ColⅠ、ColⅣ及Fn与恶性肿瘤关系分析进展

　　　　　　 作者：张海琴 侯明晖 王琳 李薇

【关键词】 Ⅰ型胶原;Ⅳ型胶原;纤维连接蛋白；恶性肿瘤；综述
肿瘤的侵袭与转移是恶性肿瘤的主要生物学特性，其涉及肿瘤细胞本身特性及肿瘤细胞与宿主细胞间相互作用的一个多步骤、多阶段、多因素参与的复杂过程。恶性肿瘤发生侵袭并最终转移，最关键的一步是对细胞外基质和基底膜的降解。本文对近几年来有关Ⅰ型胶原(ColⅠ)、Ⅳ型胶原（ColⅣ）、纤维连接蛋白（Fn）与临床恶性肿瘤关系的相关研究进展综述如下。
　　1　　 ColⅠ、ColⅣ、Fn的结构和功能
　　1.1　　 ColⅠ
　　ColⅠ是一种异质三联体，构成细胞外基质的主要成分， 属于纤维型胶原。ColⅠ具有广泛的生物学活性，除了调节某些细胞的合成及其分泌功能外，还可以调节一些蛋白水解酶的产生，并通过对肿瘤细胞的诱导作用，产生多种水解酶。而且在多种细胞因子的调节下，通过与细胞间作用来影响细胞的生长、分化、迁移或者是基因的表达，从而在肿瘤和炎症发生、发展过程及创伤愈合过程中发挥极其重要的作用。
　　1.2　　 ColⅣ
　　ColⅣ是构成基底膜致密层的主要成分，亦属于纤维型胶原。在基底膜中呈三维的网状结构，由共价键维系，同时与其他成分，如层黏连蛋白、纤维连接蛋白等连接成为细胞外基质结构，构成细胞的微环境。目前研究发现，ColⅣ可以提供细胞黏附的位点，这些位点被细胞表面的受体特异性识别后，参与细胞功能的调节，因此在肿瘤和炎症的发展过程中同样具有重要的意义。
　　1.3　　 Fn
　　Fn是双链结构的大分子糖蛋白，可将细胞连接到细胞外基质上。其分为血浆Fn和细胞Fn，并参与构成基底膜和间隙间质。与胶原不同，Fn不能自发组装成纤维，而是在细胞表面受体指导下进行的，细胞表面的Fn受体异常可导致细胞表面的Fn纤维减少或缺失。Fn具有广泛的生物学功能，参与细胞的分化、胚胎的发生、组织的再生等过程，影响细胞的生物学活性，如细胞的黏附、形态、细胞骨架的形成、迁移和癌变。因此，对于肿瘤转化和演进有重要意义。
　　2　　 ColⅠ与临床恶性肿瘤关系的研究
　　近些年来，ColⅠ在肿瘤演进过程中的作用已经逐渐被人们了解并日益得到重视，且发现它与多种肿瘤有关。
　　2001年，KIEFER 等[1]研究发现，通过α2β1和α3β1整合素可介导ColⅠ与细胞的黏附，然后通过信号途径的转导来刺激细胞的增殖和生长。2004年，KIEFER等[2]将膀胱癌细胞接种到ColⅠ的培养基上，发现与癌细胞信号转导、代谢、转录和翻译有关基因表达发生了改变，提高了细胞的增殖活力，有助于膀胱癌的骨转移。在正常组织中，ColⅠ主要是由间质中的成纤维细胞产生。而在肿瘤组织中 ColⅠ的含量主要取决于两方面：一是胶原合成、沉积作用，二是胶原溶解因素的作用，二者共同决定ColⅠ在肿瘤组织中的含量。本世纪初，国内有学者在对口腔癌的研究中发现，口腔癌组织中，癌细胞及癌间质的成纤维细胞都有阳性的染色，并推测它们可能都参与了癌组织中ColⅠ的合成。
　　在肿瘤组织中，肿瘤细胞和成纤维细胞都参与了ColⅠ合成和沉积的过程，并且两者之间存在相互作用。DAHLMAN 等[3]研究发现，肿瘤细胞可以通过直接的细胞细胞之间的接触或者是通过细胞因子，如PDGF和 TGFβ刺激成纤维细胞ColⅠmRNA的转录。SENGUPTA 等[4]对多个肿瘤细胞系进行研究，发现随着肿瘤细胞的癌变，α2(Ⅰ)转录起始位点甲基化水平增加，ColⅠ mRNA的稳态水平下降， 胶原的生成减少。由此可见胶原合成过程极为复杂，受到多种因素的调控，还需要进一步的探讨。同样， ColⅠ的溶解因素是一个不可忽视的因素，并且与肿瘤侵袭和转移有密切的关系。在肿瘤组织中，ColⅠ的溶解作用主要与蛋白水解酶有关，其中主要有MMP1、MTMMP1、纤维溶解酶等。虽然肿瘤细胞可以分泌这些酶降解ColⅠ，但是 ColⅠ对这些酶的产生具有一定的调节作用。有研究发现，ColⅠ可以调节口腔鳞癌细胞产生和分泌MMP2，还可调节成纤维母细胞proMMP2、组织蛋白酶B前体的分泌能力。因此，ColⅠ可通过溶解因素的作用，降低对肿瘤侵袭的屏障作用，还可通过对肿瘤细胞诱导作用，产生多种水解酶。
