胰腺癌浸润及转移分子机制研究进展

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diagnosis of platelet disorders and classification．Semin Thromb Hemost，2008，34(6)：532—538． (收稿 日期 ：2009-08—12 修回日期：2009—09—20) 胰腺癌浸润及转移分子机制研究进展 林士波综述 程张军 石欣审校 【摘要】 浸润及转移是恶性肿瘤重要的生物学特征，是导致胰腺癌患者死亡的主要原因。目前研 究发现，胰腺癌浸润及转移与一系列分子生物学改变密切相关 ，包括肿瘤转移相关基因异常 、细胞外基 质降解、肿瘤诱导血管生成、细胞黏附力及细胞因子改变等 ，但其确切机制仍不明确，仍需进一步深入研 究。 【关键词】 胰腺肿瘤；基因；基质金属蛋白酶类；细胞黏附分子；细胞因子类 Progresses on the molecular mechanisms of invasion and metastasis of pancreatic neoplasms L1N Shi— bo．Department of General Surgery，Zhongda Hospital Affiliated to Southeast University，Nanfing 210009，China 【Abstract】 Invasion and metastasis are the important biological features of malignant neoplasms，and are the main reasons for the death of patients with pancreatic neoplasrns．Current researches find that invasion and metastasis of Dancreatic neoplasms are closely related to series of molecular biological changes，including。abnor— malities of tumor metastasis—related genes．degradation of extracellular matrix，tumor—induced angiogenesis， changes of the adhesion molecules and cytokines．However．the definite mechanism still remains unclear，and further researches are needed． 【Key words】 Pancreatic neoplasms；Gene；Matrix metalloproteinases；Cell adhesion molecule；Cyto— kine 胰腺癌恶性程度高，进展迅速，易发生血管浸润 及远处转移，手术切除率低，治疗效果差 ，5年总生存 率低于5％。深入研究胰腺癌浸润及转移的分子机 DOI：10．3760／cma．j．issn．1673—422X．2010．01．021 基金项目：国家自然科学基金资助项目(30700801) 作者单位：210009南京，东南大学附属中大医院普外科 · 综 述 · 制将有助于寻找新的有益的临床干预。 1 肿瘤转移相关基因 多种基因异常与胰腺癌浸润及转移密切相关。 1．1 NRAGE基 因 新近发现，神经营养因子受体-相互作用黑色素 瘤抗原(melanoma antigen，MAGE)同系物 (neurotro— phin receptor interacting MAGE hemolog，NRAGE)基 因产物羧基末端与黑色素瘤相关抗原家族基因有很 高的同源性，并在多种组织中达，主要参与细胞转 录和凋亡的调节。Chu等 报道，NRAGE基因过表 达可通过修饰及降解 p一连环蛋白、E一钙黏蛋白，调节 细胞间黏附，抑制细胞迁移；NRAGE基因过表达可使 PANC。