龔琳綜述 周黎明審閱

（1.四川大學華西基礎(chǔ)醫(yī)學與法醫(yī)學院2010級基礎(chǔ)醫(yī)學基地班，四川 成都 610041；2.四川大學華西基礎(chǔ)醫(yī)學與法醫(yī)學院藥理教研室，四川 成都 610041）

腫瘤發(fā)生和發(fā)展不僅僅是腫瘤細胞和它們的相關(guān)基因發(fā)生改變的結(jié)果，更是組織內(nèi)微環(huán)境失衡的反映［1，2］。組織內(nèi)微環(huán)境包括內(nèi)皮細胞、纖維細胞、免疫細胞，以及細胞外基質(zhì)（Extral Cellear Memberma，ECM）。因此，腫瘤細胞的浸潤轉(zhuǎn)移涉及到腫瘤細胞及上述細胞和基質(zhì)間的多個步驟和分子反應。這些步驟主要有：腫瘤細胞黏附特性改變，腫瘤細胞周圍基質(zhì)蛋白分子水解，腫瘤細胞增殖和生存能力增強，腫瘤細胞遷移，淋巴血管生成，免疫打擊逃避，轉(zhuǎn)移靶器官的趨化和生長。表1大致總結(jié)了這些過程所涉及到的分子改變［3］。

下面我們就以上過程所涉及到的分子改變來闡述腫瘤轉(zhuǎn)移的分子生物學機制。

1 腫瘤細胞黏附特性改變

細胞黏附包括癌細胞與癌細胞之間的同質(zhì)型黏附和癌細胞與基質(zhì)細胞之間的異質(zhì)型黏附。細胞黏附在惡性腫瘤轉(zhuǎn)移過程中發(fā)揮重要作用。侵襲發(fā)生時，一方面腫瘤細胞間的附著減弱，使腫瘤細胞脫落，另一方面，腫瘤細胞與基底膜的黏附增加，從而進入血循環(huán)造成轉(zhuǎn)移。

腫瘤細胞轉(zhuǎn)移的黏附分子（Cell Adhesion Molecules，CAM）是細胞膜上的一類跨膜糖蛋白，根據(jù)化學結(jié)構(gòu)和功能特征可以分為以下幾個基因家族：鈣黏蛋白家族、整聯(lián)素家族、免疫球蛋白超家族、選擇素家族和透明質(zhì)酸受體家族。

表1 腫瘤轉(zhuǎn)移過程中涉及到的分子改變

1.1 鈣黏蛋白家族（Cadherin，CAD）

鈣黏蛋白家族是一類鈣依賴性蛋白分子，屬Ⅰ型跨膜糖蛋白，主要參與同質(zhì)型細胞之間的黏附。根據(jù)CAD 所在組織的不同，主要分為內(nèi)皮鈣黏蛋白（E-CAD）、胎盤鈣黏蛋白（PCAD）、神經(jīng)鈣黏蛋白（N-CAD），最近發(fā)現(xiàn)一些新成員如：V-、M-、R-、及T-CAD。其 中 內(nèi) 皮 細 胞 鈣 黏 蛋 白（E-cadherin，ECAD）是研究較多的鈣黏蛋白［4］。E-CAD 主要分布于上皮組織，因為同質(zhì)型細胞間的黏附使瘤細胞之間保持密切的接觸，難以脫離原發(fā)瘤侵入周圍的組織和血管，故E-CAD 表達減少，有助于腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移。而如將編碼E-CAD 的DNA 插到瘤細胞基因組中，則可見其喪失轉(zhuǎn)移和浸潤能力［5］。對癌組織細胞中E-CAD 的表達水平及表達部位的檢測有助于提高惡性腫瘤的檢出率，并適當?shù)慕o予一定的措施加以保護，恢復E-cadherin介導的黏附功能可能成為臨床治療或預防癌轉(zhuǎn)移的有力手段［6］。

