李 明 綜述,劉躍亮 審校(.重慶市巫溪縣人民醫(yī)院檢驗科 405800；2.重慶市中醫(yī)院檢驗科 400000)

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·綜 述·

腫瘤細胞休眠的新機制研究進展

李 明1綜述,劉躍亮2△審校
(1.重慶市巫溪縣人民醫(yī)院檢驗科 405800；2.重慶市中醫(yī)院檢驗科 400000)

腫瘤轉(zhuǎn)移； 腫瘤復(fù)發(fā)； 腫瘤細胞休眠

生物細胞休眠是普遍存在于生物界的一種自然現(xiàn)象。近年來眾多研究表明，腫瘤細胞休眠是腫瘤復(fù)發(fā)和遠處轉(zhuǎn)移的主要原因。對腫瘤細胞休眠機制研究，目前較明確的機制，如各種因素激活休眠相關(guān)基因、暫時性抑制腫瘤血管生成、腫瘤細胞自身的免疫逃逸、生物體癌基因與抑癌基因之間的相互作用、信號轉(zhuǎn)導的分子機制等因素。然而，研究的主要目的是發(fā)掘更有效的腫瘤治療方法與手段，如通過有意地促進腫瘤細胞休眠，延緩腫瘤轉(zhuǎn)移與復(fù)發(fā)，抑制惡性腫瘤的快速進展，在早期即抑制腫瘤的發(fā)展等。本方通過閱讀大量文獻，收集并整理針對腫瘤細胞休眠的新思路、新方法及通過建立各種實驗動物模型并進行科學觀察得出的最新進展，為腫瘤治療新方法、新思路提供有力的科學依據(jù)和理論支持，現(xiàn)綜述如下。

1 腫瘤轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)

腫瘤患者死亡的主要原因就是腫瘤轉(zhuǎn)移和(或)抗腫瘤治療后復(fù)發(fā)，而且在早期并沒有發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)移或復(fù)發(fā)的任何跡象。這種令人費解的臨床現(xiàn)象，成為現(xiàn)代腫瘤學理論研究人員的研究熱點與重點。腫瘤細胞分散地存在并且播散到機體的其他部位或組織，多數(shù)學者認為這可能在腫瘤診斷的早期就已經(jīng)發(fā)生。對腫瘤患者實施輔助治療，通常被認為可以有效預(yù)防局部腫瘤復(fù)發(fā)或可以靶向抑制殘留病灶內(nèi)的腫瘤細胞。臨床數(shù)據(jù)表明部分患者通過輔助治療得到一定的治療效果，但是，不是所有患者都能獲得同樣的效果。有研究數(shù)據(jù)證實，殘留病灶內(nèi)散在的腫瘤細胞，其生物學特性與原發(fā)腫瘤或已經(jīng)發(fā)生轉(zhuǎn)移的腫瘤細胞的生物學特性有很大差異，造成這種差異的主要原因是分散于病灶內(nèi)的腫瘤細胞可以使患者無任何臨床癥狀和不表達可檢測到的腫瘤分子標記，而且可以進入休眠狀態(tài)，對靶向治療藥物或常規(guī)抗腫瘤藥物不敏感或逃避。如乳腺癌患者中，大約有62%的患者在5年內(nèi)再次產(chǎn)生可檢測到的腫瘤標記物[1]，這些結(jié)果或許在暗示分散的腫瘤細胞可以引起復(fù)發(fā)。因此，通過靶向抑制分散的休眠中的腫瘤細胞，或許可以延長更多腫瘤患者的生存期。

