2008-10-06 01:50:17Orderis
癌症侵入及轉移的分子機制 一
腫瘤的浸潤和轉移是癌症的致死主因。由於對其機制缺乏深入了妥，阻礙了採以有效防治癌侵入和轉移的措施。最近在腫瘤分子機制的研究方面取得了令人鼓舞的進展，並正在控索新的防治策略。本章半介紹這方面的新進展並舉出其潛在的用途。
侵入是所有腫瘤惡性化的標誌。腫瘤自原位生長轉變成轉移性疾病，取決於腫瘤細胞侵犯局部組織及穿透組織屏障的能力。當瘤細胞脫離起源的組織，開如侵入和在局部擴散，並向局部淋巴結和遠處器官中轉移時，腫瘤變成惡性。癌細胞的轉移首先要穿透上皮的基底膜，在後侵犯間質，幫上皮基底膜的缺失好是癌症的的標誌。腫胞在進一步侵入脈管，侵犯神經或肌肉時，也要穿過基底膜屏障。一旦進入循環，腫瘤細胞必須經得起宿主的免疫攻擊，然後方可停留在的血管床或外逸，選擇繼發部位定居。並在繼發組織中增生而形成轉移仁。轉移灶的癌細胞又可進入新一輪多步驟的浸潤過程，形成轉移灶的轉移，即多處轉移，在轉移的細胞集落生長到超過1立方毫米時需要實體瘤的血管化，腫瘤誘發的血管生成不僅允許原發腫瘤擴展，而且使之容易接近血管內部。由於新形成血管的基底膜有缺陷，腫瘤血管生成有利於腫瘤的血道擴散。可見轉多是一個涉及腫瘤細胞-宿主細胞-細胞外基質（基質）之閃相互作用的我步驟分子生物化學變化的過程。利奧塔等間提出癌細胞浸潤轉移的三步學說，即粘附，降解和移動三個步驟。
一，粘附
腫瘤細胞粘附（粘附）於其他腫瘤細甩，宿主細胞或細胞外基質成分的能力影響其侵入和轉移。粘附在浸潤過程中起雙重作用：腫瘤細甩必須先從其原發灶的粘附部位脫了才能開媽浸潤，故粘附可在抑制浸潤主面起作用;另一方面，腫瘤細胞又需借粘附才能移動，腫瘤細胞從連續的粘附基質和解除粘附中獲得移動的牽引力，如果粘附得太牢，它們就不能脫離而移動，因此，癌症侵入和轉移的過程首先是粘附的交替過程。
現已鑑定多種細胞表面粘附分子（分子）家族，其每種都有不同的功能和特點。這些分子包括鈣粘附蛋白，免疫球蛋白超家族，選擇素及整合蛋白。鈣粘附蛋白（鈣，簡寫蛋白）是一組依賴鈣離子的介導同種細胞與細胞粘附的分子，根據組織分佈的不同分成三種亞型（電子上皮性，氮神經性和個P -胎盤性） 。免疫球蛋白超家族由不依賴二價陽離子的受體組成，包括神經細胞粘附分子（粘附分子） ，細胞間粘附分子（ ICAM - 1的及細胞間粘附分子- 2 ） ，血管細胞粘附分子（ VCAM - 1的） ，癌胚抗原（ CEA ）的及催化裂解等，它們介導同種或異種細胞與細胞粘附。選擇素（選擇素，也稱白細胞內皮細胞粘附分子，晶體上皮細胞粘附分子）以與血細胞與內皮細胞之間異胞與細胞的粘附。整合蛋白（整合，簡寫Ints ）是一組由α和β亞單位通過二硫鍵非共價結合而成的異二聚體糖蛋白，主要介導細胞粘附細胞外基質（圖6 - 1B ）款。迄今至少已鑑定了14種α和8種β亞單位，產生至少20餘種不同的Ints 。它們在受體和配體水平上都有過剩，一個國際受體常能結合一種以上的細胞外基質蛋白配體，而一種配體細胞外基質蛋白質能被一各以上的國際所識別。
還有不屬於這些大家族的粘附分子，如相對分子質量為67000層粘蛋白受體及軟骨連接蛋白的骨源物CD44的，具有淋巴細胞歸巢（尋）分子的功能，為透明質酸的細胞表面受體。
除了作為細胞表面的粘附受體的作用外，這些cAMs還可激活和調節各種細胞。 Ints例如，嘉德及CD44的能形成細胞表面與細胞骨架成分之是的結構聯繫。 CD44的是具有內在鳥苷酸酶活性的酶結合蛋白質。這些分子同為一組，在決定細胞形態，運動能力及分化狀態等細甩特徵中起重要作用。毋庸置疑，腫瘤細胞表面上有無粘附分子表達與侵入轉移的潛能相關。
