第三十七章 肺神经内分泌肿瘤
肺癌居于全球癌症死因的首位。接近90%的病例是支气管源性癌,其中的40%有神经内分泌特性:20%~25%为小细胞癌(SCLC),9%为大细胞癌(LCC),还有1%~2%为支气管类癌。肺内存在大量神经和内分泌细胞,它们通过内分泌、旁分泌和自分泌途径释放大量的介质。肺的神经纤维及内分泌细胞中已被证实有调节肽、生长因子及细胞因子的存在。这些介质与正常肺功能有关,同时也涉及一些肺部疾病的发病,包括肺神经内分泌肿瘤。
本章回顾了与肺神经内分泌肿瘤相关的文献,描述了目前对于神经内分泌系统的认识,组成神经内分泌肿瘤的成分及不同亚型的情况,同时也介绍调节肽、生长因子和细胞因子的表达,以及肺神经内分泌肿瘤发展过程中所涉及的基因功能异常。
一、神经内分泌系统
人体的功能基于复杂有序的生命运动,各系统如中枢神经系统、免疫及内分泌系统均相互作用,相互依存,获得不单纯属于各自系统的特性。事实上,这些相互作用使各个系统产生与之相应的特性,因而得以扩展其各自的功能。随着研究的深入,神经内分泌系统的复杂性逐步被认识。19世纪,科学家们相信人体的功能主要由神经控制,Pavlov就描述了自主神经系统对于胃肠道功能的重要性。1902年,Bayliss和Starling证明了血流中特定化学介质的释放作用于远处器官,这些化学介质随后被命名为激素(希腊语:刺激活动),同时内分泌研究也作为一个独立的领域而展开。
Feyrter最初描述了内分泌细胞,认为它们是一系列位于泌尿生殖道、胃肠及呼吸道内皮下层的细胞,能分泌激素,有局部及旁分泌作用。由于这些细胞无法用常规方法染色,因而称为透明细胞,随后创造了术语“弥散的内分泌系统”。Pearse继续证实了与Feyrter描述极为相近的一系列细胞的存在,这些细胞拥有相似的形态学及细胞化学特征,其中最重要的是能储存内源性胺和(或)通过细胞内羧基化而将前体物质转化为胺。Pearse将其称之为胺前体摄取脱羧(APUD)系统,其中包括了Feyrter所提到的透明细胞。
脑和肠的神经元及神经纤维内被证实有P物质的存在,这首次将神经系统与内分泌系统联系在一起。随后的研究表明在两器官内都有大量的肽类,因此它们被称之为脑-肠激素。然而,进一步的研究显示:这些介质中的一部分是循环激素,而另一些则是神经递质,所以调节肽这一名称被认为是一类名词,它包括了与组织功能有关的所有介质,中枢神经系统及这些弥散的内分泌细胞的关系现在被作为弥散的神经内分泌系统所提及。
二、肺的神经内分泌学
人类气道大约在妊娠第4周开始出现,它内衬内皮来源的上皮,引起了肺内分泌细胞及黏膜下腺的形成。人类胚胎肺中存在3种类型的内分泌细胞:P1细胞含有两种物质形成的细微颗粒(~110 nm),分核心型及囊泡型;P2细胞含有中等大小的核心型颗粒(130 nm);P3细胞含有大核心颗粒(180 nm)。P1细胞是肺发育时最早出现的内分泌细胞(~8周),此时肺内气道开始形成,而P2及P3细胞的出现要晚一些。在胎儿期及新生儿期,内分泌细胞的数量相对较多且分化较好,并伴有促胃液素(胃泌素)及5-羟色胺的出现,这提示了这些介质在胚胎发育早期的重要性。
成人肺中仅有一种类型的内分泌细胞,称为Pa细胞。这些细胞在气管内作为单一细胞位于上皮内或成簇位于肺实质内,称为神经上皮小体。成人肺气道黏膜内的调节肽就源于这些细胞及神经末梢。在支配气道的神经纤维中发现了血管活性肠肽以及P物质的存在。
三、肺神经内分泌肿瘤
