血管內皮鈣黏蛋白研究進展＊

王 勇 綜述，陳 虹 審校

（重慶醫科大學附屬第一醫院呼吸內科 400016）

血管內皮鈣黏蛋白（VE－cadherin）是血管內皮細胞黏附連接的主要分子，是維持血管內皮細胞極性和完整性必不可少的內皮細胞特異性鈣黏蛋白。隨著對鈣黏蛋白的結構、功能及其影響因素的研究，以及其與其他黏附分子相互關系的分析，使得VE－cadherin在血管內皮細胞中的黏附作用以及在腫瘤血管生成與轉移中的作用日益明顯。本文對其功能及其影響因素的研究進展以及在腫瘤中的用作做一綜述。

1 VE－cadherin的發現及命名

鈣黏蛋白－5（cadherin－5）被Suzuki等在血管內皮中首次發現，后來經過氨基酸末端測序，才揭示了cadherin－5的身份。基于cadherin－5的結構與鈣黏蛋白家族相似的基礎上，再加上它在血管內皮細胞的選擇性表達，因此cadherin－5被命名為VE－cadherin。

2 VE－cadherin基因及結構

VE－cadherin基因位于人類16q22.1，由12個全長大于36 kb的外顯子組成，與其他黏附蛋白的基因相同，包含著許多內含子，尤其在5′端，這些連續的長片段內含子可能在轉錄調節中起著重要的作用。VE－cadherin由784個氨基酸組成，由5個細胞外重復區域、單跨膜區域、拓撲區域以及富含絲氨酸區域構成，其羧基末端與2個胞內蛋白:β－連環蛋白（β－catenin）和γ－連環蛋白相連，此聯合體通過α－連環蛋白與胞內肌動蛋白細胞骨架相連。如缺失羧基末端將不能與兩個胞內蛋白相連，將不能誘導同型凝集反應。

3 VE－cadherin的功能

內皮細胞生物學和生理學研究進展表明，VE－cadherin可能是黏附分子中一個具有獨特功能和生理意義的鈣黏蛋白家族成員。像其他鈣黏蛋白一樣，VE－cadherin介導鈣依賴。目前研究認為VE－cadherin在微血管通透性、形態發生、增生及其血管生成的相關活動中起著根本的作用。

3.1 最新研究發現，VE－cadherin的可溶性片段——EC1－3能抑制血管生成，它主要通過抑制VEGF而實現，因為VEGF能刺激內皮細胞增殖和毛細血管管狀結構形成［1］。另外Yakovlev和 Medved［2］發現，VE－cadherin的第三細胞外區域能接合到纖維蛋白（原）βN－domains區域（纖維蛋白15～42區域），提示VE－cadherin對血管形成的作用可能與纖維蛋白誘導的血管形成有關。

3.2 VE－cadherin最近被證明間接參與內皮緊密連接的形成 VE－cadherin在內皮細胞黏附連接處的存在刺激了內皮細胞緊密連接元件claudin－5轉錄表達［3］，這與β－cadherin進入細胞核中減少有關，在細胞核中β－catenin與轉錄T細胞因子以及forkhead box O1（FoxO1）形成了轉錄抑制復合物，能抑制claudin－5轉錄表達。

3.3 內皮細胞除了表達VE－cadherin外，還表達神經鈣黏蛋白（N－cadherin），也被稱為cadherin－2，但只有 VE－cadherin處于黏附連接。N－cadherin陰性的動物只是在卵黃囊血管形成時出現一些問題。而VE－cadherin陰性的內皮細胞不能形成血管結構 ，而且動物出現嚴重的血管發育障礙，發育早期即死亡。這些現象提示鈣黏蛋白在相同細胞內有各自特定的互不相同的功能，它們可能與某些未知的信號蛋白結合來調節各自的功能狀態。

盡管在血管內皮細胞的連接處也發現了其他一些黏附分子如血小板內皮細胞黏附分－1（PECAM－1）、CD99、CD99－L2、JAM、細胞間黏附分子－2（ICAM－2）和脊髓灰質炎病毒受體（PVR）等，但是針對它們的抗體沒有對細胞接觸分離產生什么深遠的影響，因此，VE－cadherin目前被認為是內皮細胞連接最重要的黏附分子。

