探究CD147的现状.doc

CD147研究现状摘要：在多种癌组织中，MMPs的表达主要由癌细胞相关的细胞外基质金属蛋白酶诱导子（extracellular matrix metalloproteinase inducer，Emmprin, CD147）介导的癌-基质相互作用来调节。CD147 分子是一个高度糖基化的跨膜蛋白，属于IgSF类CAM，与细胞-细胞及细胞-ECM相互作用密切相关22。CD147 分子的表达在原发性乳腺癌、卵巢癌等人类肿瘤中显著上调23-28，能够刺激基质细胞MMPs的生产，但对MMPs的生理性抑制剂MMPs组织抑制子（tissue inhibitorof metalloproteinases，TIMPs）的表达没有影响，从而调节由MMPs激活介导的胶原平衡29，促进ECM降解与重建，促进癌细胞的侵袭与转移。CD147 分子是一种广泛存在于细胞表面的属于免疫球蛋白超家族的糖蛋白, 参与机体多种生理和病理的过程。CD147是一种在细胞中高度表达的胞膜监视分子，能刺激肿瘤细胞周围的成纤维细胞及肿瘤细胞产生基质金属蛋白酶（MMPs）。正常组织中 CD147 的出现和调节也伴随着 MMPs 表达的升高，这一现象提示 CD147 介导的 MMPs 诱导作用是非肿瘤生理或病理状态下的一种常见调节机制。影响 CD147 水平及其 MMPs 诱导活性包括生长因子、激素、糖基化、膜脱落等。研究发现，CD147 分子是一个多功能分子，在胚胎发育、神经系统功能、损伤修复、炎症发生、肿瘤进展等生理、病理状态下均发挥重要作用，尤其是在癌发生发展过程中，该分子参与了多个关键步骤，且其功能作用提示，该分子可能是参与癌基质交互作用的一类重要分子。CD147分子的研究概况CD147 分子是一种高度糖基化的、广泛表达于造血及非造血细胞系，分子量为 50-60kDa的跨膜糖蛋白，属免疫球蛋白超家族(IgSF)成员。最早在 1989年，Altruda F等首次克隆出一个新的小鼠跨膜糖蛋白gp42 基因，与组织相容性抗原有同源区，属于免疫球蛋白超家族成员，具有潜在粘附分子的特性。随后，Miyauchi等人及其他实验组分别独立地发现此分子，并证实该分子是一个功能分子，参与细胞间相互作用，在肿瘤细胞可刺激MMP分泌，促进肿瘤侵袭和转移，因而又被命名为细胞外基质金属蛋白酶诱导因子（Extracellular matrix metaloproteinase inducer , EMMPRIN）。在基因组计划中，其基因命名为Basigin（在人缩写为BSG，鼠为Bsg）。编码CD147 的基因定位于 人 19 号 染 色 体 19p13.360 ， 与 主 要 组 织 相 容 性 复 合 体 （ Majorhistocompatibility complex, MHC）II类链及Ig链V区基因有一定同源性61,62。人CD147 分子曾有多种不同的命名，包括肿瘤细胞刺激因子（Tumor cell stimulation factor, TCSF ）， EMMPRIN63,64 、 M665 、 Basigin62 和Neurothelin66,67，与小鼠Basing/gp42、大鼠OX-47/CE-9、鸡HT7/5A11 等不同种属抗原有较高同源性。第六届人类白细胞分化抗原协作组会议将来自各实验室不同的命名统一为新的CD编号 CD147，分属内皮细胞组68。（一） 结构特征 CD147 分子属单次跨膜的糖蛋白，从克隆的cDNA序列得知CD147 分子的mRNA长度大约 1.7Kb，N端起始码之前有约 115 个核苷酸为非编码区，编码区编码 269 个氨基酸，21 个氨基酸为信号肽，中间 185 个氨基酸构成胞外结构域，从 206-229 共 24 个氨基酸为跨膜区，C端 39 个氨基酸为胞内结构域，跨膜区包括 3 个亮氨酸(206、213、220)和一个苯丙氨酸(227)，且每隔 7 个氨基酸出现一次，为典型的亮氨酸拉链结构。跨膜区的带电残基及亮氨酸拉链结构是一个潜在的蛋白相互作用基序，很可能介导CD147 分子参与形成信号转导多肽链或膜转运蛋白成份69。胞外4个半胱氨酸形成2个二硫键构成IgSF典型的半球型结构域(41, 87, 126, 185) （图 1）。在转录起始位点的相关区域未发现TATA或CAAT盒，但发现转录起始位点位于CpG岛中，尤其在-247+6核苷酸处较多。从结构上分析CD147 分子属免疫超家族成员之一，成熟的蛋白包括 2 个IgSF结构域，一个包含带电荷Glu残基的跨膜区和胞内功能域，N未端的IgSF结构域属于C2 型，而靠近胞膜的IgSF结构域属于V型，这在IgSF中是很特殊的，因为大多数具有C2、V2 型结构域的IgSF成员，具有相反的排列方式，在鸡中，其第 2 个domain亦属于C2 型。在跨膜区内存在带电荷的Glu残基，这在单次跨膜蛋白的跨膜区是极其少见的，除了在膜上与其它多肽相关联的蛋白以外，在人、鼠和鸡CD147 的跨膜部分是相当保守的62。在小鼠出现了编码不同N未端的cDNA克隆，这种异源性可能是由于不同方式的剪切造成的。