恶性肿瘤中细胞间紧密连接蛋白claudins的研究现状

杨洋综述，邬黎青 审校

(1、南昌大学第二附属医院儿童眼科，江西南昌330006；2、南昌大学第二附属医院病理科，江西南昌330006)

·综述·

恶性肿瘤中细胞间紧密连接蛋白claudins的研究现状

杨洋1综述，邬黎青2审校

(1、南昌大学第二附属医院儿童眼科，江西南昌330006；2、南昌大学第二附属医院病理科，江西南昌330006)

恶性肿瘤的浸润和转移是其最重要的生物学特征，目前普遍认为细胞间的黏附力丧失导致细胞连接的破坏与肿瘤细胞的浸润和转移相关。claudin蛋白是构成细胞膜紧密连接至关重要的成分,其异常表达可以导致上皮细胞及内皮细胞结构破坏和功能受损。本文就近年claudins与恶性肿瘤研究进展作一综述。

紧密连接蛋白；恶性肿瘤；浸润和转移

恶性肿瘤的浸润和转移是其最重要的生物学特征，目前普遍认为细胞间的黏附力丧失导致细胞连接的破坏与肿瘤细胞的浸润和转移相关。至今，已发现黏附结构有四种连接形式，分别为紧密连接(tight junction，TJ)、黏附带、缝隙连接和桥粒[1]。紧密连接具有封闭细胞间隙、维持细胞黏附性、极性和通透性及辅助信号传递蛋白调节细胞增殖分化等作用。近年来一系列与紧密连接相关的膜内蛋白质相继被鉴定，包括咬合蛋白occludin[1]、闭合蛋白claudins[2]和连接黏附分子[3](junction adhesion moleucules，JAMs)。claudin蛋白是构成细胞膜紧密连接至关重要的成分,其异常表达可以导致上皮细胞及内皮细胞结构破坏和功能受损。肿瘤细胞常常异常表达TJs，尤其是那些高侵袭性的肿瘤细胞通常表现出TJs的表达下降。近年来有研究发现claudins在多种上皮来源的肿瘤中表达异常，推测claudins在这些肿瘤的发生及发展过程中可能发挥一定的作用。本文就近年claudins与恶性肿瘤研究进展作一综述。

1 claudin的结构和功能

1998年Furuse M等[4]从鸡肝中得到了一种紧密连接的片段，分子量为22kDa，是定位于TJS的完整膜蛋白，命名为claudin。迄今为止，在哺乳动物体内己克隆出26个claudin家族成员，目前己有21个被鉴定在人类存在，其序列一致性为12.5%～69.7%，分子量范围在17至27kDa之间[5]。每个分子均由四个跨膜结构域和两个胞外环状区，第一个细胞外环比第二个细胞外环长，氨基和羧基末端都在细胞质内。claudins的两个大小不等的环状结构是形成TJ的重要结构基础，对于TJ条带形成和离子选择通透性具有重要作用。在不同claudin分子之间，第一和第四个跨膜片段以及细胞外环的氨基酸序列具有高度保守性。

Colegio[6]等的研究发现改变claudins的不同外环后，TJs的跨膜电阻(Transepithelial electrical resistance，TER)随之改变，认为claudins外环决定TER。继而通过测定两个外环离子的渗透性发现第一个外环是疏水性的且决定离子的选择性。通过改换细胞外环后TJs的结构变化不大，故认为claudins跨膜或胞浆部分决定TJs的构成，而与细胞外区蛋白分子无关。

claudins的确切功能至今仍不清楚，但可以确定的是它们是形成紧密连接骨架的主要膜内蛋白质[7]，claudins家族的成员之间可以形成同型二聚体或者异型二聚体，这些二聚体在相邻的细胞之间形成成对存在的丝条，细胞间连接的紧缩感取决于这些丝条的质量和数量，即细胞间连接最终取决于细胞侧面claudins的成对数量。不同上皮组织细胞侧面claudins的成对数量是不一样的，从而决定不同的上皮组织有不同的渗透性[8]。

