分泌型E-cadherin在恶性肿瘤发生发展中的作用研究进展

陈宛灵，夏亮，田臻

( 国家口腔疾病临床医学研究中心 上海市口腔医学重点实验室 上海市口腔医学研究所 上海交通大学医学院附属第九人民医院 a.口腔病理科，b.口腔颅颌面科，上海 200011)

肿瘤的发生发展是多因素、多步骤参与的复杂过程。侵袭和转移是肿瘤的恶性生物学行为，也是恶性肿瘤最重要的生物学特征[1]。上皮-间充质转化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)是上皮细胞失去细胞极性与细胞间连接的过程，该过程可改变细胞的形态和结构并获得间质细胞的特征[2]。细胞间黏附分子的改变是肿瘤细胞EMT的初始步骤，而上皮钙黏素(E-cadherin)表达下调是肿瘤细胞发生EMT的标志之一[3]。E-cadherin是钙依赖性跨膜糖蛋白，可特异性参与上皮细胞间的黏附[4]。E-cadherin由CDH1(cadherin 1)基因编码，位于染色体16q22.1[5-6]。相邻的上皮细胞通过E-cadherin形成黏附连接结构，有助于上皮细胞形成片层状组织并保持稳定状态。由于E-cadherin依赖钙离子介导上皮细胞间的同质性黏附，故E-cadherin下调可导致细胞黏附能力降低；此外，E-cadherin还可将β联蛋白(β-catenin)锚定在细胞膜上，阻止其进入细胞核并抑制EMT过程相关的转录因子表达，从而抑制EMT并阻止肿瘤细胞侵袭、转移[7]。既往研究表明，E-cadherin是一种肿瘤抑制因子[8]。E-cadherin作为一种跨膜糖蛋白分子，其胞外段脱落并以可溶性形式释放成为分泌型E-cadherin可导致细胞表面功能性E-cadherin表达减少、细胞间黏附力降低，从而促进肿瘤细胞EMT，增强肿瘤细胞的侵袭和转移能力[9]。现就分泌型E-cadherin在恶性肿瘤发生发展中的作用予以综述。

1 分泌型E-cadherin的产生

研究发现，分泌型E-cadherin由E-cadherin经蛋白水解酶[如基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)、去整合素金属蛋白酶(A distintegrin and metalloproteinases，ADAMs)]、组织激肽释放酶-7等裂解生成[10]。此外，某些胃肠道细菌毒素等在分泌型E-cadherin的产生中也起到调节作用。

1.1蛋白水解酶 ADAMs家族是锚定于细胞膜表面的具有多种功能的分泌型糖蛋白，ADAMs家族成员均属于Ⅰ型跨膜蛋白并具有显著的结构特点，包括信号肽区、前调控区、金属蛋白酶区、去整合素区、类表皮生长因子区、跨膜区、C端细胞质尾区等[11]。ADAMs家族在细胞外基质的降解、细胞-细胞和细胞-基质的粘连以及信号转导等细胞生物学活动中均具有重要作用，广泛参与组织形成、伤口愈合以及肿瘤形成、转移等病理过程。其中，ADAM10和ADAM15在E-cadherin裂解中发挥重要作用。

ADAM10主要存在于胎盘、血液和膀胱[12]。Maretzky等[13]通过免疫印迹分析和原位检测发现，湿疹患者表皮细胞中的ADAM10水平升高且伴随E-cadherin的裂解增加，由此推测ADAM10通过介导E-cadherin蛋白水解过程，导致角质形成细胞黏附能力丧失，说明在人角质形成细胞中，ADAM10是负责裂解E-cadherin的主要蛋白酶之一，而这种裂解作用可被不同可溶性因子激活(如促炎细胞因子、转化生长因子-β和脂多糖等)。因此，ADAM10与E-cadherin相互作用可能是炎症性表皮疾病的常见发病机制之一。

MMPs具有钙离子、锌离子依赖性，其中MMP-2、MMP-3、MMP-7、MMP-9可裂解E-cadherin[14]。Biswas等[15]研究发现，蛋白激酶D1可与整合素β3结合形成复合物并激活促分裂原活化的蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)信号通路，导致MMP-2和MMP-9产生增加，进而降解E-cadherin胞外段生成分泌型E-cadherin。Lochter等[16]研究发现，小鼠乳腺细胞中的MMP-3突变体自激活可导致分泌型E-cadherin从乳腺细胞表面脱落。No⊇等[17]证实，MMP-3和MMP-7具有将E-cadherin裂解为分泌型E-cadherin的作用。在卵巢癌、头颈癌和前列腺癌细胞系中，分泌型E-cadherin多由MMP-9水解产生，因此MMP-9可作为判断卵巢癌、头颈癌和前列腺癌等恶性肿瘤患者预后不良的标志；体外研究也证实，用表皮细胞生长因子刺激头颈癌细胞，细胞内的MMP-9表达水平升高，同时分泌型E-cadherin的表达水平也升高[18]。特别是晚期头颈癌患者血清MMP-9水平更高[19]，表明MMPs具裂解E-cadherin的作用。

