癌細胞侵襲是指腫瘤細胞向區域性侵犯或遠處轉移
瘤細胞侵襲轉移的機制
瘤細胞由其原發部位侵入血管或淋巴管或體腔,部分細胞被血流、淋巴流帶到另一部位或器官,在該處繁殖生長,形成與原發瘤同樣型別的腫瘤,這一過程即為轉移。轉移惡性腫瘤最重要的特徵之一,也是影響患者預後的主要因素。
1889年Paget提出了“種子與土壤”學說,認為只有當合適的腫瘤細胞(種子)與特定的組織或器官(土壤)提供的生長環境有特殊的親和力時才會轉移。近年來,對這一學說有了新的認識。1977年Fidler等人首次證實腫瘤細胞的異質性—即原發腫瘤組織中的瘤細胞具有不同的生物特性,其中就有某些具有轉移潛能的細胞。這些細胞在宿主的選擇壓力之下,具有遷移性、浸潤性,形成瘤栓,在迴圈中存活,在遠處毛細血管床滯留和浸潤器官實質並增殖,最終形成一個單克隆的轉移灶。這一群轉移細胞在此過程中,細胞遺傳學不穩定性不斷增加,也就是說轉移性越高,表型改變越快逃避外界治療的可能性越大。同時,器官環境對腫瘤細胞有多方面的調節作用。透過對腫瘤患者的臨床觀察和實驗性腫瘤的研究,發現腫瘤在特定的器官的轉移不依賴其血流率、血管分佈或到達該器官的瘤細胞的數量。腫瘤細胞隨迴圈到達許多器官的微血管系統,但只浸潤某些器官的實質。可見轉移的行成是那些具有高轉移能力的細胞亞群與相適應環境相互作用的結果。
所有的腫瘤發生轉移,基本步驟相似。一般有以下幾方面:
一. 瘤細胞從原發瘤體脫落
腫瘤形成以後,透過所在器官的彌散獲得最初的生長營養,細胞逐漸分化、增生。當瘤體直徑達到2mm以上,增殖生長要靠足夠的血液供應。研究證明腫瘤細胞及間質細胞釋放促血管生成的因子如血管內皮細胞生長因子(vascular endothelial cell growth factor ,VEGF),血管形成素(angiogenin),成纖維細胞生長因子(fibroblast growth factor,FGF),白細胞介素-8(interleukin-8),血小板來源的內皮細胞生長因子(platelet-derived endothelial cell growth factor, PD-ECGF)等。這些因子使內皮細胞遷移、增殖形成管腔結構,最終在瘤體內部形成微血管網。
已有結果證明瘤細胞之間相互黏著的能力較正常細胞為低,透射電鏡顯示多種腫瘤細胞的橋粒、半橋粒和間隙連線數量減少。細胞內的鈣含量也減少,這些都是構成粘附力降低的原因之一。另外還有報告瘤細胞表面電荷密度增加,相互排斥力加大,尤其是轉移率高的細胞電泳率增高,這使得瘤細胞從瘤體脫落的可能性增加。 還有細胞表面的某些粘附分子缺失令細胞間連線遭受破壞,也有脫落的危險。
二. 瘤細胞侵襲周圍組織
侵襲是腫瘤轉移的前奏,轉移是侵襲的繼續和結果。瘤細胞從母體脫落和向周圍組織侵襲可同時進行,或有前有後。Virchow在十九世紀就指出癌細胞具有阿米巴運動,且速度快於非惡性細胞。近期多位作者指出,在這一過程中腫瘤細胞利用偽足運動,表面分泌多種因子,細胞骨架產生相應變化,完成定向運動。
在侵襲的過程中,至少有五類因子參與:1。運動因子。多由腫瘤細胞分泌它能多方面刺激細胞運動如趨化、吞噬等。分裂素就是重要的一類。分裂素又可以為三類,具有代表性的有自分泌因子(AMF)、肝細胞生長因子(HGF)、表皮生長因子(EGF)、轉化生長因子(TGF)等;2。粘附分子。是一類參與細胞間或細胞與間質相互作用的細胞表面結構。由四個超家族組成—整合素,鈣粘連素,免疫球蛋白,選擇素。其中整合素研究較多,它可以賦予細胞與基底膜相互作用的能力,利於腫瘤細胞的粘附。3。趨化因子。細胞外基質、基底膜是腫瘤轉移的一道屏障,它們由纖維結合素、層粘連蛋白、玻璃體結合蛋白、Ⅳ型膠原、彈性蛋白組成。一旦降解釋放出來就會起到趨化因子的作用,導向釋放的部位。4。胞外基質降解酶。為蛋白水解酶可降解基質。常見的有基質金屬蛋白酶(MMP),胞漿酶,尿激酶纖維蛋白溶酶原啟用因子(uPA),組織蛋白酶。5。血管形成因子。血管形成本身就有一定的侵蝕性,腫瘤細胞可以沿著新生血管所開啟的膠原裂隙侵蝕,因此血管形成是腫瘤侵襲的一個條件。
