸。 PTS区中丝氨酸和苏氨酸是潜在的O型糖基化位点， 同时在靠近跨膜区的非PTS区有5个潜在的N型糖基化位点。大量的O型糖链占了MUC1相对分子质量的50%～60%。在这种高度糖基化的结构中，一些特殊的糖基表位与配体结合后(如ICAM1、植物血凝素、唾液酸黏连素等)可能介导上皮细胞与其他细胞的相互作用，另一方面，高度糖基化的结构也给细胞提供机械屏障，起到保护细胞的作用。

　　研究证明，MUC1在肿瘤细胞的表达与正常细胞不同， 主要表现在以下几个方面：①MUC1在肿瘤细胞表面的表达量较正常细胞显著升高;②MUC1在正常细胞上呈极性分布，集中位于腺上皮细胞的腔面;而在肿瘤细胞上MUC1却呈失极性，均匀地分布于细胞的表面;③MUC1在肿瘤细胞与正常细胞中的糖基化有不同的格局。由于MUC1在肿瘤细胞上表达的量和质都发生了变化，因此通常认为MUC1是一种肿瘤相关抗原。

　　由于MUC1糖链中含有大量的唾液酸使细胞带上较大量的负电荷，同时MUC1在肿瘤细胞表面表达量较高，这些因素阻碍了细胞与细胞、细胞与基质的相互作用。有实验证明，转染了MUC1的肿瘤细胞与未转染MUC1的肿瘤细胞相比转移能力明显下降，细胞与细胞外基质的相互作用也被抑制。但也有文献报道MUC1可能是黏附分子ICAM1的配体，从而增强细胞间的黏附。MUC分子中的某些糖基表位可与植物血凝素发生特异性结合， 增强抗原对T细胞的呈递。MUC1也是唾液酸粘连素的配体，唾液酸粘连素只分布于巨噬细胞表面，MUC1通过与其结合可以募集大量的巨噬细胞到肿瘤组织的局部。肿瘤细胞利用MUC1等膜型黏蛋白调节局部微环境的可能机制包括影响细胞间互动、影响细胞间受体及配体结合等。SUWA等[6]证明当肿瘤细胞转染MUC1 基因后,肿瘤细胞获得了更高的移动性和侵袭性。

　　MUC1既可以调节细胞间黏附作用，也可以调节细胞间的抗黏附作用。正常糖基化的MUC1胞外VNTR序列在细胞表面可以形成杆状结构，发挥其抗黏附作用;然而肿瘤细胞中MUC1的过度表达可以降低细胞间的黏附作用，以及细胞与基质之间的黏附作用,在癌变细胞表面,由于MUC1 糖基化不全等原因才得以暴露,表现为异常糖链表位和肽链表位暴露,因此其具有肿瘤抗原相对特异性,目前已用于肿瘤的诊断和生物学治疗。

　　2.2 MUC1在某些肿瘤中的表达及意义

　　庄则豪等[7]对50 例食管鳞癌的研究显示，MUC1的表达与淋巴结转移及癌组织进展密切相关。UEN等[8]对胃癌研究结果表明，MUC1与肿瘤侵袭的深度、淋巴结转移、肿瘤分期、血管侵袭和术后转移均密切相关, 同时MUC1表达阳性病人的预后较阴性者差。 WOENCKHAUS等[9]应用免疫组化的方法检测MUC1在非小细胞肺癌组织的表达, 结果显示MUC1的异常表达与预后不良有关,并提出MUC1可作为判断非小细胞肺癌病人预后的标志物。WANG等[10]的研究应用抗MUC1粘液腺体对卵巢组织进行检测，结果显示MUC1高表达与临床分期及转移密切相关。RAHA等[11]研究结果提示，MUC1非极化的分布与乳癌的淋巴结转移相关。 GHOSH等[12]研究证实，MUC1在膀胱癌组织中异常高表达，可能是膀胱癌恶性演进和淋巴结转移的标志。THIRLL等[13]报道,MUC1蛋白上的SialyLewisx表位可以作为选择素的配体,与炎症损伤的血管内皮细胞作用, 使瘤细胞易黏附于血管壁, 穿过血管, 从而有利于肿瘤的转移。因而监测MUC1蛋白的水平,对肿瘤病人的病情观察、治疗评估和预后判断均有重要的意义。

