腫瘤轉(zhuǎn)移的分子基礎(chǔ)及治療選擇
作者：武忠弼
單位：武忠弼 同濟(jì)醫(yī)科大學(xué)
關(guān)鍵詞：
德國醫(yī)學(xué)/990503 Tumormetastasierung Molekulare Grundlagen
und therapeutische Optionen
B,M.Chadimi and P.m Schlag
目前，大多數(shù)癌患者仍然是死于腫瘤的轉(zhuǎn)移。對于腫瘤轉(zhuǎn)移的分子機(jī)制，如今已了解得越來越多，因而有望作出新的治療策略。原發(fā)性腫瘤形成子瘤是一個復(fù)雜的、由一個個互不相關(guān)的步驟組成的系列過程，其中的每個步驟對于轉(zhuǎn)移的形成，都是有限制作用的，即若切斷其中的任一步驟，腫瘤的轉(zhuǎn)移就將被阻止。這是對迄今已知的腫瘤轉(zhuǎn)移的各個步驟一個概括，并從而指出了今后腫瘤治療的新途徑。
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轉(zhuǎn)移過程的第一步是，癌細(xì)胞通過腫瘤組織中細(xì)胞與細(xì)胞間粘附的松解而脫離出來，然后通過溶蛋白過程而侵入周圍的細(xì)胞外基質(zhì)，再進(jìn)入血管及淋巴管。在血液(淋巴)循環(huán)中，腫瘤細(xì)胞必須逃脫機(jī)體的免疫防御機(jī)制，粘附在該轉(zhuǎn)移器官血管床的血管內(nèi)皮上，繼而脫離其血管系統(tǒng)，侵入靶器官，并從此開始增殖。從其大小到1mm以上起，氧和營養(yǎng)物質(zhì)的彌散距離就過大，因而必須有新的血管生成，以保證轉(zhuǎn)移腫瘤的繼續(xù)生長。由此可見，腫瘤轉(zhuǎn)移是一個“多步驟過程”，必須經(jīng)過上述各個步驟才能在遠(yuǎn)隔器官形成轉(zhuǎn)移。
分子基礎(chǔ)
細(xì)胞與細(xì)胞間粘附 細(xì)胞與細(xì)胞間的粘附是上皮完整性和分化的前提。這種粘附是由一些特殊化的結(jié)構(gòu)，即主要由鈣粘著蛋白E/連環(huán)蛋白復(fù)合物所組成的結(jié)合帶。此粘接復(fù)合物的破壞可導(dǎo)致實(shí)體性上皮腫瘤入侵性和進(jìn)展性的升高。鈣粘著蛋白E是一種鈣相關(guān)的透膜蛋白，負(fù)責(zé)同型細(xì)胞間的粘著。鈣粘著蛋白在胞漿內(nèi)與胞漿蛋白(α，β及γ連環(huán)蛋白)互相作用，從而最終與細(xì)胞骨架相結(jié)合。用上皮腫瘤細(xì)胞系的體外研究顯示，鈣粘著蛋白的功能障礙與腫瘤細(xì)胞的入侵相并行。與此相同，文獻(xiàn)中也有關(guān)于不同人體上皮性腫瘤在免疫組織化學(xué)上其鈣粘著蛋白E表達(dá)減少的報告。此外，也還有鈣粘著蛋白E表達(dá)消失伴有細(xì)胞退分化增加和轉(zhuǎn)移率升高的報告。因此，鈣粘著蛋白E也被稱為腫瘤入侵和轉(zhuǎn)移抑制物。鈣粘著蛋白E除在蛋白水平上減少外，還發(fā)現(xiàn)有鈣粘著蛋白E的基因突變，后者可導(dǎo)致一種變異的、無功能活性的蛋白。結(jié)合帶的功能障礙可在連環(huán)蛋白的改變時出現(xiàn)。在純合子性缺如和突變基礎(chǔ)上的連環(huán)蛋白表達(dá)減少，已在各種不同的癌腫得到證實(shí)。來自免疫球蛋白超家族的粘附分子如ICAM-1，ICAM-2(ICAM=intercellular adhesion molecules)和DCC(del ect in colon cancer)等，在細(xì)胞與細(xì)胞間粘附中起著重要作用。這類分子的調(diào)節(jié)障礙，或由于表達(dá)消失或由于等位基因喪失，也可導(dǎo)致同型細(xì)胞粘附的減少，并因而引起上皮細(xì)胞聯(lián)接的松解。蛋白或脂類的唾液酸化也與細(xì)胞的粘附特性和轉(zhuǎn)移特性有聯(lián)系。因而細(xì)胞膜唾液酸化增強(qiáng)可促進(jìn)結(jié)腸直腸癌細(xì)胞的入侵，阻抑由手術(shù)材料新鮮分離的結(jié)腸直腸癌細(xì)胞的細(xì)胞間粘附，并刺激腫瘤細(xì)胞及血小板的聚集能力。最近發(fā)表的一項(xiàng)研究指出，結(jié)腸直腸癌的α-2，6-唾液酸化是一種獨(dú)立的預(yù)后因素。唾液酸也通過與唾液酸LeX或LeA相結(jié)合的選擇蛋白，參與腫瘤細(xì)胞在內(nèi)皮細(xì)胞上以及在細(xì)胞外基質(zhì)上的粘附。此外，唾液酸還能通過T淋巴細(xì)胞影響對腫瘤的辨認(rèn)，因而在對于惡性腫瘤細(xì)胞的免疫監(jiān)視方面具有重要意義。
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細(xì)胞與基質(zhì)間的互相作用腫瘤細(xì)胞之穿過基底膜及進(jìn)入血管和淋巴管，乃由能消化細(xì)胞外基質(zhì)的細(xì)胞外蛋白酶活性以及細(xì)胞基質(zhì)受體(整聯(lián)蛋白)予以調(diào)節(jié)，后者關(guān)系到腫瘤細(xì)胞在基質(zhì)上的移動。整聯(lián)蛋白是一個大的受體家族，可以在大多數(shù)細(xì)胞上表達(dá)。作為異二聚體，整聯(lián)蛋白乃由α和β單元組成。迄今已知的有8個β和14個α單元。這些單元組成了20種不同的整聯(lián)蛋白，其配體特異性乃由α鏈，其與胞漿蛋白的結(jié)合乃由β鏈加以介導(dǎo)。除上述功能外，這類整聯(lián)蛋白還完成其他作用，如淋巴細(xì)胞歸巢、白細(xì)胞與內(nèi)皮粘附以及T細(xì)胞溶解等。許多整聯(lián)蛋白聯(lián)接在三肽序列(精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸=RGD)上，后者可見于一些基質(zhì)蛋白如纖連蛋白及玻連蛋白等。整聯(lián)蛋白的粘著功能可由于這種聯(lián)接的破壞而降低。為此，可以使用含有合成RGD的肽類，這種肽能抑制粘著、體外入侵和體內(nèi)轉(zhuǎn)移。例如，在體外實(shí)驗(yàn)中移動性增強(qiáng)的乳腺癌細(xì)胞，與活動表現(xiàn)較弱的腫瘤細(xì)胞相比，其整聯(lián)蛋白α3β1的表達(dá)增強(qiáng)。還可看出，這種轉(zhuǎn)移細(xì)胞對纖連蛋白的粘著明顯升高，而給予特異的整聯(lián)蛋白拮抗物則可加以阻斷。在惡性黑色素瘤則相反，其腫瘤細(xì)胞則系通過整聯(lián)蛋白受體αVβ3的介導(dǎo)而粘著于玻聯(lián)蛋白上的。因而可以設(shè)想，不同類型腫瘤細(xì)胞向相同靶器官的轉(zhuǎn)移，是通過整聯(lián)蛋白受體的亞型結(jié)合在相應(yīng)的基質(zhì)蛋白上而造成的。作為腫瘤轉(zhuǎn)移過程中的重要步驟之一，腫瘤細(xì)胞在內(nèi)皮細(xì)胞上的結(jié)合也是通過整聯(lián)蛋白進(jìn)行的。對于腎癌細(xì)胞而言，文獻(xiàn)報道認(rèn)為，整聯(lián)蛋白的亞型VAL-4(α4β1)結(jié)合在內(nèi)皮特異性的粘附分子(VCAM-1)上，可能是其血源性轉(zhuǎn)移的機(jī)制。通過增強(qiáng)的整聯(lián)蛋白表達(dá)而粘附在Ⅰ型膠原蛋白上，則與常見的卵巢癌的腹膜轉(zhuǎn)移有關(guān)。
