肿瘤转移机制研究进展1

恶性肿瘤恶性肿瘤发病率发病率100/10100/10万人万人.年年死亡人数死亡人数500500万人万人/年（年（worldwide)worldwide)，占全球死，占全球死亡人数亡人数12%12%发达国家居第一位，发展中国家居第二位发达国家居第一位，发展中国家居第二位城市城市35-5535-55岁人口中死因第一位（岁人口中死因第一位（ChinaChina）WHOWHO公布公布:新增癌症患者新增癌症患者700700万人万人/年年大于大于1/41/41/31/3的肿瘤患者死于复发与转移的肿瘤患者死于复发与转移肿瘤转移 肿瘤细胞从原发部位侵入淋巴管、血管或体腔，肿瘤细胞从原发部位侵入淋巴管、血管或体腔，被带到其他部位继续生长，并形成与原发部位肿被带到其他部位继续生长，并形成与原发部位肿瘤组织学类型相同的肿瘤，这个过程叫瘤组织学类型相同的肿瘤，这个过程叫转移转移 转移转移是恶性肿瘤最本质的表现是恶性肿瘤最本质的表现 80%80%以上的恶性肿瘤患者最终死于转移以上的恶性肿瘤患者最终死于转移 只有不到只有不到0.01%0.01%的肿瘤细胞能完成转移过程的肿瘤细胞能完成转移过程 肿瘤相关基因的调节和信号传导肿瘤相关基因的调节和信号传导 肿瘤细胞、机体、靶组织相互影响、作用肿瘤细胞、机体、靶组织相互影响、作用 多基因调控多步骤发展多基因调控多步骤发展 肿瘤细胞的增殖，早期原发癌生长肿瘤细胞的增殖，早期原发癌生长 肿瘤血管生成肿瘤血管生成 肿瘤细胞肿瘤细胞 侵入基质侵入基质 进入脉管系统进入脉管系统 癌栓形成癌栓形成 继发组织器官生长继发组织器官生长（肿瘤细胞的运动性与趋化性）（肿瘤细胞的运动性与趋化性）纤溶酶、组织蛋纤溶酶、组织蛋白酶、胶原酶白酶、胶原酶钙粘连素、电荷、钙粘连素、电荷、压力压力EGF、AMF、TGF内容提要 概述概述 转移瀑布的形成转移瀑布的形成 肿瘤转移的器官选择性肿瘤转移的器官选择性 肿瘤转移器官影响因素肿瘤转移器官影响因素 侵袭生长和转移的遗传学基础侵袭生长和转移的遗传学基础 转移过程的渐成学影响因素转移过程的渐成学影响因素3个理论解释肿瘤转移的起始信号 肿瘤转移潜能是由于肿瘤形成早期的基因突变肿瘤转移潜能是由于肿瘤形成早期的基因突变引起的。引起的。与淋巴细胞与淋巴细胞 的迁移机制类似的迁移机制类似 ，肿瘤的环境因，肿瘤的环境因素素 如如AMF(autocrine motility factorAMF(autocrine motility factor)、EGFEGF、趋化因子、神经递质等是肿瘤转移的起始因素。趋化因子、神经递质等是肿瘤转移的起始因素。肿瘤细胞通过与髓系干细胞进行细胞融合而获肿瘤细胞通过与髓系干细胞进行细胞融合而获得转移潜能得转移潜能转移瀑布的形成肿瘤直径12mm，血管生成因子分泌多种蛋白酶肿瘤浸润 从受精卵开始从受精卵开始 多细胞机体多细胞机体（繁殖后代）繁殖后代）多细胞共同协作多细胞共同协作（信号传导机制进化了，细信号传导机制进化了，细 胞生长，分化得以协调，胞生长，分化得以协调，执行生物学功能）执行生物学功能）如果一个细胞或若干细胞发生如果一个细胞或若干细胞发生突变突变 （该细胞竞争空间和营养，（该细胞竞争空间和营养，扰乱了细胞分裂和细胞协作）扰乱了细胞分裂和细胞协作）某些细胞形成克隆某些细胞形成克隆肿瘤肿瘤（Tumor，良、恶性），良、恶性）形成癌形成癌（Cancer，恶性），恶性）肿瘤的转移的核心问题 肿瘤细胞脱离原发灶侵入细胞外基质肿瘤细胞脱离原发灶侵入细胞外基质 侵袭附近血管和淋巴管而进入循环系统侵袭附近血管和淋巴管而进入循环系统 与血小板和靶点处内皮细胞黏附与血小板和靶点处内皮细胞黏附，穿出脉管系统，穿出脉管系统 在靶点（特异性器官）处形成新的克隆在靶点（特异性器官）处形成新的克隆 有效地逃避机体免疫清除有效地逃避机体免疫清除“肿瘤干细胞肿瘤干细胞”数目极少数目极少，但具有高度的成瘤性，但具有高度的成瘤性,是肿瘤发生、发展及转移根源是肿瘤发生、发展及转移根源内容提要(二）肿瘤转移的器官选择性局部播散：局部播散：解剖和机械因素解剖和机械因素远处转移：远处转移：器官特异性器官特异性内容提要（三）肿瘤转移器官特异性影响因素1.