人们认识到APUD系统细胞常与肿瘤的发生有关,所以神经内分泌肿瘤有时也称为APUD肿瘤。它们常发生在肺门处,也有一小部分来源于外周肺。与大多数的非神经内分泌肿瘤不同,肺神经内分泌肿瘤以拥有同样的细胞为特征,它们在光镜及电镜下都与相应的正常细胞极为相似。根据世界卫生组织(W H O)的规定,大多数支气管源性癌分为四大类:①鳞形细胞癌;②腺癌;③小细胞癌;④大细胞癌,伴一小部分支气管类癌。虽然神经内分泌特征最主要表现于小细胞癌中,但大细胞癌及支气管类癌同样显示出这些特征。判定肿瘤是否为神经内分泌性的标准包括:有致密核心颗粒;有诸如突触小泡蛋白或嗜铬粒蛋白A等标志物;能产生诸如胃泌素释放肽的神经内分泌物质。这些肿瘤的恶性程度被分级,其中小细胞癌为支气管源性肿瘤中恶性程度最高者,而支气管类癌的恶性程度较低。
(一)病因学
无论是主动还是被动吸烟,烟草的使用都是全球肺癌的首要危险因素,吸烟与小细胞癌的发生尤为相关。尼古丁能通过神经受体的作用刺激小细胞癌细胞系的增生。另外,吸烟与许多慢性非增生性肺部疾病也有关,如慢阻肺或肺气肿,它们都以呼吸受损及肺CO2增加为特征。目前的体外研究表明CO2的增加与人类小细胞癌的增生有关。
暴露于环境物质中,如石棉、砷、多环芳香烃、铬酸盐以及铬、硅、芥子气、镍和铀都与肺癌的发生相关,尽管这不单局限于神经内分泌肿瘤,小细胞与大细胞癌与粉尘暴露尤为相关。
(二)组织学
一般认为神经内分泌肿瘤是由神经外胚层干细胞起源,也可由内胚层/中胚层来源的组织起源。类癌及小细胞癌是肺内分泌细胞的肿瘤,且被认为从内胚层/中胚层来源的组织起源。
(三)电子显微镜表现
电镜已成为检测肿瘤细胞的亚细胞结构及描述细胞内部特征的一种十分有用的工具。借助电子显微镜能观察到内分泌肿瘤细胞内存在大量神经内分泌颗粒,这些颗粒与正常呼吸上皮中内分泌细胞所含的颗粒很相似,只是它们中所储存的肽要比正常细胞中的少。事实上,颗粒少的肿瘤通常反映出高分泌活性。
(四)免疫细胞化学与神经内分泌肿瘤
神经元特异性烯醇化酶(NSE)是糖分解酶烯醇化酶的一种同工酶,它在神经及内分泌细胞中都存在。神经内分泌肿瘤中NSE的表达有所增加,并且NSE在组织及血液中的水平可作为肿瘤功能状态的一种指标。NSE位于神经内分泌细胞的胞质内,因此,阳性免疫组化染色的结果高度依赖于细胞内胞质的量。有报道显示NSE能出现在非内分泌组织、肿瘤以及大约60%的非小细胞肺癌(NSCLC)中,这提示NSE不能作为神经内分泌组织或肿瘤的明确证据。
嗜铬粒蛋白(Cg)是一类见于多种内分泌细胞分泌颗粒中的蛋白质,人们已发现至少有3种类型的嗜铬粒蛋白的存在:CgA,CgB和CgC。与NSE不同,CgA存在于致密核心分泌颗粒内,使其成为细胞颗粒的有效指示剂。高分化、低度恶性的神经内分泌肿瘤,如支气管类癌中就发现有大量CgA免疫活性。在小细胞癌这种高度恶性的肿瘤中,血清CgA水平有所上升,但组织中CgA的免疫活性却很低,这主要是由于小细胞癌的细胞缺乏颗粒及释放快速反应蛋白。因此,对于小细胞癌而言,测定CgA的mRNA要优于测定CgA的表达。
蛋白基因产物9.5(PGP9.5)是一种见于神经元、神经内分泌细胞及神经内分泌肿瘤内的可溶性蛋白质,它在绝大多数方面的表达方式与NSE相似,然而,它可能是比NSE更好的神经标记物,且在非神经内分泌组织及肿瘤中的含量更高。
突触小泡蛋白是位于突触前囊泡上的一种完整的膜糖蛋白,它与CgA有相似染色特性,在神经内分泌肿瘤中被发现。神经细胞黏附分子(NCAM)也是一种神经内分泌肿瘤的标记物,它最初是通过针对小细胞肺癌抗原的免疫细胞化学方法而被证实的,这种抗原易被甲醛溶液固定,因而它的使用在用乙醇、丙酮固定的组织或新近冷冻切片中会受到限制。几乎所有小细胞癌及类癌的细胞膜都呈NCAM阳性,因此NCAM被认为是这些肿瘤的较佳标记物。
