E—cadherin与肿瘤侵袭、转移相关性研究进展

杨森果　毛大华　杨海松　陈腾祥　张萌萌

摘 要：恶性肿瘤的侵袭、转移特性使其成为癌症患者死亡的首要原因，不仅给治疗带来了一定的难度，更让患者承受了身体及心理的巨大痛苦。探究恶性肿瘤侵袭、转移的机制，并针对其相关分子标志物寻找抑制靶点，是临床医务工作者及基础医学研究者面临的巨大挑战。恶性肿瘤的侵袭、转移机制是一个多方面因素相互作用的复杂过程，包括了肿瘤细胞自身生物学行为、肿瘤细胞生存的微环境、及各种细胞因子、信号通路等因素。上皮-间质转化是近年来肿瘤侵袭、转移领域的研究热点，而上皮型钙黏蛋白是上皮-间质转化过程中一种主要的蛋白标志物，更好的理解上皮型钙黏蛋白与上皮-间质转化的关系及它们在癌症进展中所涉及的机制，能够为晚期转移性肿瘤治疗及预防的相关研究提供理论及实验依据。因此本文就上皮-间质转化与肿瘤侵袭、转移的研究作一综述。

关键词：E-cadherin；上皮-间质转化；肿瘤；侵袭；转移

中图分类号：R73-37 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2018.04.002

文章编号：1006-1959（2018）03-0003-03

Abstract：The invasion and metastasis of malignant tumor make it the leading cause of death in cancer patients.It not only brings some difficulties to the treatment，but also endures great physical and psychological suffering.To explore the mechanism of invasion and metastasis of malignant tumor and find the target of inhibition against its related molecular markers is a great challenge for clinical medical workers and basic medical researchers.Malignant tumor invasion and metastasis mechanism is a complex process of interaction of many factors，including the biological behavior of tumor cells themselves，the microenvironment of tumor cells survival， and various cytokines，signaling pathways and other factors.Epithelial-mesenchymal transition（EMT）is a hotspot in the field of tumor invasion and metastasis in recent years.E-cadherin is a major protein marker in EMT，and better Understanding the relationship between E-cadherin and EMT and their mechanisms involved in cancer progression can provide theoretical and experimental evidence for the research on the treatment and prevention of advanced metastatic tumors.Therefore，this article reviews E-cadherin and tumor invasion and metastasis.

Key words：E-cadherin；Epithelial-mesenchymaltransition；Tumor；Invasion；Metastasis

侵袭、转移是恶性肿瘤致患者死亡的首要原因。上皮-间质转化（epithelial-mesenchymaltransition，EMT）是肿瘤侵袭、转移的一重要过程，其意义是肿瘤细胞在发生侵袭、转移时从上皮表型转变为间质表型，从原发灶脱落进入转移途径，这一过程伴随着各种蛋白标志物的改变与相关信号通路的激活或抑制。上皮型钙黏蛋白（E-cadherin）是这一过程中最为主要的蛋白标志物，其所介导的上皮细胞间的粘附是抑制肿瘤细胞侵袭、转移的有效途径。

1 E-cadherin与EMT的关系

正常的上皮细胞由于基因和表观遗传学变化可发展为原位癌，如果进一步发生基底膜分散，细胞之间的黏附破坏，则会发生EMT转化，转化的癌细胞经过淋巴系统、血液系统或其他转移途径，最终转移至其他器官，其中上皮型钙黏蛋白表达逐渐下调是EMT的标志性事件。上皮型钙黏蛋白（E-cadherin）是钙黏蛋白亚家族成员，是一种跨膜糖蛋白，相对分子质量137 kDa，主要表达于上皮细胞膜，是上皮细胞之間相互连接的重要标志蛋白，维持细胞之间的极性状态。E-cadherin的结构包括N-端胞外区、跨膜疏水区及C-端胞内区，E-cadherin的胞外段之间可以共同形成“拉链”结构，这种“拉链”结构构成的黏附连接系统，被称为“浸润抑制系统”[1]，此浸润抑制系统在抑制肿瘤细胞侵袭、转移时发挥着重要作用。若E-cadherin表达下降，上皮细胞之间会失去正常极性，发生黏附缺失，从而从上皮表型转变为间质表型，即发生了EMT，而肿瘤细胞发生EMT是其表现出侵袭、转移能力的基础。若在缺失E-cadhein的细胞株中重新转入E-cadherin，则可逆转细胞株的低分化状态，使其重新获得细胞之间的高度黏附，恢复到高分化的上皮样表型[2]。

