胎盘钙黏素在常见恶性肿瘤中的功能及研究进展

栗 丽，余诗俊，窦 宁，高 勇

(同济大学附属东方医院肿瘤科，上海 200120)

钙黏素家族是一类重要的细胞间黏附分子，决定了依赖Ca2+介导的细胞与同种细胞间的黏附作用，参与细胞极性、细胞分化的调节，有助于组织内稳态的维持。其主要分为经典钙黏素、非经典钙黏素、原钙黏素，其中经典钙黏素主要包括上皮钙黏素(E-cadherin)、胎盘钙黏素(P-cadherin)、神经钙黏素(N-cadherin)、视网膜钙黏素[1-2]。一直以来各国学者都十分热衷于对E-cadherin的研究，已发现其主要功能在于形成黏附连接，从而参与上皮细胞的形成，稳态的维持等[3]。近年来，随着对钙黏素家族中各成员研究的不断深入，越来越多的目光聚集在P-cadherin的功能上。

作为经典钙黏素的亚群，P-cadherin于1986年在发育中的小鼠胚胎中被首次发现[4]。P-cadherin是一种钙依赖性的细胞间黏附性糖蛋白，不仅在保护上皮组织结构完整性方面起至关重要的作用，而且已被证实P-cadherin通过调节β-鸟苷酸交换因子激活细胞分裂周期蛋白42，使机械力增加，从而促进细胞的集体迁移[5]。此外，它还在很多方面影响特定的遗传疾病和癌症。在人类正常组织中仅胸腺和胎儿大脑中检测到P-cadherin低表达，然而在人类多种肿瘤组织中检测到P-cadherin高表达[6]。现就P-cadherin与常见恶性肿瘤的关系予以综述。

1 P-cadherin的分子概述

1.1P-cadherin的分子结构 编码人类P-cadherin的基因CDH3，定位于人类第16号染色体长臂上(16q22.1)，包含18个外显子。P-cadherin基因的启动子包含一个CAAT框、两个AP2结合模体，以及被认为存在Sp1结合位点的GC框，其转录起始位点位于DNA正链的68、678、739 bp处，而翻译起始位点位于转录起始位点下游553 bp处[1]。成熟的P-cadherin由774～829个氨基酸残基组成，结构与E-cadherin相似，由3个结构域组成，即胞质结构域、跨膜结构域、胞外结构域。P-cadherin和E-cadherin的胞内结构域由约150个氨基酸组成，通过与p120联蛋白、β联蛋白、α联蛋白反应形成复合体，继而与肌动蛋白细胞骨架作用；而其胞外结构域是由5个钙黏着蛋白重复序列(EC1-EC5)构成，相邻的EC重复序列之间存在由高度保守的短氨基酸序列组成的Ca2+结合位点，Ca2+与该位点的结合使E-cadherin和P-cadherin分子稳定存在。目前，根据美国国立生物技术信息中心数据库显示CDH1基因位点上有4个转录本，CDH3有3个转录本。而在非编码区域中，P-cadherin和E-cadherin最大的内含子分别超过60 kb和30 kb,且它们在哺乳动物中高度保守。已有明确的证据表明，P-cadherin参与胚胎发育及成体组织结构中细胞内稳态的维持过程，对细胞分化、细胞形态、细胞极性、生长和迁移具有重要意义[6]。

1.2P-cadherin的生理功能 经典钙黏素在维持上皮组织结构完整性方面发挥重要作用，主要参与胚胎发生过程中的细胞分化。其中，P-cadherin在上皮细胞分化过程中的作用，早在20世纪80年代国内外学者就展开了广泛研究，小鼠胚胎移植子宫上皮的实验模型表明P-cadherin与E-cadherin存在互补关系，即P-cadherin是胚胎和母体组织在植入后期结合所必需的，而E-cadherin则是防止胚胎组织与母体组织混合所必备的[6]。在成人组织中，P-cadherin的表达主要存在于皮肤、子宫颈、前列腺、肺等多个上皮结构的基底层，有助于上皮表型的维持。有学者通过对小鼠成年和胎儿发育时期上皮组织中的钙黏素的表达情况进行研究，发现E-cadherin影响胎芽形成和侵袭性行为的获得，而P-cadherin则主要在发育后期表达[4,7]。

