細胞粘附分子L1與腫瘤關系的研究進展

摘要：細胞黏附分子L1（CD171）是神經發育過程中的重要因子。研究表明L1在多種腫瘤組織中過表達。通過與腫瘤浸潤轉移相關因子、血管及細胞外基質間的相互作用，L1在腫瘤的浸潤和轉移過程中扮演著重要角色。隨著L1在腫瘤組織中作用機制研究的不斷深入，它很有可能為腫瘤的靶向治療提供一個新的研究靶點。

關鍵詞：細胞黏附分子L1；腫瘤；整合素；CD24

L1是一個含 200-220 kD糖基的免疫球蛋白超家族成員之一。最初在人腦中被發現，通過調節細胞和細胞之間的黏附，在神經系統的發生和發育過程中起著重要作用，包括軸突的生長和遷移[1]。隨后發現在起源于神經組織、上皮或間皮組織及其它組織的惡性腫瘤中也有L1蛋白的高表達，如：胰腺癌、卵巢癌、黑色素瘤、淋巴瘤、小細胞肺癌、直腸癌和乳腺癌等[2～4]。在腫瘤中，L1的表達不僅促進了腫瘤細胞的增殖而且增強了與腫瘤侵襲相關的基因產物的表達，與腫瘤的浸潤和轉移密切相關。目前，L1蛋白的檢測已成為評估卵巢癌、子宮內膜癌和黑色素瘤等多種腫瘤惡性程度和預后的標記物。本文主要就L1與相關腫瘤關系及其機制的研究進展進行綜述。

1 L1蛋白的結構與功能

L1是一種跨膜蛋白，在人類正常組織中主要表達于神經細胞、神經膠質細胞、周圍神經束細胞、內皮細胞、某些上皮細胞、網狀纖維細胞和某些造血組織細胞、成人腎臟的集合管和小兒的腎臟組織等[5]。L1蛋白是由1256個氨基酸組成，分別包括胞外域、跨膜域及胞內域；胞外域由6個免疫球蛋白樣結構域（IgⅠ-Ⅵ）和5個纖連蛋白型Ⅲ重復序列（FN1-5）組成；胞內域是由大約120個高度保守的氨基酸殘基組成[6]，主要由外顯子26、27、28編碼。L1胞外域中的第六個免疫球蛋白（L1Ig6）序列及胞內域的RESL能與自身或其它配體（如整合素、CD24等）結合，調節細胞與細胞或細胞與胞外基質間的粘附；胞內域還能與細胞骨架蛋白結合，作為胞內信號轉導的受體[7，8]。研究發現：L1對神經系統的發生發育起著關鍵作用：促進L1陽性的神經細胞突起生長、參與細胞的遷移、軸突的生長、髓鞘的形成、神經纖維的集聚、突觸可塑性的形成[9]。L1基因突變會導致嚴重的中樞神經系統的疾病，包括：先天性腦積水、智力發育障礙、自主神經發育不良和皮質脊髓束缺陷等[10，11] 。

2 L1與腫瘤的關系 研究顯示L1在某些腫瘤組織中高表達，但并不是在所有的腫瘤組織中均表達，而是只限于某些腫瘤或某些腫瘤的亞型，這對于不同腫瘤間的鑒別診斷具有一定意義。在女性生殖道，L1主要表達于卵巢癌、子宮內膜癌、宮頸和輸卵管的腺癌中， 還表達于消化道間質瘤、膀胱的透明細胞癌、嗜鉻細胞瘤、小細胞肺癌、神經系統的腫瘤及黑色素瘤等[12～14]；而L1在以下腫瘤中幾乎不表達：部分乳腺小葉癌、胃腸道的大部分癌、胃腸道的類癌、腎透明細胞癌、前列腺癌及間皮瘤。奇怪的是，體外培養的乳腺癌和腎癌的細胞系中L1的表達陽性，但在體內的該腫瘤中并未檢測到。Jussuf 等[15]研究表明，在胃腸道間葉源性腫瘤中，L1在胃腸道間質瘤（GIST）和周圍神經鞘瘤中高表達，而在胃腸道平滑肌瘤、平滑肌肉瘤和纖維瘤病中不表達。近年來發現，在腫瘤組織中，L1的表達具有階段特異性，隨著腫瘤惡性程度的增高，L1的表達也逐漸增強，在腫瘤細胞的增殖、浸潤和轉移過程中均起著重要作用[16]。

