外基质和肿瘤细胞侵蚀

外基质(ECM)和肿瘤细胞侵蚀临五九班2201150910甘杏方

糖胺聚糖

凝胶样基质蛋白聚糖细胞外基质胶原，弹性蛋白（结构作用）纤维网架纤连蛋白，层粘连蛋白（黏着作用）

糖胺聚糖：由重复的二糖单位构成的直链多糖，其二糖单位为氨基己糖和多糖醛酸，因糖残基上常带有硫酸基团或羧基，所以带有大量负电荷。糖胺聚糖可分为六种：1,透明质酸（HA）；2,硫酸软骨素（CS);3,硫酸皮肤素（DS);4,硫酸乙酰肝素（HS）；5,肝素（heparin）；6,硫酸角质素（KS）透明质酸结构最简单，也是一种重要的糖胺聚糖，在胚胎发育早期和组织创伤修复时，细胞大量分泌透明质酸，促进细胞迁移和增殖。任务完成后，可被透明质酸酶降解。

蛋白聚糖：是由糖胺聚糖（除透明脂酸外）与核心蛋白共价结合形成的高分子量复合物，是一种含糖量极高的糖蛋白。

糖胺聚糖的变化和蛋白聚糖分子的异常表达对肿瘤的发生、发展及转移有着重要意义。在一些肿瘤组织中，如间质瘤、乳腺癌、神经胶质瘤细胞合成分泌透明质酸和硫酸软骨素增多，透明质酸形成的含水凝胶有利于细胞的增殖和迁移，并抑制细胞分化；硫酸软骨素可促进乳腺癌、艾氏腹水癌的生长。载人肝癌、小鼠骨髓瘤、自发性乳腺癌中，均有硫酸乙酰肝素硫酸化程度降低现象，为肿瘤细胞的增值、脱落、侵袭、转移提供了条件。

ECM中起黏着作用的纤维网架有纤连蛋白和层粘连蛋白。纤连蛋白与细胞的形状、黏着、迁移、增值、分化以及创伤修复、肿瘤转移等均有密切关系。由于恶性肿瘤细胞表面的纤连蛋白受体异常，细胞黏着能力下降，使细胞容易分散和转移。层粘连蛋白是基膜的主要组分，其分子上有被多种肿瘤细胞表面层粘连蛋白受体识别与结合的RGD三肽序列，石细胞黏附固定在基膜上，促使细胞的生长及铺展保持一定形态。层粘连蛋白具有促进肿瘤细胞生长和转移的作用。

体外培养细胞实验证实，大多数细胞只有在一定的ECM上黏附并铺展，才能时细胞增殖周期运行，这种现象称之为贴壁依赖性生长。细胞的这种特性是由于细胞黏附在基质上时，可通过整联蛋白介导传递多种生存和增殖信号到细胞内，最终影响细胞增殖相关基因的表达。整联蛋白调节细胞增殖主要通过MAPK途径来实现。MAPK信号通路是真核细胞调节细胞增殖和凋亡的关键通路。肿瘤细胞的增殖丧失了贴壁依赖性，可以在悬浮状态下增殖，细胞容易分散和转移。

MAPK丝裂原激活的蛋白激酶Liotta提出肿瘤细胞浸润转移三步法：

一：肿瘤细胞之间的解黏附和肿瘤细胞与ECM之间的黏附；二：ECM的降解：肿瘤细胞和宿主细胞分泌的蛋白水解酶，使肿瘤细胞周围的ECM发生降解；三：运动：肿瘤细胞被生长因子及趋化因子诱导，向纵深运动。此过程反复连续进行，宏观结果即表现为肿瘤细胞向外扩散、侵袭。肿瘤细胞之间的解黏附和肿瘤细胞与ECM之间的黏附：

细胞黏附与转移：癌细胞与癌细胞之间的黏附力较正常组织低，癌细胞从母瘤中分离脱落，必然是癌细胞与癌细胞之间黏附力下降。其原因有：1、癌细胞表面负电荷密度增高，增加细胞之间的静电排斥力，这种排斥力可能使肿瘤细胞易于在肿瘤组织中脱落成游离状态。2、更重要的原因是，从分子角度分析，癌细胞间存在一组调控细胞与细胞之间的黏附作用分子——钙粘连素（cadherin）家族分子，肿瘤细胞黏附分子（cellabhesionmolecule,CAM）的表达下降，这使癌细胞的黏附力降低，使癌细胞从原发瘤分离脱落。3、细胞间隙压力增加，可能促使癌细胞从原发瘤分离脱落。

第一步

因此，癌细胞从母瘤分离脱落是癌细胞转移的关键，若无癌细胞从母瘤脱落，则无转移之可能。癌细胞为什么要分离脱落，究竟是细胞膜问题还是细胞核问题？如何能设法使之不分离脱落？有待于进一步从分子水平、基因水平去研究、探索。

