胃癌侵袭和转移分子机制研究进展

中国肿瘤临床 2000年第2期第27卷 综述

作者：吴涛　徐惠绵

单位：吴涛（中国医科大学第一临床学院 沈阳市110001）；徐惠绵（中国医科大学第一临床学院 沈阳市110001）

　　胃癌是我国常见的恶性肿瘤之一，占消化道恶性肿瘤第一位，癌细胞侵袭和转移是影响其疗效的主要原因。胃癌侵袭和转移的过程非常复杂，从分子水平可将其归纳为:粘附分子介导癌细胞与正常细胞、细胞外基质(ECM)进行粘附；癌细胞释放多种蛋白水解酶降解所粘附的组织；水解酶使胃癌细胞粘附部位形成空隙，从而使胃癌细胞向纵深方向或远处运动；着床的癌细胞在多种促血管生成因子的作用下形成新生血管；癌细胞通过自身机制逃避宿主免疫监视系统的杀伤作用得以生存增殖。明确胃癌侵袭和转移具体的分子机制，采取有效的阻断转移，对估计预后，提高疗效具有重要的临床指导意义。

　　1　胃癌细胞与周围组织、细胞的粘附

　　多种粘附分子介导癌细胞与周围组织细胞相互作用是诱发侵袭和转移的前提条件。众多研究表明，E－钙粘蛋白（E－CD)、整合素(integrins)、CD₄₄是介导胃癌细胞侵袭和转移的主要粘附分子。E－CD是一类介导同种细胞互相粘附的Ca2＋依赖性跨膜糖蛋白，可与微丝，中间纤维相连，并利用其胞外结构中的组－丙－缬氨酸序列来识别和介导同种细胞的粘附，使肿瘤细胞之间保持密切接触而难以脱离原发灶。E－CD的表达与胃癌去分化程度和组织结构的破坏程度相关。Yonemura等[1]利用免疫组化的方法研究了98例胃癌，发现低表达E－CD的胃癌细胞更易向深层胃壁侵袭从而导致淋巴结转移或腹膜转移。

　　CD₄₄是一类具有高度异质性的单链表面糖蛋白，可以整合ECM成分与细胞骨架的关系，调节细胞移动和增殖，影响肿瘤侵袭和转移。易于发生腹膜转移的胃癌细胞株OCUM－2MD3高度表达CD₄₄H。Yamamichi等[2]应用RT－PCR技术检测了73例胃癌癌灶CD₄₄V6的表达，发现在淋巴结转移和肝转移的病例中，CD₄₄V6mRNA表达明显增高。Yamaguchi等[3]提出胃癌患者CD₄₄V8～10阳性与癌静脉侵袭，血行转移关系密切。另有研究表明CD₄₄V9表达水平与胃癌淋巴结转移及浸润深度有关。

　　Integrins是一大类由α、β亚单位通过二硫键形成的异质性二聚体跨膜糖蛋白，可以同时与ECM成分及细胞骨架结合而形成配体－integrins－细胞骨架跨膜信息系统，从而影响肿瘤转移进程。Yasoshima等[4]发现高表达integrins的胃癌细胞株AZ－H3C肝转移率达71％，明显高于低表达者(14％)。有资料显示，integrins亦为胃癌腹膜转移的关键粘附分子，而integrins抗体可以抑制TMK－45、MKN－45、MKN－75等胃癌细胞株穿越人造基底膜的能力，腹膜种植能力下降。Ura等[5]证实α3β1integrins与肝、腹膜转移显著相关。

　　此外，胃癌细胞可以通过其表达的S－le(x)和S－Le(s)与血管内皮上的E－selection结合而促进其发生血行转移。而胃癌细胞表达的ICAM－1（CD54）亦可能参与腹膜转移。