三. 瘤細胞侵入血管或淋巴管
腫瘤細胞進入進入迴圈之前,侵入血管、淋巴管是必經的步驟。新生的腫瘤血管內皮和基底膜都有缺陷,腫瘤細胞易於穿越基底膜屏障進入迴圈。其成就前已述及,透過大量的蛋白-蛋白和蛋白-多糖的相互作用構成穩定的有機體。具有轉移潛能的細胞較其它細胞更易結合Ⅳ型膠原,之後偽足表面的蛋白水解酶可降解間質膠原和蛋白多糖。使基底膜的連續性、完整性遭到破壞。瘤細胞的細胞骨架發生相應的變化,細胞形態發生改變,遊入血管。
四. 瘤細胞迴圈中
進入迴圈的瘤細胞絕大多數被迅速清除,只有不足1%的細胞最終存活,而且各種腫瘤的存活能力在本質上還有差異。鏡下可見腫瘤細胞形成聚集體,其生存能力大大增加。纖維蛋白沉積物、血小板聚集體粘附於瘤細胞表面形成瘤栓,可以保護之免受機體免疫系統清除及機械的損傷。並利於其滯留於毛細血管床。在腫瘤細胞透過毛細血管時,剪下力和細胞因子活化內皮細胞,產生一氧化氮(nitric oxide, NO)。同時活化的吞噬細胞也產生一氧化氮。它可以調節血管的擴張和血小板凝集,進而影響細胞的滯留。還能誘導細胞凋亡,甚至直接發揮細胞毒作用。最終,僅一小部分經過“篩選”的細胞存活,到達靶器官。
五. 腫瘤細胞的滯留、粘附、穿出管壁
毛細血管的內皮細胞快速更新和脫落是正常的連續生理活動。同時,內皮細胞的磨損和撕裂也能導致暫時的裂隙並暴露基底膜。腫瘤的粘附分子可以將腫瘤瘤栓粘附於該處,瘤栓中的血小板也能與損傷內皮細胞表面的纖維蛋白沉積物加強這種結合作用。於是,腫瘤細胞-血小板-淋巴細胞團塊滯留成功。另有報道瘤細胞的滯留粘附有器官特異性。
上過程有多種因子參與除粘附分子、趨化因子之外,還有一類所謂的歸巢因子。定址素和歸巢受體就是典型的代表。它們幫助腫瘤尋找靶器官。位於腫瘤細胞的歸巢受體與內皮細胞表面的定址素結合,使細胞靶向錨著。CD44作為轉移抑制基因被認為是歸巢受體參與細胞間細胞基質間的訊號轉導。ICAM-1 ,骨橋蛋白(OPN)同樣也有類似的作用。
粘附後的細胞團迅速生長,並分泌基質降解酶(如前述)第二次破壞基底膜,進入器官實質。
六. 轉移瘤的形成
瘤細胞穿出後,與血管外的基質發生第三次粘附,這種粘附力高於對非靶器官實質細胞的粘附,又顯示了其器官特異性。最初的轉移瘤是在靶器官毛細血管周圍形成的微小病灶。在缺乏支援組織的情況下,部分微小轉移灶被宿主免疫系統清除。另一些克隆灶透過自分泌的血形成因子(前述)及時獲得血供,並在與宿主相互作用中,自分泌、旁分泌一些生長因子,促使細胞增殖形成大的瘤體。關於轉移瘤生長相關的細胞因子,近年來研究較多的有bFGF, IL-8, IGF-Ι,IGF-Ⅱ, EGF, IL-6, TGF-β。BFGF,IL-8作為黑色素瘤自分泌的因子可以促進轉移灶的增殖,成骨細胞分泌bFGF,IL-6則可刺激前列腺癌轉移細胞的生長。骨髓裡的TGF-β, IGF-Ι、Ⅱ則是作為多發性骨髓瘤、乳腺癌的生長因子。轉移瘤在區域性的正負調節機制及宿主的免疫系統影響下,或侷限於原位處於休眠狀態,或打破平衡,不斷增大甚至再次浸潤轉移,形成轉移瘤的轉移。
總之,轉移是一個連續的過程,轉移的最終結果由轉移細胞與宿主體內各平衡因素之間相互作用決定。轉移瘤的形成是靠破壞體內平衡來實現的。研究這一機制,將為腫瘤轉移的治療提供新的思路和方法
