细胞粘附分子基因突变与胃癌细胞粘附和转移的关系 王元和, 许洪卫
第二军医大学长征医院普通外科 上海市 200003
项目负责人 王元和, 200003, 上海市, 中国人民解放军第二军医大学长征医院普通外科. 收搞日期 1995-03-31
关键词 细胞; 基因; 胃肿瘤
王元和, 许洪卫.细胞粘附分子基因突变与胃癌细胞粘附和转移的关系.新消化病学杂志，1996；4(2)：90-91
癌转移是一个复杂的多步骤的癌细胞与宿主相互作用的过程.Liotaa认为，粘附、基质溶解和移动是癌细胞侵袭宿主的三大步骤.其中粘附是指癌细胞通过自身膜表面的粘附受体与细胞外基质成分间的相互反应.细胞粘附受体(CAR)系指存在于细胞膜上的一类跨膜糖蛋白，包括整合蛋白类integrins、钙粘蛋白类cadherins、Ig类、凝集素类selectins四大家族，以及CD44等.不同的粘附分子分别介导细胞间的同型(homotypic)或异型(heterotypic)粘附，以及癌细胞和细胞外基质的粘附.CAR的表达程度及功能活性状态直接影响着癌细胞的脱离和再附着[1].
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1 细胞粘附受体
一般认为CAR的表达程度与癌细胞侵袭转移潜能呈负相关.但胃癌细胞例外，其70%转移性淋巴结的E-cadherin(E-Cd)表达与原发灶一致，甚至表达E-Cd的癌细胞也能经血循环转移至肝脏[2].那么，导致胃癌细胞E-Cd表达与其侵袭性间矛盾关系的根本原因是什么呢?晚近，随着人E-Cd，cDNA文库的建立，人们开始从E-Cd基因调控方面来寻找答案.E-Cd基因位于染色体16号长臂(16q)上，由细胞外区、跨膜区和细胞浆区三部分组成[3].以细胞外区的功能最为重要，它的第6-11外显子能与Ca2+ 特异结合而发挥粘附功能.细胞外区的Ca2+ 结合位点正常与否决定着E-Cd的细胞粘附或肿瘤抑制作用.实验研究表明，E-Cd维系着胃癌上皮细胞株的形态学完整性，这种完整性一旦丧失癌细胞株即可获得侵袭能力.将E-Cd的反义mRNA导入癌细胞，或用抗E-Cd单抗与癌细胞混合培养，以阻断胃癌细胞株的粘附功能，该细胞株便由单层柱状变为成纤维状，且在培养基中呈弥漫、松散状生长[4].若将E-Cd cDNA转染至被导入反义mRNA的胃癌细胞中，其粘附功能和单层柱状形态又得以恢复，而侵袭性则受到显著削弱[5].1994年Hirohashi小组应用RT-PCR-SSCP分析技术，发现胃低分化腺癌细胞株能显著表达E-Cd mRNA和E-Cd蛋白，但其mRNA包括了12个碱基对(bp)的内码缺失；另一胃印戒细胞癌株的mRNA和E-Cd蛋白表达均显著降低，其mRNA转录物中被插入了4种不同大小的异常核苷酸片段，尤其是7bp片段的插入，导致转录的移码(framesift)突变.DNA测序发现，某些内外显子交界处DNA突变所致的异常RNA剪接，是造成异常 mRNA的根本原因[3].同年，Becker小组也发现50%的播散型胃癌E-Cd基因突变，包括第8或第9外显子内码缺失所致的剪接点突变和第10外显子bp缺失或点突变所致的非剪接点突变；14%(1/7)的混合型胃癌第9外显子缺失；10%(2/20)肠型胃癌E-Cd基因静止性突变(其氨基酸序列正常)；非胃癌组织未发现E-Cd基因突变[6，7].以上研究表明，E-Cd基因突变必然导致Ca 结合功能丧失，促使胃癌细胞浸润和转移.低分化腺癌或印戒细胞癌等高恶性度、高转移性的胃癌细胞尤其如此.但低恶性度、低转移性的胃癌细胞是否不存在E-Cd基因突变?以及E-Cd基因突变与其粘附功能的确切关系如何?从目前有限的资料中尚难得出定论.
