现代医学对恶性肿瘤转移相关机制的研究进展

1、现代医学对恶性肿瘤转移相关机制的研究进展现代医学对恶性肿瘤转移相关机制的研究进展恶性肿瘤是危害人类安康的全球公共卫生问题之一，转移是恶性肿瘤发生和演变过程中最危险的阶段，为新世纪人类的第一杀手，临床上，60%以上的恶性肿瘤患者在发现时已经转移。我国作为一个开展中大国，随着工业化、城镇化和人口老龄化进程的加快，不良生活方式及环境污染等问题，导致恶性肿瘤转移呈上升趋势，因此，预防及抑制恶性肿瘤转移是迫切需要解决的关键问题。恶性肿瘤转移的机制认识、研究经历了漫长的过程，逐渐趋于成熟完善，中西医亦有互通互补之处，本文对恶性肿瘤转移相关机制的现代医学成果进展综述，以期为恶性肿瘤转移的防治提供更多理论根据

2、及诊疗思路。1相关学说1.1解剖和机械学说解剖和机械学说认为，某些原位肿瘤细胞随着血流或淋巴流在其最先到达脏器的毛细血管或毛细淋巴管发活力械性滞留，并穿过血管在部分增殖，从而形成转移灶。1.2种子与土壤学说英国学者Paget于1889年提出了种子和土壤学说1，指出肿瘤细胞种子只能在为其提供舒适环境的相对特异的器官组织土壤中才能生长繁殖。1.3肿瘤遗传异质性Fidler等2提出了肿瘤细胞的异质性学说，该理论认为在遗传表型各异的原发肿瘤内，大多数的原发肿瘤细胞转移才能很低，只本文由论文联盟.Ll.搜集整理有极少数细胞估计少于千万分之一由于突变而获得转移必须的表型，而这些细胞具备形成转移的必要条件，

3、如细胞迁移才能、侵袭才能、蛋白溶解酶活性、促凝血、促肿瘤血管生成等。DNA突变、染色体重排和表观遗传学改变构成了肿瘤细胞基因组的内在不稳定性。细胞内在的基因组不稳定性和外部微环境适者生存的进化选择共同作用，导致肿瘤细胞对正常内环境的生长调控、免疫监视和环境抑制产生抗性，在此根底上发生连续突变和异常分化，形成肿瘤的异质性，通过有丝分裂在细胞间世代传递，且转移瘤往往比原发瘤中的细胞显示出更强的生长特性，细胞分裂指数增高。肿瘤的遗传异质性是肿瘤细胞逃防止疫监视、产生化疗抗性、形成转移复发的根源，是抗转移治疗中不可无视的重要环节。1.4失巢凋亡抗性细胞的趋化性与趋触性迁移皆依赖于细胞外基质，细胞外基质

4、可以控制细胞迁移的速度与方向。真核细胞，除成熟血细胞外，大多须黏附于特定细胞外基质上才能抑制凋亡而存活，称为锚着依赖性，上皮细胞及内皮细胞一旦脱离了细胞外基质那么会发生程序性死亡，这种因细胞与胞外基质之间失去交互作用而诱导的凋亡形式称为失巢凋亡3。因此，转移细胞必须对失巢凋亡以及凋亡本身产生抗性，以使自身在播散和异位定植的过程中得以存活。有研究显示，肿瘤细胞中多种有效的抗凋亡基因如Bl-2，Bl-XL出现异位过表达，使它们对死亡刺激信号产生高度抗性，且往往伴随survivin途径的激活、基质金属蛋白酶P的上调、部分黏着斑激酶FAK的过表达以及p53的失活，从而增加了转移效率4。1.5血管与淋巴