癌細胞侵襲是指腫瘤細胞向區域性侵犯或遠處轉移
瘤細胞侵襲轉移的機制
瘤細胞由其原發部位侵入血管或淋巴管或體腔,部分細胞被血流、淋巴流帶到另一部位或器官,在該處繁殖生長,形成與原發瘤同樣型別的腫瘤,這一過程即為轉移。轉移惡性腫瘤最重要的特徵之一,也是影響患者預後的主要因素。
1889年Paget提出了“種子與土壤”學說,認為只有當合適的腫瘤細胞(種子)與特定的組織或器官(土壤)提供的生長環境有特殊的親和力時才會轉移。近年來,對這一學說有了新的認識。1977年Fidler等人首次證實腫瘤細胞的異質性—即原發腫瘤組織中的瘤細胞具有不同的生物特性,其中就有某些具有轉移潛能的細胞。這些細胞在宿主的選擇壓力之下,具有遷移性、浸潤性,形成瘤栓,在迴圈中存活,在遠處毛細血管床滯留和浸潤器官實質並增殖,最終形成一個單克隆的轉移灶。這一群轉移細胞在此過程中,細胞遺傳學不穩定性不斷增加,也就是說轉移性越高,表型改變越快逃避外界治療的可能性越大。同時,器官環境對腫瘤細胞有多方面的調節作用。透過對腫瘤患者的臨床觀察和實驗性腫瘤的研究,發現腫瘤在特定的器官的轉移不依賴其血流率、血管分佈或到達該器官的瘤細胞的數量。腫瘤細胞隨迴圈到達許多器官的微血管系統,但只浸潤某些器官的實質。可見轉移的行成是那些具有高轉移能力的細胞亞群與相適應環境相互作用的結果。
所有的腫瘤發生轉移,基本步驟相似。一般有以下幾方面:
一. 瘤細胞從原發瘤體脫落
腫瘤形成以後,透過所在器官的彌散獲得最初的生長營養,細胞逐漸分化、增生。當瘤體直徑達到2mm以上,增殖生長要靠足夠的血液供應。研究證明腫瘤細胞及間質細胞釋放促血管生成的因子如血管內皮細胞生長因子(vascular endothelial cell growth factor ,VEGF),血管形成素(angiogenin),成纖維細胞生長因子(fibroblast growth factor,FGF),白細胞介素-8(interleukin-8),血小板來源的內皮細胞生長因子(platelet-derived endothelial cell growth factor, PD-ECGF)等。這些因子使內皮細胞遷移、增殖形成管腔結構,最終在瘤體內部形成微血管網。
已有結果證明瘤細胞之間相互黏著的能力較正常細胞為低,透射電鏡顯示多種腫瘤細胞的橋粒、半橋粒和間隙連線數量減少。細胞內的鈣含量也減少,這些都是構成粘附力降低的原因之一。另外還有報告瘤細胞表面電荷密度增加,相互排斥力加大,尤其是轉移率高的細胞電泳率增高,這使得瘤細胞從瘤體脫落的可能性增加。 還有細胞表面的某些粘附分子缺失令細胞間連線遭受破壞,也有脫落的危險。
二. 瘤細胞侵襲周圍組織
侵襲是腫瘤轉移的前奏,轉移是侵襲的繼續和結果。瘤細胞從母體脫落和向周圍組織侵襲可同時進行,或有前有後。Virchow在十九世紀就指出癌細胞具有阿米巴運動,且速度快於非惡性細胞。近期多位作者指出,在這一過程中腫瘤細胞利用偽足運動,表面分泌多種因子,細胞骨架產生相應變化,完成定向運動。
在侵襲的過程中,至少有五類因子參與:1。運動因子。多由腫瘤細胞分泌它能多方面刺激細胞運動如趨化、吞噬等。分裂素就是重要的一類。分裂素又可以為三類,具有代表性的有自分泌因子(AMF)、肝細胞生長因子(HGF)、表皮生長因子(EGF)、轉化生長因子(TGF)等;2。粘附分子。是一類參與細胞間或細胞與間質相互作用的細胞表面結構。由四個超家族組成—整合素,鈣粘連素,免疫球蛋白,選擇素。其中整合素研究較多,它可以賦予細胞與基底膜相互作用的能力,利於腫瘤細胞的粘附。3。趨化因子。細胞外基質、基底膜是腫瘤轉移的一道屏障,它們由纖維結合素、層粘連蛋白、玻璃體結合蛋白、Ⅳ型膠原、彈性蛋白組成。一旦降解釋放出來就會起到趨化因子的作用,導向釋放的部位。4。胞外基質降解酶。為蛋白水解酶可降解基質。常見的有基質金屬蛋白酶(MMP),胞漿酶,尿激酶纖維蛋白溶酶原啟用因子(uPA),組織蛋白酶。5。血管形成因子。血管形成本身就有一定的侵蝕性,腫瘤細胞可以沿著新生血管所開啟的膠原裂隙侵蝕,因此血管形成是腫瘤侵襲的一個條件。
