粘附分子及其在肝癌转移中的作用
http://www.100md.com
医学空间
复旦大学肝癌研究所，复旦大学医学院附属中山医院 刘银坤
肿瘤侵袭和转移的早期过程包括肿瘤细胞被靶组织的俘获、粘附和转移肿瘤细胞向血管外的游走。分布于血管内皮细胞表面的粘附分子，如E-选择素可以使循环中的肿瘤细胞在其表面上滚动，E-选择素和其配体LeX(a)和sLeX(a)可是能内皮细胞和肿瘤细胞的早期识别和俘获中的关键粘附分子。在其他肿瘤细胞表面的分子如整合蛋白、细胞间粘附分子(ICAM)、血管细胞间粘附分子(VCAM)和细胞外基质分子的共同参与下，转移的肿瘤细胞可完全停止滚动并使肿瘤细胞和血管内皮细胞紧密结合。这种结合最终导致了肿瘤细胞游出血管壁进入靶组织，然后逐渐形成了转移灶。可以假设(1)在肝癌的发生、发展的过程中粘附分子的表达和表达调节都会有异常的改变。(2)在预防肝癌的复发和转移中，抗粘附治疗将会是一种新的治疗方法。
肝癌和血管内皮细胞上粘附分子的表达：
E-钙粘蛋白(E-cadherin)：
, http://www.100md.com
E-钙粘蛋白的基因定位于染色体16q22.1。它的重要的生物学功能是介导同型细胞间的粘附。E-钙粘蛋白等位基因的缺失或表达减少与肝细胞肝癌的侵袭和转移相关。与正常的肝组织相比较，肝癌中可以观测到E-钙粘蛋白mRNA和蛋白水平上的表达的降低。此种细胞高侵袭高转移特性可以通过转染E-cadherin cDNA而阻断，又可应用抗E-cadherin单可隆抗体而再现。提示E-cadherin表达的缺失与人类肿瘤细胞去分化及强侵袭力有关，是非分化性HCC的特征之一。E-cadherin可作为侵袭的抑制物。
sLewiss X (sLeX)及其衍生物
sLeX是一种含有唾液酸和岩藻糖的五糖结构单元，存在与糖蛋白和糖脂中。sLeX及其衍生物主要表达于有关的肿瘤细胞如结肠癌、胃癌细胞中，它是E-selectin的主要配体。以往证明sLeX、sLea抗原表达与人结肠癌细胞的转移能力有关。Terri A 等[62]研究指出21%(16/56)HCC表达sLeX，非癌肝细胞不表达sLeX，HCC伴有肝内转移者sLeX表达阳性者多于不伴转移的HCC，而且HCC的死亡率也与sLeX表达呈正相关。笔者的研究也提示sLeX的主要合成酶系之一α1,3-岩藻糖转移酶(α(1,3)-FucT)在HCC的癌组织中明显高于非癌肝组织，而IV、VI FucT的表达与肝癌的转移表型相关[23]。
, http://www.100md.com
内皮细胞选择素(E-selectin)：
属于粘附分子中的选择素家族，它可以启动肿瘤细胞与内皮细胞的粘附，而在转移中具有重要地位。E-selectin又是一种内皮细胞粘附受体，可由炎性细胞因子，如IL-1、TNF所诱导的。笔者实验小组也证实核因子NFκB的活化和一些癌基因的产物如c-JUN可调节E-selectin的表达。CD15抗体和抗NFκB的活化剂都可以阻断肝癌细胞和血管内皮细胞间的粘附。E-selectin可以介导含有sLeX(a)的肝癌细胞向转移靶组织的移动。已经证明同位素标记的HepG2细胞在转移靶组织肺的集中、积聚主要是由于肺内皮细胞组织在IL-1激活下表达较高的E-selectin的缘故。
细胞间粘附分子-1(Intercellular adhesion molecular-1,ICAM-1)
细胞间粘附分子-1 属Ig样粘附分子超家族。恶性肿瘤中ICAM-1的高表达与肿瘤转移有关[25]。研究亦表明血清ICAM-1在III、IV期HCC中明显高于I期HCC，并在转移性肝癌中显著增加。手术切除肿瘤后，血清ICAM-1水平又显著下降[64]，提示ICAM-1的血清水平与HCC的肝内转移密切相关。应用原位杂交技术，HCC组织中ICAM-1 mRNA的表达也呈现上述相同的规律。近年来Sun JJ等[65]系统地研究了HCC组织、血清以及实验性高转移HCC模型中ICAM-1 mRNA表达及蛋白水平的表达，提出组织及血清中ICAM-1可提示肝癌的发展阶段和侵袭、转移的潜能，并在转移过程中发挥作用。
