惡性腫瘤中細胞間緊密連接蛋白claudins的研究現狀

楊洋綜述，鄔黎青 審校

(1、南昌大學第二附屬醫院兒童眼科，江西南昌330006；2、南昌大學第二附屬醫院病理科，江西南昌330006)

·綜述·

惡性腫瘤中細胞間緊密連接蛋白claudins的研究現狀

楊洋1綜述，鄔黎青2審校

(1、南昌大學第二附屬醫院兒童眼科，江西南昌330006；2、南昌大學第二附屬醫院病理科，江西南昌330006)

惡性腫瘤的浸潤和轉移是其最重要的生物學特征，目前普遍認為細胞間的黏附力喪失導致細胞連接的破壞與腫瘤細胞的浸潤和轉移相關。claudin蛋白是構成細胞膜緊密連接至關重要的成分,其異常表達可以導致上皮細胞及內皮細胞結構破壞和功能受損。本文就近年claudins與惡性腫瘤研究進展作一綜述。

緊密連接蛋白；惡性腫瘤；浸潤和轉移

惡性腫瘤的浸潤和轉移是其最重要的生物學特征，目前普遍認為細胞間的黏附力喪失導致細胞連接的破壞與腫瘤細胞的浸潤和轉移相關。至今，已發現黏附結構有四種連接形式，分別為緊密連接(tight junction，TJ)、黏附帶、縫隙連接和橋粒[1]。緊密連接具有封閉細胞間隙、維持細胞黏附性、極性和通透性及輔助信號傳遞蛋白調節細胞增殖分化等作用。近年來一系列與緊密連接相關的膜內蛋白質相繼被鑒定，包括咬合蛋白occludin[1]、閉合蛋白claudins[2]和連接黏附分子[3](junction adhesion moleucules，JAMs)。claudin蛋白是構成細胞膜緊密連接至關重要的成分,其異常表達可以導致上皮細胞及內皮細胞結構破壞和功能受損。腫瘤細胞常常異常表達TJs，尤其是那些高侵襲性的腫瘤細胞通常表現出TJs的表達下降。近年來有研究發現claudins在多種上皮來源的腫瘤中表達異常，推測claudins在這些腫瘤的發生及發展過程中可能發揮一定的作用。本文就近年claudins與惡性腫瘤研究進展作一綜述。

1 claudin的結構和功能

1998年Furuse M等[4]從雞肝中得到了一種緊密連接的片段，分子量為22kDa，是定位于TJS的完整膜蛋白，命名為claudin。迄今為止，在哺乳動物體內己克隆出26個claudin家族成員，目前己有21個被鑒定在人類存在，其序列一致性為12.5%～69.7%，分子量范圍在17至27kDa之間[5]。每個分子均由四個跨膜結構域和兩個胞外環狀區，第一個細胞外環比第二個細胞外環長，氨基和羧基末端都在細胞質內。claudins的兩個大小不等的環狀結構是形成TJ的重要結構基礎，對于TJ條帶形成和離子選擇通透性具有重要作用。在不同claudin分子之間，第一和第四個跨膜片段以及細胞外環的氨基酸序列具有高度保守性。

Colegio[6]等的研究發現改變claudins的不同外環后，TJs的跨膜電阻(Transepithelial electrical resistance，TER)隨之改變，認為claudins外環決定TER。繼而通過測定兩個外環離子的滲透性發現第一個外環是疏水性的且決定離子的選擇性。通過改換細胞外環后TJs的結構變化不大，故認為claudins跨膜或胞漿部分決定TJs的構成，而與細胞外區蛋白分子無關。

claudins的確切功能至今仍不清楚，但可以確定的是它們是形成緊密連接骨架的主要膜內蛋白質[7]，claudins家族的成員之間可以形成同型二聚體或者異型二聚體，這些二聚體在相鄰的細胞之間形成成對存在的絲條，細胞間連接的緊縮感取決于這些絲條的質量和數量，即細胞間連接最終取決于細胞側面claudins的成對數量。不同上皮組織細胞側面claudins的成對數量是不一樣的，從而決定不同的上皮組織有不同的滲透性[8]。