2 腫瘤細胞休眠的新機制

2.1 腫瘤細胞早期分散并進入休眠狀態(tài) 腫瘤細胞早期就出現(xiàn)分散現(xiàn)象，而且具有異質(zhì)性[2]，這群細胞被從休眠中喚醒后，在周圍微環(huán)境適宜的條件下，可能再次誘發(fā)腫瘤復(fù)發(fā)。腫瘤細胞進入休眠狀態(tài)，有其獨特的機制，與發(fā)生轉(zhuǎn)移的腫瘤細胞不同。轉(zhuǎn)移的腫瘤細胞，先在經(jīng)過上皮細胞與間葉細胞之間的過渡轉(zhuǎn)換[1]，這種過渡細胞可能會稍晚于腫瘤細胞發(fā)生分散。早期發(fā)生分散的腫瘤細胞，先經(jīng)過長時間的休眠，再過渡為可轉(zhuǎn)移的腫瘤細胞[3]。關(guān)于腫瘤細胞團早期發(fā)生分散，目前可獲得的研究數(shù)據(jù)表明，首先，早期分散的腫瘤細胞經(jīng)過獨自的分化并最終發(fā)展為與原發(fā)腫瘤細胞不同的生物學特性[1]，這解釋了為什么常規(guī)抗腫瘤治療沒有明顯的效果；其次，實驗動物模型研究表明，發(fā)生分散的腫瘤細胞處于休眠狀態(tài)，這得到了臨床證據(jù)支持[4]，長時間的休眠和分散，使得這部分腫瘤細胞對常規(guī)抗腫瘤治療不敏感，成為后期復(fù)發(fā)的源頭。此外，轉(zhuǎn)移生態(tài)位學說認為，早期發(fā)生分散的腫瘤細胞在機體內(nèi)其他部位獲得了一定的營養(yǎng)物質(zhì)支持[5]。早期分散的腫瘤細胞會主動發(fā)展為腫瘤轉(zhuǎn)移，即使這部分細胞一直處于休眠狀態(tài)，這表現(xiàn)為早期分散的腫瘤細胞和發(fā)生轉(zhuǎn)移的腫瘤細胞有著密切的關(guān)系，早期分散的腫瘤細胞群可以逃避抗腫瘤藥物而生存下來[6]，成為晚期腫瘤轉(zhuǎn)移的源頭。原發(fā)腫瘤與復(fù)發(fā)腫瘤細胞之間，其生物特性是有差異的，這種差異體現(xiàn)在殘留于患者體內(nèi)休眠的腫瘤細胞所表現(xiàn)出來的獨特的生物學特征。

2.2 休眠中的腫瘤細胞 有關(guān)腫瘤休眠，最早期是20世紀40年代由Wilis等人研究發(fā)現(xiàn)并命名；后來，被Hadfield等人再次進行了較詳細的描述。這兩篇文獻都源于在研究中觀察到腫瘤細胞有絲分裂周期停滯和細胞增殖抑制。休眠，被形容為三種形式：細胞休眠，通過內(nèi)在的或外在的機制使實體腫瘤細胞或分散的腫瘤細胞處于沉默狀態(tài)[7]；血管生成休眠，即腫瘤細胞團塊內(nèi)部，存活的分散的腫瘤細胞與因血管生成不良而死亡的腫瘤細胞之間的平衡；免疫介導的休眠，即腫瘤細胞團塊內(nèi)細胞本身分泌的毒素物質(zhì)的作用[8]使該團塊細胞數(shù)量保持相對平衡。臨床研究表明，散在的單個腫瘤細胞是不具有增殖能力的，因為不能檢測到任何細胞增殖相關(guān)標記物信息，這可能是細胞休眠的真實表現(xiàn)方式。另有學者將這一現(xiàn)象描述為細胞沉默。沉默是一種穩(wěn)定狀態(tài)，即非增殖狀態(tài)，與細胞衰老相比，這種狀態(tài)是可逆的。

