引用本文： 石剛, 董明. 四跨膜蛋白超家族在消化系統惡性腫瘤中的生物學行為的研究進展. 中國普外基礎與臨床雜志, 2014, 21(9): 1173-1178. doi: 10.7507/1007-9424.20140281 復制
四跨膜蛋白超家族(transmembrane 4 super family/Tetrsapanins，TM4SF/Tspan）是膜蛋白中的一個家族，是特殊的細胞膜糖蛋白，存在于所有多細胞真核生物中，在哺乳動物體內廣泛存在[1]。TM4SF家族共有39個成員，其中有34種在哺乳動物中被發現，在人類已經確認33種[1-2]。人類中的TM4SF家族成員包括Tspan1～Tspan33。雖然TM4SF家族的成員較多，但由于TM4SF家族成員的結構異常相似，故其功能、生物學特征及作用機理也較為相似。大部分膜蛋白的含量較低，分子量較小，且TM4SF在細胞膜上的顯露長度往往只有4～25 nm[2]。目前，TM4SF家族成員與惡性腫瘤的關系是研究熱點，TM4SF通過固定在細胞膜上的微區域控制著細胞的增殖和移動，TM4SF的表達及與其相關聯的伴侶因子的異常調節與惡性腫瘤的細胞黏附、運動、侵襲和增殖生物學行為均密切相關[3]。現筆者對TM4SF在消化系統惡性腫瘤中的生物學特征及其機理的研究進展進行綜述，以全面系統地總結TM4SF的結構及其功能，為進一步開展相關研究提供理論基礎。
1 TM4SF的結構
TM4SF具有4個跨膜區域，包括細胞內N末端、C末端和2個細胞外區域(短細胞外環及長細胞外環)[4]。其主要的特征性結構為，在長細胞外環區域具有4個或更多的帶有2個高度保守CCG序列的半胱氨酸殘基[5]。TM4SF通常在細胞膜的某一區域以錨定復合蛋白或鷹架蛋白的形式存在。長細胞外環處有N-糖基化位點及棕櫚酰化位點[6]。TM4SF具有的特殊的四跨膜結構構造了細胞膜內-細胞膜-細胞膜外信號聯絡通道，并促進TM4SF信號網絡中結合蛋白質的相互作用，參與細胞生長分化、遷移、信號傳導、黏附等多種生理功能[7-8]。
2 TM4SF的功能單位
TM4SF以跨膜四超分子富集區域(tetraspanin-enriched microdomains，TEMs)的形式存在[9]。TEMs是一種新發現的信號傳遞平臺，存在于細胞-細胞間和細胞-基質間。TM4SF的細胞外結構主要結合胞外蛋白及配體，細胞內結構的N末端及C末端用以聯系細胞內骨架及細胞內信號分子[10]。這種網絡高度集中，并有非跨膜蛋白分子結構參與構成[11]。
TM4SF作為連接膜蛋白，參與到不同的信號通路中，是穩定的細胞信號傳導復合體，小的初級復合體只包含1組TM4SF和1種特異性的伴侶分子，體積大的復合體可以包含多組不同的TM4SF及多種伴侶分子[12]。如在肝細胞表面具有CD81和膽固醇依賴性的TEMs[6]，在結腸癌及胰腺癌組織中具有CD151-整合素α3β(integrinα3β)復合體存在。可以與TEMs結合的伴侶結構包括：免疫球蛋白家族、生長因子受體、蛋白聚糖、整合素、鈣黏素等[13]。
3 TM4SF在人消化系統惡性腫瘤中的表達及意義
消化系統惡性腫瘤如肝癌、結直腸癌、胰腺癌等與TM4SF的相關性均已經比較明確，如Tspan1、Tspan2、Tspan8、Tspan12等的表達與消化系統惡性腫瘤(包括結直腸癌、肝癌、胰腺癌、食管癌等)的TNM分期、細胞分化程度及復發率均呈正相關，與生存率呈負相關[14-16]。TM4SF在消化系統惡性腫瘤中的作用主要體現在其與腫瘤的浸潤和轉移均相關。TM4SF會影響惡性腫瘤細胞的生物學行為，包括增殖、凋亡、轉移、浸潤以及黏附。
3.1 TM4SF與胰腺癌
