CD117和CK5-6的生物化學功能研究進展

CD117和CK5/6的生物化學功能研究進展

于娜，田寅*，王博，肇政偉（1.佳木斯大學附屬第一醫(yī)院腫瘤科，黑龍江佳木斯154000；2.哈爾濱市第四醫(yī)院普外科，黑龍江哈爾濱150000）1CD117概述CD117（酪氨酸激酶受體）是最大的一類酶聯受體，它既是受體，又是酶，能夠同配體結合，并將靶蛋白的酪氨酸殘基磷酸化。在人類的基因組中鑒定的90種獨特的酪氨酸激酶基因中，有58種編碼酪氨酸激酶受體，分為20類（I-XX）。在這些亞家族中，EGFR/ErbB（Ⅰ類）、胰島素受體（Ⅱ類）、PDGF（Ⅲ類）、FGF（Ⅳ類）、VEGF（Ⅴ類）和HGF（MET，Ⅵ類）與腫瘤疾病密切相關[1]。CD117是一類在癌癥進展中起重要作用的受體。它是一種具有特殊結構和生物學特征的細胞表面受體，通過在腫瘤細胞中啟動適當的信號級聯反應來響應環(huán)境線索。已知CD117可調節(jié)多種下游信號通路，絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）、Janus激酶（JAK）/信號轉導子和轉錄激活子（STAT）以及磷酸肌醇3-激酶（PI3K）/Akt[2]。這些通路在調節(jié)癌癥干細胞、血管生成和轉移中起著關鍵作用。這些通路對于腫瘤和基質細胞的相互作用也是必不可少的。2CK5/6概述CK5/6（細胞角蛋白）是上皮細胞或者角質細胞中的主要骨架蛋白，CK5/6屬于結構蛋白，能維持上皮組織的完整性和連續(xù)性，而且CK5/6也與上皮細胞的增殖、分化密切相關。CK5/6作為細胞骨架的中間絲蛋白家族中最大、最復雜的亞類，已成為臨床上對于腫瘤診斷的指標之一。來源于上皮的惡性腫瘤，可從其增殖和凋亡的細胞中釋放出細胞角蛋白，清楚地反映了移行細胞的活性，更重要的是僅上皮細胞可以釋放角蛋白，正常血液循環(huán)中沒有可表達角蛋白的類型。多種上皮細胞來源的癌癥、間皮瘤等患者中，都可能會出現CK5/6表達的增多。例如食道癌或者肺部鱗狀細胞癌、宮頸癌中，都有可能會有CK5/6的高表達。因此，CK5/6可作為協(xié)助上皮惡性腫瘤診斷的有效工具。CK5/6是一種成熟的分化標志物系統(tǒng)，已鑒定的20種人類CK5/6通常由分層上皮或簡單的腺上皮表達。在正常組織中，它們主要表達于復層鱗狀上皮、前列腺基底/肌上皮細胞、唾液腺、汗腺和乳腺。正常乳腺管腔上皮細胞主要表達簡單上皮型CK5/6（CK5/6、7、8、18和19），而肌上皮細胞幾乎完全表達分層上皮型CK5/6（5、6、14、15和17）[3]，并且它們持續(xù)表達額外的中間絲波形蛋白。正常乳腺上皮細胞的某些亞群也表達CK5/65、6、13、14、15、16和17[3]。乳腺癌通常保留正常上皮的簡單上皮CK模式，但有報道稱乳腺癌表達分層上皮型CK5/6[4]。3CD117和CK5/6生物化學功能研究進展3.1CD117生物化學功能研究進展CD117由一個原癌基因編碼的跨膜酪氨酸激酶受體蛋白。該原癌基因存在于4號染色體長臂區(qū)（4q114q13）[5]，跨越超過34kb的DNA。它與人類的12號染色體和小鼠的10號染色體對應，并由人類和小鼠的9個外顯子編碼。它由976個氨基酸組成，核心蛋白質大小約為110kDa。