, http://www.100md.com
整合素：
整合素与HCC转移和复发的关系较少报道。在HCC中肝癌细胞及窦上皮细胞均表达α1β1、α2β1、α3β1及α6β1。定位研究显示α1β1和α6β1在层粘蛋白存在处连续排列，而α2β1、α3β1的排列并不连续。正常肝组织尽管有α1β1，但并没有检测到α2β1、α3β1、α6β1、α6β4和层粘蛋白。提示HCC中α6β1和层粘蛋白的相互作用是十分重要的[66]。Yao M[67]证明了α5整合素亚基与HCC的细胞粘附有关，α5表达的减少与人HCC的恶性表型有关，进一步研究提示[68] α5β1和FN表达的改变与HCC的分化状况、侵袭和转移有关。
抗粘附是防治肝癌转移的新的治疗靶点：
近年来，我们已经设计了一些具有抗粘附分子作用的潜在药物用于对实验性肝癌转移进行干预治疗。如CDA-II 和β肽。
CDA-II(Cell differentiation agent II)
, 百拇医药
CDA-II是一种含有分子量小于5Kda的多肽和一些有机酸的复合物。它可以诱导肿瘤细胞凋亡或通过抑制DNA的甲基化来促进细胞分化。在高剂量时可使抑制肝癌的生长，抑瘤率可达到42%。实验研究表明CDA-II可抑制SMMC-7721肝癌细胞的移动，阻断该细胞与基质粘附分子的粘着。CDA-II可下调原癌基因c-myc, N-ras. C-fos.c-jun 的表达，也下调与肝癌侵袭相关的MMP-9的表达。CDA-II可促进E-钙粘蛋白的表达等，从而逆转了肝癌的侵袭表型。
β肽(βpeptide)：
β肽是一个含有13个氨基酸的多肽。其序列原自于整合素β亚基的保守肽段。功能研究提示在粘附分子的相互作用中它可以作为一个独立的粘附肽段，可以占据细胞外基质分子(ECM)的RGDS粘附区而发挥作用。体外实验证明β肽可有效阻断肝癌细胞SMMC-7721与纤维联结蛋白、内皮细胞、淋巴细胞和自身细胞间的粘附。β肽也被首次应用于对人转移性肝细胞肝癌的实验性干预治疗。结果提示对早期肝癌切除后可有效地阻断或减少肝癌复发和转移。对手术治疗后的晚期肝癌的转移的干预也同样收到良好的效果。与其他抗粘附分子的细胞分化诱导剂或抗体相比较，β肽是一个防治肝癌转移和复发有效试剂，值得进一步研究和推广。
, 百拇医药
参考文献
1. Torii A, Nakayama A, Harada A, et al. Expression of CD15 antigen in hepatocellular carcinoma. Cancer , 1993, 71:3864-7.
2. Zhang Chundong, Liu YK, He B et al: Semi-quantitative analysis of a-1,3-fucotansferase subtypes mRNA in hepatocellular carcinoma. J Shanghai Med Univ 2000, 27,79-82
3. Weston BW, Hiller KM, Mayben JP, et al. Expression of human alpha(1,5)fucosyltransferase antisense sequences inhibits selectin mediated adhesion and liver metastasis of colon carcinoma cells. Cancer Res, 1999, 59:2127-35
, 百拇医药
4. Biancone L, Araki M, Araki K, et al. Redirection of tumor metastasis by expression of E-selectin in vivo. J Exp Med, 1996, 183:581-7.
