E-鈣黏蛋白/β-連環(huán)蛋白復(fù)合體的研究進(jìn)展

細(xì)胞間連接維持著細(xì)胞和組織極性及完整性, 脊椎動(dòng)物擁有三大細(xì)胞間連接系統(tǒng):間隙連接、緊密連接和錨定連接。間隙連接作為細(xì)胞間通道允許無(wú)機(jī)離子、第二信使及水溶性小分子量的代謝物質(zhì)從中通過(guò);緊密連接的主要作用是封閉相鄰細(xì)胞間的接縫,防止溶液中的分子沿細(xì)胞間隙滲入體內(nèi),從而保證了機(jī)體內(nèi)環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)定,是上皮屏障功能的主要細(xì)胞決定因素;錨定連接,它包括細(xì)胞橋粒及黏合帶,它們和皮層細(xì)胞骨架聯(lián)系在一起來(lái)調(diào)節(jié)細(xì)胞和組織形態(tài)。鈣黏蛋白/連環(huán)蛋白復(fù)合體是形成黏附連接的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ),通過(guò)與細(xì)胞內(nèi)微絲的緊密聯(lián)結(jié)保持細(xì)胞間黏附性和完整的細(xì)胞內(nèi)及細(xì)胞間信號(hào)通訊。該復(fù)合體結(jié)構(gòu)、數(shù)量及功能的變化,與腫瘤的發(fā)生和臟器纖維化形成密切相關(guān)。
1 E-鈣黏蛋白/β-連環(huán)蛋白復(fù)合體
鈣黏蛋白是鈣黏附素族中的一個(gè)重要成員,鈣黏附素是參與細(xì)胞間黏附的主要黏附分子之一,包括E-鈣黏蛋白(上皮細(xì)胞),N-鈣黏蛋白(神經(jīng)系統(tǒng)),VE鈣黏蛋白(血管),P-鈣黏蛋白(胎盤(pán)),R-鈣黏蛋白(視網(wǎng)膜)和K-鈣黏蛋白(腎臟)[1]。其中具代表性的是9鈣黏蛋白,L鈣黏蛋白普遍存在于各類(lèi)上皮組織中,是上皮細(xì)胞的標(biāo)志,屬于細(xì)胞跨膜蛋白,通過(guò)鈣離子依賴(lài)的細(xì)胞黏附形成上皮細(xì)胞問(wèn)緊密連接,對(duì)細(xì)胞與細(xì)胞及細(xì)胞與基質(zhì)之間的黏附及維持組織結(jié)構(gòu)起重要作用。L鈣黏蛋白分子的胞漿區(qū)高度保守,和細(xì)胞內(nèi)配體-連環(huán)蛋白結(jié)合,連環(huán)蛋白進(jìn)一步同肌動(dòng)蛋白相連接保持細(xì)胞極性、細(xì)胞間連接及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。連環(huán)蛋白是一組與E一鈣黏蛋白聯(lián)結(jié)在細(xì)胞間起作用的細(xì)胞骨架蛋白,包括α、β、 γ三種。β-連環(huán)蛋白在細(xì)胞中發(fā)揮雙重作用,作為細(xì)胞骨架蛋白,β-連環(huán)蛋白通過(guò)曠連環(huán)蛋白將胞膜表面的L鈣黏蛋白錨定于細(xì)胞骨架,形成細(xì)胞黏附連接復(fù)合體(E-cadherin/β-catellin復(fù)合體),介導(dǎo)同型細(xì)胞間的黏附,維持正常上皮的極性和完整性,與腫瘤的侵襲、轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。作為信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白,β-連環(huán)蛋白參與結(jié)腸腺瘤息肉蛋白(APC)/β -連環(huán)蛋白/T細(xì)胞因子/淋巴細(xì)胞增殖因子1(Tcf/Lef-1)復(fù)合體構(gòu)成的Wg/Wnt信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路,該復(fù)合體與 c-myc、cyclin D1、Tcf-1、基質(zhì)金屬蛋白酶7 (MMR-7)、Axin-2等靶基因結(jié)合,調(diào)控下游靶基因轉(zhuǎn)錄,與上皮細(xì)胞向間質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化及腫瘤細(xì)胞過(guò)度增殖、侵襲有關(guān)。E-鈣黏蛋白下調(diào)或缺失與腫瘤失分化、浸潤(rùn)性生長(zhǎng)、轉(zhuǎn)移及不良預(yù)后明顯相關(guān)。