5、管生成肿瘤转移这一复杂的过程包括：原发瘤开展为侵袭性肿瘤，肿瘤细胞侵袭基底膜，肿瘤细胞进入淋巴系统和血液循环系统并随之在体内转移，在循环系统中形成瘤栓并转运到远处靶器官，滞留于靶器官微血管中，穿出血管并形成微小转移灶，肿瘤血管形成并在继发组织器官继续生长这几个阶段5。肿瘤细胞进入血液淋巴系统后就离不开血管与淋巴管，血管与淋巴管生成关系到肿瘤细胞能否在转移器官安家，因为没有血管与淋巴管提供充足的养分，肿瘤细胞无法增殖，转移灶自然无法继续长大，肿瘤生物学证据说明，肿瘤生长、侵袭与转移高度依赖新生血管的形成，当瘤体增长至233时，假如没有新生血管形成，肿瘤组织将保持休眠或退化状态，因此，抑制血管与淋

6、巴管新生是控制转移的一个关键点。活血化瘀中药在抗肿瘤血管新生方面具有良好疗效，其机制6主要为：抑制肿瘤血管生成促进因子血管内皮生长因子VEGF、微血管密度VD等的表达；直接抑制内皮细胞增殖，如雷公藤红素、槲皮素、白芨提取物等；抑制胞外基质金属蛋白酶P的活性途径，如蝎毒多肽提取物、姜黄素；与健脾益气中药的协同作用，两者结合可改善机体内环境，抑制肿瘤血管生成。1.6肿瘤休眠肿瘤细胞分开原发灶到达转移靶器官定居后可继续生长，短期内形成新的肿瘤灶，但并不是所有的具有形成转移才能的肿瘤细胞到达转移靶器官后就立即开场进入增殖的细胞周期，而是部分作为静息期的细胞定居下来，在相当长的时间内处于稳定状态而不会形

7、成新的转移灶，即肿瘤细胞休眠7。临床统计发现，患者原发肿瘤根治性切除后，可在数年乃至数十年后再次增殖形成转移灶，原发乳腺癌手术切除后20年间无肿瘤复发临床病症的患者血液中仍能检测到休眠肿瘤细胞，这些为肿瘤休眠提供了直接证据。目前研究发现，免疫逃逸是肿瘤休眠发生或激活的关键机制之一8-9，中医防止肿瘤术后复发和转移治疗上强调扶正祛邪、截断传舍，和肿瘤休眠有异曲同工之妙，也就是通过增强免疫监视将残癌细胞维持极低数量并且促进尽可能多的残癌细胞处于休眠状态，已证实健脾化瘀治疗有这方面效应。1.7微环境恶性肿瘤的研究与治疗从原来针对单一的肿瘤细胞向微环境演进，相应地治疗也更有靶向性，目前提出了多种治疗靶

8、点：血管生成抑制剂、信号传导通路抑制剂、细胞因子抑制剂、细胞外基质E降解抑制剂、肿瘤干细胞抑制剂等10。肿瘤转移过程复杂，在转移过程中，肿瘤细胞的游离、迁移、侵袭、适应和重新黏附涉及到基质降解酶和各种细胞活动，每一步的进展都有微环境的参与，其中的微环境包括间质细胞、细胞外基质、不同部位的肿瘤微环境、不同部位肿瘤微环境的互相作用，另外还有各种生长因子、转录因子等的调节，肿瘤细胞与微环境之间似乎上演着正邪的斗争，肿瘤细胞是一团邪气，微环境是正气，两者之间微妙的斗争共同决定病情的转向。中医药通过调控肿瘤微环境稳态从而影响复发转移，主要表如今11-12：扶助正气为主中医调控免疫微环境；活血化瘀为主中药

9、调控肿瘤微环境，肿瘤血管新活力制影响肿瘤转移；消痰散结为主中药调控黏附分子表达进而调控肿瘤微环境。1.8上皮间质转化与肿瘤转移1.8.1ET概念上皮间质转化ET是指具有极性的上皮细胞转换成具有活动才能、可以在细胞基质间自由挪动的间质细胞的过程，它以上皮细胞极性的丧失及间质特性的获得为重要特征13，这种表型的转换允许肿瘤细胞摆脱细胞细胞间连接而表现得更具侵袭性。1.8.2ET的发活力制ET的发生是一个动态的、多步骤的过程，包括细胞间黏附的丧失、肿瘤基底膜和细胞外基质的破坏以及细胞骨架的重构而导致细胞运动性增强和迁移的产生14。ET的发生涉及到多个信号转导通路和复杂的分子机制，目前，其详细机制尚未