　　2　水解酶对细胞外基质(ECM)的降解

　　ECM是由蛋白、蛋白多糖、弹性蛋白和胶原组成的结缔组织三维网状结构，是肿瘤侵袭和转移的重要组织屏障。胃癌细胞通过其表面受体与ECM成分粘附，分泌多种蛋白水解酶，使贴近肿瘤表面的有限区域的基质降解而形成癌细胞移动通路。文献报道，胃癌细胞分泌多种蛋白水解酶参与胃癌侵袭和转移，包括:丝氨酸蛋白酶(尿激型纤溶酶原激活物)、金属蛋白酶(MMP－1，2，7，9，10.11)、天冬氨酸蛋白酶(组织蛋白酶D)、胱氨酸蛋白酶(组织蛋白酶E)。其中以尿激型纤溶酶原激活物(U－PA)和金属蛋白酶(MMPs)尤为重要。金属蛋白酶(MMPs)是一种Zn2＋依赖酶家族，具有广泛的底物特异性，可催化ECM中各种成分。金属蛋白酶分泌受多种因素调节，有实验证实α5β1，αVβ3－integrins分别与相应受体结合可通过信号传导途径激活靶细胞产生MMP－2，3，9。实验证明，非侵袭性胃癌细胞不表达MMP－2mRNA，而侵袭性胃癌细胞则高度表达[6]。用DNA转染方法使胃癌细胞系过度表达MMP－7，其侵袭能力明显增强。有学者证实[7]，胃癌细胞MMP－7表达与淋巴结转移有关，而MMP－9表达则与胃癌腹膜转移显著相关。另外，还有关于MMP－1，2，MT1－MMP和胃癌侵袭转移关系密切的报道。

　　UPA是一种特异性的丝氨酸蛋白水解酶，可以激活纤溶酶原形成有活性纤溶酶，后者可催化一系列的蛋白质降解，其中包括纤维蛋白、纤粘蛋白、层蛋白等，UPA还可直接或间接地激活金属蛋白酶类。Tanaka[8]以及Heiss等先后证实胃癌中心、癌边缘及正常组织中的UPA活性逐渐减低，说明UPA是胃癌侵袭转移的一个重要指标。Park等[9]检测了四种胃癌细胞株对鸡胚绒毛膜尿囊的侵袭力，其中HS746细胞株表达UPA和MMP－2，其侵袭能力最强，用UPA抗体可明显抑制HS746细胞株的侵袭力。另外，有实验证实UPA与胃癌肝转移明显相关。

　　3　胃癌细胞的运动

　　肿瘤细胞的运动能力是肿瘤侵袭周围组织，发生远处转移的基本条件，而运动因子与之关系密切。运动因子是指既能影响运动(包括细胞迁移、趋化运动、吞噬运动等)又能影响细胞生长的细胞因子。目前发现与肿瘤细胞有关的运动因子有20余种，大致可分为三类:1)刺激肿瘤运动和浸润的运动因子，如迁移刺激因子、单核细胞衍生运动因子。2)刺激肿瘤细胞运动和生长的运动因子，如自分泌运动因子、上皮生长因子。3)刺激细胞运动但抑制生长的运动因子，如转化生长因子、干扰素。目前，关于运动因子本身和胃癌侵袭转移关系的论述极少，而多从其受体入手。胃癌细胞表达多种运动因子的受体，如EGF－R、TGF－R、HGF－R、AMF－R等。这些受体于相应运动因子相互作用，影响胃癌细胞的运动。近期有学者报道，HGF－R及AMF－R的表达与胃癌的进展、浸润深度、淋巴结转移密切相关。HGF－R是c－met原癌基因编码的产物c－met蛋白，结构上属于酪氨酸激酶受体。HGF－R于HGF结合后，构象发生改变进而激活受体胞浆蛋白激酶结构域中的PTK，活化的PTK使受体自身磷酸化，通过细胞骨架的肌动蛋白作用，调节细胞的运动分裂。Tahara等[10]根据其研究认为胃癌细胞分泌细胞因子可促进基质细胞分泌HGF，HGF与其受体结合使癌细胞E－CD表达下降，易从瘤体脱落。Tannapfel等[11]用HGF处理低分化胃癌细胞株TMK－1时，发现细胞呈分散式生长，具有高度移动性，其表面的粘附分子明显减少。有学者发现c－metmRNA及其蛋白产物在胃癌中的表达比正常组织高数倍，提示c－met与较强的浸润表型有关。

　　4　胃癌的肿瘤血管生成

　　Algire提出“移植瘤的生长与继发性血管内皮细胞增生的能力有关”的观点逐渐被人们所接受。实验表明，一旦实体瘤的生长直径超过2mm(细胞数大于10⁶个)，继续生长就需要新生的肿瘤血管从宿主获得丰富的营养和氧，而血管形成本身就具有一定的侵袭性[12]。新生毛细血管使基底膜破碎而形成裂隙且发育不成熟。此外，新生毛细血管顶端的内皮细胞分泌多种水解酶，促进肿瘤转移。肿瘤血管生成依赖于肿瘤细胞及周围的宿主细胞释放的促血管生成因子。经TGF－β或VEGF基因转染的肿瘤细胞，可以高度表达、分泌这些促血管生成因子，导致瘤组织内有大量血管生成。胃癌细胞及周围组织可以分泌多种促血管生成因子，如VEGF、FGF、TGF、TNF－α、HGF、G－CSF等。其中VEGF是众多生长因子中唯一特异作用于血管内皮细胞的因子，参与血管内皮细胞的增殖、移动、血管构建。Maeda等[13]通过实验证实VEGF与胃癌血管生成关系密切。VEGF阳性的胃癌组织血管数明显高于VEGF阴性者，VEGF与血行转移，尤其是肝转移显著相关。另有证实，VEGF与淋巴结转移，腹膜转移亦有一定关系。VEGF作用机理可能是其与血管内皮细胞上两种Ⅲ型酪氨酸激酶受体flt－1和kor结合后，细胞内Ca^2＋浓度升高，然后通过磷酸肌醇特异性磷酸酯酶C使胞内IP3浓度升高，进而引起一系列生物学效应。