2 E-鈣黏蛋白/β-連環(huán)蛋白信號(hào)途徑

β-連環(huán)蛋白是經(jīng)典Wnt信號(hào)途徑即Wnt/β-連環(huán)蛋白途徑的核心分子,當(dāng)細(xì)胞內(nèi)沒(méi)有Wnt信號(hào)時(shí),胞漿內(nèi)軸蛋白(a妯n)/APC/糖原合成酶激酶-3β (GSK3β )形成復(fù)合物,胞漿內(nèi)游離的β-連環(huán)蛋白與之結(jié)合并磷酸化,經(jīng)β-TrcP泛素化,被蛋白酶體降解為無(wú)活性的肽段,胞質(zhì)內(nèi)β-連環(huán)蛋白維持在較低的水平,不能進(jìn)人細(xì)胞核調(diào)控相應(yīng)的基因表達(dá)。當(dāng)細(xì)胞接受Wnt信號(hào)時(shí),Wnt蛋白與細(xì)胞膜上的跨膜受體Fz/I'RP結(jié)合,激活胞質(zhì)內(nèi)的Dishevellcd蛋白,使胞漿內(nèi)β-連環(huán)蛋白穩(wěn)定性增強(qiáng)而降解減少,細(xì)胞漿內(nèi)游離的β-連環(huán)蛋白增多,與Tcf/Lef結(jié)合進(jìn)入細(xì)胞核,促進(jìn)與細(xì)胞黏附,組織形態(tài),腫瘤相關(guān)的靶基因轉(zhuǎn)錄[2]。細(xì)胞緊密連接處E-鈣黏蛋白/β-連環(huán)蛋白復(fù)合體結(jié)構(gòu)的完整是決定E-鈣黏蛋白及β-連環(huán)蛋白的胞內(nèi)降解、β-連環(huán)蛋白介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié),而該復(fù)合體的完整性決定于其磷酸化狀態(tài)。絲/蘇氨酸激酶CK Ⅱ磷酸化可以穩(wěn)固該復(fù)合體[3]。β-連環(huán)蛋白6m位點(diǎn)的酪氨酸磷酸化后可促進(jìn)復(fù)合體解離,489及142位點(diǎn)的酪氨酸磷酸化可加強(qiáng)這種作用[4]。細(xì)胞連接斷裂, β-連環(huán)蛋白從L鈣黏蛋白/β -連環(huán)蛋白復(fù)合體脫落,細(xì)胞黏附性下降,細(xì)胞遷移力和侵襲性增強(qiáng)。

3 E-鈣黏蛋白/β -連環(huán)蛋白與上皮細(xì)胞向間質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化上皮細(xì)胞向間質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化是指在胚胎發(fā)育、腫瘤轉(zhuǎn)移或組織纖維化過(guò)程中發(fā)生的上皮細(xì)胞脫黏附而轉(zhuǎn)變成具遷移能力的間質(zhì)細(xì)胞的現(xiàn)象[6]。E-鈣黏蛋白/β-連環(huán)蛋白復(fù)合體參與上皮細(xì)胞向間質(zhì)細(xì)胞的轉(zhuǎn)化和從間質(zhì)細(xì)胞到上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)化的過(guò)程,在胚胎發(fā)育、組織纖維化和腫瘤發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮極其重要的作用。上皮細(xì)胞向間質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化過(guò)程的特征是上皮細(xì)胞發(fā)生表型轉(zhuǎn)化,引起纖維細(xì)胞基質(zhì)產(chǎn)生和肌成纖維細(xì)胞化。細(xì)胞接觸的缺失是上皮細(xì)胞向間質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵決定因素。TGF-βl誘導(dǎo)上皮細(xì)胞向間質(zhì)細(xì)胞的轉(zhuǎn)化的早期出現(xiàn)E-鈣黏蛋白表達(dá)受到抑制,細(xì)胞間緊密連接被破壞,上皮細(xì)胞喪失黏附特性,然后胞質(zhì)內(nèi)細(xì)胞骨架進(jìn)行重排,表達(dá)新的表型蛋白如Fn、a-SMA,胞質(zhì)內(nèi)肌絲也從上皮型角蛋白轉(zhuǎn)變?yōu)殚g葉細(xì)胞波形蛋白[6]。這些變化為細(xì)胞遷徙、收縮能力增強(qiáng)提供了形態(tài)學(xué)基礎(chǔ)。缺失E-鈣黏蛋白可促進(jìn)游離的β-連環(huán)蛋白進(jìn)人胞漿及胞核,發(fā)生上皮細(xì)胞向間質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化,增加L鈣黏蛋白的表達(dá)能夠逆轉(zhuǎn)這種表型的轉(zhuǎn)化[7]。正常狀態(tài)下,細(xì)胞接觸解離后E一鈣黏蛋白和β-連環(huán)蛋白在細(xì)胞內(nèi)被迅速降解,TGR-β1的刺激可誘導(dǎo)β-連環(huán)蛋白從上皮細(xì)胞接觸中解離,β-連環(huán)蛋白的降解減少,在胞質(zhì)及胞核中聚集,調(diào)控下游靶基因轉(zhuǎn)錄,影響細(xì)胞分化、增殖、凋亡、遷移等功能[3]。細(xì)胞接觸的缺失是上皮細(xì)胞向間質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化的觸發(fā)因素,從而與上皮細(xì)胞向間質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化所致疾病密切相關(guān)。
4 E-鈣黏蛋白鄺-連環(huán)蛋白與纖維化疾病

