肿瘤的侵袭转移机制ppt课件.ppt

肿瘤侵袭与转移InvasionandMetastasis 1 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 1 2 肿瘤转移 tumormetastasis 是指肿瘤细胞脱离原发生长部位 通过各种途径的转运 在机体内远离原发部位的器官 组织继续增殖生长 形成同样性质肿瘤 转移瘤 的过程 在原发部位生长的肿瘤称为原发瘤 primarytumor 在远隔部位生长的肿瘤称为转移瘤 metastatictumor 肿瘤转移是恶性肿瘤最显著的生物学特性之一 是临床肿瘤病人的主要死因 2 3 瘤细胞转移步骤 肿瘤细胞同质型粘附降低 从原发灶脱离 肿瘤细胞与细胞外基质 ECM 发生异质型粘附增加 ECM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 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 在循环中运行逃避免疫系统识别与破坏 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 3 4 4 5 肿瘤转移的主要途径 淋巴道转移 淋巴道转移是癌转移的重要途径 少数肉瘤如滑膜肉瘤 恶性纤维组织细胞瘤也可发生淋巴道转移 淋巴道转移与淋巴引流的方向相同 但少数情况下也可发生跳跃转移或逆行转移 瘤细胞侵入淋巴管 随引流淋巴液进入局部淋巴结 先聚集在淋巴结边缘窦 逐渐累及破坏整个淋巴结 并可进一步转移到下一站引流淋巴结 最终经胸导管进入体循环 受累的淋巴结肿大 变硬 互相粘连成团 切面灰白而干燥 显微镜下淋巴结结构被破坏 出现数量不等的肿瘤细胞 严重者整个淋巴结被肿瘤组织取代 5 6 6 血道转移 血道转移是肉瘤转移的重要途径 部分癌如肾细胞癌 肝细胞癌 肺癌以及其它癌的晚期也发生血道转移 肝 肺是两个血道转移的主要靶器官 种植性转移 体腔内器官的肿瘤累及到器官的表面时 瘤细胞可脱落并种植到体腔各器官的表面 形成种植性转移瘤 腹腔 胸腔最常受累 心包腔 蛛网膜下腔亦可受累 常在浆膜面形成多数转移结节 很少侵入器官的深层 并常伴血性积液 积液内可查到肿瘤细胞 7 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 7 CAM是指由细胞合成并组装与细胞表面或分泌至胞外基质可存进细胞粘附的一类分子 介导细胞之间或细胞与胞外基质之间的选择性粘附 在机体的发育 形态发生 炎症反应 凝血和维持组织结构完整性起着重要作用 8 粘附因子 相关肿瘤 变化趋势 整合素a2b1a4b1a5b1a7b1a6b1钙粘蛋白E 钙粘蛋白免疫球蛋白超家族DCCICAM 1CEA其他因子选择素CD44粘蛋白受体 乳腺癌 肺癌黑色素瘤乳腺癌 小细胞肺癌黑色素瘤结肠癌乳腺癌 头颈肿瘤结直肠癌黑色素瘤结肠癌淋巴瘤乳腺癌 结直肠癌 肺癌 增加或减少增加减少增加增加减少减少增加增加增加增加增加 8 9 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 9 10 11 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 E Cad 见于成熟上皮细胞 N Cad 成熟神经组织及肌肉组织 P 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 10 12 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 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 11 13 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 在很多肿瘤组织中呈低表达 不均匀性表达 甚至表达缺失状态 其表达强度往往随着肿瘤分化程度的降低而下降 表达下调是多种上皮源性恶性肿瘤如乳腺癌 头颈部鳞癌 妇科肿瘤等发生淋巴结转移的重要原因之一 12 