生长调控通路对转移的器官选择

◎Suzanne A. Eccles

5.6.1 历史背景

人们一直认为，肿瘤转移的继发位点是可以大致预测的，但各类型肿瘤的转移倾向的可预测性各不相同。在17世纪已有可靠的记载，肿瘤在原发位点(如乳腺)和其他位置(如淋巴或肺)同时出现，且两者之间存在病理学联系。1829年，巴黎的妇科医生Joseph Recamier发现肿瘤可不连续扩散。他描述了一例乳腺癌患者的血管侵袭现象和脑中的远处转移，但没有意识到这种恶性疾病是由肿瘤细胞播散造成的。外科医生James Paget写道，没有必要通过细胞或微生物途径来解释肿瘤的扩散，可以假设，当播散发生于肺以外的其他器官时，肯定存在“一种未成形的癌性芽基”［1］。

其中最著名的是James Paget之子Stephen的研究，在一篇发表在1889年Lancet上的论文中［2］，他接受了回答“在转移性肿瘤病例中，是什么决定了转移器官”这个问题的挑战。基于他本人对乳腺癌患者继发转移位点非随机分布的研究发现，以及Fuchs和Cohnheim的相关研究(两人都提出，不同器官对播散肿瘤细胞的生长表现出“抵抗性减弱”或“倾向性”)，Paget提出了“种子-土壤”假说。该假说认为，种子(肿瘤细胞)可以广泛传播，但只能在某些适宜的土壤(器官位点)中生长。这个观点已在临床和基础研究中得到充分验证。尤其是Leonard Weiss进行的大量尸检，证明了肿瘤转移的非随机性［3］。

即使血液循环和淋巴循环途径能够解释50%～60%的肿瘤转移，某些肿瘤细胞在某些特定位点还是存在选择性归巢、存活和(或)生长。然而，100多年过去了，我们才刚刚开始对造成这种现象的相关分子机制有所了解。为这项变革奠定基础的关键性实验是不同转移潜能肿瘤细胞系的分离［4，5］、抑制转移而对肿瘤生长无明显影响基因的识别［6-9］，最近发现原发瘤内的细胞克隆亚群不仅转移潜能不同，而且具有不同的转移位点选择性［10，11］。

5.6.2 微环境的作用

在探索转移位点选择性时，可以考虑从细胞水平着手研究其机制，如肿瘤细胞是如何与其他肿瘤细胞、周围环境(宿主细胞及其产物、细胞外基质)间相互作用的，以及引起表型效应的分子机制。现在已经明确，在某些肿瘤的发展过程中，肿瘤细胞的播散发生得非常早［12］。这些细胞可能会增殖、保持休眠状态，或在其他位点上种植。尤其是骨髓和淋巴结，被认为是肿瘤进一步播散的“临时中转站”(stagingposts)［2，13］。随后播散的肿瘤细胞可能与最初的先驱细胞在遗传特性上有所不同，新的环境可能会诱发(或筛选)更多的遗传和表观遗传变化。显然，肿瘤细胞如果要在诸如分离(通常是失巢凋亡的诱因)、外渗等严酷的条件下生存，尤其是在新的位点(异位)存活和增殖就必须具备独特的特性。正常细胞只有在正确的组织环境中才能茁壮成长，在微环境信号的指导下，它们适量地增殖、分化、执行特定的功能，并最终死亡。即使是在很简单的多细胞生物体中，也存在一套有效的机制，以避免细胞在错误的地方生存和生长。肿瘤细胞是如何克服这些机制的呢? 虽然许多进程和信号通路是共通的，并在本质上有助于肿瘤的生长、侵袭和转移。但在这里，我们要将重点放在可调控位点选择性转移的特殊途径上。

