Caveolin1在肿瘤中的研究进展

【关键词】 Caveolin1 肿瘤 研究进展

Caveolin1(小窝蛋白1)是Caveolae(小窝)的重要结构蛋白，参与了caveolae的形成，以及细胞增殖、分化、凋亡和血管生成的信号通路的调控，与肿瘤的发生、发展和转移有密切关系。目前研究认为Caveolin1同时具有肿瘤抑制因子和促进肿瘤侵袭转移的双重作用，本文就Caveolin1在肿瘤中的研究现状作一综述。

1 Caveolin1概述

　　Caveolae是细胞质膜表面特异性的内陷囊状结构，广泛存在于各种类型的细胞中，形状呈烧瓶或希腊字母Ω，但是也存在其他形式，如形成分离的囊泡或管状的囊泡通道。

　　具有里程碑的是1992年Rothberg对caveolin1的发现。caveolin1是caveolae的标志性蛋白，分子质量为21～24 kDa，修饰于caveolae的内表面，其基因定位于人染色体7q31.1，有三个外显子。目前已确定的caveolins家族成员有：caveolin1α、caveolin1β、caveolin2α、caveolin2β、caveolin2γ、caveolin3［1］。大多数细胞主要表达caveolin1和caveolin2，二者形成稳定的异源寡聚体复合物，而caveolin3则局限在肌细胞，与肌细胞的合成密切相关。

　　Caveolin1由178个氨基酸残基组成，具有特殊的发夹样结构。caveolin1的N端(82101)除与caveolin1同聚体形成有关外，还能直接与多种信号分子连接，从而调控这些信号分子的活性状态，这一段氨基酸序列如同形成的脚手架，故称之为脚手架区。绝大多数上述信号分子中含有三段相似的氨基酸序列：фxфxxxxф，фxxxxxфxфф和фxфxxxxфxxф(ф代表芳香族氨基酸Trp、Phe和Tyr，x代表任意氨基酸残基)，这些序列常位于信号分子的活性部位(如酪氨酸激酶、丝/苏氨酸激酶的酶活性中心)，信号分子通过该序列与caveolin1的脚手架区相连接。

　　caveolin1介导caveolae的形成，参加胆固醇运输、细胞内胆固醇调节和物质转运功能，调节内皮组织的通透性，特别是参加细胞内外信号传递、组装和调节，并在细胞增殖、分化、迁移、凋亡和血管生成等方面发挥重要作用。

　　2 Caveolin1与肿瘤

　　肿瘤发生是一个长期、分阶段、多种基因参与的复杂过程。caveolin1作为一种直接参与细胞增殖和转移的负调控基因目前越来越受到人们的关注。国内外的一些学者研究表明，caveolin1在泌尿系等肿瘤中高表达，说明它在肿瘤中的作用具有双重性，具体原因不明。

　　2.1 Caveolin1对细胞恶变的抑制作用

　　2.1.1 caveolin1在正常和肿瘤组织中的差异表达 众多研究表明caveolin1在正常组织中高表达，而在乳腺癌、肺癌、宫颈癌、卵巢癌和结肠癌中表达明显下降，在甲状腺滤泡状癌中甚至无表达。Volonte通过转基因技术证实，在体内caveolin1具有促进细胞老化作用。Franco也证实caveolin1的缺失导致表皮细胞的过度增殖，加速皮肤癌的发生。Engelman等人基于以下原因，认为caveolin1基因是7号染色体D7S522基因座上的肿瘤抑制基因。a)无论小鼠还是人类，编码caveolin1的基因都位于染色体7q31，其基因位点与D7S522接近；b)在多种人类肿瘤细胞系中，包括：乳腺癌、前列腺癌、结肠癌、肾癌都存在D7S522位点的缺失；c)caveolin1基因的第1、2外显子被包饶于CpG岛内，通过甲基化这些区域可以部分调节caveolin1的表达。

　　2.1.2 caveolin1抑制肿瘤发生的分子机制 除自身染色体原因外，caveolin1还可通过调控细胞周期来抑制肿瘤的发生。a)caveolin1负性调控cyclinD1，从而阻遏细胞于G0/G1期。Hulit等［2］研究表明，当cyclinD1基因启动子的T细胞因子/淋巴样增强子位点发生突变时，caveolin1对cyclinD1的下调作用显著减弱；而caveolin1的C末端缺失时，不影响其对cyclinD1的作用，但当N末端缺失时，对cyclinD1不仅抑制作用消失，而且有轻度的诱导作用。以上结

　　山西省自然科学基金(2007011112)