从母瘤分离脱落的癌细胞首先要与细胞基质黏附。细胞与细胞外基质（ECM）间的相互作用，在肿瘤侵袭过程中发挥重要作用。在上皮细胞及内皮细胞下细胞外基质形成基底膜（BM），在降解、穿过ECM之前，癌细胞必须先与之发生接触。第一步

肿瘤细胞在侵袭和转移过程中必需穿透一系列天然组织屏障—基底膜和细胞外基质。合成及分泌大量基质降解酶，降解细胞外基质是肿瘤细胞侵袭、转移的重要步骤。目前所知与肿瘤侵袭、转移有关的基质降解酶有两大类：蛋白酶类和糖苷酶类，前者主要降解细胞外基质中的蛋白成分，如Ⅳ型胶原、层粘连蛋白及蛋白聚糖中的核心蛋白部分，后者主要降解其中的糖蛋白及蛋白聚糖中的多糖链。第二步1蛋白酶类现已发现的与恶性肿瘤侵袭和转移相关的蛋白酶类有四种：(1)丝氨酸蛋白酶(如纤溶酶原激活剂、纤溶酶)；(2)半胱氨酸蛋白酶(如组织蛋白酶B、G、H)；(3)天冬氨酸蛋白酶(如组织蛋白酶D)；(4)金属蛋白酶(如胶原酶等)。其中最重要的是尿激酶型纤溶酶原激活剂、Ⅳ型胶原酶、组织蛋白酶B。1.1纤溶酶原激活剂纤溶酶原激活剂(Plasminogenactivator,PA)有两种：组织型纤溶酶原激活剂(tPA)和尿激酶型纤溶酶原激活剂(uPA)，二者在基因定位、分子结构和功能等方面均有差异，tPA主要在血管内生理性溶栓中起作第二步用；而uPA则主要介导细胞外基质的降解，参与组织改造和细胞迁移。许多研究已证实uPA在肿瘤侵袭和转移过程中起重要作用。uPA是由二硫键相连的30KD和24KD两个亚基组成的蛋白酶，以无活性的尿激酶原形式分泌的。肿瘤细胞分泌的尿激酶原与细胞表面的uPA受体（uPAR)专一性结合后，由血清中的纤溶酶或肿瘤细胞分泌的组织蛋白酶B、L激活为uPA，uPA又激活结合于细胞表面的纤溶酶原，使之转化为纤溶酶，纤溶酶即可降解ECM中的非胶原成份，如层粘蛋白(LN)、纤连蛋白(FN)、蛋白聚糖(PG)，同时，纤溶酶还能激活Ⅳ型胶原酶原，使之降解基底膜的主要成分—Ⅳ型胶原网状结构。

第二步

大量的研究结果表明，uPA在很多恶性肿瘤组织如肺癌、结肠癌、前列腺癌、乳腺癌、骨巨细胞瘤、黑色素瘤及培养的肿瘤细胞中含量增加，且在侵袭和转移性肿瘤组织中含量更高。经体外肿瘤侵袭实验研究发现人黑色素瘤细胞的侵袭性与其分泌uPA水平的升高有关。Ossowski等观察到抗uPA抗体能阻断人类肝癌HEP3细胞由鸡胚绒毛膜向鸡胚肺的转移。Quax考察了5个黑色素瘤细胞素皮下接种于裸鼠后，发现都能发展成为原发肿瘤，但仅表达uPA的细胞才显示出自发的形成肺转移集落的能力，若静脉注射时，则能形成肺转移集落，提示uPA在黑色素瘤转移的早期起着重要的作用。

肿瘤细胞还可产生抑制uPA活性的纤溶酶原激活剂抑制物(PAI)，uPA的活性取决于二者相互作用的结果。研究者相继报道PAI对癌细胞的侵袭和转移起负调作用。已发现的PAI-1、PAI-2属于Serpin蛋白超家族成员，PAI-3为nexin蛋白酶。第二步

在胃癌的血管生成过程中，uPA扮演着关键作用，它能降解血管基底膜，在血管生成的早阶段促进内皮细胞的迁移，从而为肿瘤细胞的血道转移和肿瘤的新生血管形成提供条件。Tanaka等通过对比胃癌、结肠癌的癌中心、癌边缘及相应正常组织发现，uPA的活性逐渐降低，并且以癌中心部位水平最高，uPA也许是一种恶性进行性的指标。Okusa等通过对比胃癌的uPA活性与肿瘤浸润深度和转移的关系得出：肿瘤浸润程度和深度的增加与uPA活性的增加一致。uPA和消化系统肿瘤胃癌

uPA的活性程度的高低与肿瘤的病理分期、淋巴结转移、分化程度等因素相关，随着肿瘤浸润深度的增加和淋巴结转移的出现，uPA在癌组织中表达的阳性率明显增高，其差异具有