胰腺腺癌(PaCa)是早期轉移率及死亡率均最高的腫瘤之一。Tspan1、Tspan8、Tspan14、Tspan15、Tspan16、Tspan24、Tspan27、Tspan30、Tspan32、Tspan33等均與胰腺癌相關。Wang等[17]為研究PaCa誘發細胞(PaCIC)標志物在PaCa轉移過程中的預測作用，對NOD/SCID大鼠給予皮下注射轉移PaCa細胞處理，結果發現，Tspan8在胰腺癌組織中的表達明顯上調，這說明Tspan8可能參與轉移灶的形成。Zhu等[18]研究了胰腺導管腺癌(PDAC)中CD151、c-Met、整合素α3及整合素α6的表達及意義，結果顯示：CD151、c-Met、整合素α3及整合素α6在PDAC的細胞膜上及近膜細胞漿中均呈彌漫性表達，但在正常胰腺組織中沒有表達或呈低表達；CD151的表達與整合素α3及整合素α6表達的相關系數均具有統計學意義；CD151的過表達與PDAC的TNM分期及淋巴結浸潤情況均呈正相關，與PDAC的病理學分級呈負相關，且CD151的表達與PDAC的短期生存率呈正相關，可以作為預測腫瘤不良預后的獨立因素。Gesierich等[19]研究了CD9、CD63、CD81、CD151以及CO-029與整合素α1、α2、α3、α6、β1、β4以及α6β4的共位性對人胰腺癌細胞株運動的影響，結果表明：①以上蛋白在胰腺癌細胞中均有表達，其中CD151在胰腺癌細胞中呈高表達，CO-029及CD9在胰腺癌細胞中呈中度表達；CD151、CD82及CD81在胰腺癌細胞及細胞基質中均有表達。②CD9、CD63及CD81在正常胰腺組織中呈輕度表達，CD151、CD82及CO-029在胰腺正常導管細胞中呈輕度表達。③病理Ⅲ級胰腺癌組織中整合素β1和CD9均呈高表達，病理Ⅱ級胰腺癌組織中CD9呈中度表達；整合素α1、整合素β1及CD9在伴有肝轉移的胰腺癌組織中均呈高表達；在整合素β4高表達的細胞中，CD151和CO-029也呈高表達。④免疫共沉淀結果顯示，整合素α3和β1明顯與CD9、CD81及CD151共位形成復合體，整合素α6β4與CD151及CO-029共位形成復合體，這些復合體對胰腺癌細胞的運動具有促進作用；整合素α3β1與CO-029也具有共位性；整合素α3β1-CO-029復合體的表達預示著胰腺癌的不良預后，其在細胞之間接觸位置的表達量更高；整合素α6β4-CO-029復合體在細胞膜運動活躍部位的表達水平也極高。以上研究結果表明，TM4SF通常與整合素形成TEMs而發揮作用，直接參與胰腺癌細胞的遷移、運動及其在遠隔部位的種植浸潤。
3.2 TM4SF與胃癌
Tspan1及Tspan8均與胃腸道腫瘤的轉移相關。Chen等[20]應用免疫組織化學染色方法研究了Tspan1在胃癌組織中的表達情況，并分析了Tspan1和胃癌臨床病理特征的關系，結果表明，Tspan1在胃癌組織中的表達陽性率為56.98%，并與臨床分期呈正相關，與3年和5年生存率呈負相關；Tspan1的過表達與腫瘤分化程度呈負相關，與腫瘤的淋巴結轉移情況和浸潤情況呈正相關。Tspan1表達的檢測可能對胃癌的診斷及預后預測均具有重大意義。Matsumura等[21]采用微點陣結合巢式實時定量PCR(RT-PCR)的方法，檢測了胃癌患者外周血中的5個候選基因(包括Tspan8)的表達水平，結果發現，與健康對照組相比，胃癌患者外周血中Tspan8的表達上調，差異具有統計學意義。
3.3 TM4SF與結腸癌
Tspan1及Tspan8均與結腸癌的進展密切相關。通過小干擾RNA(siRNA)質粒基因沉默系統特異性敲除HCT-8結腸癌細胞系中Tspan1基因的表達后，細胞增殖速度顯著降低，HCT-8細胞的浸潤能力也減弱，說明下調Tspan1的表達可明顯抑制人離體結腸癌細胞的增殖及侵襲[22]。E-鈣黏蛋白、p120-鈣黏蛋白與Tspan8的共同作用會影響人結腸癌細胞的運動[23]。在結腸癌細胞的轉移及浸潤過程中，細胞-基質黏附力的平衡與整合素及其底物的功能密切相關，且Tspan8的過表達會導致結腸癌細胞轉移能力增強[22-23]。
3.4 TM4SF與肝癌