2 claudins在正常組織中的表達

claudins家族成員在正常組織中主要分布于皮膚、內臟、腦組織和神經系統，它們不僅存在于緊密連接中，還存在于上皮細胞側面基底細胞膜。clandins蛋白家族成員還具有組織特異性，最初用Northern blot分析方法發現claudin-l在心、腦、脾、肺、肝、骨骼肌、腎臟以及睪丸組織中均有表達，而claudin-2主要在腎臟和肝臟組織中表達[9]。大部分組織表達兩種以上claudins。claudin-4、claudin-7

和claudin-8主要表達于肺臟和腎臟；claudin-1、claudin-2和claudin-3可在肝臟組織中檢測到；claudin-3的mRNA在肺臟和肝臟中大量表達，而在腎臟和睪丸中表達較少[2]。claudin-5和claudin-2[10]幾乎表達于所有被檢測的組織中，兩者分別在肺臟和腎臟中高表達。

3 claudins在腫瘤組織中的表達

claudin蛋白及其他緊密連接蛋白的表達下調或缺失已被認為是細胞間黏附性喪失的機制和腫瘤發生及轉移的重要步驟，而這些步驟又可能導致腫瘤細胞的凝聚力降低、分化變差及侵襲性增加。

Hahn HP等研究發現，claudin-1在腦膜瘤中呈陽性表達，可以作為腦膜瘤特異標記物。Chao YC等發現claudin-1、claudin-5可以作為鑒別肺鱗狀細胞癌和肺腺癌的標記物[9]。

claudins在消化系統腫瘤的表達不盡相同：claudin-1在大部分食管鱗狀細胞癌表達，而claudin-3、claudin-5在食管腺癌中的表達要高于食管鱗狀細胞癌。claudin-1在低分化或僅侵及黏膜和黏膜下層的胃腺癌中表達低；檢測claudin-3和claudin-4蛋白表達情況可以幫助早期診斷胃癌。92%的胰腺導管癌表達claudin-4，58%表達claudin-1。claudin-1可能作為肝癌播散的一個潛在的生物標記，并可能為肝細胞癌的治療干預提供一個重要靶點。另外，claudin-1還在大腸癌中表達增高，并與結腸癌的轉移密切相關。

claudins在泌尿生殖系統腫瘤中表達上調：Fritzsche等發現claudin-1可作為腎惡性腫瘤預后指標。研究還發現，claudin-7可以作為鑒別腎嫌色細胞癌和腎嗜酸粒細胞腺瘤的指標。膀胱上皮癌有claudin-1、claudin-3、claudin-4和claudin-7蛋白表達。在前列腺癌中claudin-l、claudin-3、claudin-4和claudin-7蛋白的表達水平明顯增高。有研究[10]表明在卵巢癌細胞中claudin-3和claudin -4的過多表達與細胞表型改變相關。

有研究發現claudin-1蛋白在低級鱗狀上皮內瘤變中表達升高(53%)，在高級鱗狀上皮內瘤變(90%)和侵襲性鱗狀細胞癌中高水平表達(100%)，提示我們，在低級鱗狀上皮內瘤變中，如果出現claudin-l表達升高，可能有向高度惡變進展的趨勢[11]。有人也推測claudins在某些腫瘤細胞中定位改變也將失去其形成細胞間緊密連接的功能。并且這種定位的改變可能在上皮細胞向間質細胞轉化的過程中起一定的作用[12]。目前認為這種claudins的差異表達或者細胞定位改變與其高度組織特異性相關，可作為腫瘤診斷的標記物和預后觀察及腫瘤復發的獨立指標[13]。

4 claudins在腫瘤診斷及治療中的應用

claudins蛋白表達的組織特異性，使它們可能成為早期診斷和鑒別各種腫瘤的重要指標。比如，claudin-1蛋白在增生的宮頸鱗狀上皮組織中的表達量下降，可以鑒別增生的宮頸鱗狀上皮和正常的宮頸鱗狀上皮；claudin-3和claudin-4在腸型胃腺癌、卵巢細胞癌、乳腺細胞癌、結直腸腺癌等惡性腫瘤組織中表達水平上調，通過檢測claudin-3和claudin-4表達水平來評估惡性腫瘤的發生；claudin-4蛋白在肝細胞癌中不表達，在膽管細胞癌中表達水平升高，可以通過檢測clandin-4蛋白的表達來幫助區別肝細胞癌與膽管細胞癌；claudin-5蛋白在血管肉瘤中表達水平明顯下降，可以協助血管肉瘤和良性血管瘤的診斷。claudin-10蛋白的表達水平與原發性肝細胞癌的復發率成正比，表達水平越高，術后復發率越高，因此，通過檢測claudin-10蛋白表達水平來評估肝細胞癌手術后發生復發的可能性。

