胃癌转移机制的研究进展(1)
胃癌是常见的恶性肿瘤之一，是我国死亡率最高的恶性肿瘤。晚期癌细胞的侵袭转移是造成胃癌患者死亡的主因。在胃癌早期，其转移相对较慢，随着胃癌浸润越深，淋巴结转移越严重，侵入范围越广[1]。细胞之间或细胞与细胞外基质之间粘附特性的异常是肿瘤细胞区别于正常细胞的一个重要生物学特征，这种粘附特性的异常赋予肿瘤细胞从原发部位脱落并向邻近正常组织浸润的能力，而肿瘤浸润能力的大小是肿瘤恶性程度高低的标志之一。所以肿瘤细胞在转移过程中必需穿越细胞外基质和基底膜构成的屏障，此过程受细胞外基质相关蛋白酶、粘附分子及生长因子等多个基因的调控，因此受以下几个方面的因素影响。
1 细胞外基质相关的蛋白酶
1.1 基质金属蛋白酶(MMPs)
MMPs属于锌依赖性蛋白酶超家族，它们可以降解血管基底膜和内皮细胞外基质，使内皮细胞从血管壁脱落，形成新生血管，促进肿瘤生长、浸润与迁移。MMPs与金属蛋白酶抑制剂(TMP)共同调节着细胞外基质(ECM)的生理动态平衡及基底膜的完整性，其产生与激活是肿瘤侵袭、转移的关键。Zhang等[2]研究发现胃癌的淋巴结转移与MMP-9的表达正相关，而与TMP-1负相关，同时发现MMP-9阳性/TMP阴性组淋巴转移率显著高于MMP-9阴性/TMP阳性组。另外，RECK基因可以通过转录后水平调节多种MMP基因表达，从而抑制肿瘤的侵袭、转移，同时抑制肿瘤新生血管的形成，RECK低表达与肿瘤的淋巴结转移、淋巴管侵犯密切相关[3]。
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1.2 肝素酶
大量研究发现许多肿瘤细胞表达肝素酶，肝素酶主要通过降解HSPG(硫酸乙酰肝素糖蛋白)，与蛋白水解酶协同作用，降解、改变细胞外基质，促进细胞侵袭、转移。HSPGs是一类广泛存在于细胞表面和细胞外基质(ECM)中的糖蛋白，其不仅参与维持ECM的完整性、膜的稳定性，并与细胞的粘附、转移、分化和增殖相关[4]。此外HSPG的降解产物还可能抑制活化的T细胞的功能，引起免疫抑制，使肿瘤更易转移。
2 粘附分子
肿瘤的浸润和转移是极其复杂的变化过程，其前提是肿瘤细胞从原发肿瘤脱落，此过程必须克服细胞间粘附分子的粘附作用[5]。粘附分子(AM)是一类介导细胞与细胞、细胞与细胞外基质之间粘附作用的膜表面糖蛋白，在肿瘤的浸润和转移等过程中发挥重要作用。目前已知与胃癌相关的粘附分子主要包括整合素家族、选择素家族、钙粘蛋白、免疫球蛋白超家族和CD44等。
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2.1 整合素家族
整合素家族是细胞表面的糖蛋白受体，其配体为细胞外基质成分。在肿瘤细胞浸润转移机制中，整合素与细胞外基质中的层黏素和纤黏素等特异性配体结合，形成配体-整合蛋白-细胞骨架跨膜系统而起作用。整合素首先使胃癌同质性粘附下降，促使肿瘤细胞从瘤体脱落，然后使癌细胞异质性粘附增强，导致肿瘤与周围组织粘附，从而导致总瘤细胞的浸润转移。研究表明，整合素亚单位β1能促进胃癌腹腔转移，整合素α3、β1的表达与胃癌的侵袭力相关，α4、β1、β4的表达强度与胃癌生长方式、分化程度、浸润深度等临床病理因素密切相关。
2.2 选择素
选择素是一类钙依赖结合蛋白，包括P、E、L型。选择素配体与胃癌的转移有关，近期研究表明P-选择素的表达与胃癌浸润深度、淋巴转移、TNM分期密切相关，有淋巴结转移者P-选择素阳性率(70.3%)显著高于无淋巴转移者(26.1%)；晚期胃癌P-选择素阳性表达率(80%)显著高于早期胃癌组织(26.7%)；P-选择素阳性表达者的平均生存期和5年生存率显著低于阴性者[6]。
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2.3 钙黏蛋白