此外，胞膜外区还有三个相似的N-糖基化天冬酰氨序列，用Endo-F糖苷酶消化可使CD147 分子量减少 20ku，表明此分子存在大量翻译后修饰，主要是蛋白质的糖基化64-67。其糖基化程度具有组织特异性，所以在不同组织纯化的CD147，分子量可由 40ku-68ku不等。如小鼠basigin经糖苷酶处理后分子量为 32ku，在其肾组织表达的basigin可为 38-43ku，而在其肝、小肠、脾等器官表达的basigin为 40ku70。另外，在不同种属中，蛋白分布不同，其糖基化方式亦有不同，不同的糖基化方式在不同组织中又使蛋白发挥不同的功能。连有不同标志的 CD147 表达载体的共转染实验显示 CD147 分子能通过 N 末端的 Ig 样区域以顺式依赖的形式在浆膜上相互联系，形成同寡聚体，从而增加细胞表面 CD147 的整体亲和力14。抗第一个 Ig 位点和这一区域接下来 20 个氨基酸肽链的抗体能抑制 CD147 的活性，这一抑制作用可能是通过干扰 CD147 寡聚体形成而发挥作用的，此 Ig 位点具有诱导 MMPs 的活性15。CD147 分子的跨膜区和胞内段序列在种属间是高度保守的，提示这两个区域对CD147的功能发挥非常重要。研究表明，环亲和素 60（cyclophilin 60, CyP60）可作为分子伴侣参与CD147 在细胞内的转运，CD147 分子跨膜区第 211 位脯氨酸残基对此作用至关重要111,112；其跨膜区及胞内结构域可与MCT1 和MCT4 发生相互作用，作为分子伴侣参与两者从细胞内向胞膜的转运113。CD147 胞内区域在各种属之间也高度保守，可能与向胞内转导信号有关。但有文献报道18同型肿瘤细胞之间的相互作用诱导 MMPs 的产生也需要 CD147 的胞内区。对胞浆结构域的研究目前尚无全面的分析，Schlosshauer-B等曾用双标记实验检测到CD147 与F-肌动蛋白(actin)共同存在，发现膜表面CD147 的表达与细胞骨架中微丝蛋白有关71，而是否有磷酸化位点，如何传递信号等功能尚为未知。CD147与糖基化CD147 分子是一个高度糖基化的I型跨膜蛋白，属于免疫球蛋白超家族类粘附分子，核心蛋白由 269 个氨基酸残基组成，分子量约为 27KD，依其糖基化程度不同，存在高糖基化及低糖基化两种形式的蛋白，前者分子量为45-65KD，后者为约 35KD102。一般认为CD147 分子的高糖基化形式为成熟蛋白，而其低糖基化形式为翻译后修饰过程中的过渡形式。CD147 分子由细胞外两个Ig结构域，一个由 24 个氨基酸残基组成的跨膜区，和一个由 40 个氨基酸残基组成的胞内结构域组成74；其胞外有三个N-连接的糖基化位点，一个位于近N端的第一个Ig结构域，两个位于近胞膜端的第二个Ig结构域；基因突变实验显示，三个位点在高糖基化和低糖基化形式的CD147 蛋白中均发生糖基化，只是糖基化的程度不同（图 1）。CD147 分子的胞外第一个 Ig 结构域是该分子的重要功能结构域，参与该分子同源二聚的形成、该分子与 31 和 61 integrin 及 CD98 分子的相互作用，在细胞与细胞的同型粘附、细胞与细胞外基质的粘附及刺激 MMPs分泌的功能中发挥作用；该结构域与神经细胞粘附分子（neural cell adhesion molecule，NCAM）的第四个 Ig 结构域高度同源，认为可与寡甘露糖结合。第二个Ig结构域参予与小窝蛋白-1（caveolin-1）的相互作用，小窝蛋白-1 可选择性地与低糖基化修饰的CD147 结合，从而阻止CD147 分子低糖形式向高糖形式的转换，减少其在细胞表面的簇集和对MMPs的诱导作用108 ；该结构域二硫键的保持对维持单羧酸转运子（ monocarboxylate transporter, MCT）家族的MCT1 和MCT4 的催化活性是必不可少的109；胞外180 位脯氨酸和 181 位甘氨酸，对环亲和素A（cyclophilin A, CyPA）与CD147分子的相互作用起关键作用110。这些特点表明，CD147 分子不同结构域可与不同分子发生相互作用，提示其在不同的信号刺激诱导下，可能参与组成细胞中多种蛋白复合物，为其多种不同的功能作用提供了一定结构基础，也说明该分子可能需在复杂而精细的调节机制下发挥特定的功能。2外显子/内含子结构 BSG位于人 19 号染色体p13.3 位置上，Bsg位于小鼠 10 号染色体上。CD147 基因序列包括转录起始位点的 5端 942 个碱基，所有的外显子序列和内含子区域。mRNA全长大约 1.6kb，cDNA约 70个核苷酸组成，其中 33 个对应于编码序列，剩余 37 个对应于 5-UTR。转录起始位点位于第 1 核苷酸处，序列ag+1cggttgga。CD147 基因由 8 个外显子编码，长度为 10.8kb， Exon1(107bp)与Exon2(154bp)被Intron1(约 6.5 kb)隔开，该内含子是EMMPRIN基因中最大的内含子序列。Intron2 大约 0.7kp，是基因中第二大干扰序列。Exon3（83bp）与Exon4（138bp）被 0.3kb的Intron3 所分隔开。