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(kuò)展,增殖導(dǎo)致腫瘤內(nèi)部壓力增加 增殖只是腫瘤細(xì)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(shí)，新生血管形成是維持其生長(zhǎng)所必需。 宿主毛細(xì)血管網(wǎng)進(jìn)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(xì)胞脫落并進(jìn)入基質(zhì),惡性腫瘤細(xì)胞E-鈣粘連素(E-cadherin)表達(dá)降低。腫瘤細(xì)胞分離傾向與細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的變化和粘附力的下降有密切關(guān)系。癌細(xì)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(xì)胞可以產(chǎn)生多種水解基質(zhì)(ECM)的酶類。定向移動(dòng)（migration）：在癌細(xì)胞侵襲過程中起重要作用。,（四）進(jìn)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(xì)胞進(jìn)入循環(huán)系

3、統(tǒng)提供條件。,（五）癌栓形成,侵襲進(jìn)入循環(huán)的癌細(xì)胞大部分死亡(脫巢凋亡)。轉(zhuǎn)移能力高的細(xì)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(xì)胞錨定黏附,腫瘤細(xì)胞-血小板簇與靶器官內(nèi)皮細(xì)胞的粘附并錨定在內(nèi)皮細(xì)胞表面。微小脈管對(duì)癌栓的截獲也是錨定粘附的方式。影響粘附的因素： 碳?xì)漕惻渥优c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(xì)胞誘

4、導(dǎo)脈管基底膜的降解和穿透。腫瘤細(xì)胞穿透脈管后細(xì)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(xì)胞形成轉(zhuǎn)移瘤并進(jìn)行性長(zhǎng)大才真正完成了轉(zhuǎn)移。 轉(zhuǎn)移后生長(zhǎng) 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(jī)體殺傷作用；分裂和死亡處于動(dòng)態(tài)平衡；腫瘤血管形成緩慢；正常的機(jī)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(jìn)基因和抑制基

5、因之間表達(dá)失衡相關(guān)。 不是所有的腫瘤都有轉(zhuǎn)移表型，同種腫瘤細(xì)胞不同個(gè)體轉(zhuǎn)移能力也不一樣。,促進(jìn)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(xì)胞運(yùn)動(dòng)相關(guān)的細(xì)胞因子,CD44v：腫瘤轉(zhuǎn)移促進(jìn)基因CD44是廣泛分布跨膜糖蛋白分子 ，能與細(xì)胞外基質(zhì)中透明質(zhì)酸、血管內(nèi)皮細(xì)胞的粘附。 其正常功能是作為受體識(shí)別透明質(zhì)酸（HA）和

6、膠原蛋白Ⅰ、Ⅳ等，主要參與細(xì)胞-細(xì)胞，細(xì)胞-基質(zhì)之間的特異性粘連過程。 CD44V6高表達(dá)的癌細(xì)胞可能獲得淋巴細(xì)胞“偽裝”，逃避人體免疫系統(tǒng)的識(shí)別和殺傷，更易進(jìn)入淋巴結(jié)，形成轉(zhuǎn)移。可促進(jìn)ras基因表達(dá),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(xì)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(xì)胞跨膜信號(hào)傳遞調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)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(duì)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(shí)能明顯抑制腫瘤細(xì)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(xì)胞與細(xì)胞、細(xì)胞與細(xì)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(gè)環(huán)節(jié)均包含粘附與分離（粘附解聚）兩個(gè)方面。,細(xì)胞與細(xì)胞間的粘附同源細(xì)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(xì)胞間的粘附：選擇素；腫瘤細(xì)胞與血小板、內(nèi)皮細(xì)胞和基質(zhì)細(xì)胞的結(jié)合。,細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)的粘附腫瘤細(xì)胞主要通過整合素（integrin）受體與細(xì)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(xì)胞間的連接。E型：分布于

9、上皮細(xì)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?xì)滏I連接P型：腫瘤細(xì)胞與血小板的粘附結(jié)合 E型：腫瘤細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞的結(jié)合 L型：存在于白細(xì)胞表面，白細(xì)胞與其他細(xì)胞結(jié)合 腫瘤轉(zhuǎn)移的一些關(guān)鍵步驟，如循環(huán)腫瘤細(xì)胞的聚集和癌栓的形成，以及腫瘤細(xì)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(xì)胞表面糖蛋白受體，配體為細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）成分，由?和?兩個(gè)亞基組成主要功能是參與不同細(xì)胞間的粘附、介導(dǎo)細(xì)胞與ECM的結(jié)合等直接介導(dǎo)腫瘤細(xì)胞與基質(zhì)的粘附；通過信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)控細(xì)胞骨架變形和能量代謝；誘導(dǎo)蛋白溶解酶活化；啟動(dòng)細(xì)胞逃逸機(jī)制抑制細(xì)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(xì)胞之間的粘附。 ICAM-1（內(nèi)皮細(xì)胞粘附分子-1 ）：ICA

11、M-1從腫瘤細(xì)胞表面脫落進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)成為可溶性分子后，可協(xié)助腫瘤細(xì)胞逃逸細(xì)胞毒T細(xì)胞和NK細(xì)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(xì)胞粘附分子-1 ）：參與協(xié)助腫瘤逸出循環(huán)系統(tǒng)，進(jìn)入繼發(fā)臟器。NCAM（神經(jīng)細(xì)胞粘附分子）：它的功能為信息傳導(dǎo)和調(diào)控細(xì)胞生長(zhǎng)，其缺失可能導(dǎo)致細(xì)胞生長(zhǎng)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(zhǎng)和轉(zhuǎn)移與血管形成密切相關(guān) 。 腫瘤新生毛細(xì)血管是在周邊組織原有的血管基礎(chǔ)上延伸擴(kuò)

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(xì)胞向腫瘤組織遷移 內(nèi)皮細(xì)胞在遷移前沿增殖 內(nèi)皮細(xì)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(zhǎng)因子和血管生長(zhǎng)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(xì)胞外基質(zhì)物質(zhì)，在血管形成、腫瘤細(xì)胞脫落、基質(zhì)浸潤(rùn)、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(xì)胞外基質(zhì)的溶解酶系統(tǒng)由一個(gè)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(diǎn) 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(xì)胞（種子）在適宜的環(huán)境（土壤）生長(zhǎng)發(fā)展的結(jié)果 ? 心肌、主動(dòng)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(xì)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(xì)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(xì)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(diǎn)基因轉(zhuǎn)染改變腫瘤細(xì)胞t PA/u PA的活性以阻斷腫瘤轉(zhuǎn)移 ras基因表達(dá)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(xì)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(zhǎng)因子。 姜黃素：能抑制新生血管的形成和促進(jìn)微血管崩解。,血管生成抑制劑與抗腫瘤轉(zhuǎn)移,細(xì)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(jī)制分析阻止腫瘤