P53，MMP—2，E—cadherin在胃癌侵袭与转移中的作用及研究进展

【www.zhangdahai.com--其他范文】

【关键词】 P53，MMP-2，E-cadherin；胃癌；作用及进展

doi：10.3969/j.issn.1004-7484（x）.2012.08.693 文章编号：1004-7484（2012）-08-2975-02

胃癌是危胁人类健康的主要疾病之一，胃癌的发生发展是一个多阶段多步骤和多基因参与的复杂的过程，大量研究证明，至少20种基因与胃癌有关[1]。在演变的过程中，既有癌基因的激活，也有抑癌基因的失活，癌基因、抑癌基因的协同作用参与胃癌的发生、发展。癌细胞的侵袭和转移是癌症患者的主要死亡原因之一，是恶性肿瘤最基本的生物学特征，涉及到同质的肿瘤细胞和异质的肿瘤细胞与宿主细胞的黏附性、肿瘤细胞的运动、细胞外基质的酶解等一系列复杂的过程[2]。

1 P53，MMP-2，E-cadherin的生物学特征

P53蛋白N一端为酸性区1-80位氨基酸残基，C-端为碱性区319-393位氨基酸残基，正常的P53蛋白在细胞中易水解，半衰期为20分钟，突变性P53蛋白半衰期为1.4-7小时不等。1979年，Eliyahu等[3]报道，p53与活化的Ras协同作用可转化正常的小鼠胚胎细胞，并在肿瘤细胞中检测出高水平的p53蛋白，此后p53被认为是一种癌基因。1989年，Finlay等人[4]研究发现，野生型p53能抑制小鼠胚胎成纤维细胞中Ras和突变型p53的致癌作用，进而抑制细胞恶性转化，进而确定p53为重要的抑癌因子。

E-cad是最重要的一类钙粘附蛋白，主要存在于人的上皮细胞膜，是维护上皮细胞、组织形态和结构完整性、极性的重要分子[5]。可以分为10多种亚型，其中包括上皮、神经和胎盘钙粘附素。定位于16号染色体q22.1附近的人类E-cad编码基因，是由723-748个氨基酸组成的，其中包括N端胞外区、C端胞内区及高度疏水的跨膜区。N端是Ca2+的结合位点，正是由于这个特殊的点位，使其对Ca2+有高度敏感性，更能与其特异性结合而发挥粘附功能；胞内区经由连接蛋白（catenins）达到与中间丝、微丝、肌动蛋白相的连接，形成复合体，从而使E-cad被锚定于细胞骨架上，最终与相邻细胞形成稳定的连接[6]。

基质金属蛋白酶（MMP）是一组在结构与功能上极为相似的含锌内肽酶，几乎能降解细胞外基质和基底膜的所有成分，在肿瘤侵袭和转移中起重要作用[7，8]。其中MMP-2是重要因子之一，MMP-2基因位于人类染色体16q21，包含13个外显子和12个内含子，结构基因的总长度与其他金属蛋白酶不同，为27kb，MMP-2基因5′旁侧序列促进子区域包括2个GC盒而不是TATA盒[9]。MMP-2是之前酶原的形式是由多种细胞分泌的，如巨噬细胞、内皮细胞、成纤维细胞和恶性肿瘤细胞等。类似于其他金属蛋白酶，MMP-2分子中含有氨基末端片段、羧基末端片段及金属结合片段，其中带有高度保守序列PRCGV/NPD的氨基末端有一个不配对的半胱氨酸残基，这个残基与激活位点的锌原子相互作用共同介导着MMP-2的前体状态。除此之外，MMP-2还具有一个由58个氨基酸残基组成的明胶结合片段，该片段与纤维连接素的明胶结合Ⅱ型基元相似[10]。

2 P53，MMP-2，E-cadherin的表达和激活的调节

P53蛋白N端有一个与转录因子相似的酸性结构域，在与GAL4的DNA结合区重组时，融合的蛋白能激活转录，激活功能定位在P53第20-40位密码子，P53蛋白直接或通过与其他蛋白作用参与转录控制。P53蛋白的DNA结合作用及反式激活作用还参与细胞生长调控。P53基因突变可以导致正常生物功能的丧失。有学者认为肿瘤中P53突变可分为三类：①零突变：即P53突变体无功能，不参与相互作用；②负突变：即P53失去负调控功能，并能使野生型失活，但并不直接参与致癌；③正突变：失去负调控功能，并获得转化能力，这种突变体可直细胞恶性转化中代替癌基因起启动作用。

