腫瘤擴散的分子基礎文章來源：中國癌癥信息庫2005-1-1716:37:04文字大小：【大】【中】【小】魅戲既既戲戲既 腫瘤的擴散是多種因素參與多步驟完成的，首先有原發腫瘤的組織定位，然后腫瘤細胞脫離原發部位向周圍組織浸潤，穿入血管或淋巴管壁，在血液循環中存活并停留于靶器官的毛細血管床，穿出血管繼續生長、增殖最終導致轉移瘤的形成。從分子水平可將這種轉移過程人為分為三步:粘附，腫瘤細胞與胞外基質中層粘連蛋白(laminin，LN)和纖維連接蛋白(fibronectin，FN)相粘附；降解，即腫瘤細胞釋放各種水解酶類，破壞其粘附部位的組織；移動，即水解酶類破壞粘附部位的組織，使腫瘤細胞得以向縱深移動遠距離轉移。一、細胞基質(extracellularmatrix，ECM)與腫瘤擴散ECM是由膠原蛋白(collagens)、蛋白多糖(proteoglycans)和非膠原輔助糖蛋白(non-collageousaccessoryglycoproteins)三種大分子組成的結締組織三維網狀結構，這種結構中的大分子與細胞相互粘附，影響著細胞的形態、分化、功能以及細胞內外的信息轉換，ECM大部分與相應細胞的粘附是通過細胞表面的受體家族來實現的，其中以整合素家族(integrinsfamily)尤為重要?，F已發現二十余種整合素亞基及其配體能促進細胞與細胞、細胞與基質之間的粘附，這對腫瘤的擴散至關重要。近年來，人們對FN和LN在腫瘤擴散過程中的研究較多，發現在腫瘤擴散過程中，基底膜常缺失或不完整，分化較差的癌組織中其基底膜薄且易斷裂，但在正常組織及良性腫瘤組織中，其基底膜完整無缺。有人曾用LN處理腫瘤細胞，發現其運動能力增強，若將LN破壞并用其片段處理瘤細胞，發現可明顯減弱腫瘤細胞的移動。腫瘤細胞表面的FN含量在擴散增強時減少，同時在間質中增多，FN的減少可能是由于轉移性瘤細胞在脫離原發瘤時失去粘附作用，在間質中增多則為腫瘤轉移提供條件。最新的觀點認為FN可能作為一種保護性被膜包圍在腫瘤組織周圍，細胞間的粘附與失去粘附平衡，決定著細胞的靜止與移動，從而

影響著腫瘤細胞的浸潤和轉移。腫瘤細胞與ECM分子的結合主要通過兩種方式，一是二維空間結合，即腫瘤細胞通過表面ECM接觸，而整個細胞的胞體暴露于ECM之外，這種結果勿需腫瘤細胞具有過強的運動能力。二是通過三維空間接觸，即整個瘤細胞都浸入基質中被其包繞，此時的瘤細胞為適應新環境的需要形態發生了改變，該種接觸方式需要腫瘤細胞具備較強的運動能力。瘤細胞從二維到三維與ECM底物接觸反映了腫瘤細胞轉移的動態過程。Dedher等在研究嚙齒動物腫瘤細胞時發現，若瘤細胞表面a5p1受體（一種FN受體）增多，其移動行為減弱，同時還發現人類腫瘤Hos（化學物質誘導形成）的a6p1受體（一種FN受體）表達增加，其移動性增強，可見腫瘤細胞ECM受體表達對瘤細胞的擴散具有重要意義。一般認為腫瘤細胞對細胞外基質的浸潤是由以下機制完成的:瘤細胞通過其表面的受體特異地粘附到基質成分之上，如LN在瘤細胞表面的受體和IV型膠原之間起橋聯作用，介導細胞粘附。腫瘤細胞相關的蛋白溶解酶對基質的局限降解，即腫瘤細胞或宿主細胞的蛋白酶使貼近腫瘤細胞表面的有限區域內基質發生降解。腫瘤細胞移入被蛋白酶水解后的基質區，其移動方向可被趨化因子誘導。以上過程重復發生將導致腫瘤細胞持續浸潤，直至達到遠處轉移，以下內容主要介紹腫瘤細胞產生的蛋白溶解酶在其浸潤轉移過程中的作用。二、尿激酶型纖溶酶原激活物（UPA）及其抑制劑（PAI-1）與腫瘤擴散具有浸潤轉移能力的腫瘤細胞一般產生以下幾種破壞基質的蛋白酶：金屬蛋白酶（明膠酶等）；胱氨酸蛋白酶（加組織蛋白酶B.D.H.L）；天冬氨酸蛋白酶（如組織蛋白酶）；絲氨酸蛋白酶（如纖溶酶原激活劑以及其激活的產物纖溶酶）。70年代發現，用RNA腫瘤病毒、DNA腫瘤病毒、化學致癌物質處理的細胞，其細胞處蛋白溶解力的增加是纖溶酶原激活劑（PA）分泌增加所致。實體瘤組織所遇到的結締組織屏障ECM）降解是纖溶酶依賴性的。

