间隙连接蛋白43 在肿瘤领域的研究进展

李 青 综述，吴冬梅，潘 宁 审校（. 泸州医学院，四川 泸州646000；.四川省医学科学院/四川省人民医院皮肤病性病研究所，四川成都6003）

间隙连接又叫缝隙连接、通讯连接，是细胞间连接方式的一种，为相邻细胞间信息和物质交换的膜通道结构。其基本功能和结构是间隙连接蛋白（connexin，Cx），每6 个连接蛋白单体聚合形成1 个连接子，每个连接子中央有1 个六棱形小孔道，两侧膜上连接子端端相连，形成缝隙连接通道（gap junction channel，GJC），允许相对分子质量小于1×103的小分子物质通过[1]。形成细胞间隙连接通讯（gap junctional intercellula communication，GJIC）功能，对细胞的新陈代谢、增殖和分化等起着重要的调控作用。最近研究表明，Cx 对肿瘤的形成等有重要调节作用，又被称为间隙连接的非通讯功能。Cx43 是Cx 基因家族中数量最多的成员，除分化的红细胞、骨骼肌及成熟精子细胞外，Cx43 在人类几乎所有的组织和细胞中都有表达[2]。与创面愈合、瘢痕形成、心血管疾病、肿瘤、皮肤疾病、神经系统疾病等多种疾病的发生密切相关。目前，Cx43 与肿瘤发生、发展的关系以及Cx43 在肿瘤治疗方面的作用成为国内外研究热点，现综述如下。

1 Cx43 的结构及功能

Cx 含有高度保守的氨基酸序列，包括4 个疏水的跨膜区，中间的亲水段形成1 个胞内环和2 个胞外环，而氨基末端（N）和羧基末端（C）则位于胞浆面。其中氨基末端、2 个胞外环和4 个跨膜区为高度保守的区域，而胞浆面的羧基末端及2 个环形结构具有种属特异性，决定了各种Cx 具有不同的生物学特性。不同Cx 分子组合形成的GJC 的渗透性和导电性也不同[3]。Cx43 主要表达于上皮及间叶组织，具备大部分Cx 的特征。Cx43 由3 条互补cDNA所编码，该cDNA 含1 个1 146 bp 的开放读码框。Cx43 主要合成于内质网核糖体上，在高尔基体内连接蛋白聚集形成一个半通道，然后运输到质膜上。其半衰期为1.5～5.0 h，依Cx 种类而不同[4]。Cx43 基因表达异常易导致GJIC 功能改变。而这与多种肿瘤的发生有关，被认为是潜在的非突变型抑癌基因[5]。

2 Cx43 与GJIC

连接子在包膜上形成间隙连接斑（gap junction plaques），其数量可直接影响GJIC 功能。在肿瘤发生时GJIC 的功能不同程度降低或丧失，认为GJIC 抑制肿瘤生长[6]。即使在部分肿瘤中GJIC 功能无明显下降或丧失，但不表示细胞间通讯正常，可能与间隙连接通透性以及信号敏感性下降有关[7]。此外，有研究发现，高转移性肿瘤中同型GJIC 水平明显低于低转移性肿瘤，GJIC 的变化可能与肿瘤的转移相关[8]。Ara 等[9]研究表明，GJIC 维持正常功能需要满足3 个条件，即Cx 表达程序正常；Cx 正确定位并形成细胞间通道，与Cx 磷酸化调节有关；相邻细胞膜形成的通道可正确对接。