肿瘤细胞的异质性肿瘤细胞的异质性2.器官微环境对肿瘤细胞增殖的影响器官微环境对肿瘤细胞增殖的影响 3.器官微环境内转移介质分子的影响器官微环境内转移介质分子的影响器官微环境对肿瘤细胞增殖的影响器官微环境对肿瘤细胞增殖的影响影响因素器官微环境内转移介质分子的影响器官微环境内转移介质分子的影响影响因素趋化因子趋化因子CXCL12及及其受体其受体CXCR4高表高表达达趋化因子趋化因子CXCL12及其受体及其受体CXCR4体外试验体外试验 CXCL12 CXCL12 是目前已知唯一能与是目前已知唯一能与CXCR4 N CXCR4 N 端结合并与端结合并与CXCR4 CXCR4 的第二胞外环相互作用的第二胞外环相互作用 启动下游信号转导通路启动下游信号转导通路 Lee Lee 等发现等发现CXCL12 CXCL12 与与CXCR4 CXCR4 结合后使黏着斑激酶结合后使黏着斑激酶(Focal Adhesion Kinase,FA K)(Focal Adhesion Kinase,FA K)、磷脂酰肌、磷脂酰肌醇醇-3-3-激酶激酶(Phosphoinsitol-3-kinase,PI-3K)(Phosphoinsitol-3-kinase,PI-3K)磷酸化而促进乳腺癌细胞的转移磷酸化而促进乳腺癌细胞的转移,PI-3K,PI-3K 抑制剂抑制剂能够阻止乳腺癌细胞的转移。能够阻止乳腺癌细胞的转移。HelbigHelbig等研究证实等研究证实,NF-B),NF-B)通过直接上调通过直接上调CXCR4 CXCR4 的表达而调整乳腺癌细胞的活性的表达而调整乳腺癌细胞的活性,内容提要二、侵袭生长和转移的遗传学基础（一）转移克隆的起源（一）转移克隆的起源 肿瘤异型性学说肿瘤异型性学说:（二）肿瘤转移相关基因（二）肿瘤转移相关基因内容提要具有无限增殖潜能、可自我更新的肿瘤细胞 无成体干细胞的自稳调控能力无成体干细胞的自稳调控能力 缺乏分化、成熟能力缺乏分化、成熟能力 对信号转导途径进行自我更新的负反馈调节能力对信号转导途径进行自我更新的负反馈调节能力 倾向于累积复制错误倾向于累积复制错误 克隆优势学说：遗传易感性克隆优势学说：遗传易感性 癌细胞群体受内外环境的影响而处于不断的变异癌细胞群体受内外环境的影响而处于不断的变异之中，这就决定了各癌细胞核型的多样性。之中，这就决定了各癌细胞核型的多样性。同一肿瘤各个细胞的核型常常不完全相同，同一肿瘤各个细胞的核型常常不完全相同，不同核型的细胞生存、繁殖能力不同，有的在选不同核型的细胞生存、繁殖能力不同，有的在选择过程中逐渐被淘汰，有的则形成增殖优势，择过程中逐渐被淘汰，有的则形成增殖优势，因此，细胞群体处于选择之中。这种类似物种进因此，细胞群体处于选择之中。这种类似物种进化的过程，化的过程，称为克隆演化（称为克隆演化（clone evolutionclone evolution）。）。二、侵袭的遗传学（二）肿瘤转移相关基因（二）肿瘤转移相关基因 已知至少有已知至少有1010余种癌基因、抑癌基因与肿瘤转余种癌基因、抑癌基因与肿瘤转移相关如编码基因移相关如编码基因CD44CD44；癌基因；癌基因rasras、myc;myc;突突变的变的p53p53、DCCDCC等等 特异的转移促进基因：特异的转移促进基因：MTA1(tumor MTA1(tumor metastasis associated gene)metastasis associated gene)、rasras 