纖維化可發(fā)生于多種器官,主要病理改變?yōu)槠鞴俳M織內(nèi)纖維結(jié)締組織增多,實(shí)質(zhì)細(xì)胞減少,持續(xù)進(jìn)展可致器官結(jié)構(gòu)破壞和功能減退,乃至衰竭。B鈣黏蛋白/β-連環(huán)蛋白復(fù)合體功能失調(diào)所介導(dǎo)的上皮細(xì)胞向間質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化在腎、肺、肝、眼和漿膜等器官的纖維化病理過(guò)程中發(fā)揮了重要作用[9]。特發(fā)性肺間質(zhì)纖維化的病理變化源于肺泡上皮的損傷,認(rèn)為肺泡上皮細(xì)胞損傷后發(fā)生表型轉(zhuǎn)化成為間質(zhì)細(xì)胞, 發(fā)生上皮細(xì)胞向間質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化,啟動(dòng)肺纖維化的發(fā)生和發(fā)展[10]。纖維化過(guò)程中兩個(gè)重要的改變是E-鈣黏蛋白低調(diào)控及β-連環(huán)蛋白在上皮細(xì)胞向間質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化程序中高調(diào)控。Iwano 等[ll]發(fā)現(xiàn)在36% 的腎纖維化中,導(dǎo)致上皮細(xì)胞向間質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化的主要的效應(yīng)細(xì)胞是腎小管上皮細(xì)胞。Wnt/β-連環(huán)蛋白途徑還可通過(guò)MMP7的表達(dá)而使腎小管上皮細(xì)胞基底膜破壞,細(xì)胞遷移能力增強(qiáng),促使腎小管間質(zhì)纖維化進(jìn)展[12]。Shackel等[13]證實(shí)了在各種形式的肝硬化中存在wnt通路的激活,在肝細(xì)胞癌的組織中亦發(fā)現(xiàn)了β-連環(huán)蛋白的高表達(dá),說(shuō)明在肝組織發(fā)生病變時(shí),Wnt信號(hào)通路的相關(guān)蛋白表達(dá)增加,提示其在肝臟病變過(guò)程中發(fā)揮重要作用。在腎小球腎炎、糖尿病、慢性同種異體腎臟病患者的腎臟標(biāo)本中已檢測(cè)到L鈣黏蛋白表達(dá)的下降和上皮細(xì)胞向間質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化的早期表現(xiàn)如β-連環(huán)蛋白向細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)移[14]。在特發(fā)性肺纖維化和普通型間質(zhì)性肺炎患者的肺上皮細(xì)胞及原發(fā)性膽汁性肝硬化、原發(fā)性硬化性膽管炎和酒精性肝硬化患者的膽管上皮細(xì)胞也發(fā)生同樣改變[15]。在增生性玻璃體視網(wǎng)膜病患者中觀察到視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)化為肌成纖維細(xì)胞,來(lái)源于透析患者廢液體中的腹膜間皮細(xì)胞由于E-鈣黏蛋白表達(dá)減少顯示了間葉細(xì)胞表型[16]。

