细胞黏附分子的检测方法

免疫球蛋白超家族类细胞黏附分子（图2-4）是一类非钙离子依赖性的细胞黏附分子，是一组细胞表面糖蛋白，它们因细胞外配体结合结构域内具有4～6个免疫球蛋白样重复序列的结构域而得名，而在其胞外结构域、跨膜结构域和胞内结构域内则最多有5个纤连蛋白样重复单位（神经细胞黏附分子除外）。免疫球蛋白超家族类分子包括在细胞免疫过程中发挥功能的分子（主要组织相容性分子、CD4、CD8和T细胞受体等）和信号转导过程中的分子（集落刺激因子1和血小板衍生生长因子受体）以及在细胞黏附过程中起重要作用的分子（神经细胞黏附分子NCAM、血管细胞黏附分子VCAM、细胞间黏附分子ICAM、血小板内皮细胞黏附分子PECAM、黏膜定居黏附分子MadCAM和癌胚抗原CEA等）。由于以上所有分子在T细胞免疫反应中都发挥重要作用，因此当它们的表达量下降或缺失时都会破坏细胞间的接触抑制从而使新生肿瘤细胞可以逃避免疫识别和清除。免疫球蛋白超家族类分子不但可以发生同型黏附（神经细胞黏附分子NCAM之间的结合），而且还可以发生异质性黏附［内皮细胞中的血管细胞黏附分子-1与淋巴细胞中的VLA-4（α4β1）整合素之间的结合］。因为免疫球蛋白超家族成员中存在着广泛的多样性，所以我们根据其在不同组织细胞中的功能逐个进行解释。

图2-4　免疫球蛋白超家族类细胞黏附分子

一、神经细胞黏附分子神

神经细胞黏附分子（NCAM）在多种类型细胞中表达，其中主要是神经和间充质细胞来源的。它们在维护神经系统的完整性方面具有重要意义。研究表明，在小鼠成纤维细胞中NCAM的表达下调与细胞接触抑制减少相关联，但是在多种肿瘤的体内研究中却没有发现这一现象。然而，Seki等却报道在胆管癌中NCAM表达与神经周围的侵袭密切相关，而肿瘤细胞恰恰是通过识别神经细胞中表达的NCAM来侵入经周隙的。另外，研究者利用免疫组织化学的方法在多种神经和神经内分泌肿瘤中检测到NCAM。而在这些肿瘤中表达的NCAM则是一种未成熟形式，它们含有大量polysialic酸。NCAM的这种未成熟异构体形式的黏附能力较弱，但可能与细胞的转移潜力相关。

二、结直肠癌缺失基因

结直肠癌缺失基因（DCC）是在结直肠癌中鉴定出来的抑癌基因，但在多种肿瘤如胃癌、胰腺癌、食管癌和膀胱癌中都发现其表达。DCC蛋白在结构上与神经细胞黏附分子相似，广泛存在于脊椎动物成熟的脑和神经组织中，它的功能是指导轴突的成熟过程。DCC基因还在大多数上皮组织中表达（例如消化道、皮肤和肺等），尤其是在上皮组织成熟时的增生细胞中，DCC蛋白参与细胞间以及细胞与基质之间的相互作用。有研究认为DCC基因表达下降或缺失将导致结直肠癌患者发生肝转移或神经母细胞瘤的播散。DCC基因位点的等位基因缺失将导致食管鳞状细胞癌的淋巴结转移，然而却没有证据表明DCC基因在食管癌细胞中表达。

近年来研究显示DCC蛋白是神经生长因子（netrin）的受体，而netrin则是中枢神经系统发生过程中的一个重要因子。DCC基因敲除的小鼠模型表明在小鼠胚胎发育时期，DCC基因缺失是致命的，这是由于DCC基因缺失将导致脊髓轴突形成过程中受到损伤。在多种肿瘤中也发现有DCC基因的缺失，其中包括前列腺癌、膀胱癌、胃癌和结肠癌等。研究者利用重组腺病毒载体在细胞中表达DCC蛋白，结果发现DCC蛋白的过表达将导致多种肿瘤细胞发生凋亡反应。而DCC基因诱导的细胞凋亡反应则不能被Bcl-2的拮抗作用所逆转，提示DCC基因诱导的凋亡反应是非Bcl-2依赖的途径。DCC基因是结、直肠腺癌发生发展过程中的一个重要抑癌基因，另外DCC基因的等位缺失与肌肉侵袭病变和高复发率密切相关。

