MUC1在宫颈病变和宫颈癌中的研究进展

丁丽娟(综述)，孔　祥(审校)

(扬州大学临床医学院妇产科，江苏 扬州 225001)



MUC1在宫颈病变和宫颈癌中的研究进展

丁丽娟△(综述)，孔祥※(审校)

(扬州大学临床医学院妇产科，江苏 扬州 225001)

摘要：MUC1是最早发现的一种多功能大分子黏蛋白，正常情况下表达于多种上皮细胞和造血细胞，并参与肿瘤的发生、发展、侵袭、转移和预后。在生殖系统中，MUC1的表达可能与月经周期中类固醇激素的变化有关。通过对MUC1在正常宫颈及其相关病变和宫颈癌中表达的研究，提示MUC1可作为一种非常有价值的肿瘤生物学标志物，单独或联合其他生物学指标，用于宫颈病变和宫颈癌的临床诊断、治疗和预后的判断。该文就MUC1的生物学功能、在宫颈病变和宫颈癌中的表达及其相互关系的研究进展予以综述。

关键词：宫颈病变；宫颈癌；MUC1

MUC1是一种多功能的Ⅰ型跨膜异质二聚体，也是黏蛋白家族中发现最早、研究最广的蛋白，其主要分布于各种黏膜上皮细胞和造血细胞的表面，并在多种肿瘤细胞中出现异常表达和高度糖基化。MUC1的表达与宫颈病变和宫颈癌的发生、发展、侵袭、转移和预后密切相关，但国内外可查报道较少。现就MUC1在宫颈病变和宫颈癌中的研究进展予以综述。

1MUC1的基因结构

MUC1基因又被命名为PEM(polymorphic epithelial mucin)、EMA(epithelial membrane antigen)、DF3、CA15-3等；该基因互补DNA长为1821 bp，定位于人染色体1q21，包含7个外显子，其中第2个外显子含有数目可变的串联重复序列(variable number of tandem repeats，VNTR)；不同的个体，甚至同一个体的不同等位基因上VNTR的数量也可能不同，为20～125个不等，该特点使MUC1基因的表达产物具有多态性；每个VNTR结构含有60个碱基对，编码富含脯氨酸的序列PDTRPAPGSTAPPAHGVTSA[1]。

2MUC1的蛋白结构

MUC1是第一个被克隆的黏蛋白，最初从人的乳腺腺体组织中分离得到；它是一种高相对分子质量糖蛋白，由核心肽和糖链以O-糖苷键相连组成，糖链为唾液酸化寡糖，占整个蛋白含量的50%～80%；MUC1蛋白经自体溶解产生两个亚基：①>250×103的N端胞外结构域(又称MUC1-N或α亚单位)；②25×103左右的C端胞质结构域(又称MUC-CD或β亚单位)，两者在质膜上形成非共价结合的异质二聚体；MUC-CD由胞内区(含72个氨基酸)、跨膜区(含28个氨基酸)和胞外区(含58个氨基酸)3部分组成，前两者在不同种属间其结构是高度保守的，且胞内区有7个磷酸化位点，表明其可能在MUC1的生物学功能中起重要作用(例如支持了MUC1作为信号分子的作用)；MUC1-N主要由20个氨基酸组成的数目可变的VNRT构成；VNTR是核心肽的典型结构，富含脯氨酸、苏氨酸和丝氨酸3种氨基酸，占整个肽链氨基酸含量的20%～55%，其中脯氨酸对MUC1空间结构的特异性及免疫原性起重要作用；不同个体间VNTR数量是由MUC1基因的多态性决定的，每个VNTR中含有5个潜在的O-糖基化位点[1-2 ]。MUC1基因转录后发生选择性剪切，形成不同的互补DNA，相应编码产生不同的蛋白产物，即同种型，至少有20种(如MUC1/A、MUC1/B、MUC1/C、MUC1/D、MUC1/X、MUC1/Y、MUC1/Z、MUC1/REP和MUC1/SEC等)，其中MUC1/X、MUC1/Y和MUC1/Z不含VNTR[1,3]，因此不含O-糖链，相对分子质量也小得多；而MUC1/Y为一种新型的肿瘤标志物[4]，已用于多种上皮性肿瘤的研究。