(五)支气管类癌
1.典型类癌 典型的支气管类癌(TC)主要发生在从主支气管到段支气管的中央气道内,然而有一部分支气管类癌却源于外周肺。这些肿瘤由支气管黏膜下腺体中的内分泌细胞起源,正常状态下有上皮细胞覆于肿瘤细胞之上。个别的细胞形态规则,有圆形的细胞核及众多致密核心颗粒,具有其他神经内分泌肿瘤的部分特征。这些形状像手指或球形息肉样的团块常侵犯支气管管腔,但它们并非侵袭性肿瘤,且直径很少大于3~4cm。40%的患者可能会发生局部淋巴结转移,5%~10%的患者会转移到肝脏。通常采用手术治疗,常需切除一个或多个肺叶,如病灶完全切除则预后良好。
2.非典型类癌 Arrigoni等人最初把肺非典型类癌(ATC)认为是肺类癌的一种亚型,他们将其定义为支气管类癌的一种恶性程度较高的变种。ATC具有侵袭性、高度浸润及易发生转移的特性,病理上易见有丝分裂相、核多形性的增加、细胞质较多、易见坏死等特征。非典型类癌不发生坏死及有丝分裂的现象十分罕见。非典型类癌的平均大小通常大于典型类癌,两者的直径分别为3.6 cm及2.3 cm。它们在组织学上难以辨别,因为它们的生长方式与小细胞癌有些相似。非典型类癌占了支气管类癌小部分(≤10%),但是它的生存率远低于典型类癌,与典型类癌相比,完全切除的非典型类癌复发率更高且生存率更低。事实上,Marty-Ane等人已经提出对于这些有侵袭性行为的肿瘤,需要肺叶切除且至少要清扫纵隔淋巴结。
微瘤由小团细胞聚集在肺内而形成,一度被认为是非典型类癌增生物,多发病灶常存在于慢性病损或瘢痕肺组织中。微瘤表现为肺内分泌细胞的非瘤性非典型性增殖,研究表明微瘤有着与类癌及小细胞癌相似的神经肽结构。
(六)大细胞癌
大细胞癌约占肺癌的9%,其中大部分的肿瘤由含有丰富胞质及大核的大细胞组成,多位于中央气道内。它们常有坏死组织包绕,大小平均为3.0 cm,分化差,在光镜下没有成熟的标记。然而,这些肿瘤在电镜下显示有鳞状或颗粒状的分化,它们中的一部分具有神经内分泌特征,有侵袭性且预后较差,大多数大细胞癌患者会发生广泛转移,这一点与小细胞癌相似。
(七)小细胞癌
与其他神经内分泌肿瘤一样,肺小细胞癌(SCLC)主要发生在与大支气管有关的中央气道内,但也有一部分位于远端气道及肺实质。小细胞癌是神经内分泌肿瘤中最具侵袭性的亚型,是所有肿瘤中预后最差的,通常认为它们源于上皮细胞。1982年W H O将小细胞癌分为3个亚型:①燕麦细胞癌;②中间细胞癌;③组合小细胞癌。然而,这种分类在1988年被国际肺癌研究协会所修改:①小细胞癌;②小细胞癌和大细胞癌的混合型;③组合小细胞癌。小细胞癌含有十分微小的颗粒,胞质很少,典型的形状为圆形或卵圆形,有时会被认为是淋巴细胞,尽管它们的大小是淋巴细胞的2倍。小细胞癌及大细胞癌的混合型占了所有小细胞癌的4%~6%,它们比小细胞癌(燕麦细胞型)要大,有着纺锤形或多角形细胞及类似颗粒的结构,但含有更多的胞质。有1%~3%的小细胞癌被认为是燕麦细胞癌及腺癌或鳞癌的混合癌。小细胞癌是高度转移性肿瘤,在初次诊断时就有超过2/3的病例存在明显的转移。转移几乎可发生在任何器官,但通常位于肝、胰腺及骨髓。小细胞癌的患者很少有机会行手术治愈,且超过90%患者会死于肿瘤本身。
四、调节肽与肺神经内分泌肿瘤
