Vimentin与胰腺癌的研究进展

方三高(综述)，肖华亮(审校)

(第三军医大学大坪医院野战外科研究所病理科，重庆 400042)

波形蛋白(vimentin)是一种Ⅲ型中间丝蛋白(intermediate filament,IF)，通常只在间充质细胞和中胚层来源的细胞(如纤维母细胞、血管内皮细胞、粒细胞等)中表达，而在正常上皮细胞中不表达。已经发现[1]，Vimentin在多种恶性上皮性肿瘤中过表达。近年来研究表明[2-3]，vimentin在胰腺导管腺癌中具有较高的阳性表达率，不仅成为胰腺癌上皮-间质转化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)中的重要一环，而且与肿瘤组织分化程度及患者预后密切相关，成为抗癌治疗的潜在分子靶点之一[4]。

1 Vimentin概述

IF呈细长管状，是真核生物细胞重要的特征性结构之一，直径约10 nm，介于微丝和微管之间。IF与微丝及微管等组成细胞骨架，共同发挥运动、支撑、运输及信息传导等作用。同时IF本身作为一种信息分子，可能与mRNA的运输有关[5]。IF由反向平行的α螺旋构成，没有极性。早先人们根据IF的来源及免疫原性，将它分为角蛋白、vimentin、结蛋白、神经原纤维及神经胶质纤维5类。近年来又根据组成IF氨基酸顺序的同源性，将它分为6类：Ⅰ为酸性角蛋白，Ⅱ为中性与碱性角蛋白，Ⅲ为vimentin、结蛋白、外周蛋白及神经细丝酸性蛋白，Ⅳ为神经细丝蛋白，Ⅴ为核纤层蛋白，Ⅵ为巢蛋白。其中vimentin分布最广，与微管、微丝等形成了一个完整的细胞支撑网络体系。细胞中vimentin由中央向周围伸展，形成一个放射状的网络结构，一端与核膜、内质网及线粒体相连，另一端与细胞表面处的桥粒或半桥粒相连，将细胞器支撑、锚固在特定的空间。Vimentin为难溶性蛋白，通常用秋水仙碱(或长春花碱)处理微管，用细胞松弛素或鬼笔环肽处理微丝可分别使之消化、破坏，剩下的vimentin围绕胞核呈特征性的螺旋状分布。在胞质中vimentin也与微管重叠，并且存在相互作用，共同维持细胞形状，保持细胞的完整性。

胰腺属于腹膜后位器官，位置隐蔽，癌变时早期症状既不明显又不特异，容易误诊、漏诊。80%以上的胰腺癌发现时即为晚期，失去了根治性手术切除的机会，预后极差[6-7]。胰腺癌最常发生于胰头部，属于广义的壶腹部癌，而最常见的组织学类型为导管腺癌。Vimentin在胰腺低-中分化导管腺癌中呈现异常表达，与胰腺胚胎发育或胰腺新生时所出现的现象类似，表明vimentin有可能是一种处于增殖状态胰腺祖细胞的标记[8]，是肿瘤细胞去分化而“返祖”或多向分化潜能的表现。

2 Vimentin的分布

Vimentin来源于vim基因，定位于染色体10p13，其cDNA全长1847 bp，开放性阅读框1401 bp，编码466个氨基酸的vimentin，相对分子质量约57×103。一个vimentin单体由310个氨基酸残基组成，包含α螺旋杆状区、非螺旋的头部(A端)和尾部(C端)(图1，见封三)[9]。Vim在不同高等脊椎动物中高度保守。部分商品用vimentin从猪的晶状体提取，其免疫原为猪，但可与人、大鼠及鸡的vimentin反应。

3 Vimentin与角蛋白

角蛋白与vimentin都属于IF，两者10%～30%的α螺旋杆状区是同源的[10-11]，其二级结构的主要差别在于N端及C端结构(图1,，见封三)，表明角蛋白与vimentin并非癌与肉瘤的绝对分界性标志物。临床上癌表达vimentin或肉瘤表达角蛋白的现象并不罕见。若角蛋白冗长的N端或C端因各种原因导致形态、结构发生变化(如基因缺失，错配或末端丢失)或vimentin的末端结构拷贝异常增加，均可出现两者同时性表达。

