1. 引言
细胞外分泌蛋白作为一种功能性蛋白在肿瘤微环境发挥着重要作用，可作为信号因子通过分子信号通路促进肿瘤和基质外细胞相互联系 [1]。胶原三股重叠螺旋蛋白(collagen triple helix repeat containing 1, CTHRC1)是一种具有高间质黏附性外分泌糖蛋白，通过膜载体介导分泌并沉积细胞外。CTHRC1在动脉受损自我修复中起调控作用，呈现出高表达状态，而形态和功能正常的动脉管壁细胞中未表达。CTHRC1作为一种新型的富有生物学活性的基因产物，在组织在修复过程中也参与肿瘤的发生，即CTHRC1利用特定的信号通路和相关因子共同发挥调控作用。目前研究发现，高表达CTHRC1参与人类实体肿瘤的发生、发展过程，在肿瘤的动态演变过程中扮演重要的角色。基于基因数据库预测和实验验证 [2]，该基因可成为相关肿瘤治疗靶点，也可作为癌症患者预后评估因子，具有前瞻性研究意义。本文就CTHRC1在消化道肿瘤发生侵袭和转移中的作用研究进展进行阐述。
2. CTHRC1的结构和生物学功能
2.1. CTHRC1的结构
CTHRC1基因定位于8q22.3，头端包括外显子、内含子各4个构成。其转录产物为1.2 kb mRNA，进一步翻译形成原产物包含243个氨基酸残基，自身具有外分泌功能，聚集在细胞间隙和细胞质。该基因从脊索动物到人类表达相应蛋白上均高度保守，异源性仅为8%，从研究数据上尚未发现CTHRC其他家族成员。
CTHRC1基因最先表达在动物构建模型结构不完整的动脉中所被揭晓，而正常动脉和静脉血管壁未检测到该基因产物；在修复损伤动脉过程中，CTHRC1基因的表达主要在重塑血管外膜成纤维细胞和新生血管内膜的平滑肌细胞中完成，蛋白产物可主动分泌到细胞外基质。通过水解、加工后较底物能更加有效地减少原胶原的合成，推断出CTHRC1蛋白的生物活性可能经由蛋白酶解加工路径而形成。
2.2. CTHRC1生物学功能
CTHRC1在生物学多种信号通路中，最为经典的是CTHRC1受TGF-β家族成员的调控，CTHRC1配体与细胞表面的I型、II型丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶受体相结合，经其家族成员传导至最为重要的转录因子Smads，发生丝氨酸磷酸化，同时产生多类型寡聚体，作为转录调控因子进入细胞核内参与调控分化、迁移和凋亡等一系列细胞水平反应。当Smads信号通路功能发生障碍时，会阻碍TGF-β1信号传导，逆向控制原始基因，导致相关性疾病的发生和发展，CTHRC1可使TGF-β1不应答来降低黏附并促进细胞迁移 [3]。研究还证实在受损动脉血管和组织纤维化疾病中CTHRC1作用机制的原理，CTHRC1通过抑制TGF-β1介导的Smad2/3信号通路的生长因子活化，I型胶原蛋白的基因表达以及相关蛋白的合成将也随之减少，降低细胞外基质的黏附性和促进细胞迁移来参与动脉管壁修复、基质纤维化疾病的发生。另外，CTHRC1基因还广泛在多种胚胎和新生儿中呈现上调性表达，可诱导骨髓造血干细胞数量的明显增多，促进骨的生成和塑形。动物实验中，CTHRC1在基因缺陷型和转基因小鼠的成骨细胞及骨骼的生长过程中，扮演着至关重要的调节角色，为骨质疏松并易发骨折患者提供一个良好的治疗方案 [4]。越来越多的研究数据表明，组织修复过程中一并参与肿瘤的发生、发展过程。
3. CTHRC1在肿瘤的和转移的作用