10、完全说明，可能与钙连接素、生长因子、转录因子及微环境等有关。钙连接素：钙连接素adherin是一种跨膜糖蛋白，主要参与细胞间的连接，分为E-adherin，P-adherin和N-adherin3种，其中E-adherin被视为ET的主要调控者，其表达的下调是ET发生的限速步骤，E-adherin通过细胞内外黏附功能，维持细胞间连接及上皮细胞诸多功能。也有专家研究发现，N-adherin可促进肿瘤细胞迁移和转移，而且其作用可以和E-adherin介导的细胞间黏附作用相当15。生长因子：ET的发生受多种生长因子的调控，如肝细胞生长因子HGF、成纤维细胞生长因子FGF、表皮生长因子EGF、转化生长

11、因子TGF-、胰岛素样生长因子IGF、血管内皮生长因子VEGF等，这些生长因子可与上皮细胞外表的相应受体结合，经不同的信号转导通路，影响细胞黏附分子与细胞骨架的功能。TGF-是在大多数癌细胞中过度表达的多功能细胞因子，其在肿瘤开展中具有双重作用。在肿瘤发生的早期，TGF-可抑制原发肿瘤的生长；而在肿瘤开展后期，通过促进ET、侵袭和细胞迁移来促进肿瘤演进16。HGF是原癌基因-et的配体，可以通过改变癌细胞外表E-adherin的分布和活化PI3K与ERK1/2信号途径而促进肿瘤癌细胞的侵袭与转移17。IGF可以诱导-连环素从上皮细胞外表转移到核内，同时使胞内E-adherin的表达降低，促进E

12、T的快速转化18。EGF可以促进受损表皮的修复与再生，活化蛋白激酶APK及磷脂酰肌醇3激酶PI3K-Akt途径，促进乳腺癌细胞ET的发生19。还有研究说明，VEGF除参与血管生成外，也可以通过自分泌促进肿瘤细胞ET的发生20。转录因子：转录因子在信号转导中位于蛋白激酶下游，目前发现Snail，Slug，Tist，EF1/ZEB1，SIP1/ZEB2，E12/E47，Sad，NF-B等转录因子与ET亲密相关。Snail与Slug同属于一个转录因子家族，两者不仅可以与Sad的互相作用蛋白sip1竞争性结合E-adherin启动子区的E-bx连接基序，抑制E-adherin的表达及促进波形蛋白的表达

13、，也可以经由形成-连环-T细胞因子-4TF-4转录复合体来促进ET的发生21-22。Snail是引发ET的核心转录因子，RTKs，TGF-，Nth，nt，TNF-和BPs通过激发Snail进而促进ET发生23。Tist蛋白也通过与E-bx序列结合来抑制E-adherin的表达，诱导ET的发生23。ZEB1与SIP1同属ZEB家族，ZEB1与SIP1均能结合TGF-信号通路中的R-Sads，并在TGF-信号刺激下，与R-Sads-sad4复合体直接结合，调节SA，p21，p15等多个与ET相关的基因转录24。Lander等发现Ppa蛋白通过与F-bx序列结合来调控Tist，Snail，Slug及

14、Sip1，是ET发生的普遍调节因子25。信号转导调节：nt信号转导途径是一条重要的ET信号转导通路，当nt蛋白与跨膜受体Frizzled结合，GSK-3被抑制，细胞质内的-连环蛋白不再降解而得到积累，当其积累到一定程度便转移进入核内与转录因子LEF/TF结合并激活靶基因，引发ET的发生26。另外，nt信号可通过下调E-adherin被激活或者通过激活PI3K/Akt和ILK，抑制GSK-3而到达积累-连环蛋白，APK/Erk也可使GSK-3失活而导致-连环蛋白积累27。也有研究发现HGA2，SFRP4可以激活nt信号通路，促进ET发生28-29。所以，E-adherin，ILK，PI3K/Ak

