2. 济宁医学院司法鉴定中心, 济宁 272067
2. Judicial Expertise Center, Jining Medical University, Jining 272067, China
结直肠癌(Colorectal cancer,CRC)是胃肠道中最常见的恶性肿瘤,也是全球第三大常见恶性肿瘤和第四大癌症死亡原因[1-2]。近二十年来,CRC在以美国为代表的发达国家发病率呈现出明显的下降,但在我国却逐渐升高[3]。CRC常在疾病晚期被诊断出来,而且常伴有转移,与患者生存率呈负相关[4-6]。CRC患者的生存率在很大程度上取决于临床分期,Ⅰ期肿瘤患者5年生存率为85%至90%,而Ⅳ期患者小于5%[7]。在已扩散到邻近器官和淋巴结的癌症患者中,存活率降低至68%,而远处转移患者的存活率降低至10%,发生转移的CRC患者预后往往较差[8]。通常,手术切除是治疗CRC的主要方法,但对发生局部侵袭或转移的患者治疗效果有限[9]。因此,了解疾病进展和预后分子标志物对于改善CRC的治疗和提高生存率非常重要。Syndecans是与CRC发生发展相关的重要分子,本文主要就近年来Syndecans在CRC发生发展中的作用研究进展进行综述。
1 Syndecans 1.1 Syndecans结构Syndecans是细胞表面硫酸乙酰肝素蛋白多糖,由一条糖胺聚糖(Glycosaminoglycan,GAC)链与核心蛋白通过共价键连接构成。根据在人体中的组成不同GAC可分为7种类型,在Syndecans中与核心蛋白相连接的大多为硫酸肝素型,硫酸肝素与胞外配体亲和力高。Syndecans的核心蛋白为单链结构的Ⅰ型跨膜蛋白,由N-末端功能区、疏水跨膜区及胞内C-末端构成。在β-N-乙酰葡胺转移酶Ⅰ的催化下,硫酸肝素与核心蛋白结构中的丝氨酸部位结合,将N-乙酰葡胺分子转移到底物中,完成硫酸肝素的合成,参与Syndecans分子与配体结合活性的调节。
1.2 Syndecans分型及分布Syndecans由4个跨膜硫酸乙酰肝素蛋白多糖成员组成,即Syndecan-1、Syndecan-2、Syndecan-3、Syndecan-4,在多种细胞功能中起细胞表面黏附受体的作用[10]。Syndecans具有不同的组织分布。Syndecan-1在上皮细胞和骨髓瘤细胞中表达,Syndecan-2在间充质细胞和内皮细胞中表达,Syndecan-3主要在神经嵴细胞中表达,而Syndecan-4是唯一普遍分布的Syndecans家族成员[11]。
1.3 Syndecans功能Syndecans是具有生物功能的多效分子,通过硫酸肝素与胞外配体连接,在许多生理及病理过程中发挥重要作用。Syndecans与生长因子结合可调节生长因子活性。如Syndecans与FGF结合,可调节细胞增生、血管生成及损伤修复等生命活动。Syndecans与Ⅰ型胶原及细胞骨架结合,可加强细胞与细胞间质黏附作用。Syndecans可通过硫酸肝素与细胞表面黏附分子相连,调节细胞之间的黏附作用。总之,Syndecans通过和可溶性配体的结合调节细胞黏附、迁移、细胞骨架和基因表达,是在癌细胞中被不同调节的关键分子。
2 Syndecans与CRCSyndecans表达或缺失与CRC的预后不良相关。在CRC中,Syndecan-1和Syndecan-4表达下调,而Syndecan-2表达上调,Syndecan-3表达水平与CRC的关系尚未见报道。
2.1 Syndecan-1与CRCSyndecan-1在正常上皮细胞中高表达,并且表达的丧失与肿瘤的发生和进展有关,上皮Syndecan-1缺失破坏细胞-细胞和细胞-细胞外基质黏附,促使癌细胞生长、迁移和传播,从而导致患者预后不良[12-13]。一些研究发现与正常结直肠组织相比,CRC组织中的Syndecan-1表达较低[14],且与分化差的CRC相比,高分化和中分化的CRC中的Syndecan-1表达更高。这表明,上皮细胞中Syndecan-1表达的丧失与CRC发展及组织学分级相关。许多研究表明,Syndecan-1在多种类型的癌症中具有预后价值,如肝细胞癌和肺癌等[15]。但CRC中Syndecan-1表达水平与预后之间的关系存在争议。日本的一项研究表明,上皮Syndecan-1的低表达与CRC的不良临床结果显著相关[16],但芬兰和美国的两项研究表明,上皮Syndecan-1的低表达与CRC的存活率无显著相关性[14, 17]。值得注意的是,Syndecan-1作为CRC预后标志物的研究是在不同大陆的不同国家进行的。因此,诸多因素如环境、遗传变异和种族等都可能影响Syndecan-1在CRC进展和转移中的预后价值,这也是导致在不同的国家和地区Syndecan-1的表达水平与CRC的预后之间的关系存在不同的原因。
