分泌型E-cadherin在惡性腫瘤發生發展中的作用研究進展

陳宛靈，夏亮，田臻

( 國家口腔疾病臨床醫學研究中心 上海市口腔醫學重點實驗室 上海市口腔醫學研究所 上海交通大學醫學院附屬第九人民醫院 a.口腔病理科，b.口腔顱頜面科，上海 200011)

腫瘤的發生發展是多因素、多步驟參與的復雜過程。侵襲和轉移是腫瘤的惡性生物學行為，也是惡性腫瘤最重要的生物學特征[1]。上皮-間充質轉化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)是上皮細胞失去細胞極性與細胞間連接的過程，該過程可改變細胞的形態和結構并獲得間質細胞的特征[2]。細胞間黏附分子的改變是腫瘤細胞EMT的初始步驟，而上皮鈣黏素(E-cadherin)表達下調是腫瘤細胞發生EMT的標志之一[3]。E-cadherin是鈣依賴性跨膜糖蛋白，可特異性參與上皮細胞間的黏附[4]。E-cadherin由CDH1(cadherin 1)基因編碼，位于染色體16q22.1[5-6]。相鄰的上皮細胞通過E-cadherin形成黏附連接結構，有助于上皮細胞形成片層狀組織并保持穩定狀態。由于E-cadherin依賴鈣離子介導上皮細胞間的同質性黏附，故E-cadherin下調可導致細胞黏附能力降低；此外，E-cadherin還可將β聯蛋白(β-catenin)錨定在細胞膜上，阻止其進入細胞核并抑制EMT過程相關的轉錄因子表達，從而抑制EMT并阻止腫瘤細胞侵襲、轉移[7]。既往研究表明，E-cadherin是一種腫瘤抑制因子[8]。E-cadherin作為一種跨膜糖蛋白分子，其胞外段脫落并以可溶性形式釋放成為分泌型E-cadherin可導致細胞表面功能性E-cadherin表達減少、細胞間黏附力降低，從而促進腫瘤細胞EMT，增強腫瘤細胞的侵襲和轉移能力[9]。現就分泌型E-cadherin在惡性腫瘤發生發展中的作用予以綜述。

1 分泌型E-cadherin的產生

研究發現，分泌型E-cadherin由E-cadherin經蛋白水解酶[如基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)、去整合素金屬蛋白酶(A distintegrin and metalloproteinases，ADAMs)]、組織激肽釋放酶-7等裂解生成[10]。此外，某些胃腸道細菌毒素等在分泌型E-cadherin的產生中也起到調節作用。

1.1蛋白水解酶 ADAMs家族是錨定于細胞膜表面的具有多種功能的分泌型糖蛋白，ADAMs家族成員均屬于Ⅰ型跨膜蛋白并具有顯著的結構特點，包括信號肽區、前調控區、金屬蛋白酶區、去整合素區、類表皮生長因子區、跨膜區、C端細胞質尾區等[11]。ADAMs家族在細胞外基質的降解、細胞-細胞和細胞-基質的粘連以及信號轉導等細胞生物學活動中均具有重要作用，廣泛參與組織形成、傷口愈合以及腫瘤形成、轉移等病理過程。其中，ADAM10和ADAM15在E-cadherin裂解中發揮重要作用。

ADAM10主要存在于胎盤、血液和膀胱[12]。Maretzky等[13]通過免疫印跡分析和原位檢測發現，濕疹患者表皮細胞中的ADAM10水平升高且伴隨E-cadherin的裂解增加，由此推測ADAM10通過介導E-cadherin蛋白水解過程，導致角質形成細胞黏附能力喪失，說明在人角質形成細胞中，ADAM10是負責裂解E-cadherin的主要蛋白酶之一，而這種裂解作用可被不同可溶性因子激活(如促炎細胞因子、轉化生長因子-β和脂多糖等)。因此，ADAM10與E-cadherin相互作用可能是炎癥性表皮疾病的常見發病機制之一。

MMPs具有鈣離子、鋅離子依賴性，其中MMP-2、MMP-3、MMP-7、MMP-9可裂解E-cadherin[14]。Biswas等[15]研究發現，蛋白激酶D1可與整合素β3結合形成復合物并激活促分裂原活化的蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)信號通路，導致MMP-2和MMP-9產生增加，進而降解E-cadherin胞外段生成分泌型E-cadherin。Lochter等[16]研究發現，小鼠乳腺細胞中的MMP-3突變體自激活可導致分泌型E-cadherin從乳腺細胞表面脫落。No?等[17]證實，MMP-3和MMP-7具有將E-cadherin裂解為分泌型E-cadherin的作用。在卵巢癌、頭頸癌和前列腺癌細胞系中，分泌型E-cadherin多由MMP-9水解產生，因此MMP-9可作為判斷卵巢癌、頭頸癌和前列腺癌等惡性腫瘤患者預后不良的標志；體外研究也證實，用表皮細胞生長因子刺激頭頸癌細胞，細胞內的MMP-9表達水平升高，同時分泌型E-cadherin的表達水平也升高[18]。特別是晚期頭頸癌患者血清MMP-9水平更高[19]，表明MMPs具裂解E-cadherin的作用。