2.1 L1與腫瘤細胞增殖 目前已證實L1在腫瘤中異位表達能夠促進腫瘤細胞的增殖。Ben等[17]應用細胞培養及實驗動物模型對L1促進腫瘤細胞增殖進行研究時發現：在正常的卵巢上皮細胞內L1表達對細胞的增殖并無影響；當細胞發生癌變后，L1高表達且明顯促進細胞的增殖。在體外細胞培養中，YIGROV1細胞株（L1 陽性） 的增殖明顯比對照OVCAR3（L1 陰性） 細胞株快。在免疫缺陷鼠模型中，應用RNA干擾技術使L1表達降低的卵巢上皮癌細胞的增殖能力明顯降低，與此同時，在體內應用L1抗體治療腫瘤，在一定程度上達到了抑制的效果。表明L1 在腫瘤細胞增殖中起關鍵的作用。另一方面，L1還能抑制腫瘤細胞的凋亡，在正常的細胞內L1利于細胞的凋亡，當在腫瘤細胞中異位表達或功能發生改變時，L1則抑制細胞的凋亡，間接促進細胞的增殖。Silveira 等[18]研究發現L1能夠抑制卵巢癌細胞的凋亡；Silvia進一步指出L1是通過阻斷半胱天冬酶介導的凋亡途徑，來抑制腫瘤細胞的凋亡。具體機制目前還不清楚，有人指出，L1在腫瘤中促進細胞的增殖或抑制細胞的凋亡與Erk1/2途徑的激活有關：L1與配體相互作用能夠激活Erk1/2信號途徑，促進與生長有關的轉錄基因表達，從而促進了細胞的增殖。

2.2 L1與腫瘤的浸潤、轉移 隨著L1在腫瘤中發現，其功能的研究也越來越多，逐漸發現L1在腸道、泌尿生殖道的某些上皮及多種腫瘤中表達，與腫瘤的浸潤進展有關。Ben等[19]，研究發現L1在膽管癌中過表達，并促使黑色素瘤的進展和轉移，是患者預后判斷的參考指標。Gavert等[20]應用細胞培養和動物模型并結合RT-PCR、RNA干擾等技術證明L1能夠促進結腸癌的演進和轉移。

L1是一種跨膜蛋白，不僅作為黏附分子，調節細胞間以及細胞與胞外基質的黏附；而且是一種重要的信號轉導分子，調節細胞遷移、炎癥和組織的形成。在腫瘤細胞中，腫瘤細胞間黏附力的減弱以及腫瘤細胞與細胞外基質黏附力增加是腫瘤浸潤轉移的關鍵。L1的表達可以促使胞外基質的重塑以及增強腫瘤細胞向胞外基質的趨觸性，二者均促進腫瘤的浸潤和轉移。L1自身是一種黏附能力較弱的黏附分子，識別及黏附的細胞具有階段特異性：在腫瘤發生的早期， L1的表達較少，主要發揮細胞間的黏附功能，使得腫瘤局限性生長；隨著腫瘤的進展，L1的表達能夠誘導更多的黏附分子及黏附分子受體的表達，激活后續黏附機制及信號轉導，從而促進了腫瘤的浸潤和轉移[21]。此過程十分復雜，需要許多黏附分子、整合素家族及免疫球蛋白超家族成員共同參與，其中主要有L1、N-CAM、CD24及整合素分子等。

2.2.1 與同種分子的相互作用 L1與自身分子結合，還可以與家族中其它黏附分子作用，是其實現功能的重要步驟。L1胞內結構中某些酪氨酸殘基發生磷酸化而被活化，不僅促使L1-L1二聚體的形成，而且促進了L1與細胞連接蛋白的結合，從而導致了細胞骨架肌動蛋白的激活，促進細胞的遷移。此外，部分黏附分子只有通過與L1的相互作用形成聚合物輔助增強L1的功能。L1還可以誘導鈣離子局部內流，濃度發生變化，結果加速囊泡的內吞，影響肌動蛋白的活性，最終影響細胞的黏附和遷移[22]。

2.2.2 與CD24分子的相互作用 CD24分子也是黏附分子家族中的成員，定位在細胞表面，與L1關系密切，在多種腫瘤中共表達。L1與CD24的結合一方面促進了胞外鈣離子的內流以及胞內鈣離子的釋放，增加了細胞內的鈣離子濃度，從而激活了多種與細胞增殖及轉移有關的信號轉導途徑（如ERK1/2和依賴磷酸激酶-3途徑），進而促進腫瘤的浸潤和轉移。另一方面，與CD24結合后，L1的空間構象發生了改變，不僅促進了L1與胞外基質配體的結合，而且也加強了L1RGD序列與整合素受體的結合[23]。進一步研究表明， CD24的存在還能活化α3β和α4β1整合素的活性，與L1作用促進腫瘤細胞與細胞外基質的黏附。

2.2.3 與整合素分子的作用 整合素（integrin） 是一類重要的黏附分子受體，由a、β兩個亞基構成，大多存在于細胞表面。L1能夠與多種整合素分子結合發揮作用，其分子內含有與整合素特異性結合的序列：L1胞外的第六個Ig區域存在的RGD序列和胞內域存在的RSLE序列；RGD序列主要與整合素avβ1， a5β1， a1β3 和aIIβ3結合，RSLE序列主要與整合素β1結合。L1不管與哪種整合素結合均能促進細胞的黏附和遷移，只是機制有別。avβ1、a5β1、 a1β3在基底膜、血管內皮及胞外基質中均有表達，與腫瘤細胞表面L1分子結合能促進腫瘤細胞與基底膜、血管內皮的黏附及向胞外基質的遷移。在Mn2+存在的情況下，L1主要與整合素β1結合，一方面L1在細胞表面聚集與整合素相互作用形成復合體，通過胞內的籠形蛋白介導的內攝作用（籠形蛋白與L1胞質區的RSLE序列結合后進行的胞內載體運輸），復合體被運輸到胞內，不僅細胞表面黏附分子的數量減少，降低了腫瘤細胞間的黏附力，而且激活了多種與腫瘤惡化相關的激酶，繼發一系列信號的傳導，從而促使細胞向胞外基質移動[24，25]。另一方面，誘導血管內皮細胞及胞外基質表達更多的黏附分子受體，促進腫瘤細胞與血管及胞外基質的結合。

