盤狀結構域受體1的研究進展

謝瑞霞，王小英，張建剛，張德奎*

(蘭州大學 1.第二醫院 消化科； 2.基礎醫學院 病理研究所， 甘肅 蘭州 730000)

盤狀結構域受體1的研究進展

謝瑞霞1，王小英1，張建剛2，張德奎1*

(蘭州大學 1.第二醫院 消化科； 2.基礎醫學院 病理研究所， 甘肅 蘭州 730000)

盤狀結構域受體1(DDR1)是近年來發現的一種新型受體型蛋白酪氨酸激酶(RTK)，能與多種膠原蛋白特異性結合并被激活，活化一系列細胞內外信號傳導，參與多種疾病過程，如腫瘤的發生發展、炎性反應和纖維化的發生、進展等。

盤狀結構域受體1；受體型蛋白酪氨酸激酶；腫瘤；炎性反應；纖維化

盤狀結構域受體1(discoidin domain receptor1，DDR1)是近年來發現的一種新型受體型酪氨酸激酶(receptor tyrosine kinases, RTKs)，能與膠原蛋白特異性結合并被其激活，進而參與一系列細胞內外信號的傳導。DDR1能夠促進機體細胞的黏附、遷移和分化以及炎性因子的釋放。DDR1與腫瘤細胞的增殖、侵襲和轉移密切相關。

1 DDR1的一般特性

DDR1是在篩選乳腺癌細胞時發現的[1]，與隨后發現的DDR2組成了DDRs家族，而DDRs家族為PTKs超家族的一員。DDRs家族的特別之處在于胞外區都含有一個由155個氨基酸組成的的圓盤狀結構。DDR1基因定位于人的6P21和小鼠的17C，編碼的蛋白質含913個氨基酸，由胞外區、跨膜區和胞內激酶區3部分構成。人的DDR1基因組約包含17個外顯子，其中胞外區有8個，跨膜區1個，近膜區3個，酪氨酸激酶催化區5個[2]。DDR1可被一種未知的蛋白酶裂解為54 kb位于胞外區的可溶性α亞單位和63 kb的錨定于膜上的β亞單位。通過選擇性剪切，發現DDR1有5個亞型，分別為DDR1a、DDR1b、DDR1c、DDR1d和DDR1e，目前僅證實DDR1a和DDR1b有生物功能[2]。

2 DDR1在組織中的分布

DDR1廣泛分布于人和小鼠的多種正常組織器官，在腦內表達于髓鞘和小膠質細胞，在大腸內膜上皮細胞、肺上皮細胞、乳腺、腎上腺皮質、胰腺和甲狀腺濾泡也有表達。無論腫瘤細胞系還是腫瘤組織都顯示DDR1在大量實體瘤中高表達，尤其是侵襲性強的腫瘤細胞，提示其在這類腫瘤細胞的分化、增殖，特別是腫瘤轉移和侵襲過程中具有重要作用，DDR1的表達豐度與腫瘤預后有著密切的關系[3-5]。

3 DDR1與疾病

3.1 DDR1表達與腫瘤

DDR1作為PTKs家族的特殊成員，在許多腫瘤，尤其是惡性度高，進展期腫瘤中高表達，其在腫瘤組織的高表達是腫瘤預后不良的因素之一[3-4,6]。在高侵襲性非小細胞肺癌中，上皮間質轉化(epithelial-to-mesenchymal transition，EMT)能夠促進DDR1過表達，且這種過表達與非小細胞肺癌的淋巴結轉移、胸膜侵潤和短期存活顯著相關[3-4]。在肺癌骨轉移細胞中，抑制DDR1能夠阻止癌細胞存活、歸巢和定植，表明DDR1是肺癌細胞遷移和侵襲的必要因子。另外，肺腺癌細胞DDR1的過表達引起細胞活力和侵襲力明顯增強以及MMP-9的活化[3]。DDR1可作為肝癌術后復發的早期檢測指標，肝癌根治術后早期復發組的DDR1 mRNA水平比無早期復發組高2倍[6]。DDR1是漿液性卵巢癌可能的生物標記，DDR1蛋白高表達預示著卵巢癌存在的可能[7]。此外，在胃癌[8]中的高表達提示DDRl可作為反映腫瘤侵襲力的生物學指標。

