食管癌侵袭与转移过程中相关蛋白研究进展

李维综述 李晨希，于红刚审校

综 述

食管癌侵袭与转移过程中相关蛋白研究进展

李维综述 李晨希，于红刚审校

食管癌；侵袭；转移

食管癌是常见的消化道恶性肿瘤之一，多数食管癌患者确诊时已进展至中晚期，5年生存率仅为15%～25%[1]，特别是伴淋巴结转移的患者的5年生存率更低[2]，阻止食管癌对邻近组织侵袭和远处转移是有效治疗食管癌、提高食管癌生存率的关键。食管癌的侵袭和转移是一个涉及肿瘤细胞、宿主细胞及细胞外基质之间相互作用的多因素多阶段的动态过程。该过程涉及一系列相关蛋白的异常表达，如E-cadherin、N-cadherin、CD44、HIF-1α、MTA1等，其在食管癌侵袭和转移过程中起关键性作用，并且在食管癌的侵袭与转移过程中的作用研究已取得较大进展，这些蛋白质可作为肿瘤发生转移的分子标记或作为药物治疗的潜在靶点或作为判断肿瘤患者预后的指标，以期通过对某些特异性蛋白质的表达水平的干预而抑制食管癌的侵袭和转移，有望成为治疗食管癌的新途径。本文就食管癌侵袭和转移过程[包括细胞黏附改变、细胞外基质降解、侵入邻近组织、肿瘤新生血管(淋巴管)生成、免疫逃逸、信号转导、最终播散至远端组织生长等阶段]，相关性蛋白与肿瘤侵袭和转移关系的研究进展进行综述，以期为食管癌的诊治提供新策略。

1 细胞黏附改变

肿瘤细胞发生浸润和转移的前提条件是细胞发生黏附性改变使得细胞极性消失，肿瘤细胞间同质性黏附降低及肿瘤细胞与细胞外基质的异质性黏附增加。前者主要通过上皮间质转化(epithelial to mesenchymal transition, EMT)过程中多种黏附分子的共同作用实现，后者通过整合素相关蛋白、CD44等黏附分子介导，促进肿瘤细胞穿过基质、血管壁的基底膜在血管内聚积。

1.1 同质性黏附降低 EMT是指细胞表面因E-cadherin等钙粘连蛋白的减少导致细胞极性消失及细胞间同质黏附力下降，同时上调Vimentin、N-cadherin等间质标志物表达，而获得了间质细胞所具有的移动、侵袭和转移等特性的过程[3]。

E-cadherin是一类介导同型细胞间黏附的单链跨膜糖蛋白，E-cadherin的缺失是EMT标志性事件[4]，直接导致细胞间黏附力下降，肿瘤细胞从原发灶游离，继而发生浸润生长或发生远处转移。王瑾等[5]研究发现食管鳞癌组织中E-cadherin蛋白的低表达明显低于正常食管黏膜组织，且其表达水平与食管鳞癌的TNM分期及淋巴结转移呈负相关，证明了E-cadherin的表达在食管癌的高侵袭及转移中的抑制作用。

N-cadherin 同属钙粘连蛋白家族成员，但与E-cadherin相反，N-cadherin是一种能降低上皮细胞间亲和力，而增强细胞与间充质细胞间黏附的分子，其表达增强能够促进细胞侵袭及转移。N-cadherin能够通过与β-catenin形成N-cadherin/β-catenin复合物，与血小板衍生因子(platelet derived growth factor,PDGF)受体相互作用，诱导肌动蛋白再机化，以及细胞增殖及转移[6]。N-cadherin也可以与成纤维细胞生长因子(fibroblast growth factor,FGF)受体相互作用，使 FGF受体稳定于膜表面而阻止其向细胞内转位，从而增强细胞与基质间黏附能力，诱导细胞侵袭及转移[7]，促进EMT发生。

Vimentin是广泛表达于正常间质细胞的中间丝蛋白家族成员，对维持细胞完整性和抵御外界损伤起重要作用，Vimentin作为标准的EMT标志物已达成广泛的共识。Wang等[8]研究发现Vimentin在正常食管组织中表达微弱或不表达，但在食管癌组织中却高表达，且转移组的表达显著高于非转移组，表明食管癌组织发生了间质转化，且在其转移过程中起到重要作用。

