蛋白激酶C对肿瘤细胞粘附性影响的研究进展
作者：孙长伏 郝永强
单位：中国医科大学第一临床医学院口腔颌面外科 (110001)，于秉治(基础医学院生物化学及分子生物学教研室)
关键词：
口腔颌面外科杂志990413 中图分类号：R739.8 文献标识码：A 文章编号：1005-4979(1999)04-323-03
RESEARCH PROGRESS ABOUT THE EFFETCT OF PROTEIN KINASE C ON ADHEISION OF TUMOR CELLS
侵袭和转移是恶性肿瘤的重要生物学行为之一，是成功治疗肿瘤的最大障碍。粘附是肿瘤细胞侵袭的第一步，是调节某些肿瘤细胞转移的重要步骤，这种行为可能会影响转移过程中的几个阶段。细胞的聚集、粘附、胞吐(exocytosis)作用及细胞的流动性均是钙参与调节的过程[1，2]，而且蛋白质受体的磷酸化经常导致受体的同一变化，它可以影响配位子的结合特性[2]，同时整合素是酪氨酸激酶和蛋白激酶C(protein kinase C,PKC)的底物，后者是Ca2+激活，磷脂依赖性蛋白激酶，是促癌剂佛波醇酯(TPA)的细胞内受体，体内体外的实验表明，TPA能增加肿瘤细胞的转移潜能，同时也能增加其粘附性，而PKC抑制剂能够具有抗粘附和转移的特性。由此可见PKC与肿瘤细胞生物学行为具有密切的关系，本文就PKC对肿瘤细胞粘附性影响的分子生物学研究进展综述如下。
, 百拇医药
1 PKC与细胞分化、增殖及癌变
研究钙/PKC通道在调节细胞生长中的中心作用和在恶性肿瘤细胞中的重要性，对于理解、分析PKC与肿瘤细胞生物学行为的关系具有重要作用。自1977年Nishizuka及其同事首次发现PKC以来，经过二十多年来的研究，已取得了惊人的进步，因其参与细胞信息传递，离子通道调节，分泌、细胞增殖分化及癌变等一系列与生命现象相关的过程而成为生物界和医学界研究的一大热点。PKC的功能极其多样化[3]，这与不同PKC亚型的激活有关。目前认为在哺乳动物中有10种亚型，它们是从不同的cDNA文库中发现的，显示了不同的酶学特性及不同的组织表达和特定的细胞内定位[4，5]。一般认为正常细胞转变为具有侵袭力的癌细胞需经过始动(initiation)、促进(promotion)、进展(development)三个阶段。在正常细胞癌变成为始动细胞之前，TPA能诱导细胞分化，而对于始动细胞TPA却表现出促进细胞增殖的作用。目前有实验证实，许多癌基因在自身激活的同时激活PKC，从而全部或部分依赖信息通路导致细胞恶变，被活化的PKC能迅速引起细胞核肿瘤蛋白等的磷酸化，活化相应的转录因子从而在转录水平或翻译水平调控癌基因产物，导致细胞分裂通路的紊乱[6，7]。由此可见，PKC是通过癌基因与之相互作用来完成恶性转化过程的。
, 百拇医药
2 PKC活性对肿瘤细胞粘附性影响的体内实验研究
Gapalakrishna等[8]的研究表明：膜附着型(membrane-bound)PKC基础水平与静脉注射B16黑色素瘤亚细胞系后转移至肺的能力有明显的相关性，而TPA短时间作用于黑色素瘤细胞能够引起转移能力的增加和PKC从胞浆至胞膜的转移(膜转移)，延长TPA的作用时间(即降低PKC的调节过程)引起转移能力的下降。可见PKC的活化及膜转移对肿瘤细胞的血行转移有明显的刺激作用。Dumont[9]等应用PKC抑制剂MDI，27，032，Staurospornie和H7作用于B16F1细胞然后静脉注入鼠的体内发现可明显地抑制转移能力并存在作用时间依赖性，结合体外实验认为抑制转移是通过PKC调节细胞表面粘附受体来完成的。Gopalakrishna[10]在烟草中促癌剂儿茶酚及对苯二酚对肺癌侵袭转移影响的研究中发现：儿茶酚和对苯二酚产生氧化剂增加肺癌的侵袭转移力是通过活化Ca2+/PKC信号转导来实现的。PKC与细胞骨架、核骨架蛋白磷酸化的关系已引起关注[1，11]，可以假设PKC通过对膜/骨架蛋白的磷酸化来调节细胞表面粘附性，胞吐和细胞移动性，以此来影响肿瘤细胞粘附至血管上皮/基底膜并且侵入血管壁。另外，它同样促进形成大的肿瘤细胞团(自身的，血小板及淋巴细胞)使其更容易停留在肺的毛细血管中[12]。尽管这些研究结果说明了PKC在肿瘤粘附，侵袭及转移中所起的作用，但PKC在肿瘤中的作用的详尽机制远比所论述的内容复杂得多，但体内研究的结果支持膜附着型PKC在影响肿瘤细胞转移过程中影响细胞表面特性是一个关键因素。
