CD117和CK5-6的生物化學(xué)功能研究進(jìn)展

CD117和CK5/6的生物化學(xué)功能研究進(jìn)展

于娜，田寅*，王博，肇政偉（1.佳木斯大學(xué)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(lèi)酶聯(lián)受體，它既是受體，又是酶，能夠同配體結(jié)合，并將靶蛋白的酪氨酸殘基磷酸化。在人類(lèi)的基因組中鑒定的90種獨(dú)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(lèi)（I-XX）。在這些亞家族中，EGFR/ErbB（Ⅰ類(lèi)）、胰島素受體（Ⅱ類(lèi)）、PDGF（Ⅲ類(lèi)）、FGF（Ⅳ類(lèi)）、VEGF（Ⅴ類(lèi)）和HGF（MET，Ⅵ類(lèi)）與腫瘤疾病密切相關(guān)[1]。CD117是一類(lèi)在癌癥進(jìn)展中起重要作用的受體。它是一種具有特殊結(jié)構(gòu)和生物學(xué)特征的細(xì)胞表面受體，通過(guò)在腫瘤細(xì)胞中啟動(dòng)適當(dāng)?shù)男盘?hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)來(lái)響應(yīng)環(huán)境線索。已知CD117可調(diào)節(jié)多種下游信號(hào)通路，絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）、Janus激酶（JAK）/信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)子和轉(zhuǎn)錄激活子（STAT）以及磷酸肌醇3-激酶（PI3K）/Akt[2]。這些通路在調(diào)節(jié)癌癥干細(xì)胞、血管生成和轉(zhuǎn)移中起著關(guān)鍵作用。這些通路對(duì)于腫瘤和基質(zhì)細(xì)胞的相互作用也是必不可少的。2CK5/6概述CK5/6（細(xì)胞角蛋白）是上皮細(xì)胞或者角質(zhì)細(xì)胞中的主要骨架蛋白，CK5/6屬于結(jié)構(gòu)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(xì)胞的增殖、分化密切相關(guān)。CK5/6作為細(xì)胞骨架的中間絲蛋白家族中最大、最復(fù)雜的亞類(lèi)，已成為臨床上對(duì)于腫瘤診斷的指標(biāo)之一。來(lái)源于上皮的惡性腫瘤，可從其增殖和凋亡的細(xì)胞中釋放出細(xì)胞角蛋白，清楚地反映了移行細(xì)胞的活性，更重要的是僅上皮細(xì)胞可以釋放角蛋白，正常血液循環(huán)中沒(méi)有可表達(dá)角蛋白的類(lèi)型。多種上皮細(xì)胞來(lái)源的癌癥、間皮瘤等患者中，都可能會(huì)出現(xiàn)CK5/6表達(dá)的增多。例如食道癌或者肺部鱗狀細(xì)胞癌、宮頸癌中，都有可能會(huì)有CK5/6的高表達(dá)。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(biāo)志物系統(tǒng)，已鑒定的20種人類(lèi)CK5/6通常由分層上皮或簡(jiǎn)單的腺上皮表達(dá)。在正常組織中，它們主要表達(dá)于復(fù)層鱗狀上皮、前列腺基底/肌上皮細(xì)胞、唾液腺、汗腺和乳腺。正常乳腺管腔上皮細(xì)胞主要表達(dá)簡(jiǎn)單上皮型CK5/6（CK5/6、7、8、18和19），而肌上皮細(xì)胞幾乎完全表達(dá)分層上皮型CK5/6（5、6、14、15和17）[3]，并且它們持續(xù)表達(dá)額外的中間絲波形蛋白。正常乳腺上皮細(xì)胞的某些亞群也表達(dá)CK5/65、6、13、14、15、16和17[3]。乳腺癌通常保留正常上皮的簡(jiǎn)單上皮CK模式，但有報(bào)道稱(chēng)乳腺癌表達(dá)分層上皮型CK5/6[4]。3CD117和CK5/6生物化學(xué)功能研究進(jìn)展3.1CD117生物化學(xué)功能研究進(jìn)展CD117由一個(gè)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(hào)染色體長(zhǎng)臂區(qū)（4q114q13）[5]，跨越超過(guò)34kb的DNA。它與人類(lèi)的12號(hào)染色體和小鼠的10號(hào)染色體對(duì)應(yīng)，并由人類(lèi)和小鼠的9個(gè)外顯子編碼。它由976個(gè)氨基酸組成，核心蛋白質(zhì)大小約為110kDa。CD117的細(xì)胞外部分由外顯子2～9編碼，含有519個(gè)氨基酸殘基；而跨膜區(qū)域由外顯子10編碼，由23個(gè)氨基酸殘基組成；其余的外顯子編碼受體的細(xì)胞內(nèi)部分，細(xì)胞內(nèi)433個(gè)氨基酸的尾部組成，其內(nèi)包含并列膜和一個(gè)酪氨酸激酶結(jié)構(gòu)域，由大約80個(gè)氨基酸殘基連接而成。