E-cadherin、α-catenin与肿瘤研究进展*

张 穆 刘 君

(1.泰山医学院,山东 泰安 271016；2.泰安市中心医院，山东 泰安 271000)

细胞粘附分子参与细胞与细胞之间的粘着。目前已知的粘附分子其结构由三部分组成：①胞外区；②跨膜区，③胞质区，目前大家一致认为CAM(细胞粘附分子)有五大类型，它们分别是：整合素、选择素、钙粘附分子(Cadherin)、粘蛋白样家族、免疫球蛋白超家族，它们的功能虽略有差异，但当粘附作用出现异常时，会出现细胞的异常聚集、侵袭及转移，最终导致恶性肿瘤的形成及转移。上皮型钙粘素(E-cadherin,简化E-cad)是钙粘素(钙粘附分子Cadherin、可简写为Cad)三大类中最重要的一个类型，它对于细胞分化及组织形成起重要作用。连接素(catenins)包括α-(102KDa)、β-(88KDa)、γ-(82Kda)catenin和p120ctn 。近年来肿瘤的高发病率、高转移率、高死亡率已使其逐渐成为威胁人类生命健康的重大疾病。越来越多的研究表明，促进肿瘤的发生以及发展过程，是不同因素分别在多种水平相互协同、互相作用的结果。粘附、降解、运动和血管形成等一系列复杂的步骤，促成了癌细胞浸润和转移[1]，细胞粘附性主要是由粘附分子完成的，当细胞粘附分子的功能受损时，如E-cadherin表达下调，癌细胞脱离粘附分子的粘着，脱离原发灶构成了浸润、转移的关键一步。其中E-cadherin、α-catenin功能的正常发挥对维持上皮组织的完整性，其在防止癌细胞脱离原发灶的过程中有重要作用[2]。E-cadherin 并不直接与α-catenin相连，而是借助于β- catenin连接在E-cadherin与α-catenin之间。E-cadherin/β- catenin形成的复合物通过α-catenin与骨架连接，已知如果缺乏α-catenin，E-cadherin/β- catenin形成的复合物功能将受损，细胞不能形成稳定的连接[3]。近年E-cadherin的功能研究比较多，人们已经注意到其功能受损直接关系到癌细胞侵袭、转移，因为E-cadherin决定着细胞间的相互黏附力的强弱，一旦E-cadherin数量减少(即所谓的表达下降或缺失)，癌细胞就容易脱离原处的细胞群，当其他促癌转移的条件成熟时，癌细胞就可脱离原发灶而发生侵袭和转移[4]。

1 E-cadherin

1.1 E-cadherin的分类和命名

细胞-细胞黏附和细胞-基质黏附是细胞黏附分子的两种粘附方式。在细胞-细胞黏附中又有同质黏与附异质黏附两种情况，前者指相同细胞间的粘附，后者指两种以上细胞间的黏附[5]。目前大家一致认为CAM(细胞粘附分子)有五大类型，它们分别是：钙粘附分子(Cadherin)、整合素、粘蛋白样家族、免疫球蛋白超家族和选择素。钙粘附蛋白(Cadherin、可简写为Cad)又有以下几种：其一，上皮型钙粘素(E-cadherin,简化E-cad)。其二：神经型钙粘蛋白(N-cadherin,N-cd)：分布于肌肉和神经细胞；其三：胎盘型钙粘蛋白(P-cadherin,P- cd)。最近又陆续发现一些新的钙粘蛋白，如M-、V-、B-、R-、T- cd等[6]。

1.2 E-cadherin的结构和生物学特性

E-cadherin常见于上皮细胞，其组成包括：①属于Ca2+的结合位点，对Ca2+有高度敏感性的N端胞外区，此部分通过与Ca2+的特异性结合而发挥粘附功能;②高度疏水的跨膜区及C端胞内区；③通过连接蛋白(catenins)、微丝、中间丝，与动蛋白相连接，形成复合体的胞内区，通过以上步骤该部分可以使E-cadherin与临近细胞形成更为稳定的连接[7]。