Tspan1在肝癌組織中呈過表達，并與肝癌的臨床分期呈正相關，與生存率呈負相關；P27的表達情況和Tspan1相反；Tspan1也是肝癌患者預后的獨立影響因素，Tspan1的過表達會導致肝癌患者的死亡率升高；Tspan1過表達的患者其5年生存率明顯低于Tspan1低表達的患者[24]。Huang等[25]為研究乙肝病毒相關性肝癌和癌旁組織中多種基因的表達情況，采用cDNA微點陣方法檢測了不同基因的表達情況，并采用RT-PCR方法進行候選基因表達的檢測，結果顯示：Tspan1在肝癌組織中呈陽性表達，在癌旁組織中呈陰性表達，提示TM4SF與乙肝病毒相關性肝癌細胞的侵襲及增殖均密切相關。
3.5 TM4SF與食管癌
有研究[26]表明，Tspan8和Tspan24(CD151)的表達均與食管腺癌的發展相關，這種相關性反映在食管腺癌的復發、轉移及生存期方面，Tspan8及Tspan24高表達的患者其復發及轉移率較高，生存期短，提示Tspan8及Tspan24的高表達與食管癌的不良預后有關。目前，對TM4SF與食管癌關系的研究較少，需深入研究。
4 TM4SF調節腫瘤浸潤及轉移的作用機理
對TM4SF與消化系統腫瘤發展以及轉移關系的研究主要是集中在對Tspan1、Tspan2、Tspan8、Tspan24、Tspan27、Tspan30、Tspan32、Tspan33等的研究上。TM4SF的異常表達在DNA水平、mRNA水平及蛋白水平這3個層面均有發生。在細胞水平，TM4SF可能通過改變腫瘤細胞的黏附及運動能力來調節細胞黏附、運動、增殖和融合，從而促進惡性腫瘤細胞的轉移[27]；在分子水平，TM4SF與整合素結合，同時也可能結合免疫球蛋白、生長因子、蛋白酶、細胞內信號蛋白等，形成TEMs，從而影響細胞-基質和細胞-細胞的黏附力[28]。
在惡性腫瘤轉移早期，TM4SF的過表達可能誘發細胞黏附力的減弱，從而引起腫瘤細胞從原發瘤體脫離。具有侵襲力的腫瘤細胞從原發病灶分離后，會浸潤間質組織，并更有效地突破在轉移過程中遇到的各種上皮和內皮基膜。Tspan1及Tspan8可能會影響主導轉移的其他分子如CD44和上皮細胞黏附分子(EPCAM)的表達，間接改變細胞-基質和細胞-細胞的黏附性[29]。此外，CD151基因敲除大鼠模型的肺轉移灶的轉移活性會顯著降低[30]。
4.1 TM4SF與整合素作用共同調節惡性腫瘤浸潤及轉移的機理
TM4SF與整合素之間的關系密切，Tspan1和Tspan8在腫瘤進展的早期即呈高表達，在原發惡性腫瘤灶及淋巴結轉移灶中均呈過表達[31]。CD151可調節Tspan8初級復合體與整合素α3β1的相互作用，CD82也可以弱化整合素α6調節的細胞黏附性及細胞形態的改變[27]。在CD151過表達的基礎上，CD151-整合素α3βl和CD9P-1-整合素α3β1復合體會重新分布，從而增強腫瘤細胞的遷徙性[32]。
Herlevsen等[33]的研究顯示，大鼠D6.1A(Tspan8)與整合素α6β4結合會增強腫瘤細胞的運動性，促進肝轉移灶的形成；當肝轉移灶的非轉移亞系被二次轉染以表達整合素α6β4和D6.1A后，于大鼠腹腔內注射該腫瘤細胞后會形成肝轉移灶，故轉移可能由于整合素α6β4和D6.1A的相互作用引起。這兩種分子通過形成共位復合體而發揮作用。整合素α6β4和D6.1A的共位作用可以被蛋白激酶(PKC)刺激強化，導致整合素α6β4-D6.1A復合體的重新分布。在適合的環境下，D6.1A與整合素α3β1、α6β1或α6β4共位形成TEMs，使其從黏附支持因子轉變為轉移支持因子，從而增強了腫瘤細胞的轉移能力。在轉移性胰腺癌和結直腸癌細胞系中，PKC的激活增強了腫瘤細胞中Tspan8和Tspan28與整合素α6β4結合后的共區域性，這種TEMs復合體的細胞內攝作用大大提高了腫瘤細胞在基質中的黏附力，促進了惡性腫瘤細胞的轉移[34-35]。Tspan1在瘤體供血血管內皮細胞中呈選擇性高表達，CD151-整合素α3α6復合體在腫瘤血管的形成過程中也扮演著重要的角色[36]。
4.2 TM4SF與外切體的作用對腫瘤轉移及浸潤的影響
