間隙連接蛋白43 在腫瘤領域的研究進展

李 青 綜述，吳冬梅，潘 寧 審校（. 瀘州醫學院，四川 瀘州646000；.四川省醫學科學院/四川省人民醫院皮膚病性病研究所，四川成都6003）

間隙連接又叫縫隙連接、通訊連接，是細胞間連接方式的一種，為相鄰細胞間信息和物質交換的膜通道結構。其基本功能和結構是間隙連接蛋白（connexin，Cx），每6 個連接蛋白單體聚合形成1 個連接子，每個連接子中央有1 個六棱形小孔道，兩側膜上連接子端端相連，形成縫隙連接通道（gap junction channel，GJC），允許相對分子質量小于1×103的小分子物質通過[1]。形成細胞間隙連接通訊（gap junctional intercellula communication，GJIC）功能，對細胞的新陳代謝、增殖和分化等起著重要的調控作用。最近研究表明，Cx 對腫瘤的形成等有重要調節作用，又被稱為間隙連接的非通訊功能。Cx43 是Cx 基因家族中數量最多的成員，除分化的紅細胞、骨骼肌及成熟精子細胞外，Cx43 在人類幾乎所有的組織和細胞中都有表達[2]。與創面愈合、瘢痕形成、心血管疾病、腫瘤、皮膚疾病、神經系統疾病等多種疾病的發生密切相關。目前，Cx43 與腫瘤發生、發展的關系以及Cx43 在腫瘤治療方面的作用成為國內外研究熱點，現綜述如下。

1 Cx43 的結構及功能

Cx 含有高度保守的氨基酸序列，包括4 個疏水的跨膜區，中間的親水段形成1 個胞內環和2 個胞外環，而氨基末端（N）和羧基末端（C）則位于胞漿面。其中氨基末端、2 個胞外環和4 個跨膜區為高度保守的區域，而胞漿面的羧基末端及2 個環形結構具有種屬特異性，決定了各種Cx 具有不同的生物學特性。不同Cx 分子組合形成的GJC 的滲透性和導電性也不同[3]。Cx43 主要表達于上皮及間葉組織，具備大部分Cx 的特征。Cx43 由3 條互補cDNA所編碼，該cDNA 含1 個1 146 bp 的開放讀碼框。Cx43 主要合成于內質網核糖體上，在高爾基體內連接蛋白聚集形成一個半通道，然后運輸到質膜上。其半衰期為1.5～5.0 h，依Cx 種類而不同[4]。Cx43 基因表達異常易導致GJIC 功能改變。而這與多種腫瘤的發生有關，被認為是潛在的非突變型抑癌基因[5]。

2 Cx43 與GJIC

連接子在包膜上形成間隙連接斑（gap junction plaques），其數量可直接影響GJIC 功能。在腫瘤發生時GJIC 的功能不同程度降低或喪失，認為GJIC 抑制腫瘤生長[6]。即使在部分腫瘤中GJIC 功能無明顯下降或喪失，但不表示細胞間通訊正常，可能與間隙連接通透性以及信號敏感性下降有關[7]。此外，有研究發現，高轉移性腫瘤中同型GJIC 水平明顯低于低轉移性腫瘤，GJIC 的變化可能與腫瘤的轉移相關[8]。Ara 等[9]研究表明，GJIC 維持正常功能需要滿足3 個條件，即Cx 表達程序正常；Cx 正確定位并形成細胞間通道，與Cx 磷酸化調節有關；相鄰細胞膜形成的通道可正確對接。

2.1 Cx43 磷酸化調節 Cx43 的磷酸化和去磷酸化對GJIC 功能有重要影響。磷酸化時GJC 關閉，去磷酸化時GJC 打開，磷酸化異常可干擾GJIC 的正常功能，致生長控制異常。Cx43 C 端第241～382 位氨基酸為主要的磷酸化區，也是多種激素識別位點，蘇氨酸、絲氨酸及酪氨酸殘基磷酸化程度決定了GJC 的通透性及功能。腫瘤促進因子、生長因子、蛋白激酶、炎癥介質和癌基因激素可通過磷酸化Cx 羧基端來調控GJIC。有研究表明，血小板源性生長因子可誘導T51B 大鼠肝上皮細胞Cx43 磷酸化及GJIC 阻斷[10]，這個過程需要有絲分裂激活蛋白激酶的參與。然而，有絲分裂激活蛋白激酶的激活與Cx43 磷酸化及GJIC 阻斷并不總是相關的。另有研究發現， 誘導有絲分裂激活蛋白激酶產生的Cx43 磷酸化對GJIC 有相反的影響[11]。Vikhamar 等[11]分別用上皮生長因子和佛波酯（十四烷酰佛波醇乙酸酯）處理人腎上皮細胞時發現，上皮生長因子刺激下有絲分裂激活蛋白激酶誘導Cx43 磷酸化增強，導致GJIC 功能增強。而佛波酯刺激Cx43 后磷酸化也增強，但卻產生抑制GJIC 功能的作用，表明GJIC 功能增強與有絲分裂激活蛋白激酶持續活化程度有關。其他因素也可影響GJIC 的通透性及功能。鈣調蛋白可參與調節Ca2+依賴的GJIC，若增加細胞內Ca2+濃度可抑制細胞間通訊，而鈣調蛋白抑制劑可逆轉該現象。Zhou等[12]研究Cx43 與鈣調蛋白相互作用的結合動力學及位點時發現，Cx43 細胞內第136～158 位氨基酸參與了鈣調蛋白的結合。

