腫瘤轉移分子生物學

1、腫瘤轉移的分子生物學,,,目前，腫瘤治療最棘手的問題，莫過于腫瘤細胞對傳統(tǒng)治療藥物的抗性和腫瘤轉移。因此，進一步研究腫瘤轉移的分子機制，有助于我們尋找預防措施以及早期診斷和有效治療的新靶點。腫瘤轉移的過程受諸多因素影響，近年來腫瘤分子生物學方面的研究提示，許多基因直接/間接的參與/影響腫瘤的轉移。我們首先按照腫瘤轉移的過程，作一個大體的介紹。,,腫瘤細胞發(fā)生轉移，必須要克服多個障礙。腫瘤細胞都必須要逃脫宿主的免疫監(jiān)控。在轉移的起始階

2、段，腫瘤細胞從原發(fā)部位擴散并遷移，這一過程涉及到：（1）細胞間作用的調節(jié)（2）細胞－基質粘附的調節(jié)（3）腫瘤細胞的遷移及侵入周圍組織。,,腫瘤細胞如果要通過全身循環(huán)系統(tǒng)就必須先通過血管內皮進入瘤內血管或者進入淋巴管，這個過程稱作“內滲”（intravasation）；然后，再從全身循環(huán)中逃逸出來，這個過程稱作“外滲”（extravasation），并最終到達繼發(fā)部位。在“外滲”過程中，腫瘤細胞處在與原發(fā)灶差別很大的微環(huán)境中。因

3、此，若要在繼發(fā)組織中生存并增生，腫瘤細胞必須具有相當強的適應能力。,,Chamber 實驗室的研究表明，從單個細胞轉移到微小轉移（micrometastases）直至產生最終肉眼可見轉移的這個過程中，主要限速步驟在“外滲”過程之后。因此，單個細胞轉移或微轉移在發(fā)展成為肉眼轉移之前，可數(shù)月甚至多年處于休眠狀態(tài)。轉移的最終形成受諸多因素/基因的調控。,1　 癌基因、抑癌基因與腫瘤轉移,許多癌基因被證明與腫瘤的轉移過程有關。例如，在一些人

4、類腫瘤中，經?？梢杂^察到小GTP結合蛋白中的Ras家族存在有突變，在多種細胞類型出現(xiàn)這種突變時會發(fā)生轉移。除Ras以外，其他一些癌基因諸如絲氨酸/蘇氨酸激酶Mos和Rof，以及酪氨酸激酶Src，F(xiàn)ms和Fes的異位表達也可以在受體細胞中誘導出具有轉移特性的表型。,,此外，在人類腫瘤中，Met和（或）肝細胞生長因子/擴散因子（HGF/SF）的異常表達經常與腫瘤的轉移及較差的預后有關。最近，從人類腎乳頭狀癌中分離出的活化了的Met基因突變使

5、小鼠細胞發(fā)生轉化，并在小鼠模型系統(tǒng)的體外實驗中介導了小鼠細胞的癌變及轉移。當把這種突變基因轉入小鼠后，小鼠發(fā)生了乳腺的腫瘤。在HGF/SF－Met轉導途徑被發(fā)現(xiàn)并證明在轉移中起核心作用后，研究者正在尋找可用于治療腫瘤的HGF/SF－Met轉導途徑抑制劑。,,許多基因通過抑制轉移級聯(lián)中的不同作用點來抑制腫瘤的轉移。例如，組織特異性基質蛋白酶抑制物（Tissue specific inhibitor of metalloprotein

6、ases, TIMP）及纖維蛋白溶酶活化抑制劑（plasmin activator inhibitor, PAI）都顯示具有抑制轉移的能力。,,一些較傳統(tǒng)的腫瘤抑制物被證明參與腫瘤轉移的后期階段。（1）Nm23被發(fā)現(xiàn)在轉移的黑色素瘤細胞中下調表達，后來這一現(xiàn)象又在很多其他人類腫瘤的轉移過程中被發(fā)現(xiàn)。（2）PTEN酪氨酸磷酸酶的突變可以在諸如腦、乳腺、前列腺等部位的癌瘤中發(fā)現(xiàn)，而該酶功能的缺失在轉移表型的產生過程中起一定作用。,,（3

7、）Nf2基因是一種編碼Nf2細胞膜/細胞骨架連接蛋白的抑癌基因。 Nf2基因的丟失被證明與腫瘤的轉移有關。例如，Nf2基因缺失的小鼠易患多種具有轉移特性的惡性癌腫。（4）p53功能的丟失促進腫瘤的進展，不僅是因為它在血管生成中的作用，而且還與其在保持遺傳穩(wěn)定性中的重要作用有關。因此，p53的丟失導致了遺傳上改變的積累，而這些改變可以促進腫瘤的轉移。,,（5）腫瘤轉移分子C4.4A是一類與尿激酶型纖維酶原激活物受體（urokinase　

8、type　plasminogen　activator　receptor,　uPAR）有某些共同特性的分子。采用RT－PCR及Northern　blot 的方法檢測，人類胎盤組織、皮膚、食管及外周血中的白細胞都有C4.4A的表達。雖然腦、肺、肝、腎、胃、結腸及淋巴器官起源的腫瘤經?？梢哉业紺4.4A mRNA的存在，但在以上組織器官中卻不能觀察到C4.4A的表達。 有研究表明，惡性黑色素瘤中C4.4A mRNA的表達與腫