1.2组织激肽释放酶-7 组织激肽释放酶-7是丝氨酸蛋白酶，通常表达于唾液腺、神经系统、肾脏、乳腺和皮肤，在子宫、胸腺、甲状腺、胎盘和气管中表达较少[20]。组织激肽释放酶-7在正常胰腺中不表达，但在胰腺癌患者中过表达[21]。丝氨酸蛋白酶具有降解细胞外基质蛋白和激活其他蛋白酶的能力，因此组织激肽释放酶-7与肿瘤侵袭、转移的关系一直备受关注。Johnson等[22]应用重组人E-cadherin和人原位胰腺癌BxPC-3细胞于体外检测组织激肽释放酶-7裂解E-cadherin的能力以及组织激肽释放酶-7对胰腺癌细胞侵袭、聚集能力的影响，结果发现，组织激肽释放酶-7可裂解E-cadherin为分泌型E-cadherin蛋白片段，而分泌型E-cadherin可通过细胞外基质蛋白增强胰腺癌细胞的侵袭能力，同时降低胰腺癌细胞的聚集性，提示胰腺癌患者分泌型E-cadherin的产生可能与胰腺癌局部浸润、早期转移相关。

1.3胃肠道细菌毒素与γ-分泌酶 研究发现，产肠毒素脆弱类杆菌分泌的金属蛋白酶毒素、幽门螺杆菌分泌的耐高温毒素A和γ-分泌酶均可裂解E-cadherin胞外段并释放分泌型E-cadherin；肠毒素脆弱类杆菌是生活在结肠中的正常菌群生物体，可分泌金属蛋白酶毒素，即脆性芽孢杆菌毒素，该毒素可与特定的肠上皮细胞受体结合，引发细胞膜蛋白脱落、β-catenin-T细胞因子核信号转导，从而刺激细胞增殖；γ-分泌酶是一种膜内裂解蛋白酶，可诱导E-cadherin裂解为分泌型E-cadherin，抑制γ-分泌酶则可阻断毒素诱导的E-cadherin胞内段水解过程，保证细胞膜结合β-catenin，但不会减少毒素诱导的基底细胞增殖过程，表明γ-分泌酶依赖于β-catenin-T细胞因子复合物及其信号转导，发挥正向调节基底细胞增殖的作用[23]。由此可见，γ-分泌酶是E-cadherin裂解的正向调节剂和β-catenin信号转导的负向调节剂。

耐高温毒素A广泛分布于哺乳动物和原核生物体内，表明哺乳动物体内的耐高温毒素A与幽门螺杆菌分泌的耐高温毒素A在功能上有许多相似之处。研究发现，幽门螺杆菌分泌的耐高温毒素可介导体外培养上皮细胞中的E-cadherin裂解，且低水平幽门螺杆菌分泌的耐高温毒素A即可于细胞原位裂解E-cadherin为分泌型E-cadherin蛋白片段，从而破坏细胞间的黏附作用；哺乳动物体内的耐高温毒素A也可裂解E-cadherin，但其裂解位置不同于幽门螺杆菌分泌的耐高温毒素A[24]。