2.1 Cx43 磷酸化调节 Cx43 的磷酸化和去磷酸化对GJIC 功能有重要影响。磷酸化时GJC 关闭，去磷酸化时GJC 打开，磷酸化异常可干扰GJIC 的正常功能，致生长控制异常。Cx43 C 端第241～382 位氨基酸为主要的磷酸化区，也是多种激素识别位点，苏氨酸、丝氨酸及酪氨酸残基磷酸化程度决定了GJC 的通透性及功能。肿瘤促进因子、生长因子、蛋白激酶、炎症介质和癌基因激素可通过磷酸化Cx 羧基端来调控GJIC。有研究表明，血小板源性生长因子可诱导T51B 大鼠肝上皮细胞Cx43 磷酸化及GJIC 阻断[10]，这个过程需要有丝分裂激活蛋白激酶的参与。然而，有丝分裂激活蛋白激酶的激活与Cx43 磷酸化及GJIC 阻断并不总是相关的。另有研究发现， 诱导有丝分裂激活蛋白激酶产生的Cx43 磷酸化对GJIC 有相反的影响[11]。Vikhamar 等[11]分别用上皮生长因子和佛波酯（十四烷酰佛波醇乙酸酯）处理人肾上皮细胞时发现，上皮生长因子刺激下有丝分裂激活蛋白激酶诱导Cx43 磷酸化增强，导致GJIC 功能增强。而佛波酯刺激Cx43 后磷酸化也增强，但却产生抑制GJIC 功能的作用，表明GJIC 功能增强与有丝分裂激活蛋白激酶持续活化程度有关。其他因素也可影响GJIC 的通透性及功能。钙调蛋白可参与调节Ca2+依赖的GJIC，若增加细胞内Ca2+浓度可抑制细胞间通讯，而钙调蛋白抑制剂可逆转该现象。Zhou等[12]研究Cx43 与钙调蛋白相互作用的结合动力学及位点时发现，Cx43 细胞内第136～158 位氨基酸参与了钙调蛋白的结合。

2.2 Cx43 基因的转录调节 Cx43 基因的转录调节受多种因素影响。某些癌基因具有调控作用，如包含热休克蛋白、可易位基因c-myc 的复合体与Cx43 基因启动子成分相互作用，可使Cx43 基因转录上调[13]。雌激素则可活化Cx43 启动子，并通过上调即早基因c-Fos mRNA 和立早基因c-Jun 表达而上调Cx43。Cx43 转录产物中3′端非翻译区证实与激素调节产物的稳定性有关[14]。Chen等[15]检测165 例肺肿瘤组织标本时发现，在Cx43 表达阴性标本中，63.7%有Cx43 基因启动子甲基化，而凝胶阻滞实验则显示Cx43启动子甲基化降低了其异源二聚体复合物-活化蛋白转录因子AP1 位点的转录活性。

3 Cx43 与肿瘤

Cx43 与肿瘤的转移密切相关，研究表明，多种肿瘤细胞都有Cx43 表达的下降[16-17]，如肺癌细胞、胃癌细胞、非精原细胞癌等，其可能机制为Cx43 表达异常导致GJIC 功能异常，从而使肿瘤细胞间结合力下降，并能逃避生长控制及免疫监测，最终导致肿瘤细胞扩散和转移。Cx43 表达异常并不是由于基因丢失或突变引起，而是指表达水平下调[18]。也有学者认为，Cx43 在肿瘤组织中的表达下降可能与启动子甲基化有关。另一种观点认为，一些离子及相对分子质量小的物质可以通过间隙连接从一个细胞进入邻近细胞，这样周围正常细胞便可以营养相邻恶变细胞[19]，促进肿瘤细胞的生长。

3.1 Cx43 与乳腺癌 有实验证实，乳腺癌的发生与Cx43 表达下调相关。Elzarrad 等[20]通过体外实验将表达Cx43 和不表达Cx43的乳腺癌细胞分别注入不同豚鼠体内，发现前者Cx43 多定位在肿瘤细胞和内皮细胞接触部位， 与肺内皮细胞的黏着性较后者高，同时，在肿瘤组织血管和局部微小转移灶中可发现Cx43 再表达。明佳等[21]研究微小RAN206（miR-206）和Cx43 在乳腺癌原发灶（PTs）和腋窝转移淋巴结（MLNs）中表达变化的关系发现，MLNs中miR-206 mRNA 表达较PTs 低，Cx43 蛋白表达较PTs 明显增加，在PTs 和MLNs 中Cx43 mRNA 表达比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。故其认为，乳腺癌腋窝淋巴结转移过程中，Cx43 与miRNA基因相互作用可能参与乳腺癌腋窝淋巴结转移。Plante 等[18]研究证实，若恢复Cx43 突变的小鼠体内Cx43 表达水平可明显抑制乳腺肿瘤的转移。以上国内外多位学者的研究表明，Cx43不仅是肿瘤抑制基因，也会抑制肿瘤转移。