claudin-3和claudin-4是產氣莢膜桿菌腸毒素(CPE)的受體，當向claudin-3和claudin-4高表達的乳腺癌組織局部部注入CPE后，腫瘤細胞表現出明顯的細胞溶解作用[14]，從而可延緩腫瘤生長速度。為腫瘤的局部治療開拓了新思路。

5 claudins表達的調節

TJs是一個由多種蛋白及分子組成、具有多種功能的動態變化的復合體。TJs分子結構完整性的維持依賴精確的細胞分子通路，受到多種信號轉導分子和調節基因的調節，但其具體機制并不清楚。claudins在不同的組織中以及同一組織的不同病理狀態下表達均不同，這種差異表達也同樣依賴于細胞間精確的分子通路。

研究表明[15]轉錄因子snail可直接與clandinds啟動子區的E盒結合，抑制相關基因啟動子的活性，使緊密連接功能異常，導致細胞間黏附性和極性下降，在上皮細胞向間質細胞轉變過程中發揮作用。Theresa等[16]研究發現，由蛋白激酶A(protein kinase A，PKA)和蛋白激酶C(protein kinase C，PKC)活性增加所致的claudin-3和claudin-4磷酸

化可能是宮頸癌中claudin-3和claudin-4表達異常及TJs結構破壞的分子機制之一。Niimi等[17]的研究表明，含有轉錄因子類似區域的Nkx家族的成員T/EBP/Nkx2.1參與調節肺和甲狀腺claudin-28蛋白的表達。Yoshiki Kohno等[18]發現claudin-7的表達和轉錄因子ELF3相關，轉錄因子ELF3誘導claudin-7的表達對膜骨肉瘤上皮膚細胞間緊密連接復合物的形成是必不可少的。

Honda等人[19]研究發現在高表達claudin-4的細胞中，claudin-4啟動子的關鍵區域展現出低甲基化和組蛋白高乙酞化，并且給予不表達claudin-4的細胞脫甲基化和加乙酞化的試劑可以促使該細胞表達claudin-4。吲哚美辛[20]和巴豆油脂[21]等一些藥物也可以調節claudins的表達。有研究發現claudins家族的某些成員可以受到激素的調節，例如醛固酮[22]可以調節內源性claudin-4的表達并改變其定位。醛固酮可以很快的促進claudin-4蘇氨酸短暫的磷酸化，而不影響酪氨酸和絲氨酸。

6 結語

近年來，claudins的研究逐漸成為醫學界研究的熱點，但目前階段，對clandins成員的認識才剛剛開始，研究成果還比較少，其家族中各個成員不同分子結構、表達水平、功能以及調控機制還不明確，對其家族中各成員在不同惡性腫瘤組織的發生和發展中發揮的作用及其診斷與治療價值在學術界觀點還不統一，彼此爭論很大，尚需要不斷研究和探索。claudins在有些腫瘤中的表達具有一定組織特異性，可以作為這些腫瘤診斷的指標之一，在診斷、鑒別上和對患者的預后判斷方面具有重要作用。在腫瘤治療方面，隨著人們對claudins研究的逐漸深入，claudins可能成為腫瘤的調節藥物吸收靶點，由于發現在腫瘤細胞中某些claudin蛋白低表達或缺失，激活此類蛋白的基因恢復細胞間正常緊密連接結構、減弱腫瘤細胞侵襲轉移等問題成為新的基因治療熱點。claudins表達的調節已經倍受關注。

因此，對claudins的研究將為惡性腫瘤的診斷和治療開辟一條嶄新的途徑，將會成為今后研究的熱點之一。

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1674-1129(2013)02-0146-03

10.3969/j.issn.1674-1129.2013.02.015

楊洋，1981.01.10出生，畢業于江西醫學院，學士學位，臨床醫學，主要方向兒童眼科。

鄔黎青，主任醫師，博士，研究生導師，主要研究方向腫瘤分子生物學。