4 影響VE－cadherin功能及表達的因素

4.1 p120連環蛋白與VE－cadherin 為了理解p120連環蛋白如何調節VE－cadherin功能，Iyer等［4］利用肺動脈內皮細胞VE－cadherin近膜區一種可溶性肽以及siRNA來減少p120連環蛋白水平，結果表明由于p120連環蛋白缺失導致血管內皮屏障功能急劇減弱。分析鈣黏蛋白水平提示，由于p120連環蛋白缺失導致了VE－cadherin表達的缺失，這證明p120連環蛋白是通過調整VE－cadherin積累水平來實現調節血管屏障功能。另外有研究發現，VE－cadherin的內吞途徑是依賴網格蛋白、發動蛋白（dynamin）和 AP－2，而p120連環蛋白能抑制VE－cadherin進入富含clathrin和 AP－2的膜區域［5］。

由此可見，p120連環蛋白是通過多種方式來調整VE－cadherin積累水平而非單一方式，但它又是如何來實現這一過程，又有哪些因子與激酶參與其中，這些都有待繼續研究。

4.2 血管內皮蛋白酪氨酸磷酸酶（VE－PTP）與 VE－cadherin VE－PTP是一種內皮細胞特異性膜蛋白，能夠維持內皮細胞的屏障功能，這主要與增強VE－cadherin功能有關。Nottebaum等［6］研究發現，VE－PTP是通過 γ－catenin連接到 VE－cadherin／連環蛋白復合體上的，通過siRNA下調VE－PTP的表達能增加內皮細胞的滲透性、增強白細胞的移出、抑制VE－cadherin介導的黏附能力。

目前研究認為，VE－cadherin／連環蛋白復合體中的酪氨酸磷酸化與細胞黏附減弱有關聯，其中β－catenin和γ－catenin磷酸化被認為是VE－cadherin／連環蛋白復合體酪氨酸磷酸中最主要的蛋白，提示β－catenin和γ－catenin的磷酸化與 VE－cadherin／連環蛋白復合體解離有關，它們一旦解離VE－cadherin就失去了誘導細胞黏附的能力。因此，對VE－PTP進一步研究將對理解VE－cadherin在內皮細胞其屏障功能中的作用具有重要意義。

4.3 泛素化－蛋白酶系統與VE－cadherin 最近研究發現，蛋白酶抑制劑能防止血管內皮細胞連接處的破壞，阻止內皮細胞鈣黏蛋白下調和VE－cadherin的突變表達，這可能與抑制劑耗盡細胞泛素化水平有關，也可能是通過控制調節蛋白的積累參與VE－cadherin的內化，具體情況現在還不是很清楚。

4.4 PI3K／mTOR與 VE－cadherin Bieri等［7］發現，通過抑制PI3K／mTOR信號通路導致VE－cadherin mRNA及其蛋白水平都顯著降低，這揭示PI3K／mTOR信號通路能調控VE－cadherin mRNA和其蛋白表達水平，而VE－cadherin在VEGFR－2作用下也能活化PI3K／mTOR信號通路。由此說明，VE－cadherin、VEGFR－2、PI3K／mTOR三者之間關系密切，在血管生成中具有不可替代的作用，但目前仍不清楚它們之間是如何調控的。

4.5 轉錄因子與 VE－cadherin 據Deleuze等［8］報道，轉錄因子 TAL1／SCL能上調VE－cadherin表達。TAL－1 與 E47、LMO2、GATA－2輔助因子形成多蛋白復合物，TAL－1復合物通過與VE－cadherin啟動子附近的GATA元件連接活化該啟動子，從而調控VE－cadherin表達。此外轉錄因子KLF4、Erg、Ets－1、HIF－2α也能增強其啟動子的活性，上調 VE－cadherin的表達，并且Erg還能通過VE－cadherin調節血管生成和內皮細胞的凋亡［9］。

5 VE－cadherin在腫瘤血管生成與轉移中的作用

腫瘤局部浸潤和遠處轉移是惡性腫瘤最重要的生物學特征，也是惡性腫瘤導致患者死亡的主要原因。臨床與動物實驗證明，當瘤體直徑超過2mm時，瘤體內部的癌細胞無法通過彌散來獲取氧和營養物質，如果沒有新生血管來供應，腫瘤在達到1～2mm的直徑或厚度后將不再增大。然而腫瘤細胞轉移和血管生成都需要打破內皮的完整性，內皮的完整性依賴于細胞之間的黏附連接，而VE－cadherin在內皮細胞黏附及血管生成方面都扮演著重要角色，由此VE－cadherin成為近年來研究的熱點。

