原鈣黏蛋白δ在惡性腫瘤中的研究進(jìn)展

敬一丹 馮成敏 程 瑤 張 震 劉 海

川北醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院耳鼻咽喉頭頸外科，四川南充 637000

惡性腫瘤是以細(xì)胞異常增殖為特點(diǎn)的一類疾病，伴隨人類疾病譜的改變，已成為嚴(yán)重威脅人類健康的重要疾病。惡性腫瘤發(fā)生發(fā)展過程涉及復(fù)雜的分子機(jī)制，是多基因參與、多階段發(fā)生、長時間形成的病變過程。原鈣黏蛋白δ（delta protocadherins，δ-PCDHs）是鈣黏蛋白超家族的成員，其在不同惡性腫瘤中經(jīng)常異常表達(dá)。前期研究多認(rèn)為δ-PCDHs 可以作為多種腫瘤的抑制基因，而近年來其在惡性腫瘤中的致癌作用也已被發(fā)現(xiàn)，受到研究者們的廣泛關(guān)注。本文重點(diǎn)闡述近年來δ-PCDHs 部分重要成員與人惡性腫瘤相關(guān)研究進(jìn)展，并分析其影響惡性腫瘤發(fā)生發(fā)展的潛在機(jī)制。

1 δ-PCDHs的分類和結(jié)構(gòu)

原鈣黏蛋白是一種跨膜蛋白，是鈣黏蛋白超家族的成員，在細(xì)胞粘附和下游信號通路調(diào)控中發(fā)揮著重要作用[1-2]。作為鈣黏蛋白最大的亞家族，PCDHs 又包含集群PCDHs（分為α-、β-、γ-PCDHs）和非集群PCDHs。后者位于三個不同染色體位點(diǎn)，并根據(jù)它們的同源性又分為δ1（PCDH1， PCDH7， PCDH9， PCDH11， PCDH20）、δ2（PCDH8， PCDH10， PCDH12， PCDH17，PCDH18， PCDH19） 和ε（PCDH15， PCDH16，PCDH21， MUCDHL）亞群。除PCDH12 與PCDH20外的δ1 PCDHs 和δ2 PCDHs 有共同的保守胞質(zhì)模序（cytoplasmic motif，CM）1 和CM2，δ1 PCDHs比其他的非集群PCDHs 多了一個保守的模序CM3。PCDHs 種類及結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性也提示著其有著多種多樣的功能。

2 δ-PCDHs部分成員與惡性腫瘤的相關(guān)研究

2.1 PCDH7與惡性腫瘤

PCDH7 在不同類型的腫瘤中具有特定的功能。將患者源性和細(xì)胞系源性的三陰性乳腺癌干細(xì)胞引入小鼠體內(nèi)建立腫瘤模型，發(fā)現(xiàn)PCDH7-磷脂酶C（PLC）β-Ca2+- 鈣調(diào)素依賴蛋白激酶Ⅱ（CAMK Ⅱ）/S100 鈣結(jié)合蛋白A4（S100A4）信號通道介導(dǎo)了星形膠質(zhì)細(xì)胞參與的腫瘤細(xì)胞激活過程，最終導(dǎo)致了腦部轉(zhuǎn)移性腫瘤病灶的生長。選擇性抑制PLC 的藥物依地福新（ET-18-OCH3，edelfosine）可阻斷PCDH7 信號通道傳遞，在動物模型上有效阻止了乳腺癌腦轉(zhuǎn)移的發(fā)生。這項工作首次發(fā)現(xiàn)并驗證了三陰性乳腺癌腦轉(zhuǎn)移的分子機(jī)制，為乳腺癌腦轉(zhuǎn)移的預(yù)防與治療提供了線索[3]。Zhou 等[4]發(fā)現(xiàn)在非小細(xì)胞肺癌中PCDH7 過表達(dá)，與較差的預(yù)后有關(guān)。PCDH7 過表達(dá)可與突變的表皮生長因子受體（EGFR）和鼠類肉瘤病毒癌基因（KRAS）等肺癌驅(qū)動因子有效協(xié)同，誘導(dǎo)絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和腫瘤發(fā)生。相反，PCDH7 功能缺失抑制腫瘤生長并使非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞對MAPK 抑制劑敏感。進(jìn)一步通過基因編輯技術(shù)進(jìn)行體內(nèi)基因組編輯，使KRAS 蛋白的第12 位氨基酸由G 變?yōu)镈 的突變體（KRASG12D），PCDH7 功能喪失。在小鼠中，PCDH7 失活顯著降低了肺癌的發(fā)展，延長了生存時間，并降低了細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶（ERK）1 和ERK2 的磷酸化激活。這些發(fā)現(xiàn)驗證了PCDH7 在體內(nèi)的重要致癌功能[5]。PCDH7 在胃癌中低表達(dá)，特別是在有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的胃癌組織中。低表達(dá)的PCDH7 與Lauren 分型、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、腫瘤分期及不良預(yù)后有顯著相關(guān)性。下調(diào)PCDH7 后胃癌細(xì)胞的遷移和侵襲能力顯著提高，但對胃癌細(xì)胞的增殖無影響。此外，在PCDH7 缺失的胃癌細(xì)胞中鈣黏蛋白E 表達(dá)下調(diào)。因此，PCDH7 可能在胃癌的侵襲轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用，可通過抑制鈣黏蛋白E 來抑制細(xì)胞的遷移和侵襲[6]。PCDH7 在大量去勢抵抗性前列腺癌患者中過表達(dá)，促進(jìn)了異常的MAPK 激酶（MEK）/絲氨酸蘇氨酸蛋白激酶（AKT）信號通路。提示PCDH7 可能是目前無法治愈的前列腺癌患者亞群中一個有吸引力的靶點(diǎn)[7]。