MMP-2表达和功能的调节发生在转录、分泌、前酶原的激活、细胞表面的结合及与由肿瘤或宿主细胞的MMP得来的抑制剂的相互作用等许多不同的水平[11]。MMP-2的转录调节具有一定的独特性，MMP-2在细胞外以前酶原的形式存在，体外实验研究证明，有机汞化合物和基质蛋白酶等都可以通过干扰氨基末端不配对半胱氨酸残基与激活位点的锌原子间的相互作用，促使前酶原氨基末端80个氨基酸片段的自身催化降解进而转化成酶原，最终获得胶原溶解的活性，被激活的酶原进行自身蛋白降解，从而产生具有稳定活性的62KD酶，此激活过程被称为“半胱氨酸开关”假说[12]。因膜型MMP即MT1-MMP的成功克隆和排序，MMP-2在体内激活的受体机制已被基本阐明。将MT1-MMP质粒转染入Cos-1细胞株内后，MT1-MMP既表达于该细胞株的胞膜，同时致使MMP-2酶原的特异性激活[13]。目前的研究发现，MMP-2酶原的激活依靠于由TIMP-2与MT1-MMP结合始动的一个三元复合体的形式。MMPS的活性调节作用关键是TIMPS针对于基质蛋白酶活性的抑制。研究表明MMP-2及其前体都可与TIMP-2相结合，但结合位点是不同的。MMP-2前体-TIMP-2复合体在不裂解的情况下仍然能被继续激活进而产生MMP-2活性，该活性能被多余的TIMP-2完全的抑制[14]。所以MMP-2与TIMP-2的相对浓度决定了MMP-2胶原降解的能力。

E-cad的表达主要是E-钙粘附素/连环素（E-cd/cat）复合体的。E-钙粘附素/连环素（E-cd/cat）复合体将E-钙粘附素（E-cad）做为粘着受体，一端与在E-cad上结合的γ-cat与β-cat形成复合体，而另一端则与肌动蛋白细胞骨架结合，借助介导细胞粘附和信号转导，参加调节组织发生和形态分化，维持上皮细胞的正常形态和完整性。研究还发现E-cad通过介导表皮生长因子受体对磷脂酰肌醇3-激酶的激活而对肿瘤细胞的增殖产生作用[15]。基因的突变、缺失和转录和翻译的异常等多方面的机制都能使致E-钙粘附素异常，进一步促进肿瘤细胞的浸润和转移。

3 P53，MMP-2，E-cadherin与胃癌侵袭转移的关系

肿瘤细胞的侵袭及转移是恶性肿瘤最基本的生物学特征，肿瘤细胞要发生侵袭及转移必须先从肿瘤原发灶脱落、分散，然后游走至血管、淋巴管，并与其粘附然后进入管腔内才能产生转移。肿瘤细胞的侵袭及转移是一具有多步骤、多因素、多因子共同参与的复杂过程。