小细胞癌与异位激素的产生尤为相关,而支气管类癌及大细胞癌也被发现能产生大量的调节肽。促胃液素(胃泌素)释放肽(GRP)、血管活性肠肽、5-羟色胺、血管紧张素及神经紧张素都是随神经内分泌肿瘤的发生及发展而产生的。P物质及生长激素释放抑制因子对于这些肿瘤的存在有拮抗作用,同时也发现多肽类物质如降钙素、ACT H及β-内啡肽的水平有所升高。这一段将讨论这些介质及它们在肺神经内分泌肿瘤中的作用。
(一)促进生长的调节肽类
铃蟾肽(bombesin,一种十四肽的神经激素及加强物质)最初是从欧洲青蛙的皮肤上分离出来的,而人类相应的这种肽被称之为GRP,这两种肽的氨基酸序列非常相似,在C末端区域的10个氨基酸中有9个是相同的。Wharton等人在1979年首先在肺内分泌细胞中证实了GRP的存在,随后的研究也已将GRP的表达与胎肺及肺神经内分泌肿瘤的发生联系在了一起。在支气管类癌及肺小细胞癌中,GRP的免疫反应性已被证实,然而,仅有约25%的肿瘤呈现出阳性的GRP免疫反应,这可能是由于GRP储存于神经分泌颗粒中,这种颗粒在大多数小细胞癌中较为稀少,也可能是由于缺乏合适的抗体来识别肿瘤细胞所产生的异常形式的分子。
铃蟾肽基因能产生3种mRNA编码的前GRP蛋白,分别构成N末端的信号序列、GRP本身及C端(羟基端)延伸肽(CTP)。小细胞癌及非典型类癌免疫染色呈强阳性,但它并不存在于典型类癌中,因此CTP被认为是高度恶性肿瘤的标志物。由于小细胞癌中颗粒稀少,前铃蟾素的分裂导致了颗粒的储存,并将CTP留在了胞质中。
肺大细胞癌也有生长快速及GRP表达等特征。同小细胞癌相似,GRP免疫反应性仅在小部分的大细胞癌(10%)中存在;但若应用原位杂交方法,70%的大细胞癌显示了GRP mRNA的存在。Northern斑点分析显示大细胞癌中GRPmRNA水平要低于小细胞癌。
GRP是正常支气管上皮的有丝分裂原,且能引起多种小细胞癌细胞系的克隆繁殖。酪氨酸磷酸化是小细胞癌的一种有丝分裂信号,调节蛋白质酪氨酸磷酸化水平对于小细胞癌细胞的存活及增生或凋亡有重要的决定作用。因此,抑制蛋白质酪氨酸激酶(PTK)可能是治疗小细胞癌转移的一种方法。
人类肺及肺癌细胞中已被证实有3种类铃蟾肽(BLP)受体亚型,它们是GRP受体(GRPR)、神经调节肽-B受体(NMBR)及铃蟾素受体亚型3(BRS-3)。在体外及体内都证实了小细胞癌细胞的表面有GRPR的存在,这提示这些肿瘤可能有着自分泌调节。GRPR的作用与磷酸化酶C的快速活化及细胞内Ca2+的移动有关。GRPR拮抗剂或抗体可以阻断细胞受体与激素的结合,抑制磷脂酰肌醇的周转率,抑制胞质内的游离钙及小细胞癌增殖。然而,给予小细胞癌患者GRPR的单克隆抗体的临床试验却仅能使小部分患者产生抗肿瘤活性。铃蟾肽无反应细胞及一些小细胞癌细胞系不表达GRPR的发现可以支持以上的结果,它提示着小细胞癌的生长并不完全依赖铃蟾肽。
细胞膜相关性酶CD/10中性内肽酶24.11(CD10/NEP)在多器官系统中都有下调肽类激素反应的功能。CD10/NEP能水解GRP,由于吸烟能使这种酶失活,所以酶活性的降低可能与小细胞癌的发生有关。
在支气管平滑肌周围的神经、血管及周围支气管组织的神经节中都发现有血管活性肠肽(VIP)的存在。肺癌组织中发现有VIP及其受体,小细胞癌细胞也表达VIP受体,它与铃蟾肽的分泌有关。VIP也能有力地刺激cAMP水平,这可能是小细胞癌释放铃蟾肽增加的一种机制。
5-羟色胺是由必需氨基酸色氨酸所产生的一种生命所需的胺类。它存在于肺神经内分泌细胞中,具有刺激前列腺素合成的功能。支气管类癌及小细胞癌患者的血及组织中存在5-羟色胺水平的上升。Merryman等人最近阐明了肺CO2浓度的升高(慢性肺部疾病及吸烟者所具有的一种特征)与5-羟色胺分泌增加及肺神经内分泌细胞增生之间的关系。100%的小细胞癌都表达5-羟色胺,这个百分比要高于大多数生长因子,因此5-羟色胺可能在本质上涉及肿瘤的发展。
