第九章肿瘤转移肿瘤的扩散1、直接蔓延肿瘤细胞常不断

•
肿瘤的转移存在特异性，和器官对肿 瘤的易感性 • 转移过程：扩展浸润 瘤细胞脱离 转送 继发生长 • 肿瘤浸润：瘤细胞粘连 酶降解 移动 基 质内增殖

第一节肿瘤转移的基本过程
• 一、肿瘤多步骤转移机制（如下图所示 ） １、早期原发瘤生长 ２、肿瘤血管生成 ３、肿瘤细胞脱落并侵入基质 ４、进入脉管系统 ５、瘤栓形成 ６、继发组织器官定位生长 ７、转移瘤继续扩散
⑴淋巴道转移
3、常见转移途径 ⑵血道转移 • ⑶种植性转移 • ⑴淋巴道转移：最常见,癌转移到淋巴结 • ⑵血道转移途径 • ①进入体循环静脉的瘤细胞 右心 肺 在肺内形成转移瘤。 • ②侵入门静脉系统的肿瘤细胞 在肝内 形成转移瘤 • ③侵入肺静脉的肿瘤细胞、肺内转移瘤 经肺毛细血管 进入左心 随主动脉 到达全身。
• 三、血管生成和肿瘤转移 • 如将肿瘤组织移植到兔的眼前房，肿瘤几 乎不能生长，如再将肿瘤组织移植到虹膜， 移植的肿瘤生长很快。 • （一） 血管形成过程 • 在肿瘤周边组织原有的血管基础上形成。 血管形成为肿瘤提供养料，也为肿瘤细胞 侵袭进入循环系统提供了一个良好的机会。 血管生成时，内皮趋化原移行生长。
• 转移过程：（血行转移） 1.瘤细胞从原发瘤脱离，浸润细胞外基质，进 一步穿入间质血管壁， • 2.瘤细胞自血管壁脱落进入血循环 • 3.在循环中存活的瘤细胞粘附于靶器官的血管壁 内皮细胞 • 4.瘤细胞再穿透血管壁进入靶器官基质内形成微 小转移瘤。 • 瘤细胞在进入血管以前，需穿透基底膜，高 转移瘤细胞有高含量Ⅳ型胶原，易于穿透基底膜， 瘤细胞伸出伪足并在内皮细胞间的连接处钻入血 管（瘤细胞释放一些酶的作用）
• 二、肿瘤侵袭－－肿瘤细胞从原发瘤 进入循环系统 • （一） 肿瘤细胞的增殖与扩展 • 增殖活性是肿瘤侵袭、转移的基础和 前提。
• （二） 肿瘤细胞的分离脱落 瘤细胞的分离倾向与细胞结构的变化 和粘附力下降相关。从分子角度分析，肿 瘤细胞间存在一族调控细胞与细胞之间的 粘附作用的分子称为钙粘连素。它们是钙 依赖性跨膜粘附分子，具有同种分子亲和 性。细胞浆内的钙粘连素与胞浆内连接素 结合使其与细胞骨架紧密结合，形成钙粘 连素－连接素复合体，起到稳定肿瘤细胞 间连接的作用。因此认为，在肿瘤的发生 发展的各阶段，钙粘连素对维持多细胞结 构起到至关重要的作用。
第二节 肿瘤转移的分子生物学基础
• 一、基因调控下的肿瘤转移 • 能诱发或促进癌细胞的转移潜能，如 Myc Ras Mos Raf Fes Fms Ser Fos P53等， 其中Ras基因的活化可使多种细胞在产生肿 瘤的同时伴有诱导转移的活性 • Thorgeirssion等首先报道将激活的或实 变的Ras癌基因转染给小鼠源性纤维母细胞 瘤 （ NIH3T3） 会 引 起 大 量 的 转 移 ， 说 明 Ras 癌基因能增强 NIH3T3 细胞内在的侵袭 性。
正常细胞具有锚着依赖性： • 必须依赖于适宜的表面才能生长， 混悬在液体或半固体中培养则难以很 好地生长，此现象称锚着依赖性,瘤细 胞失去此特点，能在混悬液或半固体 中生长，不再依赖于锚着。
• • • • •
瘤细胞的化学趋向因子： １、肿瘤组织衍生的化学趋向因子 ２、补体C5衍生的化学趋向性多肽 ３、骨组织衍生的化学趋向因子 ４、其他。 FMLP、 t-PA 、N- 甲酰甲 硫－亮－脯氨酸肽
• （四） 血管生成与肿瘤转移 １、肿瘤血管形成是肿瘤发生转移的必 要条件。 ２、肿瘤血管形成受肿瘤细胞和宿主内 皮细胞、上皮细胞、间皮细胞、白细 胞分泌释放的多种活性因子诱导。
• 三、肿瘤转移－肿瘤细胞从循环系统进入 继发器官 • （一） 肿瘤细胞锚定粘附 • （二） 肿瘤细胞逸出循环系统 • （三） 肿瘤细胞定位生长 • （四） 转移的休眠 • 目前认为肿瘤血管生成缺如和正常机 体免疫功能状态是促进转移瘤细胞长期保 持休眠状态的两大重要因素。