特异的转移抑制基因特异的转移抑制基因：KAL1,CD44,KISS,KAL1,CD44,KISS,BRSM1,MMK4,BRSM1,MMK4,nm23nm23等等MTA1(MTA1(metastasis associated)三类六个亚型三类六个亚型 MTA1MTA1蛋白末端蛋白末端696-705696-705：LPPRPPPPAPLPPRPPPPAP 与与SH3SH3（src homology 3src homology 3）结合位点基序完全一致）结合位点基序完全一致 一个一个DNADNA锌指结合区锌指结合区 一个亮氨酸拉链区，富含一个亮氨酸拉链区，富含SPXXSPXX序列序列 核小体重构及组蛋白脱乙酰基酶复合体（核小体重构及组蛋白脱乙酰基酶复合体（NuRDNuRD）组成部分）组成部分 反义反义RNARNA处理：试验肿瘤浸润与转移能力显著降低处理：试验肿瘤浸润与转移能力显著降低 食管鳞癌（食管鳞癌（30/7030/70）、胰腺癌（）、胰腺癌（12/2312/23）、乳腺癌组织高）、乳腺癌组织高RasRas基因基因 包括包括N-Ras、K-Ras、H-Ras 编码产物编码产物p21-ras参与细胞生长分化的调节参与细胞生长分化的调节 参与细胞跨膜信号传导（与参与细胞跨膜信号传导（与G蛋白相似）蛋白相似）基因活化基因活化 多种细胞过度增殖多种细胞过度增殖 诱导转移诱导转移 与型胶原酶、组织蛋白酶、细胞运动有关的细胞与型胶原酶、组织蛋白酶、细胞运动有关的细胞因子因子纤维母细胞瘤NIH3T3PRL-3：促肝细胞再生磷酸酶-3 PRL-3（phosphatase of regenerating liver-3）产物分子量只有产物分子量只有20KD，属于蛋白质酪氨酸磷酸酶，属于蛋白质酪氨酸磷酸酶 促进肿瘤细胞的运动和侵袭转移促进肿瘤细胞的运动和侵袭转移 WU 等将等将 PRL-3cDNA 转染到转染到B16 细胞中细胞中 由上皮细胞转变为成纤维细胞形态由上皮细胞转变为成纤维细胞形态，细胞运动能力加强，体外侵袭能力增强细胞运动能力加强，体外侵袭能力增强 18 例大肠癌肝转移标本中唯一持续高表达例大肠癌肝转移标本中唯一持续高表达 胃癌、卵巢癌、乳腺癌、肺癌转移灶高表达胃癌、卵巢癌、乳腺癌、肺癌转移灶高表达转移基因K1735 细胞系细胞系 nm23nm23nm23基因基因结构和功能结构和功能（）基因定位于人类染色体）基因定位于人类染色体17q2217q22，编码区长，编码区长533bp533bp，产物，产物为个氨基酸组成的为个氨基酸组成的17kd17kd蛋白。有蛋白。有nm23 H1nm23 H1和和nm-23 nm-23 H2H2两个亚型两个亚型（）编码编码NDPKNDPK（二磷酸核苷激酶），将磷酸核苷转化为除（二磷酸核苷激酶），将磷酸核苷转化为除ATPATP以外的三磷酸核苷以外的三磷酸核苷 GTP GTP 微管的聚合与解聚、微管的聚合与解聚、GDP GTP GGDP GTP G蛋白蛋白 nm23 H1nm23 H1：生长因子的负调节物：生长因子的负调节物（3）nm23nm23基因的表达与乳腺癌等肿瘤的转移密切相关。表基因的表达与乳腺癌等肿瘤的转移密切相关。表达降低与人类的某些肿瘤转移力增强有关达降低与人类的某些肿瘤转移力增强有关 应用：可作转移预测；肿瘤转移抑制应用：可作转移预测；肿瘤转移抑制激活激活KAI1KAI1基因基因结构和功能基因基因结构和功能 19951995年年DongDong等在前列腺癌中发现并分离等在前列腺癌中发现并分离KAI1KAI1基因。基因。位于染色体位于染色体 11p11.211p11.2，由个外显子组成，全长，由个外显子组成，全长80kb 80kb 编码含个氨基酸残基，分子量为编码含个氨基酸残基，分子量为29.6kD29.6kD的蛋的蛋白质。白质。CD82CD82 属于转膜属于转膜4 4超家族超家族(transmembrane TM4SF)(transmembrane TM4SF)。