紧密连接蛋白-3(Claudin-3)是参与细胞间紧密连接构成的重要蛋白分子,具有维持上皮细胞及内皮细胞的屏障功能,并对细胞旁物质选择渗透性和细胞极化等重要生理功能有决定作用。近来研究发现,锌指转录因子、表皮生长因子等信号分子参与调节Claudin-3的基因表达,而Claudin-3蛋白的异常表达与多种恶性肿瘤的发生发展有着密切关系。现对Claudin-3分子在多种肿瘤中的表达情况及可能的作用进行综述。
引用本文: 冯璐, 胡晓松, 李娟. 紧密连接蛋白-3与肿瘤. 华西医学, 2015, 30(12): 2360-2363. doi: 10.7507/1002-0179.20150678 复制
上皮细胞之间或内皮细胞之间的细胞相邻面,由紧密连接(TJ)、桥粒、黏附带和缝隙连接等构成细胞连接。TJ主要位于细胞侧面的顶段,主要由3种跨膜蛋白,闭合蛋白、紧密连接蛋白(Claudin)、连接黏附分子以及闭合小环蛋白ZO-1、ZO-2、ZO-3等组成。Claudin于1998年首次由Furuse等[1]从鸡肝中分离获得,相对分子质量22×103,是TJ最重要的骨架蛋白,也是TJ发挥屏障功能和选择性离子运输的一个关键分子,其表达数量和分布结构的变化直接影响TJ的结构和功能[2]。通过调节TJ链的密封性和选择性通透,Claudin对维持细胞内外的稳态起着至关重要的作用。根据功能学方面的差异,Claudin家族通常可分为2类:一类与形成屏障有关,可降低蛋白质的渗透性和细胞旁离子、溶质,如Claudin-1、-3、-4和-5;另一类则与构成特定的孔道有关,可通过分子大小及电荷选择决定物质的旁细胞转运,如Claudin-2、-7、-10和-16。
1 Claudin-3蛋白
1.1 Claudin-3蛋白概述
Claudin家族成员目前已陆续发现27个,相对分子质量(17~27)×103 [3]。Claudin蛋白的种类和数量分布具有一定的细胞和器官组织特异性:大部分组织通常有2种以上Claudin在同一细胞内表达,少数组织细胞却只表达某一种特异性的Claudin。
Claudin家族成员具有相似结构,其肽链4次穿越细胞膜,形成1个内环和2个外环结构。其中内环由12个氨基酸组成,2个外环(第1细胞外环平均含53个氨基酸,第2细胞外环含24个氨基酸)及第1个和第4个跨膜片段的氨基酸序列具有高度保守性,N-端和C-端位于细胞内部。N-端较短,为7个氨基酸序列;C-端序列的不同是区分Claudin各成员的特征之一,其长度从21到63个氨基酸不等。C-端还含有盘状同源区域(PSD-95/Dlg/ZO-1,PDZ结构域)序列和一些潜在的磷酸化位点(YV序列),Claudin蛋白的磷酸化能调节其在TJ复合体中的定位,并通过结合含PDZ结构域的ZO-1、ZO-2等分子,与细胞内肌动蛋白丝相连,使TJ蛋白与细胞内骨架结构形成稳定的系统,并在细胞信号传递中发挥重要作用。Claudin的2个外环通过与邻近的其他环相结构接触,调节细胞连接处的选择性渗透。第1个细胞外环的氨基酸序列高度保守,决定细胞间的跨上皮电阻和细胞外电荷的选择性。第2个细胞外环通过螺旋-转角-螺旋接口处折叠参与Claudin成员间的相互作用。Claudin-3、-4同时也是产气荚膜梭菌肠毒素(CPE)的受体[4]。CPE是相对分子质量为35×103的单链多肽,其功能区由N-末端的细胞毒域和C-末端的受体结合域组成。