2.3 腫瘤細胞休眠是可逆的細胞周期抑制 細胞衰老，即生長抑制，發(fā)生衰老的細胞不會再活化為休眠狀態(tài)的細胞，是不可逆的，而實驗研究所觀察到的細胞復(fù)制、增殖抑制，是通過癌基因誘導的應(yīng)激狀態(tài)[9]。分散的腫瘤細胞處于一種非增殖狀態(tài)或低度活躍的細胞周期狀態(tài)，可能是G0/G1期抑制[10]。然而，休眠信號暗示晚期復(fù)發(fā)的可能性[11]，表明這可能不是簡單的不同信號通路上的細胞生長因子的調(diào)節(jié)，而是部分基因參與的調(diào)節(jié)機制，如參與調(diào)節(jié)正常干細胞沉默的基因，如趨化因子CXCL12 (又稱基質(zhì)細胞衍生因子-1，SDF-1)[12]，這些基因可誘導處于靜止狀態(tài)的正常肌細胞、毛囊細胞和造血干細胞等，這些細胞內(nèi)大約62%的基因在處于休眠狀態(tài)的頭頸部肉瘤細胞中表現(xiàn)為表達上調(diào)[13]。在正常干細胞內(nèi)參與調(diào)節(jié)休眠狀態(tài)的信號分子，同時抑制癌基因信號分子而誘導細胞沉默[14]?；蛟S正是這些分散的腫瘤細胞，具有可以使正常干細胞處于靜止狀態(tài)的調(diào)節(jié)程序，而且這群細胞既具有持久而潛在的腫瘤初始化功能，又具有多能干細胞所特有的細胞生物特性，這解釋了為什么腫瘤細胞具有較高的適應(yīng)能力和生存能力，從而加速腫瘤惡化。

2.4 喚醒并殺滅休眠中的腫瘤細胞 目前，臨床抗腫瘤治療主要是針對處于增殖狀態(tài)的腫瘤細胞，并且取得了較顯著的效果。因此，在缺乏高效而特異的抗腫瘤藥物的情況下，處于休眠狀態(tài)的分散的腫瘤細胞被喚醒，必將加速腫瘤患者結(jié)局惡化。如果分散的腫瘤細胞能夠一直保持休眠狀態(tài)或在休眠狀態(tài)下將其殺滅，這將成為新的預(yù)防腫瘤轉(zhuǎn)移的戰(zhàn)略性思維。但是，這種思維缺乏足夠的研究數(shù)據(jù)支持。正如那些已經(jīng)產(chǎn)生耐藥的腫瘤細胞，能夠幸存于抗腫瘤藥物的靶向作用，是通過激活應(yīng)激信號機制或者通過變異產(chǎn)生耐藥基因[15]。此外，是否可以通過喚醒休眠狀態(tài)下的腫瘤細胞，促進傳統(tǒng)的抗增殖藥物消滅腫瘤細胞呢？目前的臨床數(shù)據(jù)顯示，化療藥物對增殖中的腫瘤細胞和遠處轉(zhuǎn)移的腫瘤細胞的作用效果不是很理想。較多文獻研究表明，從遺傳學角度分析，殘余的分散的腫瘤細胞具有極大的異質(zhì)性[16]。所以，喚醒處于休眠狀態(tài)的、分散的腫瘤細胞，就等于擴大了其遺傳變異特性，或激活其他尚不明確的腫瘤發(fā)生發(fā)展的分子機制，而產(chǎn)生不可想象的對其他疾病的抵抗治療。因此，喚醒休眠的分散的腫瘤細胞反而能促進腫瘤復(fù)發(fā)[17]。所以，不提倡喚醒休眠中的腫瘤細胞，繼續(xù)保持或誘導腫瘤細胞休眠[18-19]或在腫瘤細胞休眠下進行消滅，才是創(chuàng)新的治療戰(zhàn)略。