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3 PKC活性对肿瘤细胞粘附性影响的体外实验研究
受许多因素的限制，有关PKC与肿瘤粘附性关系的研究相对较少，而体外研究相对较多，并且取得了一定的进展。
许多研究证明TPA在许多不同的底物上调节不同细胞的粘附，如单层内皮细胞，塑料培养板，粘附蛋白，尼龙纤维。用TPA处理的鼠脑微血管内皮细胞对P-815肥大细胞瘤细胞的结合能力增加，这与TNF-α、IL-1β，LPS作用类似[13]。用TPA处理不具有粘附性的Walker-256癌肉瘤细胞，能够使其粘附至尼龙纤维，塑料培养板及单层内皮细胞上[14]。Brown[15]用TPA刺激CHO细胞导致fibronectin受体的改变，从而引起fibronectin与受体相互作用的增加。这提示我们调节PKC可影响fibronectin进而影响肿瘤细胞的粘附作用。粘附过程中的其它成份，如粘斑蛋白，同样受TPA对细胞刺激的影响。Herbert[16，17]发现，用TPA刺激的鼠白血病L1210细胞系可以可逆地增加其与培养的牛脑皮质毛细管内皮细胞(CEC)的结合率。这种现象不是对L1210细胞特异的，因为TPA可以强烈地增加肿瘤细胞与毛细血管内皮细胞的结合。
, http://www.100md.com
人膀胱癌细胞对人工基底膜基质的侵袭过程明显地受PKC抑制剂staurosporine的影响[18]，而类似于staurosporine的药物MDL27，032也有类似的作用[9]。MDL27，032抑制B16-F1细胞与Ⅳ型胶原、纤维蛋白原，溶合的血管内皮细胞的结合而不影响与fibronectin和laminin的结合。这说明非特异性PKC抑制剂仅对一些特定的细胞粘附受体起作用。另有实验表明：PKC抑制剂staurosporine,H7和sphingosine具有有效地、剂量依赖性地抑制TPA诱导的L1210细胞粘附至CEC上[16，17]，PKC选择性抑制剂chelerythrine也可抑制TPA诱导的L1210细胞粘附至CEC上[25]。所有研究都表示TPA增加肿瘤细胞的粘附性均作用于肿瘤细胞的PKC而不是作用于CEC细胞内PKC。最近我们采用H7及从牛精子中提取的大分子PKC生物抑制剂作用于涎腺腺样囊性癌SACC-83系，然后观察细胞对人羊膜基底膜粘附性及侵袭性的影响，结果表明二种PKC抑制剂可明显地抑制该细胞系粘附性及侵袭力[20]。上述诸结果提示我们，应用PKC抑制剂控制肿瘤细胞的粘附性，侵袭及转移能力是一个十分重要的途径。
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4 结语
从PKC的发现到深入研究生物学作用仅有二十余年的历史，二十余年来经过众多研究者的潜心研究，对PKC与肿瘤发生发展的关系已有了初步的认识。目前已将PKC作为研究促癌物和抗癌物作用的主要靶点之一。PKC活性测定已成为研究促癌和抗癌机理，筛选抗癌药物的一个重要实验指标。探讨PKC与肿瘤发生发展及生物学行为的关系，对于深入研究肿瘤的发生机制，侵袭转移机制，以及抗肿瘤作用具有巨大潜在前景。PKC在许多环节参与细胞分化，增殖，恶变的调控及肿瘤的生物学行为。PKC的调节作用广泛存在双向性，细胞内对PKC活性的调节多样性以及生物信息传递的复杂性，有待于进一步深入的研究。
作者简介：孙长伏(1962-)，男，副教授，医学博士.
参考文献：
[1] Nishizuka Y. The role of protein kinase C in cell surface signal transduction and tumor promotion. Nature, 1984, 308:693.