CD117的細胞外部分由外顯子2～9編碼，含有519個氨基酸殘基；而跨膜區(qū)域由外顯子10編碼，由23個氨基酸殘基組成；其余的外顯子編碼受體的細胞內部分，細胞內433個氨基酸的尾部組成，其內包含并列膜和一個酪氨酸激酶結構域，由大約80個氨基酸殘基連接而成。CD117蛋白在結構上與血小板衍生生長因子、集落刺激因子-1受體或血管內皮生長因子相關，屬于受體酪氨酸激酶Ⅲ亞類家族。CD117呈現了一種典型結構，在其界面上有兩個波瓣和一個活性位點。與酪氨酸激酶受體家族第Ⅲ類的其他成員類似，CD117的結構包括一個含5個Ig樣基序的胞外區(qū)、一個較短的跨膜區(qū)和一個含酪氨酸激酶活性的胞漿區(qū)。胞漿區(qū)有自身磷酸化酪氨酸激酶，酪氨酸激酶與磷脂酰肌醇激酶會合，以同型二聚體的形式發(fā)揮作用[6]。在人類中已經報道了4種CD117亞型。正常情況，CD117的活化需要結合T配體（stemcellfactor，SCF）參與，CD117與其配體SCF結合后，形成二聚體，導致受體二聚化，最終活化胞漿內的轉錄因子，并啟動一系列下游信號級聯，調節(jié)基因表達，激活參與細胞功能的幾種關鍵的效應器信號通路，并負責維持細胞功能，如細胞存活、代謝、細胞生長和進展、增殖、凋亡、細胞遷移和細胞分化[7]。CD117與SCF的結合可以導致多種信號通路的激活，包括磷脂酰肌醇3激酶、磷脂酶c-γ、Src激酶、Janus激酶信號轉導子和轉錄激活子，以及絲裂原激活的蛋白激酶通路[8]。CD117信號通路的最佳調節(jié)對造血、色素沉著、生育、腸道運動和神經系統(tǒng)功能至關重要。而且，CD117在多種正常細胞和組織中表達，如在干細胞、肥大細胞、生殖細胞和黑素細胞上表達，并在這些細胞的增殖和分化中發(fā)揮重要作用。CD117的表達不僅限于正常組織，還與多種人類腫瘤的病理生理機制有關。一般認為CD117引起腫瘤主要表現在兩方面：一是基因表達量異常（增高、降低或缺失）；二是基因缺失或突變引起CD117結構及功能的改變。正常情況下，CD117的激活需要SCF的參與，但是當它發(fā)生突變時，沒有配體的結合也能活化。c-kit基因的突變刺激腫瘤細胞的持續(xù)增殖和抗凋亡信號的失控，有利于腫瘤的惡性增殖。致癌CD117受體酪氨酸激酶“驅動”突變已在許多癌癥中被發(fā)現，如急性髓系白血?。ˋML）、黑色素瘤、肥大細胞白血病和胃腸道間質瘤（GIST），以及酪氨酸激酶抑制劑（TKIs），如伊馬替尼或舒尼替尼，具有抗CD117活性，通常用于治療這些癌癥。KIT突變檢測對于預測TKI治療的反應非常重要[9]。Tsuura等在數量有限的非小細胞型肺癌、皮膚基底細胞癌、乳腺癌和惡性黑色素瘤中顯示了CD117的表達[10]。以前的研究報道，在各種癌癥中，具有致癌突變的CD117的表達失調或上調，導致SCF非依賴性CD117激活和細胞增殖。Gao等學者發(fā)現CD117的過度表達是由缺氧以及各種轉錄因子的激活引起的，包括AP-2、ETS、SP1、MYB和MITF[11]。在乳腺組織中，一些作者已經證明，CD117在轉移性或原發(fā)性惡性乳腺腫瘤中的表達更頻繁[12]。Hines等觀察了大多數原發(fā)性乳腺腫瘤中c-kit原癌基因的表達以及SCFmRNA的存在，并假設存在一個參與腫瘤細胞增殖的自分泌環(huán)[12]。在Simon等最近的一項研究中，CD117在髓樣乳腺癌中的表達頻率高于其他組織學腫瘤亞型[13]。