Intron4 大约 0.65 kb，Exon5 是 276bp，Intron5 约 550bp，Exon6 非常短，只有 25bp，Intron6 约 0.25kb，Exon7 是 69bp，Intron7 约 0.3kb，最后一个外显子是Exon8 约 736bp（如图 2）。2.1.2.2 mRNA 结构 Exon1 编码 5非翻译区（5-UTR），信号肽及第一个Ig 结构域 1/3 密码子。Exon2 和 Exon3 编码第一个 Ig 结构域的大部分，Exon2编码 52 个密码子，约占 IgI 的 66%，Exon3 编码 27 个密码子，约占 Ig 的 34%。Exon4 和 Exon5 编码第二个 Ig 结构域，Exon4 编码 46 个密码子，约为 45%，Exon5 是“结合”外显子，编码剩余 55%的 Ig 结构域，以及跨膜结构域的 24氨基酸残基和一小部分胞内结构域。Exon6 和 7 编码胞内结构域，Exon7 也编码终止密码子和 3-UTR 的 5 个核苷酸残基。Exon8 编码剩余的 3-UTR（图3）。（二）在体内的分布CD147 在体内分布非常广泛, 同种基因产生的不同类型的 CD147 是由于不同形式的糖基化所致, 而异源基因的 CD147 则是由于编码其 DNA中 N-端序列不同所致14,19。存在于机体不同系统中的 CD147 能够参与各种不同的生理过程并具有多种不同的生理功能。研究发现 CD147 在正常细胞中不表达或仅有极低的表达, 其中主要是角化细胞表达较低水平的 CD147。Chen20等发现, 10 周人胚皮肤中无 CD147 的表达; 20 周时,在基底细胞表达少量 CD147 的同时, 皮肤附属器干细胞和毛基质细胞有大量 CD147 的表达; 幼儿和成人皮肤中, CD147 表达于表皮基底层、毛囊外根鞘细胞和毛基质细胞,而随细胞的分化,表达逐渐减少。这充分说明,在角质形成细胞中 CD147 的表达与细胞的分化状态密切相关。在正常人的精原细胞分化的初始阶段即有 CD147 的表达,在获能精子的头部也发现有 CD147 的表达,这使得精子更易于与卵子结合21。CD147 表达于人的月经周期时的子宫内膜上，且黄体酮增强其表达和糖基化22。CD147还表达于类风湿关节炎的单核/巨噬细胞中，最终导致软骨组织、骨组织的破坏23。CD147 还与脑局部缺血有关。CD147 过量表达，损伤脑基底膜，随之引起脑缺血24。除此之外,在血液系统、消化系统、泌尿系统等均存在 CD147 的表达,它们在不同的组织中发挥着不同的作用。在肿瘤组织中，尤其是恶性肿瘤组织中, CD147 表达常较高。CD147通过刺激（vascular endothelial growth factor，VEGF）的产生诱导血管形成, 通过刺激 MMPs 的产生促进肿瘤的侵润和转移25，通过透明质酸上调 ErbB2 信号产生多药耐药26。目前 CD147 已在肺癌细胞、肝癌细胞、恶性胶质瘤细胞、食道癌细胞、喉癌细胞、乳腺癌细胞、淋巴瘤、头颈、鳞癌细胞、前列腺癌细胞27-35等检测出来。 （三）分子的功能CD147 分子表达于各种胚胎和成熟组织器官，然而不同的分子具有不同的表达谱，发挥不同的功能。比如embigin和neurothelin的表达就具有很大的限制性72,73。Embigin高表达于着床前后的胚胎组织。在着床后早期胚胎组织中，embigin高表达于外胚层，随着胚胎的发育其表达逐渐下降。在成熟的器官中，表达水平非常低。Neurothelin只是表达于神经组织。EMMPRIN高表达于肿瘤组织。 生精作用免疫组化定位研究显示74,75，成年小鼠睾丸组织中，在减数分裂前期Bsg高表达于细线期精母细胞，并逐渐增强。精子细胞胞质和胞浆的表达检测结果显示，Bsg大多表达在 9-11 级精细胞和精细胞的鞭毛部位。免疫电镜检测显示，Bsg不只表达于精母细胞和精细胞膜，还表达于属滋养细胞的sertoli细胞膜上，sertoli细胞直接与精母细胞和精细胞相接触。Bsg表达于出生后精母细胞和精细胞的发育过程，而不表达于精原细胞。实验性隐睾症模型显示，生精上皮只含有精原细胞和sertoli细胞，而且没有Bsg的表达。隐睾症模型经手术逆转后 7 天，又出现生精细胞，同时Bsg表达阳性。在不育小鼠既没有精母细胞又没有精细胞产生，在生精小管没有检测到Bsg的表达。结果表明，Bsg的表达伴随精母细胞在生精小管的产生，参与了sertoli细胞和精子细胞在特定生精阶段的相互作用。应用间接免疫荧光监测了Bsg在附睾的头、体、尾部的表达76。结果显示Bsg表达于附睾头部精母细胞的主段，当经过附睾体尾部时，Bsg表达于细胞中间段。同时Bsg的分子大小由表达于睾丸时的 37kDa减小到附睾尾部的26kDa。抗Bsg抗体可明显抑制其与卵细胞的结合，抑制卵细胞的受精效率，并具剂量依赖性。在体外试管受精条件下，Bsg可在获能精细胞头部检测到。以上结果表明精子在附睾中的运行过程中，Bsg分子经历了分子的加工和去糖基化过程。精子获能后Bsg在其头部的表达可能在精子获能和精卵结合过程中起到促进或直接参与的作用。 胚胎发育Bsg参与了早期的胚胎发生，特别是受精卵着床阶段73,77,78。缺乏Bsg表达的胚胎在着床以前的发展过程都是正常的。