　　果说明，caveolin1正常表达可以抑制cyclinD1基因启动子的活性，作用的部位为caveolin1的N末端。b)caveolin1有抑制MAPK通路的作用，MAPK家族的主要成员是JNK和ERK，caveolin1可以在多条途径抑制ERK的活化。a)caveolin1抑制整合素介导的ERK活化，阻止信号向下游传递［3］。b)caveolin1可以通过抑制G蛋白亚单位、蛋白激酶C、受体酪氨酸家族Src等途径抑制ERK的活化。c)caveolin1可以隔离脂肪中的Fyn和Shc，阻止他们与a整合素相互作用，从而抑制层粘连蛋白诱导的ERK活化，通过核转录因子Jun、Fos以及cyclinD实现对细胞增殖周期的负向调控。c)Caveolin1抑制src酪氨酸激酶的磷酸化，从而阻止信号向下传导。Li等［4］发现caveolin1与野生型的Src(产物为PP60csrc)发生交互作用，但不能与突变激活的Src形成稳定的复合体，并发现caveolin1和cSrc共同表达时可显著抑制cSrc的激酶活性。还发现人工合成的架构区多肽可抑制酪氨酸激酶的自身磷酸化及Src家族激酶相关的Fyn的自身活化。而已知cSrc的自身磷酸化在控制其激酶活性中起主要作用。d)caveolin1抑制NEU的活性。NEU(erbB2)是编码表皮生长因子样受体酪氨酸激酶的原癌基因，caveolin1架构区有抑制NEU蛋白自身磷酸化的作用。Engelman等［5］研究证实，在NIH3T3和Ratla细胞中，NEU的突变激活使caveolin1表达下调；同样，caveolin1的高表达会阻断NEU的信号传导。可见，caveolin1与NEU之间存在着负反馈调控。e)caveolin1高表达时，EGF、FGF、PDGF、转化生长因子等的表达下调，而这些生长因子表达异常时会负性调控caveolin1的表达［6］。

　　2.2 Caveolin1对细胞恶变的促进作用

　　2.2.1 最近研究发现caveolin1在某些肿瘤组织中呈高表达。Yang等［7］研究了大鼠原发性前列腺癌及转移性前列腺癌的多个癌细胞株，发现在大鼠正常前列腺上皮细胞中caveolin1表达微弱；在原发性前列腺癌细胞中其表达加强、呈胞浆弥漫性；在转移性前列腺癌细胞中，其表达更强，呈浓集颗粒状。同样，在正常人前列腺上皮细胞中caveolin1表达亦呈阴性，而在原发性前列腺癌细胞中偶见颗粒状浓集表达。其他如肾癌、膀胱癌中caveolin1也表达增高，提示caveolin1增高与肿瘤发生、发展有关。甚至还有学者发现与上述报道相悖的结果，结肠癌和乳腺癌中caveolin1表达也增高。

　　2.2.2 caveolin1促进肿瘤发生的分子机制 目前认为caveolin1可能通过以下三种方式促进细胞恶变。a)显负性点突变。Lee等［8］在乳腺癌研究中发现caveolin1基因第132位点的突变率(P132L)能达到16％，HIH3T3细胞caveolin1中P132L的表达能够提高细胞的侵袭能力及耐药能力。b)caveolin1丝氨酸磷酸化。一般情况下，caveolin1主要与细胞质膜相结合，但是它的Ser80被磷酸化后可以使其变成分泌型蛋白，分泌型的caveolin1会导致具有自分泌或旁分泌功能的肿瘤生存能力提高。Tahir等［9］证实，雄激素不敏感型前列腺癌细胞能够以自分泌或旁分泌的形式分泌caveolin1，并直接刺激前列腺癌细胞的生长和生存。(3)caveolin1酪氨酸磷酸化。Lee等［10］发现，caveolin1蛋白中不同位点的酪氨酸磷酸化可能对抗caveolin1架构区抑制肿瘤的作用。氨基端14位酪氨酸磷酸化后，与生长因子受体结合蛋白7结合，可以刺激细胞增殖，诱导细胞非贴壁生长，并促进细胞转移。这些可能是许多实验得到相反结果的部分原因。

　　2.3 Caveolin1与肿瘤侵袭和转移 影响肿瘤侵袭和转移的正相关因素包括核转录因子，类癌基因Jun、Fos、VEGF及其受体，细胞外基质之一的透明质酸；负相关因素包括p53、Ecadherin/βcatenin和细胞外基质之一的胶原。

　　2.3.1 caveolin1对肿瘤侵袭和转移的抑制作用 MTLn3和MTC细胞系为来源于同一细胞系但有不同运动能力的两种细胞，MTLn3细胞系具有较强的运动和迁移能力，而MTC细胞系相反。实验发现，MTLn3细胞缺乏caveolin1表达，而MTC细胞有相对较高的caveolin1表达，提示caveolin1可能参与抑制细胞侵袭和转移。然后重组表达caveolin1于MTLn3细胞并进行集落形成实验发现，与未转染caveolin1的亲本细胞相比，形成的集落数少，而且集落体积较小，提示重组表达caveolin1可使MTLn3细胞非贴壁依赖性生长的性质减弱。

