腫瘤轉(zhuǎn)移的分子基礎(chǔ)

1、腫瘤轉(zhuǎn)移的分子生物學(xué)基礎(chǔ),,,前 言,腫瘤轉(zhuǎn)移是惡性腫瘤的生物學(xué)特征之一，嚴(yán)重影響腫瘤患者的治療和預(yù)后。,一、腫瘤轉(zhuǎn)移的基本過程,腫瘤轉(zhuǎn)移是多步驟、多因素的復(fù)雜過程，是多階梯瀑布過程。,（一）原發(fā)瘤增殖和擴展,增殖導(dǎo)致腫瘤內(nèi)部壓力增加 增殖只是腫瘤細胞轉(zhuǎn)移的基礎(chǔ) 接觸抑制喪失,（二）腫瘤血管的形成,腫瘤超過1～2mm3時，新生血管形成是維持其生長所必需。 宿主毛細血管網(wǎng)進入腫瘤組織。是血管生成刺激因子和抑制因子共同調(diào)控的結(jié)

2、果。,（三）腫瘤細胞脫落并進入基質(zhì),惡性腫瘤細胞E-鈣粘連素(E-cadherin)表達降低。腫瘤細胞分離傾向與細胞膜結(jié)構(gòu)的變化和粘附力的下降有密切關(guān)系。癌細胞表面電荷發(fā)生改變、與鈣離子結(jié)合能力減弱以及橋粒發(fā)育不全也與之有關(guān)。,癌細胞可以產(chǎn)生多種水解基質(zhì)(ECM)的酶類。定向移動（migration）：在癌細胞侵襲過程中起重要作用。,（四）進入脈管系統(tǒng),腫瘤組織的血管與正常血管差異顯著。腫瘤血管為侵入基質(zhì)的游離腫瘤細胞進入循環(huán)系

3、統(tǒng)提供條件。,（五）癌栓形成,侵襲進入循環(huán)的癌細胞大部分死亡(脫巢凋亡)。轉(zhuǎn)移能力高的細胞在循環(huán)中相互聚集形成小的癌栓才能抵抗易損因素。,（六）腫瘤細胞錨定黏附,腫瘤細胞-血小板簇與靶器官內(nèi)皮細胞的粘附并錨定在內(nèi)皮細胞表面。微小脈管對癌栓的截獲也是錨定粘附的方式。影響粘附的因素： 碳氫類配子與選擇素 透明質(zhì)酸裂解酶受體CD44v與整合素,（七）逸出循環(huán)系統(tǒng),腫瘤細胞誘

4、導(dǎo)脈管基底膜的降解和穿透。腫瘤細胞穿透脈管后細胞外基質(zhì)中的移行。,,,（八）轉(zhuǎn)移后結(jié)局,侵入靶器官的腫瘤細胞形成轉(zhuǎn)移瘤并進行性長大才真正完成了轉(zhuǎn)移。 轉(zhuǎn)移后生長 轉(zhuǎn)移之轉(zhuǎn)移 轉(zhuǎn)移的休眠（黑色素瘤、乳腺癌切除后多年后的復(fù)發(fā)） 處于G0期，逃避機體殺傷作用；分裂和死亡處于動態(tài)平衡；腫瘤血管形成緩慢；正常的機體免疫功能狀態(tài)。,二、腫瘤轉(zhuǎn)移的分子生物學(xué)基礎(chǔ),（一）基因調(diào)控下的腫瘤轉(zhuǎn)移,腫瘤轉(zhuǎn)移與促進基因和抑制基

5、因之間表達失衡相關(guān)。 不是所有的腫瘤都有轉(zhuǎn)移表型，同種腫瘤細胞不同個體轉(zhuǎn)移能力也不一樣。,促進腫瘤轉(zhuǎn)移的基因 與腫瘤轉(zhuǎn)移相關(guān)的基因有很多種，但還沒有嚴(yán)格意義上的轉(zhuǎn)移基因 ras基因基本生物學(xué)特性效應(yīng)蛋白：IV型膠原酶、組織蛋白酶和與細胞運動相關(guān)的細胞因子,CD44v：腫瘤轉(zhuǎn)移促進基因CD44是廣泛分布跨膜糖蛋白分子 ，能與細胞外基質(zhì)中透明質(zhì)酸、血管內(nèi)皮細胞的粘附。 其正常功能是作為受體識別透明質(zhì)酸（HA）和

