徐 冬(綜述),劉 通(審校)

(南昌大學a.研究生院醫(yī)學部2008級;b.第一附屬醫(yī)院泌尿外科,南昌330006)

正常機體上皮組織細胞間存在著緊密連接(tight junction,TJ)復合物,位于復合物最頂端的就是TJ。TJ具有細胞黏附、維持細胞極性和通透性及輔助傳遞調節(jié)細胞增殖、分化信號等作用,對維持上皮組織細胞正常的結構及功能極為重要。Claudin蛋白是TJ的主要成分,參與維持TJ的各種功能,其表達異常與多種腫瘤密切相關。本文就Claudin蛋白與腫瘤關系的研究進展作一綜述。

1 Claudin蛋白概況

1998年,Furuse M.等[1]首次為人們揭開了Claudin蛋白的面紗,他們從雞肝中鑒定出2個分子質量為22 kU的TJ蛋白片段,分別命名為Claudin-1和Claudin-2。

1.1 Claudin蛋白的結構、功能及分布

Claudin蛋白又稱閉合蛋白,是一類分子量約為2萬～2萬7千的跨膜TJ蛋白,迄今為止已發(fā)現至少24個家族成員。每一個Claudin蛋白均由4個跨膜結構域和2個細胞外環(huán)組成,其羧基端和氨基端均在細胞內。Claudins的兩個大小不等的環(huán)狀結構是形成TJ的重要結構基礎,對于TJ條帶形成和離子選擇通透性具有重要作用。Claudin蛋白的羧基端還含有一些磷酸化位點和PSD-95/Dlg/ZO-1(PDZ)結合序列。Claudin蛋白的磷酸化能調節(jié)其在TJ復合體中的定位,而PDZ結合序列使Claudin蛋白可與TJ膜相關蛋白的鳥苷酸激酶同工酶、閉合小環(huán)蛋白(ZO-l、ZO-2、ZO-3)及富含 PDZ結構域的蛋白1結合,并間接同肌動蛋白絲結合蛋白6和菌環(huán)蛋白作用,在信號轉導中發(fā)揮重要的作用。不同的Claudin蛋白以多種組合方式參與構成TJ,使TJ的結構和功能具有多樣性。

Claudin蛋白并不局限于TJ中,它們可以沿著上皮細胞側面和基底細胞質膜分布。在神經系統(tǒng)、皮膚、內臟組織中均有Claudins分布,其表達模式具有一定的組織特異性,即使在同一種組織中也可有不同的表達模式。

1.2 Claudin蛋白的調節(jié)

有研究顯示,Ca2+、蛋白激酶C、轉錄因子Snail等多種信號分子參與 TJ的表達調節(jié)。Claudins對細胞連接處選擇滲透性的調節(jié)主要通過蛋白激酶途徑實現。蛋白激酶A或蛋白激酶C作用于Claudin蛋白上特定氨基酸靶點,Claudins的磷酸化會使TJ功能下降。轉錄因子Snail直接與編碼Claudin-3、4和7基因的啟動子E-盒結合,進而抑制相關啟動子的活性[2]。

1.3 Claudins組成的TJ的結構和功能

Claudin蛋白與咬合蛋白Occludin和連接黏附分子JAM s等共同組成TJ,其中Claudin蛋白是TJ的主要成分,構成了TJ的骨架[3]。TJ又稱閉鎖小帶,是位于細胞側膜最頂端的一組連續(xù)網結狀的條索,它同黏附連接和橋粒共同組成了TJ復合體。TJ除了有加強細胞間連接的機械作用外,在控制細胞間離子流和維護組織內穩(wěn)態(tài)上起重要作用,這就是TJ的屏障功能。TJ像柵欄一樣連續(xù)地環(huán)繞細胞頂端,阻止上皮細胞頂側膜和基底外側膜中不同分子的相互混雜,這種功能被稱為柵欄功能。若柵欄功能被破壞,將導致細胞極性丟失。此外,在信號傳導上TJ也起了重要作用。

2 Claudin蛋白與腫瘤的關系

Claudin蛋白在多種腫瘤中出現異常表達,其異常表達改變了 TJ的正常結構及功能,從而使細胞極性丟失并允許營養(yǎng)物質及其他對腫瘤細胞存活和生長的必需因子擴散,在腫瘤細胞的轉移和腫瘤細胞的營養(yǎng)供給方面起到重要的作用[4]。Soini Y.[5]通過免疫組化發(fā)現Claudin-2在前列腺癌、乳腺癌中表達下調,同時Claudin-3在腎癌、膀胱癌中以及Claudin-4在腎癌、肝癌中的表達也是下調的。Claudin蛋白的表達下調使得TJ結構遭到破壞,結果導致癌細胞的凝聚力降低、分化變差及侵襲性增加。