9、瘤的轉移相關。即使在痣中找不到C4.4A的存在或者在原發(fā)黑色素瘤中僅有一小部分瘤細胞表達C4.4A，但在所有轉移灶中，C4.4A都為陽性。鑒于人類與大鼠C4.4A的高度同源性，及大鼠 C4.4A 的表達與腫瘤轉移的密切關系，人類 C4.4A 極有可能成為某些腫瘤的預后指標及潛在的治療靶點。,2　 腫瘤細胞的播散與相關因子,粘附分子中的鈣黏著蛋白及相關蛋白如β－聯(lián)蛋白、α－聯(lián)蛋白及plakoglobin構成了在轉移過程中介導細胞間粘附的粘

10、附聯(lián)接。 E－鈣黏著蛋白介導的粘附作用的丟失與膀胱、胰腺及胃部癌腫浸潤/轉移有密切關系。許多參與轉移擴散的生長因子部分通過受體－酪氨酸蛋白激酶轉導途徑和鈣黏著蛋白/聯(lián)蛋白復合物之間的結合及其隨后發(fā)生的連接蛋白酪氨酸的磷酸化來調控 E－鈣黏著蛋白/聯(lián)蛋白介導的粘附過程。例如，HGF/SF介導的內皮細胞的“擴散”（scattering）就與β－聯(lián)蛋白的酪氨酸的磷酸化及鈣黏著蛋白/聯(lián)蛋白的內部作用有關。 細胞內粘附分子（Int

11、racellular adhesion molecules, ICAM）中的免疫球蛋白家族如ICAM－1和ICAM－2也是細胞間粘附的重要介質。這些蛋白表達的喪失或因突變而失活將有利于腫瘤的播散。高水平的ICAM常常是乳腺癌預后良好的標志物。,3　 腫瘤細胞的運動和侵襲,（一）在腫瘤播散過程中，腫瘤細胞的運動和侵潤是必須的。多種生長因子對腫瘤細胞的遷移具有趨化和（或）化學激動（chemokinetic）的作用。這些因子可以由腫瘤細胞、周

12、圍間質細胞和（或）浸潤性白細胞產生，并被這些細胞以自分泌或旁分泌的形式排出進而刺激細胞的遷移。 例如，（1）自分泌運動因子（autocrine motility factor, AMF）是由某些腫瘤細胞分泌并結合到同一細胞上的AMF受體（gp78），通過自分泌的方式刺激細胞的運動。AMF和（或）gp78 的過度表達已被證明與肺、胃、食管及結腸癌的轉移有關。,,（2）HGF/SF能有力的促進具有Met受體表達癌細胞的遷移和侵潤。它主要

13、是由間質起源的細胞合成并以旁分泌的形式排出的。因此，在很多癌腫，特別是那些具有侵潤/轉移特性的腫瘤中，經?？梢杂^察到HGF/SF和（或）Met水平升高的現(xiàn)象。例如，高水平的HGF/SF和Met可以在多形性膠質母細胞瘤中，特別是在侵潤的邊界區(qū)域里被發(fā)現(xiàn)。而低水平的HGF/SF和Met通常是在較低惡性度的腫瘤，如低惡性度的星形細胞瘤中被觀察到。,,（二）在細胞外基質（Extracellular　matrix, ECM）蛋白水解過程中，尿激酶

14、型纖維酶原激活物（Urokinase　type plasminogen activator,　uPA）/纖維蛋白溶酶網絡及基質金屬蛋白酶（Matrix　metalloproteinase ， MMP）的活化在腫瘤細胞的侵潤過程中是關鍵。,,因此，在患有諸如乳腺、肺、腎臟、結腸、胃部及軟組織等部位惡性腫瘤的病人體內， uPA、uPAR和（或）纖維蛋白溶酶活化抑制劑PA－1 的活性增高或過度表達與腫瘤的進展與較差的預后相關。在腦腫瘤中，高水

15、平表達uPA和（或）uPAR可以在高惡性度的腫瘤中，特別是在腫瘤浸潤的邊緣區(qū)域被觀察到，而通過運用抑制uPAR合成的反義基因治療，可以抑制裸鼠體內膠質母細胞瘤的形成。 uPAR還可以與ECM中的?；Y合素相結合，從而參與ECM所介導的粘附過程、細胞內信號轉導、細胞運動及浸潤。uPAR的這些作用與它在ECM蛋白水解中所起的作用是相互獨立的。,,基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）家族中的多種成員及其抑

16、制劑（TIMP）的異常表達可在多種癌腫觀察到，并且常與癌腫的浸潤及轉移相關。例如， MMP-2 與 MMP-9 都參與膠質細胞瘤的進展及其浸潤。許多可以誘導腫瘤轉移的生長因子已被證明可以調控 uPA-纖維蛋白溶酶網絡和（或）MMP 的活性 / 表達。例如， HGF/SF 可以在多種腫瘤細胞系中誘導 uPA 和 uPAR 的表達。在人類神經膠質細胞瘤受 HGF/SF 刺激后， MT-MMP-1 及 MMP-2 的表達 / 活化都上升。,

