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体积 2012 |文章的ID 357187 | https://doi.org/10.1155/2012/357187

阿德利娜·伽马,费尔南多·施密特 犬乳腺癌钙粘蛋白细胞粘附系统的研究进展",兽医国际 卷。2012 文章的ID357187 8 页面 2012 https://doi.org/10.1155/2012/357187

犬乳腺癌钙粘蛋白细胞粘附系统的研究进展

学术编辑:卡齐姆·萨欣
收到了 2012年4月16日
接受 2012年7月15日
发表 2012年8月22日

摘要

钙粘蛋白-连环蛋白粘附复合物通过在不同器官系统中提供细胞间粘附和通讯而发挥重要作用。钙粘蛋白粘附分子的异常表达在犬乳腺癌中是一种常见现象,并且经常与肿瘤的进展有关。本文综述了目前对钙粘蛋白-连环蛋白粘附复合物的认识粘附素/连环蛋白粘附分子(E-钙粘素,β-catenin和P-cadherin)在犬乳腺癌中的作用,重点研究这些分子在该疾病中的假定生物学功能和临床意义。本文强调需要在此背景下进行进一步的研究,以阐明这些粘附分子在肿瘤进展和转移中的作用。

1.介绍

在犬类中,自发乳腺肿瘤是第二常见的肿瘤,仅次于皮肤肿瘤。当考虑到雌性狗时,乳腺肿瘤是最常见的肿瘤,恶性肿瘤占比高达50% [1].因此,这种疾病在全世界的兽医实践中是一个严重的问题,是肿瘤学家和病理学家都关注的问题,这最终反映在这一研究领域的研究数量不断增加。此外,基于犬类乳腺肿瘤的形态学和生物学相似性,多年来犬类乳腺肿瘤作为人类乳腺肿瘤的可能动物模型引起了广泛关注[2- - - - - -4].

母犬的乳腺肿瘤通常与远处转移的发展有关,最终导致发病率和死亡率。在这个复杂的生物学过程的最初阶段,肿瘤细胞为了入侵局部组织而失去细胞间黏附,现在很明显,肿瘤的侵袭和进展可能是由细胞黏附系统的变化引起的。根据序列同源性和结构,细胞粘附分子可分为以下几个家族:钙粘蛋白、选择素、整合素、免疫球蛋白超家族和淋巴细胞归巢受体,如CD44 [5].在这篇文章中,我们将讨论钙粘蛋白介导的细胞粘附系统在犬乳腺癌中的发现,重点讨论这些分子在该疾病中的假定的生物学功能和临床意义。

2.钙粘蛋白的概述

钙粘蛋白是钙依赖的细胞-细胞粘附分子,被认为在协调形态发生细胞运动和维持正常组织结构中必不可少[6- - - - - -8].在过去的二十年中,钙粘蛋白的研究主要集中在它在一般致癌途径中的可能意义,包括人乳腺癌和犬乳腺癌,以及它在肿瘤细胞侵袭和进展中的可能参与。

到目前为止,已有超过20个钙粘蛋白家族成员被描述,其特点是细胞类型特异性表达模式[8],其中典型钙粘蛋白是该家族中特征最好、分布最广泛的成员[9].

经典钙粘蛋白及其相关连环蛋白形成粘附结构,被识别为粘附连接[10].钙粘蛋白是由胞外结构域、跨膜结构域和细胞质尾部组成的单通道跨膜蛋白。细胞外结构域由5个钙粘蛋白重复序列组成,这些重复序列参与促进钙依赖的同型细胞之间的粘附,在相邻细胞之间形成拉链状结构,而细胞内结构域与称为连环蛋白的细胞质蛋白相互作用(α-,β-,γ-catenins),连接钙粘蛋白到肌动蛋白的细胞骨架(图1) [1011].

上皮(E-) cadherin(也称为uvomorulin, L-Cam, cell-Cam 120/80,或Arc-1)是最早被发现的,并构成经典cadherin家族的原型成员。E-cadherin是一种120 kDa的糖蛋白,几乎存在于所有上皮组织中[12].其他成员包括P-cadherin(胎盘cadherin)和N-cadherin(神经元cadherin) [913- - - - - -15].P-cadherin最初被发现在小鼠胎盘中高表达,并局限于成人层状上皮的基底或下层[912],而N-cadherin在人类胚胎和成人组织中由神经元和肌肉细胞表达[13].

钙粘蛋白介导的粘附功能和强度取决于其与连环蛋白的动态关联[16].钙粘蛋白的细胞质尾部(连环蛋白结合域,CBD)直接结合β-及γ-连环蛋白,它反过来与α-连接钙粘蛋白和细胞骨架,稳定连接结构[111718].