1.2組織激肽釋放酶-7 組織激肽釋放酶-7是絲氨酸蛋白酶，通常表達于唾液腺、神經系統、腎臟、乳腺和皮膚，在子宮、胸腺、甲狀腺、胎盤和氣管中表達較少[20]。組織激肽釋放酶-7在正常胰腺中不表達，但在胰腺癌患者中過表達[21]。絲氨酸蛋白酶具有降解細胞外基質蛋白和激活其他蛋白酶的能力，因此組織激肽釋放酶-7與腫瘤侵襲、轉移的關系一直備受關注。Johnson等[22]應用重組人E-cadherin和人原位胰腺癌BxPC-3細胞于體外檢測組織激肽釋放酶-7裂解E-cadherin的能力以及組織激肽釋放酶-7對胰腺癌細胞侵襲、聚集能力的影響，結果發現，組織激肽釋放酶-7可裂解E-cadherin為分泌型E-cadherin蛋白片段，而分泌型E-cadherin可通過細胞外基質蛋白增強胰腺癌細胞的侵襲能力，同時降低胰腺癌細胞的聚集性，提示胰腺癌患者分泌型E-cadherin的產生可能與胰腺癌局部浸潤、早期轉移相關。

1.3胃腸道細菌毒素與γ-分泌酶 研究發現，產腸毒素脆弱類桿菌分泌的金屬蛋白酶毒素、幽門螺桿菌分泌的耐高溫毒素A和γ-分泌酶均可裂解E-cadherin胞外段并釋放分泌型E-cadherin；腸毒素脆弱類桿菌是生活在結腸中的正常菌群生物體，可分泌金屬蛋白酶毒素，即脆性芽孢桿菌毒素，該毒素可與特定的腸上皮細胞受體結合，引發細胞膜蛋白脫落、β-catenin-T細胞因子核信號轉導，從而刺激細胞增殖；γ-分泌酶是一種膜內裂解蛋白酶，可誘導E-cadherin裂解為分泌型E-cadherin，抑制γ-分泌酶則可阻斷毒素誘導的E-cadherin胞內段水解過程，保證細胞膜結合β-catenin，但不會減少毒素誘導的基底細胞增殖過程，表明γ-分泌酶依賴于β-catenin-T細胞因子復合物及其信號轉導，發揮正向調節基底細胞增殖的作用[23]。由此可見，γ-分泌酶是E-cadherin裂解的正向調節劑和β-catenin信號轉導的負向調節劑。

耐高溫毒素A廣泛分布于哺乳動物和原核生物體內，表明哺乳動物體內的耐高溫毒素A與幽門螺桿菌分泌的耐高溫毒素A在功能上有許多相似之處。研究發現，幽門螺桿菌分泌的耐高溫毒素可介導體外培養上皮細胞中的E-cadherin裂解，且低水平幽門螺桿菌分泌的耐高溫毒素A即可于細胞原位裂解E-cadherin為分泌型E-cadherin蛋白片段，從而破壞細胞間的黏附作用；哺乳動物體內的耐高溫毒素A也可裂解E-cadherin，但其裂解位置不同于幽門螺桿菌分泌的耐高溫毒素A[24]。