2.1 Claudin蛋白與腦膜瘤的關系

Hahn H.P.等[6]發(fā)現,Claudin-1在腦膜瘤中呈陽性表達。而其他腦部腫瘤,如前庭神經鞘瘤、血管外皮細胞瘤則無表達。因此,他們認為 Claudin-1可作為腦膜瘤的一個特定指標,若能結合其他標記物同時檢測,其效果可能會更好。

2.2 Claudin蛋白與乳腺癌的關系

在不同類型的乳腺癌中,Claudin蛋白的表達水平各不相同。與正常的乳腺上皮細胞比較,Claudin-3、4在原發(fā)性乳腺癌中均有不同程度的表達升高[7]。相反,Tokés A.M.等[8]發(fā)現,乳腺癌中Claudin-1、7的表達是下調或者缺失的。Claudin-l的低表達與乳腺癌臨床分期和淋巴結轉移有關。Claudin-7在高等級浸潤性導管癌和高等級原位導管癌中表達缺失,而且Claudin-7表達缺失與腫瘤的分級、腫瘤的復發(fā)和轉移密切相關。

2.3 Claudin蛋白與肺癌的關系

有研究發(fā)現,肺鱗狀細胞癌有Claudin-1的陽性表達和Claudin-5的陰性表達,而肺腺癌有Claudin-5的陽性表達和Claudin-1的陰性表達。因此,Claudin-1、5的表達情況對鑒別肺鱗狀細胞癌和肺腺癌有幫助[9]。另外,Chao Y.C.等[10]還發(fā)現Claudin-1在肺腺癌中具有轉移抑制作用,其表達減少,促進了腫瘤的轉移。

2.4 Claudin蛋白與消化系統(tǒng)腫瘤的關系

1) Claudin蛋白與食管癌的關系。大部分食管鱗狀細胞癌表達Claudin-1。Claudin-3、5在食管腺癌中的表達要高于食管鱗狀細胞癌,Claudin-3的表達缺失與腫瘤遠處轉移密切相關[11]。此外,Lioni M.等[12]應用RNAi技術敲除Claudin-7,結果導致E-鈣黏蛋白表達減少,從而促進細胞生長及浸潤,提示Claudin-7的表達與腫瘤進展密切相關。

2) Claudin蛋白與胃癌的關系。Claudin-1、3、4、5在胃腺癌中均有表達。在胃腺癌研究中發(fā)現,Claudin-1在低分化腺癌中的表達低于高、中分化腺癌中的表達,而在已侵及固有肌層和腹壁或淋巴轉移的腺癌中表達明顯高于僅侵及黏膜和黏膜下層,而無淋巴轉移的腺癌[13]。與腸型胃癌相比,Claudin-3、4的蛋白水平在胃彌散型腺癌中減少[14]。因此檢測Claudin-3、4的表達有助于胃癌的早期診斷。

3) Claudin蛋白與胰腺癌的關系。有研究顯示,92%的胰腺導管癌表達Claudin-4,58%表達Claudin-1。Claudin-1的表達與腫瘤組織學等級呈負相關。在增生性病灶和腺瘤中表達較多,而在浸潤性癌中表達最少[15]。另外,Claudin-18高度表達于浸潤性胰腺癌中,且多見于高分化腺癌,在正常或反應性導管中僅弱表達[16]。

4) Claudin蛋白與肝細胞癌的關系。肝細胞癌中Claudin-7的過度表達有大、小依賴性,在＜2 mm的腫瘤中表達,而在中等大小的腫瘤(5mm)和較大的腫瘤中(≥10 mm)表達缺失[17]。Claudin-10也在原發(fā)性肝細胞癌中表達,并與肝細胞癌的復發(fā)相關[18]。

5) Claudin蛋白與結腸癌的關系。de Oliveira S.S.等[19]證實 ,在大腸癌中 C laudin-1、3、4 的表達較正常組織增高。Claudin-1表達增高與結腸癌的轉移密切相關。有研究顯示,在結腸癌細胞中通過抑制Claudin-1的表達,可使癌細胞的侵襲力減弱[20]。Nakayama F.等[21]發(fā)現,在大多數結腸癌患者中Claudin-7表達下調,其中 20%低表達患者Claudin-7啟動子區(qū)超甲基化。

