极低密度脂蛋白受体(very low density lipoprotein receptor, VLDLR)属于低密度脂蛋白受体(low density lipoprotein receptor, LDLR)超家族。VLDLR由于第16外显子的选择性剪接从而产生胞外段O-linked糖链结合域缺失的亚型,根据有无此结构域可将VLDLR分为Ⅰ型和Ⅱ型两种亚型。早期研究认为,该受体主要结合富含apoE(载脂蛋白E)的脂蛋白而参与甘油三酯的代谢;与泡沫细胞的形成及动脉粥样硬化的发生发展相关。但由于该基因敲除的小鼠仅表现体脂下降,发育迟缓,因此对该受体研究一直未引起足够重视。近年来的研究发现,因此VLDLR和LDLR家族的其他成员一样被认为是一种“瑞士军刀”样多功能受体。但是对两型受体的功能差异,特别是Ⅱ型受体的独特功能及其生物学意义尚未阐明。我们的前期工作和已有研究资料表明:⑴、两型受体的分布具有明显的组织细胞特异性:Ⅰ型受体主要分布于脂代谢旺盛的组织,而Ⅱ型受体则主要分布于肾脏、脾脏、肾上腺、睾丸、子宫、卵巢等非肌组织。⑵、在分化程度不同的细胞、组织中两型受体的表达不同:在高分化的胃腺癌细胞系中,Ⅱ型受体低表达或不表达,而在低分化的胃腺癌细胞系中Ⅱ型受体高表达;同样,在多种胃腺癌组织细胞中观察到Ⅱ型受体的表达增多;宫颈癌病变组织中也检测到VLDLRⅡ型的高表达;另外在鸡和小鼠胚胎发育过程中VLDLR两种亚型的表达可发生变化:在胚胎发育早期以Ⅱ型VLDLR的表达为主,而在发育成熟的体细胞中则以Ⅰ型VLDLR表达为主;在胚胎脑中以Ⅱ型VLDLR表达为主,而在成熟分化的脑组织中则以Ⅰ型VLDLR表达为主。⑶、在退行性病变的纤维化脾组织中,Ⅱ型VLDLR则几乎消失;而在阿尔茨海默病病人的老年斑斑块中以Ⅰ型VLDLR表达为主;⑷、最新研究报道认为VLDLR,尤其是Ⅰ型VLDLR,表达减少或不表达会导致肿瘤的形成;且Ⅰ型VLDLR在抑制肿瘤细胞生长方面作用更重要。这些现象强烈提示:VLDLR亚型与细胞的增殖、分化、迁移等细胞活动存在密切关系。但这种关系的生物学意义目前尚不清楚。uPA-PAI-1复合物和TFPI是VLDLR已知的两种配体, VLDLR与uPA-PAI-1复合物的结合可促进细胞增殖、迁移;而与TFPI结合可抑制细胞的增殖;这些表明VLDLR与不同配体结合可影响截然相反的细胞功能,但这些配体是否通过VLDLR亚型的变化来影响细胞生物学行为尚不清楚。本研究首先针对VLDLR亚型变化与细胞增殖、迁移之间的关系进行深入研究,探讨VLDLR亚型的变化与细胞生物学行为的关系和意义。为探讨胃腺癌细胞SGC7901在向不同方向诱导分化过程中VLDLR亚型的表达变化与细胞生物学行为之间的关系,本实验在体外,利用全反式维甲酸(ATRA)持续诱导SGC7901细胞建立向高分化诱导变化的模型,利用佛波酯(PMA)持续诱导SGC7901细胞建立向低分化诱导变化的模型;检测端粒酶催化亚单位(TERT) mRNA的表达量判断细胞分化程度。结果显示:SGC7901细胞在ATRA的持续作用下,细胞向高分化转化,Ⅱ型VLDLR明显减少,同时细胞增殖活性和迁移能力逐渐减弱; SGC7901细胞在PMA的持续作用下,细胞向低分化转化,Ⅱ型VLDLR明显升高,同时细胞增殖活性和迁移能力增强。上述结果表明Ⅱ型VLDLR的表达变化与肿瘤细胞分化之间存在相关性。为了深入探讨VLDLR亚型与细胞分化、增殖、迁移等的关系,本实验利用能影响细胞增殖迁移的VLDLR的配体(uPA-PAI-1、TFPI)与细胞温育,观察VLDLR亚型的表达变化与细胞生物学行为之间的关系。实验结果发现:TFPI抑制细胞增殖、迁移的同时可明显减少Ⅱ型VLDLR,对Ⅰ型VLDLR无影响,并可使Ⅱ型VLDLR与Ⅰ型VLDLR的比值逐渐降低;uPA-PAI-1复合物促进细胞增殖、迁移的同时可减少Ⅰ型VLDLR,增加Ⅱ型VLDLR,并使Ⅱ型VLDLR与Ⅰ型VLDLR的比值逐渐升高。