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糖蛋白CD44，由于其在細(xì)胞-基質(zhì)相互作用中的功能，對于腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移也頗具意義。除標(biāo)準(zhǔn)型CD44(CD44s)外，尚有許多CD44亞型(CD44v)，可通過不同的“剪接”而予以歸類。正常的上皮細(xì)胞、癌細(xì)胞以及造血細(xì)胞可表達(dá)各種CD44類型的不同聯(lián)合，但對于它們的功能和調(diào)節(jié)尚所知不多。目前主要探討的是各種不同的CD44剪接聯(lián)合的表達(dá)與腫瘤表達(dá)以及轉(zhuǎn)移的關(guān)系問題。其中CD44v6的表達(dá)被認(rèn)為具有特殊的意義。但關(guān)于這方面的文獻(xiàn)資料矛盾尚多，故在得出最后的結(jié)論之前，尚需作進(jìn)一步的研究。
基質(zhì)蛋白溶解
只有通過細(xì)胞外基質(zhì)的蛋白酶解，腫瘤細(xì)胞的遷移和入侵才有可能。蛋白溶解的活性乃由降解酶(如絲氨酸酶或金屬蛋白酶，及其抑制物如纖溶酶原激活物抑制劑PAI-1或組織金屬蛋白酶抑制劑TIMP)予以調(diào)節(jié)。
絲氨酸蛋白酶 對于腫瘤入侵和轉(zhuǎn)移具重要意義的尿激酶型纖溶酶激活物系統(tǒng)(u-PA-系統(tǒng))乃由絲氨酸蛋白酶-纖溶酶、其激活物t-PA和u-PA及其抑制物αL抗纖溶酶、PAI-1和PAI-2組成。纖溶酶具有廣譜底物，可降解許多細(xì)胞外基質(zhì)蛋白，如纖連蛋白(FN)、玻連蛋白(VN)和血纖蛋白(Fibrin)。此外，纖溶酶還可激活各種金屬蛋白酶，后者又可降解細(xì)胞外基質(zhì)。纖溶酶的通過u-PA激活可由抑制物PAI-1及PAI-2予以調(diào)節(jié)。因而，蛋白溶解、腫瘤細(xì)胞的入侵和轉(zhuǎn)移與這些分子的平衡有關(guān)。當(dāng)u-PA調(diào)高時，在動物模型中可見到腫瘤細(xì)胞的入侵和轉(zhuǎn)移增強(qiáng)。這一現(xiàn)象也已由大量臨床研究加以證實(shí)。因此，腫瘤組織中高水平的u-PA和PAI-1乃一個預(yù)后不良的因素。
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金屬蛋白酶 基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)在參與細(xì)胞外基質(zhì)蛋白(膠原蛋白、蛋白聚糖、彈性蛋白、層連粘蛋白和纖連蛋白)的降解中起著決定性作用。目前已知的MMP有17種，并可分為三個主要的組：①間質(zhì)膠原酶組，②明膠酶組和③基質(zhì)溶素組。與絲氨酸蛋白酶相似，金屬蛋白酶對于細(xì)胞外基質(zhì)的降解，以及因而對于腫瘤細(xì)胞的入侵和轉(zhuǎn)移都有關(guān)。在生理狀態(tài)下，這些酶由于其很高的降解潛能而受到嚴(yán)格的調(diào)控。除基因表達(dá)的調(diào)變以及必需的酶原活化外，對金屬蛋白酶尚有許多潛在的內(nèi)原性抑制物。其中除一般的蛋白酶抑制物如α2巨球蛋白外，參與抑制的還有特異性的金屬蛋白酶的組織抑制物(tissue inhibitors of metalloproteinases,TIMP)存在。在生理?xiàng)l件下(例如創(chuàng)傷愈合)，這類酶的密切調(diào)節(jié)對 于程序化的細(xì)胞外基質(zhì)降解是基本的。在腫瘤，這種酶的調(diào)節(jié)可發(fā)生障礙，從而導(dǎo)致金屬蛋白酶的表達(dá)增強(qiáng)和TIMP的喪失。TIMP通過阻斷蛋白酶而在體外和體內(nèi)顯示其抗入侵作用。在動物模型，也已證明TIMP具有抗轉(zhuǎn)移的效應(yīng)。除了這種抗入侵和抗轉(zhuǎn)移的作用外，TIMP還顯示明顯的抗血管形成的功能，其原因是當(dāng)增生的內(nèi)皮細(xì)胞侵入組織間質(zhì)時，金屬蛋白酶對其發(fā)揮了降解作用。
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腫瘤細(xì)胞的能動性
除基質(zhì)的蛋白溶解和細(xì)胞-基質(zhì)的相互作用外，腫瘤細(xì)胞的積極活動性是其穿透間質(zhì)以及進(jìn)入和移出脈管的雙向運(yùn)動的前提。自分泌性和旁分泌性因子，可以刺激細(xì)胞作不定向的(化學(xué)促活作用)或依濃度差定向的活動(趨化作用)。因此可以分為自分泌性活動因子、細(xì)胞外基質(zhì)成分和促活動性生長因子。
自分泌性活動因子 自分泌性活動因子(AMF)屬于細(xì)胞因子，由腫瘤細(xì)胞分泌，可通過與一受體(AMF-R=gp78)結(jié)合而刺激細(xì)胞的遷移。AMF及AMF-R在體外和體內(nèi)都顯示增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞活動性和促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移的效應(yīng)。在臨床研究中，二、三期胃癌患者AMF-R的表達(dá)與預(yù)后明顯相關(guān)。在此，AMF-R為一個獨(dú)立的預(yù)后因子。在結(jié)腸直腸癌，AMF-R的強(qiáng)表達(dá)也與疾病緩解期的縮短有關(guān)。除AMF外，不久前被定性為Neurolekin/磷已糖-異構(gòu)酶-多肽的一類物質(zhì)，發(fā)揮著一系列其他細(xì)胞特異性活動因子的作用，如自動素(Autaxin)、“移動刺激因子”以及“平滑肌源性移動因子”等。
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細(xì)胞外基質(zhì)成分(ECM)不同的ECM成分，如玻連蛋白、纖連蛋白、層粘連蛋白、以及Ⅰ型和Ⅳ型膠原蛋白等，也能激發(fā)腫瘤細(xì)胞的活動。一些ECM成分的移動效應(yīng)也是通過與整聯(lián)蛋白結(jié)合而實(shí)現(xiàn)的。另一作用機(jī)制看來是通過蛋白聚糖實(shí)現(xiàn)的。用多聚型的纖連蛋白(sFN)可以加以調(diào)變，例如在動物實(shí)驗(yàn)中，給予sFN可以阻斷骨肉瘤、黑色素瘤以及各種癌的轉(zhuǎn)移。