14 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 13 15 2 肿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 14 16 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 15 17 一 整合素 Integrin 是一组介导异质粘附的细胞粘附分子 整合素 是一类广泛分布的具有二价阳离子依赖性的细胞表面糖蛋白 由 亚单位通过非共价键相连的异二聚体 现已发现18种 亚单位和11种 亚单位 可形成20多种整合素 16 18 整合素配体 型 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 介导细胞间以及与ECM间的粘附作用 参与细胞信号传导及影响细胞的运动 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 17 19 根据作用方式分三类 介导细胞与ECM的粘附反应 4 1 5 1 V 1均可与FN相结合 V 3 V 5可与LN相结合 V 3还可与纤维蛋白原结合介导细胞 细胞间粘附反应 L 2 LFA 1 的配体是ICAM 1 M 2 MAC 1 的配体是ICAM 1 C3bi Endotoxin 4 1的配体是VCAM 1 既介导细胞 细胞又介导细胞 ECM的粘附反应 VLA 4及 M 2 18 20 ListofIntegrinReceptorsandTheirLigands 19 21 桩蛋白 踝蛋白 纽蛋白 纽蛋白 黏着斑蛋白 联结蛋白VCL 连接肌动蛋白与质膜踝蛋白 Talin 膜下的一种细胞骨架蛋白桩蛋白 Paxillin 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 20 22 Regulationofintracellularsignallingbyintegrins 21 23 IntegrinbindingtoECMligandspreventsapoptosis失巢凋亡anoikis 22 24 表达可随肿瘤转移的不同阶段而改变 如在转移早期 某些整合素 如FN受体 5 1 表达减弱或功能丧失 导致肿瘤细胞间及肿瘤细胞与ECM间的粘附作用降低而易于从瘤体脱落 而当肿瘤细胞进入循环系统后 瘤细胞表面某些整合素分子如 2 1 胶原 LN受体 表达增强 促进了与血管内皮细胞间的粘附 有助于转移灶的最终形成 23 25 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 4 1 1 1 2B 3主要在黑色素瘤中表达 浸润性黑色素细胞瘤 3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 6亚单位表达下降 N胶质细胞瘤 恶性星形细胞瘤的VN R v 3表达增加 当N母细胞瘤有 v 3 4 1 6 4表达而无N myc原癌基因表达时肿瘤预后较好 24 26 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 2 3 6 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 6 趋于不表达 胶原的 2 1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 5 1主要在乳腺癌和小细胞肺癌中表达 6 主要在结肠癌中表达 25 27 二 LN受体 LN R 肿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 肿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 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 26 28 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 