3.2 Cx43 与肝癌 Cx43 与肝癌的发生和发展密切相关。Cx43基因是非突变型抑癌基因，多数GJIC 功能异常与Cx43 表达及功能异常有关，甚至发现肝损伤、肝炎、肝硬化时，Cx43 表达也会明显下调[22]。若Cx43 表达水平下降，GJIC 功能就会受到影响，使恶性转化细胞可逃避正常细胞对其的监控，利于肿瘤细胞生长，在肝癌发生、发展过程中起重要作用[23]。蒋艳霞等[24]的研究显示，在肝癌组织中Cx43 呈低表达，同时认为Cx43 表达可以预测肝癌的浸润及转移情况。Sheen 等[25]研究发现，肝细胞癌中胞浆内Cx43 mRNA 呈混乱表达并明显高于对照组。有研究进一步表明，肝癌细胞胞浆内Cx43 表达与GJIC 功能呈负相关，且Cx32 表达及活性受Cx43 负性调节，提示聚集于胞浆内的Cx43 对促进肝细胞癌变具有重要影响。其机制可能是Cx43 抑制Cx32 表达，进而降低GJIC 功能所致[26]。目前，Cx43 与肝细胞癌转移的关系研究较多，根据研究成果，多数学者认为Cx43 及GJIC 功能与肝癌转移性呈负相关。这些学者还发现，Cx43 可能在肝癌转移的不同阶段发挥不同作用。

3.3 Cx43 与胃癌 多位学者研究发现，胃癌的发生与Cx43 有密切的关系。Wu 等[27]发现，Cx43 在正常胃黏膜呈强阳性表达，表达部位在胞膜和胞浆；在高中分化胃黏膜表达降低，甚至不表达，在原位胃癌中极少量表达或不表达。提示Cx43 的表达量与胃癌的发展及演变过程密不可分。Fan 等[28]研究发现，Cx43 在胃癌细胞及血管内皮间均可出现阳性表达，说明血管内的营养物质可通过间隙连接流向肿瘤细胞，从而滋养肿瘤细胞。Tang 等[29]研究发现，在胃肿瘤细胞中cx43 显著低表达，而邻近的正常细胞则明显正常表达或轻度降低；但值得注意的是，与胃肿瘤细胞低表达不同，有转移的淋巴结中cx43 则显著高表达，并认为cx43 的低表达可能与胃癌的发生有关。

3.4 Cx43 与皮肤肿瘤 Cx43 与皮肤肿瘤的相关性报道较少。郭瑞珍等[30]研究Cx43 在正常表皮、皮肤瘢痕和瘢痕癌组织中的表达发现，Cx43 及其mRNA 在正常表皮、皮肤瘢痕和瘢痕癌组织中表达逐渐下降，且每两组间比较，差异有统计学意义（P＜0.05）。表明Cx43 及其mRNA 的低表达与瘢痕癌的发生密切相关。而马娜等[31]报道Cx43 在鳞状细胞癌（SCC）及基底细胞癌（BCC）组织中可呈阳性或弱阳性表达，但SCC 组表达水平明显低于BCC 组，差异有统计学意义（P＜0.05），表明Cx43 低表达可能与SCC 的发生有关，且Cx43 低表达与SCC 进展快，易转移、扩散的生物学特性有关。

4 Cx43 与肿瘤的治疗

GJC 的功能主要受Cx43 表达调控，Cx 量变及质变均会对肿瘤发生、发展、侵袭和转移产生影响[32]。分子自杀基因方法是近年来出现的治疗肿瘤的新方法，即将自杀基因链入肿瘤细胞，然后结合细胞毒性药物，杀死已链入自杀基因的肿瘤细胞。细胞毒性药物还可波及周围未链入自杀基因的肿瘤细胞。根据分子自杀基因原理，目前有学者认为，将Cx43 基因链入肿瘤细胞内，自杀基因及细胞毒性药物的毒性代谢物质可通过GJIC 扩散到周围细胞，杀灭肿瘤细胞。值得注意的是，Cx43 的稳定性可增强药物治疗效果[33]。张永兴等[34]将Cx43 基因链入人非小细胞肺癌LH7 细胞内，发现胞浆内同时出现Cx43 及上皮钙黏蛋白（E-cadherin）表达增高，细胞增殖速度减缓。Bier 等[35]采用基因抑制方法抑制乳腺癌细胞内Cx43 假基因，提示可促进Cx43 真基因及蛋白表达，增强乳腺癌细胞对化疗药物——紫杉醇及多柔比星的敏感性。目前，还有化学诱导法，以化学物质如环腺苷酸、雌激素、全反式维甲酸诱导癌细胞表达Cx43。与链入Cx43 基因比较，化学诱导法能够作用于更多靶细胞，比体内Cx43 基因链入率低，更占优势。另外，还有着力于GJIC 功能重建及恢复的研究，即通过重建GJIC 功能抑制甚至逆转肝癌细胞的生长。此外，也可通过促进GJIC 功能恢复，使化疗药物作用于癌细胞及周围癌细胞，增加药物旁观效应，增加肝癌细胞杀灭率，但该研究尚处于探索阶段。