1细胞株基质金属蛋白酶 2表达下降为对照 组的20％，通过小分子干扰 RNA沉默 NRAGE基因 后，基质金属蛋白酶 2表达较对照组上升了 90％。 提示 NRAGE基 因表达 可抑制基 质金属蛋 白酶 2 mRNA表达及基质金属蛋白酶 2的活性，抑制胰腺 癌细胞与细胞间黏附及胰腺癌转移。 1．2 高迁移率族蛋白A基因 高迁移 率族 蛋 白 A(high mobility group A， HMGA)基因编码产物广泛存在于真核生物细胞中， 因其在聚丙烯酰胺凝胶电泳中的高迁移率而得名，主 要参与基因转录调控、细胞转化，并与一些肿瘤的发 生发展有关。Hristov等 对 124例胰腺导管状腺癌 手术 切除标本 研究发现，HMGA 基 因编码 产物 HMGA2蛋白只在胰腺癌组织中表达，发生淋巴结转 移者高表达，总阳性率为44．4％(55／124)；未发生淋 巴结转移的胰腺癌患者 HMGA2蛋白阳性率仅 27％ (6／22)，而发生淋巴结转移的患者为48％(49／102)。 提示 HMGA2蛋 白的表达与胰腺癌转移有关，但 HMGA2蛋白表达与患者的生存期并无相关，其参与 胰腺癌转移机制尚不明确。 1．3 KISS1基因 KISS1基因最早发现于人类黑色素瘤细胞中，其 编码产物为 metastin，参与调节平滑肌细胞的运动功 能及自主和感觉神经信号的传递。Masui等 通过 研究 30例胰腺癌标本的 KISS1表达发现，KISS! mRNA阳性率为46．7％(14／30)，而正常胰腺组织阳 性率为 100％I夕 源性给予 metastin可以通过激活细 胞外调节蛋白激酶 1(ERK1)信号通路显著抑制 PANC一1胰腺癌细胞的迁移力，而对侵袭力影响不明 显。Nagai等 研究发现，metastin在胰腺癌中表达 阳性率为 24．5％(13／53)；metastin阳性及阴性胰腺 癌患者术后复发率分别为 38．5％和 70．0％(P = 0．04)；多变量分析发现，metastin过表达是一个独立 的良好预后预测因子 (危险 比 2．08，P =0．03)。 Katagiri等 发现胰腺癌患者血浆 metastin—L1水平 较健康对照组明显升高，但与肿瘤进展、浸润、淋巴结 及远隔器官转移并无相关，KISSI作为胰腺癌转移抑 制基因尚需要更多的实验证实。 2 细胞外基质及基底膜降解酶 肿瘤细胞离开原发灶转移到其他器官形成转移 志2010年 1月第37卷第 1期 J Int Oncol，Ja玎 20 ： ! ! 瘤，突破细胞外基质的结构屏障是前提条件，该过程 涉及多种酶的参与。 2．1 基质金属蛋 白酶 基质 金 属 蛋 白酶 (matrix metalloproteinases， MMP)是一个大家族，因其需要 Ca¨ 、zn¨ 等金属离 子作为辅助因子而得名，其家族成员具有相似的结 构，可通过酶解细胞外基质及基底膜，促进肿瘤细胞 的浸润及转移。新近发现 MMP．26在胰腺癌浸润及 转移中也发挥了重要的作用。Bister等 分析了 MMP一21及 MMP．26在 25例胰腺癌中的表达，发现 MMP．21在胰腺癌细胞中总阳性率为64％，分化程度 I、Ⅱ、Ⅲ级胰腺癌阳性率分别为66．7％、72．2％和 25％，并且 MMP．21在胰腺肿块中心区域明显浓聚； MMP一26在胰腺癌细胞中表达总阳性率为40％，分化 程度 I、Ⅱ、Ⅲ级胰腺癌阳性率分别为 100％、27．8％ 和 50％，淋巴结转移患者 MMP-26阳性率为71．4％ (10／14)，淋巴结阴性患者 MMP．26全部为阴性；胰 腺肿块周围正常胰管及血管壁 MMP一26的阳性率为 48％，高于肿块中心的阳性率，且 50％MMP-26阳性 样本表达层黏连蛋白5，而层黏连蛋白5已被证实与 胰腺癌的浸润及转移有关 j。据此，该研究者认为 MMP．21可作为胰腺癌分化程度的标志，而 MMP一26 主要与胰腺癌转移密切相关。 2．2 去整合蛋 白和金属蛋 白水解酶 去整合蛋白和金属蛋白水解酶(a disintegrin and metalloprotease，ADAM)属于跨膜糖蛋白家族，介导细 胞间的黏附与转移、基底膜蛋白的水解以及细胞外多 种受体 及信 号分 子 的解离。