2.5 腫瘤細胞休眠的分子機制新進展 腫瘤細胞休眠的遺傳表型與減弱的磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B(PI3K-AKT)信號通路有密切關(guān)系[20]。在細胞微環(huán)境營養(yǎng)刺激下，腫瘤細胞分泌細胞因子，這種細胞因子可以抑制PI3K信號通路[21]，導致細胞沉默和誘導細胞自吞噬。早期即發(fā)生分散的腫瘤細胞，因為缺乏細胞黏附作用而出現(xiàn)營養(yǎng)貧瘠，這種細胞微環(huán)境條件使腫瘤細胞呈現(xiàn)短暫的細胞周期抑制。研究表明，這種抑制是因為EGFR-Y1086(epidermal growth factor receptor)自身磷酸化所造成的，以這種方式抑制AKT活化和細胞周期素Cyclin D1生物合成[22]。Balz 等[23]已經(jīng)從人骨髓中獲得了分散的乳腺癌細胞，研究發(fā)現(xiàn)這些細胞群增殖活性很低，但是給予充足的培養(yǎng)，這群細胞表現(xiàn)出明顯的增殖活性。而且，這群細胞依舊攜帶有在活體時的腫瘤細胞遺傳表型[24]。在體外生長較快的腫瘤細胞，在體內(nèi)則表現(xiàn)為休眠狀態(tài)[25]，并且在這些細胞中發(fā)現(xiàn)了較弱的甚至可檢測到的AKT-S473磷酸化產(chǎn)物，在這種微環(huán)境中，不影響腫瘤細胞在體外的增殖，但是，AKT信號通路的減弱，在一定程度上使分散的腫瘤細胞提前進入細胞沉默狀態(tài)。骨髓中分散的腫瘤細胞處于非增殖狀態(tài)，并且缺乏Ki67、增殖細胞核抗原(PCNA)等細胞增殖相關(guān)因子，但是，在這些細胞中減弱的AKT信號通路可使PI3K-AKT受到抑制，都能促進分散的腫瘤細胞沉默。此外，在休眠中的頭頸部肉瘤細胞中，AKT磷酸化水平是明顯減低的[24]。另有研究表明，這些沉默的細胞群表現(xiàn)為獨立于AKT信號通路的mTOR的過度活化，這一過程是通過上調(diào)小分子GTP酶RHEB和轉(zhuǎn)錄因子ATF6α[24]。小分子GTP酶RHEB、血清溶血磷脂酸(LPA)[26]和轉(zhuǎn)錄因子ATF6α共同使分散的頭頸部肉瘤細胞在抗腫瘤治療中幸存下來，并且不受細胞凋亡程序的影響而發(fā)生凋亡[27]。因此，細胞內(nèi)信號通路的自我適應(yīng)性調(diào)節(jié)，使調(diào)節(jié)分散的腫瘤細胞在休眠狀態(tài)下不受抗腫瘤藥物的影響而存活下來，成為日后腫瘤復(fù)發(fā)的源頭。

3 小 結(jié)

不斷更新的研究數(shù)據(jù)使對腫瘤分子機制的認識增添了更多新的內(nèi)容，同時，也為腫瘤治療提供新的思路和方法。眾多新的問題，需要研究人員進行深入的探索，目前針對腫瘤細胞休眠的研究，主要是在研究過程中需要可以有效地說明腫瘤細胞處于休眠狀態(tài)的可檢測標記物或其他有意義的信號分子，這對于將來進行靶向性藥物研究與開發(fā)是至關(guān)重要的，同時，也可以檢測患者體內(nèi)是否有休眠中的腫瘤細胞，作為評價腫瘤患者狀況的危險因子；當然，并不是所有的腫瘤都具有休眠的生物特性，如部分乳腺癌、前列腺癌，早在治療后前3年即復(fù)發(fā)，目前的研究數(shù)據(jù)沒有發(fā)現(xiàn)有休眠的任何特征；復(fù)發(fā)時間與診斷時間是有關(guān)系的，即使腫瘤復(fù)發(fā)了，沒有及時進行診斷也等于沒有發(fā)現(xiàn)，所以建議腫瘤患者能夠定期進行監(jiān)測，以監(jiān)視腫瘤復(fù)發(fā)與否。關(guān)于腫瘤細胞休眠研究中的其他問題，需要研究人員投入更多進行更深入的研究，為評估腫瘤患者治療效果，以及腫瘤靶向治療藥物開發(fā)提供新思路、新觀點和更有力的理論支持。

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10.3969/j.issn.1672-9455.2015.22.061

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