整合素与肝细胞癌的侵袭与转移
1上海市北医院外科 上海市 200435
2中国人民解放军第四军医大学621楼12室 陕西省西安市 710033
项目负责人 马晓明上海市北医院外科 上海市 200435
收稿日期 1999-04-28 接收日期 1999-07-19
Subject headings liver neoplasms; carcinoma, hepatocellular; integrins; neoplasm metastasis
主题词 肝肿瘤；癌，肝细胞；整合素；肿瘤转移
, 百拇医药
整合素[1]家族为粘附分子中一类由一个alfa亚单位与一个beta亚单位以非共价键连接而成的异二聚体胯膜糖蛋白. 目前已知的亚单位有25种alfa亚单位及11种beta亚单位，形成20余种不同的整合素. alfa, beta亚单位氨基端的球形域相互连接构成整合素胞外配基结合区. Alfa亚单位胞外域较长，含钙离子结合区，胞内域则较短. Beta亚单位的特点是胞外域含有胱氨酸的重复序列，胞内域较长. 可通过与纽带蛋白等结合完成细胞内外双向信号的传递.
1 肿瘤细胞的侵袭与转移
胞外基质配体相结合的识别位点已经确认，常见的是精氨酰-甘氨酰-天冬氨酸三肽结构(RGD).多数的整合素为RGD依赖性，也有其他序列[2，3]. 整合素通过识别细胞外基质成分如：胶原层粘连蛋白，纤维粘连蛋白，及细胞膜上免疫球蛋白超家族粘附分子，细胞间粘附分子(ICAM)等介导细胞-基质及细胞-细胞间的粘附反应，并接受，传导级联信号以调节细胞存活，凋亡，运动，增殖及炎症，愈合，肿瘤的侵袭转移等过程中起重要作用.
, 百拇医药
肿瘤转移的起始是从侵袭上皮及内皮下的基底膜开始的. 基底膜的主要成分是胶原，层粘连蛋白，纤维粘连蛋白等. 这些成分大多可以与含betal亚单位的整合素结合. 因而肿瘤细胞表达胶原，层粘连蛋白相应的受体整合素，则有利于肿瘤细胞粘附与基底膜，从而促进了肿瘤细胞的转移.
2 整合素在人肝细胞癌中的表达与肝细胞癌的侵袭与转移
实验表明，整合素通过传递特定的信号或诱导基因的表达而调控肿瘤细胞的存在或凋亡，较常见的是alfa5 betal与alfav beta3. 由于整合素作为信号传递分子，介导肿瘤细胞内外双向的信号传递，其beta亚单位连接与细胞骨架，从而推断 beta亚单位司信号传递，而alfa亚单位则与基质特异性粘附. 目前认为整合素的信号传递可能有以下几个途径：①局部粘附激酶(PP125FAK) 和其他酪氨酸激酶所至的酪氨酸磷酸化作用. ②Ca2+有升高及钙激活蛋白酶的作用. ③G蛋白途径. ④通过影响白介素的产物. ⑤通过影响cAMP的水平及细胞骨架的改变等[4-6]. 不同的整合素可能采用不同的途径传导信号，而传递信号途径的多样性也可能是不同整合素特异性作用的体现.
, http://www.100md.com
由于肝细胞表面存在大量的纤维粘连蛋白，而肝窦内皮下无基底膜，肝癌细胞不能象其他肿瘤细胞一样粘附于层粘连蛋白或胶原. 因此整合素介导肝细胞癌转移，细胞粘附于纤维粘连蛋白形成转移灶过程中起决定性作用[7]. 这涉及几类纤维粘连蛋白受体，如：alfa4, alfa5, alfav亚单位的整合素. 整合素alfav beta3在正常组织仅为微量表达而在肝细胞癌组织则高度表达[8，9].
