肺癌侵襲及轉(zhuǎn)移機(jī)制的研究進(jìn)展

肺癌侵襲及轉(zhuǎn)移機(jī)制的研究進(jìn)展肺癌是目前全球發(fā)病率與死亡率最高的癌癥之一，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2018年全世界新發(fā)肺癌總數(shù)目約為210萬(wàn)例，占當(dāng)年新發(fā)癌癥總病例的11.6%，其中肺癌死亡數(shù)目高達(dá)180萬(wàn)例，占當(dāng)年癌癥總死亡人數(shù)的18.4%［1］。大約90%的肺癌患者死亡是轉(zhuǎn)移的結(jié)果，而不是原發(fā)癌癥。近年來(lái)隨著靶向藥物及基因療法的出現(xiàn)，肺癌治療水平顯著提高，但患者5年生存率仍舊低于其他癌癥（如結(jié)腸癌、乳腺癌和前列腺癌）。最主要的原因還是癌細(xì)胞的局部浸潤(rùn)與遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)移等惡化過(guò)程的發(fā)生，特別是癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移。然而，這個(gè)過(guò)程是極其復(fù)雜的，涉及到大量的基因或途徑的改變，如上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymaltransition,EMT）、血管或淋巴管的新生、癌細(xì)胞外滲并在遠(yuǎn)端部位增生以及相關(guān)分子、細(xì)胞外基質(zhì)和代謝底物等多方面相互作用決定。本文就近年來(lái)有關(guān)肺癌侵襲、轉(zhuǎn)移機(jī)制研究的進(jìn)展進(jìn)行闡述。

1EMTEMT是指細(xì)胞從上皮表型轉(zhuǎn)化為間質(zhì)表型的過(guò)程，轉(zhuǎn)化后上皮細(xì)胞可獲得侵襲性和移行性。眾多研究表明EMT是腫瘤侵襲、轉(zhuǎn)移進(jìn)展的重要環(huán)節(jié)之一，其中鈣黏附蛋白，如鈣黏附蛋白E(E-cadherin)、鈣黏附蛋白N（N-cadherin）等共同參與EMT調(diào)節(jié)［2］。有研究認(rèn)為上皮鈣黏附蛋白E表達(dá)的缺失，鈣黏附蛋白N表達(dá)上調(diào)是EMT的主要特征，其中鈣黏附蛋白N的異常表達(dá)與腫瘤的侵襲轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，同時(shí)是EMT中的一種間質(zhì)標(biāo)志物。這種鈣黏蛋白的異常表達(dá)增加了腫瘤細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移到遠(yuǎn)處的能力，同時(shí)也提示著患者的預(yù)后不良［3］。事實(shí)上，已有研究證實(shí)鈣黏附蛋白N的表達(dá)促進(jìn)了原位腫瘤細(xì)胞的脫落，甚至抑制了鈣黏附蛋白E的抑瘤作用。因此，鈣黏附蛋白N可能是腫瘤轉(zhuǎn)移的重要生物標(biāo)志物。除此之外，轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(transforminggrowthfactor-β，TGF-β)也是一種EMT誘導(dǎo)因子，有報(bào)道稱，在TGF-β刺激下，Smad3和Smad4形成Smad3/4復(fù)合物，此復(fù)合物被招募到鈣黏蛋白-2（cadherin-2，CDH2）啟動(dòng)子區(qū)域，隨后通過(guò)與特定Smad結(jié)合元件直接相互作用上調(diào)鈣黏附蛋白N的表達(dá)，促進(jìn)EMT［4］。因此，TGF-β介導(dǎo)EMT與腫瘤進(jìn)展有關(guān)。2新生血管形成與正常組織一樣，腫瘤組織需要血管提供足夠的營(yíng)養(yǎng)和氧分來(lái)滿足新陳代謝的需要，清除廢物，并存活下來(lái)。在腫瘤轉(zhuǎn)移過(guò)程中，血液和淋巴管的運(yùn)輸是必不可少的條件之一。