2 E-cadherin与肿瘤细胞侵袭、转移的关系

肿瘤的远处转移是癌症患者死亡的首要原因。肿瘤发生远处转移的过程中，EMT是其必经途径，而E-cadherin表达下调，又是EMT的标志性事件，即在上皮细胞中E-cadherin正常表达，但在肿瘤细胞发生侵袭、转移时，其表达会下调[3]。Davies等人发现，在高分化的卵巢癌上皮细胞中，E-cadherin正常表达，但当卵巢癌发生转移时，其腹水中转移癌细胞的E-cadherin则表达下调[4]。莫倩珍等人关于E-cadherin与乳腺癌病理学相关指标相关性的Meta分析也显示：乳腺癌组织中E-cadherin的异常表达，与乳腺癌的进展及转移密切相关[5]。Carico等人通过分析57例宫颈癌患者的免疫组化结果，发现E-cadherin的表达随着宫颈癌组织分化程度的降低而降低[6]。在人类其他恶性肿瘤如直肠癌、喉癌等，也有研究得到相似结果，证明了E-cadherin表达缺失与肿瘤的侵袭、转移的相关性[7，8]。

3 E-cadherin与相关细胞因子的关系

3.1 E-cadherin与EGF的关系 表皮生长因子（epidermal growth factor，EGF）是一种主要由上皮细胞分泌的重要细胞因子，分子量为6 kD，其结构的构成主要包括53个氨基酸残基组成的单链多肽。于上世纪60年代由Cohen教授在提纯小鼠颌下腺神经生长因子时发现[9]。而后部分学者将这一因子加入培养的皮肤组织时发现，它可以直接促进皮肤组织的生长，故将其命名为表皮生长因子。

肿瘤细胞发生上皮间质转化的过程中，EGF是一较重要的细胞因子可以对其进行调控。表皮生长因子受体（epidermal growth factor receptor，EGFR）是一种定位于细胞膜，并广泛表达于上皮细胞表面的具有酪氨酸蛋白激酶活性的受体，与Her2/ErbB-2、Her3/ErbB-3、Her4/ErbB-4等同归入Her/Eerb家族，结构上由胞外区、跨膜区、胞内区组成[10]。EGF作为EGFR的配体之一，可以通过胞外区的结合及相互作用而形成同源二聚体，这种二聚体可以激活胞内酪氨酸激酶区，促使EGFR酪氨酸残基磷酸化，进而启动一系列信号通路如：Ras/Raf/MAPK/ERK通路、PI3K/PDK1/AKT通路、JAK/STAT通路等[11]，E-cadherin则是这些通路下游接受调控的蛋白之一，这些通路的激活均可一定程度上对E-cadherin的表达进行调控。徐建华等人通过使用EGF诱导结肠癌细胞侵袭迁移后发现，EGF可以通过JAK2/STAT3通路下调E-cadherin的表达，并增强结肠癌细胞侵袭迁移的能力[12]。Normanno也发现，在原发性乳腺小叶癌中，E-cadherin的下调与EGFR的过表达及淋巴结转移密切相关[13]。黎景佳等人也发现，通过小分子酪氨酸激酶抑制剂阻断EGFR信号通路后，喉癌Hep-2细胞E-cadherin表达上调[14]。