　　3 PTEN

　　3.1 PTEN的结构特点及功能

　　PTEN又称PTEN/MMAC1/TEP1基因,由LI等[14]于1997年从原发性乳癌、前列腺癌以及胶质母细胞瘤细胞株克隆得到,是一种迄今为止惟一具有酪氨酸、磷酸丝氨酸/苏氨酸双特异性磷酸酶活性的新型抑癌基因,在肿瘤细胞浸润、血管生成以及肿瘤转移中起重要作用。PTEN位于染色体10q23.3,全长200 kb,含9个外显子和8个内含子。PTEN cDNA的5′端有一长的非翻译区,含多个CGG 重复序列, 为甲基化调节提供了可能。PTEN 的高甲基化使基因处于静止状态, 导致PTEN 低水平转录及PTEN 蛋白的减少甚至缺失。肿瘤细胞基因突变导致磷酸酶及下游调节酶活性改变, 肿瘤细胞无限制增殖, 细胞凋亡受到抑制,使细胞发生迁移。PTEN可能参与细胞骨架重组并影响细胞迁移能力, 从而调节肿瘤细胞的侵袭和转移。

　　众多研究结果表明，PTEN基因的突变或缺失与肿瘤的发生、发展和转移等密切相关,在信号转导和凋亡、细胞生长、黏附、迁移、侵袭等方面起重要作用。PTEN具有诱导细胞凋亡,使细胞对凋亡刺激敏感性增强的作用。它可通过拮抗 AKT通路促进 BAD和 forkhead的活性，抑制NF2κB的活性,最终诱导凋亡的发生。PTEN+/2小鼠和细胞株中 Fas依赖的凋亡发生减少,且能被PI3K激酶抑制剂恢复,提示 PTEN可通过拮抗 PI3K通路而影响 Fas凋亡途径发挥促凋亡活性。较多研究证实，PTEN可参与细胞周期调控,致 G0/G1期阻滞,阻止细胞进入 S期。PTEN可通过拮抗 AKT信号通路激活 forkhead,而发挥调控细胞周期的作用。研究表明， PTEN能选择性抑制整合蛋白介导的细胞黏附与迁移，该作用可能与 PTEN使 FAK和 SHC去磷酸化有关。其中, FAK与细胞持续性的定向迁移有关,而 SHC则与细胞的随机迁移有关。在 PI3K或 AKT过表达的细胞中 VEGF的 mRNA水平明显增高,PI3K的抑制剂 LY294002能降低这种升高的水平,提示PI3K在调节 VEGF表达方面起重要作用。PTEN则能抑制 PI3K或 AKT所诱导的广泛新生血管形成。有报道 PTEN参与内、中、外胚层的分化, PTEN等位基因的丢失可引起皮肤、胃肠道、前列腺等过度增生进而形成肿瘤。

　　3.2 PTEN在某些肿瘤中的表达及意义

　　人类多种肿瘤的发生发展均与 PTEN表达异常有关; PTEN基因失活与细胞信号转导、肿瘤的发生发展、预后均密切相关。FEI等[15]研究认为， PTEN mRNA 及蛋白低表达或失表达在胃癌组织中普遍存在,且可能是由基因突变、缺失之外的机制引起。于文成等[16]应用免疫组化法对非小细胞肺癌及癌旁组织研究显示,肺癌组织PTEN蛋白表达显著低于癌旁正常肺组织; PTEN 蛋白表达与肺癌的组织类型、临床分期无关,而与组织的分化程度、淋巴结转移和病人的预后密切相关。BOSE等[17]研究显示， PTEN 的表达与乳癌的恶性程度及转移有关。TACHIBANA等[18]应用免疫组化的方法研究 97例食管癌标本,发现有 48例 PTEN蛋白定位于细胞核, 随着肿瘤恶性程度的升高其表达有下调的趋势。