正常情況下，血管的生成受到各種活化因子的影響，如成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子［酸性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(acidfibroblastgrowthfactor,aFGF)和堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(basicfibroblastgrowthfactor,bFGF)］、血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子(vascularendothelialgrowthfactor,VEGF)、CXC趨化因子、血小板衍生生長(zhǎng)因子(plateletderivedgrowthfactor，PDGF)、表皮生長(zhǎng)因子(epidermalgrowthfactor，EGF)和缺氧誘導(dǎo)因子［缺氧誘導(dǎo)因子1A（hypoxia-induciblefactor1A，HIF1A）、缺氧誘導(dǎo)因子2A（hypoxia-induciblefactor2A,HIF2A）］［5］。但由于機(jī)體的平衡性，上述因子不會(huì)輕易被激活，而在腫瘤環(huán)境下，機(jī)體平衡性遭受破壞，許多生長(zhǎng)因子活化，如VEGF、bFGF和CXC趨化因子。以VEGF為例，雖然腫瘤細(xì)胞自身分泌VEGF能力較差，但其可激活腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞（carcinoma-associatedfibroblasts，CAFs）及炎癥細(xì)胞產(chǎn)生大量的VEGF，促進(jìn)新生血管和微血管通透性的增加［6］。除此之外，肝配蛋白（ephrin）受體信號(hào)通路也發(fā)揮了重要作用，有研究證明其可以阻斷肝配蛋白ephrinA2/ephrinA3信號(hào)通路，而該信號(hào)通路被證實(shí)可以抑制血管生成［7］。新生血管的形成通常由血管生成因子調(diào)控，在腫瘤微環(huán)境中血管新生需要經(jīng)歷以下幾個(gè)過(guò)程：（1）腫瘤細(xì)胞、活化的巨噬細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞等激活血管生成信號(hào)［8］；（2）內(nèi)皮細(xì)胞向腫瘤周?chē)|(zhì)侵襲，其過(guò)程與EMT非常相似；（3）腫瘤細(xì)胞增殖，主要依賴于腫瘤周?chē)?xì)胞外基質(zhì)（extracellularmatrix,ECM）的數(shù)量和細(xì)胞基質(zhì)的高度黏附性；（4）中等數(shù)量的ECM及細(xì)胞基質(zhì)具有高黏附性可促進(jìn)血管的形成，同時(shí)血管的形成也需cadherin-5和CD31(一種膜糖蛋白)調(diào)節(jié)［9］；（5）周細(xì)胞也是血管形成不可或缺的，其可以通過(guò)降低血管通透性來(lái)減少血管細(xì)胞凋亡，維持新生血管的活性［10］。血管的新生除了受各類細(xì)胞及血管生成因子的調(diào)控，還受到外界刺激因素的影響，包括代謝應(yīng)激(缺氧、低pH或低血糖)、機(jī)械壓力和免疫、炎癥反應(yīng)等，使促血管生長(zhǎng)因子被激活，從而導(dǎo)致異常血管生成，進(jìn)一步促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移。其中，缺氧是驅(qū)動(dòng)腫瘤血管生成的主要因素之一，會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞中血管生成刺激因子的表達(dá)增加，一旦缺氧誘導(dǎo)VEGF上調(diào)，可額外激活缺氧誘導(dǎo)因子(hypoxia-induciblefactor，HIF)信號(hào)來(lái)啟動(dòng)血管生成，以供應(yīng)氧分［11］。HIF將刺激現(xiàn)有血管系統(tǒng)的內(nèi)皮細(xì)胞(endothelialcells，ECs)萌發(fā)并遷移到缺氧組織，隨后，內(nèi)皮細(xì)胞分化為多種細(xì)胞類型，包括頂端細(xì)胞、莖細(xì)胞和管細(xì)胞。頂端細(xì)胞表達(dá)Delta樣蛋白4（Delta-like4,DLL4），是位于新血管頂部的非增殖細(xì)胞，響應(yīng)VEGF信號(hào)引導(dǎo)新血管的方向［12］。表達(dá)Notch-1的莖細(xì)胞具有高度的增殖能力，當(dāng)它們接收到DLL4/Notch信號(hào)時(shí)，能夠通過(guò)增殖延長(zhǎng)發(fā)芽血管［13］。