原钙黏蛋白δ在恶性肿瘤中的研究进展

敬一丹 冯成敏 程 瑶 张 震 刘 海

川北医学院附属医院耳鼻咽喉头颈外科，四川南充 637000

恶性肿瘤是以细胞异常增殖为特点的一类疾病，伴随人类疾病谱的改变，已成为严重威胁人类健康的重要疾病。恶性肿瘤发生发展过程涉及复杂的分子机制，是多基因参与、多阶段发生、长时间形成的病变过程。原钙黏蛋白δ（delta protocadherins，δ-PCDHs）是钙黏蛋白超家族的成员，其在不同恶性肿瘤中经常异常表达。前期研究多认为δ-PCDHs 可以作为多种肿瘤的抑制基因，而近年来其在恶性肿瘤中的致癌作用也已被发现，受到研究者们的广泛关注。本文重点阐述近年来δ-PCDHs 部分重要成员与人恶性肿瘤相关研究进展，并分析其影响恶性肿瘤发生发展的潜在机制。

1 δ-PCDHs的分类和结构

原钙黏蛋白是一种跨膜蛋白，是钙黏蛋白超家族的成员，在细胞粘附和下游信号通路调控中发挥着重要作用[1-2]。作为钙黏蛋白最大的亚家族，PCDHs 又包含集群PCDHs（分为α-、β-、γ-PCDHs）和非集群PCDHs。后者位于三个不同染色体位点，并根据它们的同源性又分为δ1（PCDH1， PCDH7， PCDH9， PCDH11， PCDH20）、δ2（PCDH8， PCDH10， PCDH12， PCDH17，PCDH18， PCDH19） 和ε（PCDH15， PCDH16，PCDH21， MUCDHL）亚群。除PCDH12 与PCDH20外的δ1 PCDHs 和δ2 PCDHs 有共同的保守胞质模序（cytoplasmic motif，CM）1 和CM2，δ1 PCDHs比其他的非集群PCDHs 多了一个保守的模序CM3。PCDHs 种类及结构的复杂性也提示着其有着多种多样的功能。

2 δ-PCDHs部分成员与恶性肿瘤的相关研究

2.1 PCDH7与恶性肿瘤

PCDH7 在不同类型的肿瘤中具有特定的功能。将患者源性和细胞系源性的三阴性乳腺癌干细胞引入小鼠体内建立肿瘤模型，发现PCDH7-磷脂酶C（PLC）β-Ca2+- 钙调素依赖蛋白激酶Ⅱ（CAMK Ⅱ）/S100 钙结合蛋白A4（S100A4）信号通道介导了星形胶质细胞参与的肿瘤细胞激活过程，最终导致了脑部转移性肿瘤病灶的生长。选择性抑制PLC 的药物依地福新（ET-18-OCH3，edelfosine）可阻断PCDH7 信号通道传递，在动物模型上有效阻止了乳腺癌脑转移的发生。这项工作首次发现并验证了三阴性乳腺癌脑转移的分子机制，为乳腺癌脑转移的预防与治疗提供了线索[3]。Zhou 等[4]发现在非小细胞肺癌中PCDH7 过表达，与较差的预后有关。PCDH7 过表达可与突变的表皮生长因子受体（EGFR）和鼠类肉瘤病毒癌基因（KRAS）等肺癌驱动因子有效协同，诱导丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）信号转导和肿瘤发生。相反，PCDH7 功能缺失抑制肿瘤生长并使非小细胞肺癌细胞对MAPK 抑制剂敏感。进一步通过基因编辑技术进行体内基因组编辑，使KRAS 蛋白的第12 位氨基酸由G 变为D 的突变体（KRASG12D），PCDH7 功能丧失。在小鼠中，PCDH7 失活显著降低了肺癌的发展，延长了生存时间，并降低了细胞外调节蛋白激酶（ERK）1 和ERK2 的磷酸化激活。这些发现验证了PCDH7 在体内的重要致癌功能[5]。PCDH7 在胃癌中低表达，特别是在有淋巴结转移的胃癌组织中。低表达的PCDH7 与Lauren 分型、淋巴结转移、肿瘤分期及不良预后有显著相关性。下调PCDH7 后胃癌细胞的迁移和侵袭能力显著提高，但对胃癌细胞的增殖无影响。此外，在PCDH7 缺失的胃癌细胞中钙黏蛋白E 表达下调。因此，PCDH7 可能在胃癌的侵袭转移中发挥重要作用，可通过抑制钙黏蛋白E 来抑制细胞的迁移和侵袭[6]。PCDH7 在大量去势抵抗性前列腺癌患者中过表达，促进了异常的MAPK 激酶（MEK）/丝氨酸苏氨酸蛋白激酶（AKT）信号通路。提示PCDH7 可能是目前无法治愈的前列腺癌患者亚群中一个有吸引力的靶点[7]。