但在诱导蜕膜反应之前Bsg (-/-)。小鼠胚胎发育死亡，表明Bsg在着床阶段参与了胎儿-母体之间的相互作用。Bsg高表达于内细胞团、滋养层、以及 4.35-7.7 天之前的胚胎组织。同时表达于怀孕 3.85-7.5 天的子宫内膜和蜕膜。滋养层细胞和子宫内膜细胞表面的Bsg分子同型相互作用可能是胚胎着床的关键步骤。Bsg还可能与integrin相互作用参与其中。Bsg 表达于卵丘细胞子宫内膜上皮细胞，表明 Bsg 可能直接参与了卵细胞的成熟和着床过程。卵细胞和卵丘细胞之间的相互作用应该是对卵子获能以及受精至关重要的。Bsg 作为一个粘附分子表达于子宫内膜上皮细胞，可促进囊胚粘附于子宫。另一方面 Bsg 在子宫内膜可刺激滋养母细胞产生MMPs，促进滋养母细胞侵入子宫壁。应用基因敲除鼠进行功能研究是一个很好的技术方法。Igakura等人首先成功培育出Bsg基因敲出小鼠，并显示出各种表象79。首先，Bsg（+/-）小鼠出生率是预前估计的 1/4，主要原因是胚胎在着床前后发生死亡。胚胎的滋养外胚层和子宫内膜高表达CD147 分子，表明Bsg/CD147 分子在着床过程中参与了细胞间的相互识别过程。不管是雌性还是雄性的 Bsg 缺陷鼠Bsg（-/-）都是不育的，在突变小鼠精子发生时缺乏的，在 Bsg（-/-）小鼠大部分的精母细胞发育不良，在第一次减数分裂中期发生了变性。在小鼠睾丸组织中，Bsg 高表达于精母细胞和精子细胞。在人睾丸组织，BSG 表达于精母细胞分化的初始阶段，在 sertoli细胞仅存综合症成年男性病人的 sertoli 细胞周边也能检测到 BSG 的表达。尽管雌性 Bsg（-/-）小鼠不育的原因很多，其中一个很重要的原因就是着床过程发生障碍。CD147 分子与神经系统功能在中枢神经系统，CD147 表达于血脑屏障内皮细胞、脉络膜上皮细胞和视网膜色素上皮细胞，可作为血脑屏障的标志物，与人体正常血脑屏障的功能相关124-126。CD147 分子可参与神经元与神经胶质细胞的相互作用73。可与在成年个体中突触可塑性及再生中发挥重要作用，并可与体外星形细胞的生长过程相关的含高甘露糖的细胞识别分子结合；其第一个Ig样结构域与NCAM的第四个Ig样结构域高度同源，该结构域可与寡甘露糖聚糖及甘露糖受体的凝集素结构域结合，证实CD147 是一个寡甘露糖结合凝集素107。也有研究显示，CD147 可能在受损的多巴胺神经纤维的再生中发挥作用127。Neurothelin/HT7 是形成血脑屏障内皮细胞的标志分子。因为血脑屏障形成中枢神经系统与身体免疫系统的解剖屏障，neurothelin可能参与了细胞的识别。Neurothelin在血脑屏障内皮细胞和肿瘤细胞都表达，提示其可能参与免疫耐受的过程。又由于EMMPRIN可诱导基质金属蛋白酶MMP的产生，表明CD147 参与了血管内皮细胞的侵袭性。在个体正常发育过程中，neurothelin的表达与中枢神经系统内皮细胞的成熟是一致的72,80-82。胚胎神经组织移植实验证实发育中的中枢神经系统可诱导neurothelin阳性表达的内皮细胞的产生。这一诱导作用可能是由细胞-细胞之间的相互作用介导的，或者通过星形胶质细胞来源的可溶性因子介导的。Neurothelin除作为屏障系统分子外，还参与细胞识别过程。Neurothelin在肿瘤细胞的表达形式不同于中枢神经系统血管内皮细胞，在不同的肿瘤细胞，表达形式也有差异。内皮细胞中neurothelin的表达形式依赖于肌动蛋白丝系统(actin)83。细胞松弛素破坏肌动蛋白丝，可导致neurothelin形式的改变。肿瘤组织血管的脆性可能也与肿瘤毛细血管肌动蛋白丝的改变有关。在中枢神经系统，neurothelin 表达于血脑屏障内皮细胞、脉络膜上皮细胞和视网膜色素上皮细胞。HT7 表达于内皮细胞发挥屏障作用，而在神经周围组织通透性毛细血管和中枢神经系统外围毛细血管不表达，表明neurothelin/HT7 可以作为血脑屏障的标志分子。与其小鼠同源分子 basigin 比照，HT7 不表达于成熟的中枢神经系统，但视神经元除外。HT7 表达于神经母细胞和血细胞发育的早期，在神经元细胞分化之后就消失了，随后只存在于血脑屏障内皮细胞。在中枢神经系统，Bsg高表达于边缘系统，包括嗅觉系统、海马回、中隔区、小脑扁桃体、丘脑前核、下丘脑、中脑被盖、内嗅皮质和扣带回。Bsg还高表达于大脑皮层第五层、小脑Purkinje细胞，以及神经干的一些神经核。Bsg表达于视网膜内外颗粒层细胞和视神经节细胞，参与视觉感光过程86。视网膜电流图显示，Bsg(-/-)小鼠对光极度不敏感，甚至视力缺失。Bsg(-/-)小鼠还对刺激性气味不敏感。以上种种结果表明，Bsg 蛋白参与正常神经系统的结构，调节机体某些基本的生理功能。近年来，在对阿尔茨海默氏症（Alzheimers disease，AD）的研究中，研究者发现CD147 是-分泌酶（-secretase）复合物的调节亚单位，可下调淀粉样蛋白肽（amyloid -peptide，A肽）的生产133。而且，CD147 基因敲除小鼠与AD转基因小鼠模型具有一些类似的行为表型129,133。在对AD发病机制的研究中，MMP-9 活性的下降导致A肽降解的减少，可能与老年斑的形成相关134。