大多数细胞行为依赖于从环境中获得的信息，包括全身激素、局部作用的细胞因子或生长因子。其中可能是自分泌(细胞响应自己的配体)、近分泌(邻近细胞上的受体和配体)或旁分泌(细胞响应由不同细胞产生的因子，细胞间往往存在一定的距离)。器官选择性可能会在多个水平上被调控，即肿瘤细胞可能易于附着在不同器官的微血管上或更易于外溢。这可能是由于简单的机械性因素(低阻力有孔毛细血管或淋巴管缺乏连续的基膜)或选择性穿过内皮迁移。在本章中更为重要的概念是，依赖于细胞膜上表达的受体和遇到的配体，肿瘤细胞可能会表现出对特定微环境的明显趋向性，或在特定的微环境内选择性增殖［14，15］。出于对治疗的考虑，最重要的是所谓转移促进基因，这些基因能使肿瘤细胞在继发位点生长和传代［16］，在许多病人中表现为微小或肉眼可见的转移灶。目前的研究重点集中在参与转移启动(可能在原发部位为肿瘤细胞转移提供有利条件，如影响血管生成)和发展(可能会影响目的地的选择)的相关因素，虽然对这些步骤的干预治疗是困难的，并且临床应用价值可能很有限。

被肿瘤细胞定植的组织本身也会被调变。最初，细胞可能会作出类似于对损伤或感染的反应;事实上，恶性肿瘤被比喻为一种不会愈合的创伤［17］，而且其中许多分子机制是相似的。通过上调如血管内皮生长因子(VEGF)、赖氨酰氧化酶(LOX)、细胞膜上的受体，尤其是蛋白酶关键基因，能释放基质中封存的局部生长因子，可能造成转移部位缺氧，促进局部侵袭和血管生成［18］。与基质中已存在的以及从骨髓中新招募的成纤维细胞相互作用，可以增强肿瘤细胞在原发位点和转移位点的存活能力，当然目前并不完全清楚这对器官选择性的影响程度。

在一些促使肿瘤进一步发展的级联反应中经常会有炎性细胞的参与。例如，CSF-1可促进巨噬细胞产生生长因子，如血小板衍生生长因子(PDGF)、FGF、EGF和VEGF，它们分别促进成纤维细胞、肿瘤细胞和血管内皮细胞的增殖。相应的成纤维细胞和成肌纤维细胞分泌趋化因子如CXCL12(一种特异的CXCR4配体)和CCL5(多效性细胞因子)，也可促进肿瘤的生长、侵袭和转移。虽然血管周围的巨噬细胞分泌EGF的说法仍有待验证，在实验模型中，肿瘤细胞的运动和外渗已与肿瘤源性CSF-1和巨噬细胞源性EGF的相互作用联系在一起。在Py VMT转基因乳腺肿瘤模型中，当CSF-1基因失活时，肺转移是减少的。由于在这些动物中，转移一般仅局限于肺部，所以无法了解对其他器官特异性的影响。然而，有证据表明，在肺部，肿瘤细胞的生长依赖于巨噬细胞经VEGF诱导后表达的MMP-9，而在去除巨噬细胞的小鼠肝脏中结肠癌的生长状况却变差［19］。

虽然肿瘤细胞对外源性生长因子可能会显示出一定程度的自主性，但它们往往能利用局部的配体去激活特定类型的受体。大部分所谓的生长因子实际上能够诱导细胞多效性，防止细胞凋亡、促进增殖和运动，并促进蛋白酶和血管生成因子的释放。肿瘤休眠可能是由于缺乏适当的生长因子，或者由于抑制剂(包括血管生成诱导剂和阻滞剂)的存在。此外，在特定背景下特定的信号转导通路的失活，也可能阻滞肿瘤细胞的增殖，而这些细胞在其他位点的增长是完全正常的。例如，转移抑制基因MKK4和MKK7在肺部的前列腺癌细胞里发生活化，但在原始位点则没有活性［20］。

细胞在转移器官内定植的初始阶段可能是随机的，或被肿瘤细胞与宿主内皮细胞或基质蛋白间特异性的相互黏附作用(如由整合素介导)所促进，或者是对趋化因子或细胞因子的浓度梯度做出应答。此外，最近已认识到转移前病灶中存在的复杂双向相互作用的重要性。然而，一个转移灶若要发展到威胁生命的程度，其增长必须依靠内在和外在因素的共同维持，以促进肿瘤存活、增殖和血液供应。

