張 磊 靳衛(wèi)國

(1.泰山醫(yī)學院，山東 泰安 271016； 2. 泰山醫(yī)學院附屬聊城醫(yī)院婦產科,山東 聊城 252000)

皮層肌動蛋白(Cortactin)具有多種不同的功能，涉及到細胞骨架重排，而且與細胞運動關系密切，參與腫瘤細胞的侵襲性轉移。腫瘤細胞發(fā)生侵潤與轉移，需要借助細胞本身的變化，包括偽足的形成、細胞膜流動性能及細胞極性的變化，其中細胞的運動是癌細胞侵襲轉移的過程中最基礎的特點。近幾年Cortactin成為腫瘤發(fā)生侵襲和轉移關系密切的基因。對Cortactin進行深層次的研究將為腫瘤的早期診斷和治療提供理論依據(jù)和實驗室基礎。

1 Cortactin 的結構和功能

1.1 Cortactin 編碼基因及分子結構特點

皮層肌動蛋白是Thomas Parson實驗室于1993年發(fā)現(xiàn)的，是由CTTN基因編碼，并且可以在具有高侵襲性和轉移潛能的細胞中頻繁擴增。皮層肌動蛋白位于細胞的表面或兩極[1]，進行SDS 聚丙烯酰氨凝膠電泳實驗，結果中可以發(fā)現(xiàn)2 個分離的電泳條帶， 分子量分別為80 kDa 和85 kDa。85 kDa分子量大小的條帶與腫瘤的形成關系密切。

Cortactin氨基段可見NTA區(qū)域，羧基端富含脯氨酸的區(qū)域，除此之外， 還有ABR和 SH3 的結構區(qū)域。 N 末端酸性區(qū)域(NTA)含一 21～22 個氨基酸殘基，其具有高度序列相似性。與Arp2/3 復合體結合的 NTA 區(qū)域以及和肌動蛋白結合的重復區(qū)域(ABR 區(qū)域)，參與 Arp2/3 復合體介導的分支肌動蛋白的裝配。當以上兩個區(qū)域同時和 Arp2/3復合體結合時，便可以促進分支肌動蛋白的裝配[2]。同時Clark ES等[3]研究證明抑制腫瘤細胞內Cortactin促細胞運動的能力，條件之一就是導入 Cortactin某個功能結構域。

1.2 Cortactin的功能

Cortactin在細胞足突和板狀偽足的形成，膜胞輸送，細胞內吞噬和腫瘤的形成及侵襲等方面有著極其重要的作用[4]。Cortactin通過細胞運動、黏附、極化、收縮等調節(jié)actin細胞骨架。Cortactin過表達誘導了細胞運動和轉移，抑制了細胞與細胞之間的黏附，加速了腫瘤擴散，與食管、頭頸部鱗狀細胞癌相關[5-6]。同時Cortactin也是一種Src絡氨酸激酶的底物[7]。

生化領域研究表明Cortactin蛋白通過磷酸化反應調節(jié)細胞運動并促進細胞遷移[8]，腫瘤學研究證明, Cortactin參與了細胞突觸發(fā)生的過程，涉及到腫瘤細胞侵襲及轉移。曾有研究顯示反義皮層肌動蛋白基因抑制肝癌細胞穿膜游走。

2 腫瘤侵襲和轉移

2.1 腫瘤侵襲、轉移的分子機制

惡性腫瘤最顯著的特點是增生和轉移[9]。惡性腫瘤的發(fā)展是腫瘤細胞與細胞微環(huán)境之間的一個多因素、多步驟的復雜過程[10]。盡管多種腫瘤的基因型、表型等有很大差異，但是腫瘤進行性發(fā)展過程卻有共同的分子機制[11]，這其中最基本的條件是腫瘤細胞的遷移，腫瘤細胞自身的運動能力又決定了腫瘤細胞的遷移速率。