6、膠原蛋白Ⅰ、Ⅳ等，主要參與細胞-細胞，細胞-基質(zhì)之間的特異性粘連過程。 CD44V6高表達的癌細胞可能獲得淋巴細胞“偽裝”，逃避人體免疫系統(tǒng)的識別和殺傷，更易進入淋巴結(jié)，形成轉(zhuǎn)移?？纱龠Mras基因表達,抑制腫瘤轉(zhuǎn)移基因 抑制腫瘤轉(zhuǎn)移基因是近年來倍受關(guān)注的研究領(lǐng)域。 nm23基因：腫瘤轉(zhuǎn)移抑制基因產(chǎn)物為NDPK（核苷酸二磷酸激酶），生成ATP以外的三磷酸核苷。影響細胞內(nèi)微管系統(tǒng)的狀態(tài)而抑制癌的轉(zhuǎn)移：提供GTP而調(diào)節(jié)微管的聚合與

7、解聚 。能與G蛋白結(jié)合，本身也具有G蛋白的某些特性，可能通過細胞跨膜信號傳遞調(diào)節(jié)腫瘤細胞轉(zhuǎn)移。,TIMP: 金屬蛋白酶組織抑制劑參與基質(zhì)膠原酶的代謝，使其失活。對腫瘤轉(zhuǎn)移的抑制作用主要在侵襲階段。還具有抑制血管增生的作用。Kiss-1基因：編碼產(chǎn)物為G蛋白偶聯(lián)受體的內(nèi)源性配體，能使胞內(nèi)Ca2＋濃度增加，同時能明顯抑制腫瘤細胞的遷移和侵襲。,（二）粘附分子與腫瘤轉(zhuǎn)移,粘附因子是一類介導(dǎo)細胞與細胞、細胞與細胞外基質(zhì)間粘附作用的膜表

8、面糖蛋白。 在腫瘤轉(zhuǎn)移的每個環(huán)節(jié)均包含粘附與分離（粘附解聚）兩個方面。,細胞與細胞間的粘附同源細胞間的粘附：E-鈣粘連素；在腫瘤轉(zhuǎn)移的某些環(huán)節(jié)上發(fā)揮重要作用。異源細胞間的粘附：選擇素；腫瘤細胞與血小板、內(nèi)皮細胞和基質(zhì)細胞的結(jié)合。,細胞與細胞外基質(zhì)的粘附腫瘤細胞主要通過整合素（integrin）受體與細胞外基質(zhì)結(jié)合,鈣連接素（cadherin）是跨膜糖蛋白家族，主要介導(dǎo)同源細胞間的連接。E型：分布于

9、上皮細胞，負(fù)性調(diào)控腫瘤侵襲。 P型：分布于上皮組織和胎盤的基底層。 N型: 分布于神經(jīng)組織和肌肉組織。,選擇素（selectin）該類粘附分子主要通過碳氫鍵連接P型：腫瘤細胞與血小板的粘附結(jié)合 E型：腫瘤細胞與內(nèi)皮細胞的結(jié)合 L型：存在于白細胞表面，白細胞與其他細胞結(jié)合 腫瘤轉(zhuǎn)移的一些關(guān)鍵步驟，如循環(huán)腫瘤細胞的聚集和癌栓的形成，以及腫瘤細胞與特定臟器脈管內(nèi)皮的粘附結(jié)合都有選擇素

10、的參與。,整合素（integrin）一組細胞表面糖蛋白受體，配體為細胞外基質(zhì)（ECM）成分，由?和?兩個亞基組成主要功能是參與不同細胞間的粘附、介導(dǎo)細胞與ECM的結(jié)合等直接介導(dǎo)腫瘤細胞與基質(zhì)的粘附；通過信號轉(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)控細胞骨架變形和能量代謝；誘導(dǎo)蛋白溶解酶活化；啟動細胞逃逸機制抑制細胞凋亡。,免疫球蛋白類粘附分子： 結(jié)構(gòu)上具有同源性，主要參與細胞之間的粘附。 ICAM-1（內(nèi)皮細胞粘附分子-1 ）：ICA

11、M-1從腫瘤細胞表面脫落進入循環(huán)系統(tǒng)成為可溶性分子后，可協(xié)助腫瘤細胞逃逸細胞毒T細胞和NK細胞的免疫監(jiān)視殺傷效應(yīng)，促使腫瘤發(fā)生轉(zhuǎn)移,VCAM-1（血管細胞粘附分子-1 ）：參與協(xié)助腫瘤逸出循環(huán)系統(tǒng)，進入繼發(fā)臟器。NCAM（神經(jīng)細胞粘附分子）：它的功能為信息傳導(dǎo)和調(diào)控細胞生長，其缺失可能導(dǎo)致細胞生長失控和高度轉(zhuǎn)移傾向。,（三）血管生成與腫瘤轉(zhuǎn)移,腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移與血管形成密切相關(guān) 。 腫瘤新生毛細血管是在周邊組織原有的血管基礎(chǔ)上延伸擴