2.2 PCDH8與惡性腫瘤

PCDH8 可能與惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展有著密切聯(lián)系。前列腺癌組織中PCDH8 表達(dá)水平降低且其啟動子高甲基化。此外，PCDH8 的甲基化狀態(tài)與腫瘤大小、腫瘤形狀（乳頭狀/非乳頭狀）、腫瘤分期和腫瘤分級密切相關(guān)，而與患者的年齡沒有相關(guān)性。PCDH8 基因啟動子高甲基化患者的復(fù)發(fā)率為36.17%，死亡率為29.79%，顯著高于高甲基化陰性患者。因此，前列腺癌中PCDH8 基因的甲基化狀態(tài)可能是前列腺癌早期診斷和預(yù)測預(yù)后的重要標(biāo)志物[8]。基因表達(dá)譜交互分析（GEPIA）和Kaplan-Meier 繪圖儀數(shù)據(jù)顯示，在胃癌中，PCDH8 的高表達(dá)與較差的預(yù)后顯著相關(guān)。胃癌細(xì)胞中異位表達(dá)PCDH8 可促進(jìn)體外侵襲遷移和體內(nèi)轉(zhuǎn)移，下調(diào)PCDH8 可抑制體外侵襲遷移。RNA 測序和基因富集分析發(fā)現(xiàn)細(xì)胞外基質(zhì)受體相互作用途徑顯著富集，PCDH8 過表達(dá)組層粘連蛋白γ2（LAMC2）的表達(dá)顯著增加。在GEPIA 數(shù)據(jù)庫中，LAMC2的高表達(dá)與胃癌不良預(yù)后顯著相關(guān)。裸鼠肝轉(zhuǎn)移灶中PCDH8 過表達(dá)后，免疫組化進(jìn)一步證實(shí)了LAMC2 的上調(diào)。首次證明通過上調(diào)PCDH8 增加LAMC2 表達(dá)是促進(jìn)胃癌轉(zhuǎn)移的特性和分子機(jī)制之一。高表達(dá)的PCDH8 可作為臨床不良預(yù)后的生物標(biāo)志物[9]。 在卵巢癌組織中PCDH8 低表達(dá)。多因素分析得出PCDH8 表達(dá)、國際婦產(chǎn)聯(lián)合會分期、轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)是影響患者整體生存的獨(dú)立預(yù)后因素。晚期腫瘤患者、復(fù)發(fā)患者卵巢癌組織中PCDH8 表達(dá)水平較低，預(yù)后差，總生存率低。體外過表達(dá)PCDH8 可抑制卵巢癌細(xì)胞的增殖、遷移、侵襲和集落形成。體內(nèi)實(shí)驗也證實(shí)過表達(dá)PCDH8可抑制卵巢癌細(xì)胞的生長。因此，PCDH8 在卵巢癌的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用，可能是一種候選的腫瘤抑制因子[10]。