腫瘤細胞浸潤和轉移的三步驟假說，分別為：①腫瘤細胞與細胞微環(huán)境中的基質或間質之間的黏附，同時伴隨著腫瘤細胞之間的解黏附；②細胞外基質(extracellular material，ECM)的降解：在蛋白水解酶的作用下，腫瘤細胞周圍的細胞外基質發(fā)生降解；③運動：腫瘤細胞在生長因子及趨化因子的誘導下，向縱深運動。腫瘤的侵襲與轉移的一系列復雜過程，受到了多條信號轉導通路的調控。

腫瘤的轉移包括腫瘤細胞的直接侵襲、淋巴管轉移、血行播散、溢出和種植轉移等[12]。

2.2 腫瘤侵襲、轉移和細胞運動、Cortactin的關系

有研究者發(fā)現(xiàn)，從遺傳學角度來講，不穩(wěn)定的癌細胞適應了組織的微環(huán)境，包括纖維細胞、免疫細胞、內皮細胞和細胞外基質的變化，那么原發(fā)腫瘤變化發(fā)生遠處轉移，在腫瘤發(fā)生轉移的最初階段期，組織內微環(huán)境發(fā)生了變化，從而引起了組織內多種細胞因子的變化，進而腫瘤發(fā)生侵潤性轉移[13]。細胞運動能力是由細胞本身骨架結構的特性決定的。

癌細胞發(fā)生侵襲轉移，需要借助于細胞膜的偽足樣伸展及細胞極性的變化等，其中的一個顯著特點是癌細胞膜表面形成具有侵襲作用的突觸[14-15]，癌細胞利用侵襲性偽足的形成，來侵入細胞基質內，從而傳導多種信號通路的內外源性信號。有研究顯示，Cortactin可以改變細胞骨架結構，促進侵襲性偽足的形成，從而促進腫瘤細胞的侵襲和轉移，根據(jù)以上觀點，國外有學者通過構建小干擾RNA抑制Cortactin的表達，結果發(fā)現(xiàn)Cortactin低表達可以抑制癌細胞侵襲性偽足的形成，從而減弱了腫瘤細胞的侵襲和轉移能力。

朱建偉等[16]研究證實，利用小干擾 RNA 技術沉默Cortactin 的表達后， 結腸癌細胞遷移、內吞、 貼壁伸展能力都明顯降低。

Algorithms等[17]研究發(fā)現(xiàn)，Cortactin的表達上調可能在HCC的轉移中通過影響細胞活性發(fā)揮作用,并且Cortactin可以作為肝癌發(fā)生肝內轉移的敏感標記。王常剛等[18]通過構建含CTTN基因和綠色熒光蛋白的慢病毒表達載體，用其轉染293T細胞，并去病毒上清液轉染結腸癌細胞株SW1116細胞，以此成功構建Cortactin過表達的SW1116細胞。利用蛋白印記實驗檢測了Cortactin的表達情況，結果發(fā)現(xiàn)Cortactin的表達上調能明顯促進結腸癌細胞的侵襲遷移能力,提示Cortactin在結腸癌的轉移過程中發(fā)揮重要作用。

3 皮層肌動蛋白與腫瘤

3.1 皮動蛋白在細胞內的磷酸化狀態(tài)