ECM 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阳性的肿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 27 29 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 28 30 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 29 31 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 30 32 肿瘤细胞表达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EGF及VEGF 促进肿瘤生长 3 CD44还可识别宿主组织的额外配体 直接刺激肿瘤细胞增殖 4 CD44的胞浆内部分与细胞骨架蛋白作用 传导细胞分裂信号 31 33 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 32 34 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 33 35 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 38 46 体液 治疗 抗CD44抗体在肿瘤浸润转移的治疗中有潜力 静脉 皮下 34 36 四 路易斯寡糖 SLEX SLEX在正常成人分布于粒细胞 单核细胞表面 在肿瘤分布于上皮性肿瘤细胞表面如肺癌 胃癌 结肠癌等 SLEX可分泌入血 肿瘤病人血清中可查到SLEX 最近研究指出 肿瘤细胞表面唾液酸化的SLEX作为血管内皮细胞上的E 选择素的配体 是结肠癌早期诊断 癌浸润 预后不良的一个指标 结肠癌细胞表面SLEX抗原结构和数量的变化是导致转移的关键因素 所以检测血清或肿瘤组织中SLEX可以有效监测肿瘤 尤其是结肠癌转移 35 37 36 选择素是一类新发现的以唾液化路易斯a和x抗原为识别配体的跨膜蛋白 在肿转移的关键步骤如进入循环系统内肿瘤细胞的聚集 肿瘤细胞与特定脏器血管内皮的锚定粘附等 选择素被认为是可能与肿瘤转移的器官选择性有关 38 1 开始黏附选择素与糖蛋白E Pselectin Ec CD34SLEX 肿瘤细胞 Lselectin2 肿瘤细胞通过selectin的结合或介导selectin间的相互作用3 受体间相互作用出现牢固黏附4 肿瘤细胞与Ec表面同形分子 CD31 相互作用介导细胞间的移出 37 39 五 免疫球蛋白超家族 Ig SF Ig SF包括许多有共同结构特征的分子 这一结构包含170 110氨基酸组成7 9个 折叠 每个单位在两条 链之间由二硫键形成稳定复合物 Ig SF大部分成员参与细胞间识别 包括那些有免疫功能的分子 如MHA CD4 CD8和T细胞受体 参与N发育 N CAM L1 白细胞交流 ICAM 1 VCAM 1 PECAM 1 和信息传递 CSF 1受体 血小板源性生长因子受体 38 40 39 41 1 CEACEA是一种高度糖基化的细胞表面糖蛋白 分子量为180KD 近年来对CEA基因及蛋白结构分析表明 CEA是Ig SF的成员之一 是一种重要的细胞粘附分子 可能有细胞识别和相互作用的功能 作为粘附分子 CEA可增强肿瘤细胞与正常细胞间的结合 Hostetter等给予外源性的CEA后 促进结 直肠癌细胞的转移潜能 Benchimol等观察到产生CEA多的细胞株比产生CEA少的细胞株聚集得快 这种聚集可被CEA抗体完全抑制 将CEA的cDNA转染结肠癌细胞株 测定细胞株CEA表达水平 再将表达CEA不同的细胞株注射入裸鼠脾脏 结果表明 CEA高表达的细胞株肝脏转移明显高于CEA低表达者 并且有肝转移的裸鼠血清CEA亦明显升高 40 42 2 N CAMN CAM是一种同种亲和性钙依赖性细胞 细胞粘附分子 起初表达于N系统 N CAM的表达随发育而改变 N CAM可降低细胞的粘附性 使细胞呈 漂浮 状态 N CAM在恶性发展过程中可能的机制 