楊婷婷，唐 奇綜述，馮振卿審校

0 引 言

橋粒芯蛋白（desmoglein，DSG）作為細胞表面跨膜蛋白，是組成細胞緊密連接——橋粒結(jié)構的重要蛋白，在細胞間的黏附、信息傳遞等過程中發(fā)揮重要作用，如心肌閏盤結(jié)構的維持。同時近來研究發(fā)現(xiàn)，DSG的亞型DSG2在多種腫瘤中表達異常，在惡性腫瘤的上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）過程中，橋粒作為上皮細胞的標志性結(jié)構，其相關蛋白在EMT現(xiàn)象中發(fā)揮著重要作用［1］。但DSG2作為細胞膜表面受體是如何接受信息，并降解入胞或表達增加，從而對下游的信號通路進行調(diào)節(jié)，以及如何影響惡性腫瘤的不良預后等問題尚缺乏系統(tǒng)的闡述。本文就DSG2的蛋白結(jié)構、生物學功能及與相關疾病的關系和信號通路作一綜述。

1 DSG2的結(jié)構

橋粒芯蛋白家族共有4個亞型，分別為DSG1、DSG2、DSG3和DSG4［2］，與有3個亞型的橋粒膠蛋白（desmocollin，DSC）組成橋粒鈣黏素家族，并與橋粒斑蛋白（desmoplakin，DP）等共同構成細胞黏附結(jié)構——橋?；虬霕蛄?。其中DSG2亞型在組織分布最為廣泛［3］，表達于單層上皮、復層上皮的基底細胞層以及非上皮組織如心肌、淋巴濾泡樹突網(wǎng)等［4］。而DSG1分布于表皮上層分化成熟區(qū)，DSG3主要分布在表皮基底層，DSG4分布于毛囊和上皮顆粒層。

DSG2蛋白又名 ARVC10、ARVD10、CDHF5、CMD1BB。其編碼基因定位于人類染色體18q12.1，人DSG2基因線性DNA序列由50788bp組成，含有15個外顯子，線性mRNA由5677 bp組成，編碼由1118個氨基酸組成的蛋白［5］。DSG2蛋白由胞外5個鈣黏蛋白重復區(qū)（EC1-4）、跨膜區(qū)、胞內(nèi)鈣黏蛋白片段、富于脯氨酸連接序列、重復單元區(qū)（repeated unit domain，RUD）和終末富甘氨酸區(qū)組成［6-7］。其胞外每個鈣黏蛋白重復區(qū)都在每一對連續(xù)重復序列之間形成鈣結(jié)合位點的球狀域，從而接受胞外液中鈣離子濃度的信號調(diào)控。DSG的4個亞型基本結(jié)構一致，僅在胞內(nèi)重復單元區(qū)不同：DSG1，5個RUD；DSG2，6個RUD；DSG3，2個RUD；DSG4，3個RUD。

2 DSG2的裝配和功能

DSG2作為橋粒芯家族成員，參與橋粒結(jié)構組成。橋粒是細胞間粘著連接的主要結(jié)構，對于心肌、膀胱、胃黏膜、皮膚等承受機械壓力的組織細胞尤為重要，DSG和DSC均是其中的最主要跨膜糖蛋白，胞外區(qū)部分主要調(diào)節(jié)細胞黏附力，胞內(nèi)區(qū)和DP或橋粒斑珠蛋白（Plakoglobin，PG）結(jié)合，DP和PG另一端與細胞中間絲結(jié)合，構成半橋粒。半橋粒和鄰近細胞的半橋粒通過DSG和DSC黏附作用，組成橋粒的完整結(jié)構［8］。橋粒的黏附力，受到結(jié)構中的鈣粘蛋白重復區(qū)鈣離子結(jié)合位點的調(diào)控，表現(xiàn)出鈣離子依賴性。在細胞橋粒間的連接，主要是表現(xiàn)為嗜異源性和親同源性，即DSG和DSC結(jié)合，DSG和DSG結(jié)合；以及在纖維細胞中觀察到DSG2和DSC1的交互作用，即在細胞間橋粒連接處可有DSG和DSG的相互連接，也有DSG和DSC的相互連接作用［9-11］。