, 百拇医药
[2] Sibley DR, Benovic JL, Caron MG, et al. Regulation of transmembrane signaling by receptor phosphorylation. Cell, 1987, 48:913.
[3] 孙长伏，王兆元，于秉治.PKC的分子异构与肿瘤的发生发展.解剖科学进展，1996，2(1)：37.
[4] Nishizuka Y. Intracellular signaling by hydrolysis of phospholipids and activation of protein kinase C.Science, 1992, 258:607.
[5] Hug H, Sarre TF. Protein kinase C isoenzymes:Divergence in signal transduction?. Biochem J, 1993, 291:329.
, 百拇医药
[6] Borner C, Guadagno SN, Shiao WWL, et al. Expression of four protein kinase C isoforms in rat fibroblasts. J Bio Chem, 1992, 267:129.
[7] Boswell HS, Nahreini TS, Burgess GS, et al. A ras oncogene imparts growth factor independence to myeloid cells that abnormally regulated protein kinase C:A nonautocrine transformation pathway. Exp Hematol, 1990, 18:452.
[8] Gopalakrishna R, Barsky SH. Tumor promoter induced membrane-bound protein kinase C regulates hematogenous metastasis. Proc Natl Acad Sci USA, 1988, 85:612.
, 百拇医药
[9] Dumont JA, Jones WD, Bitonti AJ. Inhibition of experimental metastasis and cell adhesion of B16F1 melanoma cells by inhibitors of protein kinase C. Cancer Res, 1992 52(2):195.
[10] Gopalakrishna R, Chen ZH, Gundimeda U. Tobacco smoke tumor promoter catechol and hydrquinone induce oxidative regulation of protein kinase C and influence invasion and metastasis of lung carcinoma cells. Proc Natl Acad Sci. USA, 1994,91(25):123.
, http://www.100md.com [11] Anderson WB, Thomas TP, Talwar H, et al. Role of transmembrane signaling systems and protein kinase C in modulating cell proliferation and neoplastic transformation. Contrib Oncol, 1986, 23:17.
[12] Nicolson GL. Cancer metastasis, organ colonization and the cell-surface properties of malignant cells. Biochem Biophys Acta, 1982, 695:113.
[13] Bereta M, Bereta J, Cohen S, et al. Effect of inflammatory cytokines on the adherence of tumor cell to endothelium in a model. Cell Immunol, 1991, 136:263.
, http://www.100md.com
[14] Varani J, Fantone JC. Phorbol myristate acetate-induced adherence of Walker 256 Carcinosarcoma cells. Cancer Res, 1982, 42:190.
[15] Brown PJ, Phorbol ester stimulation of fibronectin medicated cell adhesion. Biochem Biophys Res Commun, 1988, 155:603.
[16] Herbert JM, Maffrand JP. Tumor cell adherence to cultured bovine cerebral cortex capillary endothelial cell is promoted by activators of protein kinase C.J Cell Biochem, 1990, 14:F 407.
, 百拇医药
[17] Herbert JM, Maffrand JP. Tumor cell aclherence to cultured capillary endothelial cells is promoted by activators of protein kinase C. Biochem Pharmacol, 1991, 42:163.
[18] Schwartz GK, Redwood SM, Ohnuma T, et al. Inhibition of invasion of invasive human bladder carcinoma cells by protein kinase C inhibitor staurosporine. J Natl Cancer Inst, 1990, 82:175.
[19] Herbert JM, Augereau JM, Gleye J, et al. Chelerythrine is a potent and specific inhibitor of protein kinase C. Biochem Biophys Res Commun, 1990, 172:993.
[20] 孙长伏，王兆元，王玉新，等.PKC抑制剂对涎腺腺样囊性癌SACC-83系侵袭行为的影响.第二届中国国际口腔颌面外科会议论文汇编，O-Ⅲ-7.