CD117蛋白在結(jié)構(gòu)上與血小板衍生生長(zhǎng)因子、集落刺激因子-1受體或血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子相關(guān)，屬于受體酪氨酸激酶Ⅲ亞類(lèi)家族。CD117呈現(xiàn)了一種典型結(jié)構(gòu)，在其界面上有兩個(gè)波瓣和一個(gè)活性位點(diǎn)。與酪氨酸激酶受體家族第Ⅲ類(lèi)的其他成員類(lèi)似，CD117的結(jié)構(gòu)包括一個(gè)含5個(gè)Ig樣基序的胞外區(qū)、一個(gè)較短的跨膜區(qū)和一個(gè)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(huì)合，以同型二聚體的形式發(fā)揮作用[6]。在人類(lèi)中已經(jīng)報(bào)道了4種CD117亞型。正常情況，CD117的活化需要結(jié)合T配體（stemcellfactor，SCF）參與，CD117與其配體SCF結(jié)合后，形成二聚體，導(dǎo)致受體二聚化，最終活化胞漿內(nèi)的轉(zhuǎn)錄因子，并啟動(dòng)一系列下游信號(hào)級(jí)聯(lián)，調(diào)節(jié)基因表達(dá)，激活參與細(xì)胞功能的幾種關(guān)鍵的效應(yīng)器信號(hào)通路，并負(fù)責(zé)維持細(xì)胞功能，如細(xì)胞存活、代謝、細(xì)胞生長(zhǎng)和進(jìn)展、增殖、凋亡、細(xì)胞遷移和細(xì)胞分化[7]。CD117與SCF的結(jié)合可以導(dǎo)致多種信號(hào)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(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)子和轉(zhuǎn)錄激活子，以及絲裂原激活的蛋白激酶通路[8]。CD117信號(hào)通路的最佳調(diào)節(jié)對(duì)造血、色素沉著、生育、腸道運(yùn)動(dòng)和神經(jīng)系統(tǒng)功能至關(guān)重要。而且，CD117在多種正常細(xì)胞和組織中表達(dá)，如在干細(xì)胞、肥大細(xì)胞、生殖細(xì)胞和黑素細(xì)胞上表達(dá)，并在這些細(xì)胞的增殖和分化中發(fā)揮重要作用。CD117的表達(dá)不僅限于正常組織，還與多種人類(lèi)腫瘤的病理生理機(jī)制有關(guān)。一般認(rèn)為CD117引起腫瘤主要表現(xiàn)在兩方面：一是基因表達(dá)量異常（增高、降低或缺失）；二是基因缺失或突變引起CD117結(jié)構(gòu)及功能的改變。正常情況下，CD117的激活需要SCF的參與，但是當(dāng)它發(fā)生突變時(shí)，沒(méi)有配體的結(jié)合也能活化。c-kit基因的突變刺激腫瘤細(xì)胞的持續(xù)增殖和抗凋亡信號(hào)的失控，有利于腫瘤的惡性增殖。致癌CD117受體酪氨酸激酶“驅(qū)動(dòng)”突變已在許多癌癥中被發(fā)現(xiàn)，如急性髓系白血病（AML）、黑色素瘤、肥大細(xì)胞白血病和胃腸道間質(zhì)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(cè)對(duì)于預(yù)測(cè)TKI治療的反應(yīng)非常重要[9]。Tsuura等在數(shù)量有限的非小細(xì)胞型肺癌、皮膚基底細(xì)胞癌、乳腺癌和惡性黑色素瘤中顯示了CD117的表達(dá)[10]。以前的研究報(bào)道，在各種癌癥中，具有致癌突變的CD117的表達(dá)失調(diào)或上調(diào)，導(dǎo)致SCF非依賴(lài)性CD117激活和細(xì)胞增殖。Gao等學(xué)者發(fā)現(xiàn)CD117的過(guò)度表達(dá)是由缺氧以及各種轉(zhuǎn)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(jīng)證明，CD117在轉(zhuǎn)移性或原發(fā)性惡性乳腺腫瘤中的表達(dá)更頻繁[12]。Hines等觀察了大多數(shù)原發(fā)性乳腺腫瘤中c-kit原癌基因的表達(dá)以及SCFmRNA的存在，并假設(shè)存在一個(gè)參與腫瘤細(xì)胞增殖的自分泌環(huán)[12]。在Simon等最近的一項(xiàng)研究中，CD117在髓樣乳腺癌中的表達(dá)頻率高于其他組織學(xué)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(dá)較高[14]。