2.2 Cx43 基因的轉錄調節 Cx43 基因的轉錄調節受多種因素影響。某些癌基因具有調控作用，如包含熱休克蛋白、可易位基因c-myc 的復合體與Cx43 基因啟動子成分相互作用，可使Cx43 基因轉錄上調[13]。雌激素則可活化Cx43 啟動子，并通過上調即早基因c-Fos mRNA 和立早基因c-Jun 表達而上調Cx43。Cx43 轉錄產物中3′端非翻譯區證實與激素調節產物的穩定性有關[14]。Chen等[15]檢測165 例肺腫瘤組織標本時發現，在Cx43 表達陰性標本中，63.7%有Cx43 基因啟動子甲基化，而凝膠阻滯實驗則顯示Cx43啟動子甲基化降低了其異源二聚體復合物-活化蛋白轉錄因子AP1 位點的轉錄活性。

3 Cx43 與腫瘤

Cx43 與腫瘤的轉移密切相關，研究表明，多種腫瘤細胞都有Cx43 表達的下降[16-17]，如肺癌細胞、胃癌細胞、非精原細胞癌等，其可能機制為Cx43 表達異常導致GJIC 功能異常，從而使腫瘤細胞間結合力下降，并能逃避生長控制及免疫監測，最終導致腫瘤細胞擴散和轉移。Cx43 表達異常并不是由于基因丟失或突變引起，而是指表達水平下調[18]。也有學者認為，Cx43 在腫瘤組織中的表達下降可能與啟動子甲基化有關。另一種觀點認為，一些離子及相對分子質量小的物質可以通過間隙連接從一個細胞進入鄰近細胞，這樣周圍正常細胞便可以營養相鄰惡變細胞[19]，促進腫瘤細胞的生長。

3.1 Cx43 與乳腺癌 有實驗證實，乳腺癌的發生與Cx43 表達下調相關。Elzarrad 等[20]通過體外實驗將表達Cx43 和不表達Cx43的乳腺癌細胞分別注入不同豚鼠體內，發現前者Cx43 多定位在腫瘤細胞和內皮細胞接觸部位， 與肺內皮細胞的黏著性較后者高，同時，在腫瘤組織血管和局部微小轉移灶中可發現Cx43 再表達。明佳等[21]研究微小RAN206（miR-206）和Cx43 在乳腺癌原發灶（PTs）和腋窩轉移淋巴結（MLNs）中表達變化的關系發現，MLNs中miR-206 mRNA 表達較PTs 低，Cx43 蛋白表達較PTs 明顯增加，在PTs 和MLNs 中Cx43 mRNA 表達比較，差異無統計學意義（P＞0.05）。故其認為，乳腺癌腋窩淋巴結轉移過程中，Cx43 與miRNA基因相互作用可能參與乳腺癌腋窩淋巴結轉移。Plante 等[18]研究證實，若恢復Cx43 突變的小鼠體內Cx43 表達水平可明顯抑制乳腺腫瘤的轉移。以上國內外多位學者的研究表明，Cx43不僅是腫瘤抑制基因，也會抑制腫瘤轉移。

3.2 Cx43 與肝癌 Cx43 與肝癌的發生和發展密切相關。Cx43基因是非突變型抑癌基因，多數GJIC 功能異常與Cx43 表達及功能異常有關，甚至發現肝損傷、肝炎、肝硬化時，Cx43 表達也會明顯下調[22]。若Cx43 表達水平下降，GJIC 功能就會受到影響，使惡性轉化細胞可逃避正常細胞對其的監控，利于腫瘤細胞生長，在肝癌發生、發展過程中起重要作用[23]。蔣艷霞等[24]的研究顯示，在肝癌組織中Cx43 呈低表達，同時認為Cx43 表達可以預測肝癌的浸潤及轉移情況。Sheen 等[25]研究發現，肝細胞癌中胞漿內Cx43 mRNA 呈混亂表達并明顯高于對照組。有研究進一步表明，肝癌細胞胞漿內Cx43 表達與GJIC 功能呈負相關，且Cx32 表達及活性受Cx43 負性調節，提示聚集于胞漿內的Cx43 對促進肝細胞癌變具有重要影響。其機制可能是Cx43 抑制Cx32 表達，進而降低GJIC 功能所致[26]。目前，Cx43 與肝細胞癌轉移的關系研究較多，根據研究成果，多數學者認為Cx43 及GJIC 功能與肝癌轉移性呈負相關。這些學者還發現，Cx43 可能在肝癌轉移的不同階段發揮不同作用。