, 百拇医药
2 CD44
CD44是淋巴细胞表面的一种归巢(homing)受体，也属跨膜糖蛋白，能特异性地结合基质中的透明质酸和胶原.CD44具有多种结构形式，其分子量差异大，功能复杂.人CD44基因位于染色体11p，含有20个高度保守的外显子.后者按表达方式分为两种类型：组成型和Ⅴ区变异拼接型(Ⅴ1-Ⅴ10).仅含组成型外显子的CD44转录子称为标准CD44s，含有Ⅴ区外显子的转录子称为CD44v变异体.正常组织细胞和非转移的癌细胞以表达CD44s为主，而转移性癌细胞则可显著表达CD44v.例如，乳腺癌细胞系13762NF、结肠癌细胞系HT29[13]和高转移性胰腺癌细胞系Sp73 ASML等均可表达不同Ⅴ区外显子组合的CD44v.1991年德国科学家通过制备对高、低转移性胰腺癌细胞呈不同特异性的单克隆抗体，成功地筛选到两个不同的CD44v cDNA 克隆：pMeta-1和pMeta-2.对其加以扩散和进行序列分析发现，它们都是含有不同Ⅴ区外显子的CD44v拼接变异体[14].非转移的BSp73AS癌细胞转染这两种CD44v cDNA后可发生转移.致瘤实验表明，未转染的BSp73AS细胞只在同源大鼠足趾上接种部位，形成局限性肿瘤，而转染的BSp73AS细胞却获得了与BSp73ASML细胞相类似的高侵袭性，能在数天内迅速转移至邻近淋巴结和肺脏；若同时静注特异性单抗则可明显逆转这种侵袭转移倾向[14].免疫组化实验证实人正常结肠粘膜上皮细胞只低水平表达CD44s蛋白，CD44v的表达几乎缺如.但人结肠癌前病变组织、浸润灶尤其是肝转移灶中的CD44v的表达非常显著[15].所以CD44基因的变异性表达与癌细胞的侵袭性密切
, 百拇医药
相关[16].
3 LN受体
层粘蛋白(LN)受体分为intergrins类(α6β1，α7β1等)和非Intergrins类(Mr 67000 LN受体等).Sager等[17]应用差异显示(differential display)技术发现乳癌的Integrin α6亚基因表达缺失.因而推测该亚基可能是一种潜在的肿瘤抑制基因[17].Mr 67000 LN受体能识别LN分子的β2链，其前身物(37-KD LN受体)基因目前已被几个实验室克隆[18].Mr 67000 LN受体在胃癌等许多转移性癌灶中显著升高[19]，尤其是与乳癌患者的不良预后相关.它的表达也可能在人肺巨细胞癌的转移过程中起着某种作用[20].
, 百拇医药
综上所述，在CD44、E-Cd和67-KD LN受体三CAR中，目前国外研究热点仅限于针对单个CAR的表达或针对某一CAR基因突变等方面.若能在具有不同转移潜能的若干胃癌细胞系上分别观察两个或两个以上CAR的含量、分布及其基因突变状况，相信会从某些CAR的生物学活性及基因调控等方面进一步阐明胃癌细胞粘附与转移的分子机理.
4 参考文献
1 Takeichi M. Cadherin in cancer: implications for invasion and metastasis. Curr Opin Oncol, 1993;5(4):806-811
2 Yasui W, Sano T, Noshimura K, et al. Expression of P-cadherin in gastric carcinomas and its reduction in tumor progression.
, 百拇医药
Int J Cancer, 1993;54(1):49-52
3 Oda T, Kanai Y, Oyama T, et al. E-cadherin gene mutations in human gastric carcinoma cell lines.
Proc Natl Acad USA, 1994;91(13):1858-1862
4 Behrens J, Mareel MM, Roy FMV, et al. Dissecting tumor cell invasion: epithelial cells acquire invasive properties after the loss
of uvomorulin-mediated cell-cell adhesion. J Cell Biol, 1989;108(11):2435-2447
, 百拇医药
5 Frixen UH, Behrens J, Sachs M, et al. E-cadherin-mediated cell-cell adhesion prevents invasiveness of human carcinoma cells.