钙黏蛋白是一组钙依赖跨膜蛋白，主要介导同种细胞间的粘附反应，可分为表皮钙黏蛋白、胎盘钙黏蛋白及肝细胞钙黏蛋白等。其中表皮钙黏蛋白(E-cadherin，)表达水平的降低与肿瘤细胞恶性程度显著相关。E-cad介导同型细胞间的粘附，减少了肿瘤细胞的浸润、转移。有研究表明，E-cad与肿瘤分化程度、浸润深度、淋巴结转移和肿瘤分期显著相关。大多数胃癌中E-cad表达量降低，并与胃癌浸润程度、淋巴结与腹膜转移以及生存期缩短相关[7]。体外实验表明人胃癌细胞株在E-cad失活后出现癌细胞差异分化[8]。胃癌细胞粘附分子表面分布的改变，也会影响肿瘤的浸润与转移。
PTEN[9]以E-钙黏蛋白依赖性方式诱导细胞聚集、抑制细胞的离散和浸润表型，稳定胃癌肿瘤细胞间的粘附，抑制胃癌肿瘤的浸润和转移，PTEN也可稳定E-钙粘蛋白在细胞膜上的定位，维持E-钙粘蛋白-连接素复合体的稳定性，减少细胞离散，并能逆转PTEN缺陷细胞的浸润表型。
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2.4 免疫球蛋白超家族(IgSF)
IgSF是由与Ig结构相似、编码基因同源的蛋白分子组成，它们主要以膜蛋白的形式存在于细胞表面，有识别及传递信号的功能。IgSF分子不但可以介导同型细胞，还能够介导异型细胞间的粘附。其中细胞间粘附分子-1(ICAM-1)、血管细胞粘附分子-1(VCAM-1)，神经细胞粘附分子(NCAM)等能够与整合素家族互为配受体，从而介导钙非依赖性细胞间粘附作用，其缺失或过表达均可促进肿瘤细胞的异常。
2.5 CD44分子
CD44分子是细胞表面的粘附分子之一，由单一基因编码经转录后的拼接和翻译后的修饰，产生具有高度异质性的变异体。一般将不含可变区的CD44分子称为标准CD44(CD44s)，而将含有可变区的CD44分子称为变异型CD44(CD44v)。CD44V主要在癌细胞中表达，促进癌细胞的粘附和运动，尤其在促进淋巴结转移及浸润深度方面有重要作用，CD44s主要参与细胞间粘连；介导淋巴细胞的归巢及细胞的迁移。CD44v则主要出现在机体的病理过程，特别是肿瘤的发生、发展过程中。CD44v的出现改变了肿瘤细胞表面粘附分子的构成和功能，使肿瘤细胞侵袭与转移能力增强[10]。例如，CD44v6的过量表达与胃癌、食管癌，乳腺癌等许多肿瘤的发生、发展、侵袭及转移关系密切[11]。
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3 生长因子
肿瘤细胞微环境中存在复杂的生长因子及受体，研究表明，在胃癌组织高表达的肿瘤生长因子(TGF)，血管内皮生长因子(VEGF)，内皮生长因子(EGF)及纤维生长因子(FGF)等，其中VEGF与肿瘤增殖迁移关系密切。
VEGF在正常组织及肿瘤组织中均有表达，具有促进血管通透性和血管内皮增殖迁移的作用，并可诱导血管生成。VEGF-C属于VEGF家族，对胚胎期和各种病理状态下淋巴管的生成具有重要作用，与肿瘤转移密切相关。研究发现，有淋巴结转移胃癌组织总VEGF的mRNA含量明显高于无淋巴结转移者[12]。另外，肿瘤血管生成与肿瘤的生长及转移密切相关，而VEGF-C能促进肿瘤血管的生成，在肿瘤生长和转移过程中发挥重要作用[13]。
Ishikawa等[14]发现在分化型胃癌中VEGF-C和VEGF-D的表达与临床分期无关，而在未分化胃癌患者中，VEGF-D阳性表达与有淋巴结转移相关，而VEGF-C阴性提示无淋巴结转移。另外，在胃癌淋巴结转移的小鼠模型上注射VEGFR-3抗体来阻断VEGFR-3信号传导通路，结果显示，抗体可以抑制肿瘤淋巴管转移、缩小肿瘤淋巴管密度。
4 展望