Yao et al[10]通过免疫组化及Northern印迹分析alfa5亚单位在人肝细胞癌细胞的表达，发现alfa5亚单位在肿瘤组织中表达阳性率低于非肿瘤组织，尤其在恶性度高的肝细胞癌表现型中，整合素alfa5亚单位表达的减低更为常见. 另外他们还利用反转录酶链式反应检测LCID20(高转移性肝细胞癌)及LCID35(低转移性肝细胞癌)中alfa5 mRNA水平. 结果显示整合素alfa5在LCID20中阴性，而在LCID35中阳性，并且利用alfa5亚单位抗体则可以阻断肝细胞癌细胞与纤维粘连蛋白的粘着. 从而证实了整合素alfa5亚单位表达减低与肝细胞癌高度恶性，即明显的侵袭转移特性密切相关.
, 百拇医药
Zhao et al [11，12]利用Northern印迹杂交，核酸原位杂交及免疫组化等技术，对15例人肝细胞癌细胞，5例癌旁肝硬变组织和3例正常肝组织进行研究发现，不同分化程度的肝细胞癌细胞中整合素alfa5 betal与纤维粘连蛋白mRNA表达水平的变化与相应蛋白水平改变相平行. 提示整合素alfa5 betal与纤维粘连蛋白表达的减少主要是其相应基因转录水平下调的结果. 同时发现低分化肝细胞癌细胞中alfa5亚单位与纤维粘连蛋白mRNAs下调幅度大于整合素betalmRNA. 造成整合素alfa5 betal亚单位转录水平不平衡的原因可能与肝细胞癌中尚表达其他含betal亚单位的整合素有关.
另外，Torimura et al[13]通过免疫组化的方法研究肝细胞癌时发现随着层粘连蛋白的沉积，层粘连蛋白结合整合素(alfa1 beta1, alfa2, beta1, alfa3, beta1, alfa6, beta1)表达改变，尤其是alfa6 betal在肝细胞癌时表达明显增高.
, 百拇医药
sheu et al[14]研究发现，整合素与细胞外基质如纤维粘连蛋白，层粘连蛋白已证实通过RGD序列介导相互作用，而Triflavin(三黄素，一种富含胱氨酸的Mr7500的多肽)原来被认为是血小板凝聚抑制剂，作用与肝细胞癌细胞. 利用免疫荧光的方法分析发现triflavin通过它的RGD序列作用与多种表达与肝细胞癌细胞表面的整合素受体(alfa5 betal, alfa3 beta1和alfav beta3)，结果阻碍了肝细胞癌细胞粘附与细胞外基质.
总之，由于整合素介导的细胞-基质，细胞-细胞间的相互作用，参与肝细胞癌侵袭转移的整个过程. 如能找到适宜的干预措施，干扰整合素与配基相互作用，或找到能特异性增加或减少整合素在肿瘤中的表达的物质将能有效阻抑并控制肿瘤的侵袭及转移. 这将是抗肿瘤药物开发的又一新方向.
3 参考文献
, 百拇医药
1 Cheresh D. Integrins: structure, function and biological properties. Adv Mol Cell Biol, 1993;6:225-228
2 Hynes RO. Integrins: versatility, modulation, and signaling in cell adhesion. Cell, 1992;3:69:11-25
3 Yamada KM. Adhesive recognition sequences. J Biol Chem, 1991;15;266:12809-12812
4 Bates RC, Buret A, van Helden DF, Horton MA, Burns GF. Apoptosis induced by inhibition of intercellular contact.
, 百拇医药
J Cell Biol, 1994;125:403-415
5 F Falk MH, Hultner L, Milner A, Gregory CD, Bornkamm GW. Irradiated fibroblasts protect Burkitt lymphoma cells from apoptosis by