后叶激素运载蛋白作为低分子量的单链蛋白质是血管紧张素及氧毒素的前体结构,而且是这些激素的载体。小细胞癌患者的组织及血浆中能测得血管紧张素的存在,它与小细胞癌细胞质中钙的升高也有关。这种激素通过至少3种受体(V1a,V1b及V2)产生作用。V1a及V1b受体的活性引起了磷酸酯酶、蛋白激酶C(pk C)的变化及钙离子的移动,然而V2受体被认为是c A MP及pk A的活化而发挥作用的。由于非小细胞癌患者的体内也有后叶激素运载蛋白水平的升高,所以它就不能作为一个良好的指示剂来判定肿瘤是否有神经内分泌性质。
小细胞癌组织中有神经紧张素的存在,且它受体的活性也与胞液中钙离子的升高有关。对小细胞癌细胞系在体外给予神经紧张素与克隆的生长有关,这显示了这种激素的作用机制可能是通过自分泌或旁分泌途径。
生长激素释放因子(G H RF)被发现存在于癌变的肺组织中,小细胞癌患者体内这种因子的血浆浓度比正常人的要高,并且在支气管类癌中其受体的表达也增高。事实上,类癌尤其以GH RF的存在为特征,而其他非内分泌支气管肿瘤中就很少能测得G H RF。另外,在正常肺中G H RF也能诱导出肾上腺皮质激素的分泌,但水平较低。
(二)拮抗性神经肽类
P物质(SP)作为神经肽类速激肽家族的一员,由神经元及神经纤维所表达,它常被发现与气道及血管有关。支气管类癌患者的组织及血浆中都发现了SP,研究也显示它能导致与类癌综合征相关的皮肤发红及支气管收缩。SP拟似物在体外及体内都能抑制人类小细胞癌的增殖,这些拟似物被认为能干扰GRP的生长能力,起到GRP拮抗剂一样的作用。
生长激素释放抑制因子在小细胞癌患者的肺组织及血浆中存在,有报道显示这种调节肽在小细胞癌也有,且它们的活性能使c A MP水平及GRP的分泌均降低。另外,生长激素释放抑制因子的拟似物在体内及体外都显示出了抑制小细胞癌生长的能力。
(三)多肽类
降钙素是一种存在于神经纤维及呼吸道内分泌细胞中的神经肽。小细胞癌患者的肺组织、血清及尿中降钙素的水平有所增高,降钙素的水平能反映出肿瘤负荷,与临床状态的变化相平行,因此它对于燕麦细胞癌患者,是一种有效的疗效监测指标。
小细胞癌中被证实存在着异常的甲基化形式,即降钙素基因的5′端为CCGG。尽管这种现象在其他人类肿瘤中也有发现,但其频率却不如小细胞癌那么高。这个序列表达的增加可能与小细胞癌的侵袭性相关,因此它能作为一种分子标记物。研究表明小细胞癌细胞系能分泌几种中间免疫反应形式的降钙素,这可能是由于对较大前体分子重要的翻译后处理所造成的,也可能是由于降钙素是源于3个mRN A(降钙素,α-CGRP和β-CGRP)编码的前激素原的关系。多异构体的存在能解释一些研究者无法在肿瘤细胞中测得降钙素免疫反应性的原因。
不患肺癌的吸烟者体内的降钙素值要高于那些不吸烟者,暴露于烟草能使肺神经内分泌细胞数及降钙素免疫反应性均增加,因此,降钙素可能成为烟草诱发的肺神经内分泌细胞增生的标记物。
ACT H及β-内啡肽都源于前鸦片黑色素肾上腺皮质激素(POMC)基因,它们都位于肺内的内分泌细胞中。尽管各种细胞类型的肺癌患者的组织及血清中常能发现存在ACT H表达的增加,但研究表明ACTH的表达与小细胞癌密切相关。Cushing综合征是以ACTH的异位表达为特征的,它也与小细胞癌及支气管类癌的存在有关。另外,β-内啡肽在小细胞癌及支气管类癌中也被测定到,并且它已显示出有刺激人类小细胞癌克隆生长的作用。