生長因子 許多已知的生長因子對于腫瘤具有旁分泌性移動刺激作用。除纖維母細(xì)胞生長因子(FGF)、胰島素樣生長因子(IGF)Ⅰ和Ⅱ、白介素-6、血小板源性生長因子(PDGF)等外，肝細(xì)胞生長子或稱分散因子(HGF/SF)也有重要作用。HGF/SF分子乃由兩個肽鏈(α和β)構(gòu)成，并可通過不同的“剪接”，以不同的變異型出現(xiàn)。HGF/SF是c-met受體的配體，此受體主要表達(dá)在上皮細(xì)胞上。在許多體外實(shí)驗(yàn)中已經(jīng)見到HGF/SF能提高腫瘤細(xì)胞的活動性。由于在各種腫瘤組織中c-met受體呈恒定的高調(diào)狀態(tài)，因而它對于腫瘤細(xì)胞活動性的升高可能有意義，這在乳腺癌已得到證實(shí)。對此，HGF/SF被視為一個獨(dú)立的預(yù)后因子，并與轉(zhuǎn)移率有重要關(guān)系。
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腫瘤細(xì)胞-內(nèi)皮相互作用
在靶器官中，腫瘤轉(zhuǎn)移細(xì)胞移出脈管是一個復(fù)雜的過程，其中有粘附分子如選擇蛋白、免疫球蛋白超家族的成員、整聯(lián)蛋白、CD44等的參與。
選擇蛋白 腫瘤細(xì)胞最初靠近靶器官脈管內(nèi)皮的活動被稱為“滾動”。這種初步的、尚屬弱的粘附，就像白細(xì)胞移出血管一樣，系由選擇蛋白承擔(dān)的，其中有三種不同的結(jié)合糖的透膜蛋白，并按細(xì)胞類型加以命名，首先發(fā)現(xiàn)的有：對于淋巴細(xì)胞的L-選擇蛋白，對于內(nèi)皮細(xì)胞的E-選擇蛋白和對于血小板的P-選擇蛋白。這些蛋白或表達(dá)于循環(huán)中的細(xì)胞，或表達(dá)于內(nèi)皮。其配體為細(xì)胞表面寡糖如路易斯唾液酸X。當(dāng)從路易斯唾液酸X中除去巖藻糖或唾液酸時，由E-選擇蛋白所介導(dǎo)的粘附就降低。在內(nèi)皮上的滾動可通過給予特異性選擇蛋白抗體而予以阻抑。對此，早已了解的是腫瘤細(xì)胞表面含有高水平的唾液酸化及巖藻糖基化的糖蛋白，故選擇蛋白在轉(zhuǎn)移過程中可能起著重要的作用，這也已得到若干實(shí)驗(yàn)研究的支持。P-選擇蛋白和免疫球蛋白嵌合體也已在不同的腫瘤如結(jié)腸腫瘤、肺腫瘤和乳腺腫瘤得到證實(shí)，而E-選擇蛋白則因其更具特異性而僅與結(jié)腸癌細(xì)胞結(jié)合。
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血管生成
一旦增生組織的大小超過1～2mm3時，氧和營養(yǎng)物質(zhì)的擴(kuò)散距離就過大，因而必須有新生血管來保證該組織的繼續(xù)生長。除了這種灌流效應(yīng)外，腫瘤細(xì)胞對內(nèi)皮生長的雙向旁分泌刺激，以及增生內(nèi)皮細(xì)胞對腫瘤生長的刺激也是腫瘤血管生成的重要效應(yīng)。
正負(fù)調(diào)節(jié)因子間的平衡決定著內(nèi)皮細(xì)胞是否保持于脈管的穩(wěn)態(tài)，或進(jìn)入脈管新生。最重要的脈管新生誘導(dǎo)因子有諸如生長因子及移動因子、基質(zhì)降解酶和基質(zhì)受體等(表1)。
表1 血管生成的誘導(dǎo)物 “脈管內(nèi)皮生長因子”
VEGFA-C
“纖維母細(xì)胞生長因子”
aFDF
, 百拇醫(yī)藥 bFGF
int-2
K-FGF
“轉(zhuǎn)化生長因子-β”
“血小板源性生長因子”
“分散因子”(“肝細(xì)胞生長因子”)
其他肽類
“粒細(xì)胞集落刺激因子”
血管生長素
“血小板激活因子，P物質(zhì)
整聯(lián)蛋白
金屬蛋白酶
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體外及體內(nèi)實(shí)驗(yàn)顯示，這些分子的合成增強(qiáng)和分泌，以不同方式引起向腫瘤血管生成表型的過渡。內(nèi)源性合成的物質(zhì)如“基本纖維母細(xì)胞生長因子”(bFGF)或“脈管內(nèi)皮生長因子”(VEGF)可通過相應(yīng)的、表達(dá)在內(nèi)皮細(xì)胞上的受體起著有絲分裂原的作用。系統(tǒng)地給予bFGF也在bFGF受體陰性的腫瘤首先引起血管密度增加，繼而引起腫瘤體積增大，而給予bFGF特異性或VEGF特異性單克隆抗體則可引起血管密度的降低和相繼的腫瘤體積縮小。
除這類有絲分裂原外，尚有其他脈管生長誘導(dǎo)因子，例如基質(zhì)降解物質(zhì)中的MMP或細(xì)胞表面分子如整聯(lián)蛋白等，特別是整聯(lián)蛋白αVβ3對于內(nèi)皮細(xì)胞增生是必需的。當(dāng)給予αVβ3拮抗物后可見腫瘤由于內(nèi)皮的凋亡而縮小。后來還發(fā)現(xiàn)，αVβ3直接結(jié)合在金屬蛋白酶MMP-2上，從而在功能上形成細(xì)胞表面分子與基質(zhì)降解之間的聯(lián)系。除基質(zhì)降解和內(nèi)皮細(xì)胞遷移外，內(nèi)皮粘附是脈管新生的必需步驟，此時，血管生長素起著重要作用，后者可由腫瘤細(xì)胞分泌并可誘導(dǎo)增生內(nèi)皮細(xì)胞的粘附。
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除了通過腫瘤血管新生而導(dǎo)致天然的腫瘤灌流效應(yīng)外，還發(fā)現(xiàn)了一種來自內(nèi)皮細(xì)胞而作用于腫瘤細(xì)胞的促生長性旁分泌效應(yīng)。內(nèi)皮細(xì)胞分泌促腫瘤細(xì)胞生長的生長因子，如PDGF、IGF-1、IGF-2以及細(xì)胞因子，如IL-1，IL-6，IL-8和“粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子(GM-CSF)”。在體外，腫瘤細(xì)胞主要沿著無血流的內(nèi)皮小管生長，這種現(xiàn)象支持在內(nèi)皮細(xì)胞與細(xì)胞之間有一種旁分泌性、雙向性刺激存在的學(xué)說。
除了這種血管新生對原發(fā)性腫瘤及其轉(zhuǎn)移的促生長效應(yīng)外，還發(fā)現(xiàn)，腫瘤血管密度的增加也有利于轉(zhuǎn)移過程。動物實(shí)驗(yàn)研究中曾發(fā)現(xiàn)，脫落的腫瘤細(xì)胞數(shù)與腫瘤血管密度以及后來出現(xiàn)的肺轉(zhuǎn)移有關(guān)，其原因如下：①腫瘤細(xì)胞可以較容易地通過增生內(nèi)皮細(xì)胞的基底膜而進(jìn)入血循環(huán)，因?yàn)檫@種基底膜是殘缺不全的，②遷移中的內(nèi)皮細(xì)胞分泌出膠原蛋白酶和纖溶酶原激活物，這些酶可以通過其降解作用使腫瘤細(xì)胞易于進(jìn)入血循環(huán)。許多研究也已證明人的腫瘤血管密度也與轉(zhuǎn)移的形成有關(guān)。
治療選擇
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腫瘤轉(zhuǎn)移過程的每一個步驟均必須得到腫瘤細(xì)胞的充分參與，才能在臨床上形成轉(zhuǎn)移瘤。這一認(rèn)識使我們有理由去尋找可以影響轉(zhuǎn)移過程各個步驟的有關(guān)物質(zhì)，以阻止轉(zhuǎn)移的形成。從生物學(xué)上看，擾亂轉(zhuǎn)移過程中的任何一個步驟，均能阻止轉(zhuǎn)移的發(fā)生。因此，如使用三苯氨胺、視黃酸、γ亞麻酸及IL-2均可恢復(fù)鈣粘著蛋白E的表達(dá)。這至少在體外可導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞侵入性生長的降低。通過應(yīng)用單克隆抗體或RGD序列以阻斷細(xì)胞-基質(zhì)間的相互作用(整聯(lián)蛋白)，也可在動物模型中抑制轉(zhuǎn)移形成。