2.2 PCDH8与恶性肿瘤

PCDH8 可能与恶性肿瘤的发生发展有着密切联系。前列腺癌组织中PCDH8 表达水平降低且其启动子高甲基化。此外，PCDH8 的甲基化状态与肿瘤大小、肿瘤形状（乳头状/非乳头状）、肿瘤分期和肿瘤分级密切相关，而与患者的年龄没有相关性。PCDH8 基因启动子高甲基化患者的复发率为36.17%，死亡率为29.79%，显著高于高甲基化阴性患者。因此，前列腺癌中PCDH8 基因的甲基化状态可能是前列腺癌早期诊断和预测预后的重要标志物[8]。基因表达谱交互分析（GEPIA）和Kaplan-Meier 绘图仪数据显示，在胃癌中，PCDH8 的高表达与较差的预后显著相关。胃癌细胞中异位表达PCDH8 可促进体外侵袭迁移和体内转移，下调PCDH8 可抑制体外侵袭迁移。RNA 测序和基因富集分析发现细胞外基质受体相互作用途径显著富集，PCDH8 过表达组层粘连蛋白γ2（LAMC2）的表达显著增加。在GEPIA 数据库中，LAMC2的高表达与胃癌不良预后显著相关。裸鼠肝转移灶中PCDH8 过表达后，免疫组化进一步证实了LAMC2 的上调。首次证明通过上调PCDH8 增加LAMC2 表达是促进胃癌转移的特性和分子机制之一。高表达的PCDH8 可作为临床不良预后的生物标志物[9]。 在卵巢癌组织中PCDH8 低表达。多因素分析得出PCDH8 表达、国际妇产联合会分期、转移和复发是影响患者整体生存的独立预后因素。晚期肿瘤患者、复发患者卵巢癌组织中PCDH8 表达水平较低，预后差，总生存率低。体外过表达PCDH8 可抑制卵巢癌细胞的增殖、迁移、侵袭和集落形成。体内实验也证实过表达PCDH8可抑制卵巢癌细胞的生长。因此，PCDH8 在卵巢癌的发生发展中发挥重要作用，可能是一种候选的肿瘤抑制因子[10]。

2.3 PCDH9与恶性肿瘤

既往研究表明PCDH9 在多种癌组织中表达明显低于健康器官组织。在前列腺癌中，PCDH9 在进展到晚期或转移阶段过程中显著下调。此外，PCDH9 表达越低，复发时间越短，概率越高，组织学类型越差，总生存率越低[11]。在22%（24/111）的原发性肝癌组织中观察到PCDH9 启动子甲基化，与肿瘤大小、肝内播散相关。用DNA 去甲基化试剂5-氮杂胞苷（5-azacytidine，5-AZA）处理高甲基化肝细胞癌细胞后，PCDH9 mRNA 的表达恢复，并发现恢复PCDH9 的表达可以抑制肿瘤细胞的增殖和异种移植瘤的形成。此外，恢复PCDH9 表达可通过诱导细胞周期阻滞在G0/G1 期，抑制肝癌细胞系的细胞增殖。因此，PCDH9 可能是肝细胞癌发病机制中一个新的抑癌候选基因[12]。在对细胞毒性药物（紫杉醇、拓扑替康、阿霉素和顺铂）耐药的卵巢癌细胞系中检测PCDH9 基因的表达[13-14]，研究显示，在紫杉醇耐药细胞系中PCDH9 转录水平有统计学意义的下降。这可作为进一步研究PCDH9在化疗耐药发生过程中的作用的起点。PCDH9 可能在肿瘤发生和转移形成中发挥关键作用，并在化疗耐药性的形成中发挥潜在作用，提示PCDH9 的重新表达可能是一种潜在的卵巢癌治疗策略。曲古抑菌素A（TSA）可在体外抑制胃癌SGC-7901细胞迁移和侵袭，这可能与其促进PCDH9 基因表达，继而下调Snail、基质金属蛋白酶（MMP）-2 和MMP-9 蛋白表达，上调钙黏蛋白E 表达有关[15]。

