黨瑤 皇甫輝 秦藝驍 車琴 郝曉龍 綜述 王斌全 審校

頭頸部鱗狀細胞癌(Head and neck squamous cell carcinoma，HNSCC)是主要源于上呼吸道、消化道非角化上皮惡性增生的腫瘤。HNSCC在全球常見惡性腫瘤中居第六位，死亡率約占所有惡性腫瘤的1%～2%[1]。晚期HNSCC易發(fā)生轉移，轉移型HNSCC患者的一般情況及治療效果更差，癌癥轉移為HNSCC患者預后差及病死率高的常見原因。而HNSCC轉移機制并非十分明了，因此探究HNSCC轉移的機制及其影響因素可為HNSCC患者的診治手段提供更多新的思路，對提高患者生存率及生存質量具有極為重要的臨床價值，也是目前國內(nèi)外眾多學者所關注的熱點話題。

1 HNSCC腫瘤轉移機制

1.1 上皮間質轉化(Epithelial to mesenchymal transition，EMT)導致HNSCC轉移的作用機制

腫瘤轉移是指腫瘤細胞離開原發(fā)部位后侵入淋巴管、血管或體腔，到達目標部位后，長出與原發(fā)腫瘤不相連續(xù)但組織學類型相同的腫瘤。HNSCC轉移癌的發(fā)生首先要求比較穩(wěn)定的鱗狀上皮癌細胞獲得運動及侵襲能力后離開原發(fā)部位[2]，此過程研究較多的機制為經(jīng)過EMT(Epithelial to mesenchymal transition，EMT)后癌細胞獲得自由遷移及侵襲的能力[3]，導致HNSCC腫瘤轉移的發(fā)生。

EMT是指在某些生理或病理情況下，上皮細胞向間質細胞轉化的現(xiàn)象，該現(xiàn)象的結果使結構緊密具有頂-底極性的上皮細胞轉化為結構松散具有遷移、侵襲等特征的間質細胞[4]。腫瘤細胞經(jīng)EMT過程后，其上皮細胞表型如E-鈣粘蛋白(E-cadherin)和β-連環(huán)蛋白(β-catenin)等表達降低而間質細胞表型如N-鈣粘著蛋白(N-cadherin)、α-平滑肌肌動蛋白(α-SMA)及成纖維細胞特異蛋白-l(Fibroblast-specific protein-1，F(xiàn)SP-1)等表達增加，造成細胞之間粘附力喪失，而遷移的潛能和侵襲力增加[4]。并有研究表明，EMT與HNSCC轉移癌的發(fā)生關系密切[5]。

在轉移性HNSCC中檢測到E-cadherin表達水平下降[6]，同時間質細胞表型N-cadherin和波形蛋白表達水平增高[7]，提示在轉移性HNSCC發(fā)生過程中EMT發(fā)揮著重要作用。E-cadherin是一種重要的細胞黏附分子，單個的鈣粘蛋白通過免疫球蛋白結構域相互連接形成鈣粘蛋白拉鏈，其主要作用為調(diào)節(jié)細胞之間的緊密粘合，控制細胞的移動。N-cadherin為一種Ca2+依賴性細胞-細胞糖蛋白，在腫瘤細胞中表達的N-cadherin使腫瘤細胞失去細胞粘附性，獲得浸潤能力[8]。并有人提出“鈣粘蛋白轉換(即N-cadherin表達增高而E-cadherin表達降低)”可用來監(jiān)測轉移性HNSCC中EMT過程的發(fā)生。

1.2 癌細胞偽足導致HNSCC轉移的作用機制

經(jīng)過EMT過程，癌細胞獲得運動及侵襲能力，又有研究觀察到，癌細胞上有細絲狀突起的偽足產(chǎn)生，該偽足可通過降解基底膜及周圍的細胞外基質(Extracellular matrix，ECM)產(chǎn)生的通道使癌細胞轉移至血管或淋巴管中[9]。偽足主要通過增加多種基質金屬蛋白酶(Matrix metallo proteinases，MMPs)的產(chǎn)生，使基底膜及ECM的降解增加，進而促進轉移癌的發(fā)生[10]。在HNSCC癌細胞上可見到侵襲性偽足[9]，故癌細胞偽足在HNSCC轉移癌的發(fā)生中發(fā)揮重要作用。