17、,（三）腫瘤細胞若要發(fā)生遷移及浸潤就必須與細胞外基質粘附。細胞粘附分子中的整聯(lián)蛋白家族在轉移過程中可以介導ECM及基底膜的粘附。多種不同的整聯(lián)蛋白的亞單位都參與腫瘤轉移的過程。由于各種組織環(huán)境中ECM的差異，不同的腫瘤細胞在浸潤及遷移過程中可以合成分泌多種不同的整聯(lián)蛋白。以人類黑色素瘤為例，某些整聯(lián)蛋白如α2β1，α3β1及α6β1表達的調高與腫瘤的進展程度及轉移能力有關。,,（四）一旦與 ECM 發(fā)生粘附后，腫瘤細胞的運動、浸潤及生存

18、都由整聯(lián)蛋白所介導的細胞內信號轉導來調控。整聯(lián)蛋白介導的 FAK 的活化引起多種信號轉導分子如 Src, PI3－激酶及MAPK1/2的激活。它們都是細胞運動及浸潤的重要介導者。有趣的是，由腫瘤抑制劑PTEN編碼的一種胞質酪氨酸磷酸酶可以使PI3激酶產生的肌醇脂（inositol lipids）及其它的灶性接觸成分（focal contacts）如FAK及Shc等脫磷酸。因此，PTEN的過度表達可以抑制整聯(lián)蛋白介導的信號轉導。相反，PT

19、EN功能的喪失將導致整聯(lián)蛋白調控的癌變及轉移的產生。,,許多非整聯(lián)蛋白糖蛋白在腫瘤細胞的浸潤及轉移中也參與細胞－ECM的粘附以及其后信號轉導途徑的活化過程。由同一基因經不同剪接方式所產生的跨膜糖蛋白CD44的多種同工型蛋白是ECM成分之一的透明質酸酶的受體，并被證明參與了腫瘤的轉移。尤其是CD44v3的同工型，它的胞外部分含有肝素硫酸鹽（heparin sulfate），可以與肝素硫酸鹽生長因子（heparin　 sulfate bin

20、ding growth factor）結合，并被證明與腫瘤的進展及轉移有密切的關系。CD44v3還可以與HGF/SF結合并且促進由HGF/SF所介導的Met受體的活化過程。,4　 腫瘤細胞在循環(huán)系統(tǒng)內的存活,腫瘤細胞進入血液循環(huán)后所面對的兩大主要障礙是自身的凋亡及宿主的免疫監(jiān)控。（1）如果上皮細胞由于整聯(lián)蛋白所介導的信號轉導的丟失而沒有與ECM發(fā)生粘附作用，上皮細胞通常發(fā)生凋亡。這是因為，由整聯(lián)蛋白介導的FAK，PI3激酶及AKT（蛋

21、白激酶B，protein kinase　B）的活化可以抑制細胞的凋亡。腫瘤細胞在與ECM粘附過程中不斷發(fā)生自身的修飾，并通過改變整聯(lián)蛋白、整聯(lián)蛋白相關信號轉導分子和（或）凋亡調控劑而避免凋亡的發(fā)生。,,（2）循環(huán)中的腫瘤細胞對宿主的免疫細胞特別易感。但在某些情況下，腫瘤細胞似乎可以擊退某些參與腫瘤免疫監(jiān)控的細胞。例如，某些結腸癌細胞可以通過表達Fas配體從而誘導具有 Fas受體的T細胞發(fā)生凋亡。另外，腫瘤細胞可以通過掩蓋其表面的抗原來逃

22、避循環(huán)中淋巴細胞的識別。尤其是腫瘤細胞表面的糖類，他們經常發(fā)生改變，這使得腫瘤細胞能夠逃脫宿主的免疫反應。淋巴細胞與腫瘤細胞的粘附在免疫識別過程中起著十分重要的作用。所以，包括ICAM－1等在內的嗜異染細胞粘附分子極有可能是腫瘤－淋巴細胞粘附過程的重要介體。,5　 腫瘤細胞與內皮細胞的粘附,當?shù)竭_繼發(fā)組織的毛細血管床后，腫瘤細胞便開始沿著內皮層移行。內皮細胞表達的選擇蛋白（selectins）介導了內皮細胞與表達有某種唾液酸寡糖（sia

23、lylated oligosaccharides）的腫瘤細胞之間的最早的細胞接觸。整聯(lián)蛋白也在轉移過程中介導腫瘤細胞－內皮細胞間的粘附。腫瘤轉移的模式不僅由循環(huán)系統(tǒng)的解剖所決定，還與擴散的腫瘤細胞到達的繼發(fā)組織之特定部位有關，這一觀點已被廣泛接受。,,這個由Paget早在1889年就提出的“種子與土壤”假說直到最近才開始在分子水平上被充分理解。組織特異性的腫瘤細胞是決定轉移的組織特異性的主要因素。已有噬菌體文庫顯示，某些多肽能夠導向 （

24、homing）不同組織內的內皮層。 最近，有研究證明，含有天冬氨酸－甘氨酸－精氨酸（NGR）序列的多肽通過與腫瘤血管所表達的氨肽酶N（CD13）結合，可特異性導向腫瘤血管系統(tǒng)。這些研究使我們對內皮細胞在腫瘤特異性轉移中的作用有了進一步的了解，并且會對未來開發(fā)有效的腫瘤治療方法產生巨大影響。,6　 腫瘤轉移后休眠－血管生成,腫瘤轉移過程的限速步驟在于休眠細胞向微小轉移的發(fā)展轉化，這一觀點為今后的研究提供了方向。臨床上，轉移被認為是很