5.Brodt P, Fallavollita L, Bresalier RS, et al. Liver endothelial E-selectin mediates carcinoma cell adhesion and promotes liver metastasis. Int J Cancer, 1997, 71:612-9
6.Taketomi A, Takenaka K, Matsumata T, et al. Circulating intercellular adhesion molecule-1 in patient with hepatocellular carcinoma before and after hepatic resection. Hepatogastroenterology, 1997, 44:477-83.7. Sun JJ, Zhou XD, Liu YK, et al. Invasion and metastasis of liver cancer: expression of intercellular adhesion molecule 1. J Cancer Res Clin Oncol, 1999, 125:28-34
, http://www.100md.com
7.Torimura T, Ueno T, Kin M, et al. Coordinated expression of integrin alpha6beta1 and laminin in hepatocellular carcinoma. Hum Pathol, 1997, 28:1131-8
8.Yao M, Zhou XD, Zha XL, et al. Expression of the integrin alpha5 subunit and its mediated cell adhesion in hepatocellular carcinoma. J Cancer Res Clin Oncol, 1997, 123:435-40
9.Zhao J, Zhai W, Zhang Y. Expression and detection of integrin alpha 5 beta 1, fibronectin and its fragment in patients with hepatocellular carcinoma. Chung Hua Ping Li Hsueh Tsa Chih, 1997, 26:65-9.
, 百拇医药
10. JJ Sun, XD Zhou, YK Liu, et al. Invasion and metastasis of liver cancer: expression of intercellular adhesion molecule 1. J Cancer Res Clin Oncol 1999; 125:28
11. YK Liu, Nemoto A, Y Feng, et al. The binding ability to matrix proteins and the inhibitory effects on cell adhesion of synthetic peptides derived from a conserved sequence of integrins. J Biochem 1997; 121:67-74
12. 孙婧景，周信达，刘银坤，等。细胞分化诱导剂防治裸鼠肝癌转移复发的疗效。中华肝胆外科杂志 1999；5：14, http://www.100md.com
肿瘤侵袭和转移的早期过程包括肿瘤细胞被靶组织的俘获、粘附和转移肿瘤细胞向血管外的游走。分布于血管内皮细胞表面的粘附分子，如E-选择素可以使循环中的肿瘤细胞在其表面上滚动，E-选择素和其配体LeX(a)和sLeX(a)可是能内皮细胞和肿瘤细胞的早期识别和俘获中的关键粘附分子。在其他肿瘤细胞表面的分子如整合蛋白、细胞间粘附分子(ICAM)、血管细胞间粘附分子(VCAM)和细胞外基质分子的共同参与下，转移的肿瘤细胞可完全停止滚动并使肿瘤细胞和血管内皮细胞紧密结合。这种结合最终导致了肿瘤细胞游出血管壁进入靶组织，然后逐渐形成了转移灶。可以假设(1)在肝癌的发生、发展的过程中粘附分子的表达和表达调节都会有异常的改变。(2)在预防肝癌的复发和转移中，抗粘附治疗将会是一种新的治疗方法。
肝癌和血管内皮细胞上粘附分子的表达：
E-钙粘蛋白(E-cadherin)：
, http://www.100md.com
E-钙粘蛋白的基因定位于染色体16q22.1。它的重要的生物学功能是介导同型细胞间的粘附。E-钙粘蛋白等位基因的缺失或表达减少与肝细胞肝癌的侵袭和转移相关。与正常的肝组织相比较，肝癌中可以观测到E-钙粘蛋白mRNA和蛋白水平上的表达的降低。此种细胞高侵袭高转移特性可以通过转染E-cadherin cDNA而阻断，又可应用抗E-cadherin单可隆抗体而再现。提示E-cadherin表达的缺失与人类肿瘤细胞去分化及强侵袭力有关，是非分化性HCC的特征之一。E-cadherin可作为侵袭的抑制物。