1.2 整合素家族（Integrins）

整合素由α、β兩個非共價結(jié)合糖蛋白亞基組成，是一類異二聚體膜表面蛋白粘附分子，屬Ⅰ型跨膜糖蛋白。在許多腫瘤中，整合素的表達水平與腫瘤細胞的侵襲轉(zhuǎn)移呈正相關(guān)。整合素介導癌細胞與細胞外基質(zhì)的粘附，是由于整合素能識別層粘連蛋白等成分含有的精—甘—天冬（RGD）序列，將含有RGD序列的合成肽與黑色素瘤細胞混合后，能明顯降低該腫瘤在肺組織中轉(zhuǎn)移灶的形成，這為探索腫瘤轉(zhuǎn)移的治療提供了一條新線索［7］。整合素的另一重要功能是信號轉(zhuǎn)導。它通過兩種機制傳遞信號：外向信號傳遞和內(nèi)向信號傳遞。外向信號傳遞是，通過細胞本身功能狀態(tài)的改變，將細胞內(nèi)的信號事件通過其胞內(nèi)區(qū)傳遞到胞外，調(diào)節(jié)整合素與配體的結(jié)合、整合素的聚集以及隨后形成的粘著斑-細胞骨架蛋白與信號分子的復合物，進而影響整合素分子的親和性、親和力及細胞外基質(zhì)的變化等［8］。內(nèi)向信號傳遞是，整合素與其配體結(jié)合后向細胞內(nèi)傳遞信號，主要包括FAK-Ras-MAPK，F(xiàn)AK-PI3K，F(xiàn)AK-STAT1等通路傳遞到細胞內(nèi)，最后影響基因的表達，進而影響細胞的增殖、基因轉(zhuǎn)導、凋亡等生物學行為［9，10］。

1.3 免疫球蛋白超家族（Immunoglobulin superfamily，IgSF）

IgSF因其分子結(jié)構(gòu)中含有與免疫球蛋白結(jié)構(gòu)類似的片段而得名，其結(jié)構(gòu)特點為細胞外區(qū)包含有一個或數(shù)個Ig樣功能區(qū)。包括ICAM-1、ICAM-2、ICAM-3，血管細胞黏附分子（Vascular cell adhesion molecule，VCAM-1）、CD31等。研 究 表 明IgSF的許多黏附因子與腫瘤轉(zhuǎn)移有關(guān)，通過配體、受體結(jié)合介導非Ca2+依賴性同質(zhì)或異質(zhì)細胞黏附。如ICAM-1其主要介導兩個重要功能，一是介導細胞黏附促進腫瘤轉(zhuǎn)移，二是可以提高宿主防御機制如淋巴細胞介導的腫瘤細胞毒性［11］。

1.4 選擇素家族（Selectin family）

選擇素是一類以糖基為其識別配體的黏附分子，包括白細胞（L-Selectin）、血小板（P-Selectin）和內(nèi)皮選擇素（E-Selectin）。鈣依賴的凝集素功能區(qū)位于選擇素分子細胞外區(qū)的遠端，與表達在中性粒細胞和單核細胞上的路易士酸結(jié)合（Sialyl-Lex）。在炎癥過程中，選擇素誘導表達，啟動白細胞滾動（Rolling），繼而由整合素和免疫球蛋白超家族的相互作用介導捕捉（Arrest）、穿越血管（Extravasation）［12］。Roselli等［13］研究發(fā)現(xiàn)，肺鱗癌患者血液中sP-選擇素與sE-選擇素明顯高于正常人，且sP-選擇素和sE-選擇素表達水平均與肺鱗癌的發(fā)展階段有關(guān)。研究還發(fā)現(xiàn)，sE-選擇素與肺鱗癌的遠處轉(zhuǎn)移有關(guān)。

1.5 透明質(zhì)酸受體（Hyaluronic acid receptor）

透明質(zhì)酸受體是一種多功能細胞表面跨膜糖蛋白，主要與ECM 中的透明質(zhì)酸結(jié)合，也能與層黏連蛋白、膠原蛋白、纖維黏連蛋白等分子結(jié)合，參與細胞和基質(zhì)的黏附，進而促進腫瘤轉(zhuǎn)移。CD44就是與腫瘤轉(zhuǎn)移有關(guān)的該類受體之一，它是種跨膜糖蛋白，根據(jù)緊鄰跨膜區(qū)的胞外是否存在可變區(qū)，分為標準型（CD44s）和變異型（CD44v），研究發(fā)現(xiàn)，CD44v的高表達與腫瘤的進展和轉(zhuǎn)移密切相關(guān)［14］。

2 腫瘤細胞周圍基質(zhì)蛋白分子水解

ECM 是腫瘤周圍微環(huán)境的一部分，腫瘤細胞降解基質(zhì)蛋白是局部侵襲和轉(zhuǎn)移的必需步驟，而降解的基質(zhì)蛋白對腫瘤細胞的生長增殖有幫助［15］。