DSG2作為橋粒中細胞間的連接蛋白，對橋粒結(jié)構裝配和穩(wěn)定起到重要作用。橋粒作為細胞緊密連接的一種，在上皮的完整性、抵抗機械壓力等方面具有重要作用。DSG的表達異常，使得橋粒間連接斷開，導致上皮棘層松解，水泡形成，最終致天皰瘡的發(fā)生，其發(fā)生與DSG1、DSG3的抗原有直接關系，與DSG2的關系還在進一步研究中。有研究提出，在胚胎干細胞基因敲除的小鼠，發(fā)現(xiàn)DSG2-/-和DSG2+/-的小鼠胚胎干細胞在著床后短時間死亡，并且最早在裝配橋粒結(jié)構的滋養(yǎng)外胚層的橋粒結(jié)構中發(fā)現(xiàn)DP因DSG2缺失而表達和裝配異常［12-14］。同時發(fā)現(xiàn)在DP陰性的胚胎干細胞中，DSG2可獨立定位在非橋粒結(jié)構中，并對胚胎內(nèi)胚層細胞和由內(nèi)胚層發(fā)育來的細胞團的增殖有不可或缺的作用。上述研究說明DSG2除了組成細胞橋粒結(jié)構，參與細胞黏附能力之外，也可獨立于橋粒結(jié)構之外，在胚胎干細胞的早期發(fā)育和存活中也發(fā)揮非常重要的作用［15］。

3 DSG2的調(diào)控和有關信號通路

在卵巢透明細胞癌的研究中，發(fā)現(xiàn)腫瘤干細胞標志CD133和橋粒結(jié)構中的PG有直接作用，并且CD133的敲除可導致橋粒結(jié)構中DSG2蛋白的表達下調(diào)，從而降低細胞黏附促進腫瘤侵襲等惡性生物學行為［16］，而PG在橋粒結(jié)構中與DSG2直接結(jié)合，CD133可能通過PG影響DSG2蛋白的表達，橋粒相關蛋白Pinin也可上調(diào)DSG2蛋白。提示DSG2的表達可以受橋粒結(jié)構中其他直接或間接結(jié)合的相關蛋白的影響［17］。

在上皮鱗狀細胞癌中，表皮生長因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）和解整合素金屬蛋白酶 17（a disintegrin and metalloprotease，ADAM17）協(xié)同作用，促進DSG2蛋白的降解和胞內(nèi)清除，從而降低細胞間黏附，促進腫瘤細胞侵襲。DSG2的降解和清除過程主要是：DSG2在胞外域近錨定區(qū)斷裂，胞外片段入細胞外基質(zhì)，膜上殘余片段被膜上鄰近的小凹蛋白（caveolin，cav-1）/脂筏復合體所結(jié)合，并于胞內(nèi)降解。研究還發(fā)現(xiàn)cav-1的缺失，可導致膜上殘余DSG2片段積累，會影響橋粒結(jié)構的裝配，這對完整橋粒的穩(wěn)定性有一定影響［18］。反之，DSG2蛋白可激活EGFR、ERK1/2磷酸化，最終促進細胞增殖。ERK1/2的抑制劑可抑制上述所致生物學行為改變。DSG2的敲減可導致EGFR的磷酸化水平降低，下游的ERK1/2磷酸化也被抑制［19］。

同時DSG2的表達下調(diào)可促使DSC2表達增高。有研究表明DSC2的下調(diào)，可激活EGFR信號通路，通過下游的PI3K/Akt信號通路，再促進β-catenin 552位絲氨酸磷酸化，從而β-catenin可發(fā)揮促細胞增殖的調(diào)控作用。此通路和DSG2的表達增高效應基本一致，并且DSG2也具有一定激活Akt信號通路的作用?？傊珼SG2和DSC2在此發(fā)揮著近乎相反的調(diào)控作用，DSG2的減低可導致DSC2表達增加，通過滅活EGFR和Src等促進細胞增殖的調(diào)控因子從而抑制腫瘤生長［20］。

4 DSG2相關疾病

4.1心肌疾病DSG2的突變可影響心肌閏盤結(jié)構中橋粒鈣黏素的結(jié)合能力，與心律失常右室心肌?。╝rrhythmogenic rightventricularcardiomyopathy，ARVC）及擴張性心肌病的發(fā)生密切相關［21-22］。ARVC是常染色體隱性遺傳病，對此病患者進行基因突變檢測，發(fā)現(xiàn)DSG2錯義突變c.1003A＞G，p.（Thr335Ala）與ARVC直接相關。在小鼠模型中，DSG2突變雜交鼠出現(xiàn)類似ARVC患者的臨床表現(xiàn)：心室擴大、室壁變薄、心功能下降、炎性反應和心室纖維化等［23］。ARVC的早期臨床診斷一直是個難題，主要依靠超聲心電圖，然而超聲心電圖的診斷不具有特異性。發(fā)現(xiàn)并確定DSG2和ARVC的直接關系，使DSG2基因突變有可能作為臨床ARVC患者的檢測指標。