sLewiss X (sLeX)及其衍生物
sLeX是一种含有唾液酸和岩藻糖的五糖结构单元，存在与糖蛋白和糖脂中。sLeX及其衍生物主要表达于有关的肿瘤细胞如结肠癌、胃癌细胞中，它是E-selectin的主要配体。以往证明sLeX、sLea抗原表达与人结肠癌细胞的转移能力有关。Terri A 等[62]研究指出21%(16/56)HCC表达sLeX，非癌肝细胞不表达sLeX，HCC伴有肝内转移者sLeX表达阳性者多于不伴转移的HCC，而且HCC的死亡率也与sLeX表达呈正相关。笔者的研究也提示sLeX的主要合成酶系之一α1,3-岩藻糖转移酶(α(1,3)-FucT)在HCC的癌组织中明显高于非癌肝组织，而IV、VI FucT的表达与肝癌的转移表型相关[23]。
, http://www.100md.com
内皮细胞选择素(E-selectin)：
属于粘附分子中的选择素家族，它可以启动肿瘤细胞与内皮细胞的粘附，而在转移中具有重要地位。E-selectin又是一种内皮细胞粘附受体，可由炎性细胞因子，如IL-1、TNF所诱导的。笔者实验小组也证实核因子NFκB的活化和一些癌基因的产物如c-JUN可调节E-selectin的表达。CD15抗体和抗NFκB的活化剂都可以阻断肝癌细胞和血管内皮细胞间的粘附。E-selectin可以介导含有sLeX(a)的肝癌细胞向转移靶组织的移动。已经证明同位素标记的HepG2细胞在转移靶组织肺的集中、积聚主要是由于肺内皮细胞组织在IL-1激活下表达较高的E-selectin的缘故。
细胞间粘附分子-1(Intercellular adhesion molecular-1,ICAM-1)
细胞间粘附分子-1 属Ig样粘附分子超家族。恶性肿瘤中ICAM-1的高表达与肿瘤转移有关[25]。研究亦表明血清ICAM-1在III、IV期HCC中明显高于I期HCC，并在转移性肝癌中显著增加。手术切除肿瘤后，血清ICAM-1水平又显著下降[64]，提示ICAM-1的血清水平与HCC的肝内转移密切相关。应用原位杂交技术，HCC组织中ICAM-1 mRNA的表达也呈现上述相同的规律。近年来Sun JJ等[65]系统地研究了HCC组织、血清以及实验性高转移HCC模型中ICAM-1 mRNA表达及蛋白水平的表达，提出组织及血清中ICAM-1可提示肝癌的发展阶段和侵袭、转移的潜能，并在转移过程中发挥作用。
, http://www.100md.com
整合素：
整合素与HCC转移和复发的关系较少报道。在HCC中肝癌细胞及窦上皮细胞均表达α1β1、α2β1、α3β1及α6β1。定位研究显示α1β1和α6β1在层粘蛋白存在处连续排列，而α2β1、α3β1的排列并不连续。正常肝组织尽管有α1β1，但并没有检测到α2β1、α3β1、α6β1、α6β4和层粘蛋白。提示HCC中α6β1和层粘蛋白的相互作用是十分重要的[66]。Yao M[67]证明了α5整合素亚基与HCC的细胞粘附有关，α5表达的减少与人HCC的恶性表型有关，进一步研究提示[68] α5β1和FN表达的改变与HCC的分化状况、侵袭和转移有关。
抗粘附是防治肝癌转移的新的治疗靶点：
近年来，我们已经设计了一些具有抗粘附分子作用的潜在药物用于对实验性肝癌转移进行干预治疗。如CDA-II 和β肽。
CDA-II(Cell differentiation agent II)
, 百拇医药
CDA-II是一种含有分子量小于5Kda的多肽和一些有机酸的复合物。它可以诱导肿瘤细胞凋亡或通过抑制DNA的甲基化来促进细胞分化。在高剂量时可使抑制肝癌的生长，抑瘤率可达到42%。实验研究表明CDA-II可抑制SMMC-7721肝癌细胞的移动，阻断该细胞与基质粘附分子的粘着。CDA-II可下调原癌基因c-myc, N-ras. C-fos.c-jun 的表达，也下调与肝癌侵袭相关的MMP-9的表达。CDA-II可促进E-钙粘蛋白的表达等，从而逆转了肝癌的侵袭表型。
β肽(βpeptide)：
β肽是一个含有13个氨基酸的多肽。其序列原自于整合素β亚基的保守肽段。功能研究提示在粘附分子的相互作用中它可以作为一个独立的粘附肽段，可以占据细胞外基质分子(ECM)的RGDS粘附区而发挥作用。体外实验证明β肽可有效阻断肝癌细胞SMMC-7721与纤维联结蛋白、内皮细胞、淋巴细胞和自身细胞间的粘附。β肽也被首次应用于对人转移性肝细胞肝癌的实验性干预治疗。结果提示对早期肝癌切除后可有效地阻断或减少肝癌复发和转移。对手术治疗后的晚期肝癌的转移的干预也同样收到良好的效果。与其他抗粘附分子的细胞分化诱导剂或抗体相比较，β肽是一个防治肝癌转移和复发有效试剂，值得进一步研究和推广。
, 百拇医药
参考文献
1. Torii A, Nakayama A, Harada A, et al. Expression of CD15 antigen in hepatocellular carcinoma. Cancer , 1993, 71:3864-7.