基底膜為位于上皮細胞基底面上分隔細胞與深部的結締組織的一層薄膜，主要作用使上皮細胞只沿基底膜橫向移動，防止進入ECM。后者為大分子的非細胞結構，主要成分包括纖維結構蛋白、糖蛋白、生長因子和蛋白聚糖等，這些蛋白可形成具有物理和生化支持功能的結構，在周圍細胞的增殖及黏附起重要作用，其結構的改變可為細胞的轉移提供遷移通道。MMPs可降解基底膜及ECM[11]，為腫瘤轉移提供有利條件，MMPs是一類依賴鋅離子及鈣離子的內(nèi)肽酶，參與ECM的代謝，常由癌細胞產(chǎn)生。HNSCC癌細胞上產(chǎn)生的偽足可通過增加MMP-2、MMP-9和MMP-14等與HNSCC轉移癌相關的MMPs的表達來促進HNSCC中基底膜和ECM的降解，增加轉移癌的發(fā)生[12]。并有研究表明MMP-2和MMP-9水平與HNSCC患者的局部浸潤、頸淋巴結轉移、腫瘤進展和預后相關[13]。

2 HNSCC轉移的影響因素

2.1 缺氧環(huán)境促進HNSCC轉移

HNSCC轉移癌的發(fā)生受多種因素的影響，惡性腫瘤生長所在的缺氧環(huán)境在促進癌細胞EMT誘導過程及偽足的形成中發(fā)揮重要作用，進而可促進癌細胞的侵襲、轉移。癌細胞快速生長將大量消耗組織周圍的氧氣，而機體向腫瘤組織供氧不能相應的增加，腫瘤組織內(nèi)缺氧刺激血管內(nèi)皮生長因子(Vascular endothelial growth factor，VEGF)表達上調(diào)，新生的具有高滲漏和不規(guī)則結構等特征的血管向腫瘤組織供氧能力與正常血管相比較差，故腫瘤細胞仍處于缺氧環(huán)境中[14-15]。有研究表明，HNSCC癌細胞所處的缺氧環(huán)境可通過激活Notch信號傳導通路誘導EMT過程及偽足的形成，造成癌細胞的侵襲和遷移，抑制該信號通路后EMT過程也被抑制，轉移癌形成被逆轉[16]。

癌細胞所處的缺氧環(huán)境還可導致缺氧誘導因子1(Hypoxia inducible factor-1，HIF-1)表達增加，并以依賴HIF-1的方式增強了癌細胞EMT誘導過程[17]。HIF-1啟動HNSCC癌細胞EMT過程主要通過高表達的Slug、Twist兩種轉錄因子實現(xiàn)的[18]。Slug也被稱為Snail2，屬于Snail家族成員之一，在腫瘤的侵襲及炎癥反應過程中發(fā)揮重要作用。HIF-1可通過提高Slug蛋白的活性啟動EMT過程進而增加HNSCC的侵襲轉移。Huang等[19]的研究報道在缺氧條件下，Slug還可增加MMPs的表達，增加EMT誘導及ECM降解，進而促進HNSCC癌細胞的侵襲和轉移；Twist在多種惡性腫瘤中表達均較活躍，并在轉移癌中有較高水平的表達[20]。有研究表明在HNSCC中，低氧誘導的EMT及癌癥轉移過程可能是通過上調(diào)Twist表達水平實現(xiàn)的[21]。體外低氧條件下高表達的Twist激活了BMI1的表達，后者屬于polycomb家族成員之一，且在腫瘤組織中高表達，高表達的Twist和BMI1協(xié)調(diào)作用使E-cadherin表達下降[21]，故可誘導EMT過程導致HNSCC轉移癌的發(fā)生，后續(xù)實驗敲低Twist后逆轉了HNSCC中EMT過程及癌細胞的轉移。