Rana等[37]認為，外切體在細胞間聯系中具有重要的功能，當外切體表達為Tspan8-CD49d復合體時，才能與內皮細胞連接，啟動新生血管形成。在胰腺癌大鼠模型中，D6.1A過表達與腫瘤血管的生成有關[33]，這個過程是依賴于外切體的生成而實現的。PMA(the phorbol 12-myristate 13-acetate)通過誘導Tspan8活化，促進腫瘤細胞轉移，同時降低基質及細胞的黏附性，并誘導TM4SF網絡重新排列[37]。PMA對外切體的輸送和外切體靶目標的選擇具有極大的影響。根據這個機理，可以設計針對性強的治療性外切體，從而使外切體作為信息或者藥物的載體而發揮治療作用。
4.3 TM4SF與鈣黏蛋白的作用
Greco等[38]在研究Tspan8時發現，E-鈣黏蛋白、p120-鈣黏蛋白與Tspan8的共同作用控制著人結腸癌細胞的運動。TM4SF允許蛋白聚合并黏著于細胞骨架的肌動蛋白上，從而形成復合體。細胞間的黏附依靠以鈣黏蛋白為基礎的黏附接頭連接，該作用主要使E-鈣黏蛋白黏附于上皮細胞上，從而影響惡性腫瘤細胞的轉移。Tspan8基因沉默后，細胞活性及增殖力沒有受到影響，但結腸癌細胞的轉移能力明顯削弱[38]。
4.4 TM4SF與腫瘤相關信號通路的作用機理
Tspan5及Tspan33可以參與調解Notch信號通路，Notch與Tspan5和Tspan33以配體結合的方式誘發跨膜區域及細胞內區域的信號傳導入細胞核，激活目標基因的轉錄，從而對Notch信號通路發揮正性作用，選擇性抑制TM4SF的表達可以產生拮抗Notch信號通路的作用[39-40]。KAI-1-CD82可以調節c-Met信號通路，從而影響腫瘤細胞的轉移；CD82對c-Met信號通路中酪氨酸的磷酸化沒有影響，但會選擇性地通過Rsa-Cdc42-Rac通路和磷脂酰肌醇二磷酸三激酶-Cdc42-Rac通路強化肝細胞生長因子（HGF)誘導的細胞板狀突起和細胞遷移。
Costa等[41]研究了TM4SF成員中腫瘤相關黏蛋白1（MUC1)在胃癌細胞中的功能，結果顯示，Tspan8可能與細胞表面其他TM4SF的磷酸化有關；若沉默了MUC1-CD基因，Tspan8作為其信號伴侶，表達水平會有明顯改變。Wang等[42]對SMMC-7721大鼠肝癌細胞系轉染了NET-1 siRNA，轉染后肝癌細胞的生長受到抑制，細胞周期停滯，增殖率明顯下降，Ki-67陽性指數降低，轉移和胞吞作用均受到抑制。該結果提示，NET-1基因在細胞增殖、運動、胞吞等過程中扮演著重要的角色。
肝素結合生長因子(MK)可能會與整合素α6β結合而促進腫瘤的發生及發展。MK與Tspan1作用會易化Tspan1和整合素α6β蛋白的結合，且其可調節黏著斑激(FAK)與整合素依賴性酪氨酸的磷酸化，激活Statlapha通路，作用于下游區的靶基因，從而增強細胞的轉移和侵襲能力[43]。CO82過表達會引起FAK-Lyn-pBOCAS-CrkⅡ信號通路改變，從而參與細胞運動的調節[44]。Maghzal等[45]認為，CD151可能通過C-JUN信號通路發揮作用，EPCAM也通過細胞間的信號通路調解細胞的形態學運動。
5 小結和展望
轉移和浸潤是惡性腫瘤死亡率居高不下的主要原因，隨著基因芯片技術的發展[46]，更多的腫瘤預測基因被發現，故建立有效的診斷及治療方法、探索新的腫瘤標志物及靶向治療目標變得非常重要[47]。一些TM4SF家族成員和腫瘤進展的關系使得這些分子成為治療靶點的候選者。因TM4SF在惡性腫瘤進展過程中具有重要作用，故從其機理出發研究腫瘤的靶向治療藥物是目前研究的熱點。以TM4SF為靶點的RNA干擾(RNAi)技術是治療多種腫瘤的可能策略之一。外切體同樣可以作為信息或者藥物的載體而發揮治療作用[48]。Tspan8可以作為評估胰腺癌遠期生存率、轉移和腫瘤細胞擴增的標志物之一。Bae等[49]的研究發現，間質干細胞(MSCs)療法是細胞治療領域非常有前景的新生醫學，但目前主要缺少特異性標志物以辨認異常細胞，因此有破壞正常細胞的風險。該研究[49]發現，Tspan1在MSCs中呈高表達，其Tspan1的免疫選擇性在形態學、免疫表型和分化潛能方面均與從骨髓和脂肪組織中得到的同種細胞群的MSCs高度相似。該研究結果提示，TM4SF可以作為膜蛋白標志物，用以確定來源于不同細胞的MSCs。因此，對于TM4SF的進一步深入研究具有深遠的意義。