2.2 Syndecan-2与CRCSyndecan-2蛋白是参与细胞增殖、迁移和细胞与基质之间相互作用的完整膜蛋白。CRC肿瘤样本的DNA微阵列分析显示,无论癌症处于什么阶段,Syndecan-2甲基化率均高达约95%;使用131例CRC患者和125例健康受试者血液进行的临床实验进一步显示,在CRC中Syndecan-2甲基化的敏感性和特异性分别为87.0%和95.2%[18]。Han等[19]通过线性靶点富集-定量甲基化特异性实时PCR方法,对所有阶段的CRC患者和接受结肠镜检查的无症状患者的粪便样本中衍生DNA中异常的Syndecan-2甲基化进行测量,发现粪便DNA中Syndecan-2甲基化的存在都与CRC的发生显著相关。这些数据表明Syndecan-2因其高灵敏度和特异性以及低成本,可作为早期CRC检测的潜在标志物。Park等[20]证明与正常结直肠细胞相比,CRC细胞中的Syndecan-2 mRNA水平增加,可诱导G0 / G1细胞周期停滞,同时伴随p21、p27和p53表达的增加。在CRC中,Syndecan-2在CRC细胞黏附于ECM上起关键作用,调节CRC细胞的增殖和致瘤活性[20]。目前已经确定,Syndecan-2的胞外结构域与纤连蛋白相互作用。在CRC中,癌细胞与纤连蛋白之间的接触增强了Syndecan-2的表达,促进了高转移性肿瘤细胞的迁移行为[21]。这种动态相互作用可能是CRC细胞发生转移的潜在机制。还有研究表明,Syndecan-2的过表达通过Tiam1介导的Rac活化增强了Caco-2和HCT116细胞的迁移和侵袭,Rac是参与细胞接触调节的GTP酶家族成员[22]。已经报道了在HT29细胞中,Syndecan-2过表达促进了E-钙粘蛋白脱落到条件培养基中[23]。E-钙粘蛋白的脱落破坏细胞-细胞黏附并诱导细胞经历形成成纤维细胞样表型的形态学变化,诱导CRC细胞中的上皮-间充质转化。
2.3 Syndecan-3与CRCSyndecan-3主要在神经组织和发达的肌肉骨骼组织中表达。与其它Syndecans家族成员相比,关于Syndecan-3功能研究相对较少,尤其是其在CRC中的功能。已有研究表明,Syndecan-3在肾细胞癌中高表达且高表达与肾细胞癌患者的不良生存率有关[24]。Syndecan-3的过表达可能与胰腺癌的神经周围侵袭和生存期较短有关[25]。Syndecan-3在肿瘤基质血管中强表达并在肿瘤血管生成中发挥关键作用,此外,Syndecan-3介导的信号通路可能导致前列腺癌细胞迁移、侵袭和转移[25]。这些发现表明Syndecan-3表达水平也可能与CRC进展相关。
2.4 Syndecan-4与CRCSyndecan-4主要参与细胞骨架和膜的重组以及黏着斑的形成,抑制细胞迁移和肿瘤活动[26]。Syndecan-4可诱导CRC细胞中Erb-B2和Erb-B3表达促进细胞增殖[27]。Erb-B2和Erb-B3属于EGF受体家族,家族成员可以彼此形成同源二聚体或异二聚体,并且可以根据复合物中存在的受体结合影响不同的配体。由Erb-B2和Erb-B3形成的异二聚体是最有效的。在EGF受体抑制性抗体存在的条件下培养细胞也能抑制细胞增殖,这表明EGF受体对CRC细胞增殖非常重要。有研究表明在CRC细胞中,Syndecan-4的mRNA表达显著降低,促进肿瘤进展[28]。
3 结语与展望综上所述,Syndecans参与体内多种代谢过程,与CRC的发生发展密切相关。这不仅可以让我们从基因调控方面理解CRC的发生发展,而且为我们提供了CRC预防和治疗的新靶点。例如,Syndecan-2是CRC诊断的关键分子,可在血液中检测,因此Syndecan-2血液水平的变化可用作疾病的生物标志物。Syndecans参与CRC的很多阶段,包括细胞增殖、转移和血管生成,在CRC临床前研究以及研制潜在靶向剂中具有重要作用。因此,探索涉及Syndecans的尚未知的复杂分子事件对更加准确有效地预防与诊治CRC具有重大意义。
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