除了作为一种细胞质蛋白参与连接钙粘蛋白家族受体和肌动蛋白细胞骨架之外[171920.],β-catenin也是与淋巴增强因子(LEF)/ t细胞因子(TCF)一起在细胞核中的基因的共转录激活因子[21- - - - - -26],作为典型Wnt信号通路的中心组成部分[27].因此,当游离并稳定在细胞质中时,β-catenin促进多种基因的激活,如c-Myc和cyclin-D1,导致细胞形态、增殖和运动性的改变[28].

P120-catenin与细胞质尾部的近膜结构域(JMD)直接相互作用,并受酪氨酸激酶调控,调节钙粘蛋白在细胞内的运输、稳定性、粘附能力和细胞运动。除了与p120 catenin相互作用外,JMD还支持钙粘蛋白复合物的横向聚集和粘附强化[29]P120连环蛋白可能通过影响肌动蛋白细胞骨架的组织或通过影响RhoA(一种参与肌动蛋白细胞骨架重塑的小GTP酶)的活性来调节细胞粘附[30.31].

细胞粘附是一个在不同水平上调节的动态过程,包括基因转录、蛋白质稳定性和翻译后修饰,特别是通过蛋白质的磷酸化β连环蛋白和p120-catenin。虽然细胞内信号通路(Wnt, TGF-β, MAPK)可能会影响钙粘蛋白介导的粘附,粘附连接的建立也会触发信号传递,这可能涉及Rho GTPases或生长因子受体,如EGFR [10].钙粘蛋白-连环蛋白复合物的动态特性对胚胎发生和组织修复很重要,但也可以促进肿瘤的发展和进展[32,考虑到有关这一主题的出版物的数量,该书已被详细审查。在接下来的章节中,我们将考虑钙黏合剂介导的细胞粘附系统在犬乳腺癌中的发现,以及这种自发动物模型的未来可能的方向。

3.正常犬的钙粘蛋白和连环蛋白乳腺

在正常犬乳腺中,E-cadherin和P-cadherin表达模式不同。钙粘蛋白和β-连环蛋白由上皮细胞表达[33- - - - - -35],而P-cadherin的表达仅限于肌上皮细胞(图)2(一个)2 (c)2 (d)), p -钙粘蛋白是这种细胞类型的敏感标记[1236- - - - - -38].然而,在人类和狗的泌乳过程中,P-cadherin并没有像预期的粘附分子那样出现在细胞-细胞边界,而似乎是由上皮细胞分泌的[3739].

4.犬乳腺组织中的钙粘蛋白和连环蛋白癌症

尽管在人类环境中关于细胞黏附在癌症中的影响的大量研究,在犬类中仍然很少有可用的出版物。因此,钙粘蛋白介导的细胞粘附在犬乳腺癌中的具体作用尚未完全揭示[33- - - - - -353840- - - - - -45].

4.1.钙粘蛋白

关于细胞粘附参与肿瘤发生和侵袭的绝大多数研究都集中在E-cadherin上,因为E-cadherin分子是上皮细胞-细胞粘附的主要黏附蛋白,而且大多数肿瘤起源于上皮细胞[32].因此,考虑到维持正常的细胞间黏附需要完整的黏附复合物,早在20世纪90年代就有几项研究提出E-cadherin可能作为肿瘤和侵袭抑制分子发挥作用,因此E-cadherin-catenin复合物的功能在理论上受到干扰会增强肿瘤细胞的侵袭潜能[46].

有几条证据表明E-cadherin具有肿瘤/侵袭抑制功能,即,在体外在活的有机体内证明E-cadherin下调促进肿瘤进展和侵袭的实验[184748]在包括乳腺癌在内的几种人类癌症中存在E-钙粘蛋白基因突变[49]此外,E-钙粘蛋白-连环蛋白复合物的丢失或减少与人类乳腺癌的进展密切相关[50- - - - - -56].

1997年,Restucci和同事首次评估了犬乳腺肿瘤中免疫组化E-cadherin的表达,描述了恶性肿瘤中膜性表达的减少[33],尤其是在分化差的病例中,这一点后来被其他组证实[3540,而不是别人[42].Reis等人还发现E-cadherin表达的减少与恶性肿瘤显著相关,所有良性肿瘤分析显示出强烈的细胞间免疫染色[40].

根据我们和其他人的研究,E-cadherin的膜表达减少与肿瘤的组织学类型显著相关。与管状乳头状癌相比,实体型癌表现出E-cadherin表达的频繁缺失[354042].