利用基因敲除小鼠模型更加明确了E-cadherin和P-cadherin对于正常发育的重要性。E-cadherin在胚胎发生的早期阶段敲除，小鼠会因为无法形成滋养外胚层而死亡；而P-cadherin的缺失不会致命，但会造成小鼠发育缺陷，主要是与乳房发育相关。此外，P-cadherin对上皮组织形成和发育的重要性也体现在其缺失会造成人类遗传综合征：①先天性少毛症伴青少年黄斑营养不良。这是一种人类常染色体隐性遗传病，特点为毛发稀少，伴随着严重的渐进性视网膜黄斑退行性改变，最终会导致不同程度的失明。②外胚层发育不良，异指，黄斑营养不良。由此可见，P-cadherin在人类正常发育中起重要作用[8-9]。

2 P-cadherin与常见恶性肿瘤的关系

由于钙黏素在细胞识别、黏附和信号传递等方面的重要性，探究P-cadherin在癌症中的作用十分必要。近年来，P-cadherin已被发现在多种人类肿瘤中表达，但其在癌症进展中的作用尚不确定，主要是因为其功能依赖于所研究的肿瘤类型(组织结构与微环境)[4]。

2.1P-cadherin与乳腺癌 P-cadherin在30%～50%的乳腺浸润性导管癌中表达，通过增强细胞和肿瘤的侵袭性发挥致癌作用，并常伴随E-cadherin表达水平下调[10-11]。此外，P-cadherin在乳腺癌中的表达上调被怀疑是基因启动子甲基化水平较低导致的[12]。利用免疫组织化学技术对含有3 992例浸润性乳腺癌的组织芯片进行染色，发现乳腺癌组织中P-cadherin的表达与组织学分级及Ki-67、表皮生长因子受体、p53、人类表皮生长因子受体2等表达呈正相关，与就诊时患者年龄、激素受体、孕激素受体和Bcl-2的表达水平呈负相关[13]。另外，结合平均12.5年的随访发现P-cadherin阳性患者预后均较差[14]。因此，P-cadherin被认为是判断乳腺癌患者预后有价值的指标之一[15]。

2.2P-cadherin与结直肠癌 结直肠癌作为我国常见的恶性肿瘤，近年来发病率逐年升高且有年轻化趋势。对于P-cadherin在结直肠癌中的表达情况，Imai等[16]利用Western blot和免疫组织化学实验进行了检测，结果发现P-cadherin在结肠癌组织中的表达明显高于正常组织。此外，有研究显示在结直肠癌患者术前收集的血浆中P-cadherin的表达与组织中的表达一致，推测其为监控结直肠癌潜在的血清标志物[17]。Sun等[18]的功能实验显示，降低P-cadherin表达能抑制结直肠癌细胞的增殖、迁移和侵袭；减少小鼠的肝转移灶，减轻肿瘤负担；诱导E-cadherin 表达上调，下调β联蛋白及下游的目标分子，提示P-cadherin促进结直肠肿瘤的发生、发展。与以上结论不同，Van Marck等[19]利用结肠腺癌HT-29细胞构建P-cadherin下调的细胞株行功能实验发现，与正常HT-29细胞相比，P-cadherin下调可降低细胞间的黏附性，增强细胞的迁移和侵袭能力，并且免疫组织化学结果显示随着结直肠癌分化程度的升高，P-cadherin的表达会有明显降低。结合这些研究可以推测P-cadherin具有积极的抗迁移和抗侵袭功能，而这些功能在肿瘤进展过程中逐渐丢失。