2.2 癌細胞糖酵解途徑促進HNSCC轉移

癌細胞的代謝途徑即糖酵解途徑也可促進HNSCC轉移。在缺氧條件下癌細胞的代謝途徑傾向于向耗氧較少的糖酵解途徑轉化，仍有研究表明，即使在氧氣充足的情況下，癌細胞的代謝途徑仍為糖酵解途徑[22]，可能由于該途徑產(chǎn)生ATP速度較快，對癌細胞競爭利用葡糖糖的自身代謝及生長有利；該途徑還可產(chǎn)生大量乳酸，所造成的酸性環(huán)境可增加癌細胞的轉移潛能及對治療的抵抗力[23]，糖酵解途徑還可誘導癌細胞EMT過程及偽足形成，增加癌細胞的侵襲和遷移能力。

缺氧環(huán)境及高表達的HIF-1可誘導葡萄糖轉運蛋白(Glucose transporter，GLUT)和乳酸脫氫酶A(Lactate dehydrogease A，LDHA)表達上調(diào)，從而使腫瘤細胞的能量代謝向糖酵解途徑轉變[24]。缺氧也可增加HNSCC癌細胞中與糖酵解過程相關基因如MCT1、MCT4、GLUT1和LDHA的表達水平，加速糖酵解途徑的進程[25]。缺氧條件下HNSCC癌細胞還可通過間質粘附素(Metadherin，MTDH)與HIF-1之間的正反饋調(diào)節(jié)通路促進癌細胞的糖酵解過程，均可誘導癌細胞EMT過程及偽足的形成[25]，從而促進癌癥轉移。

磷酸果糖激酶-2/果糖-2，6-二磷酸酶3(Phosphofructokinase-2/Fructose-2，6-Bisphosphatase 3，PFKFB3)為糖酵解過程激活劑，促進糖酵解過程中對葡萄糖的攝取，在癌癥組織中常常過表達[26]。Li等[27]進行的小鼠動物實驗證明通過靶向抑制PFKFB3可使HNSCC癌細胞的糖酵解過程受阻，阻礙了癌細胞侵襲偽足的形成進而抑制癌癥的轉移。2-脫氧-D-葡萄糖(2-Deoxy-D-glucose，2-DG)為糖酵解途徑的抑制劑，Xu等[28]進行的一項研究結果表明，HNSCC癌細胞在體外經(jīng)2-DG處理后，逆轉了經(jīng)EGF誘導的EMT過程，抑制癌細胞的遷移和侵襲。

2.3 腫瘤相關細胞可促進HNSCC轉移

癌癥的轉移過程有多種腫瘤相關細胞的參與，其中與HNSCC轉移癌發(fā)生密切相關的細胞類型主要包括腫瘤相關巨噬細胞(Tumor-associated macrophage，TAM)、腫瘤相關成纖維細胞(Cancer-associated fibroblasts，CAF)及腫瘤相關中性粒細胞(Tumor-associated neutrophil，TAN)等。

TAM是參與腫瘤相關炎癥反應的細胞之一，可促進HNSCC癌細胞的EMT誘導過程，在腫瘤侵襲轉移過程中發(fā)揮重要作用。Gao等[29]的實驗結果顯示在TAM與HNSCC癌細胞的共培養(yǎng)系統(tǒng)中，TAM可分泌大量內(nèi)皮生長因子(Epithelial Growth Factor，EGF)和轉化生長因子-β(Transforming growth factor-β，TGF-β)，通過激活EGFR/ERK1/2信號傳導通路誘導HNSCC癌細胞的EMT過程，導致HNSCC癌細胞的侵襲和轉移。TAM還可產(chǎn)生巨噬細胞遷移抑制因子(Migration inhibitory factor，MIF)，在包括HNSCC在內(nèi)的眾多癌癥類型中，MIF與EMT的誘導過程關系密切，并有研究證明MIF的低表達可抑制HNSCC癌細胞的增殖和轉移[30]。體外細胞實驗表明，與HNSCC轉移癌相關的M2型巨噬細胞增加了HNSCC癌細胞偽足的形成，進而促進HNSCC癌細胞遷移[29]。