涉及细胞生长的接触抑制 转化N CAM的细胞株丧失接触抑制 用抗N CAM抗体则可抑制肿瘤的生长 41 43 3 V CAM 1 INCAM10 VCAM vascularcelladhesionmolecule 1 或INCAM induciblecelladhesionmolecule 是血管内皮细胞中细胞因子诱导的粘附分子 属Ig SF成员 是VLA 4 4 1 的受体 VCAM 1的功能是介导白细胞与血管内皮细胞之间的粘附反应 许多恶性细胞中也有VLA 4表达 因此VCAM 1在这些有VLA 4表达的肿瘤中作为肿瘤细胞粘附受体 42 44 4 ICAM 1是相对分子质量为9000的糖蛋白 可与整合素 L 2和Mac l连接 主要参与细胞与细胞之间的连接 与肿瘤转移关系密切 除介导粘附外 实验证实ICAM 1可从肿瘤细胞表面脱落 进入循环系统形成可溶性分子 可助肿瘤细胞逃逸CTL和NK细胞的免疫监视效应 促进肿瘤的发生与转移 ICAM 1表达增加与黑色素瘤恶性发展 及增加转移危险性有关 43 45 第三节细胞外基质降解细胞外基质 ECM 主要由胶原 糖蛋白 蛋白多糖和氨基葡萄糖组成 ECM以基底膜和间质结缔组织的形式存在 胶原是ECM的主要成分 型胶原主要存在于间质结缔组织中 型胶原则主要存在于基底膜 ECM中的糖蛋白包括LN FN EN 内动蛋白 和ND 接触蛋白 等 ECM是肿瘤侵袭和转移的天然屏障 肿瘤从原位增殖到浸润转移的演进过程中必须具备降解ECM的能力 能溶解ECM的酶主要是蛋白水解酶 它们的活性均与肿瘤的侵袭和转移有关 44 46 45 47 四类蛋白水解酶基质金属蛋白酶 MMP 丝氨酸蛋白酶半胱氨酸蛋白酶 Caspase家族 天门冬氨酸蛋白酶几乎能降解ECM中的所有成分 是近年肿瘤侵袭 转移研究中的热点 46 48 一 基质金属蛋白酶 MatrixmetalloprotinaseMMP 是一组锌离子依赖性内肽酶 间质胶原酶 明胶酶 间充质溶解素 目前已发现至少28个成员 几乎能降解除多糖外的所有ECM成分 典型MMP以水溶性酶原形式分泌至胞外 需要在激活剂作用下 脱去前肽才具酶活性 新型MMP则不同 间质溶素可直接以活性酶形式分泌至胞外 膜类MMP membraNetypeMMPMT MMP 则结合于胞膜上 它们的共同特征是在前肽区和催化区间有一含RXKR序列的插入区 可能与其活化有关 47 49 MMP的调节三个水平调控MMP的表达和活性1 受酶原合成 生长因子和细胞因子等活性介质 EGF TGF 等是酶原合成阶段最主要的调节因子 它们不仅能促进或抑制MMPmRNA的转录 而且能影响其半衰期 2 酶原活化 组织金属蛋白酶抑制剂 tissueinhibitorofmetalloproteinaseTIMP 可以通过结合MMP的锌离子活性中心抑止其活性 48 50 Tissueinhibitorsofmetalloproteinases IsoformsTargetMMPsTargetpro MMPsTIMP 1MMP 2 9Pro MMP 9TIMP 2MMP 2 9Pro MMP 2TIMP 3MMP 2 9Pro MMP 2 9TIMP 4MMP 2 9Pro MMP 2 3 抑制剂抑制 49 51 TargetsforinhibitingMMPexpressionandactivity 50 52 各种MMP之间具有一定的底物特异性 但不是绝对的 同一种MMP可降解多种ECM成分 而某一种ECM成分又可以被多种MMP降解 但不同酶的降解效率可有不同 MMP的众多调控因素构成微妙的调节网络 正是这种精确的调控机制保证了机体内生理状态下细胞迁移的ECM重构 反之就成为肿瘤侵袭和转移等病理过程发生的原因 51 53 MMP与肿瘤侵袭 转移的关系MMP与肿瘤侵袭转移的关系正被MMP基因转染技术所证实 将基质溶素和MT1 MMP完整cDNA导入无转移潜能的或转移潜能较弱的细胞后 受染细胞的侵袭 转移率大大提高 反之将MMP的反义核酸序列导入高侵袭转移潜能的细胞后 可使其侵袭转移表型减弱 通过调节MMP抑制剂的水平 也证实了MMP在肿瘤侵袭和转移中的作用 52 54 