從臨床角度看，特別是應(yīng)用抗血管新生和/或抗溶蛋白治療對于抑制轉(zhuǎn)移生長是很有意義的。這兩種治療方法適用于抑制已存在的微小轉(zhuǎn)移的生長，因?yàn)楹笳呤怯裳苌L和由溶蛋白促成的腫瘤細(xì)胞入侵于周圍組織所共同決定的。得出這一結(jié)論是由于近年來發(fā)現(xiàn)，早在腫瘤極早期就已可見到單個的轉(zhuǎn)移細(xì)胞。因此，通常在腫瘤早期試圖用有效的手術(shù)治療來阻斷轉(zhuǎn)移過程是少有希望的。
抗溶蛋白和抗入侵治療
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由于基質(zhì)蛋白溶解的重要作用，故可用調(diào)控u-PA系統(tǒng)的方法來進(jìn)行抗入侵和抗轉(zhuǎn)移治療。這一治療措施可用直接阻抑u-PA酶活性的方法予以實(shí)現(xiàn)。B-428作為u-PA的選擇性抑制物，在體內(nèi)對前列腺癌的轉(zhuǎn)移率有明顯的抑制效果。在這樣的治療中，其他溶蛋白系統(tǒng)(例如金屬蛋白酶)也會受到充分抑制，否則被阻斷的u-PA系統(tǒng)的作用可能會得到補(bǔ)償。
當(dāng)然，不論是TIMP-1或TIMP-2，均由于其分子大小和抗原性而不能應(yīng)用于臨床。已經(jīng)了解，TIMP本身的抑制結(jié)構(gòu)是一氨基端結(jié)構(gòu)域，由此可以在將來發(fā)展一種相應(yīng)的藥物結(jié)構(gòu)。目前臨床上已經(jīng)有一些物質(zhì)如Batimastat或Marimastat投入使用。這些藥物具有金屬蛋白酶的活性中心，可導(dǎo)致對金屬蛋白酶溶蛋白活性的高親和性但可逆性的抑制(見“血管生成”項(xiàng))。
動物實(shí)驗(yàn)中可見，在對黑色素瘤、卵巢癌及結(jié)腸直腸腫瘤給予金屬蛋白酶抑制物后，腫瘤的入侵性和轉(zhuǎn)移都受到明顯的抑制。
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抗血管生成治療
應(yīng)用血管生成抑制和阻抑血管生成誘導(dǎo)物以阻抑血管生成，可能有效地抑制腫瘤及轉(zhuǎn)移的生長(表2)。至于很有希望的臨床前結(jié)果在多大程度上可進(jìn)入臨床轉(zhuǎn)化，必須由當(dāng)前正在進(jìn)行的Ⅰ期及Ⅱ期研究未加以顯示。在已用于臨床的首批物質(zhì)中有多磷酸戊聚糖，后者能阻抑由bFGF誘發(fā)的內(nèi)皮細(xì)胞增生。在對AIDS引起的卡波西肉瘤的Ⅰ期研究中，遺憾地發(fā)現(xiàn)這種物質(zhì)并無抗腫瘤活性。類似的結(jié)果也見于對實(shí)體腫瘤的治療。另一種抗血管生成物質(zhì)，一種合成的Fumagillin類似物(TNP-470)從1992年已用于臨床試驗(yàn)。在體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，TNP-470均對不同動物模型的原發(fā)腫瘤和轉(zhuǎn)移瘤的生長，顯示抑制作用。應(yīng)用TNP-470治療卡波西肉瘤和不同實(shí)體腫瘤的Ⅰ期研究，以及治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤的Ⅱ期研究已經(jīng)開始。
表2 抗血管生成物質(zhì) 內(nèi)源性物質(zhì)
血管抑制素
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內(nèi)皮抑制素
PEX
干擾素
白介素-1
白介素-12
血小板因子4
血小板反應(yīng)蛋白1
金屬蛋白酶的組織抑制物(“tisue inhibitor of metalloproteinases”，TIMP)
2-甲氧雌二醇(2-Methoxyoestradiol)
視黃酸
16K催乳素斷片
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外源性物質(zhì)
金屬蛋白酶抑制物(Batimastat,Marimastat)
TNP-470(Fumagillin類似物)
干擾素
Thalidomid
多磷酸戊聚糖
VEGF阻斷抗體
整聯(lián)蛋白αV-β3阻斷性肽類
另一組不同的抗血管生成物質(zhì)，即金屬蛋白酶抑制物-Barimastat(BB94)或Marimastat(BB2516)，在體外實(shí)驗(yàn)中對腫瘤細(xì)胞增生并無效應(yīng)，但在體內(nèi)對腫瘤生長和轉(zhuǎn)移于人的異種移植物以及對小鼠腫瘤均有抑制作用。用BB94所作的Ⅰ期研究正再進(jìn)行；用口服BB2516治療胃癌的Ⅱ期研究已進(jìn)行了數(shù)月。
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還有一種物質(zhì)，即B型鏈球菌的多糖毒素(CM101)，將在Ⅱ期研究中予以檢驗(yàn)。CM101優(yōu)先結(jié)合在腫瘤內(nèi)皮細(xì)胞上，從而導(dǎo)致炎性反應(yīng)、出血、血栓形成、以及細(xì)胞因子的釋放。先期發(fā)表的Ⅰ期研究結(jié)果已顯示出腫瘤緩解和良好的耐受性。
IL-12除具有升高T細(xì)胞和NK細(xì)胞活性的效應(yīng)外，也具有很強(qiáng)的抗血管生成的作用。研究顯示，這種作用是通過由INF-γ誘生的蛋白10(IP-10)的誘導(dǎo)而形成的。IP-1是體內(nèi)血管生成的一種潛在的抑制物。對實(shí)體腫瘤和AIDS時卡波西肉瘤的Ⅰ期和Ⅱ期研究也已啟動。
尋找新的、高效的和具有選擇性的抗血管生成物，特別是內(nèi)原性的，例如血管抑制素(Angiostatin)和內(nèi)皮抑制素(Endostatin)，以及新近的PEX等，有望開發(fā)出新的治療方法。用這些物質(zhì)(至少就內(nèi)皮抑制素而言)作抗血管生成治療，其很大的優(yōu)點(diǎn)在于不會形成抗藥性，原因是腫瘤內(nèi)皮屬“正常的”而非已瘤變的細(xì)胞，因而不致選擇出抗藥性克隆。此外，臨床前研究還顯示，聯(lián)合應(yīng)用抗血管生成物和細(xì)胞毒性化療可顯著提高細(xì)胞毒性物質(zhì)的活性。
對于腫瘤轉(zhuǎn)移的理解，正如本文所述，近年來已顯著加深和擴(kuò)大。因而，有望在分子學(xué)知識的基礎(chǔ)上，對仍經(jīng)常發(fā)現(xiàn)的、處于腫瘤晚期的患者，開發(fā)出特異性、新輔佐性、輔佐性或至少是對癥性的治療。
Chirurg,1998,69∶1315-1322, 百拇醫(yī)藥