5.1 Martin等［10］報道，一些轉錄調節因子如 Twist、Slug、Snail在卵巢癌和乳腺癌轉移中扮演著重要的角色，它們主要通過抑制 VE－cadherin基因的轉錄而實現。Lopeza等［11］發現，這些轉錄調節因子通過抑制VE－cadherin啟動子活性發揮作用，而腫瘤釋放的一些因子能夠上調這些轉錄調節因子的表達。

5.2 Sahni等［12］發現，VE－cadherin與纖維蛋白（原）βN－domains接合不僅引起內皮屏障通透性增加，而且增強了乳腺癌跨內皮遷移，還有研究還發現，VE－cadherin能加快乳腺癌的發展，不僅可影響其血管生成，而且還能增強腫瘤細胞增殖。此外，有研究發現，VE－cadherin在肝癌中表達水平隨著其惡性程度的增加而明顯增高。VE－cadherin與血小板內皮細胞黏附分子（PECAM－1）共表達能增強急性白血病細胞跨腦微血管內皮遷移進入中樞神經系統［13］，而p38MAP激酶能夠讓VE－cadherin從內皮細胞連接處解離從而增加惡性黑色素瘤跨內皮遷移［14］，另外，有研究發現，VE－cadherin僅在高侵襲性黑色素瘤細胞中表達，低侵襲性黑色素瘤細胞中幾乎檢測不到。

5.3 Abraham 等［15］認為，VE－cadherin介導的細胞黏附能抑制腫瘤血管出芽生成，它主要是憑借肌球蛋白輕鏈2（MLC2（）信號通路磷酸化從而導致肌動球蛋白的收縮，而它的收縮又抑制了依賴Rac1的血管出芽遷移，但Zhang等［16］研究發現，在骨肉瘤中敲出VE－cadherin，則骨肉瘤細胞不能誘導血管出芽以及形成內皮樣的網狀結構，由此可以看出VE－cadherin既能抑制血管生成又能誘導血管生成，而VE－cadherin在這一過程中是如何調控的，這目前還不清楚，需要進一步去研究發現。

5.4 Corada等［17］報道，一種 VE－cadherin單克隆抗體BV14能抑制腫瘤新生血管形成而不改變正常血管的通透性，是由于BV14與VE－cadherin細胞外重復區域－4相連，因而不改變正常成熟血管的結構。另外，有研究應用VE－cadherin的抗體阻斷VE－cadherin介導的同嗜黏附作用，可以抑制裸鼠皮下種植的Lewis肺癌細胞和人A431上皮癌細胞的生長和轉移 。

以上研究提示，VE－cadherin在腫瘤血管生成及轉移中起著非常重要的作用，雖然機制還不完全清楚，但或許在不久的將來以VE－cadherin為靶點進行分子靶向治療腫瘤將成為可能。

6 VE－cadherin在非腫瘤方面的臨床意義

Bernard等［18］發現，VE－cadherin在2型糖尿病伴動脈粥樣硬化患者中顯著高于正常水平，VE－cadherin能作為改善2型糖尿病心血管風險的預測指標。此外，VE－cadherin在急性白血病高表達而且參與了 Bcr－abl／VE－cadherin／β－catenin軸，該軸對白血病干細胞自我更新至關重要，因此用藥物抑制VE－cadherin的表達能阻斷該軸，從而改善臨床上對白血病的治療［19］。

7 VE－cadherin的研究前景

VE－cadherin是血管內皮細胞黏附連接的重要分子，目前關于VE－cadherin的研究主要集中于結構、功能及其影響因素方面。顯然，在今后確定到底VE－cadherin哪個酪氨酸殘基參與了血管內皮細胞連接調節，哪些間接參與了信號級聯，哪些是更直接參與黏附活性的調控，以及在腫瘤細胞轉移和血管再生過程中VE－cadherin是如何調控的，哪些信號通路參與了其中，連環蛋白是如何調節鈣黏蛋白。了解這些機制將增強人類影響和控制血管通透性以及腫瘤細胞轉移和血管再生的能力。

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