2.3 PCDH9與惡性腫瘤

既往研究表明PCDH9 在多種癌組織中表達(dá)明顯低于健康器官組織。在前列腺癌中，PCDH9 在進(jìn)展到晚期或轉(zhuǎn)移階段過程中顯著下調(diào)。此外，PCDH9 表達(dá)越低，復(fù)發(fā)時間越短，概率越高，組織學(xué)類型越差，總生存率越低[11]。在22%（24/111）的原發(fā)性肝癌組織中觀察到PCDH9 啟動子甲基化，與腫瘤大小、肝內(nèi)播散相關(guān)。用DNA 去甲基化試劑5-氮雜胞苷（5-azacytidine，5-AZA）處理高甲基化肝細(xì)胞癌細(xì)胞后，PCDH9 mRNA 的表達(dá)恢復(fù)，并發(fā)現(xiàn)恢復(fù)PCDH9 的表達(dá)可以抑制腫瘤細(xì)胞的增殖和異種移植瘤的形成。此外，恢復(fù)PCDH9 表達(dá)可通過誘導(dǎo)細(xì)胞周期阻滯在G0/G1 期，抑制肝癌細(xì)胞系的細(xì)胞增殖。因此，PCDH9 可能是肝細(xì)胞癌發(fā)病機(jī)制中一個新的抑癌候選基因[12]。在對細(xì)胞毒性藥物（紫杉醇、拓?fù)涮婵怠⒚顾睾晚樸K）耐藥的卵巢癌細(xì)胞系中檢測PCDH9 基因的表達(dá)[13-14]，研究顯示，在紫杉醇耐藥細(xì)胞系中PCDH9 轉(zhuǎn)錄水平有統(tǒng)計學(xué)意義的下降。這可作為進(jìn)一步研究PCDH9在化療耐藥發(fā)生過程中的作用的起點(diǎn)。PCDH9 可能在腫瘤發(fā)生和轉(zhuǎn)移形成中發(fā)揮關(guān)鍵作用，并在化療耐藥性的形成中發(fā)揮潛在作用，提示PCDH9 的重新表達(dá)可能是一種潛在的卵巢癌治療策略。曲古抑菌素A（TSA）可在體外抑制胃癌SGC-7901細(xì)胞遷移和侵襲，這可能與其促進(jìn)PCDH9 基因表達(dá)，繼而下調(diào)Snail、基質(zhì)金屬蛋白酶（MMP）-2 和MMP-9 蛋白表達(dá)，上調(diào)鈣黏蛋白E 表達(dá)有關(guān)[15]。