單位：武忠弼 同濟(jì)醫(yī)科大學(xué)
關(guān)鍵詞：
德國醫(yī)學(xué)/990503 Tumormetastasierung Molekulare Grundlagen
und therapeutische Optionen
B,M.Chadimi and P.m Schlag
目前，大多數(shù)癌患者仍然是死于腫瘤的轉(zhuǎn)移。對于腫瘤轉(zhuǎn)移的分子機(jī)制，如今已了解得越來越多，因而有望作出新的治療策略。原發(fā)性腫瘤形成子瘤是一個復(fù)雜的、由一個個互不相關(guān)的步驟組成的系列過程，其中的每個步驟對于轉(zhuǎn)移的形成，都是有限制作用的，即若切斷其中的任一步驟，腫瘤的轉(zhuǎn)移就將被阻止。這是對迄今已知的腫瘤轉(zhuǎn)移的各個步驟一個概括，并從而指出了今后腫瘤治療的新途徑。
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轉(zhuǎn)移過程的第一步是，癌細(xì)胞通過腫瘤組織中細(xì)胞與細(xì)胞間粘附的松解而脫離出來，然后通過溶蛋白過程而侵入周圍的細(xì)胞外基質(zhì)，再進(jìn)入血管及淋巴管。在血液(淋巴)循環(huán)中，腫瘤細(xì)胞必須逃脫機(jī)體的免疫防御機(jī)制，粘附在該轉(zhuǎn)移器官血管床的血管內(nèi)皮上，繼而脫離其血管系統(tǒng)，侵入靶器官，并從此開始增殖。從其大小到1mm以上起，氧和營養(yǎng)物質(zhì)的彌散距離就過大，因而必須有新的血管生成，以保證轉(zhuǎn)移腫瘤的繼續(xù)生長。由此可見，腫瘤轉(zhuǎn)移是一個“多步驟過程”，必須經(jīng)過上述各個步驟才能在遠(yuǎn)隔器官形成轉(zhuǎn)移。
分子基礎(chǔ)
細(xì)胞與細(xì)胞間粘附 細(xì)胞與細(xì)胞間的粘附是上皮完整性和分化的前提。這種粘附是由一些特殊化的結(jié)構(gòu)，即主要由鈣粘著蛋白E/連環(huán)蛋白復(fù)合物所組成的結(jié)合帶。此粘接復(fù)合物的破壞可導(dǎo)致實(shí)體性上皮腫瘤入侵性和進(jìn)展性的升高。鈣粘著蛋白E是一種鈣相關(guān)的透膜蛋白，負(fù)責(zé)同型細(xì)胞間的粘著。鈣粘著蛋白在胞漿內(nèi)與胞漿蛋白(α，β及γ連環(huán)蛋白)互相作用，從而最終與細(xì)胞骨架相結(jié)合。用上皮腫瘤細(xì)胞系的體外研究顯示，鈣粘著蛋白的功能障礙與腫瘤細(xì)胞的入侵相并行。與此相同，文獻(xiàn)中也有關(guān)于不同人體上皮性腫瘤在免疫組織化學(xué)上其鈣粘著蛋白E表達(dá)減少的報告。此外，也還有鈣粘著蛋白E表達(dá)消失伴有細(xì)胞退分化增加和轉(zhuǎn)移率升高的報告。因此，鈣粘著蛋白E也被稱為腫瘤入侵和轉(zhuǎn)移抑制物。鈣粘著蛋白E除在蛋白水平上減少外，還發(fā)現(xiàn)有鈣粘著蛋白E的基因突變，后者可導(dǎo)致一種變異的、無功能活性的蛋白。結(jié)合帶的功能障礙可在連環(huán)蛋白的改變時出現(xiàn)。在純合子性缺如和突變基礎(chǔ)上的連環(huán)蛋白表達(dá)減少，已在各種不同的癌腫得到證實(shí)。來自免疫球蛋白超家族的粘附分子如ICAM-1，ICAM-2(ICAM=intercellular adhesion molecules)和DCC(del ect in colon cancer)等，在細(xì)胞與細(xì)胞間粘附中起著重要作用。這類分子的調(diào)節(jié)障礙，或由于表達(dá)消失或由于等位基因喪失，也可導(dǎo)致同型細(xì)胞粘附的減少，并因而引起上皮細(xì)胞聯(lián)接的松解。蛋白或脂類的唾液酸化也與細(xì)胞的粘附特性和轉(zhuǎn)移特性有聯(lián)系。因而細(xì)胞膜唾液酸化增強(qiáng)可促進(jìn)結(jié)腸直腸癌細(xì)胞的入侵，阻抑由手術(shù)材料新鮮分離的結(jié)腸直腸癌細(xì)胞的細(xì)胞間粘附，并刺激腫瘤細(xì)胞及血小板的聚集能力。最近發(fā)表的一項(xiàng)研究指出，結(jié)腸直腸癌的α-2，6-唾液酸化是一種獨(dú)立的預(yù)后因素。唾液酸也通過與唾液酸LeX或LeA相結(jié)合的選擇蛋白，參與腫瘤細(xì)胞在內(nèi)皮細(xì)胞上以及在細(xì)胞外基質(zhì)上的粘附。此外，唾液酸還能通過T淋巴細(xì)胞影響對腫瘤的辨認(rèn)，因而在對于惡性腫瘤細(xì)胞的免疫監(jiān)視方面具有重要意義。
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細(xì)胞與基質(zhì)間的互相作用腫瘤細(xì)胞之穿過基底膜及進(jìn)入血管和淋巴管，乃由能消化細(xì)胞外基質(zhì)的細(xì)胞外蛋白酶活性以及細(xì)胞基質(zhì)受體(整聯(lián)蛋白)予以調(diào)節(jié)，后者關(guān)系到腫瘤細(xì)胞在基質(zhì)上的移動。整聯(lián)蛋白是一個大的受體家族，可以在大多數(shù)細(xì)胞上表達(dá)。作為異二聚體，整聯(lián)蛋白乃由α和β單元組成。迄今已知的有8個β和14個α單元。這些單元組成了20種不同的整聯(lián)蛋白，其配體特異性乃由α鏈，其與胞漿蛋白的結(jié)合乃由β鏈加以介導(dǎo)。除上述功能外，這類整聯(lián)蛋白還完成其他作用，如淋巴細(xì)胞歸巢、白細(xì)胞與內(nèi)皮粘附以及T細(xì)胞溶解等。許多整聯(lián)蛋白聯(lián)接在三肽序列(精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸=RGD)上，后者可見于一些基質(zhì)蛋白如纖連蛋白及玻連蛋白等。整聯(lián)蛋白的粘著功能可由于這種聯(lián)接的破壞而降低。為此，可以使用含有合成RGD的肽類，這種肽能抑制粘著、體外入侵和體內(nèi)轉(zhuǎn)移。例如，在體外實(shí)驗(yàn)中移動性增強(qiáng)的乳腺癌細(xì)胞，與活動表現(xiàn)較弱的腫瘤細(xì)胞相比，其整聯(lián)蛋白α3β1的表達(dá)增強(qiáng)。還可看出，這種轉(zhuǎn)移細(xì)胞對纖連蛋白的粘著明顯升高，而給予特異的整聯(lián)蛋白拮抗物則可加以阻斷。在惡性黑色素瘤則相反，其腫瘤細(xì)胞則系通過整聯(lián)蛋白受體αVβ3的介導(dǎo)而粘著于玻聯(lián)蛋白上的。因而可以設(shè)想，不同類型腫瘤細(xì)胞向相同靶器官的轉(zhuǎn)移，是通過整聯(lián)蛋白受體的亞型結(jié)合在相應(yīng)的基質(zhì)蛋白上而造成的。作為腫瘤轉(zhuǎn)移過程中的重要步驟之一，腫瘤細(xì)胞在內(nèi)皮細(xì)胞上的結(jié)合也是通過整聯(lián)蛋白進(jìn)行的。對于腎癌細(xì)胞而言，文獻(xiàn)報道認(rèn)為，整聯(lián)蛋白的亞型VAL-4(α4β1)結(jié)合在內(nèi)皮特異性的粘附分子(VCAM-1)上，可能是其血源性轉(zhuǎn)移的機(jī)制。通過增強(qiáng)的整聯(lián)蛋白表達(dá)而粘附在Ⅰ型膠原蛋白上，則與常見的卵巢癌的腹膜轉(zhuǎn)移有關(guān)。