目前大家对E-cadherin的研究比较深入，它就像粘着剂连接着上皮细胞，它的数量减少即大家所说的表达下调或不表达就成为上皮细胞离散的分子基础。E-cadherin基因定位于第16q22.1附近,胞外区包含6、7、8、9、10、11共六个外显子，能与Ca2+特异性地结合的区域为其第一区(ECL或CHI)，所以当第一区所含的等位基因缺失或突变，直接影响细胞的粘附性，因为此时cadherin黏附功能丧失。所以CHI决定着E-cadherin超家族的共同特征。胞内区含2个的同原性基元，该基元具有高度一致性，每个基元含有的氨基酸序列为30-35个，分别被命名为CH2和CH3，为经典Cadherin所共有[8]。

E-钙粘附蛋白的生理功能主要有：(1)负责细胞与细胞的粘着，从而保证组织结构的完整性。 (2)维持细胞极性和参与细胞分化。(3)在胚胎形成时，能够调节其发生过程。

也就是说E-cadherin的完整性，包括其组成成员的完整性(质与量的完整)是其功能的发挥的基础条件，只有满足此条件时，粘附蛋白才能发挥其粘附功能，当其完整性受损或遭到破坏时，粘附蛋白的表达率降低，细胞间粘着力下降，进而导致细胞的脱落、侵袭和转移[9]，故癌症患者，若其术后病理结果中粘附蛋白的表达率低，其预后相对较差。

另外值得一提的是，钙离子在细胞粘附过程中，也就是在保证组织完整性上必不可少，由于它参与了粘附分子的构成，也就影响到E-钙粘附蛋白构型的稳定性，所以，防止蛋白酶把它水解，将会意义重大。

1.3 癌组织内E-adherin的表达及意义

我们指导上皮细胞正常的粘着，E-adherin起着举足轻重的作用。不难推测在癌组织中其功能应受损，且应与恶性程度的不同，其受损程度也应不同。Awaya[10]等,研究发现，对不同分期肺癌进行E-cadherin和beta-catenin的检测，发现E-adherin的表达率与肺癌不同分期还是有很大的差异，E-adherin在ⅢA期和ⅡA期肺癌组其表达率分别为76.6%和86.6%，同时发现其研究的肺癌患者中E-adherin的受损(即表达减少)与淋巴结转移和肿瘤的恶性程度有关(正相关)。Wu[11]也得出类似的结论。

2005年国内研究者庞俊[12]，等，研究了膀胱癌患者的手术标本中E-cadherin的表达情况，其结果与理论是一致的，他的标本中E-cadherin的阳性率为68.3%(41/60)，而这些患者的正常上皮E-cadherin表达正常。该作者应用的是免疫组化方法。

2009年国内马杰[13]等，研究了胃癌患者的手术标本中E-cadherin的表达情况，其结果与理论是一致的，他的标本中E-cadherin的阳性率为51.3%(61/119)。E-cadherin的异常表达与其研究的胃癌患者的临床分期、淋巴结转移等恶性程度有关。

2012年国内朱月芹，等[14]研究了结直肠癌组织中E-cadherin表达与临床病理情况，肿瘤有出芽和无出芽E-cadherin表达阳性率分别为79.55%和91.67%，P值0.0006，差异有显著性；高、中分化和低分E-cadherin表达阳性率分别为97.78%和18.18%,P值0.0000，差异有显著性；同时发现E-cadherin的表达在淋巴结有无转移方面差异明显，P值0.0000，异有显著性。

E-cadherin与乳腺癌：国内专家时志民，等[15]等研究了56例在乳腺癌中E―cadherin的表达，阳性表达者仅23例(23/56,41.06%)，而正常乳腺组织的阳性表达为100%，两者比较差别显著(P﹤0.005)。由以上的研究可得出结论：E-cadherin的表达缺陷在乳腺癌中较常见，其异常表达常常与乳腺癌的发生及预后有重要关系，E-cadherin的表达率可作为判断乳腺癌患者术后治疗预后的一项重要指标。

E-cadherin与原发性肝癌：国内专家杨国仪[16]等研究发现，癌旁正常肝组织的E-cadherin阳性率为100%，而在肝细胞癌中E-cadherin的阳性表达率为59.18%，差异显著，并且随着HCC分化程度的降低、浸润程度的增加及淋巴结转移的发生，E-cadherin异常表达率亦随之升高，提示E-cadherin的异常表达促进HCC去分化、侵袭和转移，故E-cadherin的异常表达率可作为肿瘤预后不良的分子标志。

