李 鵬綜述,申 翼審校
惡性腫瘤細胞通過淋巴管和血管轉移是癌癥患者死亡的主要原因。區(qū)域淋巴結與前哨淋巴結是否轉移關系著患者預后生存質量以及生存時間[1]。實驗和臨床病理研究顯示,淋巴血管生成以及淋巴結的腫大與惡性腫瘤的淋巴管轉移有關,并能夠調節(jié)惡性腫瘤的轉移。惡性腫瘤周圍新形成的淋巴管回收腫瘤內以及腫瘤周圍的淋巴液,被認為能夠促進腫瘤的淋巴結轉移。此外,腫瘤內部以及周圍淋巴管的生成有助于腫瘤的遠處轉移[2]。所以,尋找腫瘤內部及其周圍淋巴管生成的信號通路并阻斷其傳導,對治療腫瘤和防止淋巴結轉移有重要意義。文中主要以分子及細胞機制阻斷腫瘤的淋巴管生成和淋巴血管重塑作一綜述。
淋巴管生成需要復雜的分子機制,包含內皮細胞的增殖、發(fā)芽、遷移并最終形成管腔,這個過程與血管生成類似。血管內皮生長因子C(vascular endothelialgrowth factor C,VEGF-C)或者VEGFD 通過與受體血管內皮生長因子受體2(vascular endothelialgrowth factor receptor 2,VEGFR2)或者VEGFR3 結合,激活細胞外調節(jié)蛋白激酶1(extracellular regulated protein kinases,ERK1)或者ERK2 信號傳導通路[3],從而導致淋巴管內皮細胞增殖,并最終形成淋巴管腔。盡管淋巴管的生成與血管的生成類似,但是在分子機制方面,有顯著差異。有實驗證實,VEGF-C、神經(jīng)纖毛蛋白2(neuropilin 2,NRP2)、Notch 信號通路和Notch 配體(Delta-like 4,DLL4)與淋巴管的生成有關[4]。在非小細胞肺癌中,轉移相關蛋白1(mestastasisassociated1,MTA1)在非小細胞肺癌組織中呈高表達,且與肺癌轉移及預后密切相關[5]。在斑馬魚的試驗中發(fā)現(xiàn),膠原與鈣結合表皮生長因子結構域蛋白1(collagen and calcium binding EGF domain-containing protein 1,CCBE1)信號通路與淋巴管的生成密切相關,CCBE1 發(fā)生突變導致斑馬魚的胸導管以及背部的淋巴管缺失,但是相應的血管不受影響[6]。盡管CCBE1 的作用和VEGF的作用類似,都有助于淋巴管的生成,但是CCBE1在腫瘤的生化作用仍不可知,尚待探索[7]。
淋巴管內皮細胞在腫瘤細胞和淋巴管的相互作用中起重要的作用,淋巴管內皮細胞增殖被作為淋巴管擴增的標志。大多數(shù)對腫瘤細胞淋巴管的研究集中在以下幾點:①淋巴管對腫瘤細胞的進入以及轉運的調節(jié)作用;②淋巴管在腫瘤中的位置(瘤內或瘤體周圍)對腫瘤細胞的影響;③淋巴管對腫瘤轉移的作用等[8]。
