肿瘤侵袭转移

肿瘤侵袭与转移陈莉南通大学基础医学院恶性肿瘤为什么会侵袭与转移？过程中有无标记？能否预防？问题解答最终将是从肿瘤转移的分子机制中寻找。瘤细胞侵袭转移的过程是瘤细胞与宿主细胞之间相互作用的连续过程，这个过程是复杂、多步骤的。瘤细胞转移步骤：①肿瘤细胞同质型粘附降低，从原发灶脱离；②肿瘤细胞与细胞外基质（ECM）发生异质型粘附增加；③ECM降解；肿瘤细胞与ECM中大分子作用，分泌蛋白降解酶类降解ECM成分，形成肿瘤细胞移动的通道，并以此为诱导血管生成的基础；④肿瘤细胞运动性增强在粘附降解的过程中移动，穿透ECM，并穿透血管壁的基底膜进入循环；⑤在循环中运行逃避免疫系统识别与破坏；⑥到达继发部位后，在有新生血管形成的前提下增殖，形成转移灶。第一节瘤细胞同质型粘附下降同质型（homotypic）粘附是指同种细胞间的粘附，主要由存在于细胞表面的粘附分子（celladhesionmoleculeCAM）所介导。同质型粘附下降，促进肿瘤细胞从瘤体上脱落，所以CAM在肿瘤浸润和转移中起重要作用。1、钙粘蛋白（Cadherin）钙粘蛋白是钙依赖性跨膜糖蛋白，是一组依赖细胞外Ca2+的CAM，介导Ca2+依赖性细胞间粘附，通过同类或同分子亲和反应相结合。钙粘蛋白参与建立和维持细胞间连接，可能是最重要的形成细胞间联系的细胞粘附因子之一。已克隆了4种钙粘蛋白，一级结构相似，由723-748个氨基酸组成，每个钙粘蛋白分子包含一个信号肽，一个含三个重复结构的细胞外区，一个跨膜锚定作用的高疏水区，还有一个较长的胞内尾部。不同组织不同种族之间钙粘蛋白的同源性为50-60%。根据基因克隆免疫学特征及分布组织不同，将钙粘蛋白家族分为三个亚类:①E-Cad：见于成熟上皮细胞;②N-Cad：成熟N组织及肌肉组织;③P-Cad:起初在胎盘及上皮基底层发现，后来发现发育过程中在其它组织也有短暂表达。近来又发现新的亚类，如内皮细胞钙粘蛋白和桥连粘附蛋白（desmoglein），以及V-Cad,M-Cad,B-Cad，R-Cad,T-Cad等。钙粘蛋白选择性地与同种分子亲和性结合，这种粘附反应是利用其细胞外结构中“组-丙-颉”（HAV）序列来识别和介导的，钙粘蛋白的功能依赖于胞浆内结构与细胞骨架元件之间的作用。但这种作用是间接的与三种胞浆连锁蛋白（catenin）αβγ结合，这些分子与钙粘蛋白一起位于细胞的粘附小带(zonuleadherin)上，参与连接的形成与稳定。钙粘蛋白也是重要的形态分子，E-Cad作用于形成完整的上皮层，P-Cad则在基底层起作用，这些钙粘蛋白的存在对于保持上皮和内皮结构很重要，其表达改变将导致细胞-细胞间正常连接完整性的丧失。目前认为与肿瘤浸润、转移关系最密切的是E-Cad。许多研究证实E-Cad与肿瘤浸润、转移呈负相关，可能由于E-Cad能促进瘤细胞的同质型粘附不易使瘤细胞从瘤体上脱落。体外试验表明，有E-Cad表达的肿瘤细胞株无浸润性，而浸润型表型的肿瘤细胞株则无E-Cad表达。E-Cad表达与肿瘤细胞分化之间有密切关系，分化好的细胞E-Cad正常，分化差的细胞E-Cad不表达。编码E-Cad的基因是肿瘤抑制基因，此基因突变或缺失导致细胞过度增生，细胞形态及分化异常。转染E-CadcDNA可抑制肿瘤细胞的浸润转移。Vleminchix等给高浸润性细胞株转染E-CadcDNA，使其浸润性降低，体内形成肿瘤后分化亦较未转染的细胞好。转染E-Cad反义RNA到E-Cad高表达的细胞株中，使E-Cad表达下调，并促使浸润。Navarro等给E-Cad低表达的高恶性度细胞转染E-Cad而抑制其成瘤性。Chen等给鼠成纤维细胞（L细胞）转染E-CadcDNA，结果抑制其转移和浸润。可能与E-Cad能稳定细胞间连接，促进细胞分化，促进细胞间信息传递有关。Biawy报道67%舌鳞癌E-Cad表达下降。E-Cad（-）者淋巴结转移发生率远高于E-Cad（+）者。以携带E-CadmRNA的质粒转染高侵袭性的癌细胞，可使其侵袭性消失。