2 claudins在正常组织中的表达

claudins家族成员在正常组织中主要分布于皮肤、内脏、脑组织和神经系统，它们不仅存在于紧密连接中，还存在于上皮细胞侧面基底细胞膜。clandins蛋白家族成员还具有组织特异性，最初用Northern blot分析方法发现claudin-l在心、脑、脾、肺、肝、骨骼肌、肾脏以及睾丸组织中均有表达，而claudin-2主要在肾脏和肝脏组织中表达[9]。大部分组织表达两种以上claudins。claudin-4、claudin-7

和claudin-8主要表达于肺脏和肾脏；claudin-1、claudin-2和claudin-3可在肝脏组织中检测到；claudin-3的mRNA在肺脏和肝脏中大量表达，而在肾脏和睾丸中表达较少[2]。claudin-5和claudin-2[10]几乎表达于所有被检测的组织中，两者分别在肺脏和肾脏中高表达。

3 claudins在肿瘤组织中的表达

claudin蛋白及其他紧密连接蛋白的表达下调或缺失已被认为是细胞间黏附性丧失的机制和肿瘤发生及转移的重要步骤，而这些步骤又可能导致肿瘤细胞的凝聚力降低、分化变差及侵袭性增加。

Hahn HP等研究发现，claudin-1在脑膜瘤中呈阳性表达，可以作为脑膜瘤特异标记物。Chao YC等发现claudin-1、claudin-5可以作为鉴别肺鳞状细胞癌和肺腺癌的标记物[9]。

claudins在消化系统肿瘤的表达不尽相同：claudin-1在大部分食管鳞状细胞癌表达，而claudin-3、claudin-5在食管腺癌中的表达要高于食管鳞状细胞癌。claudin-1在低分化或仅侵及黏膜和黏膜下层的胃腺癌中表达低；检测claudin-3和claudin-4蛋白表达情况可以帮助早期诊断胃癌。92%的胰腺导管癌表达claudin-4，58%表达claudin-1。claudin-1可能作为肝癌播散的一个潜在的生物标记，并可能为肝细胞癌的治疗干预提供一个重要靶点。另外，claudin-1还在大肠癌中表达增高，并与结肠癌的转移密切相关。

claudins在泌尿生殖系统肿瘤中表达上调：Fritzsche等发现claudin-1可作为肾恶性肿瘤预后指标。研究还发现，claudin-7可以作为鉴别肾嫌色细胞癌和肾嗜酸粒细胞腺瘤的指标。膀胱上皮癌有claudin-1、claudin-3、claudin-4和claudin-7蛋白表达。在前列腺癌中claudin-l、claudin-3、claudin-4和claudin-7蛋白的表达水平明显增高。有研究[10]表明在卵巢癌细胞中claudin-3和claudin -4的过多表达与细胞表型改变相关。

有研究发现claudin-1蛋白在低级鳞状上皮内瘤变中表达升高(53%)，在高级鳞状上皮内瘤变(90%)和侵袭性鳞状细胞癌中高水平表达(100%)，提示我们，在低级鳞状上皮内瘤变中，如果出现claudin-l表达升高，可能有向高度恶变进展的趋势[11]。有人也推测claudins在某些肿瘤细胞中定位改变也将失去其形成细胞间紧密连接的功能。并且这种定位的改变可能在上皮细胞向间质细胞转化的过程中起一定的作用[12]。目前认为这种claudins的差异表达或者细胞定位改变与其高度组织特异性相关，可作为肿瘤诊断的标记物和预后观察及肿瘤复发的独立指标[13]。

4 claudins在肿瘤诊断及治疗中的应用

claudins蛋白表达的组织特异性，使它们可能成为早期诊断和鉴别各种肿瘤的重要指标。比如，claudin-1蛋白在增生的宫颈鳞状上皮组织中的表达量下降，可以鉴别增生的宫颈鳞状上皮和正常的宫颈鳞状上皮；claudin-3和claudin-4在肠型胃腺癌、卵巢细胞癌、乳腺细胞癌、结直肠腺癌等恶性肿瘤组织中表达水平上调，通过检测claudin-3和claudin-4表达水平来评估恶性肿瘤的发生；claudin-4蛋白在肝细胞癌中不表达，在胆管细胞癌中表达水平升高，可以通过检测clandin-4蛋白的表达来帮助区别肝细胞癌与胆管细胞癌；claudin-5蛋白在血管肉瘤中表达水平明显下降，可以协助血管肉瘤和良性血管瘤的诊断。claudin-10蛋白的表达水平与原发性肝细胞癌的复发率成正比，表达水平越高，术后复发率越高，因此，通过检测claudin-10蛋白表达水平来评估肝细胞癌手术后发生复发的可能性。