5.6.3 关键的信号通路

(1) 受体酪氨酸激酶/配体

EGFR(ERB-B/HER-2，3和4):受体酪氨酸激酶(RTK)的ERB-B/HER家族——EGFR和HER-2、3、4，经常在人类肿瘤中过度表达(在某些情况下发生突变)，其与配体结合可诱导二聚化以及MAP激酶、PI3激酶及其他信号通路的激活。有趣的是，EGF和TGF-α已被证明可通过不同的基质依赖机制调节细胞运动，如分别依赖基质中p70S6K和PLCγ。这两种配体都需要有功能的EGFR，但EGF的活性是通过CD44调节的，而TGF-α则通过整合素αvβ3调节。运动一旦触发，是独立于EGFR配体的，但需要基质受体及其配体(CD44-透明质酸或玻连蛋白-αvβ3)的持续激活。因此，局部侵袭或转移器官的定植可能受到基质成分和多种配体可用性的影响［21］。

骨髓的微转移比原发瘤更常表达HER-2/ERB-B2［22］，这表明在播散中选择这种表型，可能是由于连环蛋白(catenins)的激活增强了该位点上细胞的运动性或优先生存能力［23］。表达ERB-B致癌基因的乳腺癌细胞偏向于中枢神经系统转移，也许可以解释为它们的同源配体(绸蛋白/神经调节蛋白)是脑源性生长因子［24，25］。最近已证明，乳腺癌细胞株中HER-2基因的高表达增加了干(祖)细胞的比例及其致瘤性和侵袭性［26］。

MET/RON:C-MET原癌基因是编码肝细胞生长因子(HGF)的酪氨酸激酶受体，可驱动细胞的侵袭和转移［27］。与其他RTKs一样，它可以与多种含有SH2结构域的蛋白质相互作用，通过多个下游通路(包括PI3K和ERK)，产生多个重要的肿瘤标记。MET的过度表达往往是由缺氧引起的，这种过表达可导致受体结构的活化，并与较差的预后相关。令人鼓舞的是，最近的实验研究表明，以sh RNA沉默内源性MET基因不仅可以抑制原发肿瘤的生长和侵袭，还可以诱导已经形成转移的退化［29］。这表明，转移的维持需要MET的持续性表达。RON是一种MET相关受体，可以与MET形成复合体，两者都可以被EGFR、某些丛蛋白或整合素顺势激活。MET的过表达已被与淋巴、骨、肺和肝脏转移联系在一起。过表达EGFR或MET的结肠癌或胰腺癌细胞，可能会分别对肝脏中高水平的TGF-α或HGF作出应答［29，30］。在肺转移的情况下，转移位点的MET表达可能是被诱导的，而不是由于表达MET的细胞具有生存优势［31］。MET也可能被突变激活，尤其是在转移灶中，此时它可能不再具有配体依赖性。在转基因小鼠乳腺上皮中，RON的过表达会诱导侵袭性肿瘤转移到肺和肝脏，这与β-连环蛋白的磷酸化及细胞周期蛋白D1和c-myc基因的上调有关［32］。在多种人类肿瘤中，RON也有上调和(或)突变，这些变化也许与转移相关，但尚未发现明确的与位点选择性相关的病例［33］。

胰岛素样生长因子-1受体( IGF-1R):已发现IGF-1R与多种肿瘤的发展和转移相关。在缺氧及其他RTK和GPCR(如EGFR和CXCR4)的共同作用下，它可以通过转录上调来增强致癌信号。有证据表明，表达IGF-1R的肿瘤细胞对配体的浓度梯度有趋化性应答，并能优先黏附和穿过高表达IGFs的组织(如骨骼和肝间质)的内皮细胞。系统性注射神经母细胞瘤细胞后，IGF-1R的表达已被证明能促进该细胞对骨的靶向性，细胞在骨中持续生长，并随后转移到肝脏［34］。IGF-1R在淋巴管内皮细胞中有表达，所以IGF-1和IGF-2也可以诱导淋巴管生成。此外，在RIP-TAG2转基因胰腺癌模型和Lewis肺癌中提示［35，36］，IGF-1R可正向调节淋巴管生成因子VEGF-C的表达，并可能通过这两种机制中的至少一种造成淋巴转移。