人类Claudin-3定位于7q11.23,相对分子质量23×103,在人体前列腺、乳腺导管上皮、子宫内膜、肝细胞、食管黏膜、胰腺细胞、支气管和肺泡上皮、胆管上皮细胞等均有表达[5]。Claudin-3也是参与血脑屏障及血睾屏障构成的重要组分[4]。Claudin-3是TJ的主要跨膜蛋白之一,是细胞间黏附功能的结构基础,并在细胞间的传输转运中发挥着重要地接头作用。此外,在维持上皮细胞极性、调节细胞间物质流动的方面,Claudin-3的作用重大而且还参与细胞增殖分化、基因转录、抑制肿瘤等过程。
1.2 Claudin-3蛋白的调控
人类Claudin-3只有一种mRNA转录形式,在肺、肝组织大量表达,而在肾、睾丸等部位则表达较少。锌指转录因子(SNAIL)家族通过DNA的E盒成分来调节上皮细胞-间质细胞转化,产生转录抑制作用。通过抑制E盒成分,可使转染SNAIL基因的动物Claudin-3、-4、-7基因表达沉默,提示可能在Claudin的翻译水平受到转录蛋白SNAIL调节。一磷酸腺苷依赖的蛋白激酶、无赖氨酸激酶(WNK)4等可通过丝氨酸、苏氨酸羧基端的磷酸化调节Claudin的屏障功能[6]。Claudin磷酸化后,可影响Claudin蛋白在TJ复合体中的定位,削弱屏障功能,从而增加对某些营养因子和生长因子的扩散,促进肿瘤细胞生长[7]。Claudin-3的磷酸化是激活的蛋白激酶A通过作用于Claudin-3的C-末端第192位氨基酸实现的。此外,研究表明表皮生长因子(EGF)也可调控Claudin的表达[8]。在卵巢黏液癌中,EGF通过分裂原活化抑制剂/细胞外调节蛋白激酶(MEK/ERK)或磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B(PI3K/AKT)信号通路可下调Claudin-3的表达,其作用机制可能是通过降解Claudin-3从而改变TJ的结构和功能来实现[9]。将EGF受体、MEK/ERK以及PI3K/AKT抑制剂对卵巢黏液性囊腺癌细胞株进行预处理,可预防EGF介导的Claudin-3的下调。
2 Claudin-3与肿瘤
近来研究发现,Claudin-3可以被WNK4激酶磷酸化,推测Claudin-3的磷酸化可能会破坏细胞间TJ蛋白的正常功能[10]。Claudin蛋白的表达降低或缺失,在肿瘤发生、发展及浸润转移过程中发挥着重要作用,其重要机制可能涉及肿瘤细胞间黏附性丧失、异型性增大及侵袭力增加等环节。Claudin-3与该家族其他成员一样,在不同的肿瘤组织中表达有所不同,发挥的作用也不尽相同。Claudin-3在乳腺癌、前列腺癌、卵巢癌、胃癌等肿瘤中表达增多,而在非小细胞肺癌(NSCLC)、食管癌、结直肠癌等肿瘤中的表达则下降,其具体机制尚不完全清楚。目前有研究认为,Claudin的过度表达可能导致TJ蛋白屏障功能障碍[11],TJ蛋白屏障的结构及功能主要由Claudin家族成员的组合比例决定,Claudin过多可引起TJ蛋白屏障的遗漏结构形成[9, 11]。此外,Claudin比例增高也可以促进影响肿瘤细胞浸润、转移的重要蛋白分子基质金属蛋白酶(MMP)的活性,从而增加肿瘤细胞的侵袭力[4, 9, 11],但Claudin-3在该机制中的作用尚未见报道。
2.1 乳腺及女性生殖系统肿瘤
有研究显示,在孕期、哺乳期和老年性退化期等不同生理时期的乳腺组织中Claudin-3有差异表达,提示乳腺各个时期Claudin-3可能发挥不同的作用,而Claudin-3阳性在乳腺肿瘤中分布范围更广,表达水平更高,乳腺癌中表达率达93%,并与雌激素、孕激素受体状态或肿瘤的分级无关[12]。
亦有研究表明,Claudin-3、-4在正常增生期子宫内膜进展至子宫内膜癌过程中的表达呈递增趋势,并与肌层浸润有关,提示Claudin-3、-4的高表达可能会促进子宫内膜癌的发生和发展[11]。