2.3P-cadherin与胃癌 胃癌作为常见的消化道恶性肿瘤，早期诊断率较低，术后的复发转移情况频繁，因此寻找新的治疗靶点以提高疗效十分迫切。早在1993年，Yasui等[20]通过在32例手术切除的胃癌组织中检验P-cadherin蛋白水平的表达发现，18例高分化的腺癌中有15例存在P-cadherin表达，而在14例低分化的腺癌中仅有4例检测到P-cadherin表达，差异有统计学意义。免疫组织化学结果表明P-cadherin定位于分化良好的腺癌细胞表面或细胞间边界，提示 P-cadherin在高分化腺癌中的表达显著高于低分化腺癌。随后，研究发现P-cadherin可以作为判定胃癌患者预后的一个标志物，并提出P-cadherin启动子甲基化是其表达沉默的机制[21]。Park等[22]利用甲基转移酶抑制剂(5-Aza-dC)处理胃癌细胞也同样证实，P-cadherin表达缺失是由于人胃癌细胞中P-cadherin启动子甲基化导致的转录阻滞所致，并提出通过抑制P-cadherin可以下调Tie-2表达而减少肿瘤细胞的迁移并阻断肿瘤发生。由此得出，P-cadherin主要通过影响胃癌细胞的迁移能力，促进胃癌的发生、发展。

2.4P-cadherin与膀胱癌 由于75%～85%的膀胱癌都属于非肌层浸润性膀胱癌，因此P-cadherin在非肌层浸润性膀胱癌复发和进展中的作用被广泛研究。Wang等[23]对110例非肌层浸润性膀胱癌样本进行免疫组织化学和临床病理特征分析，得出P-cadherin的高表达仅与肿瘤进展有关， P-cadherin高表达的患者无进展生存期往往较差，Cox回归分析结果显示P-cadherin可以作为预测非肌层浸润性膀胱癌进展的独立影响因素。对于P-cadherin在膀胱癌中的作用，Van Marck等[19]通过实验证明在人类膀胱癌细胞RT-112中下调P-cadherin的表达会抑制细胞的迁移和侵袭能力。另外，他们利用E-cadherin特异性的抑制剂抗体Hecd-1、N-cadherin特异性的抑制剂抗体GC4对P-cadherin稳定下调的RT-112细胞(RT-112 shPcad)单独和同时处理后，行细胞聚集和黏附实验，结果表明E-cadherin是膀胱癌细胞聚集的主要作用分子，其黏附功能受P-cadherin和N-cadherin的拮抗作用较小。因此，P-cadherin 在膀胱癌中主要作为一种迁移和侵袭促进因子而存在。与此同时，有研究者利用人膀胱癌EJ和UM-UC-3细胞构建过表达P-cadherin的细胞株进行体外实验验证其对细胞迁移和侵袭的影响，结果显示上调P-cadherin 表达会增强细胞的迁移能力，但对细胞的侵袭能力无影响[24]。上述两项研究对P-cadherin在侵袭功能上的不一致可能是由于P-cadherin 在EJ和UM-UC-3细胞中过表达主要在细胞质中，而野生型RT-112细胞P-cadherin是定位于细胞膜上。

2.5P-cadherin与卵巢癌 正常卵巢表面上皮组织中检测不到P-cadherin的表达，但在卵巢癌中 P-cadherin 的表达随着肿瘤进展而增加，并在卵巢癌转移灶中高表达[25-26]。研究发现，80%的卵巢癌组织中存在促性腺激素释放激素受体表达，推测促性腺激素释放激素对卵巢癌的发生发展具有一定的作用。研究发现，促性腺激素释放激素是P-cadherin表达的诱导因子，且P-cadherin过表达促进卵巢癌细胞迁移和侵袭，即使在E-cadherin水平较高的细胞中P-cadherin也同样促细胞迁移和侵袭，暗示P-cadherin在卵巢癌浸润能力上发挥主要作用[27]。随后对P-cadherin介导的信号通路进行探究，发现促性腺激素释放激素可以通过对P-cadherin和胰岛素样生长因子1受体的交叉作用，诱导p120联蛋白(p120ctn)转移性信号级联反应的发生[27]。这为促性腺激素释放激素影响卵巢癌进展提供了一种新的分子机制，并可以解释促性腺激素释放激素和P-cadherin影响卵巢癌侵袭转移的原因。