3MUC1的生物学功能及其在肿瘤中的作用

在正常情况下，MUC1蛋白主要表达于乳腺、消化道、呼吸道和泌尿生殖道等上皮细胞的顶端及造血细胞的表面，呈极性分布，发挥润滑和保护黏膜的作用，同时其在上皮细胞表面形成一层物理屏障，介导细胞黏附，释放活性分子参与细胞信号转导和免疫调节；但当上皮细胞或造血细胞发生癌变时，MUC1蛋白的结构和功能也随之发生变化(如黏附和抗黏附、免疫活化与免疫抑制及逃避免疫监视等)，并参与相关肿瘤的发生、发展、侵袭、转移和预后[4-5]。肿瘤的浸润和转移过程大多比较复杂，而黏附是肿瘤侵袭转移的首要步骤；MUC1参与肿瘤侵袭和转移的相关机制可能有：①由于肿瘤细胞中糖基转移酶活性增强，MUC1的VNTR畸形糖基化或糖基化不完全，使得其空间构象改变，空间位阻增大，导致肿瘤细胞对正常细胞的黏附能力减弱，而侵袭性增强，从而产生抗黏附作用。②肿瘤细胞膜表面的MUC1分子比较特殊，为细丝状，呈高密度表达，它可阻碍细胞膜表面固定的配体与受体作用，降低细胞外基质内整合素介导的细胞间相互作用[1,4]；MUC1上的Sialy Lex表位可作为上皮钙黏素的配体，与有炎症或损伤的血管内皮细胞上的上皮钙黏素相互作用，从而有利于肿瘤细胞与血管内皮细胞黏附，并易于穿过血管壁，促进其转移[4]；此外，MUC1可通过下调上皮钙黏素的表达而促进肿瘤的侵袭和转移；上皮钙黏素是一种钙离子依赖的细胞黏附分子，有介导细胞间结合和抑制肿瘤转移的作用，其表达下调是肿瘤细胞侵袭性增强的步骤之一[5]。③MUC1可通过调节β联蛋白和p53的功能及反馈回路抑制微RNA来促进细胞恶变[6]。

4MUC1在宫颈病变和宫颈癌的表达与诊断

几乎生殖系统的所有上皮组织都表达MUC1(包括正常的宫颈组织)，因为这种跨膜黏蛋白表达在多种上皮细胞。Baker等[7]报道，MUC1在正常外宫颈和阴道鳞状上皮基底细胞的细胞质低表达；进一步研究显示，内宫颈腺上皮无论是否有病变，都高表达MUC1。也有研究使用流式细胞技术发现98.1%的HeLa细胞表达MUC1/TR[1]。宫颈癌是目前人类所有癌症中病因最明确的癌症，人乳头瘤病毒感染是引起宫颈癌及癌前病变的主要因素，尤其是高危型人乳头瘤病毒(16、18型等) 更是宫颈疾病癌变的重要因素；但人乳头瘤病毒感染多与宫颈鳞癌有关，对于宫颈腺癌、腺鳞癌等的早期诊断较为困难[8-9]。另外，宫颈病变的组织类型或恶性程度有时在形态上难以区分；有文献表明，MUC1可以单独或联合其他标志物帮助鉴别宫颈病变的组织学类型及其恶性程度[7,10-11]。最近有研究发现，MUC1在正常宫颈鳞状上皮内不表达，而在有炎症的宫颈鳞状上皮和宫颈鳞状细胞癌组织中呈不同程度表达，且MUC1的表达与癌组织浸润深度有关，即浸润越深MUC1表达越高[7,10]。Terada[11]通过免疫组织化学的方法，研究多种因子在宫颈上皮内瘤变Ⅲ和宫颈镜下早期浸润腺癌中的蛋白表达，结果发现，宫颈上皮内瘤变Ⅲ MUC1表达阳性，而宫颈镜下早期浸润腺癌MUC1表达阴性，这些结果提示，MUC1可作为宫颈癌发生、发展过程中重要的分子标志物。Khoury等[12]研究发现，MUC1单克隆抗体(Ma695)可联合其他免疫组织化学标记分子(如p16、雌激素受体和孕激素受体等)并根据染色模式的不同区分宫颈腺癌和子宫内膜腺癌；尤其当形态学或临床上怀疑肿瘤的起源时，在术前明确诊断有利于手术方式的确定。与其他系统不同的是，生殖系统黏蛋白的表达可能与月经周期中类固醇激素的变化有关。有研究发现，MUC1在子宫内膜组织分泌期的早期至中期表达最高，孕激素的上调增加了MUC1的表达；检测口服包含雌孕激素的避孕药后宫颈黏液中MUC1的表达，发现其含量增加，差异有统计学意义[13]。但也有研究显示，在非肿瘤性的宫颈上皮MUC1的表达不受卵巢激素的影响[12]，由于样本数所限，其结果有待大量实验进一步确认。