人类研究通常记录小叶癌中E-cadherin的缺失,这是E-cadherin基因突变失活的结果,通常与其他等位基因杂合度的缺失有关[57]在这种肿瘤中,E-钙粘蛋白是一种典型的肿瘤抑制基因。最近,Ressel等人描述了三种与人类浸润性小叶癌相似的犬乳腺肿瘤的形态学和免疫组化特征,这些肿瘤的E-钙粘蛋白也呈阴性,与人类肿瘤类似[58].

包括我们小组在内的许多研究人员报告,E-钙粘蛋白表达降低与侵袭相关(图1)2 (b)) [343541- - - - - -43],以及若干典型的预后特征[42]即扩散[59和淋巴结转移,提示这种分子可能是犬乳腺癌的预后标志物[3543].在人类中,一些研究还没有证实这种关系[365360]或者确实有E-钙粘蛋白表达与淋巴结转移相关[6162]Spieker及其同事通过鸡胚心脏试验证明,E-钙粘蛋白的表达和功能并不能不可避免地抑制侵袭[63].犬乳腺细胞系虽然表达E-cadherin,但均具有侵袭性在体外研究表明,入侵取决于其他微环境因素[63]最近,Nowak等人发现E-cadherin和MMP9在犬乳腺癌中的表达呈负相关,表明E-cadherin介导的粘附丧失和MMP-9的增加可能在肿瘤侵袭过程中起重要作用[59].

E-cadherin在淋巴结转移中的表达分析很少有报道,已经描述了几种表达模式,即与原发病变相关的下调、上调或类似表达水平[4064].根据Bukholm和Nesland的研究,与原发肿瘤相比,转移性组织中有E-cadherin再表达[65]这可能与粘附复合物的灵活性有关,粘附复合物可能在原发性肿瘤中暂时丢失,并在到达转移部位后恢复[3365].可能原发部位的下调促进了细胞的脱离和侵袭,而在转移部位,再表达可能允许癌细胞的附着[61].E-cadherin表达的这种动态变化可以通过启动子甲基化或cadherin-catenin复合物的翻译后调控来解释[32].最近Pinho等人指出E-cadherin在恶性表型获得过程中通过n -糖基化的翻译后修饰,这可能解释了这种动态调节[66].

然而,单个分子不太可能决定获得分化较低、侵袭性更强的肿瘤表型,必须考虑其他分子,以了解导致转移的复杂机制[33].

E-cadherin复合物伴侣的表达,β-我们和其他人发现这两种蛋白之间存在显著的正相关,这与细胞膜上粘附复合物的形成相一致[354143].

此外,还原膜质β在一些报告中发现-catenin表达与高组织学分级和侵袭性显著相关(图2 (d)) [3541],尽管没有得到Matos等人的证实[43].没有描述之间的关联β-连环蛋白与淋巴结转移的存在[3543],这与其他人类乳房研究相似[535667].

E-cadherin和β-catenin表达与乳腺癌犬的生存关系尚存争议。然而Brunetti等人没有发现与生存相关,我们的小组显示E-cadherin的丢失/减少和β-catenin表达与较短的生存时间显著相关[3541].

尽管总体而言,E-钙粘蛋白表达的缺失与未分化的人类乳腺癌相关,但现有研究在其与生存率的相关性方面存在差异,其作为预后标志物的价值仍存在争议[10525668- - - - - -71].事实上,在侵略性最强的乳腺癌的肿瘤细胞中,如炎性乳腺癌,E-cadherin的表达持续升高[72].Charafe-Jauffret等也证实了E-cadherin在该高转移癌中的表达,确定E-cadherin表达是“炎症信号”的关键分子之一[73]作者认为,E-钙粘蛋白表达的缺失是一个短暂的事件,允许恶性细胞侵入血管通道和组织,一旦进入循环,癌细胞重新表达E-钙粘蛋白,促进细胞间粘附并形成内聚性肿瘤栓子。我们的研究组在犬炎性乳腺癌中观察到了相同的表达模式,其特征是肿瘤栓子对E-钙粘蛋白呈强阳性(Gama等人,未发表的数据)。

4.2.P-Cadherin

除E-cadherin外,一些犬乳腺肿瘤还表达P-cadherin细胞粘附分子(图)2 (f)) [38这证实了此前人类的发现。这种分子已被检测到在各种人类癌症中发生改变,P-cadherin被发现由人类乳腺癌的一个亚组表达,但其在致癌过程中的确切作用仍不清楚[16].