4 Vimentin与EMT

EMT自概念提出至今已有32年[12]。EMT被认为是肿瘤侵袭、转移的重要内在机制之一。在EMT过程中，上皮细胞具有了纤维母细胞的特性：黏附能力减弱、运动能力增强。肿瘤细胞可通过免疫抑制逃逸、增加血管生成、增加肿瘤细胞与胞外基质的相互作用来促进肿瘤的侵袭和转移。EMT中上皮钙黏素的表达缺失会导致细胞黏附能力降低，使肿瘤细胞容易从原发灶脱落而跨出侵袭、转移的关键一步。研究发现，正是vimentin高表达降低了细胞表面上皮钙黏素的数量，干扰上皮钙黏素介导的细胞黏附，导致良性肿瘤迅速演变为侵袭性、转移性肿瘤[13]。转化生长因子β是导致肿瘤细胞中vimentin过表达的因素之一[14-15]。

5 Vimentin与肿瘤微环境

肿瘤微环境是指肿瘤细胞与其栖息的宿主环境之间构成的功能系统，最早于1979年由Lord等[16]正式提出。肿瘤微环境，即肿瘤在发生、发展过程中所处的内环境，由肿瘤细胞本身、间质细胞、微血管、微淋巴管、组织液、炎性细胞、各种细胞因子及其中的微生物等共同构成，是一个沿血管分布，由干细胞、间质细胞、树突状细胞和周细胞组成的小生态环境。其特点为低氧、低pH值及高压状态。肿瘤微环境中的间质细胞含有丰富的vimentin，与肿瘤细胞之间存在串话或物质与信息交流，为肿瘤细胞的移动、转移提供必要的通道或介质，参与肿瘤的发生、发展[17]。

6 Vimentin与肿瘤干细胞

小鼠胚胎发育过程中，最初胚胎细胞表达角蛋白，到第8～9天时，角蛋白表达下降并逐渐停止，而出现vimentin的表达，表现为时序特异性[18]。Vimentin几乎在所有成体干细胞中恒定表达，在干细胞分化过程中vimentin可转化成其他中间纤维[19]。关于vimentin阳性肿瘤细胞的来源有多种解释[2,8]：①肿瘤组织中的未分化细胞；②发生去分化的肿瘤细胞；③具有多种分化潜能的肿瘤前体细胞。体外胰腺癌细胞培养[2]及体内胰腺癌肿瘤组织中[20]vimentin的异常表达，表明vimentin可能是一种胰腺癌干细胞标志物。通过检测术后胰腺癌标本中vimentin的表达情况，有助于推测胰腺癌的恶性程度。

7 Vimentin在肿瘤细胞中的作用

7.1Vimentin与肿瘤细胞迁移 应用vimentin的反义cDNA抑制vimentin的表达，可以抑制上皮细胞的侵袭能力[1,13]。Vimentin缺陷细胞由于DNA合成减少，增殖速度明显减慢。事实上，人们在病理切片上观察到的均为死亡细胞。在活体组织，vimentin具有显著的柔韧性与可塑性，其动态性质对保持细胞的灵活性非常重要，在有关细胞趋化因子的作用下，肿瘤细胞通过伪足进行阿米巴样运动，逐步移向适于生存之地而呈现器官特异性，最终导致肿瘤发生转移。在试管的压力测试中，vimentin显示出微管与肌动蛋白所没有的弹性，参与细胞的运动过程。

7.2Vimentin与肿瘤细胞黏附 丧失上皮细胞的标记，同时获得间叶细胞的标记被认为是判断EMT发生的重要标准。上皮钙黏素参与上皮黏着连接和桥粒连接，是上皮细胞的界定性标志之一，上皮钙黏素的丧失是EMT发生的中心环节，而vimentin的表达被认为是EMT发生的结果。有学者推测，这个过程可能是通过C-src途径调节上皮钙黏素和β联环蛋白实现的[13,21]。所以vimentin与肿瘤细胞黏附密切相关。