近来研 究表 明 J， ADAM8与胰腺癌的侵袭力有密切的关系，它包括相 对分子质量为90 000的金属蛋白酶结构域和相对分 子质量为 60 000的残基，前者具有蛋白水解功能，后 者介导细胞间黏附。Valkovskaya等 通过对 68例 胰腺导管状腺癌、28例慢性胰腺炎及 20例正常胰腺 组织样本研究发现，在 mRNA水平上，胰腺导管状腺 癌 ADAM8表达是慢性胰腺炎的 2．2倍，是正常胰腺 组织的5．3倍；在蛋 白质水平上，ADAM8在 79％胰 腺癌样本的细胞膜显示中等以上阳性；对淋巴结转移 的胰腺癌细胞进行免疫组化染色，ADAM8均显示出 中等以上阳性，通过小干扰 RNA的方法沉默胰腺癌 细胞 ADAM8基因表达后，胰腺癌细胞的侵袭力较对 照组下降了38％，说明ADAM8在胰腺癌浸润和转移 上起了一定的作用。 2．3 尿激酶型纤维蛋白溶酶原激活剂 尿激酶型纤维蛋 白溶酶原激 活剂 (urokinase plasminogen activator，uPA)通过与其受体结合，将无 2010年 1月第37卷第 1期 J Int Oncol，January 2010．Vo1．37．No．1 活性的纤维蛋白溶酶原前体物转化为纤维蛋白溶酶， 参与降解纤维蛋白及细胞外基质，促进肿瘤浸润及转 移。Shin等 。 通过联合检测 uPA及 E一钙黏蛋白在 53例胰腺癌 中的表达发现，uPA表达 的阳性率为 41．5％(22／53)，E一钙黏蛋白(一)、uPA(+)胰腺癌 患者远隔器官转移发生率为 83．3％，而 E一钙黏蛋白 (+)、uPA(一)患者为 34．1％，中位生存期两者分别 为 7．5个月与 18．7个月，差异均有显著统计学意义。 认为联合检测 uPA及 E 钙黏蛋白表达可以作为判断 胰腺癌转移的预测因子。 3 细胞黏附分子 细胞黏附分子是位于细胞膜上的糖蛋白，介导细 胞与细胞间、细胞与细胞外基质的选择性黏附，研究 发现，钙黏蛋白复合体与整合素的表达及功能异常与 胰腺癌转移密切相关。 3．1 E一钙黏蛋 白 E一钙黏蛋白主要通过肌动蛋 白细胞骨架与 、 B、^y及 p120连环蛋白连接形成钙黏蛋 白复合体稳 定细胞结构及细胞问黏附。E一钙黏蛋白是调控细胞 间黏附的关键分子，其表达降低或功能异常将导致恶 性肿瘤细胞浸润能力增加。最新发现，人类激肽释放 酶7(human kallikrein 7，KLK7)可通过作用E一钙黏蛋 白表达，改变胰腺癌浸润及侵袭能力。KLK7是组织 激肽释放酶基因家族成员之一，该家族表达丝氨酸蛋 白酶。Johnson等¨¨ 通过检测 KLK7在胰腺癌组织中 的表达发现，KLK7阳性率为 70％，而非癌性组织阳 性率仅为 15％，同时发现 KLK7能够促使 E一钙黏蛋 白自肿瘤细胞膜上解离形成可溶性 E一钙黏蛋白，进 而干扰肿瘤细胞之间的黏附，促进肿瘤的浸润及转 移。 3．2 p120连环 蛋 白 p120连环蛋白主要作用是通过延长 E一钙黏蛋 白的半衰期来维持其在膜上的数量，避免 E一钙黏蛋 白被迅速降解。Mayerle等 ¨对 32例胰十二指肠切 除标本进行免疫组化染色发现，p】2O连环蛋 白在所 有胰腺癌组织胞质均阳性表达，其中，43％强阳性， 38％中度阳性，19％弱阳性；胞质阳性表达为主的病 例平均生存期为 9个月，而细胞膜表达为主的病例平 均生存期为 24个月，差异有显著统计学意义；通过小 于扰 RNA沉默 p120连环蛋白基因后，胰腺癌细胞的 增殖力较对照组下降了39．6％，提示 p120连环蛋白 与胰腺癌增殖及预后密切相关。Seidel等 发现，相 对分子质量为95 000 pl20连环蛋白亚型其酪氨酸残 基是非磷酸化的，并与 E一钙黏蛋白形成复合体调节 细胞间黏附，影响胰腺癌细胞的侵袭力，但 p120连环 蛋白在胰腺癌转移中的作用尚未见报道。 3．3 整合素 整合素是由 、B两条 I型跨膜蛋白链以非共价 键连接组成的异双源体，与细胞黏附分子及细胞外基 质相结合，增强细胞间黏附，在防止肿瘤细胞转移上 发挥重要 作用。Grzesiak等 ¨研究证实，整合素 6p1可以上调层黏连蛋白一1培养基中 MiaPaCa．