在犬乳腺肿瘤中,发现P-cadherin表达与肿瘤组织学类型之间存在显著关联[38]然而,最近在分析更大的肿瘤系列时,P-钙粘蛋白表达仅与侵袭性肿瘤表型显著相关,与其他临床病理变量、增殖或生存率无关[35].

我们的结果与大多数现有的人类乳腺癌研究不一致,这些研究发现P-cadherin与一些侵袭性特征显著相关,如高组织学分级和增殖,以及预后不良[606874- - - - - -78],这提高了人们对P-cadherin作为本病潜在预后标志物的兴趣。

在组织学类型方面,P-cadherin通常在犬乳腺癌肉瘤和梭形细胞癌亚型以及人乳腺髓样癌和化脓性癌中被发现,这提示了这些肿瘤的基底/肌上皮细胞的组织起源或分化线[387980].

在人类癌症研究中,高通量微阵列技术可以区分乳腺癌分子亚型(luminal A和B、HER-2过度表达、基底样和claudin低),基底样表型与不良预后显著相关[81- - - - - -85].从那时起,已经提出了几个免疫组织化学替代小组来鉴定这个亚组[86- - - - - -88],而P-cadherin被认为是鉴别基底乳癌最敏感的生物标志物之一[167889].与人类发现相似,我们最近描述了在犬乳腺癌中P-cadherin表达与基底样表型显著相关,犬乳腺癌具有较差的预后特征,如高组织学分级和增殖,以及较短的无病生存率和总生存率[90].

在我们的研究中,大多数管腔型犬乳腺癌(ER阳性)P-钙粘蛋白阴性[90].在人类乳腺癌中P-cadherin表达也被发现与激素受体状态呈负相关[757891它似乎与雌激素无关的肿瘤生长有关[75].

已经提出了许多假设来证明乳腺癌细胞异常表达P-钙粘蛋白,即P-钙粘蛋白的癌胚特性[37],其组织遗传学来源为帽状细胞或获得类似表型的干细胞[6874].然而,尽管P-cadherin阳性癌似乎具有肌上皮/基底细胞样转录组程序,但这一原因可能不能解释所有表达P-cadherin的肿瘤,某些分子机制导致上皮转化过程中P-cadherin表达的激活似乎是合理的[16].

事实上,最近有研究表明,P-cadherin表达与CDH3启动子某个特定区域的低甲基化之间存在显著的相关性,提示胞嘧啶甲基化在乳腺癌中P-cadherin异常表达中起着重要的调控作用[77].另一方面,ER信号的缺乏被发现是P-cadherin增加的原因,将CDH3归为雌激素抑制基因,并指出E2是这种钙粘蛋白的关键调控因子[92].此外,染色质激活修饰也与P-cadherin基因的调控有关,这提示了一种额外的表观遗传调控[93].

尽管P-cadherin在肿瘤进展中的生物功能作用还远未完全阐明,一些在体外使用人类乳房的研究[9294]及胰腺[95]癌细胞系表明,该分子通过与多种信号分子(如Rho GTPases和p120ctn)相互作用而具有促侵袭作用[9495].这种前侵入活性依赖于细胞质尾部的JMD,它与p120-catenin结合[92].最近有研究表明,在野生型E-cadherin的人乳腺癌细胞中,P-cadherin过表达诱导基质金属蛋白酶的分泌,特别是MMP-1和MMP-2,促进细胞侵袭、运动和迁移,由于一种机制涉及肌动蛋白细胞骨架的改变和通过小的gtpase结合蛋白发出信号[94].考虑到P-cadherin在癌细胞侵袭中的作用,一种针对P-cadherin的选择性人类单克隆抗体最近被生产出来,目前正在进行I期临床试验[96].

除了乳腺癌外,P-钙粘蛋白也在几种人类癌症中进行了研究,根据癌症模型,P-钙粘蛋白的表现似乎有所不同[16].在犬乳腺癌中,新的研究是受欢迎的,以阐明P-cadherin在肿瘤进展中的潜在作用。它是一种有用的预后指标还是一种因果作用仍有待商榷。

5.结论与未来展望

综上所述,在犬乳腺癌中的总体研究结果表明,E-钙粘蛋白介导的粘附在该动物模型中可能在预防侵袭和转移方面发挥作用,从而证实了人类乳腺癌研究。然而,结果并非一致,需要更大的对照研究来确定细胞粘附的影响在多方面转移过程中的应用,以及钙粘蛋白和连环蛋白作为犬乳腺癌有价值的预后标志物和潜在治疗靶点的作用。

承认

这项工作得到了中国科学技术基金会(FCT)资助的战略研究项目PEst-OE/AGR/UI0772/2011的支持。

工具书类

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