3.2 E-cadherin与FGF的关系 碱性成纤维细胞生长因子（basic fibroblast growth factor，bFGF）是一种活性较强的促细胞分裂原，由155个氨基酸残基组成。它广泛存在人体的正常组织中，如上皮细胞、内皮细胞、成纤维细胞等，其生物活性广泛，在细胞增殖及迁移、血管生成、细胞黏附等方面均发挥一定作用[15]。

bFGF同样是调控EMT过程中较为重要的一种细胞因子，Godpodarowicz[16]等在1974年第一次从牛脑垂体中分离提纯出bFGF，并发现其可以促进成纤维细胞分裂增殖，故将其命名为成纤维细胞生长因子。bFGF的分子量为34～38kb，人源性bFGF基因定位于4q27，为单拷贝序列，具有很好的稳定性。bFGF通过与成纤维细胞生长因子受体（fibroblast growth factor receptor，FGFR）结合形成二聚体，激活Ras/Raf/MAPK/ERK与PI3K/PDK1/AKT等信号通路，进而参与肿瘤的发生发展过程。蔡宏凤等人发现，bFGF可以下调肺腺癌细胞株中E-cadherin的表达[17]。Mingming Hu等人通过一项关于bFGF预测肺癌预后的Meta分析得出结论：bFGF是小细胞肺癌和非小细胞肺癌预后差的潜在指标，这也间接说明了bFGF在肿瘤细胞发生EMT过程中起着重要作用[18]。

3.3 E-cadherin与TGF-β的关系 转化生长因子β（transforming growth factor-β，TGF-β）是肿瘤细胞发生EMT的一个重要生长因子，TGF-β由两个结构相近的分子量为12.5 kDa亚单位借二硫键连接而成的双体，在哺乳动物中发现了TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3、TGF-β1β2四个亚型，人TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3的基因定位于染色体19q3、1q41及14q24，均含有7个外显子，核苷酸序列有高度同源性，编码的前体分子C端者有9个保守的Cys[19]。

TGF-β可以通过Smad依赖型信号通路、MAPK、PI3K＼AKT及mTOR等信號通路来调控EMT的发生发展过程[20]。TGF-β主要表达于上皮细胞、纤维组织细胞、血管内皮细胞等。起初TGF-β的研究仅限于炎症、组织修复等方面。而近年来，越来越多的研究发现TGF-β在肿瘤细胞增殖、分化、迁移及侵袭等过程中均发挥了重要作用，其具有促进肿瘤细胞异常增殖、血管生成及转移、侵袭等功能[22]。李华等人通过用TGF-β诱导肺腺癌A549细胞系，发现TGF-β可以诱导肺腺癌细胞发生EMT，并且使E-cadherin表达下调[21]。王峰等人在关于食管鳞癌的研究中也发现，TGF-β诱导了食管鳞癌细胞发生了EMT，且E-cadherin的表达明显下调[23]。

3.4 E-cadherin与Rap1的关系 Rap1属于单体蛋白，其分子量较小，约20～25 kDa，Rap1在细胞增殖与细胞黏附过程中起着重要作用，它不仅参与Integrin介导的细胞与细胞外基质的黏附，而且還调控E-cadherin介导的细胞黏附[24]。

Price等人发现，E-cadherin的胞内结构域能与C3G相互作用，两个细胞的E-cadherin的胞外结构域相互交联显著的增强了Rap1的活性，这对于形成细胞间紧密的连接结构是必须的，抑制Rap1活性则可导致上皮细胞之间连接的破坏[25]。张茜等人也发现，Rap1特异性GTP酶活化蛋白之一的SPA-1表达降低时可以诱导E-cadherin的表达，过表达SPA-1则可以降低E-cadherin的表达水平，这也直接证明了Rap1在调控细胞之间的黏附时与E-cadherin之间的负调控关系[26]。