管細(xì)胞雖不增殖，但可形成血管的最終外觀［14］。在血管形成過(guò)程中，內(nèi)皮祖細(xì)胞(endothelialprogenitorcells，EPCs)參與了新血管內(nèi)層的構(gòu)建，周細(xì)胞通過(guò)提供結(jié)構(gòu)支持和在ECs周?chē)纬赏鈱觼?lái)穩(wěn)定血管管腔［15］。隨后，ECs相互連接，形成連續(xù)、緊密的內(nèi)皮，并創(chuàng)建循環(huán)，允許血液通過(guò)黏附分子循環(huán)，隨后構(gòu)建基底膜［16］。最后，血管成熟，能夠輸送氧分和營(yíng)養(yǎng)，滿足腫瘤組織缺氧的需要。對(duì)肺癌侵襲、轉(zhuǎn)移機(jī)制的研究進(jìn)展中，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)當(dāng)人為干預(yù)試圖阻斷一種腫瘤轉(zhuǎn)移的途徑時(shí)，會(huì)導(dǎo)致腫瘤轉(zhuǎn)向另一種途徑，在VEGF水平低的腫瘤中，由于K-Ras突變，可以觀察到CXC趨化因子水平高［17］，這意味著腫瘤細(xì)胞具有轉(zhuǎn)換血管生成途徑的能力，同時(shí)也解釋了抗血管生成療法在肺癌治療中只具有部分療效。3淋巴管轉(zhuǎn)移腫瘤細(xì)胞除了通過(guò)新生血管轉(zhuǎn)移，也可通過(guò)淋巴管轉(zhuǎn)移［18］。淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移通常可由兩條途徑實(shí)現(xiàn)：（1）通過(guò)現(xiàn)有的淋巴管發(fā)生轉(zhuǎn)移；（2）通過(guò)淋巴管生成產(chǎn)生新的分流［19］。而淋巴管的生成基本上由與血管生成相同的一系列事件組成，炎癥因子引起血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子C（vascularendothelialgrowthfactorC,VEGFC）和血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子D(vascularendothelialgrowthfactorD,VEGFD)受體激活，并與淋巴管毛細(xì)血管上的血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子受體（vascularendothelialgrowthfactorreceptor,VEGFR）-2、VEGFR-2/3受體和神經(jīng)Nrp2信號(hào)素受體相互作用［20］。Kojima等［21］在非小細(xì)胞肺癌中的研究顯示淋巴管和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移中VEGFR-3水平升高，這一結(jié)果同樣證實(shí)了上述觀點(diǎn)。除此之外，還有一些細(xì)胞因子，如血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子A（vascularendothelialgrowthfactorA,VEGFA）、PDGF、成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子2（fibroblastgrowthfactor2,FGF2）和腫瘤壞死因子（tumornecrosisfactor,TNF）等，也具有促血管生成和淋巴管生成雙重特性的作用［22］。4癌細(xì)胞抗凋亡癌細(xì)胞的遷移不僅要求細(xì)胞具有能動(dòng)性，還需要細(xì)胞有抑制凋亡的能力。正常情況下，各種條件和信號(hào)的刺激（氧化應(yīng)激、缺氧等）均可引起細(xì)胞凋亡，而在腫瘤細(xì)胞中，其抗凋亡主要通過(guò)p53的缺失和Bcl2/BclxL的過(guò)表達(dá)來(lái)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)兩者也可促進(jìn)癌細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)移，其他變化如CD95/FAS基因突變、基因沉默、抗凋亡因子過(guò)表達(dá)［如存活的轉(zhuǎn)換酶抑制蛋白（FLICE-inhibitoryproteins,FLIPs）或凋亡抑制蛋白（inhibitorofapoptosisproteins,IAPs）］或下調(diào)凋亡前基因的突變等也可抑制腫瘤細(xì)胞凋亡。