CD147与肿瘤生物学行为及预后关系的研究进展

金 勇，蒋志龙

(蚌埠医学院附属泰兴市人民医院，江苏 泰兴 225400)



综 述

CD147与肿瘤生物学行为及预后关系的研究进展

金 勇，蒋志龙

(蚌埠医学院附属泰兴市人民医院，江苏 泰兴 225400)

CD147；肿瘤生物学；预后

CD147又名细胞外基质金属蛋白酶诱导因子(EMMPRIN)，能刺激邻近成纤维细胞合成基质金属蛋白酶(MMP)-1，还可以合成包括MMP-2、MMP-3以及MMP-9等一系列MMPs家族成员。不同来源的CD147命名方式也不尽相同，在人体内称为basigin，也被称为肝细胞抗原HAb18G；在鼠类和鸡类分别被称为OX47和neurothelin[1]。CD147在人体内分布广泛，可正常表达多器官组织中，但在人类多种恶性肿瘤中表达增高。它能调节MMPs分泌活动、参与肿瘤血管生成以及能和血管内皮生长因子、整合素α3β1和α6β1以及乳酸转运蛋白(MCT1、MCT4)等一些蛋白分子共同作用，参与肿瘤侵袭和转移[2]。

1 CD147结构特点

C147基因位于染色体19P13.3位置，其编码区域编码269个氨基酸残基, 由细胞外区域的185个氨基酸残基、跨膜区域的24个氨基酸残基、c端细胞内区域的39个氨基酸残基及剩余21氨基酸残基构成，其中21氨基酸残基构成信号肽[2]。CD147包括2种主要亚型,分别是CD147 Ig1-Ig2及CD147 Ig0-Ig1-Ig2。前者亚型表达在任何组织细胞中，它的n端序列的细胞外区域包括2个C2-type免疫球蛋白及3个Asn糖基化天冬氨酸序列位点，其中C2-type作用参与MMPs产生，遇到外来信号刺激就被激活分泌到细胞外基质中；而Asn糖基化天冬氨酸序列位点，对此研究者用F糖苷酶处理CD147后可产生分子量28 000～60 000蛋白分子，提示了n端高度糖基化，其程度与MMPs表达成正相关。CD147 Ig1-Ig2亚型c端侧翼区域内存在2个低氧诱导因子结合位点(HIF)[3]。后者特定表达于视网膜细胞内，参与视网膜母细胞瘤的形成[4]。在正常人当中，这2种亚型分别表达于正常组织及视网膜细胞中，由于某些因素使亚型改变即可成转变为致病因素，其中Ig0为特殊结构蛋白区域，其二聚体没有N端糖基化，和Ig1-Ig2一样可单独刺激细胞向机体分泌释放白细胞介素6以及一些促炎性因子，发挥致病作用。然而，Ig0区域蛋白相比Ig1和Ig2不同的是它有自己特殊结合受体，但是目前具体受体未知。另外，磁共振(NMR)研究显示CD147 Ig0-Ig1-Ig2、CD147 Ig1-Ig2和CD147 Ig0它们三者之间并没有直接相互作用的关系，是否存在某种间接关系也不得而知[4]。CD147基因包含1 797个碱基对(1 797 bp)，其中上游-142～-112 bp片段区域内含有specificity protein 1(Sp1)、early growth response(EGR-2)以及AP1TFⅡ等结构，在CD147基因转录中起到了至关重要的作用[5]。

2 CD147与肿瘤

2.1 CD147与肿瘤的关系 CD147蛋白广泛存在人体内，在各种致病因素的作用下，CD147结构性能改变进而促进肿瘤的发生。已知CD147在肝癌[6]、大肠癌[7]、胃癌[8]、黑色素瘤[9]等多种肿瘤中高度表达。肿瘤的浸润转移机制主要为细胞外基质(ECM)成分的降解，而MMPs恰好通过降解ECM，破坏了细胞外基质正常结构，促使肿瘤细胞向胞外的浸润和转移。Zhu等[6]通过实时定量逆转录聚合酶链反应(qRT-PCR)和免疫印迹方法研究CD147与肝细胞癌浸润转移关系时，发现HAb18G/CD147是肝细胞癌(HCC)转移的一个重要因素，结果显示分化越差的肿瘤HAb18G/CD147表达越高，肿瘤越容易侵袭。CD147在肿瘤组织、癌旁组织中表达高，而在正常组织中低表达，且表达与肿瘤的分期呈正相关，与肿瘤患者的年龄、性别、肿瘤部位均无显著差异。体外实验中研究人员用小分子干扰RNA(siRNA)转染到恶性黑色素瘤细胞株A375[10]及大肠癌细胞株HT29[11]中去抑制CD147表达，结果均能下调CD147 mRNA的表达水平，抑制了MMPs分泌，阻止肿瘤的增殖、侵袭及转移。这些表明CD147高表达是肿瘤发生发展过程中关键所在。