25、難治療的。因為，在原發(fā)腫瘤確診或在開始治療時，出現(xiàn)遠處轉移者的病情往往已經很嚴重。現(xiàn)在普遍認為，腫瘤在早期階段就發(fā)生了微小轉移，而肉眼可見轉移直到后期階段才發(fā)生。而血管生成在腫瘤轉移過程中具有核心作用。,,Folkman 實驗室在分離血管抑素 (angiostatin) 過程中所做的研究工作是最好的例證?；加性l(fā)腫瘤而無轉移跡象的小鼠在原發(fā)灶被切除后出現(xiàn)了轉移的表現(xiàn)。研究顯示，原發(fā)腫瘤在實驗動物體內產生了高水平的血管抑素，它能抑制繼發(fā)灶

26、的血管形成，因而使微小轉移灶保持在無血管、無癥狀的休眠狀態(tài)。,,Chamber實驗小組及其他遍布全球的實驗室所做的工作已經開始揭示轉移級聯(lián)的組成及參與這一過程的諸多因子。例如，實驗顯示，利用MMP的抑制劑batimastat可以減少小鼠黑色素瘤發(fā)生肝轉移的機會，這一現(xiàn)象并不是如以往所設想的那樣通過減少瘤細胞的“外滲”，而是通過抑制血管生成達到的。因此，轉移過程的后期階段可以當作一個很好的治療窗。轉移休眠狀態(tài)中所參與因素的發(fā)現(xiàn)以及對腫瘤－

27、宿主的相互作用的研究，將有助于我們開發(fā)針對腫瘤轉移的新的治療措施。,基質金屬蛋白酶(MMPs)及其組織抑制物(TIMPs)與腫瘤侵襲轉移,,,我們說，腫瘤的進程包括：正常細胞某些基因的改變、惡性表型的形成、侵襲臨近正常組織、遠距離及全身組織擴散轉移。腫瘤細胞的生物學特性不同于正常細胞，近年來，通過對這些細胞及其所依賴的細胞外環(huán)境中各種不同類型分子與腫瘤間質之間相互關系的研究，發(fā)現(xiàn)了許多新的黏附分子、細胞移動分子及各種類型的降解酶。腫

28、瘤細胞侵襲與轉移的成功在很大程度上正是依賴于這些酶降解了一系列的組織屏障（屏障的主要成分包括有，各型膠原、層粘連蛋白、纖粘連蛋白、彈力蛋白和蛋白多糖等）。在這些降解酶中，對MMPs及其組織抑制因子TIMPs的研究最多，兩者表達的動態(tài)平衡決定了細胞外基質的降解程度，繼而也決定了腫瘤的侵襲與轉移。,MMPs,MMPs是具有高度同源性的能降解基底膜的水解酶類，至今已發(fā)現(xiàn)有23種，在人體內至少有19種，構成MMPs超家族。 按照MMPs

29、各成員作用的底物特異性，可將它們分為以下幾類：膠原酶，MMP-1、-8、-13；明膠酶，MMP-2、-9；基質溶酶，MMP-3、-10、-11；膜型基質金屬蛋白酶，MMP-14、-15、-16、-17；以及其他類，MMP-7、-12、-18、-19、-20、-21、-22。,,MMPs的存在方式有前酶型、活化酶型以及與組織抑制因子結合的復合物型，其存在方式與腫瘤的種類及惡性程度密切相關。MMPs產生于正常組織細胞（包括有結締

30、組織細胞、內皮細胞、巨噬細胞、淋巴細胞、胸腺細胞等）和腫瘤細胞中，以前酶的形式分泌。它們的結構具有高度同源性，其肽鏈中都含有兩個Zn2+、兩個Ca2+和一個半胱氨酸開關，它可以封閉或暴露活性中心2價陽離子并維持酶蛋白的穩(wěn)定。MMPs一般都含有三個結構域即N-末端前肽域、催化域和C-末端類血紅素域，而后兩個域區(qū)較為保守。,,MMPs的活化機制尚未明了，一般認為MMP的活化是一個由其他MMP及血清蛋白酶介導的級聯(lián)水解過程，切除N-末端前肽

31、并將半胱氨酸與鋅離子分離，暴露活性中心而活化；在體外可被一系列有機汞試劑、烷基化試劑、氧化試劑及一些水解酶試劑活化。MMPs的功能主要有：降解細胞外基質膜有效成分、調節(jié)細胞黏著、作用于細胞外組分或其他蛋白成分而啟動潛在的生物學功能、直接或間接參與胚胎發(fā)育、組織模型再塑及創(chuàng)傷修復等正常生理過程。一般認為活化型MMP與其組織抑制因子1:1比例的結合將導致MMP功能的抑制。,,MMPs活性的調節(jié)機制包括：A.酶自身代謝的調節(jié)、B.天然抑

32、制因子的調節(jié)C.轉錄調控。（1）代謝調節(jié)，就是MMPs的合成與分解的調節(jié)，包括有，前酶的合成分泌、前酶的前肽域水解、酶的活化、酶的降解失活。代謝過程中酶的活化又有生理的激活和病理的激活。生理情況下，由血漿纖溶酶系統(tǒng)和間質溶解素介導，由MMP級聯(lián)效應激活、尿激酶型或組織型纖溶酶原激活物激活纖溶酶原，活化的纖溶酶再激活基質金屬蛋白酶。而病理情況下，則是由許多的細胞內外信息傳導分子誘導而產生病理性激活因子繼而再作用于基質金屬酶使之活化。,