综上所述,我们的结果证实:无论是诱导分化,还是影响细胞增殖相关配体的作用,肿瘤细胞中VLDLR亚型的变化具有如下规律:在低分化、增殖、迁移能力强的细胞中同时伴有Ⅱ型VLDLR增加,在高分化、增殖、迁移能力弱的细胞中同时伴有Ⅱ型VLDLR减少。这一变化规律说明Ⅱ型VLDLR在促进细胞增殖、迁移,抑制细胞分化中扮演着重要角色。已有的研究表明, VLDLR在神经组织发育过程中,介导Reelin-Dab1信号途径,通过SFK/PI3K-Gsk3β调节细胞骨架蛋白Tau而影响细胞骨架的重构和细胞迁移;在内皮细胞增殖和迁移相关的wnt信号途径中VLDLR发挥重要的负调控作用,表明VLDLR在细胞增殖分化的wnt信号途径中发挥重要调节作用。另外,VLDLR与uPA-PAI-1复合物的结合可维持胞内ERK的磷酸化,从而促进细胞增殖、迁移;而与TFPI结合可通过通过p16ink4a和p38/JNK信号途径抑制细胞的增殖;这些表明VLDLR与不同配体的结合,调节与细胞增殖分化相关的MAPK信号体系中不同的通路,影响截然相反的细胞功能。另有研究表明,ERK的活化可使GSK-3β磷酸化失活,导致β-catenin在胞内聚集,而β-catenin可促进下游包括MMPs在内的特异基因的转录,影响细胞增殖、迁移。这些表明VLDLR与不同配体结合影响细胞功能的信号调节作用可能与MAPK、wnt途径有关。但VLDLR亚型的变化影响细胞生物学行为的机制目前尚不清楚。根据已有研究我们推测Ⅱ型VLDLR影响细胞增殖、迁移与MAPK、wnt信号通路有关,因此本实验在诱导分化过程中和细胞增殖迁移调控配体的温育下,观察VLDLR可能涉及的信号途径的关键分子的活性及表达变化,初步探讨Ⅱ型VLDLR影响细胞生物学行为的可能机制。实验结果发现:在细胞向高分化诱导过程中和TFPI温育后Ⅱ型VLDLR减少,β-catenin的磷酸化明显增强促进其降解从而使其在胞内表达降低,同时其下游靶基因MMP-2和MMP-9的表达下调,抑制细胞增殖、迁移;而在细胞向低分化诱导过程中和uPA-PAI-1温育后Ⅱ型VLDLR增加,β-catenin的磷酸化受到抑制增加其稳定性从而促进胞内表达上调,同时其下游靶基因MMP-2和MMP-9的表达上调,促进细胞增殖、迁移。因此Ⅱ型VLDLR影响细胞生物学行为变化可能与β-catenin在胞内的表达上调,从而促进特异靶基因的转录有关。已有研究表明,VLDLR与uPA-PAI-1的结合可维持乳腺癌胞内ERK的磷酸化。我们的实验发现,uPA-PAI-1与细胞温育5 min即可明显增强ERK的磷酸化,这种作用可一直持续到30 min,对ERK1的磷酸化作用在温育60 min后仍较明显。这与前述研究一致。VLDLR与TFPI结合可通过活化p38/JNK信号途径抑制细胞增殖。我们的实验发现,TFPI可抑制ERK的活化。对LDLR表达调控的研究发现,胞外分子可通过激活p38信号途径抑制ERK的活性从而下调LDLR的表达。因此我们推测,TFPI可能通过活化p38从而抑制ERK的活化。上述结果提示,uPA-PAI-1复合物可能通过Ⅱ型VLDLR活化胞内ERK,从而促进细胞增殖、迁移;而TFPI可能通过Ⅰ型VLDLR活化p38从而抑制ERK的活化,从而抑制细胞增殖、迁移。上述结果提示,Ⅱ型VLDLR影响细胞生物学行为的变化可能与ERK的活化抑制β-catenin的磷酸化降解使其在胞内表达上调,调节特异靶基因的转录有关。综上所述,Ⅱ型VLDLR可能通过与特定配体的结合、摄取,影响细胞内增殖、分化相关的信号途径,导致相应细胞生物学行为改变。本研究的创新之处在于初步揭示了Ⅱ型VLDLR的表达变化与细胞增殖、分化、迁移之间的关系及其可能涉及的信号转导途径,扩展了VLDLR功能的多样性,并对脂蛋白受体家族成员作为“瑞士军刀”样多功能受体提供了新的认识。