2 分泌型E-cadherin與腫瘤進展

2.1促進腫瘤侵襲、轉移 人類表皮生長因子受體(human epidermal growth factor receptor，HER)家族由4個成員組成，即HER1、HER2、HER3和HER4。腫瘤的侵襲、轉移涉及大量信號轉導通路失調，尤其是HER介導的相關信號轉導通路[如MAPK信號通路[25]、磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphoinositide 3-kinase，PI3K)/蛋白激酶B信號通路[26]]，而分泌型E-cadherin與這些信號轉導通路均密切相關。Najy等[27]研究發現，在MCF-7和SKBR3細胞系中，由ADAM15裂解E-cadherin生成的分泌型E-cadherin可優先與細胞表面的HER2結合，同時分泌型E-cadherin還可與HER2和HER3復合物結合，導致HER3磷酸化，而且在不影響HER2磷酸化的情況下激活下游胞外信號調節激酶1/2及其相關信號通路，從而參與乳腺癌細胞的侵襲、轉移等。Brouxhon等[28]研究證實，分泌型E-cadherin可通過HER及其相關信號通路介導促癌效應，即分泌型E-cadherin通過激活下游MAPK和PI3K/蛋白激酶B/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白信號通路，增強腫瘤細胞的生長、活性和侵襲能力，同時哺乳動物雷帕霉素靶蛋白信號通路還可正反饋激活MMP-2和MMP-9。還有研究發現，內源性重組人E-cadherin可上調凋亡抑制蛋白家族(inhibitor of apoptosis proteins，IAPs)成員(包括MCF-7和SKBR3細胞系中的生存素、腫瘤凋亡抑制因子、X連鎖凋亡抑制蛋白和抗凋亡因子)水平，而IAPs的表達水平與腫瘤的發生發展、腫瘤患者對化療的耐藥性以及不良預后均有關；此外，在MDA-MB-231 三陰乳腺癌細胞中，外源性分泌型E-cadherin可激活生存素和抗凋亡因子，但未激活其他IAPs成員[29]。以上結果提示，分泌型E-cadherin可能通過IAPs相關信號轉導通路改變乳腺癌患者的生存率，在判斷患者預后方面有一定應用價值。有學者發現，在皮膚鱗狀細胞癌中，分泌型E-cadherin可與HER1/HER2異二聚體結合，激活下游MAPK/胞外信號調節激酶、PI3K/蛋白激酶B/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白等信號通路；而靶向分泌型E-cadherin的單克隆抗體則可下調受體酪氨酸激酶-MAPK-PI3K-IAPs水平，抑制皮膚鱗狀細胞癌細胞的生長并促進其凋亡，表明抗分泌型E-cadherin單克隆抗體單獨使用或與標準化療藥物聯合抗分泌型E-cadherin單克隆抗體治療均是皮膚鱗狀細胞癌的有效治療策略[30]。

2.2促進腫瘤血管生成 腫瘤血管生成是腫瘤發生發展的重要環節[31]，也是目前常用靶向藥物的治療靶點[32]。卵巢癌細胞的進行性生長和惡性腹水的形成均依賴于腫瘤的血管生成。研究發現，卵巢癌細胞以外泌體的形式分泌分泌型E-cadherin，而分泌型E-cadherin陽性的外泌體可促進血管生成，因此其有望成為卵巢癌的治療靶點[33]。體外實驗證明，分泌型E-cadherin可刺激內皮細胞遷移，增加內皮細胞滲透性，促進內皮細胞管形成，從而在基質植入物中形成新生血管；研究還發現，一種針對血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)的特異性抗體可阻斷VEGF誘導的內皮細胞管形成，但對分泌型E-cadherin陽性外泌體介導的血管形成過程無影響，同時分泌型E-cadherin陽性外泌體對VEGF的表達水平亦無影響；聯合使用閾下劑量分泌型E-cadherin陽性外泌體和VEGF可顯著促進內皮細胞管形成，而分泌型E-cadherin陽性外泌體與VEGF各自單獨作用時也可影響內皮細胞管形成，但效果不顯著，提示分泌型E-cadherin陽性外泌體的促腫瘤血管生成不依賴VEGF；分泌型E-cadherin陽性外泌體還可使β-catenin富集，同時分泌型E-cadherin也可通過與血管內皮鈣黏素(VE-cadherin)結合形成異二聚體促進腫瘤血管生成，其中β-catenin介導了分泌型E-cadherin與VE-cadherin結合的過程；此外，核因子κB抑制劑可抑制分泌型E-cadherin陽性外泌體誘導的內皮細胞管形成過程，提示分泌型E-cadherin陽性外泌體可激活核因子κB相關信號通路，發揮促血管作用；研究還發現，用干擾小RNA敲低β-catenin或p105/p50相關基因后，核因子κB和β-catenin在分泌型E-cadherin陽性外泌體促血管生成中均獨立起作用[34]。

2.3介導腫瘤與微環境的交互作用 外泌體是納米大小的囊泡，產生于攜帶外泌體標記(如CD9、CD8和CD63)的多泡小體[35]。Tang等[34]證實，卵巢癌細胞中的分泌型E-cadherin以外泌體形式釋放，且在MCF-7乳腺癌細胞和HCT116結腸癌細胞中均存在分泌型E-cadherin陽性外泌體，分泌型E-cadherin陽性外泌體在內皮細胞中與VE-cadherin形成異二聚體，從而激活下游的β-catenin和核因子κB信號，促進腫瘤的血管生成以及侵襲、轉移。同時，體內和臨床試驗表明，分泌型E-cadherin陽性外泌體與惡性腫瘤患者的腹水形成以及廣泛腹膜播散均密切相關[36]，提示分泌型E-cadherin可能在腫瘤與支持疾病進展的腫瘤微環境間發揮作用。既往有研究者在高爾基體中發現大量分泌型E-cadherin，因此推測在高爾基網絡中存在微泡[37]。Tang等[34]應用蔗糖梯度離心和免疫印跡分析法證實，E-cadherin胞外結構域的斷裂不僅發生在質膜上，也發生在高爾基體/反高爾基體中。體內腹水來源的外泌體與人乳腺癌細胞產生的外泌體的密度特征相同；腫瘤細胞來源的外泌體在卵巢癌患者的腹水中較常見，雖然其作用尚未完全明確，但其細胞表面的上皮細胞黏附分子和CD24均具有明膠溶解活性，可能導致腫瘤擴散[36]。因此，腫瘤外泌體可通過與靶細胞的交互作用重塑腫瘤支持的微環境[9]。