3.2 DDR1與纖維化

DDRs通過膠原基質調節原發性人類肺成纖維細胞遷移，使成纖維細胞在發育、傷口愈合、癌癥和纖維化等條件下可以穿越基底膜屏障。膠原I通過DDR2和JAK2-ERK1/2介導誘導原發性人類肺成纖維細胞DDR1和MMP-2的表達,使人類肺成纖維細胞易于識別和降解膠原IV，從而穿過基底膜，發生遷移[9]。肝硬化時肝細胞的DDR1表達為正常肝細胞的2倍。DDR1在原發性膽汁性肝硬化和HCV感染的肝中表達顯著高于正常及自身免疫性肝病，所有類型肝纖維化時肝中DDR1 mRNA較在正常肝中明顯升高[10]。腎小體上皮細胞DDR1的缺失可延緩遺傳性IV膠原疾病的腎纖維化和炎性反應。DDR1是梗阻性腎病中炎性反應和纖維化的主要介導因子之一，敲除DDR1基因的小鼠沒有發生高血壓相關的腎纖維化，Ⅲ型膠原蛋白α1鏈(COL3A1)和TGF-β1等關鍵的促纖維化因子在DDR1敲除小鼠中明顯降低[11-12]。另外有研究認為DDR1的過表達抑制TGF-β誘導的上皮間質轉化，在腎纖維化中保護腎小管上皮細胞的完整性[13]。

3.3 DDR1與動脈粥樣硬化

骨髓源性細胞DDR1的表達和血管壁源性細胞DDR1的表達在動脈粥樣硬化(atherogenesis，AS)發生發展中有不同的作用。在小鼠AS模型中，骨髓源性細胞DDR1的表達促進巨噬細胞侵潤和聚集，而DDR1缺乏則限制了巨噬細胞黏附并侵入穿透膠原基質屏障的能力，減少巨噬細胞在動脈內膜的侵潤和累積，減輕內膜炎性反應，緩解AS。在AS早期，巨噬細胞DDR1的缺如可能對疾病后期的發展有長期影響，DDR1是AS長期控制的潛在目標靶點[14]。在血管壁特異性DDR1敲除的小鼠AS模型中血管壁內細胞和基質沉積增加，表明阻斷血管平滑肌細胞(smooth muscle cells，SMCs)DDR1的表達可能是促進富基質穩定斑塊形成的新方案[15]。膠原通過Src信號通路刺激DDR1介導SMC遷移，而SMC從血管中層遷移至內膜與諸多心血管疾病的發生有關。Src通過ERK1/2調節DDR1磷酸化和下游信號，影響細胞遷移。SMC表面的DDR1調節AS微環境下基質分子和MMPs表達，改變基質合成和降解之間的平衡，引起DDR1缺如時基質聚集的凈增加。DDR1可作為膠原基質的傳感器，是一個SMCs間質膠原表達的負反饋調節器，DDR1在SMCs的過表達抑制了膠原的合成[15-16]。

3.4 DDR1與炎性反應

DDR1的高表達與炎性反應的增強有關。在單側輸尿管閉塞(unilateral ureteral occlusion，UUO)模型中，DDR1缺如的小鼠腎炎性反應較輕。UUO誘導的促炎性反應因子IFN-γ在DDR1阻斷的小鼠中表達明顯降低，同時降低的還有MCP-1、IL-23和TNF。此外，F4/80+細胞和CD3+淋巴細胞數明顯降低。T細胞IFN-γ的表達依賴于P38 MAPK，該通路是由DDR1激活的[11]。DDR1介導膠原誘導的小膠質細胞的炎性活化。膠原誘導小膠質細胞產生NO和誘導性NO合酶，促進COX-2、CD40和MMP-9等炎性因子的表達，小膠質細胞中的DDR1與膠原之間的相互作用可能啟動并持續作用于神經炎性反應，這可能與大腦慢性炎性疾病的進展相關。膠原對DDR1的激活促進了巨噬細胞的分化和趨化因子的產生，通過NF-κB和P38蛋白激酶相關的下游信號通路促進單核細胞來源的樹突狀細胞的成熟[17]。此外， DDR1的表達能夠調節T細胞在3D膠原中的遷移[18]，證實了T細胞表面DDR1的表達有利于炎性疾病的發生發展。