三. 瘤細胞侵入血管或淋巴管
腫瘤細胞進入進入迴圈之前,侵入血管、淋巴管是必經的步驟。新生的腫瘤血管內皮和基底膜都有缺陷,腫瘤細胞易於穿越基底膜屏障進入迴圈。其成就前已述及,透過大量的蛋白-蛋白和蛋白-多糖的相互作用構成穩定的有機體。具有轉移潛能的細胞較其它細胞更易結合Ⅳ型膠原,之後偽足表面的蛋白水解酶可降解間質膠原和蛋白多糖。使基底膜的連續性、完整性遭到破壞。瘤細胞的細胞骨架發生相應的變化,細胞形態發生改變,遊入血管。
四. 瘤細胞迴圈中
進入迴圈的瘤細胞絕大多數被迅速清除,只有不足1%的細胞最終存活,而且各種腫瘤的存活能力在本質上還有差異。鏡下可見腫瘤細胞形成聚集體,其生存能力大大增加。纖維蛋白沉積物、血小板聚集體粘附於瘤細胞表面形成瘤栓,可以保護之免受機體免疫系統清除及機械的損傷。並利於其滯留於毛細血管床。在腫瘤細胞透過毛細血管時,剪下力和細胞因子活化內皮細胞,產生一氧化氮(nitric oxide, NO)。同時活化的吞噬細胞也產生一氧化氮。它可以調節血管的擴張和血小板凝集,進而影響細胞的滯留。還能誘導細胞凋亡,甚至直接發揮細胞毒作用。最終,僅一小部分經過“篩選”的細胞存活,到達靶器官。
五. 腫瘤細胞的滯留、粘附、穿出管壁
毛細血管的內皮細胞快速更新和脫落是正常的連續生理活動。同時,內皮細胞的磨損和撕裂也能導致暫時的裂隙並暴露基底膜。腫瘤的粘附分子可以將腫瘤瘤栓粘附於該處,瘤栓中的血小板也能與損傷內皮細胞表面的纖維蛋白沉積物加強這種結合作用。於是,腫瘤細胞-血小板-淋巴細胞團塊滯留成功。另有報道瘤細胞的滯留粘附有器官特異性。
上過程有多種因子參與除粘附分子、趨化因子之外,還有一類所謂的歸巢因子。定址素和歸巢受體就是典型的代表。它們幫助腫瘤尋找靶器官。位於腫瘤細胞的歸巢受體與內皮細胞表面的定址素結合,使細胞靶向錨著。CD44作為轉移抑制基因被認為是歸巢受體參與細胞間細胞基質間的訊號轉導。ICAM-1 ,骨橋蛋白(OPN)同樣也有類似的作用。
粘附後的細胞團迅速生長,並分泌基質降解酶(如前述)第二次破壞基底膜,進入器官實質。
六. 轉移瘤的形成
瘤細胞穿出後,與血管外的基質發生第三次粘附,這種粘附力高於對非靶器官實質細胞的粘附,又顯示了其器官特異性。最初的轉移瘤是在靶器官毛細血管周圍形成的微小病灶。在缺乏支援組織的情況下,部分微小轉移灶被宿主免疫系統清除。另一些克隆灶透過自分泌的血形成因子(前述)及時獲得血供,並在與宿主相互作用中,自分泌、旁分泌一些生長因子,促使細胞增殖形成大的瘤體。關於轉移瘤生長相關的細胞因子,近年來研究較多的有bFGF, IL-8, IGF-Ι,IGF-Ⅱ, EGF, IL-6, TGF-β。BFGF,IL-8作為黑色素瘤自分泌的因子可以促進轉移灶的增殖,成骨細胞分泌bFGF,IL-6則可刺激前列腺癌轉移細胞的生長。骨髓裡的TGF-β, IGF-Ι、Ⅱ則是作為多發性骨髓瘤、乳腺癌的生長因子。轉移瘤在區域性的正負調節機制及宿主的免疫系統影響下,或侷限於原位處於休眠狀態,或打破平衡,不斷增大甚至再次浸潤轉移,形成轉移瘤的轉移。
總之,轉移是一個連續的過程,轉移的最終結果由轉移細胞與宿主體內各平衡因素之間相互作用決定。轉移瘤的形成是靠破壞體內平衡來實現的。研究這一機制,將為腫瘤轉移的治療提供新的思路和方法