而Claudin-3在正常的卵巢上皮组织中不表达,在卵巢良性肿瘤中低表达,而在各型卵巢癌中表达则明显上调,绝大多数卵巢癌中Claudin-3表达上调约5倍左右;免疫组织化学染色显示Claudin-3在浆液性卵巢癌中表达率约为81%,并且表达比例越高,预后越差;多因素分析显示,Claudin-3的高表达是浆液性卵巢癌独立的预后不良危险因子[3]。其机制可能与肿瘤细胞中Claudin-3的启动子区域发生表观遗传修饰,导致瘤细胞生存期延长、局部浸润和远处转移能力增强等有关[13]。此外,Claudin-3还可通过增强MMP-2的活性,一方面促进新生血管的生成,使肿瘤生长速度加快,另一方面通过破坏肿瘤的基质成分,从而增强肿瘤细胞的侵袭能力。研究显示,Claudin-3的上调可能是卵巢癌发生的早期事件,因此有望成为卵巢癌早期检测的标志性分子[9]。卵巢癌细胞中对化学疗法耐药的癌细胞,其Claudin-3表达水平明显高于不耐药者[14],其机制可能在于高表达的Claudin-3能抑制化疗药物渗透进入卵巢癌组织内。同时,尽管这些癌细胞株对化疗药物多重耐药,但体内、外实验均显示它们对CPE始终具有高度敏感性[15]。Huang等[16]的动物实验结果表明,利用micro-RNA可使CLDN3基因沉默并抑制卵巢肿瘤的生长与转移。但是也有与上述结果相反的报道,Shang等[17]用2种既定细胞株研究发现Claudin-3可以限制人卵巢癌的异种移植和转移潜能,而将CLDN3基因敲除后则增加了肿瘤异种移植物的生长速度和转移潜能,提示Claudin-3低表达可能与肿瘤细胞转移和浸润的能力增强有关。
2.2 男性生殖系统肿瘤
通过原位杂交技术,Long等[18]检测了正常前列腺、前列腺癌及前列腺上皮内瘤变中(PIN)的Claudin-3 mRNA表达情况,结果显示Claudin-3 mRNA仅在前列腺的腺泡上皮细胞表达,且在前列腺癌和PIN中的表达较正常前列腺组织明显上调。Sheehan等[19]研究表明,Claudin-3的表达与前列腺癌的临床病理分期及复发密切相关,在Ⅲ期、Ⅳ期肿瘤组织中的表达高于Ⅰ期、Ⅱ期,在复发瘤中的表达则高于无复发瘤。Bartholow等[20]的免疫组织化学染色研究也显示Claudin-3在前列腺癌、转移灶中的表达明显高于前列腺增生组织和癌旁正常前列腺组织,且在PIN中表达也显著高于前列腺增生组织和癌旁正常前列腺组织,而Claudin-3在前列腺癌、转移灶及PIN中的表达差异则无统计学意义。同时,Claudin-3蛋白在前列腺骨转移灶中的表达也增高。以上结果提示,Claudin-3不仅可能与肿瘤的发生相关,而且还可能参与了肿瘤的演进过程。
2.3 消化系统肿瘤
Claudin-3在胃的肠上皮化生和非典型增生、腺癌中表达明显,而在正常胃黏膜不表达。有研究发现,胃癌组织Claudin-3的阳性表达率明显高于癌旁正常胃组织,提示Claudin-3蛋白的表达上调与恶性肿瘤相关;且当胃癌组织中Claudin-1低表达时,Claudin-3表达量增多,胃癌细胞的侵袭力及转移能力增强,Claudin-3与Claudin-1的负相关表达可能影响了胃癌的进展过程[21]。
Oliveira等[22]研究显示,大肠腺癌Claudin-3的表达明显低于正常的大肠腺上皮,且其相应的mRNA和蛋白水平也存在显著差异,提示Claudin-3可作为大肠癌的潜在治疗靶点。De Souza等[23]研究也表明,Claudin-3可促进结肠癌的恶性转化,其机制可能涉及EGF活化有关的ERK1/2和PI3K/AKT等途径。此外,Montgomery等[24]的研究也发现,在食管鳞癌组织中Claudin-3的表达低于食管正常黏膜上皮,提示其表达缺失可能与食管鳞癌细胞的转移力增强有关。