2 细胞株的趋化因子受体4的表达，通过单克隆抗体消 除o【6亚单位后，趋化因子受体4表达下降了25％， 胰腺癌细胞的迁移能力下降超过 90％，证实整合素 56131在胰腺癌侵袭及转移中起了重要的作用；整合 素 56131及整合素 3Bl还可以促进白细胞介素8过 表达，并通过转化生长因子一p(TGF—p)信号转导通 路增强胰腺癌转移潜能。 4 与浸润及转移相关的细胞因子 细胞因子是由机体细胞合成和分泌的具有生物 活性的低分子量糖蛋白或多肽的统称。近年发现，肿 瘤细胞能通过合成分泌多种细胞因子改变其侵袭转 移潜能。 4．1 血管内皮生长因子及其受体 血管内皮生长 因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)是以二硫键相连的寡二聚体糖蛋白，有 5种异构体，与肿瘤浸润及转移相关的主要是 VEGF— c及 VEGF．D，它们通过与高亲和力的跨膜受体结合 引起蛋白质酪氨酸激酶磷酸化，启动胞内信号转导， 起到增加血管通透I生、刺激新生毛细血管及淋巴管的生 成、促进瘤细胞转移等作用。Hoffmann等 副¨对33例发 生淋巴结转移的胰腺癌手术切除标本研究发现，胰腺癌 淋巴结转移与 VEGF高表达相关 (P =0．04)。Wei 等 ¨研究发现，VEGF可通过活化信号转导和转录激 活因子3(STAT3)信号通路诱导肿瘤新生血管的生成， 促进肿瘤的增殖与转移。VEGF主要与相应的受体结 合发挥作用，VEGFR一2是血 管生成 调节 因子，而 VEGFR一3则主要参与淋巴管生成的调节。Schneider 等 研究发现，VEGFR一3主要表达于胰腺癌基质细 胞中，胰腺癌细胞可通过旁分泌 VEGF—C的方式促进 胰腺癌基质细胞 VEGFR一3的活化，诱导肿瘤细胞进 入癌周淋巴管，促进胰腺癌转移；进一步形态学染色 发现，胰腺癌组织内淋巴管通常是塌陷的，很少能形 成正常的管腔，且在基质中分散存在，不与血管伴行， 而癌周淋巴管通常拥有宽大的管腔，与血管伴行，部 分癌周淋巴管管腔内可见癌细胞充满其中，提示癌周 淋巴管在肿瘤的转移中起主要作用。 4．2 趋化 因子配体 14 趋化因子配体 14(CXCL14)属于趋化因子 CXC · 68· 志2010年 1月第 37卷第 期 』 nt Q ：』塑 2 !： Z 家族，CXC家族主要功能是募集、活化中性粒细胞， 但新近研究发现 ，它们可以通过介导新生血管生 成调控肿瘤生长、浸润及转移。Wente等 ¨报道，胰 腺 癌 组 织 CXCL14 阳性 率 为 51．2％ (20／39)， CXCL14通过激活核因子一KB(NF—KB)途径上调 P65 蛋白，使 PANC．1细胞株侵袭力上升 1．5倍，但不改 变胰腺癌细胞 的活力及对 化疗 的敏感性，认 为 CXCL14在调节胰腺癌细胞的侵袭力上发挥了重要的 作用。 4．3 CD133 CD133是 多种肿瘤 干细胞表 面标志，Maeda 等 报道 CD133的表达与胰腺癌的淋巴结转移相 关，CD133在 胰 腺 癌 中 的表 达 阳性 率 为 60％ (48／80)，多分布于癌周组织中，与患者的淋巴结浸 润及转移、VEGF—C表达及较差的5年生存率相关， 可作为独立的预后预测因子。 5 结语 浸润及转移是恶性肿瘤区别于良性肿瘤的重要 特点，浸润破坏肿瘤临近结构，转移引起远隔器官功 能丧失，最终导致患者死亡。肿瘤的浸润及转移是一 个复杂的分子生物学过程，涉及到相关基因及人体免 疫功能的改变，也涉及到与转移相关酶及细胞因子的 参与，深人研究胰腺癌浸润及转移机制并在基因、蛋 白质及组织水平上给予有效的干预，将有助于提高胰 腺癌的治疗效果。 参 考 文 献 [1]Chu CS，Xue B，Tu C，et a1．NRAGE suppresses metastasis of melano— ma and pancreatic cancer in vitro and in vivo．Cancer Lett，2007，250 (2)：268·275． [2]Hristov AC，Cope L，Reyes MD，et 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