表达POMC基因及释放ACTH前体肽的一些人类小细胞癌细胞系能拮抗糖皮质激素的调节作用,人们希望这种作用能发生在基因表达水平,因为激素治疗不能使POMCmRNA有所减少。发生这种现象的一种机制可能是细胞内糖皮质激素受体(GR)的结构缺陷。事实上,小细胞癌细胞系中表达一种缺少大部分配体结合区域的变异GR序列。
五、基因改变与肺神经内分泌肿瘤
肺神经内分泌肿瘤中绝大部分常见的异常是染色体3p,5q,13q及17p杂合子缺失和(或)点突变。肺癌至少存在两种突变:①重要的细胞癌基因(如myc基因家族)的活化;②抑癌基因(如RB1及p53)的失活。
细胞癌基因源于正常基因受到基因损害而形成,常造成了错误的转录及合成,诸如myc基因家族(C-myc,N-myc和L-myc)的癌基因在小细胞癌及支气管类癌中都有所表达,尽管小细胞癌中许多基因活性都有所改变,但myc基因家族的表达水平尤其高,现在认为它们的过度表达是肺癌预后的独立决定因素。发生小细胞癌增殖及小细胞癌转变为大细胞癌都与L-myc基因表达的增高有关。虽然人们对c-fos及c-jun在肺癌中所扮演的角色知之甚少,但Dooley等人发现一些小细胞癌细胞系能过度表达c-myc与这些原癌基因并不相关,尽管它们常被认为与c-myc的转录活性有关。有报道显示非小细胞癌组织中myc基因的mRNA水平要高于正常肺组织,这提示了这种原癌基因家族的过度表达对于小细胞癌是非特异性的。
抑癌基因(TSG)Rb1及p53的表达错误是大多数肺肿瘤的特征,尤其是对于小细胞癌而言。p53基因的失活在肿瘤发生中的作用还未被完全知晓,错义突变(导致单个氨基酸的替换)、无义突变(导致蛋白质的合成停留在成熟前阶段)及连接区域的DNA插入、删去和突变都曾被报道,p53基因失活所产生的大量可能后果肯定是混乱状态持续存在的一个因素。敲除p53基因的小鼠发生肿瘤的情况较明显,野生型p53基因转导入p53缺陷的小细胞癌细胞系能对细胞生长有抑制作用。然而,极早期癌变中能发现突变型p53基因有过度表达,这主要是由于突变型蛋白质半衰期延长的缘故,这一发现提示了突变的P53蛋白可作为癌前病变的标记物。大量研究表明血清的p53水平有所增高,Wang等人也发现小细胞癌表现出P53蛋白免疫活性,而类癌则无,非小细胞肺癌中也可测得P53蛋白的存在。因此,测定P53蛋白对于肿瘤性质的判定没有临床价值。
野生型p53及癌基因bcl-2与小细胞癌细胞受损所致的凋亡有关,凋亡的程度与突变的P53蛋白的量呈反比,与bcl-2的免疫反应性呈正比。另外,p53和bcl-2的过度表达与侵袭性较强的组织细胞类型(如小细胞癌)有关。
视网膜母细胞瘤受损基因(Rb1)位于13号染色体上,这条染色体的长臂是小细胞癌中最常发生缺失的部位之一,因此Rb1长臂的缺失被怀疑为小细胞癌的一种病因。在体内及在小细胞癌细胞系中再次表达的野生型Rb1基因仅对肿瘤有部分抑制作用,这很可能是以多基因异常为特征的小细胞癌的一种后果。报道也显示30%的非小细胞癌肿瘤中的Rb1蛋白无法被测定或有异常。
六、生长因子与神经内分泌肿瘤
生长因子是与细胞生长及繁殖有关的分子。肺神经内分泌肿瘤与生长因子及其受体的异常表达有关,这导致了肿瘤的无限制生长,常常涉及包括自分泌及旁分泌刺激机制在内的正反馈环。