2. Zhang Chundong, Liu YK, He B et al: Semi-quantitative analysis of a-1,3-fucotansferase subtypes mRNA in hepatocellular carcinoma. J Shanghai Med Univ 2000, 27,79-82
3. Weston BW, Hiller KM, Mayben JP, et al. Expression of human alpha(1,5)fucosyltransferase antisense sequences inhibits selectin mediated adhesion and liver metastasis of colon carcinoma cells. Cancer Res, 1999, 59:2127-35
, 百拇医药
4. Biancone L, Araki M, Araki K, et al. Redirection of tumor metastasis by expression of E-selectin in vivo. J Exp Med, 1996, 183:581-7.
5.Brodt P, Fallavollita L, Bresalier RS, et al. Liver endothelial E-selectin mediates carcinoma cell adhesion and promotes liver metastasis. Int J Cancer, 1997, 71:612-9
6.Taketomi A, Takenaka K, Matsumata T, et al. Circulating intercellular adhesion molecule-1 in patient with hepatocellular carcinoma before and after hepatic resection. Hepatogastroenterology, 1997, 44:477-83.7. Sun JJ, Zhou XD, Liu YK, et al. Invasion and metastasis of liver cancer: expression of intercellular adhesion molecule 1. J Cancer Res Clin Oncol, 1999, 125:28-34
, http://www.100md.com
7.Torimura T, Ueno T, Kin M, et al. Coordinated expression of integrin alpha6beta1 and laminin in hepatocellular carcinoma. Hum Pathol, 1997, 28:1131-8
8.Yao M, Zhou XD, Zha XL, et al. Expression of the integrin alpha5 subunit and its mediated cell adhesion in hepatocellular carcinoma. J Cancer Res Clin Oncol, 1997, 123:435-40
9.Zhao J, Zhai W, Zhang Y. Expression and detection of integrin alpha 5 beta 1, fibronectin and its fragment in patients with hepatocellular carcinoma. Chung Hua Ping Li Hsueh Tsa Chih, 1997, 26:65-9.
, 百拇医药
10. JJ Sun, XD Zhou, YK Liu, et al. Invasion and metastasis of liver cancer: expression of intercellular adhesion molecule 1. J Cancer Res Clin Oncol 1999; 125:28
11. YK Liu, Nemoto A, Y Feng, et al. The binding ability to matrix proteins and the inhibitory effects on cell adhesion of synthetic peptides derived from a conserved sequence of integrins. J Biochem 1997; 121:67-74
12. 孙婧景，周信达，刘银坤，等。细胞分化诱导剂防治裸鼠肝癌转移复发的疗效。中华肝胆外科杂志 1999；5：14, http://www.100md.com