在妇科肿瘤：Mell[17]等对Ⅰ～Ⅲ期102例子宫内膜癌术后标本进行免疫组化染色，根据在肿瘤细胞膜上表达E-cadherin的多少分为4级A> 75%,B25% ～75%,C5% ～ 25%,D<5%为低表达。在5年生存率方面研究发现：Ⅰ～Ⅲ期患者中低E-cadherin表达患者的比高表达患者差(P< 0.05),同时发现在癌细胞浸润深度上也与E-cadherin的低表达正相关(P< 0.01)。

2004年我国专家李红英[18]，等对41例宫颈癌患者标本进行了研究，检测了标本中E-钙粘附蛋白的表达，结果E-钙粘素的阳性表达率为51%(21/41)，与正常宫颈上皮比较，差异均有极显著性(P< 0.01)。同时证实宫颈癌的病理分化程度、癌细胞浸润深度与E-钙粘素的阴性表达率与有关。

头颈部肿瘤：我国学者葛自力[19]，等2002年对涎腺腺癌25例患者术后病理标本进行分析，他们采用免疫组化的传统方法检测了E-cadherin在涎腺腺癌中的表达，发现涎腺腺癌中E-cadherin的表达是降低的，且E-cadherin的低表达与涎腺腺癌的恶性分化程度息息相关，并认为E-cadherin是决定涎腺腺癌患者浸润、转移和复发的关键性因子之一。

国内郭剑锋[20]，等，2006年的时候对E-cadherin蛋白进行了一项研究，他们检测了喉癌患者的术后病理共79例，当然应用的是免疫组化，同时用正常的喉粘膜做对照，共10例正常喉粘膜标本，该10例正常喉粘膜标本中发现E-cadherin蛋白的表达为全部，而喉癌患者的E-cadherin蛋白表达却明显降低，为34.18%的表达，两者相比，发现它们差异较为显著(P=0.000)。随后他们又进行了5年生存率的复查统计，经与E-cadherin蛋白表达的分析，阳性表达组的5年生存率均明显高于阴性表达组(P<0.05和P=0.000 )。

胸部肿瘤：2015年学者陈兰花[21]，等，对胸部肿瘤中的食管鳞癌中E-cadherin蛋白的情况进行的钻研，他们共收集食管鳞癌术后病理标本226例，发现食管鳞癌组织中E-cadherin的表达存在低表达情况，他们吃惊地发现其阴性率竟高达32.74%。在肿瘤大小、病人性别、年龄方面与E-cadherin的表达无差异，而在患者恶性程度方面比如临床分期、淋巴结转移与否等方面出现了差异，同时他们惊奇地发现食管鳞癌E-cadherin表达和患者生存率呈正相关(P<0.05)。国内其他研究者[22]也得出同样结果。

程波[23]，等，研究了139例非小细胞肺癌中E-cadherin的表达，结果NSCLC与正常肺组织相比，E-cadherin表达量显著降低(P<0.01),NSCLC与癌旁肺组织相比，E-cadherin表达量明显降低(P< 0.05),E-cadherin的异常表达与肺癌分化程度、淋巴结转移等临床情况明显相关。

2 连环蛋白家族(catenins)

连环蛋白家族(catenin，cats)中蛋白质的氨基酸组成中都具有数个相同序列的结构域，它们是一组具有相似结构的胞内糖蛋白家族。研究者最早把cats分成α-、β-和γ- 3类。后来又发现p120ctn[24]，并发现其分子量为120 000。

2.1 catenins的生物学特性

α-catenin基因定位于人类第5号染色体q31，cDNA全长3.4kb。它是一种细胞骨架蛋白[25]。现已证实α-catenin蛋白身上存在多个作用位点，能和其他蛋白质分子作用以发挥其功能。在细胞浆内β-catenin及γ-catenin直接与E-cadherin的胞内部分相结合然后α-catenin再与β-catenin及γ-catenin结合并将其连接到细胞骨架的肌动蛋白丝发挥作用[26]。在钙粘蛋白复合体中α-catenin的作用举足轻重(他与肌动蛋白细胞骨架系统连接)。α-catenin在进化中相当保守，Oda[27]等比较了人和鼠的α-catenin，发现他们在核普酸和氨基酸水平上同源性分别达91.8%和99.3%，这足以证明在正常细胞的生长、发育、分化及生存过程中α-catenin起着举足轻重的作用。α-catenin参与构成并加以调节的钙粘蛋白复合体在细胞与细胞、细胞与细胞外基质之间粘附作用中发挥重要作用。