MMP在人体肿瘤中表达较复杂 不同的研究结果也不尽相同 肿瘤细胞及其附近间质细胞中均有表达的报道 间质细胞主要是指 成 纤维细胞 内皮细胞 巨噬细胞和淋巴细胞等 肿瘤周边的间质细胞产生MMP 提示肿瘤细胞可以通过可溶性介质或膜结合分子与间质细胞进行信息交换 协同产生和调节MMP 这在肿瘤细胞侵袭和转移机制中具有重要意义 53 55 二 组织蛋白酶Cathepsin家族是一类在大多数动物组织中存在的细胞内肽键水解酶 包括CathepsinB D H等 CathepsinD能降解基底膜 间质 型胶原 蛋白聚糖 肌动蛋白 肌球蛋白 FN 从而促进许多肿瘤细胞的侵袭和转移 其表达及分泌受恶性转化 生长因子和促癌剂的诱导 组织蛋白酶D是天冬氨酸蛋白酶 54 56 三 半胱氨酸蛋白酶Caspase家族至今已发现有14种Caspase 分为3组 1 Caspase 2 8 9 是细胞凋亡的起始Caspase 2 Caspase 3 6 7 执行细胞凋亡 是效应Caspase 这两组Caspase在细胞凋亡中缺一不可 3 由Caspase 1 4 5组成 与细胞凋亡的关系不是很密切 可能与多种炎症因子的成熟有关 55 57 四 丝氨酸蛋白酶 纤溶酶原激活剂 PA 是一种单链丝氨酸蛋白酶 能催化纤维蛋白溶酶原转变为纤维蛋白溶酶 plasmin 后者除能引起血凝块溶解外 还可降解ECM中的层粘蛋白 LN 纤维连接蛋白 FN 及蛋白聚糖 PG 等 但不降解胶原和弹力蛋白 分为组织型 t PA 和尿激酶型 u PA 两种 56 58 t PA 促使肿瘤细胞降解ECM 肿瘤组织匀浆中t PA的水平可作为预后判断的指标之一 u PA 肿瘤细胞膜表面的uPA受体可与邻近内皮细胞 成纤维细胞等释放的uPA相结合 通过参与细胞分化 血管形成 细胞迁移 ECM降解和组织重建等促进肿瘤的转移 另外u PA还可促进细胞粘附 迁移以及整合素信号通路的传递等 因此在肿瘤转移中更为重要 57 59 PA的特异性抑制物为PAI 主要包括PAI 1 PAI 2和PAI 3 PAI 1分布在肿瘤细胞及邻近组织细胞中 其高水平表达在大多数肿瘤可提示预后不佳 作用机制可能与调节肿瘤细胞蛋白水解酶活性及抑制凋亡相关 PAI 2在多数肿瘤侵袭转移时表达水平降低 因此其高表达往往提示预后良好 58 60 第四节肿瘤运动性增强 一 移动素 Motogen 可以刺激肿瘤细胞移动性的不同方面 包括 迁移 趋化性 化学激动作用 吞噬动力学等 59 61 移动素分为三大类1 刺激肿瘤细胞移动与浸润的因子 如移动刺激因子 单核细胞源性分散因子 胶原性移动因子和自分泌移动因子 AMF 2 刺激生长与移动的因子 如肝细胞生长因子 HGF 分散因子 内皮生长因子 EGF 和IL 1 3 6 3 刺激移动但抑制生长的因子 如转化生长因子 TGF 和干扰素 INF 60 62 自分泌移动因子 AMFs AMFs是一类由多种肿瘤细胞产生的蛋白因子 各自有特异的糖蛋白受体 信号传导受G蛋白调节 最近发现AMFs还可以旁分泌方式作用 此时称之为旁分泌移动因子 PMF 调节细胞的生长及移动 新成员 autotaxin ATX 61 63 第五节肿瘤新生血管是转移阻力最小的通道肿瘤长到1 2mm3时 为保证快速增殖必须新生血管支持 由肿瘤诱导产生的血管 其基底膜薄而且易断裂 肿瘤细胞很容易进入这种血管 所以新生血管的形成十分有利于肿瘤的转移 而一切有利于肿瘤新生血管形成的细胞因子也均有利于肿瘤的侵袭和转移 这些细胞因子包括酸性或碱性纤维母细胞生长因子 aFGF bFGF 血管内皮生长因子 VEGF 又叫血管通透因子 VPF 表皮生长因子 转化生长因子 EGF TGF 除此之外IL 8 GM M GSF IGF 1 IFN2 促血管素 angiotropin P物质等能促进肿瘤新生血管形成 62 64 肿瘤血管生成因子 TAF 是一种能促进宿主毛细血管和小静脉内皮细胞分裂并刺激毛细血管生长 胃肿瘤的生长与转移提供有利条件 主要由宿主细胞和瘤细胞本身分泌的可溶性物质 血管生长素 Angiogenin 具有强烈的诱发血管生成的作用 63 65 与正常组织相比 肿瘤内的毛细血管往往处于持续生长状态 这些血管极少分化成熟 