5 小 结

Cx43 对肿瘤的抑制作用已经研究证实，但对肿瘤组织Cx43基因转录和表达水平下调的机制，以及如何恢复Cx43 的表达水平尚未完全明确；GJIC 功能与肿瘤细胞过度增殖的因果关系也有待于进一步证实。此外，如何恢复和重建肿瘤组织中的GJIC 功能、达到控制肿瘤进一步发展的目的，以及开发干预Cx43 表达的药物，将会是未来研究Cx43 基因与肿瘤关系的新方向和热点。

[1] Alexander DB，Goldberg GS. Transfer of biologically important molecules between cells through gap junction channels[J]. Curr Med Chem，2003，10（19）：2045-2058.

[2] Rackauskas M，Neverauskas V，Skeberdis VA. Diversity and properties of connexin gap junction channels[J].Medicina（Kaunas），2010，46（1）：321-324.

[3] Huang XD，Sandusky GE，Zipes DP. Heterogeneous loss of connexin43 protein in ischemic dog heats[J]. J Cardiovasc Eletrophysiol，1999，10（1）：79-91.

[4] Thomas MA，Zosso N，Scerri I，et al.A tyrosine-based sorting signal is involved in connexin43 stability and gap junction turnover[J].J Cell Sci，2003，116（Pt 11）：2213-2222.

[5] Herrero-González S，Gangoso E，Giaume C，et al.Connexin43 inhibits the oncogenic activity of c-Src in C6 glioma cells[J].Oncogene，2010，29（42）：5712-5723.

[6] Leithe E，Sirnes S，Omori Y，et al. Down regulation of gap junctions in cancer cells[J]. Crit Rev Oncog，2006，12（3/4）：225-256.

[7] Ito A，Koma Y，Uchino K，et al.Increased expression of connexin 26 in the invasive component of lung squamous cell carcinoma：significant correlation with poor prognosis[J]. Cancer Lett，2006，234（2）：239-248.

[8] Sulkowski S，Sulkowska M，Skrzydlewska E. Gap junctional intercellular communication and carcinogenesis[J]. Pol J Pathol，1999，50（4）：227-233.

[9] Ara C，Massimi M，Devirgiliis Conti L. Retinoic acid modulates gap junctional intercellular communication in hepatocytes and hepatoma cells[J]. Cell Mol Life Sci，2002，59（10）：1758-1765.

[10] Hossain MZ，Jagdale AB，Ao P，et al. Mitogen-activated protein kinase and phosphorylation of connexin43 are not sufficient for the disruption of gap junctional communication by platelet-derived growth factor and tetradecanoylphorbol acetate[J]. J Cell Physiol，1999，179（1）：87-96.

[11] Vikhamar G，Rivedal E，Mollerup S，et al. Role of Cx43 phosphorylation and MAP kinase activation in EGF induced enhancement of cell communication in human kidney epithelial cells[J].Cell Adhes Commun，1998，5（6）：451-460.

[12] Zhou Y，Yang W，Lurtz MM，et al. Identification of the calmodulin binding domain of connexin 43[J]. J Biol Chem，2007，282（48）：35005-35017.

[13] Carystinos GD，Kandouz M，Alaoui-Jamali MA，et al. Unexpected induction of the human connexin 43 promoter by the ras signaling pathway is mediated by a novel putative promoter sequence[J].Mol Pharmacol，2003，63（4）：821-831.

[14] 徐娅蓓，陈国强. 间隙连接蛋白-43 的表达调控及其功能[J].国际病理科学与临床杂志，2005，25（6）：477-480.

[15] Chen JT，Cheng YW，Chou MC，et al. The correlation between aberrant connexin 43 mRNA expression induced by promoter methylation and nodal micrometastasis in non-small cell lung cancer[J].Clin Cancer Res，2003，9（11）：4200-4204.

[16] Jinn Y，Inase N.Connexin 43，E-cadherin，beta-catenin and ZO-1 expression，and aberrant methylation of the connexin 43 gene in NSCLC[J].Anticancer Res，2010，30（6）：2271-2278.