CD147 是MMPs的诱导子，尤其是MMP-2 和MMP-9，那么是否抑制CD147 功能可通过调节MMP-9 的功能促进A肽沉积，从而导致AD的发生？另外，小胶质细胞在AD发病过程中发挥关键的作用，CD147 与神经元和胶质细胞的相互作用相关，那么CD147 分子是否会通过参与这一相互作用，影响小胶质细胞的功能，从而影响AD的发展？均是有待进一步解决的问题。 CD147 与单羧酸转运器（monocarboxylic acid transporter,MCT）的关系化学交联实验证实embigin/CD147 与红细胞膜上的MCT1 相关联87。MCT催化质子相关的单羧酸转运，其中乳酸起到重要的作用。Bsg主要和MCT1 和MCT4 紧密相关，可以增强MCT在质膜上的表达88。CD147 分子可以形成二聚体，结合于两个MCT形成复合物，发挥类似于分子伴侣的活性。在Bsg(-/-)小鼠体内，视网膜色素上皮和视神经细胞表面的MCT1、MCT3 和MCT4 的表达降低或缺失89。同时Muller和感光细胞表面MCT1 和MCT4 也缺失。表明视网膜MCT功能性缺失是Bsg(-/-)小鼠视觉缺失的原因。MCT活性的缺失可以封闭乳酸从Muller细胞的分泌以及向感光细胞的转运，从而通过能量释放损伤感光细胞的功能。其他神经系统功能障碍表现也有类似的机制。而且，雄性Bsg(-/-)小鼠的不育也是由于在Sertoli细胞和精子细胞之间缺乏乳酸转运器导致的。CD147 与环孢素 A 受体CD147 在炎症中发挥重要的作用，在此过程中 CD147 分子通过和细胞膜上的其他分子相互作用发挥调节机制。环孢素A(CyclophilinA, CyPA) 受体是免疫抑制剂环孢菌素A的受体，具有肽基脯氨酸顺反异构酶活性，在蛋白质分子折叠过程中可能发挥重要作用90,91。CyPA存在于细胞内，当有炎性反应时也可以分泌到细胞外。分泌的CyPA可以趋化中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和T淋巴细胞。CD147 可能是CyPA的受体，结合于CyPA，转导信号，激发趋化过程92,93。CD147 分子第 180位的脯氨酸和 181 位的甘氨酸在作为受体作用时是必需的。表明CyPA的肽基脯氨酸顺反异构酶活性在信号转导中的重要性。Bsg参与此信号转导的分子机制还不清楚。另外CD147 还可能参与环孢素B (Cyclophilin B, CyPB)的信号通路94,95，具体机制不详。CyPA特异地结合于HIV-1 病毒，可增强HIV-1 病毒的感染。因为CyPA和CD147 之间有相互作用，CD147 可能在HIV-1 感染过程中发挥一定作用 96。实验证实，抗-CD147 抗体能够抑制HIV-1 进入细胞。另外，CD147表达于活化的淋巴细胞97，胶原诱导的关节炎可上调CD147的表达98，CD147 缺失的淋巴细胞可抑制混合淋巴反应99，这一切都表明CD147 通过结合CyPA参与炎症反应。CD147 和 integrinCD147 与N-CAM、I-CAM及其它相关Ig超家族亚群分子在功能上有相似的特性，参与细胞与细胞、细胞与基质的粘附。已有实验证明100CD147 分子可与integrin家族31、61形成蛋白复合物，但至于复合物的功能目前还不清楚，可能与肿瘤细胞和细胞外基质及肿瘤细胞与间质细胞之间的粘附有关。另有实验表明101,102，某些CD147 单抗可抑制雌激素依赖的乳腺癌细胞系MCF-7 及MDA-435 的同型聚集，以及MCF-7 细胞对IV型胶原、FN、LN的粘附。Embigin是第一个证实与integrin有功能性相互作用的Bsg家族成员78。将embigin cDNA转染到L细胞，细胞与基底膜的粘附增强，这种粘附是integrin依赖的。将-1,3-盐藻糖基转移酶转染进L细胞可以提高细胞与基质的粘附，而这一转移酶的底物已经证实为CD147103。盐藻糖基化的CD147 分子能够增强integrin的作用。将-1,3-盐藻糖基转移酶转染进胚胎干细胞，可促进心肌的分化，这一过程是依赖integrin的。在纤维肉瘤间接免疫共沉淀证实integrin31和61与CD147 有很大相关性104。U937 前单核细胞经抗-1 integrin或抗-CD98 处理，可以发生凝集，而抗-CD147 抗体可以抑制上述两种抗体的凝集作用。CD98 是一跨膜蛋白，可与氨基酸转运器形成二聚体105。这一结果表明CD147 与1 integrin共存与细胞内，与氨基酸转运器形成分子复合体。因为氨基酸转运器和MCT为多次跨膜，可能在某些情况下CD147-MCT复合物进一步与integrin再发生联系。 CD147 分子与炎症及病毒感染CD147 分子在活化的T细胞上高表达，且CD147 基因敲除小鼠表现出淋巴细胞反应异常，提示其在炎症的发生发展中发挥一定作用。采用蛋白质组学的方法分析小鼠脓毒血症模型中肝脏蛋白质的变化，发现环亲和素（cyclophilin，CyP）的丰度增加，而抑制CyP的受体CD147，则可以显著减弱脓毒血症引起的急性肾衰135。