原鈣黏蛋白δ在惡性腫瘤中的研究進展

敬一丹 馮成敏 程 瑤 張 震 劉 海

川北醫學院附屬醫院耳鼻咽喉頭頸外科，四川南充 637000

惡性腫瘤是以細胞異常增殖為特點的一類疾病，伴隨人類疾病譜的改變，已成為嚴重威脅人類健康的重要疾病。惡性腫瘤發生發展過程涉及復雜的分子機制，是多基因參與、多階段發生、長時間形成的病變過程。原鈣黏蛋白δ（delta protocadherins，δ-PCDHs）是鈣黏蛋白超家族的成員，其在不同惡性腫瘤中經常異常表達。前期研究多認為δ-PCDHs 可以作為多種腫瘤的抑制基因，而近年來其在惡性腫瘤中的致癌作用也已被發現，受到研究者們的廣泛關注。本文重點闡述近年來δ-PCDHs 部分重要成員與人惡性腫瘤相關研究進展，并分析其影響惡性腫瘤發生發展的潛在機制。

1 δ-PCDHs的分類和結構

原鈣黏蛋白是一種跨膜蛋白，是鈣黏蛋白超家族的成員，在細胞粘附和下游信號通路調控中發揮著重要作用[1-2]。作為鈣黏蛋白最大的亞家族，PCDHs 又包含集群PCDHs（分為α-、β-、γ-PCDHs）和非集群PCDHs。后者位于三個不同染色體位點，并根據它們的同源性又分為δ1（PCDH1， PCDH7， PCDH9， PCDH11， PCDH20）、δ2（PCDH8， PCDH10， PCDH12， PCDH17，PCDH18， PCDH19） 和ε（PCDH15， PCDH16，PCDH21， MUCDHL）亞群。除PCDH12 與PCDH20外的δ1 PCDHs 和δ2 PCDHs 有共同的保守胞質模序（cytoplasmic motif，CM）1 和CM2，δ1 PCDHs比其他的非集群PCDHs 多了一個保守的模序CM3。PCDHs 種類及結構的復雜性也提示著其有著多種多樣的功能。

2 δ-PCDHs部分成員與惡性腫瘤的相關研究

2.1 PCDH7與惡性腫瘤

PCDH7 在不同類型的腫瘤中具有特定的功能。將患者源性和細胞系源性的三陰性乳腺癌干細胞引入小鼠體內建立腫瘤模型，發現PCDH7-磷脂酶C（PLC）β-Ca2+- 鈣調素依賴蛋白激酶Ⅱ（CAMK Ⅱ）/S100 鈣結合蛋白A4（S100A4）信號通道介導了星形膠質細胞參與的腫瘤細胞激活過程，最終導致了腦部轉移性腫瘤病灶的生長。選擇性抑制PLC 的藥物依地福新（ET-18-OCH3，edelfosine）可阻斷PCDH7 信號通道傳遞，在動物模型上有效阻止了乳腺癌腦轉移的發生。這項工作首次發現并驗證了三陰性乳腺癌腦轉移的分子機制，為乳腺癌腦轉移的預防與治療提供了線索[3]。Zhou 等[4]發現在非小細胞肺癌中PCDH7 過表達，與較差的預后有關。PCDH7 過表達可與突變的表皮生長因子受體（EGFR）和鼠類肉瘤病毒癌基因（KRAS）等肺癌驅動因子有效協同，誘導絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）信號轉導和腫瘤發生。相反，PCDH7 功能缺失抑制腫瘤生長并使非小細胞肺癌細胞對MAPK 抑制劑敏感。進一步通過基因編輯技術進行體內基因組編輯，使KRAS 蛋白的第12 位氨基酸由G 變為D 的突變體（KRASG12D），PCDH7 功能喪失。在小鼠中，PCDH7 失活顯著降低了肺癌的發展，延長了生存時間，并降低了細胞外調節蛋白激酶（ERK）1 和ERK2 的磷酸化激活。這些發現驗證了PCDH7 在體內的重要致癌功能[5]。PCDH7 在胃癌中低表達，特別是在有淋巴結轉移的胃癌組織中。低表達的PCDH7 與Lauren 分型、淋巴結轉移、腫瘤分期及不良預后有顯著相關性。下調PCDH7 后胃癌細胞的遷移和侵襲能力顯著提高，但對胃癌細胞的增殖無影響。此外，在PCDH7 缺失的胃癌細胞中鈣黏蛋白E 表達下調。因此，PCDH7 可能在胃癌的侵襲轉移中發揮重要作用，可通過抑制鈣黏蛋白E 來抑制細胞的遷移和侵襲[6]。PCDH7 在大量去勢抵抗性前列腺癌患者中過表達，促進了異常的MAPK 激酶（MEK）/絲氨酸蘇氨酸蛋白激酶（AKT）信號通路。提示PCDH7 可能是目前無法治愈的前列腺癌患者亞群中一個有吸引力的靶點[7]。