　　ColⅠ异常表达与乳癌、食管癌、骨肿瘤的发生和演进有关。在肿瘤组织中 ColⅠ的降解和合成是一个动态的过程，胶原的合成和沉积的增强可能参与阻止肿瘤的生长，而胶原的溶解可能会引起肿瘤的侵袭和扩展。同时在高度恶性的肿瘤中，胶原的异常可能会促进肿瘤的演进。可见，ColⅠ在癌细胞恶变的过程中的作用是不可忽视的。
　　3　　 ColⅣ与临床恶性肿瘤关系的研究
　　许多肿瘤在侵袭和转移过程中普遍可见ColⅣ的表达减少或者缺失。2003年，于何等[5]对ColⅣ表达与喉癌颈淋巴结转移关系的研究显示，喉癌ColⅣ完整表达率为39.9% （27/69），在颈淋巴结转移组为21.2%（7/33），无颈淋巴结转移组为55.6%（20/36），ColⅣ表达与喉癌颈淋巴结转移呈负相关。2005年，施磊等[6]对ColⅣ、层粘连蛋白、Fn在喉鳞癌的表达的研究中发现，三者的表达具有一致性，随着肿瘤浸润程度的增加，三者表达的缺失率也逐渐加重，且与肿瘤的淋巴结转移有密切关系。RENE 等[7]报道，泌尿系肿瘤ColⅣ和层粘连蛋白表达与病人生存时间密切相关，认为检测肿瘤基底膜可作为判断肿瘤预后的参考指标。近几年的研究还发现，卵巢癌、结肠直肠癌、喉癌、造釉细胞瘤等肿瘤组织中均有不同程度的ColⅣ表达异常，这种异常表达与肿瘤的分化、侵袭和转移能力有关；同时对于判断肿瘤侵袭、转移和预后具有一定的价值。
　　ColⅣ作为血管外基底膜的主要成分，与维持血管壁的完整性也有着密切的关系。完整的血管基底膜一方面可以防止血管的内皮细胞向管壁外迁移，参与肿瘤新生血管的形成，同时也可以防止肿瘤细胞通过血管发生转移。刘胜春等[8]对ColⅣ在乳腺非典型增生及癌变组织中的表达研究显示，ColⅣ能确切反映血管生成信息，并证实血管内皮细胞的增殖生长与基底膜成分ColⅣ有关。最近的研究表明，ColⅣ在蛋白水解酶裂解之后产生的片段，如tumstatin、canstatin 分别是ColⅣα3链、α2链NC1区域的裂解片段，它们具有的特异性的抗血管生成的作用，主要是通过抑制内皮细胞的增殖，诱导内皮细胞的凋亡，减少肿瘤的血管化实现的。
　　目前ColⅣ表达降低的机制不是很清楚。有研究发现，基底膜中的ColⅣ为肿瘤细胞的侵袭和扩展提供了可利用的黏附模板，有利于肿瘤的扩展，同时随着ColⅣ沉积作用的加强，黏附能力进一步提高，可能有助于肿瘤细胞的趋化性运动。总之，ColⅣ在肿瘤的侵袭和转移过程中始终发挥着重要的作用。
　　4　　 Fn与临床恶性肿瘤关系的研究
　　Fn在临床恶性肿瘤中的表达及作用的研究较多。林红[9]在对眼睑恶性肿瘤的发病过程及发病机制的研究显示，基底膜成分如ColⅣ、层粘连蛋白与Fn的减少为肿瘤的侵袭和转移消除了第一道屏障。
　　本世纪初，张晓娟等[10]研究发现，Fn主要位于乳癌癌巢周围基底膜和间质中。同时发现巢周基底膜Fn断裂处正是癌细胞向间质浸润处。并推测Fn在乳癌的侵袭中起了提供捷径的作用。熊华淇等[11]研究结果显示，基膜Fn的丧失与肿瘤分化程度有关，而间质Fn则否。随后，段光杰等[12]研究得出Fn仅在新生的基底膜中表达，而在成熟的BM中则消失。谢玲等[13]研究进一步证实， Fn、LN表达与食管癌病理分级、淋巴结转移有关，说明基底膜FN、LN表达可作为临床判断食管癌分化程度及有无转移的有用指标。Fn免疫复合物呈棕黄色分布于胃腺体基底膜及周围的结缔组织间质中。正常组织基底膜中Fn染色呈完整线性结构，结缔组织间质中Fn染色呈规则的条纹状。胃癌组织基底膜Fn的完整线性染色结构被不同程度破坏，结缔组织间质中Fn染色加深，形状不规则。胃癌结缔组织间质中Fn 表达与VEGF表达和MVD均存在正相关性，而胃癌组织基底膜Fn线性染色缺损程度与VEGF表达和MVD均无相关性。
　　目前Fn表达降低的机制不是很清楚，GOROGH 等[14]对咽部鳞癌组织中Fn基因转录和翻译水平的表达与周围正常组织进行了比照，发现在鳞癌组织中mRNA的表达水平较正常组织下降，合成的蛋白量也较正常组织低，两者的下降水平一致。并说明Fn基因在转录后翻译的过程中，不存在抑制性的调节，因此Fn蛋白表达下降的原因主要是在DNA转录的过程中可能存在抑制。