p53基因是一种肿瘤抑制基因，该基因的突变见于多种肿瘤[16]，目前发现的有肝癌、乳腺癌、膀胱癌、胃癌、结肠癌、前列腺癌、软组织肉瘤、卵巢癌、脑瘤、淋巴细胞肿瘤、食道癌、肺癌、成骨肉瘤等，p53基因突变是引起肿瘤细胞形成或转化的原因，是一种肿瘤促进因子，它可以消除正常p53的功能，而野生型p53基因是一种抑癌基因，它的失活对肿瘤形成起重要作用。大量实验证明，瘤细胞侵袭转移能力与其诱导产生蛋白酶降解ECM有关。MMP-2是细胞外基质的酶解活动的直接作用者，它介导的细胞外基质的酶解在胃癌浸润和远处转移中起关键作用[17]。Schwartz等[18]研究了胃癌细胞株SK-GT中MMP-2mRNA表达，他们发现浸润型细胞株SK-GTI，SK-GT5表达MMP-2，但并不是浸润型细胞株SK-GT2，SK-GT6不表达MMP-2。MMP-2表达阳性细胞株来源病人的预后明显比阴性者要差。D′Erric等[19]正常的胃黏膜上皮MMP-2呈阴性表达，胃癌细胞MMP-2主要表达在细胞膜，分化较差的胃癌细胞MMP-2表达阳性率明显高于分化较好者，发展期胃癌的MMP-2阳性率高于胃癌早期。Sier等[20]研究表明胃癌组织的MMP-2表达显著高于邻近非癌黏膜组织，cox多因素回归分析表明MMP-2高表达胃癌患者的预后较差。1996年Nomura[21]通过免疫组化、三明治酶免疫分析及明胶酶谱学等多种测检手段，研究发现MMP-2主要表达在进展期胃癌，并与肿瘤的血管侵犯有着密切的关系，他认为MMP-2前体的激活是肿瘤细胞扩散的关键环节。Mori[22]通过分析MT1-MMP和MMP-2在胃癌组织中的表达情况，得出MMP-2激活与胃癌进展密切相关这一结论。MMP-2主要从以下二方面促进肿瘤转移：①降解细胞外基质。细胞外基质包括胶原、糖蛋白、蛋白多糖、蛋白酶、细胞因子和黏附因子等，构成肿瘤转移的第一道屏障。②促进新生血管的形成。肿瘤组织>2mm时，需要生成新血管为肿瘤继续增殖提供充足的氧气和营养物质。新血管生成是肿瘤迅速增殖和转移的重要条件之一，它与癌转移程度呈正相关。新血管形成的基本步骤包括肿瘤组织释放血管生成刺激因子、血管周围细胞外基质重塑、基膜降解、内皮细胞增殖和迁移、新生血管成型等。在这个过程中MMPs2参与基底膜降解的过程。Westermarck et al[23]认为，肿瘤细胞可能通过一系列信号传导机制诱导基质细胞分泌MMP利于肿瘤细胞的浸润转移.H pylori感染可能促使转移正相关因子MMP-2、MMP-3表达增高，转移负相关因子TIMP-2蛋白表达降低，而在胃癌转移过程中发挥重要作用[24]。血管生成在胃癌发生的早期就已经启动，随着病变损害向进展期发展而更加明显，与胃癌的发生发展有密切关系[25]。MMP-2不仅在胃癌癌细胞中表达，而且基质中的纤维母细胞和单核吞噬细胞中也有表达[26]。人胃癌组织中MMP-2基因在mRNA和蛋白质水平都比胃癌旁组织阳性率要高，而且主要在实质细胞胞质，分布于癌巢周边，呈片状或灶状分布，肿瘤侵袭前缘，其MMP阳性表达率明显比肿瘤实质核心高很多，但癌旁阳性表达主要发生于间质细胞，而且表达率低，这就表明MMP2、基因激活是人胃癌癌变过程中的重要因素，在癌变过程中始终存在[27]。在Monig etal[28]的研究中显示胃癌组织中MMP-2的表达与胃癌的浸润深度、淋巴结转移、远处转移及UICC密切相关而与肿瘤分化程度、WHO，LAUREN，GOSERI，MING分型无关。

E-CD需要通过Catenins与细胞骨架系的相互粘附力降低，使肿瘤细胞更易分散，加速向周围浸润性生长，当具备转移的必要条件，肿瘤细胞就可脱离原发灶进而发生侵袭和转移[29]。E-cad能抑制肿瘤细胞和宿主细胞产生基质金属蛋白酶[30]，阻止肿瘤细胞周围基底膜和基质中的蛋白降解，进而控制肿瘤细胞突破基质和基底膜屏障。然而当E-cad发生结构功能异常（基因突变、转录受抑、异常生化修饰如β-cat磷酸化、连环蛋白异常或删除、以及启动子区域甲基化）时，其细胞粘附功能发生障碍，造成细胞分化降低，肿瘤细胞侵袭性生长，并脱离原发部位，向周围分散、浸润最终出现局部或远处转移[31]。肿瘤细胞的粘附能力可导致肿瘤细胞在淋巴系统中聚集，进而利于转移灶的形成。