3.5 DDR1與精神相關性疾病

DDR1在人腦中高表達，并且與精神分裂癥相關聯。DDR1在髓鞘星形膠質細胞中表達，mRNA和蛋白檢測發現DDR1與髓鞘堿性蛋白共定位，另外兩類髓鞘相關基因MAG和OLIG2與DDR1的表達水平密切相關。在脫髓鞘-髓鞘再生模型中，髓鞘再生階段DDR1基因在腦白質局部上調。DDR1的表達與一組結構髓鞘蛋白相似，包括髓鞘相關糖蛋白和髓鞘相關少突膠質細胞基底蛋白，DDR1可能是髓鞘固有成分或者是在少突膠質細胞髓鞘化階段的重要蛋白，因為其缺如與一些精神障礙相關[19]。

3.6 DDR1與上皮修復

DDR1能促進上皮修復。DDR1調節支氣管上皮修復和MMPs的表達，在HBECs和BEAS-2B細胞模型中，敲除DDR1讓上皮細胞修復減緩了50%，這與MMP-7表達水平有關，而DDR1的過表達增強了上皮修復[20]。

3.7 DDR1的作用機制

DDR1通過Notch1途徑激活促存活通路：DDR1激酶是腫瘤抑制基因P53的直接轉錄目標，Notch1受體為DDR1結合的配體，DDR1活化誘導經典Notch1目標的表達，增強其活性，介導Notch1的細胞內活化。在體外和體內，DDR1基因敲除均能降低HCT116細胞的致瘤性，表明DDR1與細胞致瘤性密切相關。Notch1對DDR1介導的細胞存活非常重要，DDR1表達上調，激活誘導Notch1信號，促進癌細胞存活[21]。

DDR1在肝癌組織的過表達與miR-199a-5p miRNA的下調有關，DDR1是miR-199a-5p的一個靶分子，其通過控制DDR1 mRNA的翻譯和降解調節DDR1的表達，DDR1活化通過增強MMP-2和MMP-9的表達來增加腫瘤侵襲[5]。此外，人類巨核細胞(megakaryocyte，MK)DDR1的表達通過一種SHP1磷酸酶和Syk激酶活化的機制調節骨髓中MK與膠原的相互作用[22]。

4 總結與展望

近年來的研究成果主要集中在腫瘤、纖維化、炎性反應等相關組織細胞DDR1的表達豐度及其在疾病病理過程中的可能作用機制。作為新型的PTKs，DDR1表達與許多疾病過程強關聯，進一步明確DDR1在炎性反應、腫瘤等疾病發生、發展及預后中的作用及其分子機制，如DDR1在炎性-腫瘤序列演進過程中的作用，在炎性-纖維化進程中的作用，在實體瘤中的表達與其他腫瘤標志物的相關性，DDR1基因的表達調控機制等，有可能為這類疾病的診斷及治療提供新的思路。

[1] Johnson JD, Edman J, Rutter W,etal. A receptor tyrosine kinase found in breast carcinoma cells has an extracellular discoidin I-like domain[J]. Proc Natl Acad, 1993, 90: 5677-5681.

[2] Abdulhussein R, McFadden C, Fuentes-Prior P,etal. Exploring the collagen-binding site of the DDRl tyrosine kinase receptor[J]. Biol Chem, 2004, 279: 3l462-31470.

[3] Yang SH, Baek HA, Lee HJ,etal. Discoidin domain receptor 1 is associated with poor prognosis of non-small cell lung carcinomas[J]. Oncol Rep, 2010, 24: 311-319.

[4] Miao L, Zhu S, Wang Y,etal. Discoidin domain receptor 1 is associated with poor prognosis of non-small cell lung cancer and promotes cell invasion via epithelial-to-mesenchymal transition[J]. Med Oncol, 2013, 30: 1-9.

[5] Shen Q, Cicinnati VR, Zhang X,etal. Role of microRNA-199a-5p and discoidin domain receptor 1 in human hepatocellular carcinoma invasion[J]. Mol Cancer, 2010, 9: 227. doi: 10.1186/1476-4598-9-227.

[6] Jian ZX, Sun J, Chen W,etal. Involvement of discoidin domain 1 receptor in recurrence of hepatocellular carcinoma by genome-wide analysis[J]. Med Oncol, 2012, 29: 3077-3082.

[7] Jinhua Q, Tetsuro Y, Sosuke A,etal. Identification of receptor tyrosine kinase, discoidin domain receptor 1 (DDR1), as a potential biomarker for serous ovarian cancer[J]. Int J Mol Sci, 2011, 12: 971-982.