小细胞癌中已测得胰岛素样生长因子(IGF)-Ⅰ的存在,而且它介导了小细胞癌的生长。小细胞癌细胞系有特异性IGF-Ⅰ受体的结合活性,这显示了其作为一种自分泌生长因子的重要性。在完整的小细胞癌细胞中,IGF-Ⅱ能与IGF-ⅠR及其自身受体IGF-ⅡR相结合,这表明IGF-ⅠR能作为两种生长因子有丝分裂活化的共同途径,因此,控制IGF-ⅠR的表达或信号转导能力的机制可能有潜在的治疗作用。生长激素释放抑制因子曾被报道能抑制IFG-Ⅰ的表达,然而临床试验的结果却令人失望。
神经生长因子(NGF)是一种能促进神经纤维从交感及感觉神经节向外生长的营养物质。小细胞癌来源的细胞系能表达NGF受体,然而这些细胞长期暴露于NGF会产生抗增殖作用。Missale等人发现在体外用NGF治疗会影响小细胞癌细胞系对尼古丁的反应,使其回复到非侵袭性、非肿瘤源性及对尼古丁非敏感的生物类型。
大部分文献显示上皮生长因子(EGF)及其受体在腺癌及鳞癌中都可存在,而在小细胞癌中则无。的确,许多研究都显示相对于小细胞癌,测定EGF受体(EGFR)可能对于证实非小细胞癌更有效。一些报道提出一部分小细胞癌细胞系表达EGF和EGFR,而且证实了支气管上皮的变化与之相关。至今还不能对EGF在肺神经内分泌肿瘤中的作用有清晰的认识。
七、细胞因子与神经内分泌肿瘤
细胞因子是免疫系统的化学介质,由许多细胞尤其是淋巴细胞、粒细胞及巨噬细胞产生。它们与肺神经内分泌肿瘤病理生物学的关系包括了免疫细胞及肿瘤自身的多种相互作用。由肿瘤产生的细胞因子及它们对于免疫系统防御能力的作用是关注的焦点,关系到肺癌的发生与持续存在。
白细胞介素(IL)-2作为首先被发现的细胞因子,最初被称为T细胞生长因子。这种细胞因子对于刺激幼稚T细胞对抗原产生反应及诱导IL-2受体(IL-2R:T细胞活化的标记物)的表达是不可缺少的。小细胞癌患者的全血细胞培养表现为IL-2的分泌极大受损,而且IL-2分泌的恢复与肿瘤负荷的减少有关。对化疗有良好反应的患者的体内抑制物细胞毒性T细胞及具有IL-2R的T细胞的数量明显增多,这显示了小细胞癌可能对免疫系统有抑制作用。以上理由说明:测定小细胞癌患者IL-2的分泌可以作为预后的指标。
转化生长因子-β(T GFβ)也是一种生长因子,其特征是主要依靠抑制细胞因子的产生而具有抗增殖的作用。TGFβ1由小细胞癌细胞及小细胞癌细胞系自主表达。IL-2的分泌及IL-2依赖性T细胞的生长受小细胞癌源性TGFβ1的严格抑制。因此,肿瘤细胞及与TGF抑制细胞有关的免疫系统可能发生相互作用。TGFβ信号传导依赖其受体(TGFβRⅠ及TGFβRⅡ)的共同表达,它们的表达是受自身调节的。同时缺乏TGFβRⅠ及TGFβRⅡ蛋白使小细胞癌细胞系能拮抗TGFβ1造成的生长抑制。鉴于此点,控制TGFβ的表达可能是一种有效的治疗措施。
IL-15也具有促进淋巴细胞生长的作用,它的许多作用与IL-2相似。在许多小细胞癌细胞系中已证实存在一种IL-15mRNA同源体,由于编码顺序A中有终止密码子,因而它拥有较短的开放阅读框(ORF)。如上面所提及,IL-2在这些肿瘤中并不是高度表达的,IL-15可能以不同的方式被调节,且具有与典型的IL-2活性所不同的功能。
干细胞因子(SCF)是多能造血生长因子,被认为是由原癌基因c-KIT编码的酪氨酸激酶受体的配体。SCF和c-KIT在大多数小细胞癌细胞系中有联合表达,这种联合表达提示了自分泌调节的存在且可能导致小细胞癌的神经肽非依赖性生长。在多种类型的实体肿瘤中,几乎仅有小细胞癌存在c-KIT的表达差错,它可能成为这种类型的神经内分泌肿瘤有效的诊断指标。
八、抗肿瘤作用的细胞因子
多年以来对细胞因子及其功能的认识已得到长足发展,这个工作已涉及研究细胞因子的临床应用特性,许多研究都已查明了细胞因子对于肺癌治疗的潜能。