因此认为E-Cad是一种抑制侵袭转移的因子。然而并非所有肿瘤的转移都与E-Cad表达呈负相关。GunjiN等报道E-Cad表达与原发性胰腺癌肝转移不存在显著关系。2、瘤细胞表面电荷增加瘤细胞表面电荷增加时瘤细胞间的排斥力增大，促使瘤细胞从瘤体上脱落。瘤细胞表面电荷大小可以通过电泳速度表现出来。细胞电泳率的大小与转移呈负相关。所以细胞电泳速度被认为是筛选不同浸润和转移潜能瘤细胞的初筛标记。此外溶解性酶的释放，细胞间隙压力的增加，也有利于瘤细胞从瘤体上脱落下来。第二节瘤细胞异质型粘附的增加异质型（heterotypic）粘附是指瘤细胞与宿主细胞，或宿主基质的粘附。瘤细胞脱离瘤体，浸润到基底膜或穿过基底膜遭遇宿主基质和宿主细胞，这一过程就是异质型粘附的过程。这一过程有利于瘤细胞穿过基质、基底膜的血管壁，有利于瘤细胞在血管内聚积。（一）整合素（Integrin）是一组介导异质粘附的细胞粘附分子。整合素：由α/β亚单位通过非共价键相连的异二聚体，是一类细胞表面糖蛋白，现已发现18种α亚单位和11种β亚单位，可形成20多种整合素。整合素配体：Ⅰ型、Ⅳ型胶原、LN、FN、Vitronectin、endotoxin、ICAM-1、VCAM-1。整合素与相邻细胞上或ECM中相应配体相结合，参与细胞信号传导及细胞骨架改变。在细胞生长、分化、形成连接和维持极性等方面起重要作用。在肿瘤转移中研究整合素：表达增加或新增表达减少或消失表达构型的改变整合素及配体在APC/靶细胞上的对应关系根据作用方式分三类：①介导细胞与ECM的粘附反应：α4/β1、α5/β1、αV/β1均可与FN相结合；αV/β3、αV/β5可与LN相结合，αV/β3还可与纤维蛋白原结合②介导细胞-细胞间粘附反应：αL/β2（LFA-1）的配体是ICAM-1，αM/β2（MAC-1）的配体是ICAM-1、C3bi、Endotoxin;α4/β1的配体是VCAM-1。③既介导细胞-细胞又介导细胞-ECM的粘附反应：VLA-4及αM/β2。在整合素配体中多含有RGD（精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸）序列，这一序列是整合素的结合位点。含有RGD序列的多肽具有抑制细胞-细胞外蛋白（如FN、LN）的粘附反应，并具有抑制肿瘤细胞转移的作用。桩蛋白踝蛋白纽蛋白纽蛋白（黏着斑蛋白、联结蛋白）：连接肌动蛋白与质膜踝蛋白：膜下的一种细胞骨架蛋白桩蛋白聚焦粘附激酶（FAK）引起细胞膜磷脂酰肌醇代谢，将细胞外信号转导到胞质核糖体合成基因转录所需的蛋白质。TNF-α刺激促进整合素介导下的粘附透明质酸整合素分子结构或表达水平的改变与肿瘤细胞浸润转移行为密切相关。并且在各种不同的瘤细胞中表达频率不同，如：α4β1、α1β1、α2Bβ3主要在黑色素瘤中表达；浸润性黑色素细胞瘤β3亚单位表达上升；在黑色素细胞生长过程中VLA-4整合素增加，α6亚单位表达下降。N胶质细胞瘤、恶性星形细胞瘤的VN-R、αv/β3表达增加。当N母细胞瘤有αv/β3、α4/β1、α6/β4表达而无N-myc原癌基因表达时肿瘤预后较好。上皮性肿瘤的整合素表达也有异质性，分化差的肿瘤中一些整合素亚单位（尤其是胶原、LN结合亚单位α2、α3、α6）表达下降。在许多研究中发现基底膜完整性与整合素表达之间存在一定关系，浸润性肿瘤基底膜缺乏完整性，与基底膜结合的整合素（如α6）趋于不表达；胶原的α2/β1在正常乳腺细胞中有较强表达，而在浸润性乳腺癌中表达明显下降。α5β1主要在乳腺癌和小细胞肺癌中表达。α6β主要在结肠癌中表达。（二）LN受体（LN—R）瘤细胞只有通过基底膜才能产生浸润与转移。LN是基底膜的重要组成部分，瘤细胞通过其表面的LN-R与基底膜中的LN结合而穿过基底膜。80年代初就发现了LN的67KD受体能识别LN分子的β2链，研究证实了LN-R能促进瘤细胞的粘连性和移动性，其高表达与乳癌，肺癌，结肠癌等许多肿瘤的浸润转移能力呈正相关。