1.2 细胞异质型黏附增加 整合素(Integrin)是一类表达于细胞表面的细胞黏附蛋白,由α、β 2个亚单位构成异二聚体分子以特异性识别配体，在食管癌的侵袭与转移过程中发挥其黏附和信号转导两大基本功能：一方面通过介导细胞和细胞外基质之间黏附作用，从而改变基质成分；另一方面通过黏着斑蛋白激酶(focal adhesion kinase, FAK)、整合素连接蛋白激酶(integrin-linked kinase, ILK)等蛋白的激活将外部刺激信号传递入细胞内促进细胞转移[9]。在许多上皮恶性肿瘤中已证实，整合素表达水平的改变与肿瘤的恶性进展密切相关,并证实整合素α6β4与整合素α6β1的高表达与食管癌肿瘤侵袭相关[10]。此外，桩蛋白(Paxillin)是一种与整合素相关联的另一种粘着斑信号蛋白，它与整合素构成细胞与细胞外基质局部黏附关键部位，一同在调控细胞迁移中起重要作用[11]。

CD44是一种分布在细胞表面的跨膜糖蛋白，能与骨桥蛋白结合，介导肿瘤细胞与机体细胞或基质的异质性黏附，促进细胞黏附与转移[12]。其中CD44v6 蛋白是CD44的拼接变异体，CD44v6过表达使其锚定在机体细胞基底膜及细胞外间质中，从而形成稳定的局部浸润或转移，研究发现其在食管癌细胞中表达明显高于正常组织，且在浸润深度T3/T4组患者及淋巴结转移阳性患者中CD44v6的表达明显增高[13]，与食管癌预后密切相关，可作为潜在的判断食管癌预后的一项指标。

2 细胞外基质降解

基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase, MMP)是一类可降解基底膜及细胞外基质(extracellular matrix, ECM)的蛋白水解酶的总称，在促进肿瘤细胞的浸润、转移及间质血管新生过程中扮演重要角色。以该家族代表性成员MMP-9为例，它可特异性地降解基底膜的主要成分IV型胶原，病理状态下肿瘤细胞可自身分解或者诱导周围细胞分泌MMP-9进而促进肿瘤细胞的迁移运动及新生血管形成[14]。分别从食管癌细胞株、食管癌组织中证实：MMP-9高表达的食管癌细胞表现出更高的侵袭和转移倾向[15，16]。同时，对基质金属蛋白酶组织抑制剂(tissue inhibitor of matrix metalloproteinase, TIMP)的研究发现，食管癌组织中TIMP-1mRNA的表达率随着MMP-9的表达升高而增强，进而发挥对MMP-9的抑制作用，从侧面证实了MMP-9在食管癌细胞侵袭、转移中的重要作用[17]。对该家族其他成员的研究也发现，MMP-1[18]、MMP-13[19]、MMP-21[20]等蛋白在食管癌中的阳性表达程度与肿瘤浸润深度的增加、淋巴结转移及远处转移的发生之间存在显著相关性。

3 肿瘤新生血管(淋巴管)形成

肿瘤血管生成是指在多种因素共同作用下诱导的微血管生长及肿瘤微环境中血液循环的建立，其中血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)是直接作用于血管内皮细胞参与肿瘤诱导血管生成的特异性生长因子，多项研究已证实VEGF过表达与食管癌转移相关[21]，且VEGF表达水平受上下游多种因子共同调控，如缺氧诱导因子1α (hypoxia-inducible factor-1, HIF-1α)、肿瘤转移相关蛋白1(metastasis-associated 1,MTA1)等蛋白在促进血管生成中起关键作用。肿瘤转移的另一个重要途径是淋巴管转移，VEGF-C、VEGF-D是研究较热门的淋巴管生成因子，与特异性受体VEGFR-3结合，可促进淋巴管生成。研究发现食管癌中VEGF-C、VEGF-D阳性表达与浸润深度和淋巴结转移显著相关，证实VEGF-C、D/VEGFR-3轴在淋巴管生成中扮演重要角色[22，23]。 HIF-1α是肿瘤进展至一定阶段局部缺氧微环境诱导产生的一种缺氧依赖性蛋白，缺氧条件下因降解受阻而在细胞内异常集聚，可调控VEGF的表达，在肿瘤血管生成的关键环节,即血管内皮细胞持续增殖中具有重要作用，促进肿瘤细胞适应增殖过程中的缺氧环境。为进一步明确食管癌组织中HIF-1α表达情况，景绍武等[23]对食管癌与HIF-1α蛋白表达相关性做了系统评价，发现HIF-1α蛋白表达与肿瘤浸润深度、淋巴结转移显著相关，且高表达HIF-1α蛋白的食管鳞癌预后更差。Zhu等[24]在食管癌的动物模型中发现，以VEGF、MMP2和BLC2为靶点可下调HIF-1α，可减慢肿瘤细胞增殖、增加肿瘤细胞的凋亡。MTA1是一个与人类多种恶性肿瘤侵袭转移密切相关的基因MTA1的编码产物，近年来MTA1蛋白在肿瘤血管生成过程中的重要作用已成为研究热点，MTA1蛋白可直接或间接在转录水平调控HIF-1α、VEGF-A等下游分子来促进肿瘤血管生成。Li等[25]采用免疫组化检测了食管癌组织中MTA1蛋白表达情况与肿瘤血管生成状态相关性，结果显示：MTA1蛋白在食管癌组织中存在高表达，其高表达与肿瘤血管生成和食管癌患者复发转移及预后密切相关。相似的研究也证实食管癌组织中MTA1过表达，与浸润深度相关，高表达MTA1患者5年生存率更低[26]。而MTA1蛋白对食管癌细胞迁移运动的调控，可能是通过下调E-cadherin来实现的[27]。