PDGFR和FGFR:PDGF是某些非上皮肿瘤的自分泌配体，也是许多上皮肿瘤基质招募的旁分泌诱导剂。在结肠癌中PDGFRα与淋巴转移相关［37］，这可能与配体PDGF-BB的血管生成(特别是淋巴管生成) 潜力相关［38］。PDGFRα也与前列腺癌的骨转移有关，因为其配体是由破骨细胞和成骨细胞合成的［39］。

FGF往往与PDGF具有协同作用，尤其是在血管生成中。FGF-2也与N-钙黏蛋白存在增效作用，N-钙黏蛋白可稳定FGFR并导致MAPK信号通路的持续激活、MMP-9的诱导以及肿瘤侵袭。FGF-2还与EMT有关，在几种恶性肿瘤中与转移的早期步骤存在因果联系。在位点特异性转移方面，FGFR1的过表达近期被证明与结肠癌的肝转移有关［40］。

神经营养蛋白酪氨酸激酶受体(TRKB):TRKB是一种RTK，其主要配体是脑源性神经营养因子(BDNF)。它已被认为是神经母细胞瘤预后不良的因素之一(缺氧导致其表达增加)，并与其抗药性有关。当TRKB在神经母细胞瘤细胞中稳定表达时，可通过自分泌循环途径，上调HGF及其受体C-MET的表达，从而增强细胞体内和体外的侵袭能力［41］。TRKB(通常还有BDNF)也在转移的骨髓瘤、胰腺癌、肝癌、胃癌、前列腺癌以及头颈部癌症中过度表达。TRKB和BDNF在卵巢癌中的过表达也与耐药性、腹水形成、大网膜转移有关［42］。最近，TRKB被认定为一个有力的失巢凋亡(由脱离诱导的细胞凋亡)抑制剂，推定其能以PI3K依赖的方式，增强播散肿瘤细胞的生存能力［43］。TRKB的过表达和活化增加了MMP、UPA和VEGF等产物，从而促进肿瘤侵袭和血管生成，并增强对失巢凋亡的抵抗性。

Eph受体和ephrins:Eph受体是最大的RTK家族，它们的膜结合配体ephrin(Eph)参与轴突导向，同时也参与肿瘤的血管生成和侵袭。与信号素(semaphorins)一样，“阴阳”理论显然也是这些家族功能的基础，表现为减少两种情况都与肿瘤发展有关的特定分子。在目前的讨论中值得注意的发现是，在NSCLC中Eph A2的高表达与脑转移存在联系［44］，它的配体之一(Eph A3)在脑中优先表达。Eph A4的过表达和Eph B2的减少与结肠癌肝转移相关［45］。Eph A1作为自分泌生长因子，在转移性乳腺癌细胞中的表达是增加的;它同时也通过诱导VEGF的释放和(或) 吸引表达Eph A2的血管内皮细胞来刺激血管的生成。Eph B2在最具侵袭性的黑色素瘤细胞中上调，并能促进血管生成。随着前列腺癌的发展，Eph A2的表达水平也会增高(在转移细胞中的表达量是非转移细胞的10～100倍)，这种增长也出现在转移性结肠癌、胰腺癌和食管癌［46］。Eph A2通过诱导适当的微环境(丰富的血管)，促进实验性乳腺癌的发展和肺转移。附加的促转移作用是癌基因依赖的，例如Eph A2能与ERB-B2 形成复合体，从而通过 Ras-MAPK 和 Rho A GTPase放大信号，并提高转移能力。而在Py VMT转基因诱导的乳腺癌中则没有这样的作用［47］。在不同类型的肿瘤中，Eph A2作用的多样性可能还依赖于环境和癌基因表达水平。在正常情况下，配体的可用性可能会下调Eph A2的表达。然而在缺少旁分泌刺激(低配体水平或游离肿瘤细胞)的情况下，Eph A2可能与其他受体如ERB-B2自由结合，并增强侵袭能力。因此在计划治疗性干预时，将这些因素考虑进去是非常重要的。