圖6-1層粘蛋白及整合蛋白的結構與信號轉導
答：層粘蛋白的結構由甲， B1中，素B2三條多肽鏈組成，呈十字形，分別與蛋白糖，膠原，巢蛋白及細胞表面受體結合
B組：整合蛋白的結構是由α ， β兩個透膜的亞單位組成的異二聚體。 α亞單位結合二價陽離子供應量（ M2 + ） ，而由兩個亞單位的一部份組成結合細胞外基質的區域
ç ：整合蛋白結合細胞外基質中的蛋白質來介導慚部的粘附。整合蛋白的胞質域借踝蛋白和紐帶蛋白結合由肌動蛋白絲和α -輔肌動蛋白交叉連接形成的應力纖維。
D組：整合蛋白結合細胞外基質激活局部粘附激酶（斑） ，導致其自家磷酸化。然後，由Src的銜接子結合斑自家磷酸化位點，並在另外的酪氨點，導致激活的Ras和蛋白激酶級聯反應，及其他下游信號分子
絕大部分癌症起源於上皮細胞。正常時，上皮細胞通過賢能密連接，粘附連接及橋粒結構緊密連接，與細胞內的肌動蛋白和中間絲細胞骨架密切聯繫。在粘附小帶處依賴鈣離子的細胞粘附分子E -鈣粘附蛋白介導的同種親和作用，對建立和維持這些連接複合物很重要。粘附蛋白和連環蛋白（ cateninsα ， β ， γ ）的相互作用使電子商務素與連環蛋白複合物的任何障礙都會引胞粘附的喪失。這就解釋了為何有些癌似乎蛋白表達正常但仍呈侵入性生長。最近有報導，用E -鈣粘附蛋白的基因轉染具有侵入的浸潤提供了一種可能途徑。此外，電子商務素介導的細胞粘附還參與透膜信號的轉導以調節基因表達和細胞的命運。研究發現大部分上皮性癌，包括乳腺，結腸，前列腺，胃，肝，食管，皮膚，腎和肺等癌中，均有電子蛋白粘附功能的缺失，如E -鈣粘附蛋白基因的缺失或突變失活。在家族性胃癌中發現E -鈣粘附蛋白基因的種系突變。這表E -鈣粘附蛋白基因的突變足以誘發癌症。 α或β連環蛋白表達異常（截短的蛋白）可消除電子商務蛋白的功能，而β連環蛋白表達的下調亦與惡性轉化有關。粘附蛋白功能異常與去分化，浸潤性生長及轉移相關。粘附蛋白在細胞-細胞交界處表達的減少，與腫瘤分級有關，是預後不良的標誌。
圖6-2鈣粘附蛋白介導的細胞-細胞的粘附
鈣粘附蛋白是一種透膜蛋白，其胞質域結合連環蛋白（ α ， β ， γ ） ，並作為肌動蛋白絲束的附著位點，介導細胞-細胞在粘附連接處的接觸。這些連接形成一條圍繞每個細胞的肌動蛋白絲連續帶
整合蛋白質是大多數細胞表面表達的分子受體細胞，為細胞與基底膜相互作用及細胞通過間質移動所需，故在腫瘤的侵入轉移中起作用。整合蛋白結合細胞外基分（如層粘蛋白，纖維連接蛋白等）而介導局部粘附，並通過激活局部粘附激酶（斑）而激活細甩內信號轉導途徑。源適配子的SH2結構域結合激酶的自家灰酸化位點，並在另伴的酪氨酸殘基上使激酶磷酸化，為其他下激信號分子的SH2結構域提供結合位點（包括PI3激酶，及Grb2 - SOS救援中心複合物） ，導致的Ras的活化和蛋白激酶級聯反應。整合蛋白質通過激酶活化及Src的非受體蛋白質酪氨酸激酶活化，改變了連接基因表達的細胞附以及對粘附反應的細胞行為（圖6 1CD ） 。