3.5 E-cadherin与Snail的关系 Snail是一类具有锌指结构的转录因子，在脊椎动物的中胚层起进化保守的作用。Snail家族包括Sail、E12/FA7、ZEBl、SIPl、Slug，其羧基端高度保守，含4～6个锌指结构C2H2，为DNA结合区；氨基端多变，为调节区，但在氨基末端存在进化保守的SNAG（Snail/Gfi）结构域，是转录抑制所必需的结构[27]。Snail的作用是促进细胞间的迁移转换，包括EMT，而Snail在其中发挥核心作用。它直接寡集抑制复合体，进而抑制基因表达，在其发挥作用时有E-cadherin参与[28]。现已公认，E-cadherin是Snail的靶基因，Snail与E-cadherin结构内的E-box序列相结合（通过锌指结构），直接抑制E-cadherin的转录，从而降低上皮细胞间的粘附作用，使细胞间结构松散，易于扩散，发生远处转移和浸润[29]。Ye SeobJee等人通过Snail cDNA和si DNA转染胃癌细胞，发现Snail高表达后会引起炎性因子PGE2和IL-1β的剂量和曝光时间增加，通过环氧合酶-2（COX-2）途径降低E-cadherin的表达[30]。

4展望

EMT是肿瘤发生侵袭、转移的必经事件，而E-cadherin作为EMT的标志性蛋白，在肿瘤侵袭转移过程中发挥重要作用。因此研究E-cadherin在EMT过程中的相关机制有助于更深入的了解肿瘤侵袭转移的生物学特性，并且让E-cadherin成为抑制肿瘤侵袭、转移的一个新的靶点，具有潜在的临床应用价值。但EMT是一个多种因素相互作用的复杂过程，除E-cadherin之外，还有其余的标志物有待进一步研究。

参考文献：

[1]李蒙，吴玖斌，张培彤.E-钙黏蛋白、N-钙黏蛋白及波形蛋白在肿瘤转移中应用的研究进展[J].肿瘤研究与临床，2016，28（2）：132-136.

[2]Canel M，Serrels A，Frame M C，et al.E-cadherin-integrin crosstalk in cancer invasion and metastasis[J].Journal of Cell Science，2013，126（2）：393-401.

[3] Hudson L G，Zeineldin R，Stack M S. Phenotypic plasticity of neoplastic ovarian epithelium： unique cadherin profiles in tumor progression.[J].Clinical & Experimental Metastasis，2008， 25（6）：643-655.

[4]Davies，Worsley.Expression of E-cadherin， α-catenin and β-catenin in normal ovarian surface epithelium and epithelial ovarian cancers[J].Histopathology，2010，32（1）：69-80.

[5]莫倩珍，沈家欣，陈敏娜，等.E-钙黏蛋白表达与乳腺癌临床病理学指标相关性的Meta分析[J].癌变畸变突变，2016，28（4）：284-291.

[6]1 C E.E-Cadherin and α-Catenin Expression during Tumor Progression of Cervical Carcinoma - Gynecologic Oncology[J].Gynecologic Oncology，2001，80（2）：156-161.

[7]Eva Fernebro，Bendahl P O，Dictor M，et al.Immunohistochemical patterns in rectal cancer： Application of tissue microarray with prognostic correlations[J].International Journal of Cancer， 2004，111（6）：921-928.

[8]Zhao Y，Ganxun W U，Junlan H U.The expression and significance of β-catenin，E-cadherin and Wnt-1 in patients with laryngeal carcinoma[J].Hebei Medical Journal，2009，31（7）：775-778.

[9]Levimontalcini R，Cohen S.Effects of the extract of the mouse submaxillary salivary glands on the sympathetic system of mammals.[J].Annals of the New York Academy of Sciences，1960， 85（1）：324-341.

[10]苏进，许新华.表皮生长因子受体在肿瘤中的研究进展[J].实用医学杂志，2010，26（2）：172-174.