7.3Vimentin与肿瘤细胞侵袭 Vimentin在多种上皮性肿瘤中表达，被认为与肿瘤细胞的侵袭能力密切相关。研究表明[5,22]，可溶性vimentin多肽可与细胞的核酸和组蛋白结合，调控细胞的生长与分裂。应用RNAi技术剔除细胞中vimentin表达后，细胞划痕实验和嵌入小室侵袭实验研究显示[4]，细胞的迁移、侵袭能力显著下降。黏蛋白1可通过EMT增强胰腺癌细胞的侵袭性，表明vimentin作为参与肿瘤转移、侵袭的重要因子在肿瘤发生、发展转移中发挥着重要作用[23]。另外，胰头部紧邻Vater(乏特)壶腹部，局部胃液侵蚀、胆汁逆流及胰酶外溢等因素可能协同vimentin，一起参与胰腺癌的侵袭过程。

7.4Vimentin与肿瘤细胞转移 Vimentin具有高度复杂的磷酸化方式，在不同的状态(如有丝分裂、分化以及应激)状态下，具有不同的vimentin结合位点及相应的蛋白激酶，许多功能受磷酸化的调节，磷酸化后vimentin发生解聚。高度动态的聚合-解聚间的平衡及复杂的磷酸化形式可能是vimentin参与肿瘤转移的最常见的调节形式[24]。观察到某些癌细胞在原发灶中高表达vimentin，而在淋巴结转移灶中显著低表达或无表达，推测vimentin可能像游泳运动员身着“Speedo鲨鱼皮泳衣”那样，协助癌细胞穿过间质或基膜，到达目的地后“脱衣”。

8 Vimentin与胰腺癌的分化程度

龙江等[20]研究发现，vimentin的表达与胰腺癌分化程度密切相关。高分化导管腺癌vimentin阳性率仅15.4%，而中-低分化导管腺癌中vimentin阳性率为51.9%，存在显著差异。Vimentin的表达与胰腺癌分化程度呈反比。Handra-Luca等[3]研究发现，27.5%的胰腺导管腺癌表达vimentin，vimentin的表达与肿瘤组织分化差及预后不良有关。

胚胎发育和胰腺新生过程中，增殖的胰管上皮高表达vimentin，表明vimentin可能是一种处于增殖状态胰腺祖细胞的标志[25]。Ko等[2]认为由于肿瘤组织具有较大的异质性以及分化不成熟的特性，一些较为原始的干细胞标志分子(如vimentin)有可能在肿瘤组织中得到重新表达。这种“返祖”现象，本质上是由肿瘤细胞发生去分化造成的。

9 Vimentin与胰腺癌的治疗

水飞蓟宾可通过抑制vimentin和基质金属蛋白酶2的表达抑制肿瘤细胞的生长、侵袭和转移[26-27]。研究表明，靶向血管生成抑制剂醉茄素A在vimentin剔除小鼠中表达减弱[28-29]，其抗血管生成作用可通过共价健修饰α螺旋结构域中半胱氨酸残基与vimentin结合，诱导vimentin聚集而实现。同源结构域相关蛋白激酶2可下调肿瘤细胞中vimentin的表达，而抑制其侵袭性[30]。

10 问题与展望

Vimentin的表达往往与EMT联系在一起，事实上EMT是上皮与间叶的动态杂合状态。上皮性恶性肿瘤包括胰腺导管腺癌表达vimentin并非表明肿瘤一定发生了EMT。可证伪性是科学研究的基石[31]。EMT虽然是当前研究热点，但许多学者尤其是病理工作者仍质疑EMT的合理性[32]。有学者对vimentin的高表达与肿瘤恶性程度增高这种观点提出质疑，如高表达vimentin的食管梭形细胞癌(癌肉瘤或肉瘤样癌)，其预后并不比vimentin低表达或失表达的鳞状细胞癌差；广泛表达vimentin的透明细胞肾细胞癌，其生物学行为却是惰性的。然而，胰腺癌中vimentin的表达并非孤立性事件，许多上皮性恶性肿瘤中都存在vimentin的表达，随着研究的进一步深入[33]，vimentin可能为胰腺癌的诊断与治疗开辟新的途径。

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