過去學者一直認為腫瘤細胞內沒有淋巴管生成[9]。然而,腫瘤起源的淋巴管生成的生長因子VEGF-C、VEGF-D 的發(fā)現(xiàn)推翻了這個結論[10]。VEGFC-VEGFR3 與VEGF-D-VEGFR3 軸被認為是腫瘤淋巴管生成的主要驅動力[11]。在動物惡性腫瘤模型中,通過解朊作用激活VEGF-C、VEGF-D 信號通路,進而促進腫瘤相關的淋巴管生成和腫瘤的遠處轉移。VEGF-C、VEGF-D 表達于原始腫瘤或其周圍的基質,主要由腫瘤細胞、免疫細胞以及腫瘤相關的纖維組織分泌而來[12]。通過溶解VEGFR3,使其與VEGF-C、VEGF-D 無法結合或者運用單克隆抗體阻斷VEGFR3 與VEGF-C/VEGF-D 的結合,從而阻斷此信號通路,以限制腫瘤的淋巴管生成與轉移[13]。體內、體外實驗證實,通過單克隆抗體阻斷NRP2 通路,從而抑制淋巴管內皮細胞的遷移,也能夠阻斷腫瘤的淋巴管轉移[4]。此外,有實驗證實,惡性腫瘤的發(fā)生部位同樣關系到腫瘤的遠處淋巴結轉移,與惡性腫瘤的浸潤深度相比,惡性腫瘤越靠近表皮發(fā)生遠處的淋巴結轉移的可能性越大[10]。
趨化因子能夠促進細胞的移動,例如,淋巴管內皮細胞通過表達趨化因子配體21,與樹突狀細胞表面的趨化因子受體7 相互作用,從而促進樹突狀細胞進入淋巴管[14]。研究顯示,惡性腫瘤細胞可以依賴趨化因子機制進入淋巴管道,這可能與腫瘤的遠處轉移有關。不同的惡性腫瘤模型顯示,腫瘤細胞表達適當?shù)内吇蜃邮荏w有助于腫瘤的遠處轉移[15]。臨床病理研究也證實趨化因子及其受體與淋巴管的轉移有關,在胃癌、結直腸癌以及乳腺癌中,腫瘤細胞表達趨化因子受體7 與淋巴結的轉移關系密切。此外,肝細胞癌表達CXC 趨化因子受體4 與腫瘤細胞的淋巴管轉移存在相關性,同樣CXC趨化因子受體4 與口腔癌癥以及乳腺癌的淋巴管轉移有關,CXC 趨化因子受體4 同樣表達于佩吉特?。?6]。腫瘤細胞分泌VEGF-C,從而導致淋巴管內皮細胞上的VEGFR3 表達增多,進而刺激淋巴管內皮細胞分泌趨化因子配體21 增多,反過來又會促進表達趨化因子受體7 的腫瘤細胞向淋巴管內皮細胞靠攏[18]。
基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMP)的抑制劑半胱氨酸逆轉誘導蛋白(reversioninducing cysteine-rich protein with Kazalmotif,RECK)能夠在轉錄水平抑制多種MMP 的表達而抑制惡性腫瘤的侵襲和轉移,RECK 與乳腺癌、胰腺癌、骨肉瘤等疾病患者的預后存在正相關關系[17]。
惡性腫瘤內部及其周圍淋巴管的生成與腫瘤細胞的遠處轉移及患者的生存質量有關,故惡性腫瘤相關的淋巴管生長因子的表達以及腫瘤侵入淋巴管道對預測腫瘤細胞的周圍淋巴結轉移及遠處的器官轉移具有重要意義[19-20]。淋巴結是否轉移已經(jīng)成為一個重要的預測因素,與無病生存率以及總體存活率一樣,已成為一個重要的臨床參數(shù),且比惡性腫瘤的尺寸以及臨床分期更為可靠。以往需要切除大群的淋巴結進行病理檢測,而今只需摘取前哨淋巴結進行組織學檢測就可得出相對準確的病理分期,這種檢測方法已經(jīng)大量應用于黑色素瘤[21]以及乳腺癌[22]檢測。
