本文综述细胞粘附分子CD44的结构及生物学特性,及其与前列腺癌、膀胱癌、肾癌的生物学行为之间的关系。
1 CD44的结构及生物学特性[1,2]
细菌粘附分子CD44基因定位于人类第11号染色体短壁p14~13上,其cDNA长度大于50kb,由至少20个外子显子及其间的内含子组成。每个外显子长度从70到210bp不等,内含子长度从300到420bp不等。CD44外显子按其转录片段是否参与选择性拼接分为两种表型:组成型外显子和选择型拼接外显子(变异体外显子,V外显子)。仅含组成型外CD44称为标准型CD44(CD44s),它所编码的蛋白有4个功能区,即信号肽区、N-末端细胞外区、跨膜区、C-末端细胞内区。变异体外显子有十个,总长度仅1245bp,其间的内含子却长达23.6kb,在染色体DNA上跨越25bp左右。含有V外显子的CD44统称CD44v,其转录片段在CD44s第222个密码子的第1和第2个核苷酸之间插入不同大小的序列,最长可百叶窗1245bp,所编码的氨基酸序列的正好位于细胞膜外靠近胞膜的区域。V外显子之间既可以跳跃方式拼接,也可以连接方式拼接。目前已得到证实的CD44分子有10余种,有人建议用分子中所含V外显子序列号进行命名,例如CD443~10,CD44v4~7等。
细胞粘附分子CD44是一种跨膜糖蛋白,其存在一个高度保守的氨基酸末端,与透明质酸(HA)结合结构区域之间具有氨基酸序列的高度同源性,目前认为CD44是透明质酸受体,CD44的其它配体为层粘素、纤维连接素的肝素部分、Ⅰ型及Ⅳ型胶原。CD44具有GTP酶活性的鸟嘌呤核苷酸连接蛋白,提示CD44具有独特的信号传递通路,相同的序列表明CD44与ras同源。CD44作用方式被认为是同型间反应。CD44具有广泛的组织分布,某些CD44蛋白及RNA变异体选择性分布于上皮及肿瘤细胞,虽然这些变异体分子的功能及调节机制知之不多,但目前的研究表明CD44变异体表达与肿瘤的进展及转移相关。研究还表明,CD44介导细胞与细胞、细胞与胞外基质粘附作用,参与淋巴细胞再循环,影响淋巴细胞归巢,促进T细胞、B细胞和单核细胞发生同型间粘附作用,影响T细胞激活和增强NK细胞活性。
2 CD44与前列腺癌(PCa)
自从认识到CD44与肿瘤转移相关以来,PCa与CD44关系的报导逐渐增多。目前许多学者正在探讨PCa细胞及组织表达CD44与其生物学行为的关系。Dunning小鼠PCa细胞株Dunning-3327的亚细胞株CUB、G、AT1、AT2转移能力较差,而AT6.1、AT3.1、Mat-Lylu细胞株的转移能力较强。Gao[3]在实验中检测到前组细胞株CD44的表达2~4倍高于后组。而当CD44的cDNAs转移到强转移能力的细胞株后,其转移能力60%受到抑制。作者认为CD44是PCa转移抑制因子,CD44s下调表达与PCa的转移相关Miyake[4]的研究更进一步,他把CD44s转入极少表达CD44的细胞株Pc3K,以观察这种蛋白的下调表达是如何影响肿瘤细胞的生长及转移的。结果发现Pc3细胞表达CD44可加强Pc3细胞与HA的连接及向HA迁移的能力,并使Pc3细胞在体内及体外的生长减慢。转移后Pc3细胞静脉及腹腔注射后,其转移能力减弱。
不少的体内研究发现,PCa组织下调表达CD44,并与肿瘤的分级及转相关。Kallakury[5]用免疫组化检测到95%良性前列腺组织腺上皮细胞膜强表达CD44s蛋白,而Gleason记分3~6分的PCa组织40%表达;正确前列腺组织腺上皮95%及97%分别表达CD44v3及CD44v6,而PCa组织表达CD44v3及CD44v6蛋白分为7%及2%;PCaNDA双倍体病例中66%表达CD44s,而非整倍体病例中65%不表达或灶性弱表达。作者认为CD44的表达与肿瘤的分级相关,与肿瘤的非整倍相关。Magabhushan[6]检测到60%的原发PCa中度到强表达CD44v,而只有14%的转移PCa弱表达CD44,无中度到强表达病例,原发与转移pPCa中CD44表达有明显差异,并且发现CD44的表达与Gleason分级负相关。作者认为CD44的表达可作为PCa预后的指标;而癌转移的淋巴结中12/14例无表达CD44,肿瘤的转移与CD44的表达有显著差异。
有趣的是Zhang[7]检 测16例PCa组织。8/16表达CD44s,Gleason记分高的病例CD44表达数多于Gleason记分少的病例。虽然作者亦认为CD44的表达与Gleason记分相关,但PCa组织中CD44的表达是上调的。而Jung[8]通过检测正常前列腺组、BPH组、无转移PCa组及转移PCa组间CD44s、CD44v6的血浆浓度无区别,从而提出CD44不可作为疾病预后的指标。
3 CD44与膀胱癌(BC)
研究表明正常膀胱组织表达CD44s[9~12],主要表达于上皮组织基质低层,基质细胞亦有表达[9,11],并且CD44v5、v6[9,11]、CD44v8、v11、v12[10]、v2[12]也表达于正常膀胱组织。而膀胱癌变时出现异常的CD44表达。Sugino[9]报导几乎所有的检测的膀胱乳头状瘤均表达CD44s、CD44v及CD44v6,分布于增生混乱的上皮细胞,深层基质的细胞巢无表达;而浸润性癌组织中,10/15例CD44s表达阴性,9/15例CD44s及CD44v均阴性;乳头状瘤的CD44smRNA大量表达,而浸润性癌则较少表达或缺失。Iczkowski[13]用抗CD44v6单克隆抗体免疫组体发现膀胱小细胞癌25/27例无表达,2例少于10%的细胞弱表达,所有12例低分化的BC组织中50~100%的细胞中等强度以上表达。相反地,Woodman[10]发现19/19例BC表面上皮细胞膜、胞浆强表达CD44s,CD44v7、CD44v11亦同样表达,但密度低;CD44s,CD44v7、CD44v11的mRNA在BC中明显增强,而相应的正常膀胱上皮细胞无表达。Sgiyama[11]用Westem blot检测BC患者尿液中细胞溶解物75