15、t，APK，HGA2，SFRP4等都可以影响nt途径，共同促进ET的诱导和维持。irRNA：irRNA是一类长度为1925个核苷酸的短链非编码RNA，参与调控肿瘤的进展，特别是侵袭与转移30，与肿瘤ET相关基因表达关系亲密，已成为肿瘤研究领域的热点。越来越多的参与ET的irRNA被发现，如irRNA-20031，irRNA-2132-33，irRNA-20334，irRNA-65535等。研究较为透彻的是irRNA-200，其通过抑制ZEB1和ZEB2表达影响ET，在发生ET的细胞中irRNA-200表达明显下降，irRNA-200系列的irRNA-200a36，irRNA-20037也发现与

16、ET相关。肿瘤微环境：肿瘤微环境是指在肿瘤细胞周围区域中与其互相作用的非肿瘤细胞与基质，包括细胞外基质、成纤维细胞、肌纤维母细胞以及免疫细胞等。肿瘤细胞可以从周围微环境中募集成纤维细胞，使其激活并通过细胞外基质、生长因子、血管因子和蛋白激酶等影响肿瘤细胞的生长、侵袭和转移38。另外，肿瘤微环境中与肿瘤转移相关的还有转化生长因子、肿瘤相关巨噬细胞、趋化因子及其受体、凝血酶等，当肿瘤细胞在其微生态位中与纤维原细胞、粒细胞、巨噬细胞等不同基质的细胞接触时，这些细胞能释放信号物质诱发ET发生，导致肿瘤细胞侵袭力增强39。肿瘤微环境在促进肿瘤转移时主要发挥三方面的作用，抑制免疫反响、促进血管新生和孕育肿

17、瘤干细胞40。肿瘤的侵袭和转移是肿瘤细胞、宿主和肿瘤微环境之间一系列复杂、多步骤、多因素互相作用的贯序过程。1.8.3ET的中医药研究中药单体及复方表现出优良的抗ET效果，目前已经发现的有效单体有姜黄素、槲皮素、木犀草素、白藜芦醇、丹参酮A等，复方有胃肠安、扶正抑癌方、肺岩宁等41。其详细机制和上诉机制相似，多靶点、多通路，但较之放化疗药物毒副作用孝耐药性弱。1.9肿瘤干细胞与肿瘤转移1.9.1概念2022年美国癌症研究协会肿瘤干细胞研究小组一致将肿瘤干细胞定义为存在于肿瘤组织中的具有无限自我更新才能并能产生不同分化程度的肿瘤细胞的细胞42。1.9.2肿瘤干细胞的特点肿瘤干细胞兼具干细胞和肿瘤

18、细胞两者的特点，肿瘤干细胞的特征主要表现为43：第一，肿瘤干细胞具有无限的自我更新和分化潜能，但不受微环境对肿瘤干细胞增生的抑制作用调控，肿瘤干细胞扩增性生长，肿瘤干细胞数目增加。第二，肿瘤干细胞打破正常干细胞迁移性的局限，呈侵袭性生长，是肿瘤浸润和转移的基矗第三，肿瘤干细胞在肿瘤中的含量低，但具有高致瘤性，且对治疗药物不敏感。1.9.3肿瘤干细胞与肿瘤转移的机制讨论肿瘤干细胞以其独有的特性成功解释了肿瘤转移的休眠现象、遗传异质性等难题，成为肿瘤研究的热点。随着肿瘤干细胞研究进程的推进，转移肿瘤干细胞44、癌前干细胞45、静止肿瘤干细胞、迁移的肿瘤干细胞46等概念被提出，对肿瘤干细胞的分类更细

19、致，功能定位更明确，认为迁移的肿瘤干细胞是诱发转移的主要因素。但肿瘤干细胞与转移的机制尚待进一步深化研究讨论。肿瘤干细胞的特性决定了种子的顽强生命力。肿瘤干细胞的自我更新、分化与迁移性：Luzzi等47研究发现，尽管90%的肿瘤转移细胞在开场时能从原发瘤处逃逸，但最终到达预转移处形成微转移灶的却只有不到2%的细胞，而最后能产生临床上明显的转移灶的肿瘤转移细胞仅为0.02%。这充分说明了肿瘤转移是一个无效率的行为，同时，这也意味着能完成这一完好过程的肿瘤细胞具备一定的内在特性，能在转移处的微环境中维持自我生长并大量增殖，而肿瘤干细胞正是这种细胞的最正确候选者。因为肿瘤干细胞来源于屡次突变的细胞或