以后有人發現腫瘤細胞本身能夠產生尿激酶型纖溶酶原激活物(UPA)，在Lewis肺癌中，UPA持續出現的區域有明顯的組織破壞，腫瘤浸潤征象，UPA活性與腫瘤的惡性程度相關。在乳腺癌中UPA活性高者，往往其腫瘤體積大，腋下淋巴結轉移數目多，病人生存期短。同時乳腺癌中UPA量也明顯較良性腫瘤高。在人結腸癌中，未分化細胞癌分泌較多的UPA，而分化好的細胞則較少。免疫組化定位表明，腫瘤細胞浸潤前沿，有較高的UPA表達。在骨癌、結腸癌的癌中心、癌邊緣、正常組織中UPA活性逐漸減低。UPA在總PA中的百分含量以癌中心部分為最高，UPA似乎是一種惡性浸潤程度的指標。UPA與腫瘤擴散的關系已得到了實驗支持。用抗催化抗體抑制UPA活性，能阻斷腫瘤細胞對雞胚絨毛膜尿囊的浸潤。UPA介導的腫瘤浸潤轉移需要酶與其受體結合才能發揮作用。已發現結腸癌細胞系中受體結合的UPA量與腫瘤細胞介導的LN降解之間有良好的相關性，若應用抑制UPA與受體結合的藥物處理，那么有60%?80%的降解被抑制。觀察黑色素瘤細胞系轉移發現，將分泌和不分泌UPA的細胞株接種于裸鼠皮下，都能發展為原發腫瘤，但僅表達UPA的細胞才顯示出自發形成肺轉移的能力，若采用靜脈注射，則能形成肺轉移集落，由此提示UPA在黑色素瘤轉移的早期起重要作用。迄今為止，人們已經對乳腺癌、宮頸癌、卵巢癌、食管癌、胃癌、結腸癌、胰腺癌、肝癌、肺癌、腎癌等作了大量研究，證明表明UPA在腫瘤浸潤過程中起重要作用。UPA活性也受多種物質的抑制性調節，主要是生理抑制劑PAI-1，2等，即使與受體結合的UPA也能被PAI-1，2抑制，繼之被內吞降解。受體結合的纖溶酶，則不能被血清中游離的抑制劑抑制，提示這種纖溶酶介導的基質成分的降解的有效阻斷途徑應在UPA水平。UPA的生理性抑制劑有PAI-1，2，3，PN(proteinasenexin)。其中PAI-1是一種分子量52000的糖蛋白，是正常人血漿中UPA的主要抑制劑。初合成的具有活性的PAI-1，在

血清中很快失活，無論血漿還是基質中的PAI-1主要與其中的Virvonectin結合，維持其穩定的S型活性構象。通過分析胃癌腸癌的癌中心、癌正常組織交界處和正常粘膜，發現癌組織中有PAI-1，以癌中心部位最高，邊緣次之，正常組織中未見。在癌變的不同時期A、B、C，其PAI-1濃度也逐漸升高，提示PAI-1隨腫瘤惡性程度的加大而增高，比較纖維瘤和乳腺癌中PAI-1的表達發現，乳腺癌中PAI-1明顯高于纖維瘤，乳腺癌伴淋巴結轉移的較無轉移者高，PAI-1濃度增加與淋巴結轉移浸潤呈相關關系。組化定位證實，PAI-1分布在癌細胞漿中，而且PAI-1濃度與同期測定的UPA呈直線相關。目前就PAI-1的作用機制人們提出了幾種假說：PAI-1在癌組織內皮細胞中表達，可能起到防止血管生成過程中ECM過分降解，參與血管生成的調節°PAI-1在癌細胞中表達，可防止癌組織自身的降解，繼發癌灶局部PAI-1含量升高，UPA活性降低，可能是促使擴散瘤細胞定位的因素之一。PAI-1在局部基質中表達，起到保護瘤組織中的基質，防止組織破壞降解的作用。