•
细胞外基质（ECM）的降解有利于肿 瘤细胞的浸润转移。肿瘤本身可产生多种 分解酶（t-PA、n-PA、组织蛋白酶、透明 质酸酶、Ⅳ型胶原酶、基质溶解素、肝素 酶和凝血素等）。这些有机成分可分解细 胞外基质和基底膜，另外，肿瘤细胞的一 些代谢产物，如多肽、乳酸等也可进一步 溶解小血管基底膜，有助于肿瘤细胞侵入 循环系统。
• （三） 恶性肿瘤的运动性和趋化性 • 肿瘤细胞具有阿米巴样运动。目前已知的 能促进肿瘤细胞运动的因子包括： • １、刺激肿瘤细胞运动和侵袭的因子： AMF（自分泌运动因子） • ２、刺激肿瘤细胞生长和运动的因子： EGF、类胰岛素生长因子、 HGF 、IL-1、 IL-3 、IL-6 • ３、刺激肿瘤细胞运动但抑制其生长的因 子：TGF、干扰素
• 过程包括：内皮移行――基质降解 ――内皮增殖。 • 保持蛋白水解酶的平衡是保证新 生血管形成的关键。这种平衡维持移 形细胞内皮的增殖，促进新生内皮沿 着自身的基底膜生长，之间形成管腔。
• （二） 肿瘤血管形成的调节
• 主要受多种活性物质调节： • １、GF类。包括酸性FGF (a FGF)、碱性FGF （b FGF ) 、PDGF（除了能促进多种细胞加快分裂 外，主要起刺激血管内皮细胞生长和趋化移行等 作用。）、VEGF（是从粘液细胞或神经母细胞 中提取的血管生成因子，与肝素有较强亲和性， 能特异结合血管内皮细胞，促进内皮细胞生长， 并具有血管通透性，可协助肿瘤细胞进入脉管系 统。） • ３、血管生成营养素 • ４、白介素类。包括IL-1 IL-8 • ５、其他。小分子脂类、核苷酸、维生素。
• • • • • • • •
（三）基质金属蛋白酶的功能及调节 １、功能 （１）降解基底膜和细胞外基质 （２）促进原发肿瘤和继发肿瘤的生长 （３）制造出适应肿瘤生长扩散的微环境 （４）促进肿瘤血管生长。 ２、调节 以酶原形式分泌到细胞外，受相应活 化因子调节活化，在特定刺激因子作用下 诱导转录发挥生理病理功能
瘤细胞具有运动能力，不仅在体外细胞培养 证实，而在活体内证实瘤细胞有活跃的运动能力。 运动方式有两种： • １、原位运动：瘤细胞膜突起钻入或其杠杆作用 撬开周围组织。 • ２、移位运动：瘤细胞发生极化和向前运动，侵 入周围组织。 迁入新的部位之后就发生增生、组织溶解、 瘤细胞迁移和增生三者周而复始造成不断浸润。 瘤细胞的运动能力与细胞本身骨架成分密切相关。 浸润性瘤细胞的粘附力较低，彼此容易分离 和脱落。
• 五、基质金属蛋白酶与组织抑制剂
• • • • • • • • （一）基质金属蛋白酶的种类和结构 １、种类 （１）胶原酶 （２）明胶酶 （３）基质溶解酶 （４）膜内基质金属蛋白酶 ２、结构 由几个特征性结构域组成。包括氨基末端 多肽、催化区域片段、羟基末端血凝乳酶 样结构。
• （二）金属酶组织抑制剂的种类和结 构 • １、种类 • 有四种：TIMPs1-4 • ２、结构 • 有两个关键性结构：较大的三环 氨基末端区域和相对较小的三环羟基 末端片段，两者共同组成蛋白酶前体 复合物。
• • • • • • •
肿瘤血管生成步骤： １、血管内皮基底膜溶解 ２、内皮细胞向肿瘤组织迁移 ３、内皮细胞在迁移前沿增殖 ４、内皮细胞管道化、分支形成血管环 ５、形成新的基底膜 这一复杂过程是肿瘤细胞、血管内皮 细胞与其微环境相互影响的结果。
• 四、纤维蛋白溶解酶及其调节因子 • （一） PA的分类和功能 • PA（纤维蛋白溶解酶激活因子）：纤维蛋白酶 原在PA作用下变成纤维蛋白溶解酶。 • t-PA可促进肿瘤细胞降解细胞外基质。从肿瘤组 织匀浆中所测t-PA水平的高低可作为预后的指标 之一。 • w-PA 促进肿瘤侵袭和转移的效应主要表现在参 与细胞分化、血管形成、细胞迁移、细胞外基质 降解和组织重建等过程。 • u-PA过度表达可判断其恶性度。