4 小结

胃癌的浸润和转移是造成人死亡的主要原因.P53，MMP-2，E-cadherin通过参与胃癌的生长、浸润、转移和血管形成而在胃癌的发生和演进中起到重要作用。

p53蛋白参与调节细胞周期的调控、细胞分化、DNA修复、细胞凋亡的生物学功能，对肿瘤形成、发展起着重要作用。Beatson癌症研究所的Jim Norman和Karen Vousden等对p53进行点突变研究发现，突变后的p53不仅失去抑制癌症发生的活性，还能促进癌细胞的转化和转移[32]。MMP-2不仅降解基质和基底膜，同时参与一些血管生长调节因子，MMP-2被认为是肿瘤发生时打开“血管生成开关”的一种调节因子[33]，通过相互作用参与肿瘤组织的新血管形成，进而促使肿瘤细胞迁徙到邻近组织中。E-cad对维护正常上皮细胞形态和结构完整性起着重要作用，是细胞间连接的关键粘附分子，有着重要的调节作用。E-cad的功能缺失、结构的改变都可以影响细胞，使细胞更易分散并且向周围浸润性生长，一旦获得转移的必要条件，就能脱离原发灶继而发生侵袭和转移。对P53，MMP-2，E-cadherin蛋白降解关键调节机制的深入剖析，将有助于进一步熟悉胃癌侵袭转移机制，为将来抗胃癌转移治疗方案提供方向性的目标。

参考文献

[1] 朱友群，万美珍.胃癌基因水平研究进展.现代中西医结合杂志，2001，10（18）：1728.

[2] LiottaL A，St etler-steven sonW E.T umori nvasiona ndm etastas is：a n imbalance ofp ositive and negative regulation.Cancer Res，1991，51（18S uppl）：50-54s.

[3] Eliyahu D，Raz A，Gruss P，et al.Participation of p53cellular tumour antigen in transformation of normal embryonic cells.Nature，1984，312：646-649.

[4] Finlay C A，Hinds P W，Levine A J.The p53proto-oncogene can act as a suppressor of transformation.Cell，1989，57：1083-1093.

[5] AlbeldaS M.Roleo fin tegrinsa ndo therc ella dhesionm olecules in tumors progression and metastasis.Lab In vest，1993，68（1）：4.

[6] Pettitt J.The cadherin superfamily[J].Worm Book，2005，29：1-9.

[7] Iijima T，Minami Y，Nakamura N，et al.MMP22 activation and stepwise progression of pulmonary adenocarcinoma：analysis of MMP22 and MMP29 with gelatin zymography [J].Pat hol Int，2004，54（5）：295-301.

[8] Schutz A，Schneidenbach D，Aust G，et al.Differential expres2sion and activity status of MMP21，MMP22 and MMP29 in tumor and st romal cells of squamous cell carcinomas of t he lung [J].Tumour Biol，2002，23（3）：179-184.

[9] HuhtalaP，ChowL T TryggvasonK.Structureof the human type IVcollagenasegene.JBiolChem，1990，265：1107-1108.

[10] Fridman R，Fuerst T R，Bird RE，etal.Domains tructure of，human72-KDagelatinase/typeIVcollagenase.JBiolChem，1992，267：15398-15405.

[11] 张亚辉.Ⅳ型胶原酶的基因结构及表达调控[J].解剖科学进展，2001，7（1）：75-77.

[12] SatoHTakinoTOkadaYetal.Amatrixmetalloproteinaseexpressedonthesurfaceofinvasivetumorcells.Nature，1994，370：61-65.

[13] StronginAY，CollierI，BannikovG，etal.Mechani smofcell surfaceactivationmembranemetalloproteinase.JBiolChem，1995，270：5331-5338.

[14] GoldbergGI，MarmerBL，GrantGA，etal.Human72-KD a type IVcollagenaseformsacomplexwithatissueinhibitorofmetalloproteinaseinhibitor.ProcNatlAcadSciUSA，1989，86：8207-8211.

[15] 刘联，张昕，王秀问，等.E-钙粘素介导的细胞粘附通过EGFR激活卵巢癌细胞P13K-Akt信号通路[J].现代妇产科进展，2007，4：270-273.

[16] Ig goR .In creasede xpressiono fm utantfr om ofp53oncogenein primarylu ngc ance.Lancet，1990，335：675.

[17] SierC F，FubbenF J，GaneshS，et al.T issuel evels of matrixmet alloproteinases MMP-2 and MMP-9 arer elatedt ot heove rallsurvivalo fp atients with gastric carcinoma.Br J Cancer，1996，74（3）：413.