5MUC1在宫颈病变和宫颈癌治疗及预后中的作用

MUC1蛋白不仅用于宫颈病变组织的诊断，也可作为一种新型血液生物学标志物用于预测宫颈病变的预后。由于血液中的循环肿瘤细胞和骨髓中转移肿瘤细胞的检测已用于识别微转移灶，因此也可用于在宫颈癌患者中提示预后。Samouelian等[14]通过对11个生物标志物的研究，发现MUC1可作为宫颈癌淋巴结微转移的一种指标。另外，研究表明，MUC1和CK20(cytokeratin)可作为检测早期宫颈癌外周血微转移的生物学指标，为判断早期宫颈癌的复发、转移、预后及防治提供了理论依据[15]。也有研究发现，宫颈癌和宫颈上皮内瘤变患者CD44V6和MUC1表达显著增加，且病变程度越高，表达异常越显著[16]。可见，CD44V6和MUC1在宫颈癌的发展过程中发挥作用，有可能成为评估宫颈癌预后的生物学指标。MUC1在上皮细胞和肿瘤细胞中有独特作用；另外,其也被证明在激活的T细胞、树突状细胞和单核细胞表达；而在非肿瘤性B细胞低表达，在自然杀伤细胞不表达[17]。如前所述，在恶性肿瘤组织中，MUC1表达发生质或量的改变，主要由于其糖基转移酶活性增强而导致糖基化不完全或畸形糖基化，暴露出正常情况下隐蔽的表位被免疫系统识别，成为肿瘤特异性抗原[4-5]。MUC1可通过多种途径调节人T细胞的活化和凋亡[17-18]，如MUC1可通过体内外核因子κB通路的调整来调节炎性反应[19]。另外，不同的MUC1剪接异构体对炎症的反应不同。在一项关于干眼病的研究中发现，MUC1/B抑制了肿瘤坏死因子α诱导的白细胞介素1β和白细胞介素8的增加，而MUC1/A增加了这两种促炎因子的表达[2]。MUC1参与的这些免疫调节也体现在女性下生殖道的多个方面。①妊娠相关：MUC1在胚胎着床和阻止细菌感染过程中起着关键作用，在胚胎着床期MUC1的表达下调，换句话说，MUC1在子宫的高表达可能会抑制胚胎着床，从某种程度上可能增加流产率，而在动物实验方面促炎因子的升高在鼠流产方面起到决定性作用[20]。②炎症方面：许多研究检查了下生殖道系统的体液免疫和细胞免疫，在阴道黏液层发现分泌型免疫球蛋白A与细菌结合，加强了白细胞的吞噬作用，而MUC1是否作为免疫球蛋白的吸收剂或者增强了细菌的调理作用还不确定；进一步研究表明，MUC1可能吸收了炎症诱导的细菌产物并把抗细菌分泌物提呈给宿主，或者MUC1与细菌结合后可能引起宿主细胞的防御反应[21]；Domino等[22]研究发现，在小鼠阴道内灌注重组的MUC1多糖聚合物，部分减少了实验性酵母菌阴道炎的发生，表明这种由不同糖链抗原表位的大分子多糖聚合物可能会影响真菌的感染；有流行病学资料显示，全子宫切除患者比保留宫颈的非全子宫切除患者更有可能感染白色念珠菌，进一步的研究可评估两种手术方式影响酵母菌性阴道炎复发的风险[23]。③宫颈癌方面：有研究发现， MUC1的多种剪接异构体(即同种型)在多种宫颈癌细胞珠表达，且MUC1/X、MUC1/Y和MUC1/Z几乎同时表达[3]；如前所述，这3种同种型缺乏VNTR，提示这些同种型可考虑作为检测宫颈癌细胞的合适抗原，可进一步研究这些剪接异构体在人宫颈癌组织中的表达，并阐述其与临床之间的关系。