收稿日期：1999-04-29, http://www.100md.com
单位：中国医科大学第一临床医学院口腔颌面外科 (110001)，于秉治(基础医学院生物化学及分子生物学教研室)
关键词：
口腔颌面外科杂志990413 中图分类号：R739.8 文献标识码：A 文章编号：1005-4979(1999)04-323-03
RESEARCH PROGRESS ABOUT THE EFFETCT OF PROTEIN KINASE C ON ADHEISION OF TUMOR CELLS
侵袭和转移是恶性肿瘤的重要生物学行为之一，是成功治疗肿瘤的最大障碍。粘附是肿瘤细胞侵袭的第一步，是调节某些肿瘤细胞转移的重要步骤，这种行为可能会影响转移过程中的几个阶段。细胞的聚集、粘附、胞吐(exocytosis)作用及细胞的流动性均是钙参与调节的过程[1，2]，而且蛋白质受体的磷酸化经常导致受体的同一变化，它可以影响配位子的结合特性[2]，同时整合素是酪氨酸激酶和蛋白激酶C(protein kinase C,PKC)的底物，后者是Ca2+激活，磷脂依赖性蛋白激酶，是促癌剂佛波醇酯(TPA)的细胞内受体，体内体外的实验表明，TPA能增加肿瘤细胞的转移潜能，同时也能增加其粘附性，而PKC抑制剂能够具有抗粘附和转移的特性。由此可见PKC与肿瘤细胞生物学行为具有密切的关系，本文就PKC对肿瘤细胞粘附性影响的分子生物学研究进展综述如下。
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1 PKC与细胞分化、增殖及癌变
研究钙/PKC通道在调节细胞生长中的中心作用和在恶性肿瘤细胞中的重要性，对于理解、分析PKC与肿瘤细胞生物学行为的关系具有重要作用。自1977年Nishizuka及其同事首次发现PKC以来，经过二十多年来的研究，已取得了惊人的进步，因其参与细胞信息传递，离子通道调节，分泌、细胞增殖分化及癌变等一系列与生命现象相关的过程而成为生物界和医学界研究的一大热点。PKC的功能极其多样化[3]，这与不同PKC亚型的激活有关。目前认为在哺乳动物中有10种亚型，它们是从不同的cDNA文库中发现的，显示了不同的酶学特性及不同的组织表达和特定的细胞内定位[4，5]。一般认为正常细胞转变为具有侵袭力的癌细胞需经过始动(initiation)、促进(promotion)、进展(development)三个阶段。在正常细胞癌变成为始动细胞之前，TPA能诱导细胞分化，而对于始动细胞TPA却表现出促进细胞增殖的作用。目前有实验证实，许多癌基因在自身激活的同时激活PKC，从而全部或部分依赖信息通路导致细胞恶变，被活化的PKC能迅速引起细胞核肿瘤蛋白等的磷酸化，活化相应的转录因子从而在转录水平或翻译水平调控癌基因产物，导致细胞分裂通路的紊乱[6，7]。由此可见，PKC是通过癌基因与之相互作用来完成恶性转化过程的。
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2 PKC活性对肿瘤细胞粘附性影响的体内实验研究
Gapalakrishna等[8]的研究表明：膜附着型(membrane-bound)PKC基础水平与静脉注射B16黑色素瘤亚细胞系后转移至肺的能力有明显的相关性，而TPA短时间作用于黑色素瘤细胞能够引起转移能力的增加和PKC从胞浆至胞膜的转移(膜转移)，延长TPA的作用时间(即降低PKC的调节过程)引起转移能力的下降。可见PKC的活化及膜转移对肿瘤细胞的血行转移有明显的刺激作用。Dumont[9]等应用PKC抑制剂MDI，27，032，Staurospornie和H7作用于B16F1细胞然后静脉注入鼠的体内发现可明显地抑制转移能力并存在作用时间依赖性，结合体外实验认为抑制转移是通过PKC调节细胞表面粘附受体来完成的。Gopalakrishna[10]在烟草中促癌剂儿茶酚及对苯二酚对肺癌侵袭转移影响的研究中发现：儿茶酚和对苯二酚产生氧化剂增加肺癌的侵袭转移力是通过活化Ca2+/PKC信号转导来实现的。PKC与细胞骨架、核骨架蛋白磷酸化的关系已引起关注[1，11]，可以假设PKC通过对膜/骨架蛋白的磷酸化来调节细胞表面粘附性，胞吐和细胞移动性，以此来影响肿瘤细胞粘附至血管上皮/基底膜并且侵入血管壁。另外，它同样促进形成大的肿瘤细胞团(自身的，血小板及淋巴细胞)使其更容易停留在肺的毛细血管中[12]。尽管这些研究结果说明了PKC在肿瘤粘附，侵袭及转移中所起的作用，但PKC在肿瘤中的作用的详尽机制远比所论述的内容复杂得多，但体内研究的结果支持膜附着型PKC在影响肿瘤细胞转移过程中影响细胞表面特性是一个关键因素。
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3 PKC活性对肿瘤细胞粘附性影响的体外实验研究
受许多因素的限制，有关PKC与肿瘤粘附性关系的研究相对较少，而体外研究相对较多，并且取得了一定的进展。