J Cell Biol, 1991;113(1):173-185
6 Beacker KF, Atkinson MJ, Reich U, et al. E-cadherin gene mutations provide clues to diffuse type gastric carcinomas.
Cancer Res, 1994;54(6):3845-3852
7 Beacker KF, Atkison MJ, Reich U, et al. Exon skipping in the E-cadherin gene transcriptic human gastric carcinomas.
, 百拇医药
Hum Mol Genet, 1993;2(6):803-804
8 Mayer B, Johnson JP, Leitl F, et al. E-cadherin expression in primary and metastatic gastric cancer: down-regulation correlates
with cellular dedifferention and glandular disintegration. Cancer Res, 1993;53(3):1690-1695
9 Matsui S, Shiozaki H, Inoue M, et al. Immunohistochemical evaluation of α-catenin expression in human gastric cancer.
, http://www.100md.com
Virchows Arch, 1994;424(4):375-381
10 Birchmeier W, Weidner K, Hulsken J, et al. Molecular mechanisms leading to cell junction(cadherin) deficiency in invasive
carcinomsa. Semin Cancer Biol, 1993;4(2)：231-236
11 Morton RA, Ewing CM, Nagafuchi A, et al. Reduction of E-cadherin levels and deletion of the α-catenin gene in human
prostate cancer cells. Cancer Res, 1993;3(6):3585-3590
, 百拇医药
12 Shimoyama Y, Nagafuchi A, Fujita S, et al. Cadherin dysfunction in a human cancer cell line:possible involvement of loss of
α-catenin expression in reduced cell-cell adhesiveness. Cancer Res, 1992;52(9):5770-5774
13 Hofmann M, Rudy W, Zoller M, et al. CD44 splice variants confer metastatic behavior in rats: Homologous sequences are expressed
in human tumor cell lines. Cancer Res, 1991;51(8):5292
, http://www.100md.com
14 Dougherty GJ, Lansdorp PM, Cooper DL, et al. Molecular cloning of CD44 R1 and CD44R2, two novel isoforms of the human
CD44 lymphocyte “homing” “receptor expressed by hemopoietic cells. J Exp Med, 1991;174(1):1-10
15 Salmi M, Gron-Virta K, Sointu P, et al. Regulated expression of exon v6 containing isoforms of CD44 in man: downregulation
during malignant transformation of tumors of squamocellular origin. J Cell Biol, 1993;122(1):431-437
, 百拇医药
16 金顺钱，张伟.CD44的变异性表达和肿瘤转移.国外医学分子生物学分册，1994：162(2)：58-62
17 Sager R, Anisowicz A, Neveu M, et al. Identification by display of alpha 6 integrin as a candidate tumor suppressor gene.
FASEB J, 1993;7(2):964-970
18 Rao C, Castronovo V, Schmitt MC, et al. Evidence for a precursor of the high affinity metastasis associated murine laminin
receptor. Biochemistry, 1989;28(3):7476-7486
19 Vincent T. Expression of 67-KDa laminin receptor in human breast cancer cells: regulation by progestins. Clin Exp Metastasis,1993;11(1):251
20 张鸿来，吴秉铨，张卫国，等.高转移人肺巨细胞癌细胞67-KD层粘连蛋白受体基因表达.中华肿瘤杂志，1994；16(6)：403-406, 百拇医药(细胞粘附分子基因突变与胃癌细胞粘附和转移的关系 王元和, 许洪卫)
项目负责人 王元和, 200003, 上海市, 中国人民解放军第二军医大学长征医院普通外科. 收搞日期 1995-03-31
关键词 细胞; 基因; 胃肿瘤
王元和, 许洪卫.细胞粘附分子基因突变与胃癌细胞粘附和转移的关系.新消化病学杂志，1996；4(2)：90-91
癌转移是一个复杂的多步骤的癌细胞与宿主相互作用的过程.Liotaa认为，粘附、基质溶解和移动是癌细胞侵袭宿主的三大步骤.其中粘附是指癌细胞通过自身膜表面的粘附受体与细胞外基质成分间的相互反应.细胞粘附受体(CAR)系指存在于细胞膜上的一类跨膜糖蛋白，包括整合蛋白类integrins、钙粘蛋白类cadherins、Ig类、凝集素类selectins四大家族，以及CD44等.不同的粘附分子分别介导细胞间的同型(homotypic)或异型(heterotypic)粘附，以及癌细胞和细胞外基质的粘附.CAR的表达程度及功能活性状态直接影响着癌细胞的脱离和再附着[1].