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糖蛋白CD44，由于其在細(xì)胞-基質(zhì)相互作用中的功能，對于腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移也頗具意義。除標(biāo)準(zhǔn)型CD44(CD44s)外，尚有許多CD44亞型(CD44v)，可通過不同的“剪接”而予以歸類。正常的上皮細(xì)胞、癌細(xì)胞以及造血細(xì)胞可表達(dá)各種CD44類型的不同聯(lián)合，但對于它們的功能和調(diào)節(jié)尚所知不多。目前主要探討的是各種不同的CD44剪接聯(lián)合的表達(dá)與腫瘤表達(dá)以及轉(zhuǎn)移的關(guān)系問題。其中CD44v6的表達(dá)被認(rèn)為具有特殊的意義。但關(guān)于這方面的文獻(xiàn)資料矛盾尚多，故在得出最后的結(jié)論之前，尚需作進(jìn)一步的研究。
基質(zhì)蛋白溶解
只有通過細(xì)胞外基質(zhì)的蛋白酶解，腫瘤細(xì)胞的遷移和入侵才有可能。蛋白溶解的活性乃由降解酶(如絲氨酸酶或金屬蛋白酶，及其抑制物如纖溶酶原激活物抑制劑PAI-1或組織金屬蛋白酶抑制劑TIMP)予以調(diào)節(jié)。
絲氨酸蛋白酶 對于腫瘤入侵和轉(zhuǎn)移具重要意義的尿激酶型纖溶酶激活物系統(tǒng)(u-PA-系統(tǒng))乃由絲氨酸蛋白酶-纖溶酶、其激活物t-PA和u-PA及其抑制物αL抗纖溶酶、PAI-1和PAI-2組成。纖溶酶具有廣譜底物，可降解許多細(xì)胞外基質(zhì)蛋白，如纖連蛋白(FN)、玻連蛋白(VN)和血纖蛋白(Fibrin)。此外，纖溶酶還可激活各種金屬蛋白酶，后者又可降解細(xì)胞外基質(zhì)。纖溶酶的通過u-PA激活可由抑制物PAI-1及PAI-2予以調(diào)節(jié)。因而，蛋白溶解、腫瘤細(xì)胞的入侵和轉(zhuǎn)移與這些分子的平衡有關(guān)。當(dāng)u-PA調(diào)高時，在動物模型中可見到腫瘤細(xì)胞的入侵和轉(zhuǎn)移增強(qiáng)。這一現(xiàn)象也已由大量臨床研究加以證實(shí)。因此，腫瘤組織中高水平的u-PA和PAI-1乃一個預(yù)后不良的因素。
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金屬蛋白酶 基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)在參與細(xì)胞外基質(zhì)蛋白(膠原蛋白、蛋白聚糖、彈性蛋白、層連粘蛋白和纖連蛋白)的降解中起著決定性作用。目前已知的MMP有17種，并可分為三個主要的組：①間質(zhì)膠原酶組，②明膠酶組和③基質(zhì)溶素組。與絲氨酸蛋白酶相似，金屬蛋白酶對于細(xì)胞外基質(zhì)的降解，以及因而對于腫瘤細(xì)胞的入侵和轉(zhuǎn)移都有關(guān)。在生理狀態(tài)下，這些酶由于其很高的降解潛能而受到嚴(yán)格的調(diào)控。除基因表達(dá)的調(diào)變以及必需的酶原活化外，對金屬蛋白酶尚有許多潛在的內(nèi)原性抑制物。其中除一般的蛋白酶抑制物如α2巨球蛋白外，參與抑制的還有特異性的金屬蛋白酶的組織抑制物(tissue inhibitors of metalloproteinases,TIMP)存在。在生理?xiàng)l件下(例如創(chuàng)傷愈合)，這類酶的密切調(diào)節(jié)對 于程序化的細(xì)胞外基質(zhì)降解是基本的。在腫瘤，這種酶的調(diào)節(jié)可發(fā)生障礙，從而導(dǎo)致金屬蛋白酶的表達(dá)增強(qiáng)和TIMP的喪失。TIMP通過阻斷蛋白酶而在體外和體內(nèi)顯示其抗入侵作用。在動物模型，也已證明TIMP具有抗轉(zhuǎn)移的效應(yīng)。除了這種抗入侵和抗轉(zhuǎn)移的作用外，TIMP還顯示明顯的抗血管形成的功能，其原因是當(dāng)增生的內(nèi)皮細(xì)胞侵入組織間質(zhì)時，金屬蛋白酶對其發(fā)揮了降解作用。
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腫瘤細(xì)胞的能動性
除基質(zhì)的蛋白溶解和細(xì)胞-基質(zhì)的相互作用外，腫瘤細(xì)胞的積極活動性是其穿透間質(zhì)以及進(jìn)入和移出脈管的雙向運(yùn)動的前提。自分泌性和旁分泌性因子，可以刺激細(xì)胞作不定向的(化學(xué)促活作用)或依濃度差定向的活動(趨化作用)。因此可以分為自分泌性活動因子、細(xì)胞外基質(zhì)成分和促活動性生長因子。
自分泌性活動因子 自分泌性活動因子(AMF)屬于細(xì)胞因子，由腫瘤細(xì)胞分泌，可通過與一受體(AMF-R=gp78)結(jié)合而刺激細(xì)胞的遷移。AMF及AMF-R在體外和體內(nèi)都顯示增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞活動性和促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移的效應(yīng)。在臨床研究中，二、三期胃癌患者AMF-R的表達(dá)與預(yù)后明顯相關(guān)。在此，AMF-R為一個獨(dú)立的預(yù)后因子。在結(jié)腸直腸癌，AMF-R的強(qiáng)表達(dá)也與疾病緩解期的縮短有關(guān)。除AMF外，不久前被定性為Neurolekin/磷已糖-異構(gòu)酶-多肽的一類物質(zhì)，發(fā)揮著一系列其他細(xì)胞特異性活動因子的作用，如自動素(Autaxin)、“移動刺激因子”以及“平滑肌源性移動因子”等。
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細(xì)胞外基質(zhì)成分(ECM)不同的ECM成分，如玻連蛋白、纖連蛋白、層粘連蛋白、以及Ⅰ型和Ⅳ型膠原蛋白等，也能激發(fā)腫瘤細(xì)胞的活動。一些ECM成分的移動效應(yīng)也是通過與整聯(lián)蛋白結(jié)合而實(shí)現(xiàn)的。另一作用機(jī)制看來是通過蛋白聚糖實(shí)現(xiàn)的。用多聚型的纖連蛋白(sFN)可以加以調(diào)變，例如在動物實(shí)驗(yàn)中，給予sFN可以阻斷骨肉瘤、黑色素瘤以及各種癌的轉(zhuǎn)移。