3.3 Cx43 與胃癌 多位學者研究發現，胃癌的發生與Cx43 有密切的關系。Wu 等[27]發現，Cx43 在正常胃黏膜呈強陽性表達，表達部位在胞膜和胞漿；在高中分化胃黏膜表達降低，甚至不表達，在原位胃癌中極少量表達或不表達。提示Cx43 的表達量與胃癌的發展及演變過程密不可分。Fan 等[28]研究發現，Cx43 在胃癌細胞及血管內皮間均可出現陽性表達，說明血管內的營養物質可通過間隙連接流向腫瘤細胞，從而滋養腫瘤細胞。Tang 等[29]研究發現，在胃腫瘤細胞中cx43 顯著低表達，而鄰近的正常細胞則明顯正常表達或輕度降低；但值得注意的是，與胃腫瘤細胞低表達不同，有轉移的淋巴結中cx43 則顯著高表達，并認為cx43 的低表達可能與胃癌的發生有關。

3.4 Cx43 與皮膚腫瘤 Cx43 與皮膚腫瘤的相關性報道較少。郭瑞珍等[30]研究Cx43 在正常表皮、皮膚瘢痕和瘢痕癌組織中的表達發現，Cx43 及其mRNA 在正常表皮、皮膚瘢痕和瘢痕癌組織中表達逐漸下降，且每兩組間比較，差異有統計學意義（P＜0.05）。表明Cx43 及其mRNA 的低表達與瘢痕癌的發生密切相關。而馬娜等[31]報道Cx43 在鱗狀細胞癌（SCC）及基底細胞癌（BCC）組織中可呈陽性或弱陽性表達，但SCC 組表達水平明顯低于BCC 組，差異有統計學意義（P＜0.05），表明Cx43 低表達可能與SCC 的發生有關，且Cx43 低表達與SCC 進展快，易轉移、擴散的生物學特性有關。

4 Cx43 與腫瘤的治療

GJC 的功能主要受Cx43 表達調控，Cx 量變及質變均會對腫瘤發生、發展、侵襲和轉移產生影響[32]。分子自殺基因方法是近年來出現的治療腫瘤的新方法，即將自殺基因鏈入腫瘤細胞，然后結合細胞毒性藥物，殺死已鏈入自殺基因的腫瘤細胞。細胞毒性藥物還可波及周圍未鏈入自殺基因的腫瘤細胞。根據分子自殺基因原理，目前有學者認為，將Cx43 基因鏈入腫瘤細胞內，自殺基因及細胞毒性藥物的毒性代謝物質可通過GJIC 擴散到周圍細胞，殺滅腫瘤細胞。值得注意的是，Cx43 的穩定性可增強藥物治療效果[33]。張永興等[34]將Cx43 基因鏈入人非小細胞肺癌LH7 細胞內，發現胞漿內同時出現Cx43 及上皮鈣黏蛋白（E-cadherin）表達增高，細胞增殖速度減緩。Bier 等[35]采用基因抑制方法抑制乳腺癌細胞內Cx43 假基因，提示可促進Cx43 真基因及蛋白表達，增強乳腺癌細胞對化療藥物——紫杉醇及多柔比星的敏感性。目前，還有化學誘導法，以化學物質如環腺苷酸、雌激素、全反式維甲酸誘導癌細胞表達Cx43。與鏈入Cx43 基因比較，化學誘導法能夠作用于更多靶細胞，比體內Cx43 基因鏈入率低，更占優勢。另外，還有著力于GJIC 功能重建及恢復的研究，即通過重建GJIC 功能抑制甚至逆轉肝癌細胞的生長。此外，也可通過促進GJIC 功能恢復，使化療藥物作用于癌細胞及周圍癌細胞，增加藥物旁觀效應，增加肝癌細胞殺滅率，但該研究尚處于探索階段。

5 小 結

Cx43 對腫瘤的抑制作用已經研究證實，但對腫瘤組織Cx43基因轉錄和表達水平下調的機制，以及如何恢復Cx43 的表達水平尚未完全明確；GJIC 功能與腫瘤細胞過度增殖的因果關系也有待于進一步證實。此外，如何恢復和重建腫瘤組織中的GJIC 功能、達到控制腫瘤進一步發展的目的，以及開發干預Cx43 表達的藥物，將會是未來研究Cx43 基因與腫瘤關系的新方向和熱點。

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