4.2腸道疾病作為首先在腸道發(fā)現(xiàn)的結(jié)構蛋白，DSG2對腸道功能有一定作用。Krüppel樣因子5（Krüppel-like factor 5，KLF5）是鋅指家族一員，研究發(fā)現(xiàn)KLF5和DSG2有協(xié)同作用，KLF5的敲減可干擾DSG2的表達，使得細胞橋粒結(jié)構被破壞，嚴重損害小鼠腸道的屏障功能，從而導致炎癥性腸病的發(fā)生［24］。在克羅恩病和潰瘍性結(jié)腸炎的患者中發(fā)現(xiàn)，DSG2和緊密連接蛋白Claudin1表達明顯下調(diào)，此過程可能受到TNF的調(diào)控，通過體內(nèi)外實驗發(fā)現(xiàn)：能特異結(jié)合DSG2結(jié)構域的串聯(lián)多肽（tandem peptide，TP）的加入，可穩(wěn)定DSG2的結(jié)構并干擾TNF誘導的腸上皮滲透性增高的現(xiàn)象［25］。目前腸道炎癥疾病，尤其是克羅恩病和潰瘍性結(jié)腸炎，主要通過糖皮質(zhì)激素治療，相對不良反應較大。DSG2在腸道炎癥疾病中的作用和機制研究，為此類疾病治療提供了新途徑，如上述TP的應用。

4.3惡性腫瘤DSG2和腫瘤的關系正逐步被發(fā)現(xiàn)，DSG2作為橋粒結(jié)構中具有細胞粘著力作用的主要蛋白，其功能缺失，可導致細胞黏附能力減弱，與腫瘤細胞的侵襲遷移、上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化密切相關［26-27］，同時作為細胞表面跨膜糖蛋白，DSG2可接受胞內(nèi)外信號并通過不同的信號通路對腫瘤細胞產(chǎn)生不同效應［28］。

4.3.1DSG2在腫瘤細胞中表達減低細胞間黏附以及細胞與基質(zhì)間黏附在腫瘤細胞的早期侵襲過程中是重要的限制因素，腫瘤細胞通過對橋粒相關分子DSG2的影響降低腫瘤的侵襲遷移能力，導致腫瘤的不良預后［29］。在胰腺癌中DSG2表達明顯下降，細胞內(nèi)聚力喪失，腫瘤細胞增殖侵襲遷移能力增強［30］，同時胰腺癌細胞株BxPC-3中激肽釋放酶（Kallikrein7，KLK7）明顯高表達，通過降解實驗表明DSG2的表達降低與KLK7有關，KLK7可促進DSG2降解成多個片段，而KLK7抑制劑可阻斷此過程。在75例胃癌臨床標本中DSG2表達明顯降低，且與胃癌患者不良預后明顯相關［31］。在鱗癌中EGFR和ADAM均可通過促進DSG2的降解脫落入胞，減少癌細胞黏附，促進細胞遷移［32］。DSG2是脫落酶家族ADAM17蛋白水解靶標，ADAM17在參與受體激活的同時，把跨膜蛋白DSG2在胞外區(qū)近錨定區(qū)斷開。DSG2蛋白被降解為：胞外區(qū)約95KD大小的蛋白和一個65KD膜上殘余片段，如果膜上殘余DSG2片段未被鄰近的cav-1/脂筏復合體結(jié)構及時降解清除，其在膜上的過多累積會破壞膜上橋粒結(jié)構，降低細胞黏附能力［18］?？傊珼SG2在胰腺癌，鱗癌等腫瘤細胞中表達減低，研究中主要的機制在于DSG2是細胞黏附結(jié)構橋粒相關蛋白，其表達減低對細胞黏附力影響導致細胞的侵襲、遷移能力增強，從而導致腫瘤的不良預后。