环亲和素是一类广泛表达的胞内蛋白，包含环亲和素A、B、60 等成员，其中对环亲和素A（cyclophillin A，CyPA）的研究较为广泛，该分子是免疫抑制药物环胞菌素A（cyclosporinA）的受体，具有肽基脯氨酰顺反异构酶活性，在蛋白质折叠中起重要作用，可作为分子伴侣。CyPA在炎症刺激下可释放至胞外，在多种炎症，如败血症、血管平滑肌细胞病及类风湿关节炎（rheumatoid arthritis，RA）中均可观察到上调的胞外CyPA水平，如RA中，关节滑液中CyPA水平的高低与疾病的严重性呈正相关。CyPA在炎症中的作用可能由其化学趋化活性介导，细胞外CyPA对中性粒细胞、嗜曙红细胞及T淋巴细胞均有趋化活性，而CD147 可作为CyPA的受体，介导其趋化活性136。在体内试验中，CD147 抗体可以明显降低急性肺感染小鼠模型的炎症应答反应。在过敏性哮喘和风湿性关节炎小鼠模型中，CD147 抗体可以分别减少炎症反应 50%和 75%以上。CyPCD147 相互作用可以通过补充白细胞进入炎症组织对炎症反应的起始和进展发挥重要的作用137。在HIV-1 感染宿主细胞过程中，宿主细胞的CyPA通过与HIV-1 Gag蛋白的相互作用掺入新生病毒，并随着病毒的成熟自Gag蛋白释放，重新分布于病毒的表面，并通过与宿主细胞表达的蛋白受体的相互作用，介导HIV-1 对靶细胞的粘附，这一作用使HIV-1 外膜糖蛋白（gp120/gp41）与宿主细胞上的CD4 及趋化因子受体相结合，从而促进病毒与细胞膜的融合，最终导致病毒对宿主细胞的入侵感染。宿主细胞的CD147 分子可通过与病毒相关的CyPA相互作用促进HIV-1 病毒对宿主细胞的感染138,139。而在严重急性呼吸器官综合症（severe acute respiratory syndrome，SARS）冠状病毒入侵宿主细胞过程中，CD147 分子可通过与CyPA的相互作用介导与其在HIV-1 入侵中类似的作用机制140。CD147 在肿瘤组织中的表达及功能CD147 在肿瘤组织的表达CD147 分子表达于许多正常细胞类型，包括成体和胚胎组织，而且表达量各有差异。然而，EMMPRIN/CD147 表达于各种肿瘤组织特别是恶性肿瘤，如乳腺癌、肺癌、肾癌、恶性黑色素瘤、淋巴瘤等，同时其表达较相应正常组织明显要高101,106-110。诱导基质金属蛋白酶肿瘤细胞 EMMPRIN 可刺激成纤维细胞产生 MMPs在肿瘤研究中发现大部分MMPs例如MMP-1、MMP-2、MMP-3、MMP-9、MMP-11、MT-MMPs主要是由与肿瘤相关的间质成纤维细胞产生111-115。而且，这些由间质细胞产生的MMPs在体内大大加速肿瘤进展。但是，MMPs也可由间质细胞和肿瘤细胞两种细胞产生，这可能依赖于肿瘤演进的阶段，两种来源的MMPs都非常重要。最近研究表明纯化的EMMPRIN不仅可以刺激成纤维细胞而且也可以刺激内皮细胞产生MMPs102,116。尽管正常细胞也表达CD147，但CD147 分子的糖基化不同，或从肿瘤细胞的分泌过程较正常细胞不同。然而 CD147 分子刺激成纤维细胞分泌 MMPs 的机制还不清楚。推测成纤维细胞上存在其受体，但至今还未找到，可能受体就是其本身，但只是在同一细胞膜上观察到 Bsg 同型二聚体的形成，而没有观察到与相邻细胞上形成多聚体的现象。近来研究发现，EMMPRIN是通过p38 依赖的信号通路介导成纤维细胞产生MMP-1117。EMMPRIN通过MAPK p38 刺激胶原酶转录，上调MMP-1mRNA，p38 活性对于CD147 刺激MMP-1 是必需的。另外，CD147 在乳腺癌细胞刺激MMPs产生需要分子的全长片段，可刺激成纤维细胞分泌MMP2 的酶原，这一诱导作用是由磷脂酶（PLPA2）和脂肪氧合酶（5-lipoxygenase）介导的118。 自分泌产生的 EMMPRIN 可促进肿瘤细胞的浸润肿瘤细胞的CD147 可通过刺激成纤维细胞和内皮细胞产生数种MMPs,但它也以自分泌的方式增加MMPs的合成和肿瘤细胞的自身的侵袭性。研究表明EMMPRIN可通过自分泌和旁分泌两种方式起作用。可溶性的EMMPRIN可抑制内源性的EMMPRIN活性，可能是通过干扰EMMPRIN分子间的作用起到竞争性抑制作用102。EMMPRIN 与 MMP-1 在肿瘤细胞表面形成复合物作为MMP诱导因子，EMMPRIN不仅能刺激肿瘤间质成纤维细胞分泌MMPs，还可结合MMP-1，在肿瘤细胞表面形成复合物，这种复合物的形成将MMPs浓缩在肿瘤细胞周围，有利于肿瘤细胞周围基质的降解，使肿瘤细胞易于扩散和转移119。而且，CD147 也可作为肿瘤细胞表面间质胶原酶的锚定蛋白。例如MMP-2 既可与integrin v3结合也可与TIMP2-MT-MMP结合形成复合物120，MMP-2 与后者的结合可使酶原MMP-2 活化121。 EMMPRIN 在体内促进肿瘤的生长和浸润肿瘤演进的几个重要方面均涉及肿瘤细胞周围的间质细胞通过MMPs的蛋白水解作用。例如，MMPs与基底膜和间质的侵袭、血管生成和肿瘤细胞的生长有关。MMPs与肿瘤侵袭有关较有力的证据是体内外实验证明天然的和合成的MMPs的抑制剂抑制实验动物模型的肿瘤转移。