CD151、乙酰肝素酶与胃癌

李 桃，齐洁敏

(承德医学院病理教研室，河北承德 067000)

CD151、乙酰肝素酶与胃癌

李 桃，齐洁敏△

(承德医学院病理教研室，河北承德 067000)

CD151;乙酰肝素酶;胃癌;浸润;转移

胃癌是最常见的恶性肿瘤之一，发病率和死亡率一直居我国恶性肿瘤之首[1]。浸润、转移是肿瘤最重要的恶性特征，也是导致肿瘤患者死亡的最主要原因，如何控制胃癌浸润、转移是当今胃癌治疗研究热点。胃癌和其它恶性肿瘤一样，有着共同的转移机制，包括癌细胞从原发肿瘤部位的脱落、侵袭邻近组织、进入循环系统、穿透基底膜、浸润周边组织，并在继发部位生长形成转移瘤等一系列过程。在这个复杂的过程中，肿瘤细胞的粘附力变化及肿瘤细胞和细胞外基质(extracellular matrix，ECM)、基底膜(Basement membrane，BM)的相互作用贯穿始终，肿瘤细胞入侵和穿出循环系统时，都必须穿过基底膜，所以，作为细胞粘附分子(cell abhesion molecules，CAM)的CD151及能够破坏ECM和BM的乙酰肝素酶(heparanase hpa)在胃癌侵袭转移中的作用更为重要。

1 CD151与胃癌

应用以单克隆抗体为主的聚类分析法，将来自不同实验室的单克隆抗体所识别的同一白细胞分化抗原归为一个分化群，简称CD。CD分子是用单抗识别、归类而命名，范围十分广泛，其中包括了粘附分子组，因此，大部分粘附分子已有CD的编号。

1.1 CD151的结构与分布 四次跨膜结构超家族(TM4SF)是近来被广泛研究的一个基因家族，在人体细胞中广泛表达。KAI-1/CD82、MRP-1/CD9等均为TM4SF成员，它们已被认为是抑癌基因产物，与肿瘤进展、预后呈负相关。而CDl51作为TM4SF中新近发现的一员，却被发现与肿瘤进展及预后呈正相关[2,3]，也是该家族仅有的两个具有促肿瘤发生发展作用的基因之一(另外一个是CO-029)。CDl51基因位于人类染色体l1P15.5,全长1443kb，其5’端约第20对碱基处有ATG起始码，TGA终止码后有636个碱基的非编码序列，含有ATTAAA序列及polyA尾，序列中包括一个与253氨基酸相对应的开放阅读框，其mRNA包括的碱基约1．6kb。CD151具有4个高度疏水的跨膜结构域，胞浆区为短的N-末端和稍长的C-末端，在4个跨膜结构域之间形成2个细胞外环，一个大环(LECL)和一个小环结构[4]。四次跨膜的构型对CDl51在膜结构上的表达起到了关键作用，CDl51大部分分布在胞内，主要位于高尔基体。目前已发现CDl5l在人体细胞中广泛表达[5]，分布范围包括上皮细胞、内皮细胞、肌细胞、巨核细胞、血小板等。

1.2 CD151的功能 当前的研究证实[6]，四跨膜蛋白CDl51广泛参与肿瘤转移的多过程，如肿瘤细胞与细胞外基质的粘附，细胞外基质的降解，肿瘤血管新生等。国外研究发现，在细胞中，CDl51可与一些整合素家族成员相结合形成整合素-CDl5l复合体，该复合体的形成是细胞迁移信号从细胞外向细胞内传递的关键环节，整合素与CDl51的连接部位是胞外的LECL，而与磷脂酰肌醇-4-激酶(PI4K)及蛋白激酶C(PKC)的连接在CDl51的胞内区域，即结合了层粘蛋白的整合素活化后与细胞膜上的CDl51蛋白分子结合形成复合体，将整合素与信号酶(PI4K及PKC)连接起来[7]，继而将整合素接受到的细胞外信号(包括细胞增殖、迁移、激活、凋亡、血管形成、肿瘤转移信号等)向细胞内的转导。CDl51在该信号传导过程中起跨膜连接器的作用，是多种整合素信号转导的交汇点。