2.6P-cadherin与胰腺癌 胰腺癌是一种恶性程度较高的消化道肿瘤，约90%为起源于腺管上皮的导管腺癌[28-29]。Taniuchi等[30]对胰腺导管腺癌的全基因组cDNA微阵列进行分析得出，P-cadherin在绝大多数胰腺导管腺癌中过表达，细胞功能实验发现过表达的P-cadherin可以增强胰腺导管腺癌细胞的迁移能力，机制研究显示其原因可能是P-cadherin的过表达改变了p120ctn的亚细胞定位，从而增加Ras相似物GTP酶的活性。此外，有研究认为P-cadherin在胰腺癌中表达上调是由于其启动子低甲基化的结果，利用临床数据分析发现P-cadherin在胰腺癌中的表达与性别、组织侵犯等因素密切相关，P-cadherin阳性患者的无病生存率明显较低，多变量分析发现P-cadherin可以作为无病生存率的独立预测因子[31]。

2.7P-cadherin与前列腺癌 关于P-cadherin在前列腺癌中的作用目前还存在争议，一方面Jarrard等[32]的免疫组织化学结果显示P-cadherin在正常前列腺样本中高表达，而在原发性前列腺癌样本中未发现其表达。免疫荧光实验检验前列腺癌细胞系发现LNCaP、Tsu-PR1、DuPRO细胞中无P-cadherin表达，而在PC3、Du145、PPC1细胞中存在P-cadherin高表达，并发现P-cadherin的表达与其启动子的甲基化水平相关。进一步检测临床组织样本发现，P-cadherin高表达的正常前列腺组织中其启动子处于低甲基化状态，但前列腺癌组织中P-cadherin的低表达与其启动子甲基化的关系并不明显，提示在体内P-cadherin的表达随着前列腺癌的发展逐渐消失，并且逐渐不受其甲基化调控。而Kümper和Ridley[33]对前列腺癌细胞Du145研究发现，P-cadherin低表达会诱导细胞间黏附作用下降，但不影响其他黏附蛋白的表达，即P-cadherin在前列腺癌Du145细胞的迁移和侵袭能力方面起关键的调控作用。综上，对于P-cadherin在前列腺癌中所发挥的作用还需进一步研究证实。

2.8P-cadherin与其他肿瘤 此外，一些学者亦开展了P-cadherin与胆管癌、肝癌、非小细胞肺癌等恶性肿瘤的研究，发现P-cadherin表达下调可明显抑制胆管癌细胞的侵袭和转移能力，而对增殖无显著影响[34-35]；通过在子宫内膜癌组织中检查细胞黏附相关标记蛋白的表达水平，发现P-cadherin可能是一个新的子宫内膜癌进展的标志物，可以检测出更具侵袭性的表型，并且显示从E-cadherin到P-cadherin表达的转变可以作为判断预后状况的重要标志[36]。然而在肝癌的发生发展中，P-cadherin起到了一定的抑制作用[37]；为了识别导致非小细胞肺癌风险的基因，研究者使用全基因组单倍型相关分析将37个非小细胞肺癌细胞系和116个不相关的欧洲个体的224 677个单核苷酸多态性进行基因优先排序，CDH3作为候选基因之一，被认为是一个新的判断非小细胞肺癌风险的指标[38]。此外，研究已经证明在非小细胞肺癌中，P-cadherin的高表达与肿瘤进展和低生存率相关[39]。然而，P-cadherin在这些肿瘤中发挥作用的具体机制仍有待研究。

3 结 语

P-cadherin作为一种重要的细胞间黏附分子，在恶性肿瘤中的作用及分子调控已经取得一定进展。有足够的证据表明P-cadherin在乳腺癌、胃癌等中起促癌作用，在肝癌、非小细胞肺癌中抑制癌症发展，而在前列腺癌等肿瘤中其作用效果还不明确。此外，在上述肿瘤中，P-cadherin相比于原位病变更优先在侵袭性病变中表达，表明P-cadherin的异常表达可能是判断肿瘤细胞侵袭能力的有效标志。由于P-cadherin在肿瘤中的作用一定程度上取决于肿瘤组织结构及微环境，因此仍存在一些争议。随着研究的逐渐深入，相信P-cadherin的功能和具体作用机制也将进一步阐明，将会为相关临床疾病的治疗提供有效依据和策略。