四跨膜蛋白超家族(transmembrane 4 super family/Tetrsapanins，TM4SF/Tspan）是膜蛋白中的一個家族，是特殊的細胞膜糖蛋白，存在于所有多細胞真核生物中，在哺乳動物體內廣泛存在[1]。TM4SF家族共有39個成員，其中有34種在哺乳動物中被發現，在人類已經確認33種[1-2]。人類中的TM4SF家族成員包括Tspan1～Tspan33。雖然TM4SF家族的成員較多，但由于TM4SF家族成員的結構異常相似，故其功能、生物學特征及作用機理也較為相似。大部分膜蛋白的含量較低，分子量較小，且TM4SF在細胞膜上的顯露長度往往只有4～25 nm[2]。目前，TM4SF家族成員與惡性腫瘤的關系是研究熱點，TM4SF通過固定在細胞膜上的微區域控制著細胞的增殖和移動，TM4SF的表達及與其相關聯的伴侶因子的異常調節與惡性腫瘤的細胞黏附、運動、侵襲和增殖生物學行為均密切相關[3]。現筆者對TM4SF在消化系統惡性腫瘤中的生物學特征及其機理的研究進展進行綜述，以全面系統地總結TM4SF的結構及其功能，為進一步開展相關研究提供理論基礎。
1 TM4SF的結構
TM4SF具有4個跨膜區域，包括細胞內N末端、C末端和2個細胞外區域(短細胞外環及長細胞外環)[4]。其主要的特征性結構為，在長細胞外環區域具有4個或更多的帶有2個高度保守CCG序列的半胱氨酸殘基[5]。TM4SF通常在細胞膜的某一區域以錨定復合蛋白或鷹架蛋白的形式存在。長細胞外環處有N-糖基化位點及棕櫚酰化位點[6]。TM4SF具有的特殊的四跨膜結構構造了細胞膜內-細胞膜-細胞膜外信號聯絡通道，并促進TM4SF信號網絡中結合蛋白質的相互作用，參與細胞生長分化、遷移、信號傳導、黏附等多種生理功能[7-8]。
2 TM4SF的功能單位
TM4SF以跨膜四超分子富集區域(tetraspanin-enriched microdomains，TEMs)的形式存在[9]。TEMs是一種新發現的信號傳遞平臺，存在于細胞-細胞間和細胞-基質間。TM4SF的細胞外結構主要結合胞外蛋白及配體，細胞內結構的N末端及C末端用以聯系細胞內骨架及細胞內信號分子[10]。這種網絡高度集中，并有非跨膜蛋白分子結構參與構成[11]。
TM4SF作為連接膜蛋白，參與到不同的信號通路中，是穩定的細胞信號傳導復合體，小的初級復合體只包含1組TM4SF和1種特異性的伴侶分子，體積大的復合體可以包含多組不同的TM4SF及多種伴侶分子[12]。如在肝細胞表面具有CD81和膽固醇依賴性的TEMs[6]，在結腸癌及胰腺癌組織中具有CD151-整合素α3β(integrinα3β)復合體存在。可以與TEMs結合的伴侶結構包括：免疫球蛋白家族、生長因子受體、蛋白聚糖、整合素、鈣黏素等[13]。
3 TM4SF在人消化系統惡性腫瘤中的表達及意義
消化系統惡性腫瘤如肝癌、結直腸癌、胰腺癌等與TM4SF的相關性均已經比較明確，如Tspan1、Tspan2、Tspan8、Tspan12等的表達與消化系統惡性腫瘤(包括結直腸癌、肝癌、胰腺癌、食管癌等)的TNM分期、細胞分化程度及復發率均呈正相關，與生存率呈負相關[14-16]。TM4SF在消化系統惡性腫瘤中的作用主要體現在其與腫瘤的浸潤和轉移均相關。TM4SF會影響惡性腫瘤細胞的生物學行為，包括增殖、凋亡、轉移、浸潤以及黏附。
3.1 TM4SF與胰腺癌