Hofman P等用176 例頭頸部鱗狀細胞癌組織采用了微陣列免疫組化的方法進行實驗，得出結論：44%頭頸部鱗狀細胞癌組織中存在皮動蛋白過表達，其表達量與 TNM 分期和組織學分化呈正相關關系，皮動蛋白表達量增多，局部復發(fā)率增加， 5 年生存率降低[19]，Martin 等測定皮動蛋白磷酸化位點，發(fā)現(xiàn)了17個殘基位點，分別為12 個絲氨酸、4 個蘇氨酸和 1 個酪氨酸殘基位點。 而富含脯氨酸區(qū)還受絲氨酸/蘇氨酸激酶作用， 主要是 MEKs-ErK 激酶通路， 但是在對凝血酶誘導的血小板的片狀偽足的伸展中，Rac-PAK 激酶通路也調節(jié)皮動蛋白的絲/蘇氨酸磷酸化[20]。 Wu 等[21]首先發(fā)現(xiàn)皮層肌動蛋白在 v-Src 轉化細胞內的酪氨酸磷酸化作用。 Src可以使皮層肌動蛋白在 3 個酪氨酸殘基上發(fā)生磷酸化[22]。 Cortactin通過與 Arp2/3 復合物、微絲肌動蛋白結合，從而直接激活 Arp2/3 復合物肌動蛋白核化作用活性,調節(jié)invadopodia 的形成以及與細胞周期蛋白 D1和 CD44 等分子之間的相互作用[23]。Huang 等[24]通過研究小鼠黑色素瘤中Fyn 的激活與皮動蛋白的絡氨酸磷酸化后形成的復合體的變化，發(fā)現(xiàn)皮層蛋白是一種特定的底物和通過與Fyn的合作效應可以在整合素介導的信號傳導過程中調節(jié)轉移潛能。

總之，連接其細胞外部信號并引起骨架變化的關鍵所在便是皮層蛋白磷酸化過程，其在腫瘤的侵襲轉移過程中也發(fā)揮了重要作用。

3.2 皮動蛋白與FASCIN-1的關系

眾所周知，皮動蛋白與FASCIN-1、EGFR被認為是腫瘤進展中重要的因素，通過前期研究我們發(fā)現(xiàn)皮動蛋白與FASCIN-1、EGFR和四種常見的卵巢上皮性腫瘤：卵巢漿液性癌、卵巢粘液性癌、子宮內膜樣癌和透明細胞癌的臨床病理參數(shù)之間有關聯(lián)[25]。FASCIN是一種涉及細胞骨架重排并且能促進細胞運動。FASCIN與actin的相互作用被細胞外的基質、縮氨酸因素和其他的肌動蛋白相關蛋白所調控。在人體內，基因編碼FASCIN家族的三種子類型，包括：FASCIN1，F(xiàn)ASCIN2，F(xiàn)ASCIN3。在正常上皮細胞中，F(xiàn)ASCIN的表達出現(xiàn)缺失或者是低表達，然而在乳腺癌、皮膚癌、肺癌、結腸癌、腦部腫瘤、卵巢腫瘤、膀胱癌和胃癌等幾種不同的腫瘤中明顯的高表達。Chin-Kung Lin等[25]研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)ASCIN-1與cortactin呈正相關，在卵巢腫瘤侵襲與轉移中發(fā)揮了重要作用。盡管腫瘤進展的具體機制還不明朗，但是我們可以肯定的說，在粘液性腫瘤中FASCIN-1可以作為預測臨床預后的指標。

3.3 皮動蛋白與EMT在腫瘤侵襲轉移發(fā)展過程中的關系

這幾年來，腫瘤細胞發(fā)生EMT成為研究的熱點，上皮-間質轉化(EMT，Epithelial mesenchymal transition) 對上皮源性的腫瘤細胞的侵襲轉移有重要意義。在某種情況下上皮細胞失去了其自身的特點，轉變?yōu)殚g充質細胞的形態(tài)和特征，且運動遷移能力得到增強。這種表型的轉化即上皮細胞向間充質細胞的轉變，也就是EMT。

最新研究表明,經過 EMT 轉變的癌細胞能夠獲得干細胞特性。有研究者推測在腫瘤侵襲和轉移過程中CTTN是關鍵基因，CTTN高表達的腫瘤細胞株轉移能力強。細胞遷移能力增強是細胞具有高侵襲性和高轉移性的重要特征。這些基因及其產物有可能成為抗腫瘤轉移的靶點或觀察腫瘤患者預后的因素， Cortactin與EMT之間的關聯(lián)性，兩者在促進腫瘤細胞侵襲轉移方面是否有協(xié)同作用，目前還沒有相關研究，進行兩者相關性的研究將為癌癥的治療提供新的思路和方法。