CAF是腫瘤基質中主要細胞類型，主要功能為維持腫瘤細胞生長的有利環(huán)境，還可釋放多種細胞因子，以調(diào)節(jié)腫瘤細胞的增殖、侵襲、轉移等過程。有研究表明，CAF可能在HNSCC癌細胞的EMT誘導過程中發(fā)揮重要作用，CAF分別與原發(fā)性HNSCC癌細胞及轉移性HNSCC癌細胞共培養(yǎng)系統(tǒng)進行檢測，結果顯示在轉移性HNSCC癌細胞的系統(tǒng)中存在E-cadherin表達下調(diào)[31]。并有體外實驗結果表明，CAF表達的細胞分子如基質細胞衍生因子1(Stromal cell-derived factor，SDF-1)可通過激活PI3K-Akt/PKB信號傳導通路誘導HNSCC細胞中的EMT過程而促進癌細胞的轉移[32]。CAF同樣可分泌大量的TGF-β，經(jīng)非Smad介導的TGF-β信號傳導通路誘導HNSCC癌細胞的EMT過程，導致轉移性HNSCC的發(fā)生[33]。

TAN是浸潤至腫瘤組織內(nèi)的中性粒細胞，在腫瘤進展、癌細胞遷移和免疫抑制等多個方面都發(fā)揮著重要的作用[34]。TAN的促腫瘤表型N2可在缺乏干擾素-β(Interferon-β，IFN-β)的情況下使細胞因子如趨化因子(C-X-C基序)受體(Chemokine(C-X-C motif)receptor 4，CXCR4)、VEGF和MMP-9的表達增加進而促進ECM降解，增加HNSCC轉移癌的發(fā)生[35]。并有研究表明TAN與HNSCC癌細胞的偽足形成有關，在TAN和HNSCC癌細胞的體外共培養(yǎng)系統(tǒng)中，TAN增加了腫瘤壞死因子(Tumor necrosis factor-α，TNF-α)和白介素-8(Interleukin-8，IL-8)的分泌，刺激癌細胞偽足形成、基底膜及ECM的降解，增加了HNSCC癌細胞的侵襲性[36]。

2.4 神經(jīng)前體細胞表達發(fā)育下調(diào)9(Neural precursor cell expressed developmentally downregulated 9，NEDD9)可促進HNSCC轉移

有研究表明NEDD9的過表達可造成HNSCC癌細胞偽足的形成、MMP的分泌，使ECM降解，最終造成癌細胞的侵襲和遷移[36]。NEDD9是Crk相關底物(Crk-associated substrate，CAS)家族成員之一，在多種癌癥類型中高度表達，并參與癌細胞的粘附、遷移和侵襲。Lucas等[37]進行一項研究表明HNSCC癌細胞遷移和侵襲是依賴NEDD9而發(fā)生的，免疫組織化學分析顯示NEDD9的過表達可增加癌細胞侵襲偽足的形成及MMP-14的表達，在基底膜及ECM降解過程中發(fā)揮重要作用，進而導致HNSCC轉移癌的發(fā)生。

3 小結與展望

本文簡要敘述了轉移性HNSCC中觀察到的主要細胞及分子改變，對HNSCC癌細胞的轉移機制及其影響因素作了簡要的敘述。HNSCC癌細胞經(jīng)EMT過程獲得侵襲和遷移能力，生長出可降解基底膜及ECM的偽足，共同促進HNSCC轉移癌的發(fā)生；癌細胞所處的缺氧環(huán)境、癌細胞的代謝途徑、部分腫瘤相關細胞及NEDD9的過表達等均可促進HNSCC癌細胞EMT過程及偽足的產(chǎn)生，增加HNSCC癌癥的轉移。盡管HNSCC的轉移機制并非十分明確，但相信隨著研究的不斷深入，其轉移機制及其影響因素將會更加清晰，從而將為HNSCC轉移癌患者提供更全面的臨床診療思路。