2.4 PCDH10與惡性腫瘤

PCDH10 表達(dá)降低與肝細(xì)胞癌患者預(yù)后不良密切相關(guān)，是一種有價值的肝細(xì)胞癌生物標(biāo)志物[16]。PCDH10 可以抑制磷脂酰肌醇3-激酶 （PI3K）-AKT信號通路，從而在肝細(xì)胞癌中發(fā)揮抑制作用[17]。與正常乳腺組織相比，乳腺癌組織中PCDH10 mRNA表達(dá)明顯降低。PCDH10 甲基化與腫瘤大小相關(guān)，但與其他臨床因素?zé)o關(guān)。生存分析顯示，PCDH10甲基化患者的總生存期明顯低于PCDH10 未甲基化患者[18]。5-氮雜-2’-脫氧胞苷（5-Aza-CdR）能夠反轉(zhuǎn)PCDH10 的mRNA 和蛋白表達(dá)；PCDH10表達(dá)恢復(fù)后MDA-MB-231 細(xì)胞的侵襲遷移能力受到抑制；免疫印跡法（western blot）檢測發(fā)現(xiàn)，MDA-MB-231 細(xì)胞經(jīng)5-Aza-CdR 處理后DNA 甲基轉(zhuǎn) 移酶（DNMT） 3A、DNMT3B、核 因子（NF）-κB p65、MMP-2 和MMP-9 的表達(dá)下調(diào)。因此，5-Aza-CdR 可 抑 制MDA-MB-231 細(xì) 胞DNMT3A和DNMT3B的表達(dá)，使抑癌基因PCDH10表達(dá)恢復(fù)，從而通過阻滯NF-κB p65 的活化，下調(diào)MMP-2 和MMP-9 表達(dá)而抑制乳腺癌細(xì)胞的侵襲轉(zhuǎn)移[19]。構(gòu)建穩(wěn)定過表達(dá)PCDH10 的人乳腺癌MDA-MB-231細(xì)胞，并經(jīng)過RT-PCR 與Western blot 驗證。與陰性對照組相比，過表達(dá)PCDH10 可顯著抑制細(xì)胞增殖（P＜0.05），誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生G1 期阻滯；并可顯著下調(diào)細(xì)胞周期蛋白D1（cyclin D1）和細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶4（CDK4）蛋白表達(dá)，降低NF-κB p65 和NF-κB 抑制蛋白α（IκBα）的磷酸化水平（P＜0.05）。因此，PCDH10 可抑制乳腺癌細(xì)胞增殖，阻滯細(xì)胞周期進(jìn)程，其機(jī)制可能與NF-κB/cyclin D1 信號通路有關(guān)[20]。淋巴瘤細(xì)胞中過表達(dá)PCDH10 可下調(diào)β-連環(huán)蛋白（β-catenin）的表達(dá)，并抑制MMP7 和MMP9 的表達(dá)，最終抑制淋巴瘤細(xì)胞的侵襲潛能[21]。PCDH10 的甲基化狀態(tài)可以預(yù)測胰腺導(dǎo)管腺癌患者的預(yù)后，并在無進(jìn)展生存期方面對預(yù)后有顯著影響。高水平的PCDH10 啟動子甲基化可能有助于識別疾病進(jìn)展的高風(fēng)險患者，有助于對胰腺導(dǎo)管腺癌患者進(jìn)行更準(zhǔn)確的分層，以便進(jìn)行個性化的臨床管理[22]。洪蓮蓮等[23]采用免疫組織化學(xué)法檢測202 例胃癌患者癌組織及其相應(yīng)的癌旁組織中PCDH10 的表達(dá)，分析其與患者臨床病理特征和預(yù)后的關(guān)系。得出胃癌組織中PCDH10蛋白的低表達(dá)率顯著高于癌旁組織。胃癌組織中PCDH10 低表達(dá)與患者幽門螺桿菌感染狀態(tài)、腫瘤大小、淋巴管侵犯、浸潤深度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移及TNM 分期顯著相關(guān)，而與患者性別、腫瘤診斷時年齡、腫瘤部位、腫瘤生長模式、腫瘤分化程度和靜脈侵犯無明顯相關(guān)。Kaplan-Meier生存分析結(jié)果顯示，PCDH10 低表達(dá)的胃癌患者與PCDH10 正?；蚋弑磉_(dá)患者比較，其總生存期顯著縮短，兩者比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義。但Cox多因素回歸分析結(jié)果表明PCDH10 低表達(dá)不是影響胃癌患者獨(dú)立預(yù)后因素。由此得出結(jié)論，PCDH10 在胃癌組織中表達(dá)下調(diào)，與腫瘤發(fā)生進(jìn)展及患者預(yù)后顯著相關(guān)。