胰腺腺癌(PaCa)是早期轉移率及死亡率均最高的腫瘤之一。Tspan1、Tspan8、Tspan14、Tspan15、Tspan16、Tspan24、Tspan27、Tspan30、Tspan32、Tspan33等均與胰腺癌相關。Wang等[17]為研究PaCa誘發細胞(PaCIC)標志物在PaCa轉移過程中的預測作用，對NOD/SCID大鼠給予皮下注射轉移PaCa細胞處理，結果發現，Tspan8在胰腺癌組織中的表達明顯上調，這說明Tspan8可能參與轉移灶的形成。Zhu等[18]研究了胰腺導管腺癌(PDAC)中CD151、c-Met、整合素α3及整合素α6的表達及意義，結果顯示：CD151、c-Met、整合素α3及整合素α6在PDAC的細胞膜上及近膜細胞漿中均呈彌漫性表達，但在正常胰腺組織中沒有表達或呈低表達；CD151的表達與整合素α3及整合素α6表達的相關系數均具有統計學意義；CD151的過表達與PDAC的TNM分期及淋巴結浸潤情況均呈正相關，與PDAC的病理學分級呈負相關，且CD151的表達與PDAC的短期生存率呈正相關，可以作為預測腫瘤不良預后的獨立因素。Gesierich等[19]研究了CD9、CD63、CD81、CD151以及CO-029與整合素α1、α2、α3、α6、β1、β4以及α6β4的共位性對人胰腺癌細胞株運動的影響，結果表明：①以上蛋白在胰腺癌細胞中均有表達，其中CD151在胰腺癌細胞中呈高表達，CO-029及CD9在胰腺癌細胞中呈中度表達；CD151、CD82及CD81在胰腺癌細胞及細胞基質中均有表達。②CD9、CD63及CD81在正常胰腺組織中呈輕度表達，CD151、CD82及CO-029在胰腺正常導管細胞中呈輕度表達。③病理Ⅲ級胰腺癌組織中整合素β1和CD9均呈高表達，病理Ⅱ級胰腺癌組織中CD9呈中度表達；整合素α1、整合素β1及CD9在伴有肝轉移的胰腺癌組織中均呈高表達；在整合素β4高表達的細胞中，CD151和CO-029也呈高表達。④免疫共沉淀結果顯示，整合素α3和β1明顯與CD9、CD81及CD151共位形成復合體，整合素α6β4與CD151及CO-029共位形成復合體，這些復合體對胰腺癌細胞的運動具有促進作用；整合素α3β1與CO-029也具有共位性；整合素α3β1-CO-029復合體的表達預示著胰腺癌的不良預后，其在細胞之間接觸位置的表達量更高；整合素α6β4-CO-029復合體在細胞膜運動活躍部位的表達水平也極高。以上研究結果表明，TM4SF通常與整合素形成TEMs而發揮作用，直接參與胰腺癌細胞的遷移、運動及其在遠隔部位的種植浸潤。
3.2 TM4SF與胃癌
Tspan1及Tspan8均與胃腸道腫瘤的轉移相關。Chen等[20]應用免疫組織化學染色方法研究了Tspan1在胃癌組織中的表達情況，并分析了Tspan1和胃癌臨床病理特征的關系，結果表明，Tspan1在胃癌組織中的表達陽性率為56.98%，并與臨床分期呈正相關，與3年和5年生存率呈負相關；Tspan1的過表達與腫瘤分化程度呈負相關，與腫瘤的淋巴結轉移情況和浸潤情況呈正相關。Tspan1表達的檢測可能對胃癌的診斷及預后預測均具有重大意義。Matsumura等[21]采用微點陣結合巢式實時定量PCR(RT-PCR)的方法，檢測了胃癌患者外周血中的5個候選基因(包括Tspan8)的表達水平，結果發現，與健康對照組相比，胃癌患者外周血中Tspan8的表達上調，差異具有統計學意義。
3.3 TM4SF與結腸癌
Tspan1及Tspan8均與結腸癌的進展密切相關。通過小干擾RNA(siRNA)質粒基因沉默系統特異性敲除HCT-8結腸癌細胞系中Tspan1基因的表達后，細胞增殖速度顯著降低，HCT-8細胞的浸潤能力也減弱，說明下調Tspan1的表達可明顯抑制人離體結腸癌細胞的增殖及侵襲[22]。E-鈣黏蛋白、p120-鈣黏蛋白與Tspan8的共同作用會影響人結腸癌細胞的運動[23]。在結腸癌細胞的轉移及浸潤過程中，細胞-基質黏附力的平衡與整合素及其底物的功能密切相關，且Tspan8的過表達會導致結腸癌細胞轉移能力增強[22-23]。
3.4 TM4SF與肝癌
Tspan1在肝癌組織中呈過表達，并與肝癌的臨床分期呈正相關，與生存率呈負相關；P27的表達情況和Tspan1相反；Tspan1也是肝癌患者預后的獨立影響因素，Tspan1的過表達會導致肝癌患者的死亡率升高；Tspan1過表達的患者其5年生存率明顯低于Tspan1低表達的患者[24]。Huang等[25]為研究乙肝病毒相關性肝癌和癌旁組織中多種基因的表達情況，采用cDNA微點陣方法檢測了不同基因的表達情況，并采用RT-PCR方法進行候選基因表達的檢測，結果顯示：Tspan1在肝癌組織中呈陽性表達，在癌旁組織中呈陰性表達，提示TM4SF與乙肝病毒相關性肝癌細胞的侵襲及增殖均密切相關。