2.1 基質(zhì)金屬蛋白酶家族（MMPs）

MMPs是一類能降解細胞外基質(zhì)的高度保守蛋白水解酶［16］。它在腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移中起到重要作用。

2.1.1 MMPs促進生長因子分泌，加速腫瘤的生長、侵襲、轉(zhuǎn)移

腫瘤及其微環(huán)境形成過程中，基質(zhì)細胞與腫瘤細胞都能分泌MMPs，MMPs又能促進腫瘤細胞分泌各類生長因子，從而使腫瘤生長加快。

2.1.2 MMPs誘導腫瘤細胞凋亡耐受

腫瘤細胞能夠逃避凋亡是腫瘤發(fā)生的重要環(huán)節(jié)。MMPs能誘導腫瘤細胞產(chǎn)生凋亡耐受而長期存活導致腫瘤發(fā)生。

2.1.3 MMPs促進腫瘤血管生成

多項研究顯示，MMPs表達增加，VEGF／VEGF 受體也相應增加，從而促進血管形成。

2.1.4 MMPs降解ECM 促進腫瘤轉(zhuǎn)移

腫瘤轉(zhuǎn)移是一個復雜的過程，其中ECM 的降解起著重要作用，ECM 是阻止腫瘤轉(zhuǎn)移的第一道屏障。目前發(fā)現(xiàn)MMPs能降解幾乎所有的ECM 成分，使基底膜產(chǎn)生局部的缺損，腫瘤細胞由此方式穿過血管的基底膜缺損處進入血管，形成轉(zhuǎn)移［17］。

2.2 尿激酶纖溶酶激活物

它是以無活性的尿激酶纖溶酶激活物前體通過自分泌和旁分泌的方式分泌的，并與糖基磷脂酰肌醇（Glycosyl-phosphatidylinositol，GPI）相連的尿激酶纖溶酶激活物受體（uPAR）結(jié)合［18］。一旦結(jié)合，膜結(jié)合的纖溶酶將尿激酶纖溶酶激活物前體剪切成雙鏈酶。纖溶酶繼而可降解循環(huán)或組織蛋白酶原，主要是基質(zhì)金屬蛋白酶家族，或生長因子?？傊瑄PA／uPAR 系統(tǒng)在局部緊密接觸部位具有引起蛋白溶解功能，在腫瘤遷移過程中起關(guān)鍵作用［19］。

3 腫瘤細胞增殖和生存能力增強

在腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移時，由于MMPs分泌增加，促進腫瘤細胞分泌各類生長因子：表皮生長因子（EGF），胰島素樣生長因子（IGFs），成纖維細胞生長因子（FGF），這些因子都具有促進腫瘤細胞有絲分裂的能力，生長因子的增加大大加快的腫瘤細胞的增殖［20］。

4 腫瘤細胞的遷移

腫瘤細胞運動能力的強弱受多種運動因子的影響，分裂素就是運動因子中的一種，它能多方面刺激細胞的運動如遷移、趨化、吞噬等。根據(jù)功能分裂素又分為三種主要類型：①刺激癌細胞的運動和浸潤的因子，包括運動刺激因子、單核細胞系的分散因子、神經(jīng)膠質(zhì)細胞來源的運動因子和自分泌運動因子（Autocrine motility factors，AMF）等；②刺激生長和運動的因子，包括肝細胞生長因子（Hepatocyte growth factor，HGF）或稱擴散因子、表皮生長因子（Epidermal growth factor，EGF）、白細胞介素1，3和6等；③促進運動而抑制生長的因子，如轉(zhuǎn)化生長因子（transforming growth factor，TGF）和干擾素等［21］。

4.1 Met-SF／HGF信號

肝細胞生長因子／分散因子（Hepatocyte growth factor／scatter factor，SF／HGF）是一種局部誘導因子。它能與Met受體（c-Met）結(jié)合，該受體是一種酪氨酸激酶受體。SF／HGF 與c-Met結(jié)合后刺激黏著斑激酶FAK 的酪氨酸磷酸化，并且與Ras信號通路關(guān)聯(lián)，可以促進腫瘤生長；c-Met還可以發(fā)生自身磷酸化，影響腫瘤細胞的生存和運動［22］。