1.3 CD151与肿瘤发生

1.3.1 CD151与肿瘤转移:CDl5l可与整合素的多种亚型结合，通过调节肌动蛋白和张力纤维丝的聚合使得细胞骨架重组，促进局部粘着斑的形成，影响细胞的粘附和迁移。CDl51将整合素与PI4K连接起来，从而激活了PI4K，使磷脂酰肌醇磷酸化，产生磷脂酰肌醇-4-磷酸和磷脂酰肌醇-4,5二磷酸，这两种产物均能调节细胞骨架成分中的肌动蛋白，影响细胞的迁移[8];整合素-CDl51复合体的形成也能激活PKC的多种亚型，使焦点粘附激酶(FAK)磷酸化。FAK是一种广泛表达的非受体酪氨酸激酶，在细胞迁移血管形成过程中起着重要作用。酪氨酸磷酸化的FAK可以聚集Src激酶到粘附斑位点，并可磷酸化细胞骨架蛋白桩蛋白及张力蛋白等，导致细胞骨架重组[9-10]。

1.3.2 CD151与肿瘤血管生成:过度表达的CD151分子促使肿瘤细胞分泌一系列的肿瘤血管生成因子，从而促进肿瘤血管形成。在Matrigel模型研究中发现，CDl5l具有明显促进血管内皮细胞网络状及管状形成的能力，在血管生成及重塑中起关键作用，抑制CDl5l的作用，其体外血管形成明显受抑。另外，CDl51表达阴性的NIH3T3细胞在转染CDl51后，细胞的定向迁移能力增强，同时，细胞在细胞外基质中培养后易形成条索状结构，提示CDl51具有促进血管新生的作用[11]。

1.3.3 CD151在肿瘤中的表达:机体的各种刺激可使表面过度表达CD151的细胞内磷酸化过程较正常细胞加剧，引起细胞凋亡减弱，增殖活性增强，细胞分化不良，导致肿瘤发生机会增加[12]。通过免疫组化、细胞流式分析、蛋白印迹等手段研究发现，其蛋白产物在前列腺癌、胰腺癌、结肠癌、肺癌、乳腺癌、唾液腺癌等多种肿瘤细胞都有较高水平的表达，并与肿瘤的预后、恶性进展、治疗等有着密切关系。

对CD151的研究只是短短的十几年时间，至今对其功能的认识仅处于初步阶段，确切的机制尚待认识。随着分子生物学技术的迅速发展，CD151基因有可能成为胃癌的分子标志物，可能成为胃癌诊断和治疗的新分子靶点。检测CD151基因表达水平可为评估肿瘤的恶性进展、转移潜能、判断患者预后提供依据。

2 乙酰肝素酶与胃癌

完整的基底膜(basement membrane,BM)可以限制肿瘤细胞的浸润和转移，基底膜完整性的破坏被认为是恶性肿瘤侵袭开始的一个标志。肿瘤细胞必须突破基底膜才能向远处转移，因此能够降解 ECM及BM的物质与胃癌的转移密切相关。乙酰肝素酶(heparanase,hpa)是近年来发现的肿瘤重要功能酶，可以在特定部位裂解硫酸乙酰肝素蛋白聚糖(heparin sulfate proteoglycan,HSPG)，促进肿瘤的浸润和转移[13]。

2.1 乙酰肝素酶的结构 BM是高度有序的特化的ECM，呈致密的、薄层状结构，厚度约50-100nm不等，主要由细胞分泌的蛋白和多糖所构成。ECM主要由四大家族组成，即胶原蛋白家族、ECM糖蛋白、弹性蛋白和基底膜蛋白聚糖。其中基底膜蛋白聚糖(perlecan)是基底膜中最主要的一种硫酸乙酰肝素蛋白聚糖(HSPG)，它由一个蛋白质核心和四个O-连接的硫酸乙酰肝素氨基聚糖(heparin sulfate glycosaminoglycans，HSGAGs)侧链构成，通过这些HSGAGs侧链，基底膜蛋白聚糖可以和许多分子结合，包括FGF、VEGF和血小板衍生生长因(platelet-derived growth factor，PDGF)，因此，基底膜蛋白聚糖在很多病理过程中起重要作用。乙酰肝素酶是到目前为止人体内发现的唯一能够降解HSGAGs的酶，可以将HSGAGs水解为10-20个糖基的片段，破坏ECM和BM促进肿瘤侵袭、转移。1975年，Hook等[14]首次在鼠肝组织中发现具有硫酸肝素降解作用的内切葡萄糖苷酸酶。1979年，Klein等首次报道了人胎盘肝素酶。乙酰肝素酶的基因在1999年才被成功克隆[15]，其基因区编码全长1.7kb，编码6kD的前体蛋白，加工后形成50kD和8kD两个亚基组成的活性形式。