2.2 CD147在肿瘤中的侵袭、转移机制

2.2.1 CD147刺激产生MMPs和多种物质 肿瘤的侵袭和转移是一个不连续的生物学过程，肿瘤细胞从原发部位穿过ECM浸润周围组织以及通过淋巴管、血管转移到远处。从上述概况已得知多种肿瘤都高表达CD147，通过自分泌、旁分泌等方式分泌MMPs、炎性细胞因子和介质，促进肿瘤侵袭和转移。ECM结构主要由胶原、弹性蛋白、黏着蛋白及蛋白聚糖等组成，MMP-2和MMP-9属于白明胶酶的一类，主要作用降解胶原，裂解ECM。CD147与MMPs的相互作用参与了机体内多种肿瘤的发生发展。在胃癌发生机制中，CD147能够促使肿瘤细胞生长及侵袭，并且主要通过ERK1/2信号通路实现，使MMP-9、MMP-2的分泌活动增加。此时的MMPs肩负了细胞的粘着、迁移、上皮间质转化等职责，并且能够与多种细胞因子、细胞因子受体及趋化因子相互作用，在肿瘤发生时起重要角色，还能调节肿瘤细胞增生和血管形成[12]。研究显示，CD147诱发产生MMP和VEGF等物质，它们之间相互作用可能通过某种机制产生了级联放大效应，增加破骨细胞活性和乳腺癌骨转移能力[13]。在对肝癌细胞中CD147表达水平测定时，当其显著增高会刺激成纤维细胞分泌MMP-2及MMP-9，而用CD147抗体、siRNA或三氧化二砷试剂时MMPs的分泌会减少，肿瘤的侵袭和转移能力随之下降，说明CD147在肝癌的侵袭转移中扮演重要角色，并且通过刺激成纤维细胞分泌MMPs增加它的入侵能力[14]。CD147在乳腺癌中通过刺激成纤维母细胞分泌MMP-2以及与P-糖蛋白、CD44和EGFR三者间相互作用调控肿瘤细胞侵袭。

2.2.2 CD147与其他蛋白相互作用、参与调控 CD147总是与其他蛋白如整合素α3β1和α6β1以及MCT1、MCT4等结合促使肿瘤的侵袭和转移。MCT为单羧酸转运蛋白，主要作用就是降低细胞内由于细胞代谢产生乳酸的含量，使得细胞有赖以生存的微环境，从而降低细胞毒性。而肿瘤的演进过程中细胞增殖代谢速度比正常细胞快许多，这将产生许多代谢产物如乳酸等物质，此时严重威胁细胞自身的生存，这都将有赖于MCT家族。研究表明MCT1、MCT4表达与CD147有关联。已证实CD147在多发性骨髓瘤(MM)细胞和人类多发性骨髓瘤细胞系(HMCLs) 中高度表达，它们之间作用同时需要MCT1和MCT4参与。Walters等[15]用PCR方法分析证实MCT1和MCT4 mRNA在MM细胞和人类MM细胞系中过度表达，在这些表达MCT1和/或MCT4的细胞中同样有CD147表达。免疫印迹显示，用siRNA干扰细胞后，MCT1与CD147表达同时下降，反之亦然。说明在MM发生机制中有MCT1和CD147相互结合、共同作用使细胞扩增及乳酸分泌增加。对Annexin A2(ANXA2) 蛋白研究发现他能与CD147相互作用促进HCC的侵袭和转移，在HCC肿瘤细胞中CD147表达主要通过微囊泡形式释放运至胞外，而ANXA2是钙离子依赖的磷脂结合蛋白，主要能够与质膜相结合，参与这一运输过程。

此外，研究发现miRNA-22能通过直接与CD147的3’非编码区(3’UTR)结合，下调Sp1水平进而抑制CD147表达[16]。Sp1属于转录因子，为锌指结构蛋白家属中的一员，包括Kruppel样转录因子(KLF)家族。Kong等[17]对CD147启动子区域的分析揭示了其存在几个Sp1潜在的转录因子结合位点,通过qRT-PCR及免疫印迹方法证实CD147转录最关键的序列位于基因的-217～+37 bp之间的254 bp中，其中一个Sp1的结合位点对CD147的转录起到至关重要作用；在NCI-H460，95-D,NCI-H446以及NCI-H292肺癌细胞系中若Sp1表达水平增高则会导致CD147上调，反之亦然。说明Sp1可能参与CD147转录监管和调控。