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1 细胞粘附受体
一般认为CAR的表达程度与癌细胞侵袭转移潜能呈负相关.但胃癌细胞例外，其70%转移性淋巴结的E-cadherin(E-Cd)表达与原发灶一致，甚至表达E-Cd的癌细胞也能经血循环转移至肝脏[2].那么，导致胃癌细胞E-Cd表达与其侵袭性间矛盾关系的根本原因是什么呢?晚近，随着人E-Cd，cDNA文库的建立，人们开始从E-Cd基因调控方面来寻找答案.E-Cd基因位于染色体16号长臂(16q)上，由细胞外区、跨膜区和细胞浆区三部分组成[3].以细胞外区的功能最为重要，它的第6-11外显子能与Ca2+ 特异结合而发挥粘附功能.细胞外区的Ca2+ 结合位点正常与否决定着E-Cd的细胞粘附或肿瘤抑制作用.实验研究表明，E-Cd维系着胃癌上皮细胞株的形态学完整性，这种完整性一旦丧失癌细胞株即可获得侵袭能力.将E-Cd的反义mRNA导入癌细胞，或用抗E-Cd单抗与癌细胞混合培养，以阻断胃癌细胞株的粘附功能，该细胞株便由单层柱状变为成纤维状，且在培养基中呈弥漫、松散状生长[4].若将E-Cd cDNA转染至被导入反义mRNA的胃癌细胞中，其粘附功能和单层柱状形态又得以恢复，而侵袭性则受到显著削弱[5].1994年Hirohashi小组应用RT-PCR-SSCP分析技术，发现胃低分化腺癌细胞株能显著表达E-Cd mRNA和E-Cd蛋白，但其mRNA包括了12个碱基对(bp)的内码缺失；另一胃印戒细胞癌株的mRNA和E-Cd蛋白表达均显著降低，其mRNA转录物中被插入了4种不同大小的异常核苷酸片段，尤其是7bp片段的插入，导致转录的移码(framesift)突变.DNA测序发现，某些内外显子交界处DNA突变所致的异常RNA剪接，是造成异常 mRNA的根本原因[3].同年，Becker小组也发现50%的播散型胃癌E-Cd基因突变，包括第8或第9外显子内码缺失所致的剪接点突变和第10外显子bp缺失或点突变所致的非剪接点突变；14%(1/7)的混合型胃癌第9外显子缺失；10%(2/20)肠型胃癌E-Cd基因静止性突变(其氨基酸序列正常)；非胃癌组织未发现E-Cd基因突变[6，7].以上研究表明，E-Cd基因突变必然导致Ca 结合功能丧失，促使胃癌细胞浸润和转移.低分化腺癌或印戒细胞癌等高恶性度、高转移性的胃癌细胞尤其如此.但低恶性度、低转移性的胃癌细胞是否不存在E-Cd基因突变?以及E-Cd基因突变与其粘附功能的确切关系如何?从目前有限的资料中尚难得出定论.