[18] Schwartz GF，Wang H，Lampen N，et al.Defining the invasive phenotype ofp roximalg astric cancerc ells.Cancer，1994，73（1）：22.

[19] D′ErricoA，GarbisaS，LiottaLA，etal.Augmentation of type IVcollagenase，lamieceptor，Ki67 pro liferation antigen associate dwithhumancolon，gastric and breastarc inomapro gression.ModPathol，1991，4：239-246.

[20] SierCF，KabbenFJ，GaneshS，et al.Tissuelevelsofmatrixmetall oproteinasesMMP-2andMMP-9arerelatedtotheoverallsurvivalofpatientswithgastriccarcinoma.BrJCancer，1996，74：413-417.

[21] Nomura H，Fujimoto N，Seiki M，et al.Enhancedproductionofmat， rixmetalloproteinasesandactivationofmatrixmetalloproteinase2inhumangastriccarcinomas.IntJCancer，1996，69：9-16.

[22] Mori M，Mimori K，Shiraishi J，et al.AnalysisofMT1-MMPandMMP-2，expressioninhumangastriccancers.IntJCancer，1997，74：316-321.

[21] Westermarck J，Kahari VM.Regulation of matrixmetalloprotei naseexpression in tumor invasion.FASEB J，1999，13：781-792.

[22] Li XH，Zhang GY，Luo FJ，Xu MH，Li Q.Influence of expression of matrix metalloproteinase induced by H pyloriinfection In gastric cancer cell line.Shijie HuarenXiaohua Zhazi，2003，11：544-546.

[23] Sun JM，Zheng HC，Yang XF，Xin Y，Zhang YC.Relationship betweenexpression of matrix metalloproteinase-7 and clinicopathobiological behaviors of gastriccancer.Shijie Huaren Xiaohua Zhazi，2003，11：1310-131.

[24] Tao HQ，Zou SC，Wang RN，Lin YZ.Relationship between gastriccarcinogenesis and angiogenesis.Shijie Huaren Xiaohua Zhazi，2003，11：43-46.

[25] Allgayer H，Babic R，Grutzner KU，Beyer BC，Tarabichi A，SchildbergFW，Heiss MM.Tumor-associated proteases and inhibitors in gastric cancer：analysis ofprognostic impact and individual risk protease patters.Clin ExpMetastasis，1998，16：62-73.

[26] Wang L，Zhang LH，Li YL，Li YL，Liu Z.Expression of MMP-9 andMMP-9 mRNA in gastric carcinoma and its correlation with angiogenesis.Zhonghua Yixue Zazhi，2003，83：782-786.

[27] TakeichiM .C adherinc ella dhesio eceptorsa sa m orphogen eti c r egulator.S cience，1991，251（50 00）：14-51.

[28] 曹志新，杨传永，吴在德.E一钙私附素（E-CD）和CD 44V6在胃癌中的表达与浸润转移的关系.中华实验外科杂志，2000，17（2）：191.

[29] Gloushankova NA.Changes in regulation of cell-cell adhesion during tumor transformation[J].Biochemistry （Mosc），2008，7：742-750.

[30] Xie T，Yuan XL，Yu SY，et al.Interference of HIF-lalpha by RNA reduces the expression of matrix metalloproteinase-2 in human cervical carcinoma HeLa cells[J].Ai Zheng，2008，6：600-605.

[31] Daugherty RL，Gottardi CJ.Phospho-regulation Beta-catenin adhesion and signaling functions[J].Physiolog（Bethesda），2007，22：303.

[32] Patricia A.J.Muller，Patrick T.Caswell，Brendan Doyle，Marcin P.Iwanicki，Ee H.Tan，Saadia Karim，Natalia Lukashchuk，David A.Gillespie，Robert L.Ludwig，Pauline Gosselin，Anne Cromer，Joan S.Brugge，Owen J.Sansom，Jim C.Norman and Karen H.Vousden Cell，2009，139：1327-1341.

[33] Dalberg K，Eriksson E，Enberg U，et al.Gelatinase A，membrane type 1 matrix metalloproteinase，and extracellular matrix metalloproteinase inducer mRNA expression ：correlationwith invasive growth of breast cancer [J].World J Surg，2000，24（3）：334-340.

推荐访问:研究进展 胃癌 侵袭 转移 作用