　　血管生成是肿瘤生长、侵袭和转移过程中极其重要的促进因素，VEGF在血管生成中扮演重要的角色。Labrecque等［11］用牛主动脉内皮细胞与GSTCaveolin1共孵育，抑制了flk1的VEGF诱导活化，说明caveolin1在VEGF依赖性信号级联反应和血管生成中起主要抑制作用。此外，caveolin1还可以通过生长因子受体与Ras途径和整合素与Src途径抑制VEGF的活性。

　　NO介导的血管舒张、通透性升高是血管生长的重要机制之一，而血管内皮细胞合成NO的酶位于caveolae内。caveolin1的脚手架区可与其结合，使其失活，从而抑制血管生长，进而抑制肿瘤细胞的侵袭和转移［12］。

　　基质金属蛋白酶是与血管侵袭和淋巴转移密切相关的蛋白酶类，能分解上皮和血管基底膜的Ⅳ型胶原纤维，使癌细胞的侵袭转移能力增强；同时基质金属蛋白酶还能切割透明质酸受体的胞外部分，导致受体与透明质酸基质的粘附减弱，癌细胞的运动能力增强。Fiucci等［3］发现caveolin1的表达可抑制基质金属蛋白酶的释放。

　　Caveolin1通过Ecadherin/βcaternin通路而抑制肿瘤转移。Miotti等［13］报道caveolin1通过Ecadherin能使细胞粘附分子βcatenin固着于细胞膜上，从而加强细胞间的连接与通讯，两者存在着正相关关系。

　　p53既可直接抑制肿瘤侵袭转移，又可抑制血管生成。Galbiati等［14］报道，caveolin1通过P53/P21WAF1/CIP通路妨碍细胞周期的进展，上调caveolin1能阻遏细胞于G0/G1期，而下调caveolin1却促进细胞进入S期，P53与caveolin1有正相关关系。

　　2.3.2 caveolin1对肿瘤侵袭和转移的促进作用 与上述研究相反，Chao等［15］检测浸润性肺腺癌中caveolin1 mRNA和蛋白的表达，结果都增高，把caveolin1的基因导入部分浸润或caveolin1阴性的CL细胞中，浸润程度至少提高2倍。他们的实验结果进一步表明了在CL细胞株中caveolin1的表达增加提高了肺腺癌的转移能力。Horiguchi等［16］发现caveolin1在肾透明细胞癌中表达明显增加，特别是转移性肿瘤、低分化肿瘤和有血管侵袭的肿瘤，并且与预后相关。Joo［17］在肾透明细胞癌中发现caveolin1可以促进肿瘤微血管生成。为何caveolin1在血管中作用的报道不同呢？有学者认为，生理条件下血管内皮细胞增殖时，caveolin1表达下调；而当内皮细胞分化及血管形成时，caveolin1急剧升高，提示caveolin1的含量随着血管内皮细胞发育的不同阶段而发生变化。

　　Hayashi等［18］认为caveolin1基因突变是细胞获得侵袭能力的主要原因。他在乳腺硬癌中应用PCRRFLP方法发现132位密码子突变，将突变型caveolin1基因导入NIH3T3细胞并做集落形成实验，发现突变型基因表达使细胞获得非贴壁依赖性生长的性质。然后应用改良博伊登小室法检测细胞的侵袭能力，发现导入突变型caveolin1基因的NIH3T3细胞具有穿过再构膜的能力，而亲代NIH3T3细胞和导入野生型caveolin1基因的NIH3T3的细胞不能穿过此膜。

　　2.4 Caveolin1对细胞凋亡的调控 细胞凋亡对于多细胞生物体的发育和稳态的维持是至关重要的，假若异常，则可引起包括肿瘤在内的多种疾病的发生，目前有关caveolin1对凋亡调控的研究报道不一。

　　Caveolin1在Ras的上游和下游的多个环节上阻止凋亡的启动以及启动后的进程，使细胞得以生存。Yang等［7］报道caveolin1能抑制前列腺癌细胞中cmyc诱导的凋亡，从而促进癌细胞的存活和淋巴道转移。但是，还有学者报道，减少caveolin1的含量，NIH3T3纤维母细胞的凋亡被抑制；caveolin1的含量恢复，则NIH3T3细胞对凋亡的刺激也恢复敏感，其机制可能与caveolin1使聚集在caveolae的生长/增殖信号通路受到抑制有关［19］。

　　综上所述，caveolin1对肿瘤的作用是复杂的，甚至截然相反，具体机制还有待于进一步研究。

　　3 展　　望

　　半个世纪来，caveolin1与肿瘤的关系越来越受到人们的关注。目前认为，caveolin1可与多种蛋白、多条信号传导途径相关联，对肿瘤形成、增殖、侵袭和转移产生多方面的调节作用，而caveolae则为这些作用提供了一个平台，是肿瘤发生和演进的主要战场。虽然caveolin1与各种信号分子如何相互作用以及其在肿瘤发生、发展不同阶段的具体机制还未阐明，但随着研究的深入，相信caveolin1必将为人类所彻底了解，为恶性肿瘤的治疗提供新的思路和策略。

参考文献

［1］Couet J，Belanger MM，Roussel E，et al.Cell biology of caveolae and caveolin［J］.Adv Drug Deliv Rev，2001，49(3)：223235.