3.5 TM4SF與食管癌
有研究[26]表明，Tspan8和Tspan24(CD151)的表達均與食管腺癌的發展相關，這種相關性反映在食管腺癌的復發、轉移及生存期方面，Tspan8及Tspan24高表達的患者其復發及轉移率較高，生存期短，提示Tspan8及Tspan24的高表達與食管癌的不良預后有關。目前，對TM4SF與食管癌關系的研究較少，需深入研究。
4 TM4SF調節腫瘤浸潤及轉移的作用機理
對TM4SF與消化系統腫瘤發展以及轉移關系的研究主要是集中在對Tspan1、Tspan2、Tspan8、Tspan24、Tspan27、Tspan30、Tspan32、Tspan33等的研究上。TM4SF的異常表達在DNA水平、mRNA水平及蛋白水平這3個層面均有發生。在細胞水平，TM4SF可能通過改變腫瘤細胞的黏附及運動能力來調節細胞黏附、運動、增殖和融合，從而促進惡性腫瘤細胞的轉移[27]；在分子水平，TM4SF與整合素結合，同時也可能結合免疫球蛋白、生長因子、蛋白酶、細胞內信號蛋白等，形成TEMs，從而影響細胞-基質和細胞-細胞的黏附力[28]。
在惡性腫瘤轉移早期，TM4SF的過表達可能誘發細胞黏附力的減弱，從而引起腫瘤細胞從原發瘤體脫離。具有侵襲力的腫瘤細胞從原發病灶分離后，會浸潤間質組織，并更有效地突破在轉移過程中遇到的各種上皮和內皮基膜。Tspan1及Tspan8可能會影響主導轉移的其他分子如CD44和上皮細胞黏附分子(EPCAM)的表達，間接改變細胞-基質和細胞-細胞的黏附性[29]。此外，CD151基因敲除大鼠模型的肺轉移灶的轉移活性會顯著降低[30]。
4.1 TM4SF與整合素作用共同調節惡性腫瘤浸潤及轉移的機理
TM4SF與整合素之間的關系密切，Tspan1和Tspan8在腫瘤進展的早期即呈高表達，在原發惡性腫瘤灶及淋巴結轉移灶中均呈過表達[31]。CD151可調節Tspan8初級復合體與整合素α3β1的相互作用，CD82也可以弱化整合素α6調節的細胞黏附性及細胞形態的改變[27]。在CD151過表達的基礎上，CD151-整合素α3βl和CD9P-1-整合素α3β1復合體會重新分布，從而增強腫瘤細胞的遷徙性[32]。
Herlevsen等[33]的研究顯示，大鼠D6.1A(Tspan8)與整合素α6β4結合會增強腫瘤細胞的運動性，促進肝轉移灶的形成；當肝轉移灶的非轉移亞系被二次轉染以表達整合素α6β4和D6.1A后，于大鼠腹腔內注射該腫瘤細胞后會形成肝轉移灶，故轉移可能由于整合素α6β4和D6.1A的相互作用引起。這兩種分子通過形成共位復合體而發揮作用。整合素α6β4和D6.1A的共位作用可以被蛋白激酶(PKC)刺激強化，導致整合素α6β4-D6.1A復合體的重新分布。在適合的環境下，D6.1A與整合素α3β1、α6β1或α6β4共位形成TEMs，使其從黏附支持因子轉變為轉移支持因子，從而增強了腫瘤細胞的轉移能力。在轉移性胰腺癌和結直腸癌細胞系中，PKC的激活增強了腫瘤細胞中Tspan8和Tspan28與整合素α6β4結合后的共區域性，這種TEMs復合體的細胞內攝作用大大提高了腫瘤細胞在基質中的黏附力，促進了惡性腫瘤細胞的轉移[34-35]。Tspan1在瘤體供血血管內皮細胞中呈選擇性高表達，CD151-整合素α3α6復合體在腫瘤血管的形成過程中也扮演著重要的角色[36]。
4.2 TM4SF與外切體的作用對腫瘤轉移及浸潤的影響
Rana等[37]認為，外切體在細胞間聯系中具有重要的功能，當外切體表達為Tspan8-CD49d復合體時，才能與內皮細胞連接，啟動新生血管形成。在胰腺癌大鼠模型中，D6.1A過表達與腫瘤血管的生成有關[33]，這個過程是依賴于外切體的生成而實現的。PMA(the phorbol 12-myristate 13-acetate)通過誘導Tspan8活化，促進腫瘤細胞轉移，同時降低基質及細胞的黏附性，并誘導TM4SF網絡重新排列[37]。PMA對外切體的輸送和外切體靶目標的選擇具有極大的影響。根據這個機理，可以設計針對性強的治療性外切體，從而使外切體作為信息或者藥物的載體而發揮治療作用。