　　5　胃癌细胞的免疫逃避

　　肿瘤侵袭转移的关键在于肿瘤细胞能够逃避被免疫系统杀伤而得以生存。胃癌细胞是一个异质性群体，由许多相关但遗传学不同的克隆组成，故胃癌有多种免疫逃避方式。组织相容性抗原(MHC)在介导肿瘤免疫反应中具有重要作用，所有抗原必须经过MHC处理并和MHC结合在细胞表面才能被T，B和巨噬细胞识别。MHC在人类又称HLA，一般情况下，肿瘤细胞表面的HLA明显减弱，转移的肿瘤细胞HLA抗原表达减弱甚至消失。

　　Koyama等[14]发现正常胃粘膜、胃癌原发灶腹水中的胃癌细胞表达的HLA－1依次减弱，85.7％的培养的胃癌细胞株丧失HLA－1的表达。缺乏HLA－1表达的胃癌细胞仅呈现弱的抗原性，使其逃脱免疫细胞的攻击。胃癌细胞表面大量的sICAM－1通过膜蛋白水解使周围存在大量的sICAM－1，sICAM－1封闭了淋巴细胞膜上的相应配体LFA－1，使其无法与胃癌细胞结合发挥作用，而缺乏ICAM－1表达似乎允许胃癌细胞避免与宿主免疫细胞建立溶细胞连接，逃避了CTL介导的杀伤作用。胃癌细胞分泌免疫抑制因子TGF－β、IL－10[15]，可抑制IL－12等细胞因子的产生，抑制细胞毒T淋巴细胞的分化，NK细胞的活性及增加巨噬细胞产生IL－10的能力。IL－10可以下调MHCII类分子的表达，导致抗原性递减。胃癌细胞分泌的VEGF还能强烈抑制CD34前体向树突状细胞分化，从而抑制肿瘤的免疫反应。此外，胃癌细胞上过度表达的粘附分子有利于癌细胞快速扩散，使宿主免疫细胞不能有效地识别杀伤胃癌细胞。

　　6　治疗展望

　　认识胃癌侵袭转移的分子机制将为揭示胃癌侵袭转移的本质奠定基础，同时为阻断治疗提供科学的理论依据。综上所述，粘附、降解、移动、血管生成、免疫逃避等诸方面在胃癌侵袭转移过程中至关重要。而针对各个步骤设计出特异性的治疗方案可以有效的阻止胃癌的侵袭转移。Matsuoka等[16]利用含有RGD，YIGSR序列的多肽可以明显抑制胃癌细胞株OCUM－2MD3与ECM的粘附，这种粘附还可被CD₄₄抗体阻断。TNP－470为烟曲霉素的衍生物，可以明显抑制血管内皮细胞的分裂，对肿瘤血管有较强的抑制作用[17]。TNP－47O不但可以抑制胃原发肿瘤，还可以防止肝腹膜转移。Kaji等[18]利用c－metmRNA的反义寡核苷酸链处理胃癌细胞株MKN－45和TKM－1，可使二者运动能力明显减弱。TIMP与MMPs在氨基端1:1牢固结合而抑制MMPs对ECM的降解[19]，将TIMP－1基因转染低表达TIMP－1的高转移胃癌细胞株，可以减少其在裸鼠体内肝转移的发生率。利用MMPs的抑制剂R－94138及丝裂霉素可以减少胃癌细胞株TMK－1的腹膜转移[20]。此外过继免疫治疗也是一种有希望的治疗手段，如将IL－2培养的肿瘤浸润T细胞(TIL)或激活被抑制的肿瘤相关巨噬细胞(TAM)返输宿主。

　　参考文献

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(李雅玲校对)

　　(1999－ 06－ 11收 稿) (1999－ 08－ 05修 回)