6小结

MUC1与宫颈病变和宫颈癌的发生、发展、侵袭、转移和预后等密切相关。随着研究的不断深入，MUC1独特的结构和功能特点，使其成为一种新的肿瘤分子标志物和肿瘤生物学治疗的理想靶分子。MUC1单克隆抗体已在临床上应用于多种肿瘤的治疗，如乳腺癌(曲妥珠单抗，即赫赛汀)[7]和胰腺癌(马妥珠单抗/425和西妥昔单抗/225)[24]都取得了较好的效果。目前，多种基于MUC1的疫苗开始用于肿瘤防治的研究，有些已经进入临床试验阶段[25]。这些可以用来指导宫颈癌的综合治疗，尤其为那些不宜手术、放化疗不良反应较大或术后复发的患者带来新的治疗途径。

参考文献

[1]Zhang L,Vlad A,Milcarek C,etal.Human mucin MUC1 RNA undergoes different types of alternative splicing resulting in multiple isoforms[J].Cancer Immunol Immunother,2013,62(3):423-

435.

[2]Imbert-Fernandez Y,Radde BN,Teng Y,etal.MUC1/A and MUC1/B splice variants differentially regulate inflammatory cytokine expression[J].Exp Eye Res,2011,93(5):649-657.

[3]Obermair A,Schmid BC,Stimpfl M,etal.Novel MUC1 splice variants are expressed in cervical carcinoma [J].Gynecol Oncol,2001,83(2):343-347.

[4]Yuan Z,Wong S,Borrelli A,etal.Down-regulation of MUC1 in cancer cells inhibits cell migration by promoting E-cadherin/catenin complex formation[J].Biochem Biophys Res Commum,2007,362(3):740-746.

[5]Thirkill TL,Cao T,Stout M,etal.MUC1 is involved in trophoblast transendothelial migration[J].Biochim Biophys Acta,2007,1773(6):1007-1014.

[6]Mukhopadhyay P,Chakraborty S,Ponnusamy MP,etal.Mucins in the pathogenesis of breast Cancer:implications in diagnosis,prognosis and therapy[J].Biochim Biophys Acta,2011,1815(2):224-240.

[7]Baker AC,Eltoum I,Curry RO,etal.Mucinous expression in benign and neoplastic glandular lesions of the uterine cervix[J].Arch Pathol Lab Med,2006,130(10):1510-1515.

[8]Mikami Y,McCluggage WG.Endocervical glandular lesions exhibiting gastric differentiation:an emerging spectrum of benign,premalignant,and malignant lesions[J].Adv Anat Pathol，2013,20(4):227-237.

[9]Galic V,Herzog TJ,Lewin SN,etal.Prognostic significance of adenocarcinoma histology in women with cervical cancer[J].Gynecol Oncol,2012,125(2):287-291.

[10]张继红，任立群，王彩芹，等.MUC1、MUC2在宫颈癌中的表达及其临床意义[J].中国实验诊断学，2012, 16(7):1227-1230.

[11]Terada T.Coexistence of early microinvasive endometrioid adenocarcinoma and CIN3 in the uterine cervix in a 32-year-old Japanese woman[J].Diagn Pathol,2011,6:51.

[12]Khoury T,Tan D,Wang J,etal.Inclusion of MUC1 (Ma695) in a panel of immunohistochemical markers is useful for distinguishing between endocervical and endometrial mucinous adenocarcinoma[J].BMC Clin Pathol,2006,6:1.