(2) G蛋白偶联受体/配体

趋化因子是能被化学物质吸引的小因子，能不同程度地选择性结合7次跨膜的G蛋白偶联受体(GPCRs)，其主要作用之一是对白细胞运输的调节和炎症反应的调控。然而，现在人们认识到，肿瘤细胞可能通过这一信号通路来实现选择性的转移位点［48，49］。CXCR4是乳腺癌细胞向转移位点(如淋巴结、肺、骨髓)“归巢”过程中最早涉及的受体之一，在这些位点中其特异性配体(CXCL12)是高表达的。此外，在淋巴结中，表达CCR7的乳腺细胞能对高表达的配体(CCL21)产生应答，黑色素细胞瘤表现出高水平的CCR10，这与皮肤转移有联系［50］。CXCR5能对CXCL13产生应答，已被验证为结肠癌细胞在肝脏中生长的关键因素［51］。此后在许多其他的例子中发现，特定趋化因子与GPCR存在相互作用，并与选择性转移位点存在联系(在某些情况下是机械证据)。它们可能发挥化学引诱物的作用，促进肿瘤细胞对血管的黏附(模仿淋巴细胞运输)，并促进其在趋化因子丰富的次级位点的生存或扩散。这其中CXCR4尤其令人感兴趣，因为它被认为是运输正常细胞和肿瘤干细胞的主要调节剂，并通过动员表达VEGFR-1的造血祖细胞，参与转移前病灶(特别是骨髓中)的建立［52，53］。

(3) 信号素和丛状蛋白

细胞结合或分泌的信号素及其受体［丛状蛋白(plexin)和神经毡蛋白(neuropilins，NRP)］最初被描述为轴突导向因子，但由于其趋化感应器的作用，现在也与血管生成、肿瘤细胞侵袭和转移相联系［54］。信号素可以同时提供“停止”和“启动”信号，甚至还可以作为配体传递信号或作为受体接受信号。它们的角色是复杂的，有时甚至看似互相矛盾，反映了其细胞类型选择活性。因为神经毡蛋白还能与其他一些分子(受体如MET，配体如HGF、PDGF-BB、VEGF和TGF-β)结合，它们可以作为关键调节剂，依靠背景环境和合作分子的可利用性发挥积极或消极的影响。3种分泌型的信号素可与NRP1、2结合。SEMA3B和SEMA3F最初是作为肿瘤抑制基因被发现的，在实验中能抑制前列腺癌和乳腺癌细胞的转移和侵袭，而在黑色素瘤的转移中，其作用可能部分是血管生成抑制剂［55］。而且，SEMA3A与胰腺癌和结肠癌的发展也有联系，且有报道称SEMA3C与促血管生成有关。最近研究发现，SEMA3B虽然能抑制原发肿瘤的生长，但也能通过NRP1和P38依赖的IL-8上调以及巨噬细胞招募来促进肿瘤的肺转移［56］。

SEMA4D与丛状蛋白B1结合，通过激活MET和RON诱导肿瘤细胞侵袭。丛状蛋白B1和B2还可与ERBB2形成复合体。因此，SEMA4D促进或抑制转移，取决于何种RTK被表达［57］。此外，SEMA3E的裂解产物可促血管生成，而全长蛋白则可抗血管生成［58］。最近，在前列腺癌患者中，体细胞胞质区丛状蛋白B1基因的错义突变已在89%的骨转移、41%淋巴结转移以及46%的原发癌中被检测到。该突变可阻碍Rac和R-ras基因的结合以及R-RasGAP的活性，从而增加细胞的运动性和侵袭性［59］。这些结果验证了丛状蛋白B1和信号素信号通路在前列腺癌中的关键作用，突变体在骨转移中的富集可能会形成促进器官选择的有利因素。由于神经毡蛋白和丛状蛋白在血管内皮细胞中表达，这些信号通路对血管生成也发挥重要的作用。