2.5 PCDH17與惡性腫瘤

既往研究表明，PCDH17 具有抑癌功能。在泌尿系腫瘤中，PCDH17 常因異常的啟動子甲基化而失活。腎癌患者的血清常見PCDH17 甲基化，與不良預(yù)后的有關(guān)，是腎癌患者術(shù)后潛在的預(yù)后生物標(biāo)志物[24]。將75 例非肌肉浸潤性和肌肉浸潤性膀胱癌手術(shù)患者的石蠟包塊切片進(jìn)行免疫組化染色，結(jié)果提示PCDH17 低表達(dá)與肌肉浸潤性膀胱癌顯著相關(guān)。此外，PCDH17 的表達(dá)與膀胱癌的生存率顯著相關(guān)，明顯低表達(dá)的患者預(yù)后較差。這提示PCDH17 可能是膀胱癌患者診治的潛在靶標(biāo)[25]。Thanh Nha Uyen L 等[26]揭示了PCDH17 基因在急性白血病中下調(diào)，重新激活PCDH17 基因表達(dá)抑制了白血病細(xì)胞的增殖，PCDH17 可能是急性白血病中常見的抑癌基因。組蛋白乙?；赡鼙菵NA 甲基化在調(diào)控PCDH17 mRNA 表達(dá)中發(fā)揮更重要的作用，提示其可能是急性白血病治療的潛在藥物靶點(diǎn)。PCDH17 在肝細(xì)胞癌細(xì)胞周期中起重要作用，是一種抑癌基因。Xiang 等[27]研究發(fā)現(xiàn)miR-23a-3p 的高表達(dá)可能通過靶向調(diào)控PCDH17 促進(jìn)肝癌細(xì)胞G1/S 周期的轉(zhuǎn)變。miR-23a-3p 可以作為肝細(xì)胞癌檢測的分子靶點(diǎn)。Kong 等[28]通過280 例三陰性乳腺癌患者的實(shí)驗結(jié)果表明，PCDH17 甲基化狀態(tài)可以預(yù)測三陰性乳腺癌患者對新輔助化療的反應(yīng)。因此，這種表觀遺傳特征可以作為治療效果的指標(biāo)。啟動子異常高甲基化可能是PCDH17 下調(diào)并促進(jìn)鼻咽癌發(fā)生的原因[29]。原發(fā)性鱗狀細(xì)胞癌患者miR-196b 表達(dá)上調(diào)，PCDH17 表達(dá)下調(diào)，與主要臨床特征及預(yù)后相關(guān)。抑制miR-196b 可能抑制Hep-2 細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲能力，并通過靶向調(diào)控PCDH17 促進(jìn)Hep-2 細(xì)胞的凋亡[30]。PCDH17 通過誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡和c-Jun 氨基末端蛋白激酶（c-Jun NH2-terminalprotein kinase，JNK）依賴性的自噬細(xì)胞死亡，增加了結(jié)直腸癌對5 -氟尿嘧啶治療的敏感性。PCDH17 可能是結(jié)直腸癌患者預(yù)測5-氟尿嘧啶敏感性的潛在預(yù)后標(biāo)志物[31]。研究高級別漿液性卵巢癌組織中非聚集性PCDHs 的甲基化情況發(fā)現(xiàn)， 與正常組織相比，近70%的高級別漿液性卵巢癌患者檢測到PCDH17 甲基化，在晚期腫瘤和早期腫瘤中都發(fā)現(xiàn)PCDH17 甲基化，而在對照組樣本中沒有任何PCDH17 甲基化。其他非聚集性PCDHs 也沒有顯示任何相關(guān)的甲基化變化。PCDH17 基因表達(dá)分析顯示，與對照組相比，所有高級別漿液性卵巢癌樣本的表達(dá)均下降。在統(tǒng)計學(xué)上，甲基化和表達(dá)水平之間存在顯著的負(fù)相關(guān)，提示潛在的基于甲基化的沉默。因此，PCDH17 的甲基化可能在高級別漿液性卵巢癌的發(fā)生和進(jìn)展中發(fā)揮重要作用[32]。

2.6 PCDH19與惡性腫瘤

PCDH19 在肝細(xì)胞癌中表達(dá)下調(diào)，至少部分是由啟動子高甲基化介導(dǎo)的。PCDH19 高甲基化可能是肝細(xì)胞癌患者潛在的預(yù)后標(biāo)志物，預(yù)測肝細(xì)胞癌的不良預(yù)后[33]。

3 結(jié)語

目前對δ-PCDHs 結(jié)構(gòu)及性質(zhì)等方面有了一定的了解，但尚不全面，在以后的研究中有待進(jìn)一步拓展。δ-PCDHs 在人惡性腫瘤中常異常表達(dá)，可能通過改變細(xì)胞-細(xì)胞黏附，調(diào)節(jié)細(xì)胞信號通路等方式影響多種惡性腫瘤的發(fā)生、進(jìn)展和預(yù)后。研究已證實(shí)δ-PCDHs 在惡性腫瘤中的抑癌作用、致癌作用，而具體作用不僅取決于δ-PCDHs 的種類，還取決于腫瘤細(xì)胞的類型。另外，對多個而不是單個的δ-PCDHs 成員的表達(dá)和進(jìn)一步功能研究是必要的。δ-PCDHs 在惡性腫瘤中功能上的分析還需要在細(xì)胞水平上和分子水平上進(jìn)行深入的研究，除了探究其自身的生物活性，在腫瘤的發(fā)展過程中作為致癌或抑制因子發(fā)揮作用，還可以探究其在耐藥性的形成中是否發(fā)揮重要作用。相信隨著研究的深入，δ-PCDHs 有望成為惡性腫瘤的診斷及預(yù)后評估的重要突破口。