2.5 Claudin蛋白與泌尿系腫瘤的關系

1) Claudin蛋白與腎癌的關系。Fritzsche F.R.等[22]認為,Claudin-1的差異表達與腎惡性腫瘤的進展相關,可作為判斷腎細胞癌預后的一個指標。此外,Claudin-7在腎嫌色細胞癌中普遍表達,而在腎透明細胞癌和腎嗜酸粒細胞腺瘤中不表達。Claudin-7的差異表達有望應用在區(qū)分腎嫌色細胞癌與腎嗜酸粒細胞腺瘤[23]。

2) Claudin蛋白與膀胱癌的關系。有研究顯示,80%以上的膀胱上皮癌表達Claudin-1、3、4、7,Claudin蛋白的表達與腫瘤的等級相關[24]。

3) Claudin蛋白與前列腺癌的關系。與正常前列腺上皮細胞組織相比,前列腺癌中,Claudin-3蛋白的表達水平明顯升高,免疫組化同樣也證實了Claudin-1、4、7蛋白在前列腺癌組織中有強表達[25]。

2.6 Claudin蛋白與女性生殖系統(tǒng)腫瘤的關系

1) Claudin蛋白與卵巢癌的關系。Santin A.D.等[26]發(fā)現,在卵巢癌中 Claudin-3和 Claudin-4表達升高。Claudin-3、4的表達升高增強了卵巢癌的侵襲性,同時與基質金屬蛋白酶 2的活性增加有關[27]。在卵巢漿液性癌中,Claudin-3和Claudin-4的表達增加除了與腫瘤的侵襲性增加有關外,還與腫瘤的預后密切相關[28]。與原發(fā)癌和實體癌相比,卵巢癌流出物中也有Claudin蛋白的高表達,并且與較低的總存活數有關[29]。

2) Claudin蛋白與子宮內膜癌的關系。與正?；蛘吲c增生的組織內膜相比,Claudin-3和Cluadin-4的m RNA、蛋白的表達水平在非典型子宮內膜增生和子宮內膜癌內升高。并且有研究證實在子宮內膜癌中Claudin-3、4的過表達與腫瘤侵襲性增加相關[30-31]。

3) Claudin蛋白與子宮頸腫瘤的關系。Lee J.W.等[32]報道,在子宮頸正常上皮細胞中未見Claudin-1表達,在低級鱗狀上皮內瘤變(LSIL)中表達升高(53%),在高級鱗狀上皮內瘤變(HSIL)和侵襲性鱗狀細胞癌(ISCC)中呈高水平表達(分別為90%和100%),提示Claudin-1的持續(xù)表達可能是LSIL向HSIL進展的重要基因改變,LSIL中出現Claudin-1預示著病變有向高度惡變進展的傾向。

2.7 Claudin蛋白與其他惡性腫瘤的關系

Claudin-1在良性痣、混合性痣和大多數惡性黑色素瘤中均有表達,但大多數轉移性黑色素瘤中Claudin-1蛋白表達缺失,且Claudin-1表達下降將促進黑色素瘤細胞的侵襲和轉移[33]。

3 結語

由于Claudin蛋白在腫瘤中的高度特異性表達,使Claudin蛋白可能成為多種不同腫瘤的分子標記物。另外,某種特定的Claudin蛋白可被當作預測患者預后的標記物。C laudin蛋白的表達缺失在多種癌癥中也有報道。在某些情況下,Claudin蛋白的表達缺失還與腫瘤的轉移相關。在不同的癌癥中區(qū)分Claudin蛋白的表達情況,在診斷、鑒別上和對患者的預后判斷方面具有重要作用。在腫瘤治療方面,Claudin蛋白也有重要價值。如Claudin-3和Claudin-4都是產氣莢膜桿菌腸毒素(CPE)的受體,當把CPE局部注入乳腺癌組織內后,過度表達Claudin-3、4的癌細胞表現出明顯的細胞溶解作用[7]。雖然Claudin蛋白在腫瘤發(fā)生、發(fā)展過程中所起到的具體作用還不清楚,但有理由相信檢測Claudin蛋白將很快在腫瘤的診斷方面發(fā)揮重要的作用。

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