肿瘤的侵袭和转移需要经过多阶段、多复杂生物程序演变，这群细胞获得非控制性增长速度来代替和掩盖正常增值细胞，受到多种因素的协助，可被称为网格式效应反应。CTHRC1通过提高癌症的侵袭能力来促进疾病的进展，CTHRC1可在单信号通路或者多种信号通路来调控肿瘤的发生和进展，其中包括TGF-β、Wnt、Erk等信号通路。在TGF-β信号通路中，CTHRC1发挥着复杂生物学功能，其中促进胶原沉积和组织纤维化作用备受研究者青睐。CTHRC1作为细胞外基质沉积的分泌性糖蛋白，一边在肿瘤自身发挥作用，一边在肿瘤微环境中调节TGF-β信号通路。利用上述通路来改变细胞外基质成分，降低细胞之间及细胞与周边组织的黏附作用，建立新附着方向，从而产生促进肿瘤生存、转移 [4]。Wnt通道蛋白类似于TGF-β通道蛋白，参与生长发育过程中骨细胞分化、形态的塑造和器官的生长等过程，还包括肿瘤的侵袭和迁移。Yamamoto等 [5] 人研究显示：Wnt蛋白、Fzd蛋白和Ror2形成受体复合体作为CTHRC1推动Wnt/PCP通路的活化的开关，且抑制Wnt/β-cetenin通路，可明确CTHRC1在二者通路之间的关系。在部分相关性肿瘤中，研究学者发现CTHRC1能够促进β-cetenin核转位，从而促进并激活Wnt/β-cetenin通路 [6]，说明CTHRC1在不同的细胞系通过多信号通路来发挥作用。CTHRC1可通过多种介质与Erk信号通路之间间接发挥调控作用，最为特殊通过介质Ca2+磷酸化激活Erk信号通路，从而增加转录活性，转录产物为MMPs，具有降解细胞外基质(ECM)大分子组织结构类型和促进滋养血管形成的功能，对肿瘤的发生、侵袭和转移发挥一定的作用。在细胞微生长环境中，β-cetenin直接影响细胞的分化、粘附及迁移。CTHRC1能促进β-cetenin表达，并通过级联反应启动Erk信号通路，从而促进肿瘤的侵袭和转移。E-cadhein、N-cadhein等上皮表型蛋白与细胞粘附性负相关，膜表面蛋白量的减少，细胞迁移能力大大提高。考虑到CTHRC1与肿瘤细胞发生EMT呈正比关系，推测其机制可能是Erk信号通路介导EMT，介导免疫逃亡，促进癌细胞的侵袭和转移。由此可见，CTHRC1参与TGF-β、Wnt、Erk信号通路对肿瘤细胞实施调控。
4. CTHRC1在不同消化道肿瘤中的作用
CTHRC1在肿瘤发生和进展过程中，广泛表达在不同的肿瘤细胞中，在癌症的动态演变过程中扮演重要的角色。通过基因芯片技术和实验验证了CTHRC1在多种实体肿瘤中呈现高度表达，可能与肿瘤发生侵袭、转移有关。在消化系统中，CTHRC1呈现高表达所涉及肿瘤包括胃癌、结肠癌、肝癌等多种肿瘤，其表达水平和患者临床分期呈正性线性相关。
4.1. CTHRC1与胃癌的关系
胃癌是严重威胁到全世界人体健康的消化系统恶性肿瘤之一，局部侵袭和淋巴转移是胃癌患者致死的主要原因。CTHRC1在胃癌的恶性程度进展中呈现上调趋势，CTHRC1的表达程度与胃癌患者无病生存期呈负相关。在体外试验中研究发现，促进对胃癌细胞的侵袭行为是建立在由RNA介导干扰CTHRC1的异位表达，而CTHRC1基因表达的调控的机制可能源于CTHRC1启动子去甲基化和TGF-β1诱导转录。在胃癌细胞株系中，添加去甲基化药物(5-氮-2-脱氧胞苷)后，CTHRC1体现高表达状态。TGF-β1具有显著促进CTHRC1mRNA和蛋白水平的表达。研究发现，HIF-α推进了胃癌细胞的迁移能力，是胃癌转移的关键因素，高表达HIF-α与患者预后不良相关联。CTHRC1通过激活HIF-1α/CXCR4信号通路来提高胃癌细胞的运动效率并促进创面的愈合 [7]。汤月良等 [8] 通过蛋白质印迹技术测量胃癌组织、癌旁组织及胃癌细胞株中CTHRC1蛋白表达水平，结果发现CTHRC1在癌组织和胃癌细胞株中均呈过表达状态，采用Kaplan-Meier分析出呈高表达CTHRC1状态的胃癌患者5年生存期明显缩短，说明CTHRC1是胃癌患者重要的预后标记物，可成为胃癌新的治疗靶点。综上，CTHRC1通过不同的信号通路促进胃癌肿瘤的侵袭和转移。