5.6.4 器官选择性

(1) 骨和骨髓

骨显然是软组织来源肿瘤转移最多的位点之一，这也体现在优先到骨中定植的肿瘤细胞中具有明确的基因表达标签［10］。骨转移在乳腺癌和前列腺癌中尤其常见，虽然前者以诱导溶骨性病变为主，而后者则以诱导成骨性病变为主。这种现象可以部分解释为不同生长因子对破骨细胞［如甲状旁腺激素相关激素(PTHr P)，TNF-α，IL-1、6、8］和成骨细胞(如BMPs、PDGF、Wnt配体)的差异激活。在前一种情况下，被激活的破骨细胞从骨基质中释放FGF、TGF-β和IGF-1等因子，以支持表达同源受体的肿瘤细胞的存活与扩散。肿瘤细胞也可能释放GM-CSF，以刺激骨髓产生更多的破骨细胞。最终证实，在共同培养时，乳腺癌细胞能诱导其基质内的骨源性间质干细胞分泌CCL5，可增强该肿瘤细胞的侵袭和转移潜能［60］。转移细胞可能会显示“骨模拟性”——对骨源性趋化因子和促有丝分裂因子产生应答，并进入骨退化和重塑的恶性循环［61］。这种恶性循环会被生长因子增强，如肿瘤细胞分泌或表达的PTHr P能活化成骨细胞和破骨细胞，使其产生NF-κB受体激活剂(RANKL)等细胞因子;与此同时，骨保护素(OPG)的表达则下调。骨的重塑和溶解释放TGF-β和IGF-1等生长因子，随后刺激肿瘤细胞的生长和运动，并进一步释放PTHr P(图5-15)。

图5-15 骨转移的关键信号通路

注: 肿瘤细胞释放的因子激活破骨细胞和(或)成骨细胞。这3种细胞类型和基质释放的生长因子之间存在一个恶性循环，可加强肿瘤细胞的浸润和骨的破坏(重塑)。细胞因子及其受体可能也起一定作用。

表达趋化因子受体CXCR4的肿瘤(如乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌、横纹肌肉瘤和神经母细胞瘤)已被证明是通过CXCL12依赖的方式转移至骨/骨髓中的［62］。对乳腺癌来说，骨髓可被视为独特的微环境及主要的“中转站”，不过可能存在肿瘤细胞在某个位点蛰伏多年的问题。最近有人提出u PA/u-PAR信号通路可能是细胞在休眠中存活并在重新激活后得以扩散的原因。相关的分子机制涉及u PAR与纤连蛋白、EGFR以及整合素的相互作用，以及ERK和p38 MAPK信号通路之间的转换［63］。也有人提出，FGFR-MAPK信号通路在乳腺癌的骨转移中很重要。此通路中的5个基因在骨转移标签中被识别出来，配体FGF1、2储存在矿化的骨基质中，通过蛋白酶可以将其从中释放［64］。

(2) 脑

人们逐渐认识到，在接受过他莫昔芬治疗的乳腺癌女性患者中，中枢神经系统会成为转移肿瘤细胞的庇护位点［65］。表达HER-2的细胞有更高的转移到脑的可能性，抗体不能穿过血脑屏障，故可能增加这一庇护作用。一个耐人寻味的推测是，在脑中自然存在的ERB-B受体的主要配体神经调节蛋白，可能促进表达ERB-B受体细胞的存活和增殖。在小鼠模型中，乳腺癌脑转移细胞表达的主要是星形胶质细胞产生的配体(IL-6、IGF、TGF-β)的受体，表明其中存在关键的局部旁分泌肿瘤-宿主相互作用［66］。这与在MDAMB231移植瘤模型中观察到的反应性胶质细胞招募现象相符合，也与协同培养这类细胞出现的乳腺癌细胞增殖能力增强的现象相符合，这些现象都被认为由分泌的生长因子所引起［67，68］。其余涉及MDAMB231脑转移的包括Notch信号通路以及上调的血管生长因子，如血管生成素和VEGF［69］(图5-16)。