2.2 PCDH8與惡性腫瘤

PCDH8 可能與惡性腫瘤的發生發展有著密切聯系。前列腺癌組織中PCDH8 表達水平降低且其啟動子高甲基化。此外，PCDH8 的甲基化狀態與腫瘤大小、腫瘤形狀（乳頭狀/非乳頭狀）、腫瘤分期和腫瘤分級密切相關，而與患者的年齡沒有相關性。PCDH8 基因啟動子高甲基化患者的復發率為36.17%，死亡率為29.79%，顯著高于高甲基化陰性患者。因此，前列腺癌中PCDH8 基因的甲基化狀態可能是前列腺癌早期診斷和預測預后的重要標志物[8]?；虮磉_譜交互分析（GEPIA）和Kaplan-Meier 繪圖儀數據顯示，在胃癌中，PCDH8 的高表達與較差的預后顯著相關。胃癌細胞中異位表達PCDH8 可促進體外侵襲遷移和體內轉移，下調PCDH8 可抑制體外侵襲遷移。RNA 測序和基因富集分析發現細胞外基質受體相互作用途徑顯著富集，PCDH8 過表達組層粘連蛋白γ2（LAMC2）的表達顯著增加。在GEPIA 數據庫中，LAMC2的高表達與胃癌不良預后顯著相關。裸鼠肝轉移灶中PCDH8 過表達后，免疫組化進一步證實了LAMC2 的上調。首次證明通過上調PCDH8 增加LAMC2 表達是促進胃癌轉移的特性和分子機制之一。高表達的PCDH8 可作為臨床不良預后的生物標志物[9]。 在卵巢癌組織中PCDH8 低表達。多因素分析得出PCDH8 表達、國際婦產聯合會分期、轉移和復發是影響患者整體生存的獨立預后因素。晚期腫瘤患者、復發患者卵巢癌組織中PCDH8 表達水平較低，預后差，總生存率低。體外過表達PCDH8 可抑制卵巢癌細胞的增殖、遷移、侵襲和集落形成。體內實驗也證實過表達PCDH8可抑制卵巢癌細胞的生長。因此，PCDH8 在卵巢癌的發生發展中發揮重要作用，可能是一種候選的腫瘤抑制因子[10]。

2.3 PCDH9與惡性腫瘤

既往研究表明PCDH9 在多種癌組織中表達明顯低于健康器官組織。在前列腺癌中，PCDH9 在進展到晚期或轉移階段過程中顯著下調。此外，PCDH9 表達越低，復發時間越短，概率越高，組織學類型越差，總生存率越低[11]。在22%（24/111）的原發性肝癌組織中觀察到PCDH9 啟動子甲基化，與腫瘤大小、肝內播散相關。用DNA 去甲基化試劑5-氮雜胞苷（5-azacytidine，5-AZA）處理高甲基化肝細胞癌細胞后，PCDH9 mRNA 的表達恢復，并發現恢復PCDH9 的表達可以抑制腫瘤細胞的增殖和異種移植瘤的形成。此外，恢復PCDH9 表達可通過誘導細胞周期阻滯在G0/G1 期，抑制肝癌細胞系的細胞增殖。因此，PCDH9 可能是肝細胞癌發病機制中一個新的抑癌候選基因[12]。在對細胞毒性藥物（紫杉醇、拓撲替康、阿霉素和順鉑）耐藥的卵巢癌細胞系中檢測PCDH9 基因的表達[13-14]，研究顯示，在紫杉醇耐藥細胞系中PCDH9 轉錄水平有統計學意義的下降。這可作為進一步研究PCDH9在化療耐藥發生過程中的作用的起點。PCDH9 可能在腫瘤發生和轉移形成中發揮關鍵作用，并在化療耐藥性的形成中發揮潛在作用，提示PCDH9 的重新表達可能是一種潛在的卵巢癌治療策略。曲古抑菌素A（TSA）可在體外抑制胃癌SGC-7901細胞遷移和侵襲，這可能與其促進PCDH9 基因表達，繼而下調Snail、基質金屬蛋白酶（MMP）-2 和MMP-9 蛋白表達，上調鈣黏蛋白E 表達有關[15]。