尽管胃癌侵袭转移的分子机制极其复杂，但随着各种新技术，尤其是基因组技术、生物芯片技术的不断改进，胃癌淋巴管生成和淋巴转移的机制将被逐步阐明。人们可以找到特异性的早期预测和诊断胃癌淋巴转移的分子标志物，使活检标本中预测和诊断胃癌淋巴结转移成为可能，同时也可以针对特异的基因和分子作为治疗靶点，研制特异性的药物，直接作用于目标靶位，从而预防和治疗胃癌的发生转移，这将为胃癌的诊断和治疗开辟一条新途径。, http://www.100md.com(周伟 李新伟 张冬云 许世敏)
1 细胞外基质相关的蛋白酶
1.1 基质金属蛋白酶(MMPs)
MMPs属于锌依赖性蛋白酶超家族，它们可以降解血管基底膜和内皮细胞外基质，使内皮细胞从血管壁脱落，形成新生血管，促进肿瘤生长、浸润与迁移。MMPs与金属蛋白酶抑制剂(TMP)共同调节着细胞外基质(ECM)的生理动态平衡及基底膜的完整性，其产生与激活是肿瘤侵袭、转移的关键。Zhang等[2]研究发现胃癌的淋巴结转移与MMP-9的表达正相关，而与TMP-1负相关，同时发现MMP-9阳性/TMP阴性组淋巴转移率显著高于MMP-9阴性/TMP阳性组。另外，RECK基因可以通过转录后水平调节多种MMP基因表达，从而抑制肿瘤的侵袭、转移，同时抑制肿瘤新生血管的形成，RECK低表达与肿瘤的淋巴结转移、淋巴管侵犯密切相关[3]。
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1.2 肝素酶
大量研究发现许多肿瘤细胞表达肝素酶，肝素酶主要通过降解HSPG(硫酸乙酰肝素糖蛋白)，与蛋白水解酶协同作用，降解、改变细胞外基质，促进细胞侵袭、转移。HSPGs是一类广泛存在于细胞表面和细胞外基质(ECM)中的糖蛋白，其不仅参与维持ECM的完整性、膜的稳定性，并与细胞的粘附、转移、分化和增殖相关[4]。此外HSPG的降解产物还可能抑制活化的T细胞的功能，引起免疫抑制，使肿瘤更易转移。
2 粘附分子
肿瘤的浸润和转移是极其复杂的变化过程，其前提是肿瘤细胞从原发肿瘤脱落，此过程必须克服细胞间粘附分子的粘附作用[5]。粘附分子(AM)是一类介导细胞与细胞、细胞与细胞外基质之间粘附作用的膜表面糖蛋白，在肿瘤的浸润和转移等过程中发挥重要作用。目前已知与胃癌相关的粘附分子主要包括整合素家族、选择素家族、钙粘蛋白、免疫球蛋白超家族和CD44等。
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2.1 整合素家族
整合素家族是细胞表面的糖蛋白受体，其配体为细胞外基质成分。在肿瘤细胞浸润转移机制中，整合素与细胞外基质中的层黏素和纤黏素等特异性配体结合，形成配体-整合蛋白-细胞骨架跨膜系统而起作用。整合素首先使胃癌同质性粘附下降，促使肿瘤细胞从瘤体脱落，然后使癌细胞异质性粘附增强，导致肿瘤与周围组织粘附，从而导致总瘤细胞的浸润转移。研究表明，整合素亚单位β1能促进胃癌腹腔转移，整合素α3、β1的表达与胃癌的侵袭力相关，α4、β1、β4的表达强度与胃癌生长方式、分化程度、浸润深度等临床病理因素密切相关。
2.2 选择素
选择素是一类钙依赖结合蛋白，包括P、E、L型。选择素配体与胃癌的转移有关，近期研究表明P-选择素的表达与胃癌浸润深度、淋巴转移、TNM分期密切相关，有淋巴结转移者P-选择素阳性率(70.3%)显著高于无淋巴转移者(26.1%)；晚期胃癌P-选择素阳性表达率(80%)显著高于早期胃癌组织(26.7%)；P-选择素阳性表达者的平均生存期和5年生存率显著低于阴性者[6]。
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2.3 钙黏蛋白
钙黏蛋白是一组钙依赖跨膜蛋白，主要介导同种细胞间的粘附反应，可分为表皮钙黏蛋白、胎盘钙黏蛋白及肝细胞钙黏蛋白等。其中表皮钙黏蛋白(E-cadherin，)表达水平的降低与肿瘤细胞恶性程度显著相关。E-cad介导同型细胞间的粘附，减少了肿瘤细胞的浸润、转移。有研究表明，E-cad与肿瘤分化程度、浸润深度、淋巴结转移和肿瘤分期显著相关。大多数胃癌中E-cad表达量降低，并与胃癌浸润程度、淋巴结与腹膜转移以及生存期缩短相关[7]。体外实验表明人胃癌细胞株在E-cad失活后出现癌细胞差异分化[8]。胃癌细胞粘附分子表面分布的改变，也会影响肿瘤的浸润与转移。