UPA在腫瘤擴散中的作用已取得多數人的共識，而PAI-1在腫瘤組織中的異常升高，提示腫瘤組織局部纖溶系統尚存在復雜的調節關系°PAI-1究竟在腫瘤的發生發展中起到什么作用還有待于進一步研究闡明。三、CD44變異體表達與腫瘤轉移CD44是一種分布極為廣泛的細胞表面跨膜糖蛋白，在淋巴細胞、成纖細胞和上皮細胞表面均有表達，它屬細胞表面的粘附分子，主要參與細胞之間、細胞與介質間的特異性粘附過程。在生理條件下可表現以下幾類功能：介導淋巴細胞和毛細血管后微靜脈中的高內皮細胞結合，使淋巴細胞穿過血管壁回流至淋巴組織。參與淋巴細胞的激活過程。與胞外基質中的透明質酸、膠原蛋白、纖維連接蛋白、層粘連蛋白等分子結合。與細胞骨架蛋白結合，參

與細胞偽足形成，并與細胞的遷移運動有關。CD44蛋白分子量存在較大差異，主要分三大類：8X104?9X104,1.1X105?1.6X105和1.8X105?2.15X105,造成這種差異的原因是：CD44基因轉錄時，V區外顯子的變異拼接；復雜的翻譯后修飾，如N-連接糖基化；0-連接的糖基化與硫酸軟骨素側鏈的連接。從大鼠胰腺癌BSp73細胞系中分離到了具有轉移能力的BSp73ASML細胞株和無轉移能力的BSp73AS細胞株，研究其CD44表達情況，首先發現兩個細胞株所表達的CD44mRNA在大小上存有差異，非轉移性的CD44mRNA全是標準CD44s，而在轉移性BSp73ASML細胞中則能轉錄5.2,3.3和2.2kb等多種mRNA。進一步研究表明BSp73AS細胞只能表達標準CD44s，而BSp73ASML細胞既能表達CD44s，又能表達變異體CD44v，但是CD44v的表達水平較CD44s高10倍之多。用PCR技術研究V區外顯子的拼接情況，發現BSp73ASML細胞至少表達八九種以不同方式組合的CD44v，這些轉錄子都含有V6外顯子，用Western印跡卻發現主要有1.2X105、1.5X105、1.8X105和2.0X105四種CD44v蛋白，兩種小分子量的CD44v蛋白比大分子量的CD44v多50多倍，這四種蛋白都高度糖基化并含有唾液殘基。體外翻譯和轉染實驗均證明，1.5X105和1.2X105兩種小分子量的CD44v蛋白分別由pMeta-1和pMeta-2兩種CD44v變異體轉錄子所編碼。PMeta-1含有V4?V7外顯子，比標準CD44s多編碼162個氨基酸；pMeta-2含有V6/V7外顯子，比標準CD44s多編碼85個氨基酸。若把pMeta-1和pMeta-2兩個CD44vcDNA轉染到非轉移性BSp73AS癌細胞中，結果兩種CD44v變異體都能促BSp73AS細胞發生轉移。研究者把腫瘤細胞接種到同源大鼠BDX足趾部位，未轉染的BSp73AS細胞只在接種部位形成腫瘤，腫瘤切除后大鼠仍可長久存活；而轉染的BSp73AS細胞和BSp73ASML能在接種后10天內迅速轉移到附近淋巴結和肺組織中去，并形成轉移灶，60天內使大鼠死亡。盡管轉染的BSp73AS細胞在轉移速度和轉移途徑方面與BSp73ASML細胞相同，但兩者在腫瘤形成方面存在明顯差別，如BSp73ASML在接種部位不形成腫瘤，而轉染的BSp73AS細胞仍能在接種部位形成有囊膜的腫瘤；轉移瘤的形態也呈現差