對于惡性腫瘤的遠處器官轉移,用2 種不同的模型加以解釋:①不依賴淋巴管的血源性遠處轉移模型:血管侵入到腫瘤細胞內,腫瘤細胞進入血流,隨血流到達遠處的器官,進而實現(xiàn)腫瘤的遠處轉移,其周圍淋巴結轉移被認為跟腫瘤的遠處器官轉移無關;②依賴淋巴管的連續(xù)的遠處轉移模型:腫瘤細胞侵入到周圍的淋巴結,經(jīng)由淋巴管匯入到胸導管或者主要的淋巴管,然后經(jīng)由鎖骨下靜脈進入血液,進而到達遠處器官,引起遠處器官的轉移[23]。2 種方法的共同點都是最終經(jīng)由血管轉移,但腫瘤細胞通過何種途徑轉移,需要運用動物實驗模型對腫瘤細胞進行標記,通過追蹤腫瘤細胞的運行軌跡方能驗證。
在惡性黑色素瘤患者中,惡性腫瘤淋巴管的生成以及重塑與患者的預后存在相關性。在臨床以及組織學的分析中,選取2 組相近的樣本,一組由周圍淋巴結的轉移,另一組則沒有,通過對腫瘤內淋巴管的計數(shù)可知,周圍淋巴結有轉移的一組,瘤內淋巴管的數(shù)量要多于另一組,且其無病生存周期更短[24]。這些發(fā)現(xiàn)使人們猜測是否可以把腫瘤內淋巴管的生成作為評估皮膚黑色素瘤淋巴結轉移風險參數(shù)。另一項關于表皮黑色素瘤的研究顯示,惡性腫瘤侵入淋巴管與腫瘤的前哨淋巴結轉移以及遠處轉移密切相關[25]。
有研究表明,在其他類型的腫瘤當中,通過對結腸癌的免疫組化染色發(fā)現(xiàn),通過檢測淋巴管標記物D2-40 可以確定腫瘤周圍毛細淋巴管的密度,對推斷腫瘤的區(qū)域淋巴結轉移以及肝轉移具有重要意義[26]。淋巴結的轉移已作為乳腺癌一個主要預測因素,用來預測患者的生存率。臨床數(shù)據(jù)顯示,淋巴管的生成有助于腫瘤淋巴結的轉移,盡管這是業(yè)界一個爭論的焦點但對于炎性乳癌患者來說,淋巴管內皮細胞的增殖明顯高于非炎性乳癌[27],因此,在炎性乳癌中可以認為淋巴管的生成有助于炎性乳癌向遠處轉移。
有其他實驗證實,原始生成的淋巴管而不是新生成的淋巴管同樣與腫瘤的遠處轉移存在聯(lián)系[28]。在一些人類的腫瘤當中,例如胰腺的導管癌,未發(fā)現(xiàn)淋巴管的生成跡象,但仍有淋巴結的轉移。淋巴結的早期轉移對胰腺癌來說很正常,通過臨床病理檢測發(fā)現(xiàn),腫瘤內的淋巴管密度相對于正常的胰腺組織反而降低。與正常胰腺組織相比,也沒有VEGF-C 和VEGF-D 的過度表達,淋巴結的轉移可能與原來生成的淋巴管有關,這與動物實驗的結論相一致[29]。
不同的研究實驗顯示,通過對淋巴管生長因子及其受體表達的檢測可以推斷腫瘤的預后。如在胃癌中,高表達VEGF-C 蛋白質的個體要比低表達的個體的預后要差[30];在肺癌、食管癌、前列腺癌、甲狀腺癌以及結直腸癌中,VEGF-C 的表達水平與腫瘤的淋巴管轉移存在相關性;在子宮內膜癌中,VEGF-D 及其受體VEGFR3 的表達水平可以預測子宮內膜浸潤深度以及有無淋巴結的轉移;在結直腸癌中,VEGF-D 已作為一個獨立的預測因素用于評估患者的無病生存率以及總體存活率[31]。
