口腔肿瘤生物学:基础和临床
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第五节 口腔肿瘤细胞的侵袭与扩散 Section 5 Invasion and Spread of Oral Tumor Cells

一、肿瘤的异位转移
肿瘤的异位转移大致可分以下步骤:①原发癌灶中癌细胞增殖与血管新生;②原发癌向周围组织浸润;③癌细胞分泌产生多种降解酶类,降解细胞外基质及基底膜,进入脉管循环;④癌细胞在自泌性运动因子(autocrin motility factor,AMF)等因素的作用下移行;⑤癌细胞运行至靶器官,黏附于靶器官血管内皮细胞,附着于基底膜上,通过瘤细胞表面的黏附分子整合素(integrin)完成这一步骤;⑥游离出血管外,到达继发部位,癌细胞分泌多种蛋白分解酶,溶解基底膜,进入细胞外质;⑦与继发部位组织黏附,形成克隆;⑧癌细胞增殖与血管新生,形成转移灶。
细胞外基质是细胞生长所必需的微环境,在肿瘤发生发展过程中起重要作用。骨桥蛋白(osteopontin,OPN)是细胞外基质中的一种非胶原蛋白,在骨组织矿化、细胞黏附、信号转导、细胞免疫和血管再生等方面具有多种生物功能。OPN是一种具有分泌性、黏附性的糖基化磷酸化蛋白,受多种激素、生长因子、肿瘤促进剂及原癌基因表达产物的调控。肿瘤细胞分泌OPN,可促进肿瘤生长和转移,其作用机制主要是与多种整合素和透明质酸受体CD44变异体有关。
二、肿瘤转移的相关因素
明胶酶是基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases,MMPs)家族的一个亚族,包括MMP-2和MMP-9两个亚型,其表达升高与肿瘤恶性发展关系密切。在口腔鳞状细胞癌组织中存在FHIT失活及MMP-2、MMP-9高表达现象,FHIT蛋白表达下降,从基因调控水平上降低对MMP-2、MMP-9表达及活性的控制调节。由于FHIT抑癌功能丧失,分泌MMP-2、MMP-9功能增强,降解细胞外基质及基底膜功能增加,促进肿瘤血管形成增多,这一切都促进了恶性肿瘤细胞向周边组织发生浸润和转移,FHIT表达越低,MMP-2、MMP-9表达越高,肿瘤的恶性程度可能越高。口腔鳞状细胞癌MMP-1、MMP-2表达且被激活,导致肿瘤间质ColⅠ和ColⅣ降解、侵袭和转移的通道形成。ColⅠ和ColⅣ可以提高肿瘤细胞的运动、迁移能力,有利于具有高运动性基因表型的肿瘤细胞生长,从而加强肿瘤细胞的浸润和转移能力。MMP-1表达可以促进肿瘤细胞运动基因表型的获得,增强生存能力;MMP-2与ras介导细胞转化有关系,MMP-2表达的改变同时也影响了对转化细胞的生长调控。
转化生长因子β1(transforming growth factorβ1,TGF-β1)是一种具有多种功能的多肽类生长因子,对肿瘤细胞具有负调控作用,研究表明TGF-β1在多种肿瘤组织包括口腔肿瘤中都存在过度表达,并与肿瘤侵袭转移密切相关。
纤维连接蛋白(fibronectin,FN)对舌鳞状细胞癌细胞的黏附与运动起促进作用。黏附分子整合素α5β1是纤维连接蛋白的关键受体之一,舌鳞状细胞癌细胞系Tca8113存在α5β1表达。Tca8113细胞在纤维连接蛋白表面的黏附和运动都由整合素α5β1介导。整合素α5β1介导的舌鳞状癌细胞与纤维连接蛋白的相互作用,在舌鳞状细胞癌的发生、浸润、转移中起重要作用。阻断舌鳞状细胞癌整合素α5β1与纤维连接蛋白相互作用,可能有助于抑制肿瘤的浸润和转移。