4.2. CTHRC1与结直肠癌的关系
结直肠癌的罹患率和死亡率呈上升趋势，趋向年轻化，在世界癌症死亡率中位居第四位 [9]，其侵袭和转移是影响治愈效果和死亡的最主要因素。研究发现CTHRC1通过ERK1/2上调MMP9蛋白的过表达来促进结直肠癌的侵袭，使用5-Aza-dC处理低表达CTHRC1的结直肠癌细胞，其表达量可得以提升；而mir-520d-5p可靶向抑制CTHRC1表达并使ERK1/2磷酸化失活，阻碍EMT发生，从而抑制结直肠肿瘤细胞侵袭过程 [10]。另外研究可表明CTHRC1在结直肠癌中高表达状态，可作为结直肠癌患者独立预后预测指标，通过激活TGF-β信号通路来促进EMT来增加肿瘤细胞的运动能力，可为治疗结直肠癌患者提供有效的方案 [11]。CTHRC1具有促进结直肠癌细胞的侵袭、转移和增值能力。
4.3. CTHRC1与肝癌的关系
肝细胞癌(HCC)是全球癌症相关死亡的第二大常见原因，具有较高的发病率和死亡率。通过分析53%的肝癌组织中检测到8q染色体拷贝数明显增加，与之相对应的是CTHRC1，在肝癌组织的表达含量较肝硬化和正常组织呈递减性质，进而确定其出肝癌新的肿瘤基因 [12]。万晓桢等通过蛋白印迹、RT-PCR实验检测出在人肝癌组织及远癌组织中的表达含量参差不齐，进一步通过构建真核表达载体转染至侵袭能力极弱的肝细胞株中，CTHRC1表达含量与肝肿瘤的侵袭和转移能力呈正相关，可见CTHRC1参与肿瘤细胞的增值、迁移和侵袭。另有实验研究 [13]，通过肝癌细胞株中CTHRC1呈现过表达。在人肝癌组织中进一步验证了上述结果，并通过多因素生存分析CTHRC1是影响肝癌患者预后的独立危险因素。CTHRC1在肿瘤微环境中，CTHRC1通过激活CREB/Snail信号通路诱导EMT和MMP2/MMP9表达，从而促进肝肿瘤细胞的侵袭和转移 [14]。Zhou [15] 等人应用免疫组化检测29例肝癌组织中CTHRC1高于正常组织，CTHRC1高表达与低生存率显著相关,并验证了CTHRC1在肝细胞系中的表达高于正常细胞系，和荟萃性分析结果相符合，CTHRC1可作为预测肝细胞癌预后的生物标志物，可能成为治疗的靶点。总之，CTHRC1可经过EMT途径参与肝恶性肿瘤的侵袭和转移过程，将成为具有特异性的肿瘤标记物。
5. 结论和展望
综上所述，CTHRC1作为一种稳定外分泌糖蛋白，参与细胞和组织生长、修复等生理病理过程，在组织的修复过程中可能通过TGF-β、Wnt、Erk等信号通路参与肿瘤的侵袭和转移。即使国内、外学者发现CTHRC1促进癌细胞迁移和侵袭，且与部分肿瘤恶性程度呈正比，但对人类疾病的研究仍处于初级阶段，具体的分子机制错综杂，尤其是在消化道肿瘤的作用机制尚不完全明确。为进一步阐明CTHRC1在消化道相关性部分肿瘤中多态性进展及其分子机制，仍需要大量的体外实验，从而证实其为新的生物分子学标记物，为探索患者精准治疗方案，研发出特异度和敏感性强的治疗药物，为肿瘤的诊断和治疗提供新的靶点，开启新里程。
基金项目
本文系云南省教育厅科学研究基金项目“CTHRC1基因在胆管癌中的表达及其临床预后意义”编号为：2020J05890。