生長因子 許多已知的生長因子對于腫瘤具有旁分泌性移動刺激作用。除纖維母細(xì)胞生長因子(FGF)、胰島素樣生長因子(IGF)Ⅰ和Ⅱ、白介素-6、血小板源性生長因子(PDGF)等外，肝細(xì)胞生長子或稱分散因子(HGF/SF)也有重要作用。HGF/SF分子乃由兩個肽鏈(α和β)構(gòu)成，并可通過不同的“剪接”，以不同的變異型出現(xiàn)。HGF/SF是c-met受體的配體，此受體主要表達(dá)在上皮細(xì)胞上。在許多體外實(shí)驗(yàn)中已經(jīng)見到HGF/SF能提高腫瘤細(xì)胞的活動性。由于在各種腫瘤組織中c-met受體呈恒定的高調(diào)狀態(tài)，因而它對于腫瘤細(xì)胞活動性的升高可能有意義，這在乳腺癌已得到證實(shí)。對此，HGF/SF被視為一個獨(dú)立的預(yù)后因子，并與轉(zhuǎn)移率有重要關(guān)系。
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腫瘤細(xì)胞-內(nèi)皮相互作用
在靶器官中，腫瘤轉(zhuǎn)移細(xì)胞移出脈管是一個復(fù)雜的過程，其中有粘附分子如選擇蛋白、免疫球蛋白超家族的成員、整聯(lián)蛋白、CD44等的參與。
選擇蛋白 腫瘤細(xì)胞最初靠近靶器官脈管內(nèi)皮的活動被稱為“滾動”。這種初步的、尚屬弱的粘附，就像白細(xì)胞移出血管一樣，系由選擇蛋白承擔(dān)的，其中有三種不同的結(jié)合糖的透膜蛋白，并按細(xì)胞類型加以命名，首先發(fā)現(xiàn)的有：對于淋巴細(xì)胞的L-選擇蛋白，對于內(nèi)皮細(xì)胞的E-選擇蛋白和對于血小板的P-選擇蛋白。這些蛋白或表達(dá)于循環(huán)中的細(xì)胞，或表達(dá)于內(nèi)皮。其配體為細(xì)胞表面寡糖如路易斯唾液酸X。當(dāng)從路易斯唾液酸X中除去巖藻糖或唾液酸時，由E-選擇蛋白所介導(dǎo)的粘附就降低。在內(nèi)皮上的滾動可通過給予特異性選擇蛋白抗體而予以阻抑。對此，早已了解的是腫瘤細(xì)胞表面含有高水平的唾液酸化及巖藻糖基化的糖蛋白，故選擇蛋白在轉(zhuǎn)移過程中可能起著重要的作用，這也已得到若干實(shí)驗(yàn)研究的支持。P-選擇蛋白和免疫球蛋白嵌合體也已在不同的腫瘤如結(jié)腸腫瘤、肺腫瘤和乳腺腫瘤得到證實(shí)，而E-選擇蛋白則因其更具特異性而僅與結(jié)腸癌細(xì)胞結(jié)合。
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血管生成
一旦增生組織的大小超過1～2mm3時，氧和營養(yǎng)物質(zhì)的擴(kuò)散距離就過大，因而必須有新生血管來保證該組織的繼續(xù)生長。除了這種灌流效應(yīng)外，腫瘤細(xì)胞對內(nèi)皮生長的雙向旁分泌刺激，以及增生內(nèi)皮細(xì)胞對腫瘤生長的刺激也是腫瘤血管生成的重要效應(yīng)。
正負(fù)調(diào)節(jié)因子間的平衡決定著內(nèi)皮細(xì)胞是否保持于脈管的穩(wěn)態(tài)，或進(jìn)入脈管新生。最重要的脈管新生誘導(dǎo)因子有諸如生長因子及移動因子、基質(zhì)降解酶和基質(zhì)受體等(表1)。
表1 血管生成的誘導(dǎo)物 “脈管內(nèi)皮生長因子”
VEGFA-C
“纖維母細(xì)胞生長因子”
aFDF
, 百拇醫(yī)藥 bFGF
int-2
K-FGF
“轉(zhuǎn)化生長因子-β”
“血小板源性生長因子”
“分散因子”(“肝細(xì)胞生長因子”)
其他肽類
“粒細(xì)胞集落刺激因子”
血管生長素
“血小板激活因子，P物質(zhì)
整聯(lián)蛋白
金屬蛋白酶
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體外及體內(nèi)實(shí)驗(yàn)顯示，這些分子的合成增強(qiáng)和分泌，以不同方式引起向腫瘤血管生成表型的過渡。內(nèi)源性合成的物質(zhì)如“基本纖維母細(xì)胞生長因子”(bFGF)或“脈管內(nèi)皮生長因子”(VEGF)可通過相應(yīng)的、表達(dá)在內(nèi)皮細(xì)胞上的受體起著有絲分裂原的作用。系統(tǒng)地給予bFGF也在bFGF受體陰性的腫瘤首先引起血管密度增加，繼而引起腫瘤體積增大，而給予bFGF特異性或VEGF特異性單克隆抗體則可引起血管密度的降低和相繼的腫瘤體積縮小。
除這類有絲分裂原外，尚有其他脈管生長誘導(dǎo)因子，例如基質(zhì)降解物質(zhì)中的MMP或細(xì)胞表面分子如整聯(lián)蛋白等，特別是整聯(lián)蛋白αVβ3對于內(nèi)皮細(xì)胞增生是必需的。當(dāng)給予αVβ3拮抗物后可見腫瘤由于內(nèi)皮的凋亡而縮小。后來還發(fā)現(xiàn)，αVβ3直接結(jié)合在金屬蛋白酶MMP-2上，從而在功能上形成細(xì)胞表面分子與基質(zhì)降解之間的聯(lián)系。除基質(zhì)降解和內(nèi)皮細(xì)胞遷移外，內(nèi)皮粘附是脈管新生的必需步驟，此時，血管生長素起著重要作用，后者可由腫瘤細(xì)胞分泌并可誘導(dǎo)增生內(nèi)皮細(xì)胞的粘附。
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除了通過腫瘤血管新生而導(dǎo)致天然的腫瘤灌流效應(yīng)外，還發(fā)現(xiàn)了一種來自內(nèi)皮細(xì)胞而作用于腫瘤細(xì)胞的促生長性旁分泌效應(yīng)。內(nèi)皮細(xì)胞分泌促腫瘤細(xì)胞生長的生長因子，如PDGF、IGF-1、IGF-2以及細(xì)胞因子，如IL-1，IL-6，IL-8和“粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子(GM-CSF)”。在體外，腫瘤細(xì)胞主要沿著無血流的內(nèi)皮小管生長，這種現(xiàn)象支持在內(nèi)皮細(xì)胞與細(xì)胞之間有一種旁分泌性、雙向性刺激存在的學(xué)說。
除了這種血管新生對原發(fā)性腫瘤及其轉(zhuǎn)移的促生長效應(yīng)外，還發(fā)現(xiàn)，腫瘤血管密度的增加也有利于轉(zhuǎn)移過程。動物實(shí)驗(yàn)研究中曾發(fā)現(xiàn)，脫落的腫瘤細(xì)胞數(shù)與腫瘤血管密度以及后來出現(xiàn)的肺轉(zhuǎn)移有關(guān)，其原因如下：①腫瘤細(xì)胞可以較容易地通過增生內(nèi)皮細(xì)胞的基底膜而進(jìn)入血循環(huán)，因?yàn)檫@種基底膜是殘缺不全的，②遷移中的內(nèi)皮細(xì)胞分泌出膠原蛋白酶和纖溶酶原激活物，這些酶可以通過其降解作用使腫瘤細(xì)胞易于進(jìn)入血循環(huán)。許多研究也已證明人的腫瘤血管密度也與轉(zhuǎn)移的形成有關(guān)。
治療選擇
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腫瘤轉(zhuǎn)移過程的每一個步驟均必須得到腫瘤細(xì)胞的充分參與，才能在臨床上形成轉(zhuǎn)移瘤。這一認(rèn)識使我們有理由去尋找可以影響轉(zhuǎn)移過程各個步驟的有關(guān)物質(zhì)，以阻止轉(zhuǎn)移的形成。從生物學(xué)上看，擾亂轉(zhuǎn)移過程中的任何一個步驟，均能阻止轉(zhuǎn)移的發(fā)生。因此，如使用三苯氨胺、視黃酸、γ亞麻酸及IL-2均可恢復(fù)鈣粘著蛋白E的表達(dá)。這至少在體外可導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞侵入性生長的降低。通過應(yīng)用單克隆抗體或RGD序列以阻斷細(xì)胞-基質(zhì)間的相互作用(整聯(lián)蛋白)，也可在動物模型中抑制轉(zhuǎn)移形成。