尿激酶型纤溶酶原激活剂(urokinase-type plasminogen activator,u-PA)属于丝氨酸蛋白酶类,产生于肿瘤细胞中,在降解肿瘤细胞外基质、穿透基底膜、促进肿瘤的侵袭和转移中起重要作用。高水平的u-PA除了与肿瘤细胞的转移有关外,还能促进新血管形成,导致肿瘤的进展与转移,且u-PA可以降解血管壁使之出现渗漏,一方面能刺激内皮细胞增生及新的血管壁形成,另一方面可能成为肿瘤细胞停留的中心。
环氧化酶-2(cyclooxygenase-2,COX-2)是炎症过程中一个重要的诱导酶。研究表明,COX-2在多种肿瘤组织中过度表达,参与肿瘤发生和发展,而肿瘤生长依赖于血管生成。口腔鳞状细胞癌组织中也存在COX-2高表达,COX-2可能通过诱导VEGF表达而促进口腔鳞状细胞癌血管形成。
一氧化氮合酶(nitric oxide synthase,NOS)可分为内皮型eNOS、诱导型iNOS和神经型nNOS三类,由iNOS引起的NO过量释放会导致多种疾病,iNOS和COX-2起协同作用,进而促进口腔鳞状细胞癌的生长。eNOS在肿瘤组织中的表达也显著升高,通过合成NO形成新生血管和扩张肿瘤周围血管,促进肿瘤的生长和转移。口腔鳞状细胞癌细胞在蛋白质和基因水平上均有eNOS表达,提示口腔鳞状细胞癌细胞自身能产生NO,口腔鳞状细胞癌细胞可以通过自分泌方式表达eNOS使NO合成增加,进而通过上述机制加速肿瘤生长和促进肿瘤转移。
在口腔鳞状细胞癌细胞中VEGF、MMP-2表达水平较高者,其体外侵袭能力也强,体外侵袭能力与VEGF、MMP-2表达呈正相关。因此认为,在口腔鳞状细胞癌细胞转移过程中,肿瘤恶性侵袭与新生血管形成可能存在一定的相关性。
硫酸乙酰肝素蛋白多糖(heparin sulfate proteoglycan,HSPG)和纤维连接素(fibronectin,FN)能够促进口腔腺样囊性癌(adenoid cystic carcinoma,ACCM)细胞的侵袭性,高转移的ACCM细胞FN表达较高,在培养的早中期ACCM细胞HSPG的表达量也明显高于低转移潜力的唾液腺腺样囊性癌ACC-2。提示FN和HSPG与ACCM的高转移相关。乙酰肝素酶(heparanase,Hpa)通过降解HSPG释放与后者相结合的碱性成纤维细胞生长因子(basic fibroblast growth factor,bFGF),影响肿瘤的血管生成,进而促进肿瘤的生长、浸润和转移,所以Hpa可促进口腔鳞状细胞癌的血管生成和淋巴结转移。
上皮型钙依赖黏附蛋白(E-cadherin,E-cad)属细胞黏附分子家族中的主要成员,是一种依赖于Ca 2+的同种亲和性细胞间黏附分子,主要介导上皮细胞间的黏附并维持上皮结构的完整。E-cad与人体肿瘤的侵袭和转移密切相关。层粘连蛋白受体(laminin receptor,LN-R)是存在于细胞表面的跨膜糖蛋白,广泛分布于肿瘤细胞及某些附着于基底膜的正常细胞的表面,它与基底膜中的层粘连蛋白(laminin,LN)的相互作用与恶性肿瘤细胞的侵袭和转移密切相关。
黏着斑激酶(focal adhesion kinase,FAK)在肿瘤细胞的侵袭行为中起着重要作用,抑制FAK表达可降低细胞的黏附能力。肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)是活化巨噬细胞产生的一种具有多重生物活性的细胞因子,与肿瘤的发生、发展有着密切的关系。TNF-α在口腔鳞状细胞癌中的表达较正常组织高,口腔鳞状细胞癌组织中TNF-α表达在中分化组较高分化组高,有淋巴结转移组较无淋巴结转移组也增高。
最近研究发现口腔癌中锌指转录因子Snail也与肿瘤的侵袭和复发转移有关。