Fn还可能通过其他方面的因素对肿瘤的浸润和转移产生影响，如抑制肿瘤细胞的凋亡，促进肿瘤细胞的增殖；打破细胞与细胞的接触抑制，抗肿瘤细胞凝聚，有利于肿瘤细胞的转移；与生长因子协同作用，促进肿瘤的转移；参与调节肿瘤组织的血管生成；诱导肿瘤细胞蛋白水解酶的表达，如MMP2，不仅可以增加肿瘤细胞的分泌，还可以增强其活性，从而为肿瘤的浸润和转移打开通道。由此可见，Fn在肿瘤的浸润转移过程中发挥多种作用，影响因素甚多，机制复杂。当然这也为今后研究Fn在临床恶性肿瘤中的作用及机制提供了方向。
【参考文献】
[1]KIEGER J， ALEXANDER A， FARACHCARSON M C. Type Ⅰ collagenmediated changes in gene expression and function of prostate cancer cells[J]. Cancer Treat Res， 2004，118:101124.

[2]KIEFER J A， FARACHCARSON M C. Type Ⅰ collagenmediated proliferation of PC3 prostate carcinoma cell line: implications for enhanced growth in the bone microenvironment[J]. Matrix Biol， 2001，20(7): 429437.

[3]DAHLMAN T， LAMMERTS E， BERGSTROM D， et al. Collagen type Ⅰ expression in experimental anaplastic thyroid carcinoma: regulation and relevance for tumorigenicity[J]. Int J Cancer， 2002，98(2):186192.

[4]SENGUPTA P K， SMITH E M， KIM K， et al. DNA hypermethylation near the transcription start site of collagen alpha2(Ⅰ) gene occurs in both cancer cell lines and primary colorectal cancers[J]. Cancer Res， 2003，63(8):17891797.

[5]于何， 魏宏权，柳斌，等. Ⅳ型胶原表达与喉癌颈淋巴结转移关系的探讨[J]. 山东大学基础医学院学报， 2003，8:193.

[6]施磊，马金萍，任重. Ⅳ型胶原、层粘连蛋白、纤维连接蛋白在喉鳞癌中的表达[J]. 中国医科大学学报， 2005，8:339.

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[8]刘胜春，吴凯南，厉红元. Ⅳ型胶原、层黏蛋白和纤维连接蛋白在乳腺非典型增生及癌变组织中的表达[J]. 肿瘤防治研究， 2004，11:674.

[9]林红. 眼睑恶性肿瘤发病的分子机制[J]. 青岛大学医学院学报， 2007，43（6）：559561.

[10]张晓娟，滕晓东，刘宏斌. 纤维粘连蛋白在乳腺癌中的表达及与淋巴结转移的关系[J]. 河南肿瘤学杂志， 2000， 13:79.

[11]熊华淇，吴绮明， 朱静. 鼻咽癌中FN、 LN 和 ColⅣ 的免疫组化研究[J]. 江西医学院学报， 2000，40:1719.

[12]段光杰，柳凤轩，阎晓初，等. 腺样囊性癌 E2cad、LN、FN 和 PCNA表达的临床意义[J]. 诊断病理学杂志， 2002，10:294.

[13]谢玲，裴志东，薛琪，等. 纤维连接蛋白及层黏连蛋白在食管癌表达的研究[J]. 国际肿瘤学杂志， 2006，9:714717.

[14]GOROGH T， MAUNE S， LIPPERT B M， et al. Transcriptional repression of the human fibronectin gene in laryngeal squamous cell carcinoma cells[J]. J Cancer Res Clin Oncol， 2001，127(3):166172.

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