　　MUTTER等[19]用改变的 PTEN表达作为一个标志来诊断早期的子宫内膜前期癌。 通过基因转移使 PTEN产物过表达可能是治疗某些肿瘤的有效方法。 深入地研究 PTEN在肿瘤发生中的机制,将为肿瘤的诊断、开发新的抗肿瘤药物、指导临床治疗提供新的策略。

　　4 Ecadherin、MUC1、PTEN三者的相关性

　　目前三者之间两两关系的研究较多，MUC1上 Sialy LeX表位可作为 Ecadherin的配体,与损伤或有炎症的血管内皮细胞上的Ecadherin作用,使瘤细胞与血管内皮细胞黏附,易于穿过血管壁,从而利于瘤细胞转移。MUC1 可使 Ecadherin表达下调,可能因此而有利于肿瘤的侵袭和转移,亦可与肿瘤病人的预后相关。在晚期转移癌病人中经常观察到PTEN 基因的丢失,可能与PTEN 参与调节细胞的粘连和移动, 从而负性调节肿瘤细胞的迁移和浸润有关。由于 PTEN抑制细胞的增殖和分裂,在肿瘤细胞侵袭转移中起到一定作用, 推测 PTEN基因可能通过影响 Ecadherin的表达而影响肿瘤细胞侵袭转移。它们在肿瘤转移的不同阶段发挥着不同的作用, PTEN基因表达丢失主要发生在肿瘤的进展晚期, 而 Ecadherin蛋白表达丢失可能是肿瘤的早期事件，提示二者在肿瘤恶性演进过程中起到某种协同作用。

　　张海生等[20]对52例胰腺导管癌进行的免疫组化研究显示，MUC1阳性表达和Ecadherin异常表达与病人性别、肿瘤大小无关, 与肿瘤侵袭状况、淋巴结转移、肝转移有关(P<0.05)。MUC1、Ecadherin是能较好反映胰腺癌恶性程度和转移性的肿瘤生物学标志物, 可作为胰腺癌预后的判断指标。朱宝和等[21]应用免疫组化 SP技术检测 80例胃癌组织中 PTEN和 Ecadherin的表达，结果显示，胃癌组织中 PTEN高表达率和Ecadherin表达率分别为 43. 8% (35/80)和 41. 3% (33/80),与肿瘤分化程度、浸润深度、淋巴结转移和肿瘤分期显著相关; PTEN与 Ecadherin表达呈显著正相关,与病人预后相关;KaplanMeier生存曲线分析显示，PTEN高表达和 Ecadherin正常表达者术后累计生存率显著高于 PTEN低表达和 Ecadherin异常表达者, PTEN高表达和 Ecadherin正常表达者术后 3年、5年生存率高, Logrank检验差异有显著性。胃癌组织中 PTEN表达减少, Ecadherin表达异常, PTEN可能通过调控胃癌组织钙黏蛋白表达,抑制胃癌的浸润和转移,影响病人的预后。

　　综上所述，肿瘤发生、侵袭及转移是个极其复杂、多因素参与的过程,从分子生物学角度说,是个多基因参与的过程,应联合检测多个癌基因、抑癌基因才更有意义。在恶性肿瘤发生机制的癌基因研究中,许多学者提出了基因协同作用假说,认为在恶性肿瘤发生、发展和转移的各阶段,至少有2 个或2 个以上功能不同异常激活的基因各自发挥作用,并在时间和空间上相互配合,促进了细胞的癌变。Ecadherin 基因是一个重要的肿瘤转移抑制基因，而MUC1可使Ecadherin表达下调，有利于肿瘤的侵袭和转移, PTEN基因可能通过影响Ecadherin的表达而影响肿瘤细胞侵袭转移，PTEN基因表达丢失主要发生在肿瘤的进展晚期，而 Ecadherin蛋白表达丢失可能是肿瘤的早期事件。通过多种技术来研究3种基因在肿瘤转移之间的相关性，可能会产生较大的社会效益和经济效益，为肿瘤的预防和治疗提供更广阔的前景。

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