2.4 其他肿瘤
韩凤艳等[25]对喉鳞癌的研究显示,Claudin-3蛋白表达的阳性率明显低于正常喉黏膜组织,并且喉癌细胞的分化程度、肿物体积、有无甲状软骨累及和淋巴结转移以及预后等因素与Claudin-3的表达水平密切相关。Soini [26]的研究表明,在肾癌、膀胱癌中Claudin-3的表达也有明显下调。李娟等[27]报道,Claudin-3在NSCLC组织中的阳性表达率明显低于癌旁正常肺组织,其表达与肿瘤的组织学分型有关,提示Claudin-3的表达改变可能与NSCLC的发生有关。
3 Claudin-3的临床应用前景
目前,围绕Claudin-3靶向治疗的研究主要集中在2个重要的方面:抗Claudin-3抗体的制备方法以及利用CPE定位细胞的Claudin-3。前者基于利用抗Claudin-3抗体对抗Claudin-3的细胞外域,降低Claudin-3的表达继而抑制肿瘤生长;后者利用CPE与Claudin-3的结合,结合后可通过细胞膜的穿透作用导致细胞发生溶解性坏死。有研究显示,CPE的C-末端(C-CPE)与肿瘤坏死因子融合后可抑制卵巢癌细胞生长;将从铜绿假单胞菌外毒素中提取的蛋白合成抑制因子(PSIF)与C-CPE融合形成Claudin-3靶向分子C-CPE-PSIF,此分子能识别细胞极性,且肿瘤内注射C-CPE-PSIF能抑制肿瘤生长[28]。因此C-CPE可能成为药物输送和肿瘤治疗的一个新分子[29]。此外,利用Claudin-3 小干扰RNA(siRNA)可抑制小鼠卵巢癌的生长及转移[17],因此,介导Claudin-3基因沉默的siRNA也是潜在的抗肿瘤药物。综上所述,Claudin-3有可能成为肿瘤个性化靶向治疗新的靶点。
4 展望
Claudin-3是上皮细胞及内皮细胞TJ蛋白的重要组分,也是影响TJ功能的关键蛋白之一。目前对Claudin-3与细胞内、外其他物质之间的相互作用及其调节机制等仍未完全明了,但基于Claudin的研究已成为肿瘤研究的热点,并可能成为肿瘤个性化靶向治疗的新靶点,因此深入研究Claudin-3的功能及调节机制,了解其与疾病之间的关系,具有重要的理论和实践意义。
上皮细胞之间或内皮细胞之间的细胞相邻面,由紧密连接(TJ)、桥粒、黏附带和缝隙连接等构成细胞连接。TJ主要位于细胞侧面的顶段,主要由3种跨膜蛋白,闭合蛋白、紧密连接蛋白(Claudin)、连接黏附分子以及闭合小环蛋白ZO-1、ZO-2、ZO-3等组成。Claudin于1998年首次由Furuse等[1]从鸡肝中分离获得,相对分子质量22×103,是TJ最重要的骨架蛋白,也是TJ发挥屏障功能和选择性离子运输的一个关键分子,其表达数量和分布结构的变化直接影响TJ的结构和功能[2]。通过调节TJ链的密封性和选择性通透,Claudin对维持细胞内外的稳态起着至关重要的作用。根据功能学方面的差异,Claudin家族通常可分为2类:一类与形成屏障有关,可降低蛋白质的渗透性和细胞旁离子、溶质,如Claudin-1、-3、-4和-5;另一类则与构成特定的孔道有关,可通过分子大小及电荷选择决定物质的旁细胞转运,如Claudin-2、-7、-10和-16。
1 Claudin-3蛋白
1.1 Claudin-3蛋白概述
Claudin家族成员目前已陆续发现27个,相对分子质量(17~27)×103 [3]。Claudin蛋白的种类和数量分布具有一定的细胞和器官组织特异性:大部分组织通常有2种以上Claudin在同一细胞内表达,少数组织细胞却只表达某一种特异性的Claudin。