2.4 PCDH10与恶性肿瘤

PCDH10 表达降低与肝细胞癌患者预后不良密切相关，是一种有价值的肝细胞癌生物标志物[16]。PCDH10 可以抑制磷脂酰肌醇3-激酶 （PI3K）-AKT信号通路，从而在肝细胞癌中发挥抑制作用[17]。与正常乳腺组织相比，乳腺癌组织中PCDH10 mRNA表达明显降低。PCDH10 甲基化与肿瘤大小相关，但与其他临床因素无关。生存分析显示，PCDH10甲基化患者的总生存期明显低于PCDH10 未甲基化患者[18]。5-氮杂-2’-脱氧胞苷（5-Aza-CdR）能够反转PCDH10 的mRNA 和蛋白表达；PCDH10表达恢复后MDA-MB-231 细胞的侵袭迁移能力受到抑制；免疫印迹法（western blot）检测发现，MDA-MB-231 细胞经5-Aza-CdR 处理后DNA 甲基转 移酶（DNMT） 3A、DNMT3B、核 因子（NF）-κB p65、MMP-2 和MMP-9 的表达下调。因此，5-Aza-CdR 可 抑 制MDA-MB-231 细 胞DNMT3A和DNMT3B的表达，使抑癌基因PCDH10表达恢复，从而通过阻滞NF-κB p65 的活化，下调MMP-2 和MMP-9 表达而抑制乳腺癌细胞的侵袭转移[19]。构建稳定过表达PCDH10 的人乳腺癌MDA-MB-231细胞，并经过RT-PCR 与Western blot 验证。与阴性对照组相比，过表达PCDH10 可显著抑制细胞增殖（P＜0.05），诱导细胞发生G1 期阻滞；并可显著下调细胞周期蛋白D1（cyclin D1）和细胞周期蛋白依赖性激酶4（CDK4）蛋白表达，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 可抑制乳腺癌细胞增殖，阻滞细胞周期进程，其机制可能与NF-κB/cyclin D1 信号通路有关[20]。淋巴瘤细胞中过表达PCDH10 可下调β-连环蛋白（β-catenin）的表达，并抑制MMP7 和MMP9 的表达，最终抑制淋巴瘤细胞的侵袭潜能[21]。PCDH10 的甲基化状态可以预测胰腺导管腺癌患者的预后，并在无进展生存期方面对预后有显著影响。高水平的PCDH10 启动子甲基化可能有助于识别疾病进展的高风险患者，有助于对胰腺导管腺癌患者进行更准确的分层，以便进行个性化的临床管理[22]。洪莲莲等[23]采用免疫组织化学法检测202 例胃癌患者癌组织及其相应的癌旁组织中PCDH10 的表达，分析其与患者临床病理特征和预后的关系。得出胃癌组织中PCDH10蛋白的低表达率显著高于癌旁组织。胃癌组织中PCDH10 低表达与患者幽门螺杆菌感染状态、肿瘤大小、淋巴管侵犯、浸润深度、淋巴结转移、远处转移及TNM 分期显著相关，而与患者性别、肿瘤诊断时年龄、肿瘤部位、肿瘤生长模式、肿瘤分化程度和静脉侵犯无明显相关。Kaplan-Meier生存分析结果显示，PCDH10 低表达的胃癌患者与PCDH10 正常或高表达患者比较，其总生存期显著缩短，两者比较差异有统计学意义。但Cox多因素回归分析结果表明PCDH10 低表达不是影响胃癌患者独立预后因素。由此得出结论，PCDH10 在胃癌组织中表达下调，与肿瘤发生进展及患者预后显著相关。