4.3 TM4SF與鈣黏蛋白的作用
Greco等[38]在研究Tspan8時發現，E-鈣黏蛋白、p120-鈣黏蛋白與Tspan8的共同作用控制著人結腸癌細胞的運動。TM4SF允許蛋白聚合并黏著于細胞骨架的肌動蛋白上，從而形成復合體。細胞間的黏附依靠以鈣黏蛋白為基礎的黏附接頭連接，該作用主要使E-鈣黏蛋白黏附于上皮細胞上，從而影響惡性腫瘤細胞的轉移。Tspan8基因沉默后，細胞活性及增殖力沒有受到影響，但結腸癌細胞的轉移能力明顯削弱[38]。
4.4 TM4SF與腫瘤相關信號通路的作用機理
Tspan5及Tspan33可以參與調解Notch信號通路，Notch與Tspan5和Tspan33以配體結合的方式誘發跨膜區域及細胞內區域的信號傳導入細胞核，激活目標基因的轉錄，從而對Notch信號通路發揮正性作用，選擇性抑制TM4SF的表達可以產生拮抗Notch信號通路的作用[39-40]。KAI-1-CD82可以調節c-Met信號通路，從而影響腫瘤細胞的轉移；CD82對c-Met信號通路中酪氨酸的磷酸化沒有影響，但會選擇性地通過Rsa-Cdc42-Rac通路和磷脂酰肌醇二磷酸三激酶-Cdc42-Rac通路強化肝細胞生長因子（HGF)誘導的細胞板狀突起和細胞遷移。
Costa等[41]研究了TM4SF成員中腫瘤相關黏蛋白1（MUC1)在胃癌細胞中的功能，結果顯示，Tspan8可能與細胞表面其他TM4SF的磷酸化有關；若沉默了MUC1-CD基因，Tspan8作為其信號伴侶，表達水平會有明顯改變。Wang等[42]對SMMC-7721大鼠肝癌細胞系轉染了NET-1 siRNA，轉染后肝癌細胞的生長受到抑制，細胞周期停滯，增殖率明顯下降，Ki-67陽性指數降低，轉移和胞吞作用均受到抑制。該結果提示，NET-1基因在細胞增殖、運動、胞吞等過程中扮演著重要的角色。
肝素結合生長因子(MK)可能會與整合素α6β結合而促進腫瘤的發生及發展。MK與Tspan1作用會易化Tspan1和整合素α6β蛋白的結合，且其可調節黏著斑激(FAK)與整合素依賴性酪氨酸的磷酸化，激活Statlapha通路，作用于下游區的靶基因，從而增強細胞的轉移和侵襲能力[43]。CO82過表達會引起FAK-Lyn-pBOCAS-CrkⅡ信號通路改變，從而參與細胞運動的調節[44]。Maghzal等[45]認為，CD151可能通過C-JUN信號通路發揮作用，EPCAM也通過細胞間的信號通路調解細胞的形態學運動。
5 小結和展望
轉移和浸潤是惡性腫瘤死亡率居高不下的主要原因，隨著基因芯片技術的發展[46]，更多的腫瘤預測基因被發現，故建立有效的診斷及治療方法、探索新的腫瘤標志物及靶向治療目標變得非常重要[47]。一些TM4SF家族成員和腫瘤進展的關系使得這些分子成為治療靶點的候選者。因TM4SF在惡性腫瘤進展過程中具有重要作用，故從其機理出發研究腫瘤的靶向治療藥物是目前研究的熱點。以TM4SF為靶點的RNA干擾(RNAi)技術是治療多種腫瘤的可能策略之一。外切體同樣可以作為信息或者藥物的載體而發揮治療作用[48]。Tspan8可以作為評估胰腺癌遠期生存率、轉移和腫瘤細胞擴增的標志物之一。Bae等[49]的研究發現，間質干細胞(MSCs)療法是細胞治療領域非常有前景的新生醫學，但目前主要缺少特異性標志物以辨認異常細胞，因此有破壞正常細胞的風險。該研究[49]發現，Tspan1在MSCs中呈高表達，其Tspan1的免疫選擇性在形態學、免疫表型和分化潛能方面均與從骨髓和脂肪組織中得到的同種細胞群的MSCs高度相似。該研究結果提示，TM4SF可以作為膜蛋白標志物，用以確定來源于不同細胞的MSCs。因此，對于TM4SF的進一步深入研究具有深遠的意義。