PTEN[9]以E-钙黏蛋白依赖性方式诱导细胞聚集、抑制细胞的离散和浸润表型，稳定胃癌肿瘤细胞间的粘附，抑制胃癌肿瘤的浸润和转移，PTEN也可稳定E-钙粘蛋白在细胞膜上的定位，维持E-钙粘蛋白-连接素复合体的稳定性，减少细胞离散，并能逆转PTEN缺陷细胞的浸润表型。
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2.4 免疫球蛋白超家族(IgSF)
IgSF是由与Ig结构相似、编码基因同源的蛋白分子组成，它们主要以膜蛋白的形式存在于细胞表面，有识别及传递信号的功能。IgSF分子不但可以介导同型细胞，还能够介导异型细胞间的粘附。其中细胞间粘附分子-1(ICAM-1)、血管细胞粘附分子-1(VCAM-1)，神经细胞粘附分子(NCAM)等能够与整合素家族互为配受体，从而介导钙非依赖性细胞间粘附作用，其缺失或过表达均可促进肿瘤细胞的异常。
2.5 CD44分子
CD44分子是细胞表面的粘附分子之一，由单一基因编码经转录后的拼接和翻译后的修饰，产生具有高度异质性的变异体。一般将不含可变区的CD44分子称为标准CD44(CD44s)，而将含有可变区的CD44分子称为变异型CD44(CD44v)。CD44V主要在癌细胞中表达，促进癌细胞的粘附和运动，尤其在促进淋巴结转移及浸润深度方面有重要作用，CD44s主要参与细胞间粘连；介导淋巴细胞的归巢及细胞的迁移。CD44v则主要出现在机体的病理过程，特别是肿瘤的发生、发展过程中。CD44v的出现改变了肿瘤细胞表面粘附分子的构成和功能，使肿瘤细胞侵袭与转移能力增强[10]。例如，CD44v6的过量表达与胃癌、食管癌，乳腺癌等许多肿瘤的发生、发展、侵袭及转移关系密切[11]。
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3 生长因子
肿瘤细胞微环境中存在复杂的生长因子及受体，研究表明，在胃癌组织高表达的肿瘤生长因子(TGF)，血管内皮生长因子(VEGF)，内皮生长因子(EGF)及纤维生长因子(FGF)等，其中VEGF与肿瘤增殖迁移关系密切。
VEGF在正常组织及肿瘤组织中均有表达，具有促进血管通透性和血管内皮增殖迁移的作用，并可诱导血管生成。VEGF-C属于VEGF家族，对胚胎期和各种病理状态下淋巴管的生成具有重要作用，与肿瘤转移密切相关。研究发现，有淋巴结转移胃癌组织总VEGF的mRNA含量明显高于无淋巴结转移者[12]。另外，肿瘤血管生成与肿瘤的生长及转移密切相关，而VEGF-C能促进肿瘤血管的生成，在肿瘤生长和转移过程中发挥重要作用[13]。
Ishikawa等[14]发现在分化型胃癌中VEGF-C和VEGF-D的表达与临床分期无关，而在未分化胃癌患者中，VEGF-D阳性表达与有淋巴结转移相关，而VEGF-C阴性提示无淋巴结转移。另外，在胃癌淋巴结转移的小鼠模型上注射VEGFR-3抗体来阻断VEGFR-3信号传导通路，结果显示，抗体可以抑制肿瘤淋巴管转移、缩小肿瘤淋巴管密度。
4 展望
尽管胃癌侵袭转移的分子机制极其复杂，但随着各种新技术，尤其是基因组技术、生物芯片技术的不断改进，胃癌淋巴管生成和淋巴转移的机制将被逐步阐明。人们可以找到特异性的早期预测和诊断胃癌淋巴转移的分子标志物，使活检标本中预测和诊断胃癌淋巴结转移成为可能，同时也可以针对特异的基因和分子作为治疗靶点，研制特异性的药物，直接作用于目标靶位，从而预防和治疗胃癌的发生转移，这将为胃癌的诊断和治疗开辟一条新途径。, http://www.100md.com(周伟 李新伟 张冬云 许世敏)