2.2.4 與ADAM10的作用 ADAM10是一種蛋白水解酶，在腫瘤中與L1分子共表達，能夠水解L1的胞外部分，使L1從細胞表面脫落下來進入血漿及周圍組織液中，進而促進腫瘤細胞浸潤和轉移[26]。研究表明：L1和ADAM10 是B-catenin-T-cell factor （TCF）信號轉導途徑中的靶向調節因子。B-catenin是一種原癌基因，介導TCF信號轉導途徑，該途徑不適當的被激活會導致與腫瘤浸潤進展相關基因的表達。Nancy還用一個腫瘤侵襲模型：將轉染和未轉染L1、ADAM10基因的直腸癌細胞分別種植與動物的體內生長，結果發現轉染L1、ADAM10基因的直腸癌細胞內B-catenin- TCF途徑調控的基因產物明顯增加，且更易發生浸潤和遠處轉移，說明二者在激活該信號轉導途徑、促進腫瘤浸潤和轉移方面起著重要作用。

2.2.5 ERK （Extracellular Signal-regulated Kinase）介導的信號轉導途徑的激活：Steve等的研究從翻譯的角度解釋了L1的表達和細胞浸潤、轉移間的關系：L1的表達誘導了ERK信號轉導途徑激活，使ERK調節的基因產物持續的表達，其中部分產物直接促進了腫瘤細胞向基質的浸潤和轉移。

2.2.6 與血管生成的關系：在腫瘤轉移過程中，腫瘤細胞首先和血流中血小板黏附結合，形成栓子（包含血小板、黏附蛋白及腫瘤細胞）是轉移的關鍵步驟。腫瘤細胞被包裹于栓子內，既阻止了被血流沖散又防止被血液中的巨噬細胞吞噬，然后再黏附于血管內皮細胞，這些過程需要黏附分子及其配體介導細胞的起始黏附和遷移。L1激活及與配體的作用促進了腫瘤細胞與活化的血小板和內皮細胞的黏附，介導細胞克服血流的切應力遷移和附壁；同時，還能誘導血管內皮細胞及血小板表面表達更多的黏附分子受體，促進腫瘤細胞與血管的再黏附。另一方面，血管形成是腫瘤侵襲和轉移生長的必備條件之一。新生血管不僅為腫瘤細胞的增殖提供養分，而且是腫瘤細胞進一步侵襲的重要途徑，腫瘤血管生成像癌細胞浸潤一樣從局部基膜的破壞開始，而隨后的內皮細胞出芽、增生、延長及形成血管網的過程也都與L1表達活性的增加有關。Hall [27]研究發現L1的第六個免疫球蛋白區域（L1Ig6）與配體整合素avβ3結合后具有血管生長因子的作用且使血管內皮生長因子R2（VEGF-R2）的酪氨酸殘基磷酸化而激活，進而促進新生血管的生成。因此，L1促進了腫瘤的發生和發展，參與了腫瘤血管生成。文獻報道微血管密度（microvessel density ，MVD） 與腫瘤的侵襲轉移密切相關，是較為客觀的反映腫瘤生物學行為的指標之一。近年來發現L1有促進腫瘤血管形成的作用，是血管發生啟動系統中的成員。

此外，Robin [28]通過cDNA 微點陣列法對66例兒童神經母細胞瘤研究發現，L1在神經母細胞瘤中的表達不但與腫瘤的浸潤進展無關而且L1陽性預示著兒童神經母細胞瘤預后良好，此結果與L1在成人惡性實體瘤中的作用恰好相反。因此，在不同的腫瘤中L1的作用及作用方式可能存在差異，尚需要進一步研究。

3 結論與展望

L1高表達于多種腫瘤細胞表面，參與腫瘤的發生、發展。通過體外實驗和動物模型證實L1 對多種腫瘤生長、浸潤和轉移具有促進作用。研究顯示L1與卵巢癌、子宮內膜癌、結直腸癌、胰腺癌及肝內膽管癌等多種腫瘤患者的生存率及預后密切相關。多個研究小組在體外通過抗L1特異性抗體來治療黑色素瘤和卵巢癌等均取得了明顯的抑制效果。設想利用該治療方法干預高表達L1 的人類腫瘤，可能不失為一個新的腫瘤靶向治療途徑。由于L1在成人和兒童腫瘤中的作用相差甚遠，在此基礎上，進一步研究L1與腫瘤的侵襲轉移機制尤為重要。因此，L1作為腫瘤診斷和靶向治療有著廣闊的應用前景。

參考文獻：

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編輯/王海靜