许多研究证明TPA在许多不同的底物上调节不同细胞的粘附，如单层内皮细胞，塑料培养板，粘附蛋白，尼龙纤维。用TPA处理的鼠脑微血管内皮细胞对P-815肥大细胞瘤细胞的结合能力增加，这与TNF-α、IL-1β，LPS作用类似[13]。用TPA处理不具有粘附性的Walker-256癌肉瘤细胞，能够使其粘附至尼龙纤维，塑料培养板及单层内皮细胞上[14]。Brown[15]用TPA刺激CHO细胞导致fibronectin受体的改变，从而引起fibronectin与受体相互作用的增加。这提示我们调节PKC可影响fibronectin进而影响肿瘤细胞的粘附作用。粘附过程中的其它成份，如粘斑蛋白，同样受TPA对细胞刺激的影响。Herbert[16，17]发现，用TPA刺激的鼠白血病L1210细胞系可以可逆地增加其与培养的牛脑皮质毛细管内皮细胞(CEC)的结合率。这种现象不是对L1210细胞特异的，因为TPA可以强烈地增加肿瘤细胞与毛细血管内皮细胞的结合。
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人膀胱癌细胞对人工基底膜基质的侵袭过程明显地受PKC抑制剂staurosporine的影响[18]，而类似于staurosporine的药物MDL27，032也有类似的作用[9]。MDL27，032抑制B16-F1细胞与Ⅳ型胶原、纤维蛋白原，溶合的血管内皮细胞的结合而不影响与fibronectin和laminin的结合。这说明非特异性PKC抑制剂仅对一些特定的细胞粘附受体起作用。另有实验表明：PKC抑制剂staurosporine,H7和sphingosine具有有效地、剂量依赖性地抑制TPA诱导的L1210细胞粘附至CEC上[16，17]，PKC选择性抑制剂chelerythrine也可抑制TPA诱导的L1210细胞粘附至CEC上[25]。所有研究都表示TPA增加肿瘤细胞的粘附性均作用于肿瘤细胞的PKC而不是作用于CEC细胞内PKC。最近我们采用H7及从牛精子中提取的大分子PKC生物抑制剂作用于涎腺腺样囊性癌SACC-83系，然后观察细胞对人羊膜基底膜粘附性及侵袭性的影响，结果表明二种PKC抑制剂可明显地抑制该细胞系粘附性及侵袭力[20]。上述诸结果提示我们，应用PKC抑制剂控制肿瘤细胞的粘附性，侵袭及转移能力是一个十分重要的途径。
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4 结语
从PKC的发现到深入研究生物学作用仅有二十余年的历史，二十余年来经过众多研究者的潜心研究，对PKC与肿瘤发生发展的关系已有了初步的认识。目前已将PKC作为研究促癌物和抗癌物作用的主要靶点之一。PKC活性测定已成为研究促癌和抗癌机理，筛选抗癌药物的一个重要实验指标。探讨PKC与肿瘤发生发展及生物学行为的关系，对于深入研究肿瘤的发生机制，侵袭转移机制，以及抗肿瘤作用具有巨大潜在前景。PKC在许多环节参与细胞分化，增殖，恶变的调控及肿瘤的生物学行为。PKC的调节作用广泛存在双向性，细胞内对PKC活性的调节多样性以及生物信息传递的复杂性，有待于进一步深入的研究。
作者简介：孙长伏(1962-)，男，副教授，医学博士.
参考文献：
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[6] Borner C, Guadagno SN, Shiao WWL, et al. Expression of four protein kinase C isoforms in rat fibroblasts. J Bio Chem, 1992, 267:129.
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[15] Brown PJ, Phorbol ester stimulation of fibronectin medicated cell adhesion. Biochem Biophys Res Commun, 1988, 155:603.
[16] Herbert JM, Maffrand JP. Tumor cell adherence to cultured bovine cerebral cortex capillary endothelial cell is promoted by activators of protein kinase C.J Cell Biochem, 1990, 14:F 407.
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[19] Herbert JM, Augereau JM, Gleye J, et al. Chelerythrine is a potent and specific inhibitor of protein kinase C. Biochem Biophys Res Commun, 1990, 172:993.
[20] 孙长伏，王兆元，王玉新，等.PKC抑制剂对涎腺腺样囊性癌SACC-83系侵袭行为的影响.第二届中国国际口腔颌面外科会议论文汇编，O-Ⅲ-7.
收稿日期：1999-04-29, http://www.100md.com