a mechanism independent of bcl-2. Int J Cancer, 1993;30;55:485-491
6 Rosales C, O＇Brien V, Kornberg L, Juliano R. Signal transduction by cell adhesion receptors.
Biochim Biophys Acta, 1995;28:1242:77-98
, 百拇医药
7 Kemperman H, Driessens MH, La Riviere G, Meijne AM, Roos E. Adhesion mechanisms in liver metastasis formation.
Cancer Surv, 1995;24:67-79
8 Brooks PC, Montgomery AM, Rosenfeld M, Reisfeld RA, Hu T, Klier G, Cheresh DA. Integrin alfav beta3 antagonists promote
tumor regression by inducing apoptosis of angiogeneic blood vessels. Cell, 1994;30;79:1157-1164
, 百拇医药
9 Brooks PC, Clark RAF, Cheresh DA. Requirement of vascular integrin alfav beta3 for angiogenesis. Science,
1994;22;264:569-571
10 Yao M, Zhou XD, Zha XL, Shi DR, Fu J, He JY, Lu HF, Tang ZY. Expression of integrin alfa5 subunit and its mediated cell adhesion
in hepatocellular carcinoma. J Cancer Res Clin Oncol, 1997;123:435-440
11 Zhao JM, Zhai WR, Zhang Y'E, Zhou YM, Zhu HG, Zhang JS. Expression of integrin alfa5 betal subunit and fibronectin mRNAs
, 百拇医药
in human hepatocellular carcinoma. Chin J Pathol, 1998;27:94-98
12 Zhao JM, Zhai WR, Zhang Y'E. Expression of integrin alfa5 betal subunit and fibronectin mRNAs in human hepatocellular
carcinoma. Med J Chin PLA, 1998;23:35-37
13 Torimura T, Ueno T, Kin M, Inuzuka S, Sugawara H, Tamaki S, Tsuji R, Sujaku K, Sata M, Tanikawa K. Coordinated expression
of integrin alfa6 beta1 and laminin in hepatocellular carcinoma. Hum Pathol, 1997;28:1131-1138
14 Sheu JR, Lin CH, Peng HC, Huang TF. Triflavin, an Arg-Gly-Asp-containing peptide, inhibits the adhesion of tumor cells to
matrix proteins via binding to multiple integrin receptors expressed on human hepatoma cells.
Proc Soc Exp Biol Med, 1996;213:71-79, http://www.100md.com(马晓明1 汪永录1 潘伯荣2)
2中国人民解放军第四军医大学621楼12室 陕西省西安市 710033
项目负责人 马晓明上海市北医院外科 上海市 200435
收稿日期 1999-04-28 接收日期 1999-07-19
Subject headings liver neoplasms; carcinoma, hepatocellular; integrins; neoplasm metastasis
主题词 肝肿瘤；癌，肝细胞；整合素；肿瘤转移
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整合素[1]家族为粘附分子中一类由一个alfa亚单位与一个beta亚单位以非共价键连接而成的异二聚体胯膜糖蛋白. 目前已知的亚单位有25种alfa亚单位及11种beta亚单位，形成20余种不同的整合素. alfa, beta亚单位氨基端的球形域相互连接构成整合素胞外配基结合区. Alfa亚单位胞外域较长，含钙离子结合区，胞内域则较短. Beta亚单位的特点是胞外域含有胱氨酸的重复序列，胞内域较长. 可通过与纽带蛋白等结合完成细胞内外双向信号的传递.
1 肿瘤细胞的侵袭与转移
胞外基质配体相结合的识别位点已经确认，常见的是精氨酰-甘氨酰-天冬氨酸三肽结构(RGD).多数的整合素为RGD依赖性，也有其他序列[2，3]. 整合素通过识别细胞外基质成分如：胶原层粘连蛋白，纤维粘连蛋白，及细胞膜上免疫球蛋白超家族粘附分子，细胞间粘附分子(ICAM)等介导细胞-基质及细胞-细胞间的粘附反应，并接受，传导级联信号以调节细胞存活，凋亡，运动，增殖及炎症，愈合，肿瘤的侵袭转移等过程中起重要作用.