Claudin家族成员具有相似结构,其肽链4次穿越细胞膜,形成1个内环和2个外环结构。其中内环由12个氨基酸组成,2个外环(第1细胞外环平均含53个氨基酸,第2细胞外环含24个氨基酸)及第1个和第4个跨膜片段的氨基酸序列具有高度保守性,N-端和C-端位于细胞内部。N-端较短,为7个氨基酸序列;C-端序列的不同是区分Claudin各成员的特征之一,其长度从21到63个氨基酸不等。C-端还含有盘状同源区域(PSD-95/Dlg/ZO-1,PDZ结构域)序列和一些潜在的磷酸化位点(YV序列),Claudin蛋白的磷酸化能调节其在TJ复合体中的定位,并通过结合含PDZ结构域的ZO-1、ZO-2等分子,与细胞内肌动蛋白丝相连,使TJ蛋白与细胞内骨架结构形成稳定的系统,并在细胞信号传递中发挥重要作用。Claudin的2个外环通过与邻近的其他环相结构接触,调节细胞连接处的选择性渗透。第1个细胞外环的氨基酸序列高度保守,决定细胞间的跨上皮电阻和细胞外电荷的选择性。第2个细胞外环通过螺旋-转角-螺旋接口处折叠参与Claudin成员间的相互作用。Claudin-3、-4同时也是产气荚膜梭菌肠毒素(CPE)的受体[4]。CPE是相对分子质量为35×103的单链多肽,其功能区由N-末端的细胞毒域和C-末端的受体结合域组成。
人类Claudin-3定位于7q11.23,相对分子质量23×103,在人体前列腺、乳腺导管上皮、子宫内膜、肝细胞、食管黏膜、胰腺细胞、支气管和肺泡上皮、胆管上皮细胞等均有表达[5]。Claudin-3也是参与血脑屏障及血睾屏障构成的重要组分[4]。Claudin-3是TJ的主要跨膜蛋白之一,是细胞间黏附功能的结构基础,并在细胞间的传输转运中发挥着重要地接头作用。此外,在维持上皮细胞极性、调节细胞间物质流动的方面,Claudin-3的作用重大而且还参与细胞增殖分化、基因转录、抑制肿瘤等过程。
1.2 Claudin-3蛋白的调控
人类Claudin-3只有一种mRNA转录形式,在肺、肝组织大量表达,而在肾、睾丸等部位则表达较少。锌指转录因子(SNAIL)家族通过DNA的E盒成分来调节上皮细胞-间质细胞转化,产生转录抑制作用。通过抑制E盒成分,可使转染SNAIL基因的动物Claudin-3、-4、-7基因表达沉默,提示可能在Claudin的翻译水平受到转录蛋白SNAIL调节。一磷酸腺苷依赖的蛋白激酶、无赖氨酸激酶(WNK)4等可通过丝氨酸、苏氨酸羧基端的磷酸化调节Claudin的屏障功能[6]。Claudin磷酸化后,可影响Claudin蛋白在TJ复合体中的定位,削弱屏障功能,从而增加对某些营养因子和生长因子的扩散,促进肿瘤细胞生长[7]。Claudin-3的磷酸化是激活的蛋白激酶A通过作用于Claudin-3的C-末端第192位氨基酸实现的。此外,研究表明表皮生长因子(EGF)也可调控Claudin的表达[8]。在卵巢黏液癌中,EGF通过分裂原活化抑制剂/细胞外调节蛋白激酶(MEK/ERK)或磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B(PI3K/AKT)信号通路可下调Claudin-3的表达,其作用机制可能是通过降解Claudin-3从而改变TJ的结构和功能来实现[9]。将EGF受体、MEK/ERK以及PI3K/AKT抑制剂对卵巢黏液性囊腺癌细胞株进行预处理,可预防EGF介导的Claudin-3的下调。
2 Claudin-3与肿瘤