2 分泌型E-cadherin与肿瘤进展

2.1促进肿瘤侵袭、转移 人类表皮生长因子受体(human epidermal growth factor receptor，HER)家族由4个成员组成，即HER1、HER2、HER3和HER4。肿瘤的侵袭、转移涉及大量信号转导通路失调，尤其是HER介导的相关信号转导通路[如MAPK信号通路[25]、磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphoinositide 3-kinase，PI3K)/蛋白激酶B信号通路[26]]，而分泌型E-cadherin与这些信号转导通路均密切相关。Najy等[27]研究发现，在MCF-7和SKBR3细胞系中，由ADAM15裂解E-cadherin生成的分泌型E-cadherin可优先与细胞表面的HER2结合，同时分泌型E-cadherin还可与HER2和HER3复合物结合，导致HER3磷酸化，而且在不影响HER2磷酸化的情况下激活下游胞外信号调节激酶1/2及其相关信号通路，从而参与乳腺癌细胞的侵袭、转移等。Brouxhon等[28]研究证实，分泌型E-cadherin可通过HER及其相关信号通路介导促癌效应，即分泌型E-cadherin通过激活下游MAPK和PI3K/蛋白激酶B/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白信号通路，增强肿瘤细胞的生长、活性和侵袭能力，同时哺乳动物雷帕霉素靶蛋白信号通路还可正反馈激活MMP-2和MMP-9。还有研究发现，内源性重组人E-cadherin可上调凋亡抑制蛋白家族(inhibitor of apoptosis proteins，IAPs)成员(包括MCF-7和SKBR3细胞系中的生存素、肿瘤凋亡抑制因子、X连锁凋亡抑制蛋白和抗凋亡因子)水平，而IAPs的表达水平与肿瘤的发生发展、肿瘤患者对化疗的耐药性以及不良预后均有关；此外，在MDA-MB-231 三阴乳腺癌细胞中，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成员[29]。以上结果提示，分泌型E-cadherin可能通过IAPs相关信号转导通路改变乳腺癌患者的生存率，在判断患者预后方面有一定应用价值。有学者发现，在皮肤鳞状细胞癌中，分泌型E-cadherin可与HER1/HER2异二聚体结合，激活下游MAPK/胞外信号调节激酶、PI3K/蛋白激酶B/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白等信号通路；而靶向分泌型E-cadherin的单克隆抗体则可下调受体酪氨酸激酶-MAPK-PI3K-IAPs水平，抑制皮肤鳞状细胞癌细胞的生长并促进其凋亡，表明抗分泌型E-cadherin单克隆抗体单独使用或与标准化疗药物联合抗分泌型E-cadherin单克隆抗体治疗均是皮肤鳞状细胞癌的有效治疗策略[30]。

2.2促进肿瘤血管生成 肿瘤血管生成是肿瘤发生发展的重要环节[31]，也是目前常用靶向药物的治疗靶点[32]。卵巢癌细胞的进行性生长和恶性腹水的形成均依赖于肿瘤的血管生成。研究发现，卵巢癌细胞以外泌体的形式分泌分泌型E-cadherin，而分泌型E-cadherin阳性的外泌体可促进血管生成，因此其有望成为卵巢癌的治疗靶点[33]。体外实验证明，分泌型E-cadherin可刺激内皮细胞迁移，增加内皮细胞渗透性，促进内皮细胞管形成，从而在基质植入物中形成新生血管；研究还发现，一种针对血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)的特异性抗体可阻断VEGF诱导的内皮细胞管形成，但对分泌型E-cadherin阳性外泌体介导的血管形成过程无影响，同时分泌型E-cadherin阳性外泌体对VEGF的表达水平亦无影响；联合使用阈下剂量分泌型E-cadherin阳性外泌体和VEGF可显著促进内皮细胞管形成，而分泌型E-cadherin阳性外泌体与VEGF各自单独作用时也可影响内皮细胞管形成，但效果不显著，提示分泌型E-cadherin阳性外泌体的促肿瘤血管生成不依赖VEGF；分泌型E-cadherin阳性外泌体还可使β-catenin富集，同时分泌型E-cadherin也可通过与血管内皮钙黏素(VE-cadherin)结合形成异二聚体促进肿瘤血管生成，其中β-catenin介导了分泌型E-cadherin与VE-cadherin结合的过程；此外，核因子κB抑制剂可抑制分泌型E-cadherin阳性外泌体诱导的内皮细胞管形成过程，提示分泌型E-cadherin阳性外泌体可激活核因子κB相关信号通路，发挥促血管作用；研究还发现，用干扰小RNA敲低β-catenin或p105/p50相关基因后，核因子κB和β-catenin在分泌型E-cadherin阳性外泌体促血管生成中均独立起作用[34]。

2.3介导肿瘤与微环境的交互作用 外泌体是纳米大小的囊泡，产生于携带外泌体标记(如CD9、CD8和CD63)的多泡小体[35]。Tang等[34]证实，卵巢癌细胞中的分泌型E-cadherin以外泌体形式释放，且在MCF-7乳腺癌细胞和HCT116结肠癌细胞中均存在分泌型E-cadherin阳性外泌体，分泌型E-cadherin阳性外泌体在内皮细胞中与VE-cadherin形成异二聚体，从而激活下游的β-catenin和核因子κB信号，促进肿瘤的血管生成以及侵袭、转移。同时，体内和临床试验表明，分泌型E-cadherin阳性外泌体与恶性肿瘤患者的腹水形成以及广泛腹膜播散均密切相关[36]，提示分泌型E-cadherin可能在肿瘤与支持疾病进展的肿瘤微环境间发挥作用。既往有研究者在高尔基体中发现大量分泌型E-cadherin，因此推测在高尔基网络中存在微泡[37]。Tang等[34]应用蔗糖梯度离心和免疫印迹分析法证实，E-cadherin胞外结构域的断裂不仅发生在质膜上，也发生在高尔基体/反高尔基体中。体内腹水来源的外泌体与人乳腺癌细胞产生的外泌体的密度特征相同；肿瘤细胞来源的外泌体在卵巢癌患者的腹水中较常见，虽然其作用尚未完全明确，但其细胞表面的上皮细胞黏附分子和CD24均具有明胶溶解活性，可能导致肿瘤扩散[36]。因此，肿瘤外泌体可通过与靶细胞的交互作用重塑肿瘤支持的微环境[9]。