33、,（2）抑制因子的調節(jié)有特異性和非特異性：A.特異性抑制因子調節(jié)指的是MMPs的天然抑制物TIMPs對MMPs的調節(jié)，一般認為TIMPs特異結合活化型的MMP可以導致MMP的功能失活；B.非特異性抑制因子則是某些蛋白質如α2巨球蛋白以及一些肽類衍生物或非肽類衍生物，它們以結合MMPs的鋅離子活性中心而使酶失活。（3）轉錄調節(jié)機制則尚未完全明了。,TIMPs,按照TIMP發(fā)現(xiàn)的先后、分子結構同源以及功能上的相關性可分為四類：TIMP-

34、1,-2,-3,-4。TIMPs廣泛分布于組織及體液中，主要由巨噬細胞和結締組織產生。TIMP-1,-2,-4以可溶性小分子量多肽的形式分泌；而小分子量多肽TIMP-3則是以不溶性形式分泌，而且與分泌細胞和基質組分間的相互作用機制有關，目前僅發(fā)現(xiàn)于細胞外基質中；TIMP-4的表達更具有組織特異性，其分泌水平在各臟器差異較大，而以心臟最為豐富。,,TIMPs的結構具有一定的同源性，有兩個功能區(qū)：N-末端功能區(qū)為一個大三環(huán)結構，其中的

35、半胱氨酸殘基為與MMPs鋅離子活性中心結合的區(qū)域；C-末端功能區(qū)為一較小的三環(huán)結構，該功能區(qū)在TIMPs定位和/或與前MMPs形成復合物方面有重要意義。,,TIMPs的功能主要是天然地抑制MMPs，在調節(jié)細胞外基質的代謝中起重要作用。其作用方式較為復雜，大多數(shù)情況下是和MMPs以1：1的比例結合成復合物，使MMPs失活。近來發(fā)現(xiàn)有的TIMPs可以與MMPs的C-末端類血紅素區(qū)作用，而調節(jié)MMPs活性。此外，TIMP-2還在細胞生長、繁

36、殖及刺激血管生成等生理和病理學方面發(fā)揮一定的作用；TIMP-3甚至能直接作用于細胞周期的調控，誘導腫瘤細胞的凋亡。,,TIMPs的調控機制研究不多。一般認為其表達調控主要是受細胞內的某些激酶以及胞內外的某些激素和一些信息分子、效應分子所誘導。各類TIMPs表達的調控有差異:TIMP-1的調控有強刺激反應性，在對成纖維細胞的研究中發(fā)現(xiàn)FGF、PDGF、IL-1等均能強調節(jié)其表達，有研究更揭示TIMP-1至少間接受到ras原癌基因的調控

37、；TIMP-2的表達調控與MMP-2相關，大多與前MMP-2形成復合體的形式分泌；TIMP-3與其他TIMPs僅有25%的氨基酸同源性，其調控與細胞周期之間有復雜關系，為TIMP-3所獨有；而TIMP-4的表達則體現(xiàn)出組織器官特異性，具體機制還不清楚。,,腫瘤細胞與其所依賴的細胞外間質之間相互作用，導致細胞外基質代謝平衡的失調，從而引發(fā)細胞的侵襲轉移。細胞外基質代謝主要涉及到基質有效成分的生成與降解，在腫瘤的侵襲轉移中這一代謝的失

38、衡表現(xiàn)為對細胞外基質有效成分降解的增強。盡管胞外基質成分復雜，且涉及的降解酶種類較多，但人們發(fā)現(xiàn)MMPs在對胞外基質有效成分降解的過程中起著關鍵的作用。越來越多的研究表明，惡性表型和侵襲轉移表型的細胞均高表達MMPs水平。,,在形成細胞外基質的兩大部分(即基底膜和間質)中，基底膜構成一道阻滯屏障，該屏障以基膜膠原即IV型膠原為主要成分，故對其降解成為細胞侵襲與轉移的關鍵步驟，IV型膠原酶(MMP-2，MMP-9)因此被研究得最多。不同種

39、類的腫瘤，特別是乳腺癌其惡性程度與MMP-2、MMP-9過多表達有正相關。同時有些研究還發(fā)現(xiàn)，MMP-2、MMP-9與TIMPs特別是TIMP-1,-2相互作用的結果與腫瘤細胞侵襲與轉移有相關性，MMP-2/TIMP-2比值甚至作為一些腫瘤惡性程度及預后判斷的一項指標。,,在MMPs超家族其他成員及TIMPs與腫瘤的侵襲轉移的研究中，發(fā)現(xiàn)有些MMP可表現(xiàn)與惡性表型和侵襲轉移表型相關的高表達水平，而有些MMP的表達則與此無相關性，有的甚至

40、檢測不到表達，呈現(xiàn)典型的不均一性，而且也呈現(xiàn)功能上的差異。,,對TIMPs的研究也顯示類似的結果。一般認為，TIMPs天然抑制MMPs，在某些條件下卻表現(xiàn)出調節(jié)MMPs活性，這是通過與后者的類血紅素結合區(qū)作用而實現(xiàn)的，在有些情形下更表現(xiàn)出促腫瘤進程，如Baker等發(fā)現(xiàn)，低濃度的TIMPs啟動MMP-2活化，TIMP-1等不能抑制MT1-MMP；TIMP-1,-2發(fā)揮類似生長因子的作用，TIMP-3在腫瘤細胞循環(huán)周期中發(fā)揮特有的誘導細胞凋