20、肿瘤细胞，具有异质性，其又有分化潜能，当受到微环境刺激时，激活静止的肿瘤干细胞，活化、分裂、增殖，浸润转移，形成转移灶。肿瘤干细胞的耐药性：张英等48将肿瘤干细胞的耐药机制总结为对常规放化疗的耐药。由于肿瘤干细胞同正常干细胞一样，处于相对静止状态，多处于G期，而大多数细胞毒药物治疗癌症的靶点都是处于S，或G2期的细胞，所以肿瘤干细胞可以逃避药物的杀伤作用，在传统的针对增殖性肿瘤细胞的各种治疗中得以存活。对免疫治疗药物的耐药。免疫治疗的靶细胞外表必须表达肿瘤特异性蛋白，而这些蛋白只能选择性地表达于分化的肿瘤细胞，而肿瘤干细胞并不表达这些抗原，所以可以在免疫治疗中幸存。对分子靶向药物的耐药。所有的

21、这些耐药机制，使肿瘤干细胞能在常规的肿瘤治疗后存活。虽然瘤体变孝肿瘤细胞被去除，但残留的肿瘤干细胞具有自我更新及多向分化功能，在适宜的条件下又可以再度增殖导致肿瘤的复发和转移，这也就是很多肿瘤患者5年之后仍会转移的原因。肿瘤干细胞微环境决定了土壤的适宜性。肿瘤干细胞微环境由肿瘤血管床、间充质细胞及细胞外基质等多种细胞及组织构造组成，其内部的支持细胞与正常干细胞微环境的支持细胞在表型和功能方面都不同，是癌化的间质细胞49。干细胞功能受内在和外在的双重机制调控，nt，nth，shh等促细胞增殖通路参与多种干细胞自我更新功能调控，被视为干细胞的内在调控机制；微环境的信号因子，如BP，TGF-等，通过

22、微环境细胞间的旁分泌作用调控干细胞的功能，被视为干细胞外在的调控机制43。通常情况下，微环境通过提供抑制细胞增殖和生长的信号来保持干细胞最初的休眠状态，只有在承受刺激信号后，可以理解为微环境的改变超过可调控限度，干细胞才活化、分裂和增殖。肿瘤干细胞微环境维持肿瘤的稳态，肿瘤干细胞那么处于静止状态，肿瘤和人体和平相处，而一旦微环境稳态破坏，其又促进肿瘤干细胞的增殖分化及转移。中医药对肿瘤干细胞的干预治疗。中医药对肿瘤干细胞的干预治疗尚处于研究阶段，已发现的干预机制有50：逆转肿瘤干细胞耐药、诱导肿瘤干细胞凋亡、影响肿瘤干细胞增殖分化、影响肿瘤干细胞信号转导通路、调节机体免疫功能。2各种学说与恶性肿瘤转移的关系解剖与机械学说的提出理论似乎有其合理性，但对大量恶性肿瘤转移的临床特征缺乏其合理性，如其不能解释某些肿瘤对转移脏腑具有亲和性，而不是就近原那么，也不能解释肿瘤休眠、肿瘤遗传异质性、失巢凋亡抗性等现象。种子与土壤学说在提出后的很长一段时间里未被予以足够重视，人们过度关注肿瘤细胞，无视了肿瘤细胞生存的土壤。直至ET、微环境学说的提出，人们开场认识到土壤的重要性。肿瘤遗传异质性、失巢凋亡抗性、血管与淋巴管生成、肿瘤休眠等现象的发现增进了人们对肿瘤转移的认识，也是其他学说提出的基矗肿瘤干细胞学说是种子与土壤学说的深化，可以认为Paget当时所说的种子可能就是肿瘤