5 淋巴血管生成

惡性腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移依賴于豐富的營養(yǎng)供給，所以需建立自己的血管網(wǎng)絡，從而打破宿主內(nèi)在微環(huán)境的平衡，而且在腫瘤轉(zhuǎn)移過程中，微血管的生成貫穿了始終。因此，微血管的形成是腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵。血管生成主要依靠從宿主和腫瘤細胞分泌的血管生成分子，如：血管內(nèi)皮生長因子（Vascular endothelial growth factor，VEGF）、堿性成纖維細胞生長因子（Basic fibroblast growth factor，bFGF）、腫 瘤 壞 死 因 子-α（Tumor necrosis factor-α，TNF-α）、轉(zhuǎn) 生 長 因 子-α（Transforming growthfactor，TGF-α）等，從而誘導新生血管形成。

5.1 血管內(nèi)皮生長因子

血管內(nèi)皮生長因子（Vascular Endothelial Growth Factor，VEGF）是一類多功能的細胞因子家族，包括：VEGF-A、VEGFB、VEGF-C、VEGF-D、VEGF-E 和 胎 盤 生 長 因 子（Placenta growth factor，PGF）等多個成員，其在血管生成和淋巴管生成中具有直接和間接的調(diào)控作用，可以促進內(nèi)皮細胞增殖、促進血管生成及增加血管的通透性。在腫瘤浸潤生長和轉(zhuǎn)移中，VEGF是介導新生血管生成的重要因素，可強烈促使血管內(nèi)皮細胞進行有絲分裂，進而形成新的血管，已被認為是促進腫瘤血管生成最強的細胞因子，對于新生血管是必要的［23］。

5.2 成纖維細胞生長因子

包括酸性及堿性成纖維細胞生長因子等，其中以堿性成纖維細胞生長因子介導血管生成的作用最強，且其可由許多腫瘤和正常組織產(chǎn)生。既是內(nèi)皮細胞的絲裂原，又是內(nèi)皮細胞運動的趨化因子［24］。

6 免疫打擊逃避

當脫落進入血循環(huán)的腫瘤細胞在轉(zhuǎn)移過程中要逃過機體的免疫監(jiān)視才能存活下來，最后轉(zhuǎn)移到靶器官生長。迄今已經(jīng)明了的免疫逃逸機制包括腫瘤誘導的抗原呈遞的減弱，免疫抑制因子的上調(diào)，增加或補充調(diào)節(jié)細胞的數(shù)量參與到免疫抑制網(wǎng)絡，這些細胞包括調(diào)節(jié)性T 細胞，骨髓的抑制性細胞，特殊的成熟和不成熟的調(diào)節(jié)性樹突狀細胞的亞群，另外，負向共刺激信號的激活和Fas系統(tǒng)的反擊策略也是腫瘤逃避免疫殺傷的基本手段［25］。

對腫瘤免疫逃逸機理的研究有助于人們尋找和設計新的腫瘤免疫治療方法和途徑。但由于免疫逃逸機制的多樣性，又給研究臨床治療帶來難題。

7 轉(zhuǎn)移靶器官的趨化和生長

腫瘤向遠端器官的轉(zhuǎn)移是有選擇性而并非隨機的。目前有三種理論來解釋這種歸巢現(xiàn)象：①選擇性生長，即腫瘤細胞從血液循環(huán)或者淋巴循環(huán)向組織內(nèi)的滲透是廣泛存在的，但只在具有適合的生長因子和細胞外基質(zhì)的環(huán)境中生存；②腫瘤細胞只選擇性地在歸巢器官的內(nèi)皮表面附著生長；③腫瘤細胞只向產(chǎn)生特異的水溶性的吸附因子的器官趨化。Muller等［26］證實趨化因子及其受體在決定腫瘤轉(zhuǎn)移部位上起著非常重要的作用。

以上所列舉到的黏附分子、蛋白溶酶、細胞因子及生長因子等并不僅僅局限于某個步驟之內(nèi)，而是在腫瘤發(fā)生和發(fā)展的不同階段有不同的表達，但共同作用于腫瘤轉(zhuǎn)移。通過對腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移級聯(lián)反應中的分子生物學機制研究，從而發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵環(huán)節(jié)或分子，為我們臨床治療腫瘤奠定科學基礎(chǔ)。

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