41、亡的作用，TIMP-4既能抑制腫瘤侵襲也能抑制腫瘤轉移，其在心臟中的高表達也許說明了有些器官組織很少惡性變的部分機理。,,綜上所述，MMPs及TIMPs與腫瘤侵襲轉移的關系十分復雜，從理論上講二者間動態(tài)平衡的改變是腫瘤侵襲轉移成功的關鍵因素。高表達MMPs水平和相對低表達TIMPs水平在很多惡性表型和侵襲轉移表型腫瘤的研究中得到了證實。但在對有些腫瘤的研究中，這一現(xiàn)象卻得不到驗證，尤其是TIMPs的作用更加復雜，往往表現(xiàn)相悖的結果。所以

42、對不同的腫瘤表型要作具體的相關分析。,抑癌基因與腫瘤轉移,腫瘤轉移是一個由多種基因參與的過程。在此過程中，一方面是許多正常的細胞基因過度表達，如IV型膠原蛋白酶，識別細胞外基質的某些整合蛋白、轉基因子及其受體、各種生長因子及其受體如bFGF等，從而使得細胞更具粘附性、浸潤性、運動性及繁殖能力；另一方面是一些抑癌基因和轉移抑制基因的丟失和失活。,,作為抑癌基因通常必須滿足以下兩個條件：①該基因在與腫瘤相應的正常組織中表達，但在該腫瘤中

43、則存在缺陷，如在直腸癌中，DCC、p53、RB、NF1、APC/MCC等抑癌基因出現(xiàn)等位基因丟失；②如果導入該基因，則腫瘤生長受抑或部分受抑。,,到目前為止，已發(fā)現(xiàn)有多種抑癌基因，大致可分為以下幾類：A. 跨膜受體類，如DCC基因；B. 胞質調節(jié)因子或結構蛋白類，如PTEN、NF2；C. 轉錄因子和轉錄調節(jié)因子類，如VHL、p53；D. 細胞周期因子類，如p16、p15、p21；E. DNA損傷修復因子類，如MLH、ATM

44、等；F. 其它類。,,細胞粘附能力下降是腫瘤轉移的因素之一。正常細胞表面存在多種介導細胞之間、細胞與細胞外基質(ECM)之間粘附的分子，如神經細胞黏附分子(NCAM)、E-鈣黏著蛋白(E-cadherin)、選凝素，細胞通過其粘附分子的胞外部分和ECM發(fā)生粘附、識別，然后通過粘附分子的胞內部分與骨架蛋白(?、 ? 連環(huán)蛋白catenin、黏著斑蛋白vinculin、根蛋白radixin等)相連，從而將細胞外信號轉入胞內，調節(jié)細胞生長。

45、因此，上述過程任一環(huán)節(jié)的缺失將使細胞粘附能力下降，促使腫瘤的發(fā)生與轉移。目前已發(fā)現(xiàn)有多種抑癌基因編碼的蛋白與細胞粘附有關，它們的失活將使細胞的轉移潛能增加。,,下面以與細胞粘附有關的幾個抑癌基因為例，簡要說明它們與腫瘤轉移的關系。(1)    DCC基因 該基因含有1.4Mbp和29個外顯子，其表達產物為190kD的跨膜磷蛋白，膜外有1100個氨基酸，膜內有324個氨基酸。值得注意的是DCC的

46、氨基酸序列與NCAM及其它相關的細胞表面糖蛋白具有同源性，這提示DCC功能的丟失可能導致細胞間接觸、粘附能力下降，從而提高癌細胞的轉移能力。,,(2)  NF2基因 該基因位于染色體22q12，其編碼產物merlin為66kD的細胞骨架相關蛋白，與其它骨架相關蛋白具有同源性，介導細胞骨架蛋白與細胞膜連接，參與細胞骨架信號傳導調節(jié)及細胞間接觸，提示NF2與腫瘤轉移有關。 實驗發(fā)現(xiàn)22qLOH與淋巴結轉移

47、有關。,,(3)  PTEN基因 該基因為新發(fā)現(xiàn)的抑癌基因，位于10q23.3，轉錄產物為515kb mRNA。其蛋白產物含有一酪蛋白磷酸酶的功能區(qū)和約175個氨基酸左右的與骨架蛋白tenasin、auxilin同源的區(qū)域。 PTEN可能通過去磷酸化參與細胞調控。磷酸化和去磷酸化是調節(jié)細胞活動的重要方式，許多癌基因的產物都是通過磷酸化而刺激細胞生長。因此，PTEN可能與酪氨酸激酶競爭共同的底物

48、，在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中起重要作用。,細胞間黏附分子-1與胃癌侵襲轉移的關系,細胞間黏附分子-1（ICAM-1）是體內重要的免疫活性分子，參與機體免疫過程，尤其是在炎癥、腫瘤的發(fā)生發(fā)展中起著極為重要的作用。ICAM-1通過與其相應配體的結合，介導腫瘤細胞與不同細胞、基質的黏附，最終使瘤細胞逃避免疫監(jiān)視，利于侵襲轉移。,,我們說，腫瘤的轉移是指瘤細胞脫離原發(fā)瘤，隨淋巴、血流、腔道到達靶組織并生長增生形成繼發(fā)瘤的過程。在這一階梯過程中，腫