EMMPRIN 在低度恶性人乳腺癌细胞中表达升高，可导致肿瘤细胞在体内生长和侵袭能力的显著增强。有研究表明在肺癌和乳腺癌各期中EMMPRIN mRNA呈高表达，而在正常的和良性组织中EMMPRIN mRNA低表达122。综上所述，CD147 分子是一个新的细胞表面粘附分子，介导细胞粘附作用。这类分子的表达及在肿瘤中的作用是目前肿瘤研究的一个重点。CD147 分子其他生理学和病理学功能最近其他一些研究报道显示CD147 具有另外一些生理学功能，如质子转运88、中性粒细胞的趋化作用93、血脑屏障的形成124等。CD147 分子除了具有诱导MMPs产生的分子功能以外，还可以介导粘附细胞的相互作用。比如，CD147 鸡同源分子介导胚胎视网膜细胞的聚集，影响神经胶质细胞成熟过程等125。造血细胞活化、树突细胞的分化研究也表明CD147 在细胞的相互作用中发挥作用。而且CD147 还表达于红细胞系，包括成熟红细胞105,126-129。实验显示当抗CD147 单克隆抗体注射到小鼠体内，可导致红细胞滞留在脾脏内，表明CD147 在红细胞上的表达在成熟红细胞从脾脏进入血液循环的再循环过程中发挥重要作用。但是CD147 分子在以上体系中的作用机制还需要进一步的深入研究。CD147 的表达还与一些疾病的进程有关，比如类风湿性关节炎130,131，动脉硬化132，心衰133,134，肺损伤135以及病毒入侵细胞等136。更有意思的是应用抗CD147 单抗治疗移植物抗宿主反应性疾病显示出较好的效果，其机制可能是抑制了白细胞的活化137。以上研究虽然表明其功能上疾病的相关性，CD147 分子在其致病机制上是一个非常重要的因子，但更明确的作用机制还需要进一步深入探讨。2. CD147 在肿瘤中的调节和特性2.1 CD147 对肿瘤侵袭、转移及血管生成的调节肿瘤侵袭和转移是多步骤过程的结果,其中包括基底膜降解、基质渗透以及肿瘤细胞进出血管和对靶组织的侵袭。所有这些都要求由蛋白水解酶介导的基底膜组成成分和细胞外基质大分子的重塑。 在这些水解酶中, 基质金属蛋白酶由于其广泛的底物谱而尤其重要。活体观察显示在大多数恶性肿瘤中 MMPs 主要来源于间质细胞,尤其是成纤维细胞。成纤维细胞平时仅产生极少量的 MMPs, 但肿瘤细胞的存在可刺激成纤维细胞产生大量的 MMPs，这种刺激因子最近已在各不同实验室被证实就是存在于肿瘤细胞表面的一种粘附分子 CD147。肿瘤细胞和成纤维细胞的相互作用导致MMP-1、MMP-2、MMP-3、MMP-9、MMP-11等MMPs分子的上调已被数位研究人员证实，并且研究还显示CD147能增强肿瘤的侵袭能力。Biswas36实验室在从浆膜上分离得到了58kDa的糖蛋白，并证明它具有刺激成纤维细胞合成MMP-1的功能后首次提出肿瘤胶原酶刺激因子（tumor collagenase stimulating factor，TCSF），是诱导邻近正常成纤维细胞表达MMPs的肿瘤细胞表面分子。认识到这种分子在MMPs生成上有更普遍的意义。在众多肿瘤中，基质成纤维细胞MMPs的表达水平与CD147的表达水平相关，提示在肿瘤细胞和基质相互作用位点上，CD147对诱导MMPs生成起关键性作用。对恶性胶质瘤29、食道磷状细胞癌30的体外研究证实CD147在肿瘤细胞侵袭中发挥作用，CD147的功能性拮抗抗体通过重建基底膜而明显抑制肿瘤的侵袭。CD147对MMPs的诱导活性可能还受转录后调节。这可以从糖基化对该分子的MMPs诱导活性的关键性作用中明显看出。一个例子37,38就是CD147与Caveolin-1的结合，后者是整合膜蛋白caveolea被转运到胞膜前的前体物质。CD147与Caveolin-1的结合可减少细胞表面的CD147集簇，并降低CD147对MMPs的诱导活性。这一效应似乎起因于Caveolin-1与较低糖基化的CD147结合后，在CD147的生物合成及向细胞表面运输过程中，抑制了CD147的成熟过程。因此，Caveolin-1似乎能抑制CD147糖基化、自身聚合及其MMPs诱导活性，这些至少是Caveolin-1部分抑制肿瘤的特性。CD147具有诱导血管生成的潜能。Tang Y 38的实验证明，CD147介导肿瘤和基质之间的相互作用，加速肿瘤血管的生成。体内实验显示，CD147的过度表达促进肿瘤宿主细胞血管内皮生长因子和 MMPs的大量产生，加速肿瘤血管的生成和生长。因此CD147、MMPs、VEGF三者共同作用刺激肿瘤血管的生成，从而促进肿瘤转移。CD147 对宿主肿瘤细胞间相互作用的调节体外研究表明，CD147 的作用并不局限于肿瘤细胞与成纤维细胞或肿 瘤 细 胞 与 内 皮 细 胞 间 的 相 互 作 用 。 肿 瘤 细 胞 和 成 纤 维 细 胞 产 生 的CD147 也能刺激同种细胞合成 MMPs。在没有成纤维细胞共同培养的情况下，用 CD147 表达基因转染肿瘤细胞或用 CD147 蛋白处理肿瘤细胞后，可见肿瘤细胞自身表达 MMPs 增多，特别是 MMP-239。而在没有肿瘤细胞的情况下，用重组的腺病毒感染成纤维细胞后发现，MMP-1 和MMP-3 的表达也增高40,41。