三、科萨奇病毒和腺病毒受体

科萨奇病毒和腺病毒受体（CAR）在结构上是典型的免疫球蛋白样黏附分子，包括两个单位的细胞外免疫球蛋白环、跨膜结构域和细胞内结构域。该受体对科萨奇病毒和腺病毒具有较高程度的亲和力。CAR的第一个免疫球蛋白结构域与腺病毒的纤维蛋白相互作用。近年来的研究表明，细胞中CAR的水平与其对病毒的敏感性密切相关。当增加细胞中CAR水平后，细胞对腺病毒感染具有高度敏感性。另外，有研究者报道在几种膀胱癌和前列腺癌的细胞系中存在CAR的异质性表达。因此，人们认为CAR不单单是一个监测基因治疗结果的标志物，而且能够提高转基因方法的效率。科学家们还观察到，在移行细胞癌病变处CAR表达下调，而在邻近的正常组织中却没发现这一变化，提示CAR可能在移行细胞癌的进展过程中具有重要的病理生理功能。此外，还有研究结果说明上调CAR基因表达后，可以在体内和体外抑制肿瘤细胞的生长。在多种移行细胞癌细胞系中，利用反义载体技术选择性降低CAR的表达，最终能够促进其在体内外生长速度增加。这些数据都表明在移行细胞癌中CAR可以作为一个肿瘤抑制因子。可以解释移行细胞癌中CAR作用机制之一就是其具有细胞黏附能力。在移行细胞癌中，CAR能够引起细胞周期阻滞，并且伴随有p21和低磷酸化Rb的聚集，而CAR的黏附活性则与其生长阻滞功能成正比，而这一功能是由其胞内结构域所决定的。根据以上结果，研究者认为CAR是通过重新建立细胞间的相互作用来实现其抑制肿瘤生长的目的的。同时，CAR还好像一个细胞膜受体，将信号转导入细胞核内，结果导致细胞增殖受到阻遏。

四、血管细胞黏附分子

在淋巴细胞、单核细胞和嗜酸性粒细胞的上皮组织中血管细胞黏附分子（VCAM-1）通过与配体α4β1和α4β7整合素的结合来参与细胞黏附过程。内皮细胞中血管细胞黏附分子-1（VCAM-1）的表达是由细胞因子的活化而诱导的。组织坏死因子-α、脂多糖和白介素-1在血管细胞黏附分子和细胞间黏附分子的表达上调过程中发挥作用。而在黑色素瘤细胞中，血管细胞黏附分子的表达下调与肿瘤的转移相关联。因此，已经有研究者通过增加可溶性血管细胞黏附分子的浓度来对肿瘤患者进行治疗。

五、细胞间黏附分子

白细胞中的细胞间黏附分子（ICAM）分为三类：细胞间黏附分子-1（ICAM-1）、细胞间黏附分子-2（ICAM-2）和细胞间黏附分子-3（ICAM-3）。这些细胞间黏附分子可以与白细胞中的整合素、LFA-1和Mac-2相结合。血管上皮细胞中的ICAM-1的表达是其对炎症反应产生免疫应答的重要特征之一，从而通过与整合素的结合来介导白细胞与内皮细胞之间的相互作用。ICAM-1在多种类型的鳞状细胞癌和黑色素瘤中表达，尤其是在恶性黑色素瘤细胞中，ICAM-1的表达可以增加黑色素瘤转移的风险性。

ICAM-1是免疫系统激活和产生免疫应答反应的一个早期标志物，并且是T细胞中淋巴细胞功能相关抗原的受体。ICAM-1对于肿瘤浸润淋巴细胞和靶目标之间连接的形成十分重要，从而可以诱导肿瘤细胞的死亡和自然杀伤细胞介导的细胞溶解。理论上，上调ICAM-1的表达将增加宿主细胞的免疫应答反应，但是往往由于肿瘤细胞与血液循环中淋巴细胞的黏附增强，反而使肿瘤细胞播散加快。

六、血小板-内皮细胞黏附分子

血小板-内皮细胞黏附分子（PECAM）在白细胞的黏附过程中发挥功能，它可以介导同型黏附，并通过与αvβ3整合素结合完成异型黏附。在大量血管内皮细胞的细胞间连接内，血小板细胞和一些白细胞中都存在PECAM的表达。因为PECAM定位于内皮细胞的细胞间连接内，所以研究者认为它在维持内皮的完整性和调控白细胞迁移穿过内皮的过程中具有重要的作用。研究表明肿瘤细胞中的PECAM可以介导肿瘤细胞与内皮之间的黏附过程。

七、癌胚抗原

癌胚抗原（CEA）最初是在结肠癌患者高浓度的血浆中发现的，随后被证明可以作为结直肠癌和肺癌早期诊断和复发的一个临床标志物。CEA通过一种糖蛋白被锚定在细胞膜上，在酶的催化作用下以可溶性的形式被释放出来。CEA既参与同源黏附，又在异源黏附过程中发挥功能。然而CEA表达失调与肿瘤细胞从原发病灶脱离而向远处组织播散的具体联系机制目前尚不清楚。

八、黏膜定居黏附分子

黏膜定居黏附分子（MadCAM）含有一个特殊的高度糖基化的结构域，除此之外，还包含与细胞间黏附分子-1（ICAM-1）和血管细胞黏附分子-1（VCAM-1）同源的免疫球蛋白结构域。MadCAM不但可以与α4β7整合素结合，而且还能够与L-选择素相互作用。另外，MadCAM还参与淋巴细胞归巢至淋巴结小静脉和黏膜淋巴组织的过程。