一些特定類型的細(xì)胞凋亡是由細(xì)胞與鄰近細(xì)胞分離引起的失巢凋亡(anoikis)或細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)的喪失而引起的［23］，這些正常情況被作為一種保護(hù)機(jī)制觸發(fā)。有研究發(fā)現(xiàn)整合素以及整合素激活的激酶，如局灶性黏附激酶(focaladhesionkinase,FAK)和整合素連接激酶(integrin-linkedkinase,ILK)，可以保護(hù)細(xì)胞免受失巢凋亡的侵襲。在腫瘤細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)整合素受體改變或整合素激活激酶水平升高，因此整合素及其激酶也是促進(jìn)癌細(xì)胞的生存和轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵因素［24］。部分學(xué)者認(rèn)為抑制腫瘤凋亡也與EMT相關(guān)，因?yàn)殁}黏附蛋白E下調(diào)以及Snail和Twist的激活可抑制失巢凋亡，減少細(xì)胞凋亡［25］。除此之外，神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)受體TrkB，一種通常參與神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育及Snail/Twist信號(hào)通路的受體，已被發(fā)現(xiàn)可以抑制上皮細(xì)胞的失巢凋亡并提高癌癥的轉(zhuǎn)移潛能［26］。5內(nèi)滲與外滲在腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移、侵襲過(guò)程中，腫瘤細(xì)胞內(nèi)滲發(fā)揮了重要作用。細(xì)胞內(nèi)滲為細(xì)胞進(jìn)入血管或淋巴管。其主要機(jī)制包含了血管趨化與淋巴管趨化。血管趨化主要由腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(tumor-associatedmacrophages，TAMs)來(lái)實(shí)現(xiàn)，其在血管和腫瘤邊緣聚集并分泌EGF，吸引腫瘤細(xì)胞進(jìn)入血管［27］，隨后將腫瘤細(xì)胞釋放至循環(huán)系統(tǒng)，進(jìn)而導(dǎo)致腫瘤轉(zhuǎn)移、擴(kuò)散。淋巴管趨化過(guò)程也與血管趨化類似，由淋巴內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生趨化因子CCL21或CXCL12來(lái)吸引腫瘤細(xì)胞［28］，進(jìn)而通過(guò)淋巴管進(jìn)行腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移。外滲與內(nèi)滲及炎癥期間白細(xì)胞浸潤(rùn)的機(jī)制相似，腫瘤內(nèi)皮細(xì)胞相互作用和血管通透性是其重要的環(huán)節(jié)。一方面研究認(rèn)為癌細(xì)胞上過(guò)表達(dá)的受體［趨化因子受體CXCR4/CXCR7、CXCR6、CD44、遲現(xiàn)抗原-4（verylateappearingantigen4,VLA-4)、Axl/Mer、膜聯(lián)蛋白A2受體（annexinA2-receptor，AnxA2-R）］與靶器官細(xì)胞上表達(dá)的配體［基質(zhì)細(xì)胞衍生因子1（stromal-derivedfactor-1，SDF-1）、CXCL16、透明質(zhì)酸、纖連蛋白（fibronectin，F(xiàn)N）、生長(zhǎng)停滯特異性蛋白6（growtharrest-specificprotein6，GAS6）和膜聯(lián)蛋白A2（annexinA2,AnxA2）］之間產(chǎn)生應(yīng)答，從而促進(jìn)外滲［29］。另一方面，癌細(xì)胞可延伸偽足，穿透內(nèi)皮細(xì)胞連接靶器官上的細(xì)胞，在此過(guò)程中整合素和埃茲蛋白通過(guò)減少失巢凋亡并與血小板的相互作用促進(jìn)外滲［30-31］。除此之外，鈣黏附蛋白E和連接蛋白26（connexin26）可通