, 百拇医药
2 CD44
CD44是淋巴细胞表面的一种归巢(homing)受体，也属跨膜糖蛋白，能特异性地结合基质中的透明质酸和胶原.CD44具有多种结构形式，其分子量差异大，功能复杂.人CD44基因位于染色体11p，含有20个高度保守的外显子.后者按表达方式分为两种类型：组成型和Ⅴ区变异拼接型(Ⅴ1-Ⅴ10).仅含组成型外显子的CD44转录子称为标准CD44s，含有Ⅴ区外显子的转录子称为CD44v变异体.正常组织细胞和非转移的癌细胞以表达CD44s为主，而转移性癌细胞则可显著表达CD44v.例如，乳腺癌细胞系13762NF、结肠癌细胞系HT29[13]和高转移性胰腺癌细胞系Sp73 ASML等均可表达不同Ⅴ区外显子组合的CD44v.1991年德国科学家通过制备对高、低转移性胰腺癌细胞呈不同特异性的单克隆抗体，成功地筛选到两个不同的CD44v cDNA 克隆：pMeta-1和pMeta-2.对其加以扩散和进行序列分析发现，它们都是含有不同Ⅴ区外显子的CD44v拼接变异体[14].非转移的BSp73AS癌细胞转染这两种CD44v cDNA后可发生转移.致瘤实验表明，未转染的BSp73AS细胞只在同源大鼠足趾上接种部位，形成局限性肿瘤，而转染的BSp73AS细胞却获得了与BSp73ASML细胞相类似的高侵袭性，能在数天内迅速转移至邻近淋巴结和肺脏；若同时静注特异性单抗则可明显逆转这种侵袭转移倾向[14].免疫组化实验证实人正常结肠粘膜上皮细胞只低水平表达CD44s蛋白，CD44v的表达几乎缺如.但人结肠癌前病变组织、浸润灶尤其是肝转移灶中的CD44v的表达非常显著[15].所以CD44基因的变异性表达与癌细胞的侵袭性密切
, 百拇医药
相关[16].
3 LN受体
层粘蛋白(LN)受体分为intergrins类(α6β1，α7β1等)和非Intergrins类(Mr 67000 LN受体等).Sager等[17]应用差异显示(differential display)技术发现乳癌的Integrin α6亚基因表达缺失.因而推测该亚基可能是一种潜在的肿瘤抑制基因[17].Mr 67000 LN受体能识别LN分子的β2链，其前身物(37-KD LN受体)基因目前已被几个实验室克隆[18].Mr 67000 LN受体在胃癌等许多转移性癌灶中显著升高[19]，尤其是与乳癌患者的不良预后相关.它的表达也可能在人肺巨细胞癌的转移过程中起着某种作用[20].
, 百拇医药
综上所述，在CD44、E-Cd和67-KD LN受体三CAR中，目前国外研究热点仅限于针对单个CAR的表达或针对某一CAR基因突变等方面.若能在具有不同转移潜能的若干胃癌细胞系上分别观察两个或两个以上CAR的含量、分布及其基因突变状况，相信会从某些CAR的生物学活性及基因调控等方面进一步阐明胃癌细胞粘附与转移的分子机理.
4 参考文献
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2 Yasui W, Sano T, Noshimura K, et al. Expression of P-cadherin in gastric carcinomas and its reduction in tumor progression.
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5 Frixen UH, Behrens J, Sachs M, et al. E-cadherin-mediated cell-cell adhesion prevents invasiveness of human carcinoma cells.
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12 Shimoyama Y, Nagafuchi A, Fujita S, et al. Cadherin dysfunction in a human cancer cell line:possible involvement of loss of
α-catenin expression in reduced cell-cell adhesiveness. Cancer Res, 1992;52(9):5770-5774
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CD44 lymphocyte “homing” “receptor expressed by hemopoietic cells. J Exp Med, 1991;174(1):1-10
15 Salmi M, Gron-Virta K, Sointu P, et al. Regulated expression of exon v6 containing isoforms of CD44 in man: downregulation
during malignant transformation of tumors of squamocellular origin. J Cell Biol, 1993;122(1):431-437
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16 金顺钱，张伟.CD44的变异性表达和肿瘤转移.国外医学分子生物学分册，1994：162(2)：58-62
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FASEB J, 1993;7(2):964-970
18 Rao C, Castronovo V, Schmitt MC, et al. Evidence for a precursor of the high affinity metastasis associated murine laminin
receptor. Biochemistry, 1989;28(3):7476-7486
19 Vincent T. Expression of 67-KDa laminin receptor in human breast cancer cells: regulation by progestins. Clin Exp Metastasis,1993;11(1):251
20 张鸿来，吴秉铨，张卫国，等.高转移人肺巨细胞癌细胞67-KD层粘连蛋白受体基因表达.中华肿瘤杂志，1994；16(6)：403-406, 百拇医药(细胞粘附分子基因突变与胃癌细胞粘附和转移的关系 王元和, 许洪卫)