異，BSp73ASML細胞轉移到淋巴結合以彌漫形式生長，在轉移過程中會引起淋巴結腫大，在肺部形成無數米粒大小的腫瘤團塊。而轉染的BSp73AS細胞在淋巴結和肺組織中通常只形成大的腫瘤團塊，很少會引起淋巴結腫大。進一步研究表明，CD44v的表達在癌細胞轉移早期是必須的，尤其是對癌細胞在淋巴結中的植入定居及突發性快速生長過程中，CD44v蛋白起決定性作用。CD44v不僅能在BSp73ASML細胞中表達，也能在大鼠乳腺癌13762NF細胞系中表達。淋巴結和肺轉移的幾個13762NF細胞株能表達多種CD44v，而非轉移的乳腺癌細胞則主要表達CD44s。以后發現許多腫瘤細胞能表達CD44v，但是在不同的細胞中，V區外顯子的轉錄拼接模式不盡相同。根據V區外顯子cDNA探針Northern雜交結果，可將CD44的表達類型分為以下幾種：完全不表達；只表達標準CD44s；表達含V3?V10外顯子的CD44v；只表達含V8?V10的CD44v；表達一種以上的CD44v。1992年英國牛津大學病理實驗室的研究人員對乳腺癌和結腸癌的腫瘤標本以及正常人組織標本CD44基因表達作了研究。結果發現正常組織和腫瘤標本能檢測到標準CD44s的表達。但與CD44v的表達截然不同，其差別主要表現在雜交帶的數量、大小以及雜交帶的信號強度等方面。所有來源于腫瘤轉移患者的原發和繼發腫瘤組織標本，均能檢測到一條以上、信號反應很強的雜交帶，這些雜交帶的分子量大小不均等，但分布較均勻；而正常組織細胞偶爾能檢測到一兩種低水平表達的小分子量的CD44v變異體拼接轉錄子;來源于非轉移腫瘤患者的腫瘤標本，其CD44v轉錄子在大小、數量及表達水平方面介于正常組織和惡性轉移瘤之間。采用免疫組化技術檢測結腸息肉（癌前病變）、結腸浸潤癌和結腸轉移癌標本，發現CD44s和CD44v的表達在所有標本中均有不同程度的增高，在癌組織中CD44v陽性細胞數達30%?90%。CD44s在所有標本中均呈陽性；CD44v在息肉和浸潤癌標本中呈陰性，而轉移

癌標本均為陽性。同時還觀察到結腸癌標本中CD44v的表達和P53的過度表達無相關性。提示CD44v的表達可能是在癌變早期出現的生物學指標。Non-Hodgkin淋巴瘤切片標本，在低惡性淋巴瘤中未檢測到CD44v表達，而中度及高度惡性的淋巴瘤中有多半表現CD44v陽性，其中多數表達了V6外顯子，而未見其它外顯子表達，這一結果顯示，含有V6外顯子的CD44v變異體的表達，可作為惡性Non-Hodgkin淋巴瘤的診斷指標。1992年Dougherty等人曾報道含V8?V10的CD44vcDNA在轉染小鼠纖維肉瘤細胞后，能使纖維肉瘤細胞產生轉移能力，推測V8?V10也可能與腫瘤轉移有關。最近Tan-abe用PCR技術研究了結腸癌中含V8?V10外顯子的CD44v表達。在結腸癌肝轉移的標本均能表達CD44v(V8?V10)，在原發性結腸癌有12/14為陽性，而在正常腸粘膜和正常肝組織中只有2/19例檢測到了CD44v(V8?V10)。CD44基因變異性表達和腫瘤轉移的關系的研究剛剛起步，許多問題有待于進一步探討，預計在不遠的將來，該領域的研究將會為腫瘤轉移的診斷和治療提供理論依據。四、細胞表面的蛋白多糖對腫瘤轉移的影響蛋白多糖(proteoglycans，PG)是細胞表面的重要成分之一，它對細胞的生長發育、分化、粘附、移動、識別及信息傳導等方面都起著十分重要的作用。對于腫瘤細胞的不同類型，其表面PG的性質和數量存在著較大差異。有人發現，腫瘤細胞的轉移能力與細胞膜表面PG中唾液酸的水平呈正相關。檢測肺癌病人的胸水中肺表面活性蛋白A(surfaceproteinsA，S-PA，一種肺組織特有的磷脂相關性PG)，發現肺癌病人胸水內有較高水平的S-PA。P16黑色素瘤高轉移F10亞株PG含量