2.5 PCDH17与恶性肿瘤

既往研究表明，PCDH17 具有抑癌功能。在泌尿系肿瘤中，PCDH17 常因异常的启动子甲基化而失活。肾癌患者的血清常见PCDH17 甲基化，与不良预后的有关，是肾癌患者术后潜在的预后生物标志物[24]。将75 例非肌肉浸润性和肌肉浸润性膀胱癌手术患者的石蜡包块切片进行免疫组化染色，结果提示PCDH17 低表达与肌肉浸润性膀胱癌显著相关。此外，PCDH17 的表达与膀胱癌的生存率显著相关，明显低表达的患者预后较差。这提示PCDH17 可能是膀胱癌患者诊治的潜在靶标[25]。Thanh Nha Uyen L 等[26]揭示了PCDH17 基因在急性白血病中下调，重新激活PCDH17 基因表达抑制了白血病细胞的增殖，PCDH17 可能是急性白血病中常见的抑癌基因。组蛋白乙酰化可能比DNA 甲基化在调控PCDH17 mRNA 表达中发挥更重要的作用，提示其可能是急性白血病治疗的潜在药物靶点。PCDH17 在肝细胞癌细胞周期中起重要作用，是一种抑癌基因。Xiang 等[27]研究发现miR-23a-3p 的高表达可能通过靶向调控PCDH17 促进肝癌细胞G1/S 周期的转变。miR-23a-3p 可以作为肝细胞癌检测的分子靶点。Kong 等[28]通过280 例三阴性乳腺癌患者的实验结果表明，PCDH17 甲基化状态可以预测三阴性乳腺癌患者对新辅助化疗的反应。因此，这种表观遗传特征可以作为治疗效果的指标。启动子异常高甲基化可能是PCDH17 下调并促进鼻咽癌发生的原因[29]。原发性鳞状细胞癌患者miR-196b 表达上调，PCDH17 表达下调，与主要临床特征及预后相关。抑制miR-196b 可能抑制Hep-2 细胞的增殖、迁移和侵袭能力，并通过靶向调控PCDH17 促进Hep-2 细胞的凋亡[30]。PCDH17 通过诱导细胞凋亡和c-Jun 氨基末端蛋白激酶（c-Jun NH2-terminalprotein kinase，JNK）依赖性的自噬细胞死亡，增加了结直肠癌对5 -氟尿嘧啶治疗的敏感性。PCDH17 可能是结直肠癌患者预测5-氟尿嘧啶敏感性的潜在预后标志物[31]。研究高级别浆液性卵巢癌组织中非聚集性PCDHs 的甲基化情况发现， 与正常组织相比，近70%的高级别浆液性卵巢癌患者检测到PCDH17 甲基化，在晚期肿瘤和早期肿瘤中都发现PCDH17 甲基化，而在对照组样本中没有任何PCDH17 甲基化。其他非聚集性PCDHs 也没有显示任何相关的甲基化变化。PCDH17 基因表达分析显示，与对照组相比，所有高级别浆液性卵巢癌样本的表达均下降。在统计学上，甲基化和表达水平之间存在显著的负相关，提示潜在的基于甲基化的沉默。因此，PCDH17 的甲基化可能在高级别浆液性卵巢癌的发生和进展中发挥重要作用[32]。

2.6 PCDH19与恶性肿瘤

PCDH19 在肝细胞癌中表达下调，至少部分是由启动子高甲基化介导的。PCDH19 高甲基化可能是肝细胞癌患者潜在的预后标志物，预测肝细胞癌的不良预后[33]。

3 结语

目前对δ-PCDHs 结构及性质等方面有了一定的了解，但尚不全面，在以后的研究中有待进一步拓展。δ-PCDHs 在人恶性肿瘤中常异常表达，可能通过改变细胞-细胞黏附，调节细胞信号通路等方式影响多种恶性肿瘤的发生、进展和预后。研究已证实δ-PCDHs 在恶性肿瘤中的抑癌作用、致癌作用，而具体作用不仅取决于δ-PCDHs 的种类，还取决于肿瘤细胞的类型。另外，对多个而不是单个的δ-PCDHs 成员的表达和进一步功能研究是必要的。δ-PCDHs 在恶性肿瘤中功能上的分析还需要在细胞水平上和分子水平上进行深入的研究，除了探究其自身的生物活性，在肿瘤的发展过程中作为致癌或抑制因子发挥作用，还可以探究其在耐药性的形成中是否发挥重要作用。相信随着研究的深入，δ-PCDHs 有望成为恶性肿瘤的诊断及预后评估的重要突破口。