［2］Hulit J，Bash T，Fu M，et al.The cyclinD1 gene is transcriptionally repressed by caveolin1［J］.J Biol Chem，2000，275(28)：2120321209.

［3］Fiucci G，Ravid D，Reich R，et al.Caveolin1 inhibits anchorageindependent growth，anoikis and invasiveness in MCF7 human breast cancer cells［J］.Oncogene，2002，21(15)：23652375.

［4］Li S，Couet J，Lisanti MP.Src tyrosine kinases，Galpha subunits，and HRas share a common membrane anchored scaffolding protein，caveolin.Caveolin binding negatively regulates the autoactivation of Src tyrosine kinases［J］.J Biol Chem，1996，271(46)：2918229190.

［5］Engelman JA，Lee RJ，Karnezis A，et al.Reciprocal regulation of neu tyrosine kinase activity and caveolin1 protein expression in vitro and in vivo.Implications for human breast cancer［J］.J Biol Chem，1998，273(32)：2044820455.

［6］Mineo C，Gill GN，Anderson RG.Regulated migration of epidermal growth factor receptor from caveolae［J］.J Biol Chem，1999，274(43)：3063630643.

［7］Yang G，Timme TL，Frolov A，et al.Combined cMyc and caveolin1 expression in human prostate carcinoma predicts prostate carcinoma progression［J］.J Cancer，2005，103(6)：11861194.

［8］Lee H，Park DS，Razani B，et al.Caveolin1 mutations(P132L and null) and the pathogenesis of breast cancer［J］.Am J Pathol，2002，161(4)：13571369.

［9］Tahir SA，Yang G，Ebara S，et al.Secreted caveolin1 stimulates cell survival/clonal growth and contributes to metastasis in androgeninsensitive prostate cancer［J］.Cancer Res，2001，61(10)：38823885. ［10］Lee H，Volonte D，Galbiati F，et al.Constitutive and growth factor regulated phosphorylation of caveolin1 occurs at the same site(Tyr14)in vivo：identification of a cSrc/Caveolin1/Grb7 signaling cassette［J］.Mol Endocrinol，2000，14(11)：17501755.

［11］Labrecque L，Royal I，Surprenant DS，et al.Regulation of vascular endothelial growth factor receptor2 activity by caveolin1 and plasma membrane cholesterol［J］.Mol Biol Cell，2003，14(1)：334347.

［12］Zulli A，Buxton BF，Black MJ，et al.The immunoquantification of caveolin1 and eNOS in human and rabbit diseased blood vessels［J］.J Histochem Cytochem，2006，54(2)：151159.

［13］Miotti S，Tomassetti A，Facetti I，et al.Simultaneous expression of caveolin1 and Ecadherin in ovarian carcinoma cells stabilizes adherens junctions through inhibition of srcrelated kinases［J］.Am J Pathol，2005，167(5)：14111427.

［14］Galbiati F，Volonte D，Liu J，et al.Caveolin1 expression negatively regulates cell cycle progression by inducing G0/G1 arrest via a p53/p21WAF1/CIP1independent mechanism［J］.Mol Biol Cell，2001，12(8)：22292244.

［15］Ho CC，Huang PH，Huang HY，et al.Upregulated caveolin1 accentuates the metastasis capability of lung adenocarcinoma by inducing filopodia formation［J］.Am J Pathol，2002，161(5)：16471656.

［16］Horiguchi A，Asano T，Asakuma J，et al.Impact of caveolin1 expression on clinical pathological parameters in renal cell carcinoma［J］.J Urol，2004，172(2)：718722.

［17］Joo HJ，Oh DK，Kim YS，et al.Increased expression of caveolin1 and microvessel density correlates with metastasis and poor prognosis in clear cell renal cell carcinoma［J］.BJU Int，2004，93(3)：291296.

［18］Hayashi K，Matsuda S，Machida K，et al.Invasion activating caveolin1 mutation in human scirrhous breast cancers［J］.Cancer Res，2001，61(6)：23612364.

［19］Liu J，Lee P，Galbiati F，et al.Caveolin1 expression sensitizes fibroblastic and epithelial cells to apoptotic stimulation［J］.Am J Physiol Cell Physiol，2001，280(4)：823835.