此外，一些作者還表明，乳腺腺樣囊性癌的CD1117表達較高[14]。Ulivi等人發(fā)現ER或PR受體陰性腫瘤患者的CD117表達明顯高于陽性腫瘤患者[15]。3.2CK5/6生物化學功能研究進展CK5/6：細胞角蛋白5/6（cytokeratin5/6，CK5/6）作為細胞角蛋白家族（cytokeratins，CKs）中的一員，是一種高分子量角蛋白。細胞角蛋白（cytokeratin，CK）受細胞分化調控，主要表達于上皮細胞來源的細胞質和細胞核中，并且可作為一種維持細胞支架的中間纖維蛋白。它能夠特異性地表達于上皮細胞的基底細胞層。人類上皮細胞含有中等大小的細絲，由與表皮α-角蛋白（“細胞角蛋白”）相關的多肽形成，這些多肽在不同的上皮細胞中以不同的組合表達。近些年研究顯示，CKs與多種惡性腫瘤的診斷、藥物療效評價以及預后判斷有關。CK5/6被證實是乳腺基底細胞特異表達的CK，也是識別基底細胞樣乳腺癌的重要分子標志物。國內外專家研究發(fā)現CK5/6在三陰性乳腺癌中高表達，同時提示三陰性乳腺癌的發(fā)生發(fā)展與ERK/MAPK信號傳導通路被異常激活有關，并且發(fā)現CK5/6的表達與乳腺癌腦轉移有明顯的相關性，也與淋巴結轉移和其它遠處臟器轉移有相關性。同時還表明，CK5/6陽性腫瘤患者的生存時間通常較短。這些發(fā)現可能反映了一種普遍現象即多個研究已經描述了癌癥中預后不良和/或不良腫瘤表型的趨勢，這些癌癥顯示細胞角蛋白的從頭表達，而在其正常來源細胞類型中不表達。中間絲表達模式的改變似乎代表了癌癥進展過程中發(fā)生的癌細胞去分化的一個共同特征，因此與不利的腫瘤特征有關。因為乳腺腺體和導管組織包括3種細胞類型：肌上皮細胞（MEC）、基底細胞和管腔細胞，所以CK5/6被認為是乳腺癌的獨立預后因素。并且可能是三陰性乳腺癌預后的獨立影響因素。事實上，細胞角蛋白（CKs）5和6在功能上不相關，但通常在診斷性免疫組織化學中使用雙特異性抗體一起分析。在腫瘤中，它通常在鱗狀細胞癌（SCC）、基底細胞癌（BCC）、胸腺瘤、涎腺腫瘤、上皮樣間皮瘤中表達。所以被認為是鑒別胸膜上皮性間皮瘤和肺腺癌的一個非常有用的標志物。Ordo'n～ez報道，24%的卵巢或腹膜漿液性腺癌中有CK5/6染色，盡管在所有患者中都有CK5/6染色，但有一例染色較弱，呈局灶性。在肺鱗癌和腺鱗癌的鱗狀成分中也有報道稱CK5/6陽性。Tot等通過對乳腺腺樣囊性癌的研究發(fā)現，CK5/6是這一系列髓樣癌中最常見的鱗狀上皮CK。25%的典型髓樣癌、43%的非典型髓樣癌和20%的轉移瘤表達CK5/6，尤其是其非典型變體，通常CK5/6陽性，并表明CK表達的失調參與了癌變和腫瘤進展。研究證實，CK5/6因其能夠特異性地表達于上皮細胞的基底層，且可維持上皮細胞形態(tài)的完整性被證實是免疫組化診斷基底樣型乳腺癌（BLBC）的一個重要標記物。因為三陰性乳腺癌和基底樣型乳腺癌約有70%～80%的重疊率，兩者的相似之處有很多，故柴翠青[14]依據CK5/6表達與BLBC之間的關系推測，三陰性乳腺癌可能起源于乳腺組織的基底層。另外多項關于CK5/6研究表明，基底樣乳腺癌通常表達基底細胞角蛋白（CK），包括CK5/6、CK14和CK17。CK5/6表達是鑒別基底細胞組最重要的標志物，并且與TNBC預后不良相關;CK5和CK6的表達均與乳腺癌的高級