claudin-3和claudin-4是产气荚膜杆菌肠毒素(CPE)的受体，当向claudin-3和claudin-4高表达的乳腺癌组织局部部注入CPE后，肿瘤细胞表现出明显的细胞溶解作用[14]，从而可延缓肿瘤生长速度。为肿瘤的局部治疗开拓了新思路。

5 claudins表达的调节

TJs是一个由多种蛋白及分子组成、具有多种功能的动态变化的复合体。TJs分子结构完整性的维持依赖精确的细胞分子通路，受到多种信号转导分子和调节基因的调节，但其具体机制并不清楚。claudins在不同的组织中以及同一组织的不同病理状态下表达均不同，这种差异表达也同样依赖于细胞间精确的分子通路。

研究表明[15]转录因子snail可直接与clandinds启动子区的E盒结合，抑制相关基因启动子的活性，使紧密连接功能异常，导致细胞间黏附性和极性下降，在上皮细胞向间质细胞转变过程中发挥作用。Theresa等[16]研究发现，由蛋白激酶A(protein kinase A，PKA)和蛋白激酶C(protein kinase C，PKC)活性增加所致的claudin-3和claudin-4磷酸

化可能是宫颈癌中claudin-3和claudin-4表达异常及TJs结构破坏的分子机制之一。Niimi等[17]的研究表明，含有转录因子类似区域的Nkx家族的成员T/EBP/Nkx2.1参与调节肺和甲状腺claudin-28蛋白的表达。Yoshiki Kohno等[18]发现claudin-7的表达和转录因子ELF3相关，转录因子ELF3诱导claudin-7的表达对膜骨肉瘤上皮肤细胞间紧密连接复合物的形成是必不可少的。

Honda等人[19]研究发现在高表达claudin-4的细胞中，claudin-4启动子的关键区域展现出低甲基化和组蛋白高乙酞化，并且给予不表达claudin-4的细胞脱甲基化和加乙酞化的试剂可以促使该细胞表达claudin-4。吲哚美辛[20]和巴豆油脂[21]等一些药物也可以调节claudins的表达。有研究发现claudins家族的某些成员可以受到激素的调节，例如醛固酮[22]可以调节内源性claudin-4的表达并改变其定位。醛固酮可以很快的促进claudin-4苏氨酸短暂的磷酸化，而不影响酪氨酸和丝氨酸。

6 结语

近年来，claudins的研究逐渐成为医学界研究的热点，但目前阶段，对clandins成员的认识才刚刚开始，研究成果还比较少，其家族中各个成员不同分子结构、表达水平、功能以及调控机制还不明确，对其家族中各成员在不同恶性肿瘤组织的发生和发展中发挥的作用及其诊断与治疗价值在学术界观点还不统一，彼此争论很大，尚需要不断研究和探索。claudins在有些肿瘤中的表达具有一定组织特异性，可以作为这些肿瘤诊断的指标之一，在诊断、鉴别上和对患者的预后判断方面具有重要作用。在肿瘤治疗方面，随着人们对claudins研究的逐渐深入，claudins可能成为肿瘤的调节药物吸收靶点，由于发现在肿瘤细胞中某些claudin蛋白低表达或缺失，激活此类蛋白的基因恢复细胞间正常紧密连接结构、减弱肿瘤细胞侵袭转移等问题成为新的基因治疗热点。claudins表达的调节已经倍受关注。

因此，对claudins的研究将为恶性肿瘤的诊断和治疗开辟一条崭新的途径，将会成为今后研究的热点之一。

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1674-1129(2013)02-0146-03

10.3969/j.issn.1674-1129.2013.02.015

杨洋，1981.01.10出生，毕业于江西医学院，学士学位，临床医学，主要方向儿童眼科。

邬黎青，主任医师，博士，研究生导师，主要研究方向肿瘤分子生物学。