近来研究发现,Claudin-3可以被WNK4激酶磷酸化,推测Claudin-3的磷酸化可能会破坏细胞间TJ蛋白的正常功能[10]。Claudin蛋白的表达降低或缺失,在肿瘤发生、发展及浸润转移过程中发挥着重要作用,其重要机制可能涉及肿瘤细胞间黏附性丧失、异型性增大及侵袭力增加等环节。Claudin-3与该家族其他成员一样,在不同的肿瘤组织中表达有所不同,发挥的作用也不尽相同。Claudin-3在乳腺癌、前列腺癌、卵巢癌、胃癌等肿瘤中表达增多,而在非小细胞肺癌(NSCLC)、食管癌、结直肠癌等肿瘤中的表达则下降,其具体机制尚不完全清楚。目前有研究认为,Claudin的过度表达可能导致TJ蛋白屏障功能障碍[11],TJ蛋白屏障的结构及功能主要由Claudin家族成员的组合比例决定,Claudin过多可引起TJ蛋白屏障的遗漏结构形成[9, 11]。此外,Claudin比例增高也可以促进影响肿瘤细胞浸润、转移的重要蛋白分子基质金属蛋白酶(MMP)的活性,从而增加肿瘤细胞的侵袭力[4, 9, 11],但Claudin-3在该机制中的作用尚未见报道。
2.1 乳腺及女性生殖系统肿瘤
有研究显示,在孕期、哺乳期和老年性退化期等不同生理时期的乳腺组织中Claudin-3有差异表达,提示乳腺各个时期Claudin-3可能发挥不同的作用,而Claudin-3阳性在乳腺肿瘤中分布范围更广,表达水平更高,乳腺癌中表达率达93%,并与雌激素、孕激素受体状态或肿瘤的分级无关[12]。
亦有研究表明,Claudin-3、-4在正常增生期子宫内膜进展至子宫内膜癌过程中的表达呈递增趋势,并与肌层浸润有关,提示Claudin-3、-4的高表达可能会促进子宫内膜癌的发生和发展[11]。
而Claudin-3在正常的卵巢上皮组织中不表达,在卵巢良性肿瘤中低表达,而在各型卵巢癌中表达则明显上调,绝大多数卵巢癌中Claudin-3表达上调约5倍左右;免疫组织化学染色显示Claudin-3在浆液性卵巢癌中表达率约为81%,并且表达比例越高,预后越差;多因素分析显示,Claudin-3的高表达是浆液性卵巢癌独立的预后不良危险因子[3]。其机制可能与肿瘤细胞中Claudin-3的启动子区域发生表观遗传修饰,导致瘤细胞生存期延长、局部浸润和远处转移能力增强等有关[13]。此外,Claudin-3还可通过增强MMP-2的活性,一方面促进新生血管的生成,使肿瘤生长速度加快,另一方面通过破坏肿瘤的基质成分,从而增强肿瘤细胞的侵袭能力。研究显示,Claudin-3的上调可能是卵巢癌发生的早期事件,因此有望成为卵巢癌早期检测的标志性分子[9]。卵巢癌细胞中对化学疗法耐药的癌细胞,其Claudin-3表达水平明显高于不耐药者[14],其机制可能在于高表达的Claudin-3能抑制化疗药物渗透进入卵巢癌组织内。同时,尽管这些癌细胞株对化疗药物多重耐药,但体内、外实验均显示它们对CPE始终具有高度敏感性[15]。Huang等[16]的动物实验结果表明,利用micro-RNA可使CLDN3基因沉默并抑制卵巢肿瘤的生长与转移。但是也有与上述结果相反的报道,Shang等[17]用2种既定细胞株研究发现Claudin-3可以限制人卵巢癌的异种移植和转移潜能,而将CLDN3基因敲除后则增加了肿瘤异种移植物的生长速度和转移潜能,提示Claudin-3低表达可能与肿瘤细胞转移和浸润的能力增强有关。
2.2 男性生殖系统肿瘤
通过原位杂交技术,Long等[18]检测了正常前列腺、前列腺癌及前列腺上皮内瘤变中(PIN)的Claudin-3 mRNA表达情况,结果显示Claudin-3 mRNA仅在前列腺的腺泡上皮细胞表达,且在前列腺癌和PIN中的表达较正常前列腺组织明显上调。Sheehan等[19]研究表明,Claudin-3的表达与前列腺癌的临床病理分期及复发密切相关,在Ⅲ期、Ⅳ期肿瘤组织中的表达高于Ⅰ期、Ⅱ期,在复发瘤中的表达则高于无复发瘤。Bartholow等[20]的免疫组织化学染色研究也显示Claudin-3在前列腺癌、转移灶中的表达明显高于前列腺增生组织和癌旁正常前列腺组织,且在PIN中表达也显著高于前列腺增生组织和癌旁正常前列腺组织,而Claudin-3在前列腺癌、转移灶及PIN中的表达差异则无统计学意义。同时,Claudin-3蛋白在前列腺骨转移灶中的表达也增高。以上结果提示,Claudin-3不仅可能与肿瘤的发生相关,而且还可能参与了肿瘤的演进过程。