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肿瘤转移的起始是从侵袭上皮及内皮下的基底膜开始的. 基底膜的主要成分是胶原，层粘连蛋白，纤维粘连蛋白等. 这些成分大多可以与含betal亚单位的整合素结合. 因而肿瘤细胞表达胶原，层粘连蛋白相应的受体整合素，则有利于肿瘤细胞粘附与基底膜，从而促进了肿瘤细胞的转移.
2 整合素在人肝细胞癌中的表达与肝细胞癌的侵袭与转移
实验表明，整合素通过传递特定的信号或诱导基因的表达而调控肿瘤细胞的存在或凋亡，较常见的是alfa5 betal与alfav beta3. 由于整合素作为信号传递分子，介导肿瘤细胞内外双向的信号传递，其beta亚单位连接与细胞骨架，从而推断 beta亚单位司信号传递，而alfa亚单位则与基质特异性粘附. 目前认为整合素的信号传递可能有以下几个途径：①局部粘附激酶(PP125FAK) 和其他酪氨酸激酶所至的酪氨酸磷酸化作用. ②Ca2+有升高及钙激活蛋白酶的作用. ③G蛋白途径. ④通过影响白介素的产物. ⑤通过影响cAMP的水平及细胞骨架的改变等[4-6]. 不同的整合素可能采用不同的途径传导信号，而传递信号途径的多样性也可能是不同整合素特异性作用的体现.
, http://www.100md.com
由于肝细胞表面存在大量的纤维粘连蛋白，而肝窦内皮下无基底膜，肝癌细胞不能象其他肿瘤细胞一样粘附于层粘连蛋白或胶原. 因此整合素介导肝细胞癌转移，细胞粘附于纤维粘连蛋白形成转移灶过程中起决定性作用[7]. 这涉及几类纤维粘连蛋白受体，如：alfa4, alfa5, alfav亚单位的整合素. 整合素alfav beta3在正常组织仅为微量表达而在肝细胞癌组织则高度表达[8，9].
Yao et al[10]通过免疫组化及Northern印迹分析alfa5亚单位在人肝细胞癌细胞的表达，发现alfa5亚单位在肿瘤组织中表达阳性率低于非肿瘤组织，尤其在恶性度高的肝细胞癌表现型中，整合素alfa5亚单位表达的减低更为常见. 另外他们还利用反转录酶链式反应检测LCID20(高转移性肝细胞癌)及LCID35(低转移性肝细胞癌)中alfa5 mRNA水平. 结果显示整合素alfa5在LCID20中阴性，而在LCID35中阳性，并且利用alfa5亚单位抗体则可以阻断肝细胞癌细胞与纤维粘连蛋白的粘着. 从而证实了整合素alfa5亚单位表达减低与肝细胞癌高度恶性，即明显的侵袭转移特性密切相关.
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Zhao et al [11，12]利用Northern印迹杂交，核酸原位杂交及免疫组化等技术，对15例人肝细胞癌细胞，5例癌旁肝硬变组织和3例正常肝组织进行研究发现，不同分化程度的肝细胞癌细胞中整合素alfa5 betal与纤维粘连蛋白mRNA表达水平的变化与相应蛋白水平改变相平行. 提示整合素alfa5 betal与纤维粘连蛋白表达的减少主要是其相应基因转录水平下调的结果. 同时发现低分化肝细胞癌细胞中alfa5亚单位与纤维粘连蛋白mRNAs下调幅度大于整合素betalmRNA. 造成整合素alfa5 betal亚单位转录水平不平衡的原因可能与肝细胞癌中尚表达其他含betal亚单位的整合素有关.
另外，Torimura et al[13]通过免疫组化的方法研究肝细胞癌时发现随着层粘连蛋白的沉积，层粘连蛋白结合整合素(alfa1 beta1, alfa2, beta1, alfa3, beta1, alfa6, beta1)表达改变，尤其是alfa6 betal在肝细胞癌时表达明显增高.