2.4 PCDH10與惡性腫瘤

PCDH10 表達降低與肝細胞癌患者預后不良密切相關，是一種有價值的肝細胞癌生物標志物[16]。PCDH10 可以抑制磷脂酰肌醇3-激酶 （PI3K）-AKT信號通路，從而在肝細胞癌中發揮抑制作用[17]。與正常乳腺組織相比，乳腺癌組織中PCDH10 mRNA表達明顯降低。PCDH10 甲基化與腫瘤大小相關，但與其他臨床因素無關。生存分析顯示，PCDH10甲基化患者的總生存期明顯低于PCDH10 未甲基化患者[18]。5-氮雜-2’-脫氧胞苷（5-Aza-CdR）能夠反轉PCDH10 的mRNA 和蛋白表達；PCDH10表達恢復后MDA-MB-231 細胞的侵襲遷移能力受到抑制；免疫印跡法（western blot）檢測發現，MDA-MB-231 細胞經5-Aza-CdR 處理后DNA 甲基轉 移酶（DNMT） 3A、DNMT3B、核 因子（NF）-κB p65、MMP-2 和MMP-9 的表達下調。因此，5-Aza-CdR 可 抑 制MDA-MB-231 細 胞DNMT3A和DNMT3B的表達，使抑癌基因PCDH10表達恢復，從而通過阻滯NF-κB p65 的活化，下調MMP-2 和MMP-9 表達而抑制乳腺癌細胞的侵襲轉移[19]。構建穩定過表達PCDH10 的人乳腺癌MDA-MB-231細胞，并經過RT-PCR 與Western blot 驗證。與陰性對照組相比，過表達PCDH10 可顯著抑制細胞增殖（P＜0.05），誘導細胞發生G1 期阻滯；并可顯著下調細胞周期蛋白D1（cyclin D1）和細胞周期蛋白依賴性激酶4（CDK4）蛋白表達，降低NF-κB p65 和NF-κB 抑制蛋白α（IκBα）的磷酸化水平（P＜0.05）。因此，PCDH10 可抑制乳腺癌細胞增殖，阻滯細胞周期進程，其機制可能與NF-κB/cyclin D1 信號通路有關[20]。淋巴瘤細胞中過表達PCDH10 可下調β-連環蛋白（β-catenin）的表達，并抑制MMP7 和MMP9 的表達，最終抑制淋巴瘤細胞的侵襲潛能[21]。PCDH10 的甲基化狀態可以預測胰腺導管腺癌患者的預后，并在無進展生存期方面對預后有顯著影響。高水平的PCDH10 啟動子甲基化可能有助于識別疾病進展的高風險患者，有助于對胰腺導管腺癌患者進行更準確的分層，以便進行個性化的臨床管理[22]。洪蓮蓮等[23]采用免疫組織化學法檢測202 例胃癌患者癌組織及其相應的癌旁組織中PCDH10 的表達，分析其與患者臨床病理特征和預后的關系。得出胃癌組織中PCDH10蛋白的低表達率顯著高于癌旁組織。胃癌組織中PCDH10 低表達與患者幽門螺桿菌感染狀態、腫瘤大小、淋巴管侵犯、浸潤深度、淋巴結轉移、遠處轉移及TNM 分期顯著相關，而與患者性別、腫瘤診斷時年齡、腫瘤部位、腫瘤生長模式、腫瘤分化程度和靜脈侵犯無明顯相關。Kaplan-Meier生存分析結果顯示，PCDH10 低表達的胃癌患者與PCDH10 正?；蚋弑磉_患者比較，其總生存期顯著縮短，兩者比較差異有統計學意義。但Cox多因素回歸分析結果表明PCDH10 低表達不是影響胃癌患者獨立預后因素。由此得出結論，PCDH10 在胃癌組織中表達下調，與腫瘤發生進展及患者預后顯著相關。