一般地說，腫瘤分化越差，國際的表達形式越不同於正常，如分化不良的皮膚，胃腸，乳腺，胰腺及肺等癌腫通常顯示國際的表達喪失，而較高分的腫瘤中，或在腫瘤仍接觸基底膜的部位，國際的表達接近正常，提示接觸完整的基底膜可影響國際的表達特徵和腫瘤細胞的行為。最顯著和經典的例子是黑素瘤。在皮膚，痣以及原相發性非轉移性黑素瘤中，黑素細胞表達國際的特生與正常上皮細胞相似，而在已局部浸潤和高度轉移的黑素瘤中，國際表達特徵的改變了，黑素瘤細胞開始表達玻璃連接蛋白（玻，越南）受體（素αvβ3 ） ，纖維連接蛋白受體（ α4β1 ）及VCAM - 1的和血小板受體（ α Ⅱ bβ3 ）等。人黑素瘤細胞株A375M的實驗證明，這些細胞侵犯基底膜能力的增加是由於四型酶表達的加強，表明通過粘連蛋白受體的信號傳遞可改變蛋白溶解酶的產生而加強浸潤表型。國際配體中所含有的肽氨基酸序列（即精氨酸-苷氨酸-天冬氨酸）的肽類具有況爭性抑制腫瘤細胞浸潤轉移的作用，如人工合成的G R GDS肽和從蛇毒中提取的“異型整合蛋白”（ d y sintegrin）等。這為探索治療腫瘤的轉移提供了又一條線索。
選擇素，免疫球蛋白超家族成員（包括神經細胞粘附分子-1和ICAM - 1 ， -2 ， -3 ，癌胚抗原，粘附分子- 1及催化裂解） ， MADCAM - 1 （黏膜選址素） ， CD44表達等均參與腫瘤細胞與血管內皮的相互作用，與腫瘤細胞一起穿過血管內皮而進入血管內，參與血道播散轉移。例如分子存在多種接變異形式，高轉移的膠質瘤和黑素瘤細胞株具有較少的神經細胞粘附分子表達。催化裂解具有與分子同源的序列，位於染色體18q區，在70 ％以上結直腸癌中發現催化裂解等位基因的缺失。黑素養瘤細胞表面與ICAM - 1的，同源的分子muc18的表達與發生轉移的傾向及不良預後密切相關。粘附分子CD44在高轉移的黑素瘤細胞株中升高。 CD44表達的拼接變異基因與大鼠胰腺癌的轉稱相關;有幾種人癌細胞株產生相似的拼接變異體。 CD44的表達增高在許多腫瘤細胞與基質的相互作用中是很重要的。選擇素可在轉移性癌細胞粘附於內皮細胞起作用，已發現個P -選擇素能結合多種人癌細胞，包括結腸，肺及乳腺等癌;而電子選擇素只結合結腸癌細胞。血行癌細胞可能以選擇素來啟動它們與內皮細胞的相互作用，還可能促進與血小板凝聚。因此，攜帶選擇素配體的癌細胞能促進癌細胞的血道轉移和擴散。
侵入是所有腫瘤惡性化的標誌。腫瘤自原位生長轉變成轉移性疾病，取決於腫瘤細胞侵犯局部組織及穿透組織屏障的能力。當瘤細胞脫離起源的組織，開如侵入和在局部擴散，並向局部淋巴結和遠處器官中轉移時，腫瘤變成惡性。癌細胞的轉移首先要穿透上皮的基底膜，在後侵犯間質，幫上皮基底膜的缺失好是癌症的的標誌。腫胞在進一步侵入脈管，侵犯神經或肌肉時，也要穿過基底膜屏障。一旦進入循環，腫瘤細胞必須經得起宿主的免疫攻擊，然後方可停留在的血管床或外逸，選擇繼發部位定居。並在繼發組織中增生而形成轉移仁。轉移灶的癌細胞又可進入新一輪多步驟的浸潤過程，形成轉移灶的轉移，即多處轉移，在轉移的細胞集落生長到超過1立方毫米時需要實體瘤的血管化，腫瘤誘發的血管生成不僅允許原發腫瘤擴展，而且使之容易接近血管內部。由於新形成血管的基底膜有缺陷，腫瘤血管生成有利於腫瘤的血道擴散。可見轉多是一個涉及腫瘤細胞-宿主細胞-細胞外基質（基質）之閃相互作用的我步驟分子生物化學變化的過程。利奧塔等間提出癌細胞浸潤轉移的三步學說，即粘附，降解和移動三個步驟。
一，粘附
腫瘤細胞粘附（粘附）於其他腫瘤細甩，宿主細胞或細胞外基質成分的能力影響其侵入和轉移。粘附在浸潤過程中起雙重作用：腫瘤細甩必須先從其原發灶的粘附部位脫了才能開媽浸潤，故粘附可在抑制浸潤主面起作用;另一方面，腫瘤細胞又需借粘附才能移動，腫瘤細胞從連續的粘附基質和解除粘附中獲得移動的牽引力，如果粘附得太牢，它們就不能脫離而移動，因此，癌症侵入和轉移的過程首先是粘附的交替過程。