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sheu et al[14]研究发现，整合素与细胞外基质如纤维粘连蛋白，层粘连蛋白已证实通过RGD序列介导相互作用，而Triflavin(三黄素，一种富含胱氨酸的Mr7500的多肽)原来被认为是血小板凝聚抑制剂，作用与肝细胞癌细胞. 利用免疫荧光的方法分析发现triflavin通过它的RGD序列作用与多种表达与肝细胞癌细胞表面的整合素受体(alfa5 betal, alfa3 beta1和alfav beta3)，结果阻碍了肝细胞癌细胞粘附与细胞外基质.
总之，由于整合素介导的细胞-基质，细胞-细胞间的相互作用，参与肝细胞癌侵袭转移的整个过程. 如能找到适宜的干预措施，干扰整合素与配基相互作用，或找到能特异性增加或减少整合素在肿瘤中的表达的物质将能有效阻抑并控制肿瘤的侵袭及转移. 这将是抗肿瘤药物开发的又一新方向.
3 参考文献
, 百拇医药
1 Cheresh D. Integrins: structure, function and biological properties. Adv Mol Cell Biol, 1993;6:225-228
2 Hynes RO. Integrins: versatility, modulation, and signaling in cell adhesion. Cell, 1992;3:69:11-25
3 Yamada KM. Adhesive recognition sequences. J Biol Chem, 1991;15;266:12809-12812
4 Bates RC, Buret A, van Helden DF, Horton MA, Burns GF. Apoptosis induced by inhibition of intercellular contact.
, 百拇医药
J Cell Biol, 1994;125:403-415
5 F Falk MH, Hultner L, Milner A, Gregory CD, Bornkamm GW. Irradiated fibroblasts protect Burkitt lymphoma cells from apoptosis by
a mechanism independent of bcl-2. Int J Cancer, 1993;30;55:485-491
6 Rosales C, O＇Brien V, Kornberg L, Juliano R. Signal transduction by cell adhesion receptors.
Biochim Biophys Acta, 1995;28:1242:77-98
, 百拇医药
7 Kemperman H, Driessens MH, La Riviere G, Meijne AM, Roos E. Adhesion mechanisms in liver metastasis formation.
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8 Brooks PC, Montgomery AM, Rosenfeld M, Reisfeld RA, Hu T, Klier G, Cheresh DA. Integrin alfav beta3 antagonists promote
tumor regression by inducing apoptosis of angiogeneic blood vessels. Cell, 1994;30;79:1157-1164
, 百拇医药
9 Brooks PC, Clark RAF, Cheresh DA. Requirement of vascular integrin alfav beta3 for angiogenesis. Science,
1994;22;264:569-571
10 Yao M, Zhou XD, Zha XL, Shi DR, Fu J, He JY, Lu HF, Tang ZY. Expression of integrin alfa5 subunit and its mediated cell adhesion
in hepatocellular carcinoma. J Cancer Res Clin Oncol, 1997;123:435-440
11 Zhao JM, Zhai WR, Zhang Y'E, Zhou YM, Zhu HG, Zhang JS. Expression of integrin alfa5 betal subunit and fibronectin mRNAs
, 百拇医药
in human hepatocellular carcinoma. Chin J Pathol, 1998;27:94-98
12 Zhao JM, Zhai WR, Zhang Y'E. Expression of integrin alfa5 betal subunit and fibronectin mRNAs in human hepatocellular
carcinoma. Med J Chin PLA, 1998;23:35-37
13 Torimura T, Ueno T, Kin M, Inuzuka S, Sugawara H, Tamaki S, Tsuji R, Sujaku K, Sata M, Tanikawa K. Coordinated expression
of integrin alfa6 beta1 and laminin in hepatocellular carcinoma. Hum Pathol, 1997;28:1131-1138
14 Sheu JR, Lin CH, Peng HC, Huang TF. Triflavin, an Arg-Gly-Asp-containing peptide, inhibits the adhesion of tumor cells to
matrix proteins via binding to multiple integrin receptors expressed on human hepatoma cells.
Proc Soc Exp Biol Med, 1996;213:71-79, http://www.100md.com(马晓明1 汪永录1 潘伯荣2)