α-catenin是目前研究最详细的catenin成员，在E-cadherin介导的细胞粘附中起关键作用[28]。除了参与粘附形成外，α-catenin的C末端含有一个具有转录活性的结构域，在对Wnt生长因子的反应中与转录因子家族LEF-1/TCF家族形成复合体，增加基因的转录活性，对Wnt信号转到途径有一定的调节作用[29]。

2.2 α-catenin在细胞黏附中的关键作用

β-catenin在胞质内依靠α-catenin的粘附功能与细胞骨架的肌动蛋白微丝相连，共同形成E一cadherin蛋白-连接素复合体，因此，α-catenin具有调节E-cadherin蛋白功能的作用，其表达下调将影响E-cadherin蛋白介导的细胞一细胞粘附活性，尽管此时E-cadherin蛋白和β-catenin表达正常[30]。体外实验[31]证实，缺失α-catenin的PC9肺癌细胞株，尽管E-cadherin蛋白表达正常，但细胞-细胞间黏附丧失;而当转染α-catenin基因后，细胞黏附功能恢复。

2.3 癌组织内α-catenin的表达及意义

α-catenin与E-cadherin结合并在E-cadherin和细胞骨架之间提供一种连接机制，α-catenin的正常表达是E-cadherin功能正常的重要条件，E-cadherin介导的粘附系统己被公认为浸润抑制系统且E-cadherin蛋白基因己被公认为抑癌基因。当E-cadherin蛋白表达下调或功能障碍将使同种细胞失去粘附; E-cadherin蛋白粘附功能的发挥还要受其配体α-catenin调节。肿瘤的转移是一个复杂的过程，包括:粘附作用的减弱、肿瘤细胞侵入邻近的组织、肿瘤细胞进入血管和淋巴道。α-catenin具有调节E-钙粘蛋白功能的作用其表达下调将影响E-cadherin蛋白介导的细胞一细胞粘附活性尽管此时E-cadherin蛋白和β-连接素表达正常。体内外多项研究表明: α-catenin蛋白的表达即含量的多与少：分化好的肿瘤细胞往往含量高(表达水平较高)，而在低分化或未分化的肿瘤细胞中其含量往往明显降低,类似情况也出现在癌肿转移形成的病灶中。

2008年司卫锋[32]研究了α-catenin在喉癌中的表达及意义，其采用的是免疫组化的检查方法，共检测了60例术后喉癌患者的病理切片，发现α-catenin的阳性表达为33例(55%)，而在喉旁正常组织为100%表达，α-catenin与喉癌临床分期、淋巴结转移情况差异有显著意义(P<0.01)。

龚丽艳[33]等，在宫颈癌的检测中发现α-catenin表达减少与肿瘤低分化、侵袭性和淋巴结转移的发生呈正相关。

2003年徐采朴[34]等对163例胃癌患者的病理标本进行了钻研，他们对病理标本进行了α-catenin蛋白的检测，发现α-catenin表达减少与肿瘤低分化、侵袭性和淋巴结转移的发生呈正相关。

同年，祝曙光[35]等对50例NSCLC患者的病理标本进行了钻研，他们对病理标本进行了α-catenin蛋白的检测，发现α-catenin表达减少与肿瘤低分化、侵袭性和淋巴结转移的发生呈正相关。

2006年国内陈森林[36]等，在乳腺癌的检测中发现α-catenin表达减少与肿瘤低分化、侵袭性和淋巴结转移的发生呈正相关。他们共检测了60例的乳腺癌患者术后病理切片，惊奇发现乳腺癌患者癌组织中α-catenin的阴性表达高达38.3%。

3 前景与展望

总之，E-cadherin/catenins介导细胞同质黏附作用，抑制肿瘤侵袭与转移.通过分析E-cadherin、catenins在肿瘤中的表达，有助于判断肿瘤的侵袭与转移能力，判断肿瘤的复发及预后，而且通过调节E-cadherin、catenins的黏附功能，能为抑制肿瘤侵袭、转移提供新的手段。

E-钙附蛋白和α-连接素不仅与肿瘤的转移和侵袭力密切相关，而且更可能是活化癌基因、诱导细胞增殖、导致肿瘤发生的重要因素之一。对E-钙粘附蛋白复合体进行更深入的研究将有助于提高临床医师对肝细胞癌的早期诊断率，并对早期肝细胞癌的恶性程度和预后、及下一步治疗作出正确判断有重要的帮助。