• 这些运动因子影响肿瘤细胞表面受体的分 布，并调节肿瘤细胞运动过程中细胞与细 胞之间、细胞与基质之间的结合。这种调 节可能是通过改变受体的配子结合密度来 协调细胞粘附和去粘附的周期过程。这个 过程至少包括： １）、肿瘤细胞受体与周围基质配子的结合 ２）、配子－受体结合，调控信号进入细胞 内 ３）、细胞支架移动使细胞伪足样伸展运动
肿瘤的扩散: １、直接蔓延 肿瘤细胞常不断地沿着组织间隙、 淋巴管、血管或神经束衣侵入并破坏 邻近的正常器官、或组织，并继续生 长，称为直接蔓延，也就是肿瘤浸润。 ２、转移metastsis 瘤细胞从原发部位侵入血管、淋巴 管或体腔，被带到他处而继续生长， 形成与原发瘤同样类型的肿瘤，这个 过程称为转移
• （一） 细胞与细胞间的粘附 • １、同源细胞间粘附：钙连接素是此类细 胞间粘附的基本物质。 • ２、异质细胞间的粘附 • ３、这种粘附是肿瘤细胞表面的粘附分子 与其它类细胞表面不同粘附因子之间的连 接。涉及到不同 MHC 来源细胞间配子与受 体之间的识别和结合，正是这种结合的存 在是不同细胞间的相互效应得以实现。
•
近年来发现了一类强有利的金属 蛋白酶，组织抑制剂。即TIMP，又称 胶原酶抑制剂。它们可能参与间质胶 原酶的代谢，使其失活。TIMP，表达 改变与肿瘤细胞侵袭及转移性活性密 切相关，认为对肿瘤转移的抑制作用 主要表现在侵袭阶段。最近还有实验 证明TIMP可能具有抑制血管形成的作 用。
• 二、粘附分子与肿瘤转移 肿瘤转移过程包含两个方面：一 是分离，二是粘附。这些过程有众多 的粘附分子及促进粘附或分离的因素 参与、充分了解这些因子的功效有助 于深入探索肿瘤的转移机制。
•
另一可能与肿瘤转移密切相关的是 CD44，也称Pgp1抗原。有研究表明CD44能 促进循环肿瘤细胞在继发器官定位，机制 可能是通过自身信号传导，促进肿瘤转移 多步骤地完成。 • Nm23是与肿瘤转移有关的抑制基因， 生化分析表明nm-23的基因产物为核苷酸二 磷酸激酶（NDPK）。NDPK通过信号转导 影响肿瘤细胞微管的组合从而影响细胞微 管、微丝等细胞骨架蛋白的活动，通过参 与调节细胞内微管系统的状态而抑制肿瘤 的转移。
• 四、肿瘤转移的器官选择性 1889年Paget 提出种子与土壤学说， 1929年，Ewing提出机械和解剖学说。 • （一） 肿瘤转移的器官选择性规律 • （二） 肿瘤细胞表型差异 • （三） 组织器官微环境差异 • （四） 参与肿瘤转移器官选择性的相 关因素
• 五、研究肿瘤转移的动物模型 • 实验研究的结果主要看选择的动物是 否符合标准。 • 建立了免疫缺陷性动物模型如裸 鼠模型。通过基因定位转导技术可将 肿瘤的基因转入小鼠特定组织细胞内， 诱发特定类型的肿瘤，并可持续传代。 这就是转基因肿瘤转移动物模型
• （二） 细胞与细胞外基质的粘附 • 分两种： • 一是结构成分：蛋白多糖，纤维蛋白 结构 • 二是粘附成分；FN LN 玻璃体结合素。 细胞与细胞外基质的粘附是通过 受体来达到的，其中以整合素受体占 主要比例
• （三） 粘附因子的种类和作用 • １、整合素，参与不同细胞之间粘附连接， 也可协助细胞与细胞外基质的结合。 • ２、钙连接素，参与同源细胞间的连接。 • ３、免疫球蛋白类粘附因子，参与细胞与 细胞间的连接 • ４、选择素，分为L、 E、 P三种。L-选择 素参与白细胞与其他细胞表面寡糖分子的 结合。E-选择素参与内皮细胞与颗粒细胞 及白细胞结合。P-选择素主要参与肿瘤细 胞与血小板的粘附。
• （二） PAI的分类和功能 • PAI有三种： • PAI－１：由内皮细胞、肝细胞、血小板分泌， 存在于血浆中、血小板和内皮细胞的基质中。肿 瘤细胞也分泌PAI－１。 • PAI－２：在胎盘中发现，滋养叶细胞、单核细 胞、内皮细胞、成纤维细胞等也可合成，有糖基 化，即分泌型，执行抑制u-PA的功能，非糖基化 型，即细胞内型，抑制细胞凋亡。 • PAI－３属蛋白酶连接素，功能不清。 • PAI－１，２抑制 PA 的活性， PAI 系统可属 肿瘤转移抑制因子。