4.3.2DSG2在腫瘤細胞中表達增加DSG2蛋白在部分上皮性腫瘤，包括鱗癌、基底細胞癌、黑色素瘤、結(jié)腸癌、小細胞肺癌等均表達異常增高［33-36］。在惡性黑色素瘤中DSG2的表達和不良預后密切相關，且可調(diào)控血管生成擬態(tài)（vasculogenic mimicry，VM），即腫瘤不僅可促進血管生成，且可通過腫瘤細胞形成血管樣結(jié)構來重塑血液供應的方式，為腫瘤提供豐富血供，促進腫瘤生長。研究表明DSG2陽性的惡性黑色素瘤可以自行形成管狀樣結(jié)構，激活VM活性。DSG2是人類黑色素瘤中VM活性的重要調(diào)節(jié)因子，并提示該分子可能作為治療靶點，有可能抑制腫瘤的血液供應和轉(zhuǎn)移擴散［37］。

DSG2可通過對鱗癌腫瘤微環(huán)境的調(diào)節(jié)，對鱗癌的發(fā)生發(fā)展產(chǎn)生一定影響［38］。外泌體（extracellular vesicles，EVs）是存在于細胞間納米級大小的膜衍生囊泡，是攜帶脂類、蛋白質(zhì)、遺傳物質(zhì)的胞間信使，多是由腫瘤細胞分泌到血液和其他體液中，在調(diào)節(jié)腫瘤微環(huán)境和影響腫瘤的發(fā)病機制方面起著關鍵作用。Andrew等［37］在頭頸部鱗狀細胞癌中首次發(fā)現(xiàn)其外泌體富含有DSG2蛋白的C端片段，同時鱗癌細胞的DSG2異常高表達促進EVs釋放促有絲分裂的相關因子如表皮生長因子受體c-Src等，DSG2蛋白對EVs的調(diào)節(jié)是通過基質(zhì)金屬蛋白酶和Cav1的胞外域脫落，與脂筏蛋白、微囊蛋白的聚集有關。并且頭頸部鱗癌患者癌細胞在DSG2過表達同時，其循環(huán)血液中被釋放的EVs中DSG2也更加豐富，這為癌癥篩查提供了新的途徑。上述研究說明DSG2不僅可作為黏附分子調(diào)節(jié)細胞間黏附，還可調(diào)節(jié)外泌體的分泌和旁分泌信號，并改變外泌體，使之分泌更多促有絲分裂相關因子，影響腫瘤微環(huán)境，促進腫瘤細胞生長。

在基底細胞癌中，相對于正常上皮基底組織，DSG2表達明顯增高，而DSG3表達無明顯改變［39］。在結(jié)腸腺癌中DSG2表達異常增高，DSG2的敲除使得癌細胞在體內(nèi)外生長抑制無法成瘤，而DSC2表達增高，且DSC2的表達增高對癌細胞的增殖等活動有一定抑制作用。DSG2和DSC2在此處有著相反的調(diào)控作用，說明橋粒蛋白功能之間的相互牽制。在非小細胞肺癌中，DSG2表達異常增高，并且DSG2的敲除同樣抑制癌細胞的增殖，細胞周期在G1期被阻斷，此過程可能通過對周期蛋白依賴性激酶2的下調(diào)，轉(zhuǎn)錄因子P27的上調(diào)而實現(xiàn)的［35］。

上述研究表明，在不同的腫瘤細胞中，DSG2發(fā)揮著不同甚至相反的調(diào)節(jié)作用。DSG2在一些腫瘤細胞中表達下調(diào)，使得細胞間DSG2介導的黏附能力降低，促使細胞間黏附以及細胞和基質(zhì)間黏附性減低，促進侵襲遷移，導致腫瘤患者的不良預后。但是在其他一些腫瘤細胞中，DSG2表達增高，DSG2作為細胞膜表面受體，可調(diào)控血管生成擬態(tài)，促進腫瘤血液供應，調(diào)節(jié)外泌體的旁分泌和外泌體釋放促有絲分裂的相關因子等，從而促進腫瘤細胞增殖。對于DSG2在腫瘤細胞調(diào)控中發(fā)揮不同甚至相反作用的現(xiàn)象，尚無明確的研究和解釋，有研究認為可能是因為在不同的腫瘤細胞，有關蛋白不同的表達水平和組織特異性，以及特定蛋白對之不同的調(diào)控機制，從而會出現(xiàn)DSG2發(fā)揮不同作用［40］。