用免疫组化方法对乳腺癌及肺癌的内皮细胞表面 CD147 的定位显示 CD147 也能调节内皮细胞中 MMPs 的生成42。这些数据提示，CD147 作为一种 MMPs 的调节剂有更广泛的作用。CD147 在肿瘤与宿主之间相互作用及其诱导临近细胞生成 MMPs 的能力尽管目前尚未发现 CD147 的受体，但目标细胞上肯定存在着相应的受体。有人认为 CD147 在肿瘤细胞上的受体可能是其本身43，用 CD147刺激物刺激成纤维细胞后，成纤维细胞的 CD147 无论从 RT 还是蛋白水平都表达升高，新合成的 CD147 出现在细胞表面成为自身受体，介导肿瘤细胞与成纤维细胞之间相互的作用。临近细胞中其他潜在的相应受体或结合伴侣也已被报道过，例如 annexinII 和 cyclophilin, 不过它们在CD147 发挥作用中的生理作用尚待确定26,44,45。CD147 介导肿瘤与宿主细胞间相互作用。研究显示，在裸鼠异种移植模型中，人肿瘤细胞 CD147 过表达会导致小鼠宿主细胞 CD147 过表达, 无论是肿瘤外间质还是肿瘤内间质40。然而很多情况下肿瘤细胞和间质细胞之间距离不允许直接的相互作用，CD147 怎样从肿瘤细胞中释放出来转移到间质细胞上去又是一个潜在的机制。Taylor46等已证明一小部分（2-3%）有活性的 CD147 从乳房肿瘤细胞表面释放入特定的培养基中，这一过程并不包括蛋白酶的剪切作用，可溶性 CD147 与细胞中的一样，保持着原有的 C 末端和 N 末端。近来认为可溶性 CD147 是以囊状脱落的机制而被释放的47。首先，CD147 与微囊泡结合，微囊泡从细胞释放出来以后很快被降解并释放出全长的可溶性 CD147。CD147 的囊泡性释放是由胞浆信号转导途径控制的。因为已知能启动包括 PKC、Ca2+和 ERK1/2 转导途径的肿瘤促进剂 PMA 能明显增加可溶性 CD147 的量。也有报道，CD147 是以 MMP-依赖的 CD147 蛋白水解酶酶切形式脱落释放的43。不管可溶性 CD147 是以什么机制释放的，无论是全长 CD147还是 CD147 被剪切后的胞外区域都有激活 MMPs 的功能。可溶性 CD147可能有更深奥的生物学意义，因为它能对远距离的成纤维细胞和内皮细胞产生作用。2.3 CD147 在信号传导途径中的调节鉴于 CD147 在肿瘤细胞中高表达，我们在肿瘤进展中诱导它表达的因 子 知 道 得 很 少 。 已 证 明 双 调 蛋 白 （ Amphiregulin） 和 表 皮 生 长 因 子(epidermal growth factor, EGF)是一种既能诱导 CD147 mRNA 的表达，又能诱导 CD147 蛋白表达的调节效应剂，它通过酪氨酸蛋白激酶途径发挥作用。并且，在取自裸鼠的转染有反义链 cDNA 细胞的培养物或肿瘤中，Amphiregulin 和 EGF 反义链 cDNA 能抑制 CD147 的表达和 MMPs 的活性，标志着表皮生长因子受体（epidermal growth factor receptor, EGFR）信号传导途径对这种调节至关重要48。CD147 在转录水平诱导成纤维细胞生成 MMPs，它至少部分是由有丝分裂激活蛋白激酶 （MAPK）p38 激酶信号转导途径介导的。因为CD147 对 MMPs 的激发作用能被 p38 抑制剂 SB203580 所抑制49。但在另外一个研究中发现诱导 MMP-2 生成的是磷脂酶 A2 和 5-脂肪氧合酶50。CD147 是否通过不同的信号转导途径调节不同的金属蛋白酶尚待查明。但依赖于细胞系统，CD147 可通过不同信号转导途径产生这种激发作用是可能的。CD147 可能通过 Ca2+依赖性信号途径来促进肿瘤的浸润、转移。Ca2+是几条信号途径的共同调节点,它参与肿瘤细胞的浸润和转移。研究证实 Ca2+依赖性信号途径是抑制恶性肿瘤生物学行为的一个新靶点。Jiang 等18对 CD147 干扰 NO/cGMP 介导的钙离子内流来研究钙离子和肝癌细胞转移潜能的关系,揭示人肝癌细胞的转移潜能依赖于细胞内钙离子的稳定性;在调节钙离子稳态中 CD147 和 NO/cGMP 可能起着相反的作用,特别是储存钙内流方面。CD147 可以与整合素家族31、61 形成蛋白复合物,也可以与41、47 相关51。整合素家族的粘附分子主要介导细胞与细胞外间质的粘附,其信号转导最显著的特征是双向性。整合素的作用机制是以整体形式来完成的。与整合素胞浆区相关的信号分子主要是蛋白激酶和接头分子,其中最重要的是粘着斑激酶(FAK),它在细胞骨架变化及细胞增值、存活的调控中均起重要作用。CD147 促进肿瘤体内生长机制进一步显示，CD147 介导非依赖支持物生长现象是恶性肿瘤的特点，是通过 CD147 刺激细胞的存活信号途径完成的52。3. CD147 在非肿瘤中的调节和特性 CD147在组织重构中的调节肿瘤性 CD147 在诱导成纤维细胞产生 MMPs 中的作用已有广泛的研究，它在肿瘤的生长、侵袭中已有说服力的证据，近来的数据也支持在正常组织重构和分化中，CD147 对 MMPs 起调节作用。各种组织的上皮细胞含有高水平的 CD147，并且与肿瘤对比，认为基底重构后它能诱导周围成纤维细胞合成