图5-16 脑转移的关键信号通路

注:生长因子主要由星形胶质细胞产生，它可以刺激肿瘤细胞的增殖和侵袭，表达同源受体。肿瘤细胞释放的血管生成因子也牵涉其中。

(3) 肺

肺是常见肿瘤特别是肉瘤的常见转移部位，因为它是释放到静脉循环的肿瘤细胞所遇到的第一个毛细血管床。不过很显然，并非所有的肿瘤细胞都能在肺中定植，其中选择性进程的存在发挥了重要作用。在Massagué的“肺转移标签”(LMS)中，存在编码上皮调节蛋白(epiregulin，EREG)和TGF-β调节的血管生成素样4(ANGPTL4)衔接蛋白等配体的几个基因，它们与细胞外渗出该器官紧密内皮连接的能力有关。而进入含有孔毛细血管的部位，如骨髓和肝脏，并不需要这些基因。这些基因只与人类乳腺癌的肺转移有关，而与其他位点的转移无关［70］。同时，LMS也为原发肿瘤细胞提供了生长优势［71］。

温伯格实验室的一项研究最近发现，旁分泌CCL5-CCR5的相互作用在肺转移中有重要作用。实验性乳腺癌中的骨髓来源间充质干细胞被刺激后可分泌CCL5。CCL5随即与肿瘤细胞上的CCR5受体结合，以PI3激酶依赖的方式，特异性地促进肿瘤细胞通过外渗和侵袭从微血管进入肺实质。这种转移性的增强，对肿瘤细胞的存活和增殖不会产生影响，且是可逆性的［60］。这些研究结果间有显著的联系，数据表明，与转移相关的细胞功能可能不是永久的，而是短暂表达，能够响应特定的微环境背景，尤其是转移位点释放的信号。CXCL12(CXCR4的配体)也在肺组织中高表达，并且与肺转移有联系，至少在乳腺癌和黑色素瘤的实验性模型中是这样的。与Minn等描述的一样，CXCL1也出现在LMS中［71］。然而，在这些研究中，这些信号通路对最初的定植/外渗的影响和对持续的生存/生长的影响是无法区分的(图5-17)。

有人曾提出，肿瘤细胞在定植的初期阶段也可能优先分泌生存所需的因子。例如，由PKC动态活化的黏附分子埃兹蛋白(ezrin)与骨肉瘤的肺转移存在联系［72，73］。其他研究表明，由肿瘤细胞释放的VEGF、TGF-β、TNF-α可导致肺髓细胞和内皮细胞中S100A8和A9的上调，从而增强肿瘤细胞在肺中定植的能力［74］。

图5-17 肺转移的关键信号通路

注: 肺转移的一个重要决定因素是肿瘤细胞对肺血管内皮细胞反迁移特异性影响的能力。涉及的因子包括由肿瘤细胞释放的细胞因子，可作用于内皮细胞(如EREG和ANGPTL4);骨髓干细胞来源的CCL5介导对肿瘤细胞旁分泌的刺激作用。在肺组织中，肿瘤的增长可能被CXCR4-CCL12相互作用所刺激。

(4) 肝

肝转移的基因表达标签也已被描述，虽然其与肺转移标签有几个共同点，但不容易区分。通常与肝转移相关的两个信号通路是TGFα-EGFR和HGF-MET。在一个原位实验模型中，Sasaki等发现，KM12结肠癌细胞高水平地表达TGF-α，该细胞在定植到盲肠中时，能通过自分泌和旁分泌信号网络促进淋巴结和肝转移。与低表达TGF-α的非转移性KM12细胞相比，原发肿瘤位点富集VEGF、IL-8、MMP-2和MMP-9，并且有高密度的血管和淋巴管，以及大量分泌VEGF-C的巨噬细胞。因此EGFR被TGF-α活化后，可以通过宿主炎症细胞的互补机制同时增强肿瘤细胞的淋巴和血管传播［75］。

大多数人类结肠癌表达PDGF-A、B的亚基，但不表达其相应的受体。PDGF-Rβ主要在肿瘤相关的基质细胞和血管周细胞中表达，且和晚期疾病有关联。高转移性原位KM12肿瘤基质中的PDGF-Rβ表达量高于低转移性KM12肿瘤(或肿瘤生长位点)。这表明，无论在实验模型中还是在人类癌症中，PDGF及其受体间的旁分泌相互作用都可能与转移有关，且受器官特异性微环境的影响［76］(图5-18)。