4 免疫逃逸

肿瘤逃避免疫系统的识别与破坏是肿瘤细胞离开原发灶经循环系统转移至远处的又一关键步骤，人白细胞抗原G(human leukocyte antigen-G, HLA-G)是近来发现的一个由HLA-I类基因编码的与肿瘤免疫逃逸相关的分子，肿瘤细胞可通过表达HLA-G抗原，抑制NK细胞及CTL细胞对靶细胞的杀伤。Zheng等[28]研究了HLA-G在食管癌组织及食管癌患者外周血中表达情况，发现HLA-G在食管鳞癌组织中阳性表达率为70%，但在正常食管组织中不表达，且HLA-G阳性表达率与癌组织的分化程度、淋巴结转移显著相关，可认为它与食管癌侵袭、转移相关。相似研究也得到相同结论，同时发现高表达HLA-G患者对人乳头状瘤病毒更易感，间接参与食管癌变[29]。

5 信号传导

食管癌侵袭和转移过程中存在多种信号通路对整个过程进行复杂的信号调控，如对Ras/JNK/MAPK通路的研究显示，通过抑制缺氧诱导的JNK磷酸化，可下调食管癌细胞VEGF的表达，即JNK的磷酸化与VEGF的表达可能存在正相关，通过诱导食管肿瘤的血管形成而促进细胞侵袭、转移[30，31]。PI3K/Akt信号通路可以在食管癌细胞细胞增加VEGF的表达,同时抑制血管因子抑制物TSP-1的表达来促进血管形成和肿瘤侵袭转移[32]。 PI3K/Akt信号转导通路核心蛋白Akt、PI3K在食管癌组织高表达，可作为潜在的抑制肿瘤生长靶蛋白。Wnt通路可在缺氧等条件下诱导激活抑制该通路枢纽分子蛋白β-catenin，异常积聚的β-catenin进一步诱导肿瘤细胞中EMT的发生，β-catenin在食管癌的侵袭中起重要作用[33，34]。

目前认为食管癌的侵袭和转移是一个多步骤、多阶段、极其复杂的动态过程，主要包括以下几个步骤:肿瘤细胞在原发灶失去细胞极性和黏附性改变，增强运动和侵袭能力，细胞外基质降解，血管(淋巴管)生成，免疫逃逸，播散远端组织继续生长。食管癌转移的各个环节都涉及一系列特异性蛋白的异常表达，在肿瘤侵袭转移过程中起关键性作用，从理论上讲, 通过对蛋白表达水平的基因学或分子学干预来阻断上述过程中的任何一个环节中的某些关键性蛋白就有可能阻遏肿瘤细胞的侵袭和转移，目前对食管癌转移相关蛋白E-cadherin、N-cadherin、CD44、HIF-1α、MTA1等的研究已获得重要进展，某些蛋白可作为潜在的药物靶点或预后判断标志。但是这些蛋白表达水平变化在食管癌侵袭转移过程中的具体机制尚未完全清楚，为实现食管癌的预防和有效治疗，尚需结合基因水平及转录水平研究食管癌侵袭转移的分子生物学变化，彻底阐明食管癌的侵袭转移机制，有望为食管癌的诊疗提供新思路。

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430060 武汉大学人民医院消化内科

于红刚，E-mail:HonggangYu13@163.com

10.3969 / j.issn.1671-6450.2015.11.035

2015-08-15)