有有4 4个高度保守的疏水跨膜功能区和一个大的胞外亲个高度保守的疏水跨膜功能区和一个大的胞外亲水性功能区。水性功能区。与肿瘤转移的关系与肿瘤转移的关系与肿瘤侵袭、转移、生长、分化呈负相关关系与肿瘤侵袭、转移、生长、分化呈负相关关系。抑制肿瘤转移的机制不清。抑制肿瘤转移的机制不清。KAI1参与细胞间及细胞与胞外基质联系参与细胞间及细胞与胞外基质联系 介导细胞与环境间的信号传递（如介导细胞与环境间的信号传递（如RhoGTP)，从而影响，从而影响细胞的运动和分化，影响肿瘤细胞的浸润和转移。细胞的运动和分化，影响肿瘤细胞的浸润和转移。干扰趋化因子受体、表皮生长因子受体作用干扰趋化因子受体、表皮生长因子受体作用 前列腺癌、黑色素转移癌、乳腺转移癌前列腺癌、黑色素转移癌、乳腺转移癌负相关负相关肿瘤转移抑制基因-1 Kiss1 广泛存在于人体各种组织广泛存在于人体各种组织 定位定位1号染色体长臂号染色体长臂1q32-q41区区 其编码的蛋白质其编码的蛋白质 Kisspeptins与人类孤儿与人类孤儿 G 蛋白偶联受体结合蛋白偶联受体结合 使细胞发生局灶性粘附进使其运动能力受抑制使细胞发生局灶性粘附进使其运动能力受抑制 抑制抑制 MM P-9的表达以维持基底膜的完整的表达以维持基底膜的完整,抑制肿瘤细胞侵袭和转移的作用抑制肿瘤细胞侵袭和转移的作用 Kiss1缺失是淋巴结转移的重要指标缺失是淋巴结转移的重要指标 Kisspepetins刺激刺激PIP水解水解 产生重要的细胞内第二信使产生重要的细胞内第二信使PIP、DG 增加细胞内钙离子水平增加细胞内钙离子水平 钙调蛋白依赖性蛋白激酶活化钙调蛋白依赖性蛋白激酶活化 调节细胞运动,抑制肿瘤细胞的侵袭;同时还可以抑制肿瘤细胞的增生,诱导肿瘤细胞分化和凋亡Kisspepetins 通过使细胞浆内抑制性核转录因子含量增高通过使细胞浆内抑制性核转录因子含量增高 使胞浆中活化的使胞浆中活化的 NF-B往核内转移受抑制往核内转移受抑制,导致其与导致其与 MM P-9启动子结合减少启动子结合减少 MM P表达减少表达减少 诱导细胞中灶性粘附激酶磷酸化诱导细胞中灶性粘附激酶磷酸化 同时伴应激纤维过度形成同时伴应激纤维过度形成,细胞发生局灶性粘附而使其运动能力受抑细胞发生局灶性粘附而使其运动能力受抑乳腺癌转移抑制基因BRSM1 有抑制肿瘤细胞黑色素瘤有抑制肿瘤细胞黑色素瘤 膀胱癌卵巢上皮癌膀胱癌卵巢上皮癌 嗜嗜铬细胞瘤铬细胞瘤 鼻咽癌鼻咽癌 喉癌转移的能力喉癌转移的能力作用机制作用机制 恢复间隙连接介导的细胞间连接通讯恢复间隙连接介导的细胞间连接通讯 抑制磷酸肌醇信号转导抑制磷酸肌醇信号转导 抑制抑制 NF-B活性活性 下调骨桥蛋白水平下调骨桥蛋白水平 改变乳腺癌细胞的黏附力和运动力改变乳腺癌细胞的黏附力和运动力 增强机体的免疫应答增强机体的免疫应答 改变乳腺癌细胞内蛋白转运改变乳腺癌细胞内蛋白转运MAP(mitogen-activated protein)MAP(mitogen-activated protein)包括包括ERK(extracellular signal regulated protein kinase)JNK(c-JunNH2-terminal protein kinase)P38 受多种细胞外应激信号的调节受多种细胞外应激信号的调节MHC HLA-类分子在类分子在CD8+CTL应答中具有重要作用。应答中具有重要作用。许多恶性肿瘤细胞其许多恶性肿瘤细胞其HLA-类分子表达减弱或类分子表达减弱或缺失缺失 导致导致CD8+T细胞的细胞的MHC限制性识别发生障碍，限制性识别发生障碍，肿瘤逃避免疫监视。肿瘤逃避免疫监视。信号转导通路与肿瘤转移 TGF-信号通路信号通路 PI3K/AKT信号通路信号通路 受体酪氨酸激酶受体酪氨酸激酶Ras-MAPK Wnt信号通路信号通路 Src信号通路信号通路