5 E-鈣黏蛋白/β-連環(huán)蛋白與腫瘤
侵襲和轉(zhuǎn)移是惡性腫瘤細(xì)胞的重要生物學(xué)特性之一,惡性腫瘤的侵襲轉(zhuǎn)移是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程,癌細(xì)胞從原發(fā)灶脫落,須突破細(xì)胞外基質(zhì)和基底膜組成的結(jié)構(gòu)屏障,才能向周?chē)忠u或進(jìn)人血液循環(huán)及淋巴系統(tǒng)而進(jìn)一步向遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移。其中細(xì)胞黏附是一個(gè)重要環(huán)節(jié)。近來(lái)大量臨床病理學(xué)研究[17]證實(shí),E-鈣黏蛋白表達(dá)下調(diào)或缺失是眾多惡性腫瘤的普遍現(xiàn)象,如肺癌、消化道腫瘤、乳腺癌、肝癌、前列腺癌等。體外細(xì)胞培養(yǎng)也證明缺乏E-鈣黏蛋白的侵襲性腫瘤細(xì)胞在轉(zhuǎn)染E-鈣黏蛋白基因后,其侵襲性喪失[13],亦說(shuō)明E-鈣黏蛋白可抑制腫瘤細(xì)胞侵襲、轉(zhuǎn)移的能力。Liu等[19]研究發(fā)現(xiàn),非小細(xì)胞肺癌伴淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的E-鈣黏蛋白表達(dá)水平低于無(wú)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移者,且與腫瘤的分化程度、生存率呈反向關(guān)系。E-鈣黏蛋白功能異常的機(jī)制不同,如9鈣黏蛋白基因缺失或突變失活,家族性E-鈣黏蛋白基因突變與胃癌的發(fā)生有關(guān)。另外染色質(zhì)重排、基因的甲基化和L鈣黏蛋白啟動(dòng)子失活等可導(dǎo)致癌細(xì)胞的侵襲。有時(shí)高度甲基化是其中的主要機(jī)制,如有人報(bào)道 83%甲狀腺癌出現(xiàn)E-鈣黏蛋白啟動(dòng)子高度甲基化[20]。β-連環(huán)蛋白導(dǎo)致腫瘤發(fā)生的主要原因是 Wnt途徑的主要成份如APC、Axin及β-連環(huán)蛋白基因自身發(fā)生突變,其對(duì)腫瘤預(yù)后的影響關(guān)鍵在于激活其下游靶基因(如c-myc,cychn D1等)調(diào)控細(xì)胞的凋亡與增殖以及激活MMP,如MMP-7或通過(guò)影響與E-鈣黏蛋白復(fù)合物的形成,促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移。激活突變的β-連環(huán)蛋白或APC和 Axin突變的失活與人類(lèi)多種惡性腫瘤相關(guān),比如大腸癌、子宮內(nèi)膜癌、硬纖維瘤和胰腺腫瘤[21]。在 25%乳腺化生性癌中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)β-連環(huán)蛋白N未端序列的突變[22]。在40%乳腺癌初期觀察到細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核β-連環(huán)蛋白水平的增高,且與其預(yù)后差及存活率低有關(guān)[23]。
6 結(jié)論

總之,E-鈣黏蛋白/β-連環(huán)蛋白復(fù)合物在上皮細(xì)胞-細(xì)胞接觸完整性和保持Wnt/β一連環(huán)蛋白信號(hào)途徑中起重要作用。E-鈣黏蛋白/β-連環(huán)蛋白復(fù)合體的黏附功能,有賴(lài)于其完整性,其組成任何成員的結(jié)構(gòu)和功能的改變都可能引起復(fù)合體功能異常,導(dǎo)致細(xì)胞的脫離、侵襲和轉(zhuǎn)移。失去L鈣黏蛋白調(diào)節(jié)的細(xì)胞黏附能夠促進(jìn)β-連環(huán)蛋白信號(hào)釋放,促進(jìn)與細(xì)胞黏附,組織形態(tài),腫瘤相關(guān)的靶基因轉(zhuǎn)錄。未來(lái)研究中可通過(guò)抑制劑下調(diào)β-連環(huán)蛋白以阻斷下游基因表達(dá)或直接阻斷下游基因表達(dá),從而阻止纖維化及腫瘤的發(fā)生,同時(shí)加強(qiáng)L鈣黏蛋白/β-連環(huán)蛋白復(fù)合體的作用,阻止腫瘤細(xì)胞的脫落,抑制其浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移。也表明E-鈣黏蛋白/β一連環(huán)蛋白復(fù)合體的異常是治療纖維化和腫瘤的一個(gè)新的靶點(diǎn)。
參 考 文 獻(xiàn)
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