2.3 消化系统肿瘤
Claudin-3在胃的肠上皮化生和非典型增生、腺癌中表达明显,而在正常胃黏膜不表达。有研究发现,胃癌组织Claudin-3的阳性表达率明显高于癌旁正常胃组织,提示Claudin-3蛋白的表达上调与恶性肿瘤相关;且当胃癌组织中Claudin-1低表达时,Claudin-3表达量增多,胃癌细胞的侵袭力及转移能力增强,Claudin-3与Claudin-1的负相关表达可能影响了胃癌的进展过程[21]。
Oliveira等[22]研究显示,大肠腺癌Claudin-3的表达明显低于正常的大肠腺上皮,且其相应的mRNA和蛋白水平也存在显著差异,提示Claudin-3可作为大肠癌的潜在治疗靶点。De Souza等[23]研究也表明,Claudin-3可促进结肠癌的恶性转化,其机制可能涉及EGF活化有关的ERK1/2和PI3K/AKT等途径。此外,Montgomery等[24]的研究也发现,在食管鳞癌组织中Claudin-3的表达低于食管正常黏膜上皮,提示其表达缺失可能与食管鳞癌细胞的转移力增强有关。
2.4 其他肿瘤
韩凤艳等[25]对喉鳞癌的研究显示,Claudin-3蛋白表达的阳性率明显低于正常喉黏膜组织,并且喉癌细胞的分化程度、肿物体积、有无甲状软骨累及和淋巴结转移以及预后等因素与Claudin-3的表达水平密切相关。Soini [26]的研究表明,在肾癌、膀胱癌中Claudin-3的表达也有明显下调。李娟等[27]报道,Claudin-3在NSCLC组织中的阳性表达率明显低于癌旁正常肺组织,其表达与肿瘤的组织学分型有关,提示Claudin-3的表达改变可能与NSCLC的发生有关。
3 Claudin-3的临床应用前景
目前,围绕Claudin-3靶向治疗的研究主要集中在2个重要的方面:抗Claudin-3抗体的制备方法以及利用CPE定位细胞的Claudin-3。前者基于利用抗Claudin-3抗体对抗Claudin-3的细胞外域,降低Claudin-3的表达继而抑制肿瘤生长;后者利用CPE与Claudin-3的结合,结合后可通过细胞膜的穿透作用导致细胞发生溶解性坏死。有研究显示,CPE的C-末端(C-CPE)与肿瘤坏死因子融合后可抑制卵巢癌细胞生长;将从铜绿假单胞菌外毒素中提取的蛋白合成抑制因子(PSIF)与C-CPE融合形成Claudin-3靶向分子C-CPE-PSIF,此分子能识别细胞极性,且肿瘤内注射C-CPE-PSIF能抑制肿瘤生长[28]。因此C-CPE可能成为药物输送和肿瘤治疗的一个新分子[29]。此外,利用Claudin-3 小干扰RNA(siRNA)可抑制小鼠卵巢癌的生长及转移[17],因此,介导Claudin-3基因沉默的siRNA也是潜在的抗肿瘤药物。综上所述,Claudin-3有可能成为肿瘤个性化靶向治疗新的靶点。
4 展望
Claudin-3是上皮细胞及内皮细胞TJ蛋白的重要组分,也是影响TJ功能的关键蛋白之一。目前对Claudin-3与细胞内、外其他物质之间的相互作用及其调节机制等仍未完全明了,但基于Claudin的研究已成为肿瘤研究的热点,并可能成为肿瘤个性化靶向治疗的新靶点,因此深入研究Claudin-3的功能及调节机制,了解其与疾病之间的关系,具有重要的理论和实践意义。