Ulivi等人發(fā)現(xiàn)ER或PR受體陰性腫瘤患者的CD117表達(dá)明顯高于陽(yáng)性腫瘤患者[15]。3.2CK5/6生物化學(xué)功能研究進(jìn)展CK5/6：細(xì)胞角蛋白5/6（cytokeratin5/6，CK5/6）作為細(xì)胞角蛋白家族（cytokeratins，CKs）中的一員，是一種高分子量角蛋白。細(xì)胞角蛋白（cytokeratin，CK）受細(xì)胞分化調(diào)控，主要表達(dá)于上皮細(xì)胞來(lái)源的細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核中，并且可作為一種維持細(xì)胞支架的中間纖維蛋白。它能夠特異性地表達(dá)于上皮細(xì)胞的基底細(xì)胞層。人類(lèi)上皮細(xì)胞含有中等大小的細(xì)絲，由與表皮α-角蛋白（“細(xì)胞角蛋白”）相關(guān)的多肽形成，這些多肽在不同的上皮細(xì)胞中以不同的組合表達(dá)。近些年研究顯示，CKs與多種惡性腫瘤的診斷、藥物療效評(píng)價(jià)以及預(yù)后判斷有關(guān)。CK5/6被證實(shí)是乳腺基底細(xì)胞特異表達(dá)的CK，也是識(shí)別基底細(xì)胞樣乳腺癌的重要分子標(biāo)志物。國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家研究發(fā)現(xiàn)CK5/6在三陰性乳腺癌中高表達(dá)，同時(shí)提示三陰性乳腺癌的發(fā)生發(fā)展與ERK/MAPK信號(hào)傳導(dǎo)通路被異常激活有關(guān)，并且發(fā)現(xiàn)CK5/6的表達(dá)與乳腺癌腦轉(zhuǎn)移有明顯的相關(guān)性，也與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和其它遠(yuǎn)處臟器轉(zhuǎn)移有相關(guān)性。同時(shí)還表明，CK5/6陽(yáng)性腫瘤患者的生存時(shí)間通常較短。這些發(fā)現(xiàn)可能反映了一種普遍現(xiàn)象即多個(gè)研究已經(jīng)描述了癌癥中預(yù)后不良和/或不良腫瘤表型的趨勢(shì)，這些癌癥顯示細(xì)胞角蛋白的從頭表達(dá)，而在其正常來(lái)源細(xì)胞類(lèi)型中不表達(dá)。中間絲表達(dá)模式的改變似乎代表了癌癥進(jìn)展過(guò)程中發(fā)生的癌細(xì)胞去分化的一個(gè)共同特征，因此與不利的腫瘤特征有關(guān)。因?yàn)槿橄傧袤w和導(dǎo)管組織包括3種細(xì)胞類(lèi)型：肌上皮細(xì)胞（MEC）、基底細(xì)胞和管腔細(xì)胞，所以CK5/6被認(rèn)為是乳腺癌的獨(dú)立預(yù)后因素。并且可能是三陰性乳腺癌預(yù)后的獨(dú)立影響因素。事實(shí)上，細(xì)胞角蛋白（CKs）5和6在功能上不相關(guān)，但通常在診斷性免疫組織化學(xué)中使用雙特異性抗體一起分析。在腫瘤中，它通常在鱗狀細(xì)胞癌（SCC）、基底細(xì)胞癌（BCC）、胸腺瘤、涎腺腫瘤、上皮樣間皮瘤中表達(dá)。所以被認(rèn)為是鑒別胸膜上皮性間皮瘤和肺腺癌的一個(gè)非常有用的標(biāo)志物。Ordo'n～ez報(bào)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(bào)道稱(chēng)CK5/6陽(yáng)性。Tot等通過(guò)對(duì)乳腺腺樣囊性癌的研究發(fā)現(xiàn)，CK5/6是這一系列髓樣癌中最常見(jiàn)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(zhuǎn)移瘤表達(dá)CK5/6，尤其是其非典型變體，通常CK5/6陽(yáng)性，并表明CK表達(dá)的失調(diào)參與了癌變和腫瘤進(jìn)展。研究證實(shí)，CK5/6因其能夠特異性地表達(dá)于上皮細(xì)胞的基底層，且可維持上皮細(xì)胞形態(tài)的完整性被證實(shí)是免疫組化診斷基底樣型乳腺癌（BLBC）的一個(gè)重要標(biāo)記物。因?yàn)槿幮匀橄侔┖突讟有腿橄侔┘s有70%～80%的重疊率，兩者的相似之處有很多，故柴翠青[14]依據(jù)CK5/6表達(dá)與BLBC之間的關(guān)系推測(cè)，三陰性乳腺癌可能起源于乳腺組織的基底層。另外多項(xiàng)關(guān)于CK5/6研究表明，基底樣乳腺癌通常表達(dá)基底細(xì)胞角蛋白（CK），包括CK5/6、CK14和CK17。CK5/6表達(dá)是鑒別基底細(xì)胞組最重要的標(biāo)志物，并且與TNBC預(yù)后不良相關(guān);CK5和CK6的表達(dá)均與乳腺癌的高級(jí)