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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 （Alzheimer's 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 integrin CD147 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integrin 31 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。 CyP CD147 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,