[11]Choong N W，Cohen E E.Epidermal growth factor receptor directed therapy in head and neck cancer[J].Critical Reviews in Oncology/hematology，2006，57（1）：25.

[12]徐建華，张超，唐波，等.JAK2/STAT3通路在表皮生长因子诱导结肠癌细胞侵袭迁移中的作用[J].第三军医大学学报，2010，32（7）：638-641.

[13]Normanno N，De L A，Bianco C，et al.Epidermal growth factor receptor （EGFR） signaling in cancer.[J].Gene，2006，366（1）：2-16.

[14]黎景佳，叶进，庄士民，等.表皮生长因子受体信号通路调控E-cadherin表达影响喉癌细胞增殖和侵袭的机制[J].中国耳鼻咽喉头颈外科，2015，22（01）：14-20.

[15]Lindley L E，Briegel K J.Molecular characterization of TGFβ-induced epithelial-mesenchymal transition in normal finite lifespan human mammary epithelial cells[J]. Biochemical & Biophysical Research Communications，2010，399（4）：659-664.

[16]Gospodarowicz D，Jones K L，Sato G.Purification of a growth factor for ovarian cells from bovine pituitary glands.[J].Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America，1974，71（6）：2295-2299.

[17]蔡宏凤.碱性成纤维细胞因子调控A549肺腺癌细胞上皮间质转化的实验研究[D].第四军医大学，2012.

[18]Hu M，Hu Y，He J，et al.Prognostic Value of Basic Fibroblast Growth Factor （bFGF） in Lung Cancer： A Systematic Review with Meta-Analysis[J]. Plos One，2016，11（1）：e0147374.

[19]王海全.转化生长因子β1通过Wnt/β--catenin信号通路诱导人肝癌细胞SMMC--7721上皮间质转化的实验研究[D].山东大学，2016.

[20]马艳，刘虹，张浩，等.TGF-β信号通路调控乳腺癌上皮-间质转化的研究进展[J].药学学报，2015（4）：385-392.

[21]Bissell D M.Chronic liver injury，TGF-beta，and cancer.[J].Experimental & Molecular Medicine，2001，33（33）：179-190.

[22]李华，达丽隽，范卫东，等.Hedgehog信号通路在TGF-β1诱导肺腺癌A549细胞上皮-间质转化中的作用[J].肿瘤，2014，34（5）.

[23]王峰，轩小燕，彭方慧，等.食管鳞癌EC-9706细胞中mTOR信号通路在TGF-β1介导的EMT中的作用[J].肿瘤，2013，33（2）：119-125.

[24] Katagiri K，Kinashi T.Rap1 and Integrin Inside-Out Signaling[M]// Integrin and Cell Adhesion Molecules.Humana Press，2012：279-296.

[25]Price L S，Hajdo-Milasinovic A，Zhao J，et al.Rap1 regulates E-cadherin-mediated cell-cell adhesion[J].Journal of Biological Chemistry，2004，279（34）：35127.

[26]张茜.SPA-1调控乳腺癌细胞E-cadherin表达的初步研究[D].华中科技大学，2013.

[27]Nieto M A.The snail superfamily of zinc-finger transcription factors.[J].Nature Reviews Molecular Cell Biology，2002，3（3）：155.

[28]Peinado H，Ballestar E，Esteller M，et al.Snail mediates E-cadherin repression by the recruitment of the Sin3A/histone deacetylase 1 （HDAC1）/HDAC2 complex.[J].Molecular & Cellular Biology，2004，24（1）：306.

[29]刘申.E-cadherin和Snail蛋白在结直肠癌中的表达特点及其临床意义[D].大连医科大学，2013.

[30]Seob J Y，Jung J T，Hoon J K.Prostaglandin E2and Interleukin-1β Reduce E-cadherin Expression by Enhancing Snail Expression in Gastric Cancer Cells[J].Journal of Korean Medical Science，2012，27（9）：987.

收稿日期：2017-10-9；修回日期：2017-10-13

编辑/李桦