2.5 PCDH17與惡性腫瘤

既往研究表明，PCDH17 具有抑癌功能。在泌尿系腫瘤中，PCDH17 常因異常的啟動子甲基化而失活。腎癌患者的血清常見PCDH17 甲基化，與不良預后的有關，是腎癌患者術后潛在的預后生物標志物[24]。將75 例非肌肉浸潤性和肌肉浸潤性膀胱癌手術患者的石蠟包塊切片進行免疫組化染色，結果提示PCDH17 低表達與肌肉浸潤性膀胱癌顯著相關。此外，PCDH17 的表達與膀胱癌的生存率顯著相關，明顯低表達的患者預后較差。這提示PCDH17 可能是膀胱癌患者診治的潛在靶標[25]。Thanh Nha Uyen L 等[26]揭示了PCDH17 基因在急性白血病中下調，重新激活PCDH17 基因表達抑制了白血病細胞的增殖，PCDH17 可能是急性白血病中常見的抑癌基因。組蛋白乙?；赡鼙菵NA 甲基化在調控PCDH17 mRNA 表達中發揮更重要的作用，提示其可能是急性白血病治療的潛在藥物靶點。PCDH17 在肝細胞癌細胞周期中起重要作用，是一種抑癌基因。Xiang 等[27]研究發現miR-23a-3p 的高表達可能通過靶向調控PCDH17 促進肝癌細胞G1/S 周期的轉變。miR-23a-3p 可以作為肝細胞癌檢測的分子靶點。Kong 等[28]通過280 例三陰性乳腺癌患者的實驗結果表明，PCDH17 甲基化狀態可以預測三陰性乳腺癌患者對新輔助化療的反應。因此，這種表觀遺傳特征可以作為治療效果的指標。啟動子異常高甲基化可能是PCDH17 下調并促進鼻咽癌發生的原因[29]。原發性鱗狀細胞癌患者miR-196b 表達上調，PCDH17 表達下調，與主要臨床特征及預后相關。抑制miR-196b 可能抑制Hep-2 細胞的增殖、遷移和侵襲能力，并通過靶向調控PCDH17 促進Hep-2 細胞的凋亡[30]。PCDH17 通過誘導細胞凋亡和c-Jun 氨基末端蛋白激酶（c-Jun NH2-terminalprotein kinase，JNK）依賴性的自噬細胞死亡，增加了結直腸癌對5 -氟尿嘧啶治療的敏感性。PCDH17 可能是結直腸癌患者預測5-氟尿嘧啶敏感性的潛在預后標志物[31]。研究高級別漿液性卵巢癌組織中非聚集性PCDHs 的甲基化情況發現， 與正常組織相比，近70%的高級別漿液性卵巢癌患者檢測到PCDH17 甲基化，在晚期腫瘤和早期腫瘤中都發現PCDH17 甲基化，而在對照組樣本中沒有任何PCDH17 甲基化。其他非聚集性PCDHs 也沒有顯示任何相關的甲基化變化。PCDH17 基因表達分析顯示，與對照組相比，所有高級別漿液性卵巢癌樣本的表達均下降。在統計學上，甲基化和表達水平之間存在顯著的負相關，提示潛在的基于甲基化的沉默。因此，PCDH17 的甲基化可能在高級別漿液性卵巢癌的發生和進展中發揮重要作用[32]。

2.6 PCDH19與惡性腫瘤

PCDH19 在肝細胞癌中表達下調，至少部分是由啟動子高甲基化介導的。PCDH19 高甲基化可能是肝細胞癌患者潛在的預后標志物，預測肝細胞癌的不良預后[33]。

3 結語

目前對δ-PCDHs 結構及性質等方面有了一定的了解，但尚不全面，在以后的研究中有待進一步拓展。δ-PCDHs 在人惡性腫瘤中常異常表達，可能通過改變細胞-細胞黏附，調節細胞信號通路等方式影響多種惡性腫瘤的發生、進展和預后。研究已證實δ-PCDHs 在惡性腫瘤中的抑癌作用、致癌作用，而具體作用不僅取決于δ-PCDHs 的種類，還取決于腫瘤細胞的類型。另外，對多個而不是單個的δ-PCDHs 成員的表達和進一步功能研究是必要的。δ-PCDHs 在惡性腫瘤中功能上的分析還需要在細胞水平上和分子水平上進行深入的研究，除了探究其自身的生物活性，在腫瘤的發展過程中作為致癌或抑制因子發揮作用，還可以探究其在耐藥性的形成中是否發揮重要作用。相信隨著研究的深入，δ-PCDHs 有望成為惡性腫瘤的診斷及預后評估的重要突破口。