現已鑑定多種細胞表面粘附分子（分子）家族，其每種都有不同的功能和特點。這些分子包括鈣粘附蛋白，免疫球蛋白超家族，選擇素及整合蛋白。鈣粘附蛋白（鈣，簡寫蛋白）是一組依賴鈣離子的介導同種細胞與細胞粘附的分子，根據組織分佈的不同分成三種亞型（電子上皮性，氮神經性和個P -胎盤性） 。免疫球蛋白超家族由不依賴二價陽離子的受體組成，包括神經細胞粘附分子（粘附分子） ，細胞間粘附分子（ ICAM - 1的及細胞間粘附分子- 2 ） ，血管細胞粘附分子（ VCAM - 1的） ，癌胚抗原（ CEA ）的及催化裂解等，它們介導同種或異種細胞與細胞粘附。選擇素（選擇素，也稱白細胞內皮細胞粘附分子，晶體上皮細胞粘附分子）以與血細胞與內皮細胞之間異胞與細胞的粘附。整合蛋白（整合，簡寫Ints ）是一組由α和β亞單位通過二硫鍵非共價結合而成的異二聚體糖蛋白，主要介導細胞粘附細胞外基質（圖6 - 1B ）款。迄今至少已鑑定了14種α和8種β亞單位，產生至少20餘種不同的Ints 。它們在受體和配體水平上都有過剩，一個國際受體常能結合一種以上的細胞外基質蛋白配體，而一種配體細胞外基質蛋白質能被一各以上的國際所識別。
還有不屬於這些大家族的粘附分子，如相對分子質量為67000層粘蛋白受體及軟骨連接蛋白的骨源物CD44的，具有淋巴細胞歸巢（尋）分子的功能，為透明質酸的細胞表面受體。
除了作為細胞表面的粘附受體的作用外，這些cAMs還可激活和調節各種細胞。 Ints例如，嘉德及CD44的能形成細胞表面與細胞骨架成分之是的結構聯繫。 CD44的是具有內在鳥苷酸酶活性的酶結合蛋白質。這些分子同為一組，在決定細胞形態，運動能力及分化狀態等細甩特徵中起重要作用。毋庸置疑，腫瘤細胞表面上有無粘附分子表達與侵入轉移的潛能相關。
圖6-1層粘蛋白及整合蛋白的結構與信號轉導
答：層粘蛋白的結構由甲， B1中，素B2三條多肽鏈組成，呈十字形，分別與蛋白糖，膠原，巢蛋白及細胞表面受體結合
B組：整合蛋白的結構是由α ， β兩個透膜的亞單位組成的異二聚體。 α亞單位結合二價陽離子供應量（ M2 + ） ，而由兩個亞單位的一部份組成結合細胞外基質的區域
ç ：整合蛋白結合細胞外基質中的蛋白質來介導慚部的粘附。整合蛋白的胞質域借踝蛋白和紐帶蛋白結合由肌動蛋白絲和α -輔肌動蛋白交叉連接形成的應力纖維。
D組：整合蛋白結合細胞外基質激活局部粘附激酶（斑） ，導致其自家磷酸化。然後，由Src的銜接子結合斑自家磷酸化位點，並在另外的酪氨點，導致激活的Ras和蛋白激酶級聯反應，及其他下游信號分子
絕大部分癌症起源於上皮細胞。正常時，上皮細胞通過賢能密連接，粘附連接及橋粒結構緊密連接，與細胞內的肌動蛋白和中間絲細胞骨架密切聯繫。在粘附小帶處依賴鈣離子的細胞粘附分子E -鈣粘附蛋白介導的同種親和作用，對建立和維持這些連接複合物很重要。粘附蛋白和連環蛋白（ cateninsα ， β ， γ ）的相互作用使電子商務素與連環蛋白複合物的任何障礙都會引胞粘附的喪失。這就解釋了為何有些癌似乎蛋白表達正常但仍呈侵入性生長。最近有報導，用E -鈣粘附蛋白的基因轉染具有侵入的浸潤提供了一種可能途徑。此外，電子商務素介導的細胞粘附還參與透膜信號的轉導以調節基因表達和細胞的命運。研究發現大部分上皮性癌，包括乳腺，結腸，前列腺，胃，肝，食管，皮膚，腎和肺等癌中，均有電子蛋白粘附功能的缺失，如E -鈣粘附蛋白基因的缺失或突變失活。在家族性胃癌中發現E -鈣粘附蛋白基因的種系突變。這表E -鈣粘附蛋白基因的突變足以誘發癌症。 α或β連環蛋白表達異常（截短的蛋白）可消除電子商務蛋白的功能，而β連環蛋白表達的下調亦與惡性轉化有關。粘附蛋白功能異常與去分化，浸潤性生長及轉移相關。粘附蛋白在細胞-細胞交界處表達的減少，與腫瘤分級有關，是預後不良的標誌。