癌細胞發(fā)生侵襲轉移最重要的條件之一是侵襲性偽足(invadopodia)的形成[27]。這種特殊偽足的形成依賴于肌動蛋白由蛋白單體(G-actin)形式聚合成肌動蛋白絲(F-actin)多聚體[28]。

Cortactin是一種調控細胞運動和黏附連接組裝F-actin結合蛋白，目前它在EMT中的作用尚不清楚。研究發(fā)現(xiàn)RNA干擾沉默cortactin的表達引起胞間連接蛋白E-cadherin和ZO-1的蛋白水平明顯降低，并且誘導間充質細胞標記蛋白纖維連接蛋白(fibronectin)的增加。除此之外，沉默cortactin的表達能促進TGF-β1誘導的EMT特征性的形態(tài)學變化和標志性蛋白(vimentin)的變化，并且增強了TGF-β1誘導的細胞遷移。

3.4 皮層肌動蛋白與細胞運動

Cortactin的表達促進了細胞運動。皮層肌動蛋白細胞骨架發(fā)生動態(tài)變化，可以引起細胞的多種重要的生理活動,比如細胞發(fā)生形狀的改變、細胞與細胞或間質間的黏附等。微絲肌動蛋白結合蛋白Cortactin是一種特異定位于細胞皮層的肌動蛋白交聯(lián)蛋白，隨著人們對細胞運動分子機制的研究深入, Cortactin在細胞皮層微絲肌動蛋白動態(tài)組裝、調控細胞信號轉導、細胞遷移及形變等方面的重要作用得到關注。

Cortactin mRNA水平與細胞運動的相關性鼓勵著我們來探究是否沉默Cortactin的過表達涉及到人類肝癌細胞的運動性。腫瘤轉移是一種多步驟的過程，這其中涉及到細胞從原發(fā)性腫瘤分離；進入血管或淋巴系統(tǒng)，通過循環(huán)系統(tǒng)分散，在靶器官中通過一系列的滲出物來增殖，很多研究顯示了侵襲的重要的機制，它就是轉移。由E-cadherin下調引起的細胞與細胞之間聯(lián)系的喪失現(xiàn)已成為這一過程中最重要的階段。我們之前的研究決定了c-Src激活物在腫瘤轉移中非常重要。因此，我們在39種基因中選擇c-Src，來探究Cortactin的過表達是否設計到細胞運動和肝癌細胞的肝內轉移。Makoto Chuma等[17]研究發(fā)現(xiàn)在非轉移性肝細胞癌細胞系中Cortactin的過表達促進細胞的運動，相反在轉移性肝細胞癌細胞系中沉默Cortactin減少了不伴隨腫瘤生長變化的細胞運動，在某種程度上向非轉移性肝細胞癌細胞系中轉染wt-cortactin引起了轉移?？傊?，Cortactin的過表達通過影響細胞的運動在腫瘤轉移中發(fā)揮重要的作用。

4 結論與展望

Cortactin與微絲肌動蛋白結合的生物學作用目前研究較為廣泛，繼而對Cortactin被多種激酶磷酸化后所發(fā)揮的作用研究也較多。近年的研究主要集中在上述兩個特性上，目前仍然缺乏直接的證據(jù)來證明Cortactin過表達與腫瘤進展和轉移相關性及其可能的機制。此外，Cortactin 在細胞內信號系統(tǒng)中的作用機制不甚明朗。近年來，對分子生物學標記物進行分析，進而推斷其與腫瘤臨床病理特征及預后的關系，并將此實驗結果用來指導臨床診療實踐的方法已經被廣泛采用。深入研究Cortactin與腫瘤侵襲轉移的關系及Cortactin在此過程中的機制具有重要意義。這將為臨床預測腫瘤的早期轉移以及為癌癥的侵入性轉移的早期干預提供理論基礎。綜上所述，Cortactin 有望作為臨床腫瘤的早期發(fā)現(xiàn)以及腫瘤轉移預測的一個候選指標和潛在治療靶點。

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