從臨床角度看，特別是應(yīng)用抗血管新生和/或抗溶蛋白治療對于抑制轉(zhuǎn)移生長是很有意義的。這兩種治療方法適用于抑制已存在的微小轉(zhuǎn)移的生長，因?yàn)楹笳呤怯裳苌L和由溶蛋白促成的腫瘤細(xì)胞入侵于周圍組織所共同決定的。得出這一結(jié)論是由于近年來發(fā)現(xiàn)，早在腫瘤極早期就已可見到單個的轉(zhuǎn)移細(xì)胞。因此，通常在腫瘤早期試圖用有效的手術(shù)治療來阻斷轉(zhuǎn)移過程是少有希望的。
抗溶蛋白和抗入侵治療
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由于基質(zhì)蛋白溶解的重要作用，故可用調(diào)控u-PA系統(tǒng)的方法來進(jìn)行抗入侵和抗轉(zhuǎn)移治療。這一治療措施可用直接阻抑u-PA酶活性的方法予以實(shí)現(xiàn)。B-428作為u-PA的選擇性抑制物，在體內(nèi)對前列腺癌的轉(zhuǎn)移率有明顯的抑制效果。在這樣的治療中，其他溶蛋白系統(tǒng)(例如金屬蛋白酶)也會受到充分抑制，否則被阻斷的u-PA系統(tǒng)的作用可能會得到補(bǔ)償。
當(dāng)然，不論是TIMP-1或TIMP-2，均由于其分子大小和抗原性而不能應(yīng)用于臨床。已經(jīng)了解，TIMP本身的抑制結(jié)構(gòu)是一氨基端結(jié)構(gòu)域，由此可以在將來發(fā)展一種相應(yīng)的藥物結(jié)構(gòu)。目前臨床上已經(jīng)有一些物質(zhì)如Batimastat或Marimastat投入使用。這些藥物具有金屬蛋白酶的活性中心，可導(dǎo)致對金屬蛋白酶溶蛋白活性的高親和性但可逆性的抑制(見“血管生成”項(xiàng))。
動物實(shí)驗(yàn)中可見，在對黑色素瘤、卵巢癌及結(jié)腸直腸腫瘤給予金屬蛋白酶抑制物后，腫瘤的入侵性和轉(zhuǎn)移都受到明顯的抑制。
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抗血管生成治療
應(yīng)用血管生成抑制和阻抑血管生成誘導(dǎo)物以阻抑血管生成，可能有效地抑制腫瘤及轉(zhuǎn)移的生長(表2)。至于很有希望的臨床前結(jié)果在多大程度上可進(jìn)入臨床轉(zhuǎn)化，必須由當(dāng)前正在進(jìn)行的Ⅰ期及Ⅱ期研究未加以顯示。在已用于臨床的首批物質(zhì)中有多磷酸戊聚糖，后者能阻抑由bFGF誘發(fā)的內(nèi)皮細(xì)胞增生。在對AIDS引起的卡波西肉瘤的Ⅰ期研究中，遺憾地發(fā)現(xiàn)這種物質(zhì)并無抗腫瘤活性。類似的結(jié)果也見于對實(shí)體腫瘤的治療。另一種抗血管生成物質(zhì)，一種合成的Fumagillin類似物(TNP-470)從1992年已用于臨床試驗(yàn)。在體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，TNP-470均對不同動物模型的原發(fā)腫瘤和轉(zhuǎn)移瘤的生長，顯示抑制作用。應(yīng)用TNP-470治療卡波西肉瘤和不同實(shí)體腫瘤的Ⅰ期研究，以及治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤的Ⅱ期研究已經(jīng)開始。
表2 抗血管生成物質(zhì) 內(nèi)源性物質(zhì)
血管抑制素
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內(nèi)皮抑制素
PEX
干擾素
白介素-1
白介素-12
血小板因子4
血小板反應(yīng)蛋白1
金屬蛋白酶的組織抑制物(“tisue inhibitor of metalloproteinases”，TIMP)
2-甲氧雌二醇(2-Methoxyoestradiol)
視黃酸
16K催乳素斷片
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外源性物質(zhì)
金屬蛋白酶抑制物(Batimastat,Marimastat)
TNP-470(Fumagillin類似物)
干擾素
Thalidomid
多磷酸戊聚糖
VEGF阻斷抗體
整聯(lián)蛋白αV-β3阻斷性肽類
另一組不同的抗血管生成物質(zhì)，即金屬蛋白酶抑制物-Barimastat(BB94)或Marimastat(BB2516)，在體外實(shí)驗(yàn)中對腫瘤細(xì)胞增生并無效應(yīng)，但在體內(nèi)對腫瘤生長和轉(zhuǎn)移于人的異種移植物以及對小鼠腫瘤均有抑制作用。用BB94所作的Ⅰ期研究正再進(jìn)行；用口服BB2516治療胃癌的Ⅱ期研究已進(jìn)行了數(shù)月。
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還有一種物質(zhì)，即B型鏈球菌的多糖毒素(CM101)，將在Ⅱ期研究中予以檢驗(yàn)。CM101優(yōu)先結(jié)合在腫瘤內(nèi)皮細(xì)胞上，從而導(dǎo)致炎性反應(yīng)、出血、血栓形成、以及細(xì)胞因子的釋放。先期發(fā)表的Ⅰ期研究結(jié)果已顯示出腫瘤緩解和良好的耐受性。
IL-12除具有升高T細(xì)胞和NK細(xì)胞活性的效應(yīng)外，也具有很強(qiáng)的抗血管生成的作用。研究顯示，這種作用是通過由INF-γ誘生的蛋白10(IP-10)的誘導(dǎo)而形成的。IP-1是體內(nèi)血管生成的一種潛在的抑制物。對實(shí)體腫瘤和AIDS時卡波西肉瘤的Ⅰ期和Ⅱ期研究也已啟動。
尋找新的、高效的和具有選擇性的抗血管生成物，特別是內(nèi)原性的，例如血管抑制素(Angiostatin)和內(nèi)皮抑制素(Endostatin)，以及新近的PEX等，有望開發(fā)出新的治療方法。用這些物質(zhì)(至少就內(nèi)皮抑制素而言)作抗血管生成治療，其很大的優(yōu)點(diǎn)在于不會形成抗藥性，原因是腫瘤內(nèi)皮屬“正常的”而非已瘤變的細(xì)胞，因而不致選擇出抗藥性克隆。此外，臨床前研究還顯示，聯(lián)合應(yīng)用抗血管生成物和細(xì)胞毒性化療可顯著提高細(xì)胞毒性物質(zhì)的活性。
對于腫瘤轉(zhuǎn)移的理解，正如本文所述，近年來已顯著加深和擴(kuò)大。因而，有望在分子學(xué)知識的基礎(chǔ)上，對仍經(jīng)常發(fā)現(xiàn)的、處于腫瘤晚期的患者，開發(fā)出特異性、新輔佐性、輔佐性或至少是對癥性的治療。
Chirurg,1998,69∶1315-1322, 百拇醫(yī)藥