圖6-2鈣粘附蛋白介導的細胞-細胞的粘附
鈣粘附蛋白是一種透膜蛋白，其胞質域結合連環蛋白（ α ， β ， γ ） ，並作為肌動蛋白絲束的附著位點，介導細胞-細胞在粘附連接處的接觸。這些連接形成一條圍繞每個細胞的肌動蛋白絲連續帶
整合蛋白質是大多數細胞表面表達的分子受體細胞，為細胞與基底膜相互作用及細胞通過間質移動所需，故在腫瘤的侵入轉移中起作用。整合蛋白結合細胞外基分（如層粘蛋白，纖維連接蛋白等）而介導局部粘附，並通過激活局部粘附激酶（斑）而激活細甩內信號轉導途徑。源適配子的SH2結構域結合激酶的自家灰酸化位點，並在另伴的酪氨酸殘基上使激酶磷酸化，為其他下激信號分子的SH2結構域提供結合位點（包括PI3激酶，及Grb2 - SOS救援中心複合物） ，導致的Ras的活化和蛋白激酶級聯反應。整合蛋白質通過激酶活化及Src的非受體蛋白質酪氨酸激酶活化，改變了連接基因表達的細胞附以及對粘附反應的細胞行為（圖6 1CD ） 。
一般地說，腫瘤分化越差，國際的表達形式越不同於正常，如分化不良的皮膚，胃腸，乳腺，胰腺及肺等癌腫通常顯示國際的表達喪失，而較高分的腫瘤中，或在腫瘤仍接觸基底膜的部位，國際的表達接近正常，提示接觸完整的基底膜可影響國際的表達特徵和腫瘤細胞的行為。最顯著和經典的例子是黑素瘤。在皮膚，痣以及原相發性非轉移性黑素瘤中，黑素細胞表達國際的特生與正常上皮細胞相似，而在已局部浸潤和高度轉移的黑素瘤中，國際表達特徵的改變了，黑素瘤細胞開始表達玻璃連接蛋白（玻，越南）受體（素αvβ3 ） ，纖維連接蛋白受體（ α4β1 ）及VCAM - 1的和血小板受體（ α Ⅱ bβ3 ）等。人黑素瘤細胞株A375M的實驗證明，這些細胞侵犯基底膜能力的增加是由於四型酶表達的加強，表明通過粘連蛋白受體的信號傳遞可改變蛋白溶解酶的產生而加強浸潤表型。國際配體中所含有的肽氨基酸序列（即精氨酸-苷氨酸-天冬氨酸）的肽類具有況爭性抑制腫瘤細胞浸潤轉移的作用，如人工合成的G R GDS肽和從蛇毒中提取的“異型整合蛋白”（ d y sintegrin）等。這為探索治療腫瘤的轉移提供了又一條線索。
選擇素，免疫球蛋白超家族成員（包括神經細胞粘附分子-1和ICAM - 1 ， -2 ， -3 ，癌胚抗原，粘附分子- 1及催化裂解） ， MADCAM - 1 （黏膜選址素） ， CD44表達等均參與腫瘤細胞與血管內皮的相互作用，與腫瘤細胞一起穿過血管內皮而進入血管內，參與血道播散轉移。例如分子存在多種接變異形式，高轉移的膠質瘤和黑素瘤細胞株具有較少的神經細胞粘附分子表達。催化裂解具有與分子同源的序列，位於染色體18q區，在70 ％以上結直腸癌中發現催化裂解等位基因的缺失。黑素養瘤細胞表面與ICAM - 1的，同源的分子muc18的表達與發生轉移的傾向及不良預後密切相關。粘附分子CD44在高轉移的黑素瘤細胞株中升高。 CD44表達的拼接變異基因與大鼠胰腺癌的轉稱相關;有幾種人癌細胞株產生相似的拼接變異體。 CD44的表達增高在許多腫瘤細胞與基質的相互作用中是很重要的。選擇素可在轉移性癌細胞粘附於內皮細胞起作用，已發現個P -選擇素能結合多種人癌細胞，包括結腸，肺及乳腺等癌;而電子選擇素只結合結腸癌細胞。血行癌細胞可能以選擇素來啟動它們與內皮細胞的相互作用，還可能促進與血小板凝聚。因此，攜帶選擇素配體的癌細胞能促進癌細胞的血道轉移和擴散。