（三）CD44及其变体也称为Hermes抗原，H-CAM、Pag-1抗原，细胞外基质受体Ⅲ（ECM-Ⅲ）。CD44V1-10，分子量约85-160KD，目前研究较多的是CD44v6。CD44是一种淋巴细胞表面的归巢（homing）受体，在多种高转移性癌中高表达。CD44原为淋巴细胞和小静脉内皮细胞有关的分子，CD44阳性的瘤细胞也可能因此获得淋巴细胞的伪装，更易进入淋巴结形成转移。CD44是一种多功能的跨膜透明质酸受体,介导细胞与细胞间，细胞与ECM间的相互作用.胞膜外区:是CD44分子发挥生物学功能的重要结构，在此区域，CD44分子信号肽的氮末段功能区（糖基化位点和硫酸软骨素连接位点）能够连接胞外基质及基底膜的透明质酸，从而调节细胞的运动及形态；跨膜区:由21个疏水氨基酸组成；胞浆区:部分可作为蛋白激酶C（PKC）的底物被磷酸化，参与信号传导过程。N-连接的糖基化位点连接的糖基化位点硫酸软骨素连接位点CD44的功能：1）作为透明质酸受体（C-C,C–ECM间的黏附）；2）为淋巴细胞归巢分子；3）赋予肿瘤细胞转移潜能；4）参与正常免疫应答(Tc活动和炎症反应）。肿瘤细胞表达的CD44刺激肿瘤生长的途径：1）固定肿瘤细胞，为克隆形成提供病灶场所；2）肿瘤细胞与基质细胞相互作用产生生长因子及血管生成因子，促进肿瘤生长；3）肿瘤细胞通过ECM的蛋白聚糖获得隐蔽的生长因子，逃避免疫监视；4）CD44还可识别宿主组织的额外配体，直接刺激肿瘤细胞增殖；5）CD44H的胞浆内部分与细胞骨架蛋白作用，传导细胞分裂信号。Culty等进行细胞培养实验表明，乳癌细胞CD44表达与其浸润能力呈正相关，只有CD44高表达的细胞株才有结合降解透明质酸盐的能力，[H3]标记的透明质酸盐降解率与CD44含量和细胞浸润生物学潜能密切相关，CD44结合降解透明质酸盐能力可被抗CD44抗体Hermes-1阻断。介导降解透明质酸盐是CD44在肿瘤细胞浸润过程中主要功能之一。Washington等免疫组化分析表明，CD44表达与胃癌浸润表型及生存期有关，认为CD44高表达是浸润表型及预后差的指标。Castella等用免疫组化方法检测14例早期胃癌，37例晚期胃癌，18例胃周围转移淋巴结。结果表明浸润程度与CD44表达没有明显关系，但肠型胃癌转移灶CD44V6阳性率比弥漫型胃癌转移灶中CD44V6阳性率显著增高，说明CD44V6表达可能与肠型胃癌，而不是弥漫型胃癌的转移有关。张建兵、陈莉研究92例结直肠癌中CD44v6阳性率55.4%；CD44v6阳性膜表达CD44v6表达与结直肠癌临床病理参数的关系UICC分期NCD44V6阴性阳性阳性率%Ⅰ、Ⅱ期47281940.4Ⅲ期37102773.0Ⅳ期83562.5p=0.009**CD44v6表达与UICC分期有关（P＜0.01）。CD44v6表达与组织类型、肿瘤生长方式及瘤周淋巴样细胞浸润间无明显相关性。28例结直肠癌CD44v6表达与生存资料生存时间（例）＜5年（%）5—10年（%）＞10年（%）－(14)4(28.6)3(21.4)7(50.0)＋(14)5(35.7)9(64.3)0在有10年以上随访资料的28例结直肠癌中，CD44v6的表达与10年生存率间无明显相关性。因此，CD44基因可能只是在结直肠癌的肿瘤形成过程中发挥一定作用Gunthert等用CD44V的cDNA转染非转移的胰腺癌细胞株，使其变为转移表型，CD44V只表现于转移的细胞，这表明CD44的表达与肿瘤细胞转移行为密切相关。Sy等用85KD的CD44cDNA转染淋巴瘤细胞，结果明显增加了肿瘤的生长及转移行为。Guo等用ELISA测定肿瘤病人血清中CD44浓度，表明血清CD44浓度与肿瘤转移及肿瘤增殖有关，外科切除肿瘤后血清CD44水平明显下降，认为血清CD44浓度可作为监测肿瘤增殖及肿瘤转移的指标。Matsumura等测定尿中脱落细胞的CD446号外显子产物诊断膀胱癌，敏感性91%（40/44），特异性83%（