(5) 淋巴结

一些研究表明，淋巴转移主要是随机或非选择性的，并且通过引流淋巴中的肿瘤细胞被动运输，肿瘤细胞在运输中通过不连续基膜组成的有孔血管进行外渗。不过，其他研究也确定了一些与淋巴扩散可能相关的基因表达标签［77］。显然存在一些起决定作用的重要机制，如上皮恶性肿瘤淋巴传播的倾向高，而肉瘤即使是生长在与前者同一解剖位置也无此倾向。其中一个关键因子是促淋巴管生成细胞因子VEGF-C。在几种癌症的原发肿瘤中，该因子的高表达与淋巴结转移相关，转染该基因的肿瘤细胞能促进淋巴管生成和(或)淋巴扩散，若抑制其主要受体VEGFR-3的表达则能抑制该过程。

图5-18 肝转移的关键信号通路

注: 在肝组织中，肿瘤细胞上的受体如EGFR和MET可能会对高水平的配体产生应答。肿瘤细胞、宿主基质细胞和内皮细胞之间(包含肝配蛋白和趋化因子)的旁分泌相互作用也很明显。

此外，已经有人提出，肿瘤可能会利用趋化因子及其受体，尤其是CCR7及其配体CCL19或CCL21，使淋巴细胞向淋巴结归巢以及通过内皮微静脉外渗。VEGF-C和CCR7可能协同作用以促进肿瘤细胞向淋巴组织的侵袭。VEGF-C能增加淋巴分泌的CCL21，可诱导CCR7依赖的肿瘤细胞向淋巴移动。VEGF-C同时在自分泌环路中发挥作用，通过肿瘤细胞上的VEGFR-3受体，增加细胞在三维基质中的蛋白酶解活性和运动性，从而促进肿瘤的侵袭［78，79］(图5-19)。

与位点选择性转移有关的生长因子-配体相互作用，举例如表5-1所示。

图5-19 淋巴结转移的关键信号通路

注: 淋巴转移中涉及的主要信号通路是VEGF-C-VEGFR3和CCL21-CCR7系统。PDGF-BB通过RTK受体可能也发挥一定的作用。

表5-1 可能促使肿瘤细胞向不同器官选择性转移(或生长)的生长因子/配体-受体相互作用举例

(6) 治疗意义

虽然研究控制肿瘤细胞最初播散和蔓延的因素(包括原发位点的条件、肿瘤源性因子对转移位点的远程预处理、血液或淋巴液循环、外渗、在转移位点的定植)具有极大的科学价值，但除非已形成的微转移灶的增长得到控制，否则很难治愈肿瘤。虽然设计了细胞毒性疗法来治疗全身性疾病，但在转移的治疗中往往失败，这可能是由于转移异质性［80］、先天或后天获得的耐药性、在适当的转移瘤模型中未能严格地评估这类制剂。在临床前研究中，控制转移的措施往往集中在抑制原发瘤的生长，或在肿瘤细胞全身扩散之前或之时展开治疗。

研究转移预防确实很有价值，但有必要把更多的精力放在研究控制异位肿瘤在继发位点生存和持续生长的机制上。例如，尽管CXCR4在促进乳腺癌移植瘤转移中起关键作用，其强抑制剂AMD3100却未能延长已形成肺转移小鼠的生存时间，这表明它主要是在转移开始的早期阶段发挥作用［81］。同时，如果干细胞样细胞确实是治疗失败的主要原因，我们也必须了解它们的关键信号通路，以干预整个过程［82］。事实上，需要使用细胞减灭疗法来杀灭大多数肿瘤细胞，以及可能引起复发的干细胞样细胞。Massagué的研究小组已经证明，成功的转移需要几种基因的组合表达，而在靶器官之间许多组合是有差异的。特别重要的是，转移的抑制需要一个以上的基因敲除(或用药物抑制其编码的蛋白质)，某些基因的组合能比其他组合更有效地抑制转移［83］。在发现(或补充)关键干预位点的过程中必定会遇到极大的挑战——尤其是识别覆盖所有位点的选择性分子靶点。但随着对分子机制认识的迅速增加，这一目标总有一天会实现［15，82，84，85］。

(魏金旺译，钦伦秀审校)

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