且形态学上表现出很大差异 如结构粗糙 走行紊乱 常呈不规则的狭窄 扩张及扭曲 多数血管壁薄 仅有一层内皮细胞 细胞间裂隙较大 基底膜不完整或缺如 这些异常的结构非常有利于肿瘤细胞进入血管腔 进而向远处播散 肿瘤的血管生成受到来自宿主细胞和肿瘤细胞本身产生分泌的血管生成刺激因子和抑制因子的调节 目前明确的有调节血管生成作用的内源性因子主要包括 血管生成刺激因子 aFGF bFGF angiogenin IL 8 TGF a TGF b TNF a 前列腺素E1 E2 血管内皮细胞生长因子VEGF等 血管生成抑制因子 angiostatin IFNa IFNb TIMPs 肝素酶 血小板因子4 血小板反应蛋白等 64 66 UchidaS等研究显示VEGF表达与食管癌的浸润程度和淋巴结转移高度相关 VEGF促进肿瘤侵袭转移的机制除了与它参与肿瘤新生血管形成 使血管通透性增加外 还与它能诱导内皮细胞金属蛋白酶和间质胶原酶的产生有关 研究表明肿瘤微血管数目和微血管密度直接与肿瘤浸润和转移有关 诱发肿瘤血管生成是具有转移潜能的肿瘤细胞特性之一 65 67 第六节肿瘤逃避免疫系统的识别与破坏肿瘤细胞即使从瘤体脱落下来 突破细胞外基质或基底膜进入血液循环或淋巴系统 也不一定能在血液或淋巴系统中存活下来 它可能会被免疫系统识别和消灭掉 所以逃避免疫系统的识别和破坏是肿瘤转移形成的又一关键步骤 目前认为在肿瘤转移时MHC功能受到抑制 细胞刺激信号的作用减弱 导致了肿瘤细胞免疫逃逸 这是肿瘤转移发生的重要原因 66 68 转移瘤细胞的HLA抗原表达极弱或消失 分化越差的瘤细胞HLA表达也越弱 DouNall等人采用免疫组化法分析110例结肠癌活检标本 结果发现44 的结肠癌HLA表达几乎消失 50 呈中度降低 日本学者的研究发现 凡携带HLA DR4患者结肠癌是极易转移 即携带HLA DR4者有47 4 发生转移 而不带HLA DR4者只有18 5 发生转移 诱导淋巴细胞凋亡 67 69 第七节转移过程中的信号传导信号传导 signaltransduction 是90年代以来生命科学研究领域的热点与前沿 虽然目前尚无统一确切的定义 但约定俗成的基本概念是指细胞外因子通过与受体结合所引发的细胞内的一系列生化反应 蛋白与蛋白的相互作用 直至细胞生理反应所需基因表达开始的过程 即信号从细胞外通过膜到细胞核的过程 68 70 细胞内信号传导途径G蛋白途径酪氨酸激酶途径胞膜磷脂酰肌醇代谢途径蛋白激酶C PKC 途径钙调蛋白依赖途径 在侵袭转移的整个过程中 包括粘附 降解 移动都有信号传递参与 细胞表面受体接受刺激将信号传入细胞内 调节细胞骨架蛋白 激发移动 激活细胞产生各种蛋白降解酶类 69 71 蛋白酪氨酸途径FAK和 或Ras激活有丝分裂原活化蛋白激酶 MAPK 级链反应传递细胞生长因子信号到细胞核激活涉及细胞生长与增殖相关的基因转录参与细胞的活化 增殖 分化 分泌 迁移 凋亡等细胞膜磷脂酰肌醇代谢途径聚焦粘附激酶 FAK focaladhesionkinase 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 70 72 整合素经FAK和ILK途径信号转导 71 73 第八节肿瘤转移的基因调控在癌转移这个复杂的过程中 必然有许多基因在不同层次上参与调控 包括肿瘤转移基因的激活和转移抑制基因的失活 许多与肿瘤侵袭转移有关的基因表现为多效性 pleiotropy 同一基因在不同组织类型的肿瘤中作用有异 而同一肿瘤的不同阶段又可能有不同组合的多个基因参与 72 74 用突变的ras基因转染鼠成纤维细胞NIH3T3使之获得转移能力 以后研究表明 至少10余种癌基因由细胞转染实验证实可诱导或促进癌细胞的转移潜能 最近通过对以ras基因蛋白为中心的信号传导系统的阐明 将癌基因 网络化 网络上游癌基因有src fes erb B2等 这些基因编码具有酪氨酸激酶 PTK 活性的蛋白 下游基因有raf fos myc等 ras基因蛋白则通过GTP与GDP功能状态的转换 在网络中起分子开关的作用 73 75 一 Nm23 1988年由美国国立癌症研究院steeg等首先在7株具有不同转移能力的鼠K 