[13]Aksoy M,Guven S,Tosun I,etal.The effect of ethinyl estradiol and drospirenone-containing oral contraceptives upon mucoprotein content of cervical mucus[J].Eur J Obstet Gynecol Reprod Biol,2012, 164(1):40-43.

[14]Samouelian V,Revillion F,Alloy N,etal.Measurement of mRNA of 11 biomarkers by RT-PCR to detect lymph node involvement in cervical cancer[J].Int J Biol Markers,2008,23(2):74-82.

[15]赵新玲，卢爱妮，廖予妹.MUC1和CK20mRNA在早期宫颈癌外周血中的表达及临床意义[J].中国医药导报,2009,6 (11):17-19.

[16]蔡旺，齐茹.CD44V6、MUC1在宫颈癌及宫颈上皮内瘤变中的表达及其相关性[J].中国老年学杂志,2012, 32(16):3407-

3408.

[17]Konowalchuk JD,Agrawal B.MUC1 is a novel costimulatory molecule of human T cells and functions in an AP-1-dependent manner[J].Hum Immunol,2012,73(5):448-455.

[18]Yen JH,Xu S,Park YS,etal.Higher susceptibility to experimental autoimmune encephalomyelitis in Muc1-deficient mice is associated with increased Th1/Th17 responses[J].Brain Behav Immun,2013,29: 70-81.

[19]Tarang S,Kumar S,Batra SK.Mucins and toll-like receptors:kith and kin in infection and cancer[J].Cancer Lett,2012,321(2):110-119.

[20]DeSouza MM,Surveyor GA,Price RE,etal.MUC1/episialin:a critical barrier in the female reproductive tract[J].J Reprod Immunol,1999,45(2):127-158.

[21]Hickey DK,Patel MV,Fahey JV,etal.Innate and adaptive immunity at mucosal surfaces of the female reproductive tract:stratification and integration of immune protection against the transmission of sexually transmitted infections[J].J Reprod Immunol,2011,88(2):185-194.

[22]Domino SE,Hurd EA,Thomsson KA,etal.Cervical mucins carry alpha(1,2)fucosylated glycans that partly protect from experimental vaginal candidiasis[J].Glycoconj J,2009,26(9):1125-1134.

[23]Ventolini G,Baggish MS.Post-menopausal recurrent vaginal candidiasis:effect of hysterectomy on response to treatment,type of colonization and recurrence rates post-treatment[J].Maturitas,2005,51(3):294-298.

[24]Hisatsune A,Nakayama H,Kawasaki M,etal.Anti-MUC1 antibody inhibits EGF receptor signaling in cancer cells[J].Biochem Biophys Res Commun,2011,405(3):377-381.

[25]Kimura T,Finn OJ.MUC1 immunotherapy is here to stay[J].Expert Opin Biol Ther,2013,13(1):35-49.

MUC1 in Cervical Lesions and Cervical Cancers

DINGLi-juan，KONGXiang.

(DepartmentofGynecologyandObstetrics,ClinicalCollegeofMedicine，YangzhouUniversity，Yangzhou225001，China)

Abstract：MUC1 is a kind of early-discovered multi-functional macromolecules mucins.Under normal circumstance,it is expressed in a variety of epithelial cells and hematopoietic cells,and participates in the process of tumor genesis,development,invasion,metastasis and prognosis.In the reproductive system,the expression of MUC1 may be related to the changes of steroids in the menstrual cycle.The expression of MUC1 in normal cervix,cervical lesions and cervical cancers,suggests that MUC1 can serve as a very valuable tumor biomarker,alone or in combination with other biological indicators,for the diagnosis,treatment and prognosis of cervical lesions and cervical cancers.Here reviews the MUC1 biological function，expression in cervical lesions and cervical cancers,and the relationship between MUC1 and them.

Key words：Cervical lesions; Cervical cancer; MUC1

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.03.017

中图分类号:R711.74； R737.33

文献标识码：A

文章编号：1006-2084(2015)03-0428-03

收稿日期：2014-02-20修回日期：2014-08-08编辑：辛欣