[17] Steiner M，Weipoltshammer K，Viehberger G，et al. Immunohistochemical expression analysis of Cx43，Cx26，c-KIT and PlAP in contralateral testis biopsies of patients with non-seminomatous testicular germ cell tumor[J].Histochem Cell Biol，2011，135（1）：73-81.

[18] Plante I，Stewart MK，Barr K，et al. Cx43 suppresses mammary tumor metastasis to the lung in a Cx43 mutant mouse model of human disease[J].Oncogene，2011，30（14）：1681-1692.

[19] Kanczuga-Koda L，Koda M，Sulkowski S，et al. Gradual loss of functional gap junction within progression of colorectal cancer—a shift from membranous CX32 and CX43 expression to cytoplasmic pattern during colorectal carcinogenesis[J]. In Vivo，2010，24（1）：101-107

[20] Elzarrad MK，Haroon A，Willecke K，et al. Connexin-43 upregulation in micrometastases and tumor vasculature and its role in tumor cell attachment to pulmonary endothelium[J]. BMC Med，2008 （6）：20.

[21] 明佳，范林军，钟玲，等. 微小RNA206 和连接蛋白43 在乳腺癌原发灶及腋窝转移淋巴结中的表达变化[J]. 中华乳腺病杂志：电子版，2011，5（1）：65-71.

[22] Nakashima Y，Ono T，Yamanoi A，et al. Expression of gap junction protein connexin32 in chronic hepatitis，liver cirrhosis，and hepatocellular carcinoma[J]. J Gastroenterol，2004，39（8）：763-768.

[23] 王为东，李玉军. 应用组织芯片技术研究Cx43 在肝细胞癌中的表达及意义[J]. 临床肝胆病杂志，2011，27（11）：1196-1198.

[24] 蒋艳霞，李宏，李玉军.原发性肝癌组织中Connexin43 和CD147的表达及意义[J]. 临床与实验病理学杂志，2012，28（4）：374-377.

[25] Sheen IS，Jeng KS，Wang PC，et al. Are gap junction gene connexins 26，32 and 43 of prognostic values in hepatocellular carcinoma?A prospective study[J]. World J Gastroenterol，2004，10（19）：2785-2790.

[26] Zhang D，Kaneda M，Nakahama K，et al.Connexin 43 expression promotes malignancy of HuH7 hepatocellular carcinoma cells via the inhibition of cell-cell communication[J]. Cancer Lett，2007，252（2）：208-215.

[27] Wu J，Zhou HF，Wang CH，et al. Decreased expression of Cx32 and Cx43 and their function of gap junction intercellular communication in gastric cancer[J]. Zhonghua Zhong Liu Za Zhi，2007，29（10）：742-747.

[28] Fan SQ，Zhou M，Xiang Q，et al. In situ expression of connexins in various carcinomas[J].Ai Zheng，2003，22（7）：686-690.

[29] Tang B，Peng ZH，Yu PW，et al. Expression and significance of Cx43 and E-cadherin in gastric cancer and metastatic lymph nodes[J].Med Oncol，2011，28（2）：502-508.

[30] 郭瑞珍，王娟，陈世玖，等.Cx43、Survivin、PTEN 在皮肤瘢痕及瘢痕癌组织中的表达[J]. 肿瘤防治研究，2010，37（1）：81-84.

[31] 马娜，郭瑞珍. 影响皮肤鳞状细胞癌和基底细胞癌转移潜能的相关因素[J]. 遵义医学院学报，2012，35（6）：503-506.

[32] Tate AW，Lung T，Radhakrishnan A，et al. Changes in gap junctional connexin isoforms during prostate cancer progression[J].Prostate，2006，66（1）：19-31.

[33] Huang T，Zhu Y，Fang X，et al. Gap junctions sensitize cancer cells to proteasome inhibitor MG132-induced apoptosis[J]. Cancer Sci，2010，101（1）：713-721.

[34] 张永兴，徐洪涛，齐凤杰，等. 连接蛋白43 在肺癌组织中表达及对E-cadherin 的影响[J].中华病理学杂志，2006，35（6）：339-343.

[35] Bier A，Oviedo-Landaverde I，Zhao J，et al. Connexin43 pseudogene in breast cancer cells offers a novel therapeutic target[J].Mol Cancer Ther，2009，8（4）：786-793.