大多數(shù)的實驗研究集中于VEGF-C-VEGFR3 和VEGF-D-VEGFR3 信號通路,通過在小鼠同種異體的惡性腫瘤模型中發(fā)現(xiàn),通過抑制此信號通路能夠限制腫瘤的淋巴管生成,淋巴管的擴增和淋巴結的遠處轉移[12]。在黑色素瘤中發(fā)現(xiàn),淋巴管的生成可以作為黑色素瘤遠處轉移的一個預測因素;在其他腫瘤中,臨床通過抑制腫瘤淋巴管的生成可以抑制腫瘤淋巴結的轉移甚至遠處器官的轉移,通過抑制VEGFR3 的生成同樣能夠抑制血管的生成[32]。抑制VEGF-C-VEGFR3 和VEGF-D-VEGFR3 軸有助于抑制實體腫瘤的生長以及淋巴結的轉移,但是對于淋巴結轉移的腫瘤來說,對遠處器官轉移的抑制程度不得而知。一個潛在抑制腫瘤遷移的因素是機體的免疫功能,但實驗顯示,腫瘤的淋巴結轉移有助于機體對腫瘤抗原的免疫耐受[33]。
臨床上,已經(jīng)有作用于VEGF-C-VEGFR3 和VEGF-D-VEGFR3 軸的不同抑制劑的開發(fā)。例如,作用于VEGF-C,VEGF-D,VEGFR3 和NRP2 的單克隆抗體以及溶解VEGFR3 來隔離與VEGF-C,VEGF-D的結合。在2013 年,作用于VEGF-C 和VEGFR3 的單克隆抗體已用于臨床一期實驗?;趧游飳嶒為_發(fā)的抗淋巴管生成的治療方法應用于臨床,短期未見明顯的不良反應,但腫瘤患者何時用藥來控制腫瘤的轉移尚不可知。當今條件下,實體腫瘤主要通過手術切除來控制腫瘤生長和遠處轉移,如果已有遠處轉移,臨床上可以運用細胞毒性藥物進行化療。抗淋巴管生成的治療策略可以與化療聯(lián)合應用來增強效果或者用于手術前的治療來減小腫瘤的體積,進而減少手術的復雜程度。經(jīng)過分析此種方法對腫瘤周圍淋巴管的生成狀況的影響得出結論,如果能夠減少腫瘤周圍淋巴管的密度,將為許多早期既有轉移的惡性腫瘤提供手術機會[34]。給予早期的、未經(jīng)切除的腫瘤患者運用此種方法,不但能夠增加腫瘤切除的機會,還能夠預防腫瘤的遠處轉移與復發(fā)[35]。
關于淋巴管如何協(xié)助腫瘤細胞進行遠處轉移和擴散仍然存在疑問:①在分子機制水平上,惡性腫瘤細胞通過瘤內還是腫瘤周圍進入新生的或者重塑的淋巴管仍不可知;②腫瘤淋巴管的生成或者淋巴管的重塑是腫瘤淋巴結轉移或者遠處器官轉移的必要條件仍不可知;③腫瘤淋巴結的轉移程度對遠處器官的轉移的影響程度尚待定義,其產(chǎn)生機制尚待探索。在動物實驗中,通過示蹤惡性腫瘤細胞向淋巴結轉移有助于闡述腫瘤細胞通過淋巴結向遠處器官的轉移。在動物實驗中篩選并誘導破壞專門通過淋巴特異性轉錄啟動子進行調節(jié)的淋巴管亞型,可獲得各種淋巴管亞型的特征,同時也能夠獲取導致血管轉移、淋巴結轉移以及遠處器官轉移的淋巴管亞型的類型。此外,通過動物實驗誘導基因突變,能夠更進一步闡明淋巴管在腫瘤轉移中的作用。
對人類腫瘤基因組的研究才剛剛起步,通過對惡性腫瘤中突變基因的檢測能夠得到某一個基因的表達支持腫瘤細胞通過淋巴管轉移,例如VEGF-C或者VEGF-D 基因的過度表達。這些信息可以與臨床病理中關于腫瘤內或者周圍淋巴管的數(shù)據(jù)相結合。目前,新型分子技術的運用,例如新的成像方法以及對于淋巴管內皮細胞基因組的功能探索,能夠幫助識別不同器官特有的淋巴管的分子或者細胞特性。同樣,有助于提出新的診斷技術和治療策略,進而有助于我們了解淋巴系統(tǒng)對于惡性腫瘤進程的影響作用。
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