49、瘤細胞通過黏附分子與宿主不同細胞以及細胞外基質、基底膜相互接觸黏附，使瘤細胞延長生存、免于吞噬、利于侵襲。,,ICAM-1是由19號染色體基因編碼的一種單鏈跨膜糖蛋白，屬黏附分子免疫球蛋白超家族（IgSF）成員之一。具有5段細胞外免疫球蛋白樣位點以及一個較短的胞質尾巴結構，其分子量為76000-114000KD，可隨分布細胞種類的不同而有差異，這種差異主要由該分子的糖基化程度不同造成。正常情況下，體內某些細胞，如非活化的血管內皮細胞、

50、淋巴細胞、胸腺上皮細胞、成纖維細胞及甲狀腺上皮細胞均有低水平的基礎表達。多種細胞因子如IL-1、IFN-?、TNF-?及內毒素等可上調其表達。,,ICAM-1在體內有兩種形式：一種為膜型，結構上分成胞外區(qū)、跨膜區(qū)、胞質區(qū)；另一種是可溶型(sICAM-1)，存在于血循環(huán)中。ICAM-1的天然配體為淋巴細胞功能相關抗原-1(LFA-1，CD11a/CD18)及巨噬細胞相關復合體(Mac-1，CD11b/CD18)，兩者是整合素家族成

51、員，分別表達在白細胞及吞噬細胞、大顆粒淋巴細胞表面。有人報道ICAM-1亦是鼻病毒的受體分子。,,ICAM-1/LFA-1黏附途徑是細胞間相互作用和傳達信息的一個關鍵途徑。生理狀態(tài)下，這種黏附與T、B細胞的激活，抗原遞呈細胞功能的調節(jié)及白細胞的移動、淋巴細胞再循環(huán)有關。sICAM-1亦具有與LFA-1結合能力，并被認為是膜型ICAM-1的競爭抑制劑。一方面能發(fā)揮與膜型ICAM-1相似的信號刺激效應，另一方面能減弱淋巴細胞對表達膜型分

52、子的靶細胞的黏附，在生理及病理過程中發(fā)揮效應。 具有淋巴結高轉移力的胃癌細胞林可能是通過低表達ICAM-1，減弱了LFA-1介導的效應細胞的黏附，從而逃避免疫監(jiān)視，利于轉移。,,Yasuda等研究發(fā)現(xiàn)，開始階段瘤細胞同時高表達ICAM-1及?1整合素，當后者與相應細胞外基質或特異性抗體結合后，瘤細胞對ICAM-1的表達顯著下調，而培養(yǎng)基中sICAM-1的濃度明顯升高。進一步實驗發(fā)現(xiàn)這一改變是因為?1整合素在完成與基質如纖維連結蛋白、

53、層連蛋白、I型膠原結合后，通過酪氨酸激酶信號傳導途徑的介導阻止了瘤細胞對ICAM-1進一步表達。該種酪氨酸激酶位于細胞質中，被稱為非受體型局部黏附激酶(focal adhesion kinase, FAK)，F(xiàn)AK在整合素參與下可自身磷酸化，所產生的磷酸化位點能與含SH2結構域(Src同源序列2，能專一地與磷酸酪氨酸的結構模塊結合)的胞內蛋白結合，從而將由整合素促發(fā)的多種信號連接起來，在細胞黏附運動中發(fā)揮作用。由于腫瘤細胞表面ICAM

54、-1表達的下降，從而逃避了淋巴細胞的黏附、殺傷。,,由此推測，同一瘤細胞在遷移黏附的不同階段，在周圍組織不同細胞、基質接觸刺激下表達不同黏附分子，并且相互調節(jié)，各司其職。在某一階段，腫瘤細胞高表達ICAM-1，通過ICAM-1/LFA-1與浸潤淋巴細胞結合，從而隨著淋巴細胞的遷移脫離母瘤進入血循環(huán)，并在穿越血管時免受傷害，易于在毛細血管內或淋巴竇滯留和坐床，形成轉移灶。當腫瘤細胞受到細胞外基質刺激時，又通過表達?1整合素等黏附分子與

55、相應基質結合，激活酪氨酸激酶通路，進而改變基因的表達及其相應產物的修飾，使膜型ICAM-1的表達下降，而sICAM-1的分泌增加，并競爭性抑制ICAM-1/LFA-1途徑，使淋巴細胞不能黏附于瘤細胞表面，中斷了激活靜止淋巴細胞所必需的信號，從而使瘤細胞避免了細胞毒效應。隨著腫瘤的生長，脫落于腫瘤細胞的sICAM-1不斷進入周圍組織和血液循環(huán)，形成一個保護腫瘤免遭機體免疫系統(tǒng)攻擊的防御環(huán)境，最終導致病情惡化和不良預后。,,總之，ICAM

56、-1/sICAM-1是IgSF中的一員，在胃癌侵襲轉移的不同階段，癌細胞各有其相應的表達水平。目的在于介導與不同細胞、基質的黏附，最終使癌細胞逃避免疫監(jiān)視，完成侵襲轉移。,血管抑素及其抑瘤作用的研究進展,,,血管抑素(angiostatin)最初是從荷瘤小鼠血清及尿液中分離得到的一種蛋白質，分子量為38ku，它與纖溶酶原的一段內部片段一致，包括纖溶酶原連續(xù)5個Kringle結構中的前4個。體外試驗表明，這種蛋白質具有抑制內皮細胞增殖活