3 分泌型E-cadherin的臨床應用

分泌型E-cadherin在正常上皮細胞中只作為E-cadherin的胞外段，其包含E-cadherin胞外段N端的5個重復序列[38]。腫瘤患者體內的分泌型E-cadherin以外泌體的形式釋放到胞外微環境中，導致患者血清分泌型E-cadherin水平升高，且與未發生轉移的惡性腫瘤患者相比，轉移性惡性腫瘤患者血清分泌型E-cadherin水平顯著升高[9]。與E-cadherin相比，分泌型E-cadherin具有不同的功能：①可干擾細胞間貼壁連接，分泌型E-cadherin的形成不僅破壞了已有的貼壁連接，還干擾了細胞聚集時貼壁連接的形成；②可通過正反饋調節激活MMPs或ADAMs等水解酶，提高腫瘤細胞的侵襲性和轉移能力；③以自分泌或旁分泌方式與HER家族細胞膜表面受體結合，通過激活多種細胞信號通路促進腫瘤細胞的遷移、增殖和存活[1,10]。

Velikova等[39]報道，某些結直腸癌患者血清分泌型E-cadherin水平升高。Chan等[40]采集106例胃腺癌患者的術前血清并測定分泌型E-cadherin水平，結果發現，約90%血清分泌型E-cadherin>10 000 ng/mL受試者的術后生存時間<3年；多因素分析回歸顯示，血清分泌型E-cadherin水平是胃癌患者術后生存時間的獨立預后因素。王超等[41]的研究納入100例乳腺癌患者，并根據TNM分期標準進行分組，檢測患者分泌型E-cadherin水平，以評估TNM分期與血清分泌型E-cadherin的相關性，同時檢測蒽環類聯合紫杉醇化療后患者血清分泌型E-cadherin水平，分析不同化療方法與血清泌型E-cadherin水平的相關性，結果顯示，分泌型E-cadherin水平與乳腺癌患者臨床分期呈正相關，且化療后分泌型E-cadherin水平顯著低于化療前。因此，化療前、后檢測乳腺癌患者血清分泌型E-cadherin水平可幫助預測患者預后，評估有無復發，同時為臨床診斷和治療提供依據。

趙倩等[42]采用酶聯免疫吸附法測定50例宮頸癌患者新輔助化療前、后血清分泌型E-cadherin水平，并統計分析化療前、后血清分泌型E-cadherin水平與宮頸癌化療敏感性、療效的關系，結果發現，化療后患者血清分泌型E-cadherin水平顯著降低，且治療前、后化療有效患者血清分泌型E-cadherin水平均低于化療無效患者，表明宮頸癌患者血清分泌型E-cadherin水平與新輔助化療敏感性、化療效果密切相關。張燕[43]應用酶聯免疫吸附法分別測定70例宮頸癌患者、58例不典型增生患者和60例宮頸炎患者血清分泌型E-cadherin水平，結果發現，宮頸癌患者血清分泌型E-cadherin水平低于不典型增生患者和宮頸炎患者，表明宮頸癌患者血清分泌型E-cadherin水平與病情嚴重程度存在一定相關性。

4 小 結

分泌型E-cadherin通過酶水解、細菌毒素作用等方式在腫瘤細胞中產生并以外泌體的形式釋放到細胞微環境中，通過與相應受體結合激活MAPK、PI3K/蛋白激酶B等信號通路，并通過一系列生物級聯反應，在腫瘤血管生成、增殖、侵襲、轉移等生物學行為中發揮重要調控作用。分泌型E-cadherin在腫瘤診斷、治療及靶點選擇方面均具有臨床應用價值。目前，分泌型E-cadherin在介導腫瘤發生發展中的具體機制尚未完全闡明，仍需進一步研究。相信隨著研究的深入，分泌型E-cadherin在腫瘤預防、治療、預后評估中的價值將進一步明確，從而為惡性腫瘤患者的治療提供新思路。