1735黑色素瘤细胞系中 以消减杂交的方法从cDNA文库中分离到Nm23基因 Non metastasis非转移性 并且是检查到的第23个克隆基因 这是目前分离到的唯一对肿瘤转移起着负调控作用的基因 它的出现导致了肿瘤转移基因及转移抑制基因的概念形成 74 76 Nm23H1基因全长8 5Kb 由5个外显子和4个内含子组成 位于17号染色体着燃点附近 m23H1基因编码152氨基酸组成的多肽 分子量约17KD 为二磷酸核苷激酶 NDPK 的A亚基 NDPK的B亚基由Nm23H2基因编码 NDPK是一类广泛存在的酶 已知其在正常发育和肿瘤发生发展中起一定作用 NDPK可能通过参与微管聚合或解聚来影响细胞有丝分裂和细胞运动 并参与通过G蛋白介导的信号传导 近年来大量的有关Nm23基因与肿瘤转移的报道 在一些肿瘤中 如乳腺癌 肝癌 黑色素瘤 胃癌等 其Nm23的mRNA蛋白表达与肿瘤的转移及临床预后不良呈反相关 75 77 Nm23基因的缺乏与肿瘤转移密切相关 显示了Nm23基因作为肿瘤转移抑制基因的特性 但在另一些肿瘤中 如结肠癌 N母细胞瘤 肺癌 前列腺癌 肾细胞癌 子宫内膜癌 喉癌等 其Nm23基因的表达水平缺失与肿瘤是否转移及临床预后无关 甚至一些肿瘤如N母细胞瘤 其恶化和转移时Nm23表达可能增高 而且对同一种肿瘤的研究结果也不尽相同 这一系列矛盾的结果使Nm23基因作为一个简单化的肿瘤转移抑制基因的角色受到挑战 说明人们对Nm23的全面认识远未完成 需扩大研究范围并深入进行研究 76 78 二 KAI1 CD82KAI1基因位于11p11 2区 长约80kb 其编码的蛋白质含277个氨基酸 相对分子质量为29 61 1O3 与CD82结构相同 是一种高度糖基化的细胞膜蛋白 KAI1蛋白的这种结构与其参与调控细胞粘附 迁移 增殖 分化有关 并最终抑制肿瘤的转移 KAI1是一种通用的转移抑制基因 在体内分布广泛 能抑制肝癌 直肠癌 食道癌 胰腺癌 肺癌 膀胱癌 卵巢癌 宫颈癌和乳腺癌等的转移 77 79 KAI1 CD82抑制肿瘤转移的机制不清楚 可能与以下因素有关 1 KAI1 CD82与 1 整合素 E 钙连素结合形成复合体 调节 1 整合素 E 钙连素的粘附功能 从而影响肿瘤细胞的转移 2 KA11 CD82通过影响Src激酶介导的细胞内信号传导途径 促进细胞之间的同质性粘附 抑制肿瘤的转移 3 KAI1 CD82可与表皮生长因子 epidermalgrowthfactor EGF 相互作用 下调EGF与相应受体的结合 致使EGF诱导的信号传递迅速衰减 上皮细胞的板状伪足伸展和细胞迁移受抑制 从而抑制血管的形成 最终抑制肿瘤转移 78 80 三 Kiss从人类胎盘中分离到的具有抑制肿瘤转移作用的基因 产物是G蛋白结合受体的内源性配体 能使细胞内钙浓度明显增加 KISS 1能明显抑制肿瘤细胞的化学趋化性和侵袭性 并限制肿瘤细胞的迁移功能 利用荧光标记技术 发现含Kiss1的黑色素瘤转移细胞能到达转移的靶器官组织 但只表现为单个细胞而不能形成瘤组织 表明它们在转移点的生长受到抑制 同时Kiss1能抑制胃癌 肝癌 鳞状上皮食道癌 胰腺癌等的转移 79 81 四 转移基因 MTSL 1989年Ebrallidze从乳腺肉瘤细胞株中分离出一种在转移细胞中高度或中度表达 而非转移细胞中不表达的基因 称之为转移基因mtsl Mtsl基因编码一种101氨基酸的蛋白 这种蛋白属钙结合蛋白家族S100钙结合蛋白的亚族 是一种S100相关钙结合蛋白 这种蛋白与细胞骨架成分作用调节细胞移动性和侵袭性 目前研究表明mtsl基因表达水平与细胞移动性以及肿瘤细胞的侵袭性明显相关 80 82 五 肿瘤侵袭诱导基因 TIAM 1 TIAM 11994年由Habets等报道 TIAM 1位于人21号染色体q22带上 含两个外显子一个内含子 cDNA长约7 3Kb 编码1591氨基酸的蛋白 TIAM 1蛋白可能是Rac和 或Rho活性调节因子 后两者为ras超家族 TIAM 1 ras信号传导通路影响细胞骨架 细胞粘附和运动 所以TIAM 1在肿瘤发展 侵袭和转移中发挥重要作用 81 83 六 Raf激酶抑制蛋白 Rafkina