57、性。在體內，它能抑制包括小鼠Lewis肺癌在內的多種腫瘤的生長和轉移。1994年，哈佛醫(yī)學院的Folkman實驗室在Cell雜志上報道了一種新的能夠抑制血管生長的因子——Angiostatin，隨后又發(fā)現(xiàn)了Endostatin。小鼠實驗表明，這兩種蛋白能有效地抑制血管生成和癌癥的繼續(xù)，成為目前較為看好的兩種抑癌新藥。美國FDA已經批準Folkman開始這兩種藥物的人體實驗。,,腫瘤的生長依賴于血管的生成。體積在1~2mm3以下的瘤體可

58、通過滲透作用從周圍組織中獲得營養(yǎng)，維持自身的生存，但它的進一步生長則要依賴形成新生血管以獲得充分的營養(yǎng)供應。血管生成不僅為腫瘤提供了生長所必需的營養(yǎng)，同時也為腫瘤細胞擴散提供了重要的途徑。,,臨床觀察中人們發(fā)現(xiàn)了腫瘤團塊本身可以抑制腫瘤生長的現(xiàn)象，有一些癌癥，如乳腺癌、結腸癌、骨肉瘤，切除病灶后可促使其轉移，加重患者病情；在一些晚期癌癥患者身上還可發(fā)現(xiàn)原發(fā)灶對繼發(fā)灶的抑制現(xiàn)象；一種腫瘤可以抑制另一種腫瘤的轉移，如乳腺癌能抑制黑色素

59、瘤的轉移；另外，還發(fā)現(xiàn)黑色素瘤原發(fā)灶的自行退化可引起快速轉移；原發(fā)灶部分切除后，促進殘余病灶的快速生長等。在動物實驗中能更確切地觀察到上述現(xiàn)象。人們試圖從免疫、營養(yǎng)、活性因子的產生及手術中腫癌細胞的逃逸等諸多方面對這一現(xiàn)象進行分析，然而都沒有能從分子機制上對其作出令人信服的解釋。,,O’Reilly等人大膽地提出了一種假設：原發(fā)灶刺激自身血管生成的同時能抑制其轉移灶及其他次發(fā)灶的血管生成。亦即在原發(fā)灶部位，產生的促血管生成因子的量

60、超過其產生的抑制血管生成因子的量，從而刺激自身血管生成；而這種抑制血管生成因子的循環(huán)系統(tǒng)中有很長的半衰期，可通過循環(huán)到達轉移灶及后生灶。促血管生成因子則不能完成上述過程，從而使轉移灶及后生灶處抑制血管生成因子的量超過促血管生成因子的量，抑制轉移灶血管生成，阻斷其血液供應，進而限制其生長。,,根據這一假說，他們以小鼠為實驗對象，用Lewis肺癌細胞接種小鼠，不但發(fā)現(xiàn)原發(fā)灶具抑制腫瘤轉移的作用，還發(fā)現(xiàn)小鼠血清及尿也具這種作用。隨后又在小鼠血

61、清及尿中提純到一種能特異地抑制內皮細胞增殖的物質，進一步的實驗證明，正是這種物質通過對內皮細胞增殖的抑制作用，從而抑制了血管生成，進而抑制了轉移灶及次發(fā)灶的生長。這是一種分子量為38ku的蛋白質，根據其生物學活性命名為血管抑素(angiostatin)。,,體外實驗表明，血管抑素對血管生成的關鍵步驟(內皮細胞增殖、移行、管路的形成)具抑制作用。然而對此過程的生物化學機制及其在體內抑制血管生成的過程不十分清楚，但它們可能與內皮細胞存在的特

62、異受體有關。Moser等認為，血管抑素抑制內皮細胞移行及增殖機制是由于它與內皮細胞表面ATP合成酶的?-、?-亞基結合，這種結合能影響內皮細胞增殖和移行。,,Luo等認為血管抑素能提高內皮細胞中E-選擇蛋白(E-selectin)的表達。E-選擇蛋白是一種特異的由內皮細胞表達的蛋白質，在炎癥部位參與白細胞旋轉運動并具有促進血管生成作用，在非炎癥部位內皮細胞只有處在G2/M時相才表達E-選擇蛋白。但研究發(fā)現(xiàn)血管抑素并不使細胞周期停止在

63、G2/M時相?，F(xiàn)在還無法解釋這一看似矛盾的現(xiàn)象，血管抑素與E-選擇蛋白表達之間的關系也有待進一步闡明。,,血管抑素的生成與腫瘤的存在有關，在后者的參與下產生使纖溶酶原轉變?yōu)檠芤炙氐挠嘘P酶類，腫瘤細胞也可能直接產生血管抑素。不同類型的瘤細胞可能并不以同樣的方式產生血管抑素。除血管抑素以外，瘤細胞也產生其他血管生成抑制劑，如內皮抑素(endostatin)。,,血管抑素的發(fā)現(xiàn)，揭示了腫瘤原發(fā)灶之所以能夠抑制轉移灶生長的原因，同時人們對

64、用它來治療腫瘤也寄予了很大的希望。有關實驗已充分證實，血管抑素能夠通過抑制血管生成而有效抑制腫瘤的生長和轉移，這為腫瘤治療提供了一條全新的途徑，特別是利用血管抑素治療腫瘤不存在抗藥性和毒副作用等問題。,,血管抑素是人體內源蛋白纖溶酶原的一個組成部分，機體不會對其產生免疫反應。血管抑素作用的靶細胞是內皮細胞，它不具有腫瘤細胞那種高度不穩(wěn)定性，因此不易對血管抑素產生抗藥性。內皮細胞的壽命很長，而且腫瘤血管內皮細胞增殖速度較正常組織血管