[8] 余建杰, 魏麗娜, 董馳, 等. 胃癌組織DDR1a表達臨床意義分析[J]. 中華腫瘤防治雜志, 2012, 19: 1074-1077.

[9] Ruiz PA, Jarai G. Discoidin domain receptors regulate the migration of primary human lung fibroblasts through collagen matrices[J]. Fibrogenesis Tissue Repair, 2012, 5: 3. doi: 10.1186/1755-1536-5-3.

[10] Song S, Shackel NA, Wang XM,etal. Discoidin domain receptor 1: isoform expression and potential functions in cirrhotic human liver[J]. Am J Pathol, 2011, 178: 1134-1144.

[11] Dominique G, Monique K, Sandrine P,etal. Discoidin domain receptor 1 is a major mediator of inflammation and fibrosis in obstructive nephropathy[J]. Am J Pathol, 2011, 179: 83-91.

[12] Gross O, Girgert R, Beirowki B,etal. Loss of collagen-receptor DDR1 delays renal fibrosis in hereditarytype IV collagen disease[J]. Matrix Biol, 2010, 29: 346-356.

[13] Yeh YC, Lin HH, Tang MJ. A tale of two collagen receptors, integrin β1 and discoidin domain receptor 1, in epithelial cell differentiation[J]. Am J Physiol Cell Physiol, 2012, 303: 1207-1217.

[14] Franco C, Britto K, Wong E,etal. Discoidin domain receptor 1 on bone marrow-derived cells promotes macrophage accumulation during atherogenesis[J]. Circ Res, 2009, 105: 1141-1148.

[15] Franco C, Ahmad PJ, Hou G,etal. Increased cell and matrix accumulation during atherogenesis in mice with vessel wall-specific deletion of discoidin domain receptor 1[J]. Circ Res, 2010, 106: 1775-1783.

[16] Lu KK, Trcka D, Bendeck MP. Collagen stimulates discoidin domain receptor 1-mediated migration of smooth muscle cells through Src[J]. Cardiovasc Pathol, 2010, 20: 71-76.

[17] Seo MC, Kim S, Kim SH,etal. Discoidin domain receptor 1 mediates collagen-induced inflammatory activation of microglia inculture[J]. J Neurosci Res, 2008, 86: 1087-1095.

[18] Hachehouche LN, Chetoui N, Aoudjit F. Implication of discoidin domain receptor 1 in T cell migration in three-dimensional collagen[J]. Mol Immunol, 2010, 47: 1866-1869.

[19] Bàrbara R, Neus F, Lourdes M,etal. Expression of the tyrosine kinase discoidin domain receptor 1(DDR1) in human central nervous system myelin[J]. Brain Res, 2010, 1336: 22-29.

[20] Roberts ME, Magowan L, Hall IP,etal. Discoidin domain receptor 1 regulates bronchial epithelial repair and matrix metalloproteinase production[J]. Eur Respir J, 2011, 37: 1482-1493.

[21] Kim HG, Hwang SY, Aaronson SA,etal. DDR1 receptor tyrosine kinase promotes prosurvival pathway through Notch1 activation[J]. J Biol Chem, 2011, 286: 17672-17681.

[22] Abbonante V, Gruppi C, Rubel D,etal.Discoidin domain receptor 1 is a novel modulator of megakaryocyte-collagen interactions[J]. J Biol Chem, 2013, 288: 16738-16746.

Progress on discoidin domain receptor1

XIE Rui-xia1, WANG Xiao-ying1, ZHANG Jian-gang2, ZHANG De-kui1*

(1.Dept. of Gastroenterology, Lanzhou University Second Hospital;2.Pathology Institution, School of Basic Medical Sciences, Lanzhou University, Lanzhou 730000, China)

Discoidin domain receptor1(DDR1), a novel receptor tyrosine kinase(RTK), specifically binds to and be activated by collagen, consequently triggering a cascade of transmembrane signal transmission in cells. Many disease processes such as the development of tumor, inflammatory response and fibrosis have abnormal expressions of DDR1.

discoidin domain receptor1; receptor tyrosine kinases; tumor; inflammatory response; fibrosis

2013-07-08

2013-10-09

甘肅省消化腫瘤重點實驗室開放基金(lzujbky-2011-t03-09)；甘肅省衛生行業計劃(GSWST2011-08)；蘭州大學博士后基金(870907)

*通信作者(correspondingauthor)：sczdk1972@163.com

1001-6325(2014)04-0555-04

短篇綜述

R 73

A