12、展形成的腫瘤本身能誘導(dǎo)血管的形成。,血管新生包括以下步驟： 血管內(nèi)皮基質(zhì)膜溶解 內(nèi)皮細胞向腫瘤組織遷移 內(nèi)皮細胞在遷移前沿增殖 內(nèi)皮細胞管道化、分支形成血管環(huán) 形成新的基底膜,血管新生是血管生長因子和血管生長抑制因子均 衡作用的結(jié)果 血管生成刺激因子 ：VEGF、 FGF、 EGF 、 angio

13、genin 、TNF-α 等 血管生成抑制因子： angiostatin、endostatin、 PEDF、γ干擾素等,（四）纖溶酶及其調(diào)節(jié)因子與腫瘤轉(zhuǎn)移,纖維蛋白溶解酶能水解大多數(shù)細胞外基質(zhì)物質(zhì)，在血管形成、腫瘤細胞脫落、基質(zhì)浸潤、侵入和逸出循環(huán)系統(tǒng)、繼發(fā)臟器移行和微環(huán)境改造等發(fā)揮重要作用。由纖溶酶原（plasminogen）在PA和PAI調(diào)節(jié)生成。

14、,（五）基質(zhì)金屬蛋白酶及其抑制劑與腫瘤轉(zhuǎn)移,細胞外基質(zhì)的溶解酶系統(tǒng)由一個龐大的蛋白溶解酶家族組成，稱為MMPs MMPs及其抑制劑（TIMP）在腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移過程中擔(dān)任重要角色,MMPs可分為膠原酶、明膠酶、基質(zhì)溶解酶和 膜類MMPs 特征性結(jié)構(gòu)域： 氨基末端多肽 — 參與MMPs激活 催化區(qū)域片段 羧基末端血凝乳酶樣結(jié)構(gòu),MMPs的種類和結(jié)構(gòu),TIMP1: 糖

15、蛋白，能抑制所有活化的膠原酶TIMP2: 非糖蛋白，結(jié)合 MMP-2的前體，明 顯抑制MMP-2的活性。TIMP3:?TIMP4: 從心臟組織中克隆出來，表現(xiàn)出 明顯抑制腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移作用。,TIMP的種類和功能,三、關(guān)于腫瘤轉(zhuǎn)移的理論,（一）解剖學(xué)的觀點 以器官的血流、淋巴的引流方向解釋轉(zhuǎn)移 乳腺癌 腋窩淋巴結(jié)

16、 胃腸道惡性腫瘤 肝臟 陰莖癌 腹股溝淋巴結(jié) 卵巢癌 髂區(qū)淋巴結(jié),,,,,（二）“種子-土壤”學(xué)說 腫瘤轉(zhuǎn)移是特殊的癌細胞（種子）在適宜的環(huán)境（土壤）生長發(fā)展的結(jié)果 ? 心肌、主動脈、甲狀腺和脾雖血供豐富，但很少有轉(zhuǎn)

17、移瘤。 ? 膀胱癌轉(zhuǎn)移至腦、前列腺癌轉(zhuǎn)移至骨組織、眼脈絡(luò)膜黑色素瘤轉(zhuǎn)移至肝、甲狀腺癌轉(zhuǎn)移至骨、LLC（慢性淋巴細胞性白血?。┳园l(fā)性肺轉(zhuǎn)移,（三）轉(zhuǎn)移前微環(huán)境（pre-metastatic niche） “癌細胞轉(zhuǎn)移前的早期步驟很復(fù)雜” “腫瘤向新的部位派去特使，為癌細胞轉(zhuǎn)移做準(zhǔn)備” ? Kaplan RN, Lyden D. VEGFR1-posit

18、ive haematopoietic bone marrow progenitors initiate the pre-metastatic niche. Nature. 2005 Dec 8;438(7069):820.,四、阻止腫瘤轉(zhuǎn)移的策略和手段,腫瘤轉(zhuǎn)移抑制基因nm23基因治療靶點基因轉(zhuǎn)染改變腫瘤細胞t PA/u PA的活性以阻斷腫瘤轉(zhuǎn)移 ras基因表達阻斷,腫瘤轉(zhuǎn)移的基因治療,抗生素、維生素D3衍生物、維甲酸類、多磺

19、基化 合物、肝素類似物及細胞外基質(zhì)成分等 血小板因子4（PF4）：能使FGF喪失生物活性， TNP-470 ：是煙曲霉素類似物。 血小板反應(yīng)素-1（TSP-1）：能抑制血管生長因子。 姜黃素：能抑制新生血管的形成和促進微血管崩解。,血管生成抑制劑與抗腫瘤轉(zhuǎn)移,細胞粘附因子抑制劑：抗腫瘤轉(zhuǎn)移 MMPs抑制劑與抗腫瘤轉(zhuǎn)移,思考題：闡述影響腫瘤轉(zhuǎn)移的因素有哪些？ 根據(jù)腫瘤轉(zhuǎn)移的過程和分子機制分析阻止腫瘤