3 分泌型E-cadherin的临床应用

分泌型E-cadherin在正常上皮细胞中只作为E-cadherin的胞外段，其包含E-cadherin胞外段N端的5个重复序列[38]。肿瘤患者体内的分泌型E-cadherin以外泌体的形式释放到胞外微环境中，导致患者血清分泌型E-cadherin水平升高，且与未发生转移的恶性肿瘤患者相比，转移性恶性肿瘤患者血清分泌型E-cadherin水平显著升高[9]。与E-cadherin相比，分泌型E-cadherin具有不同的功能：①可干扰细胞间贴壁连接，分泌型E-cadherin的形成不仅破坏了已有的贴壁连接，还干扰了细胞聚集时贴壁连接的形成；②可通过正反馈调节激活MMPs或ADAMs等水解酶，提高肿瘤细胞的侵袭性和转移能力；③以自分泌或旁分泌方式与HER家族细胞膜表面受体结合，通过激活多种细胞信号通路促进肿瘤细胞的迁移、增殖和存活[1,10]。

Velikova等[39]报道，某些结直肠癌患者血清分泌型E-cadherin水平升高。Chan等[40]采集106例胃腺癌患者的术前血清并测定分泌型E-cadherin水平，结果发现，约90%血清分泌型E-cadherin>10 000 ng/mL受试者的术后生存时间<3年；多因素分析回归显示，血清分泌型E-cadherin水平是胃癌患者术后生存时间的独立预后因素。王超等[41]的研究纳入100例乳腺癌患者，并根据TNM分期标准进行分组，检测患者分泌型E-cadherin水平，以评估TNM分期与血清分泌型E-cadherin的相关性，同时检测蒽环类联合紫杉醇化疗后患者血清分泌型E-cadherin水平，分析不同化疗方法与血清泌型E-cadherin水平的相关性，结果显示，分泌型E-cadherin水平与乳腺癌患者临床分期呈正相关，且化疗后分泌型E-cadherin水平显著低于化疗前。因此，化疗前、后检测乳腺癌患者血清分泌型E-cadherin水平可帮助预测患者预后，评估有无复发，同时为临床诊断和治疗提供依据。

赵倩等[42]采用酶联免疫吸附法测定50例宫颈癌患者新辅助化疗前、后血清分泌型E-cadherin水平，并统计分析化疗前、后血清分泌型E-cadherin水平与宫颈癌化疗敏感性、疗效的关系，结果发现，化疗后患者血清分泌型E-cadherin水平显著降低，且治疗前、后化疗有效患者血清分泌型E-cadherin水平均低于化疗无效患者，表明宫颈癌患者血清分泌型E-cadherin水平与新辅助化疗敏感性、化疗效果密切相关。张燕[43]应用酶联免疫吸附法分别测定70例宫颈癌患者、58例不典型增生患者和60例宫颈炎患者血清分泌型E-cadherin水平，结果发现，宫颈癌患者血清分泌型E-cadherin水平低于不典型增生患者和宫颈炎患者，表明宫颈癌患者血清分泌型E-cadherin水平与病情严重程度存在一定相关性。

4 小 结

分泌型E-cadherin通过酶水解、细菌毒素作用等方式在肿瘤细胞中产生并以外泌体的形式释放到细胞微环境中，通过与相应受体结合激活MAPK、PI3K/蛋白激酶B等信号通路，并通过一系列生物级联反应，在肿瘤血管生成、增殖、侵袭、转移等生物学行为中发挥重要调控作用。分泌型E-cadherin在肿瘤诊断、治疗及靶点选择方面均具有临床应用价值。目前，分泌型E-cadherin在介导肿瘤发生发展中的具体机制尚未完全阐明，仍需进一步研究。相信随着研究的深入，分泌型E-cadherin在肿瘤预防、治疗、预后评估中的价值将进一步明确，从而为恶性肿瘤患者的治疗提供新思路。