2.2 乙酰肝素酶的表达 Hpa的正常表达仅限于胎盘和免疫器官，而在恶性肿瘤细胞中，尤其在高侵袭力恶性肿瘤细胞中，例如乳腺癌、胃癌、食管癌、直肠癌、膀胱癌、肝癌等，均有hpa的异常高表达[16]。肖大江等[17]实验证明，hpa表达与肿瘤浸润程度、淋巴结转移、组织病理学分类等指标相关，即原发肿瘤侵袭程度越深、分化程度越差，hpa阳性表达率越高。而有关hpa与胃癌的报道并不多见，但是从已有的研究发现，hpa的表达与胃癌的大小、浆膜浸润程度和范围、周边淋巴结转移及TNM分期呈正相关。Metal[18］[19]采用RT-PCR方法检测43例胃癌和10例邻近的正常胃粘膜组织中hpa表达情况，发现67.4%的胃癌组织中有hpa表达，而正常胃粘膜中无hpa表达，尤其在Ⅱ、Ⅲ期(P=0.001)和有浆膜侵犯(P=0.009)、淋巴结转移时(P=0.018)，hpa表达显著增多。这一研究结果提示hpa可促进胃癌浸润和转移。

2.3 乙酰肝素酶与胃癌转移 Hpa促进肿瘤细胞转移的机制[20]主要是:降解HSPGs，协同结构蛋白水解酶破坏ECM和基底膜屏障;HSPG降解产物可以抑制T淋巴细胞的免疫功能，促进肿瘤的发生发展;hpa还能促进组织特异性生长因子释放，以选择特异性转移组织器官。另外，hpa可直接作用于血管内皮细胞，以出芽方式促进血管生成;hpa还可以通过促进存储于HSPGs中的bFGF、VEGF等生长因子，以与HSPGs降解片段结合的形式释放，使其具有更高的活性水平，促进肿瘤新生血管生成。

Hpa在胃癌的浸润和转移中的作用是不容忽视的，它不仅促进胃癌细胞的侵袭转移，而且参与肿瘤血管的形成。对hp的检测可预测胃癌发生浸润、转移的可能性，也为胃癌的临床治疗提供了新的思路。

3 CD151、乙酰肝素酶与胃癌的相关性

在细胞中，CDl51可与一些整合素家族成员相结合，亦可与其它TM4SF成员相结合。研究发现，它还与一些信号转导途径中相关成分有结构上的联系，这些分子有的参与组成细胞表面结构，有的促进细胞表面不同分子相连接，并将不同分子功能相耦联。目前，关于CD151与乙酰肝素酶在胃癌中表达强度之间的关系尚未见报道。CD151、乙酰肝素酶在肿瘤发生发展中都起着非常重要的作用，二者在胃癌中的表达是否存在相关性有待我们进一步研究。

4 展望

胃癌是我国最常见、发病率和死亡率较高的腹腔恶性肿瘤，早期难以发现，多数病人在就诊时已为进展期，患者生活质量及预后很差，寻找并鉴定有效的胃癌早期诊断的标志物和与胃癌侵袭、转移相关指标具有重要的现实意义。肿瘤浸润、转移是一个多步骤、多因素参与的极其复杂的过程，找到特异性作用途径来抑制转移，或者切断其作用机制中的某个环节，将有可能有效阻止并控制肿瘤的浸润和转移。针对乙酰肝素酶的药物开发已经取得了初步的进展，CD151的发现也为胃癌治疗提供了一种新的思路。深入研究CD151、乙酰肝素酶与胃癌的关系，以及二者之间的相互关系，将为胃癌的早期诊断提供新线索，并且可以为胃癌的治疗尤其是抗转移治疗方面提供理论依据。

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