4.4腺病毒感染在腺病毒亞型中，3，7，11，14亞型以及新亞型14p1，通過特異結(jié)合上皮細胞DSG2受體，導致感染的發(fā)生［41］。腺病毒和DSG2結(jié)合的部位，是由于組成腺病毒纖維紐結(jié)的氨基酸殘基的突變，其纖維紐結(jié)形成潛在的結(jié)合口袋，致使與DSG2特異性結(jié)合的親和力提高［42］。在小鼠的人乳腺，肺癌，前列腺癌移植瘤模型中，以及小鼠的人DSG2轉(zhuǎn)基因模型中，帶有重組二聚體腺病毒3型纖維紐結(jié)JO-1的腺病毒可通過識別DSG2受體，促進DSG2的胞外域降解，轉(zhuǎn)移入胞，從而降低細胞間連接。之后Yumul等［43］研究出親和力增強的JO-1衍生物JO-2，JO-4具有同樣作用。

腺病毒打開細胞間連接主要通過：磷酸激酶通路的激活和連接細胞骨架蛋白基因表達下調(diào)，即腺病毒突變的纖維紐結(jié)結(jié)合DSG2，激活MERK通路，激活去整合素金屬蛋白酶17，導致DSG2胞外域解裂；DSG2的胞外域被降解后，其和鄰近細胞形成的二聚體結(jié)構被打亂，細胞連接被打開［44］。研究表明在荷瘤小鼠的化療藥物中加入腺病毒衍生蛋白，相對于只加入化療藥物的小鼠，可明顯抑制腫瘤的生長；在小鼠模型中，雖未見腺病毒衍生蛋白的不良反應發(fā)生，但如果要進一步作為臨床用藥尚需更多的研究。在腫瘤細胞中，多數(shù)為上皮來源的腫瘤，即使部分惡性程度較高的腫瘤是未分化或低分化，仍然基本都存在細胞間相互連接，此結(jié)構作為腫瘤的防御機制，阻斷了宿主免疫系統(tǒng)的攻擊，并且阻隔了抗癌藥物和單克隆抗體的瘤內(nèi)滲透和播散。腺病毒通過與DSG2的結(jié)合，打開細胞間連接，改善化療用藥的效果，降低用藥劑量，減少不良反應，對上皮細胞腫瘤的化學治療具有重要意義。同時，細胞外脫落的DSG2胞外域殘端還可作為臨床檢測的靶點［45］。

DSG2所導致相關疾病中，ARVC是和DSG2的基因突變有直接關系的常染色體隱性遺傳??；炎癥性腸病的易發(fā)和DSG2的表達缺失有相關性；腺病毒特異性識別DSG2的胞外段，可導致DSG2的內(nèi)化和降解，細胞間連接斷開，促進藥物滲透，為化療輔助用藥提供途徑。DSG2在不同腫瘤細胞中的不同表達，也間接說明個體的特異性及細胞中分子通路的復雜性，DSG2在癌癥中的作用仍需要進一步研究［46-47］。

5 結(jié)語與展望

DSG2蛋白是橋粒芯蛋白家族4個亞型中分布最為廣泛的亞型，作為橋粒結(jié)構中主要介導細胞黏附力的跨膜糖蛋白，其突變與心肌疾病、腸道炎癥等疾病有直接關系。在多種腫瘤細胞中證實，DSG2異常缺失所導致的細胞黏附力下降，與癌細胞侵襲遷移能力增強以及癌癥的不良預后密切相關。但同時在鱗癌等細胞中DSG2也被證明異常高表達，通過對腫瘤微環(huán)境的作用：調(diào)節(jié)血管生成擬態(tài)，調(diào)節(jié)外泌體的釋放等方式，以及通過MARK/ERK信號通路的激活促進腫瘤細胞增殖。DSG2的在腫瘤中不同的作用，是不同信號通路還是其他調(diào)節(jié)因素導致，尚需進一步研究。DSG2在不同腫瘤及信號通路里發(fā)揮不同甚至相反作用的現(xiàn)象揭示了生物體的復雜性。DSG2在細胞間連接中的作用至關重要，阻斷此蛋白的JO-1等可作為化療用藥的協(xié)同用藥，改善化療藥效。阻斷DSG2在細胞中表達可以抑制腫瘤的血液供應，外泌體釋放和轉(zhuǎn)移擴散等作用，為腫瘤的靶向治療和預后評估等提供新的靶點分子。