干扰素(IFN)最初被描述为抗病毒物质,然而如今人们已明确它们介导许多重要免疫应答。关于应用干扰素作为抗癌剂的研究主要集中在干扰素促进免疫系统对肿瘤细胞所起的作用,以及合并给予放射治疗时干扰素所起的增强作用。在小细胞癌患者组织中,IFN-α能诱导大多数组织相容性复合物(MHC)Ⅰ类分子。另外,用人类重组(rh)IFN-α预处理小细胞癌细胞系能增加这些细胞对于放射的敏感性。IFN-γ在小细胞癌细胞系内能显著诱导HLA-A2转录表达及降低c-myc信息的表达,用IFN-γ来预处理共同培养前的溶细胞性T细胞及小细胞癌细胞能增加MHCⅠ类分子的表达,它也与小细胞癌的溶细胞性T细胞的溶解有关。将IFN-γ的基因转移到HLA基因缺陷的小细胞癌细胞系,T细胞恢复了对溶细胞性T细胞提呈内源性肿瘤抗原的能力,这种能力可介导特异性溶细胞性T细胞反应。单独用IL-12或合并用IL-2,能导致肺癌患者的外周血细胞产生IFN-γ。这些研究表明给予IFN-α,IFN-γ及IL-12都能作为治疗小细胞癌的候选方法。然而,对肺癌患者单独给予IFN-α及IFN-γ的Ⅱ期研究结果却令人失望,这可能是因为这些物质只有通过相互混合才能生效。
IL-3及粒-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)是用于治疗小细胞癌的造血因子,用来增加化疗阶段的细胞增生。对有骨髓抑制的化疗患者给予rh IL-3显示出了生物学活性,能减少小细胞癌患者因化疗引起的血小板减少症和中性粒细胞减少症的发生及严重程度。给予rh IL-3合并化疗的小细胞癌患者的Ib期研究表明:患者的血小板及中性粒细胞计数得到了提前的恢复,GM-CSF通过细胞的增生能显著增强放疗的强度。GM-CSF受体在人类小细胞癌细胞系中存在,且通过GM-CSF治疗能使繁殖增加。尽管Berdel等人认为GM-CSF与任何鼠类肿瘤的显著生长调节无关,但Pedrazzoli等人却在随后证明了3 H-胸腺嘧啶的成分是增加的,而小细胞癌细胞系的DNA合成时间却减少了。这个发现支持了以下的假说:造血生长因子在体外能刺激一些恶性非造血细胞的生长。在化疗后给予这些因子来恢复骨髓可能是危险的,有可能会刺激残余肿瘤组织的生长,这种疗法还有待观察。
粒细胞集落刺激因子(G-CSF)的作用发生较迟,此造血生长因子及其作用主要是通过粒细胞集落的形成。预防性的G-CSF能显著减少标准剂量化疗引起的中性粒细胞减少症及感染性并发症。然而,没有证据显示这种方法能影响肿瘤的反应及感染的生存或死亡。接受GM-CSF及G-CSF的患者能更快恢复中性粒细胞及血小板的数目。
SCF合并G-CSF或IL-3能显著刺激多系克隆的形成。SCF通过刺激造血前体转移入外周血对改善化疗引起的骨髓抑制可能十分有效。然而,由于SCF及它的受体c-KIT都是由一些小细胞癌所表达,看来它是作为一种自分泌的生长因子而起作用的,这已引起了给予肺癌患者造血生长因子的危险性的进一步关注。
九、小结
本章中总结了与肺神经内分泌肿瘤相关的文献。这些肿瘤的流行病学、细胞来源、组织学及病理学,包括介质的释放、受体表达及基因功能障碍都在其中有所描述。肺癌同任何疾病的研究一样,都能分为两个主要方面:①对相关的功能障碍进行确认及特征化;②决定如何预防或纠正这些功能障碍。人们一直在不断努力来了解肺神经内分泌肿瘤的机制,同时也在不断改进肿瘤的治疗方法。
(张 新 陈 婕)
参考文献
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