2.2.3 体外实验干扰对CD147调控的影响 许多研究者们在体外实验中通过某种特设条件来调控CD147的表达，并进一步观察它们之间的关系，均获得显著的成果。在胃癌肿瘤细胞研究中，用U0126抑制ERK1/2信号通路后发现CD147表达下调，从而使肿瘤细胞的扩增和侵袭能力均下降，同时MMP-2及MMP-9的活性降低[18]。Zhang等[19]体外实验研究表明在肝癌细胞与成纤维细胞的共同培养系中用si-ANXA2干扰细胞，结果能够有效抑制肝癌细胞侵袭转移能力，同时抑制MMPs分泌。肝细胞癌转移先决条件是要获得失巢凋亡抵抗能力，Ke等[20]研究表明，CD147可以增加细胞失巢凋亡的抵抗能力，进而促进了肝细胞癌的转移能力。用siRNA干扰CD147表达能激活PI3K/Akt信号通路,诱导细胞失巢凋亡，抑制肝细胞肿瘤的浸润转移。Wang等[8]用RNAi抑制胃癌细胞株SGC7091中CD147表达，细胞的增殖侵袭能力下降，在使用抗肿瘤药物如顺铂时，肿瘤细胞对顺铂敏感性增加，说明干扰CD147表达降低肿瘤细胞活性。研究用NF-κB配体的细胞因子受体激活剂(RANKL)处理人类乳腺癌细胞株MDA-MB-231过后，CD147、MMP及血管内皮生长因子(VEGF)表达增高，肿瘤细胞侵袭能力增强，表明乳腺癌溶骨病变可能是通过RANKL通路激活诱导CD147水平升高所致。上述体外实验均表明通过抑制CD147在肿瘤细胞中的表达进而抑制MMPs的表达，最终遏制肿瘤细胞浸润和转移[21]，但是CD147在不同肿瘤相互作用时会有不同信号转导途径。

2.2.4 CD147与其他因素共同作用 最近几年的研究进一步发现，恶性肿瘤在综合下因素(外界因素包括环境、饮食、感染、基因突变，内在因素包括细胞的低氧微环境等)影响，其CD147表达水平随之改变，通过一种和/或多种信号传导通路促使肿瘤增殖、侵袭转移。Zhu等[6]研究表明，CD147/HAb18G与肝癌的侵袭转移有关，它与慢性乙肝病毒等因素相互作用参与肝癌发展过程。Sauter等[22]研究表明，在肺癌患者中若危险因素如吸烟量增加，可使胶原酶活性增高细胞黏附能力下降，小分子致癌物质容易侵入细胞内，mRNA稳定遭受破坏，末端的3’侧翼序列突变概率增加，使其结构改变导致病变发生。在黑色素瘤发展过程中若细胞处在低氧微环境下，CD147通过与钙离子信号调节亲环素配体相互作用，参与MMP-2的分泌活动调节[9]。诸多研究表明CD147可通过与多种因素共同作用来调节肿瘤的发生发展、侵袭转移。

2.3 CD147与肿瘤治疗及预后 CD147在肿瘤治疗中作为潜在的治疗靶点，与肿瘤预后有关。CD147可作为多数肿瘤早期阶段分子标记物，可作为肿瘤复发和预后的一个指标。有学者检测子宫内膜癌患者CD147表达水平，发现CD147低表达的患者预后相对较好，而出现肿瘤复发的患者CD147表达水平较高[23]。研究证明CD147与肝癌侵袭程度、淋巴结转移等密切相关，也是肝癌预后评估主要指标[24]。Niu等[25]研究显示，肝细胞癌的预后和多重耐药性与CD147表达密切相关，CD147抗体可能有望成为治疗肝细胞癌治疗有效药物，通过降低MMP-2表达抑制肿瘤生长及转移。临床中已经用CD147单克隆抗体治疗肝细胞癌。CD147还能激活肝星状细胞，它可作为肝纤维化抗体治疗的靶点。此外，CD147可作为药物作用靶点治疗头颈部鳞状细胞癌(HNSCC)。EDC22是一种细胞外药物，它是CD147单克隆抗体的共轭体，Sweeny等[26]在体内外试验研究中，发现EDC22作为抑制剂能有效抑制HNSCC的细胞增殖。

3 展 望

CD147是高度糖基化的跨膜蛋白质，参与肿瘤血管的形成、肿瘤侵袭转移、治疗及预后等。CD147分泌MMPs、促炎性因子、生长因子以及其他介质，通过降解ECM以及降低细胞黏附力，促使肿瘤细胞侵袭转移。CD147在肿瘤诊断及治疗中可作为肿瘤早期标记物及肿瘤药物作用靶点，并且它的表达与患者预后成负相关，但是由于没有大量的临床试验数据支撑，其疗效及不良反应待定。因此，明确CD147与肿瘤的发生机制及治疗关系显得尤为重要, 能进一步为肿瘤治疗提供新方向。

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蒋志龙，E-mail:txjzl@163.com

10.3969/j.issn.1008-8849.2016.18.042

R730.3

A

1008-8849(2016)18-2050-03

2015-11-20