結直腸癌肝轉移機制研究新進展

鄒貴軍，王 迪，胡遠亮，馮 奇，胡時棟，杜曉輝

結直腸癌肝轉移機制研究新進展

鄒貴軍，王 迪，胡遠亮，馮 奇，胡時棟，杜曉輝

近年來我國結直腸癌發病率呈上升趨勢，肝臟轉移是影響結直腸癌患者預后和長期生存的主要原因。結直腸癌肝臟轉移是多因素參與、多步驟的復雜生物學過程，其作用機制目前仍不清楚。作者旨在對結直腸癌肝臟轉移的機制及新進展作一綜述。

結直腸癌；藥物療法；腫瘤轉移；繼發性肝腫瘤

結直腸癌(colorectal cancer，CRC)是消化道常見的惡性腫瘤之一[1]，肝臟轉移是影響CRC患者預后的主要原因。因此，對結直腸癌肝臟轉移(colorectal cancer liver metastases，CRCLM)發生機制的探索及如何早期診治原發腫瘤和肝臟轉移灶以延長患者生存期是目前的研究熱點。作者就CRCLM機制新進展作一綜述，望能為CRCLM的研究提供一些思路。

1 癌細胞的脫落

癌細胞的脫落是發生遠處轉移的第一步，是基因調控、癌細胞、細胞外微環境等多種因素共同作用的結果。

1.1 癌細胞因素 ①隨機突變學說，癌基因、抑癌基因、錯配修復基因等的改變，使正常的結直腸上皮細胞演變成具有不同侵襲、轉移能力的癌細胞[2]。正因如此腫瘤治療需個體化，惡性程度不等的腫瘤在不同體質的患者身體內具有不同的侵襲能力，其治療效果也不同。長鏈非編碼RNA(long non-coding RNAs，lncRNAs)是近年來被新發現的一種調控分子，在惡性腫瘤的進展中，可能在調節控制表觀遺傳學、基因轉錄、蛋白生成中發揮重要作用[3]。Ye等[4]采用基因芯片分析及定量聚合酶鏈反應技術，發現lncRNAs的高表達促進CRC細胞發生肝轉移，可作為CRC患者預后的獨立指標。最近，Li等[5]在lnc-RNA FOXP4-AS1對腫瘤進展的影響研究中發現，FOXP4-AS1在CRC組織和細胞系中表達均升高，其表達水平與病理進展階段和腫瘤大小呈正相關，利用小干擾RNA沉默FOXP4-AS1表達可抑制CRC細胞增殖并誘導細胞凋亡。Lu等[6]研究表明，lnc-RNA PANDAR在CRC組織和細胞系有較高的表達，且高表達lncRNA PANDAR的患者總體存活率相對較低；在體外實驗中通過抑制PANDAR的表達可抑制腫瘤細胞的增殖、遷移、侵襲和誘導細胞凋亡，并且PANDAR是通過抑制E-鈣黏蛋白、β-鏈蛋白的表達和增加N-鈣黏蛋白的表達來影響上皮-間質轉化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)，進而促進腫瘤細胞遠處轉移。此外，研究還發現lnc-RNA ZFAS1、lncRNA AK027294、lncRNA HOXA、HOXAGHET1等基因在CRC中具有類似功能[7-10]。②腫瘤干細胞學說[11]，促進惡性腫瘤不斷增殖進而發生遠處轉移是由少數具有超強增殖、多向分化能力的干細胞樣腫瘤細胞決定的。當CRC細胞表達CD133、CD44、CD26時患者發生肝轉移的概率明顯增加[12]。研究發現，CD133＋、CD133－細胞都能在小鼠體內形成移植瘤，CD133－細胞形成腫瘤的惡性程度高于CD133＋[13-15]。研究發現CD26＋CRC干細胞與CRCLM密切相關，而且CD26與腫瘤低分化和微血管浸潤也有相關性[16]。CD44是一種位于細胞膜表面的跨膜蛋白，在腫瘤轉移中起重要作用。研究證實，CD44＋的細胞群體具有典型的干細胞特征，其增殖、侵襲能力顯著強于CD44－的細胞群體[17]。

1.2 細胞外基質因素 細胞外基質是微環境的重要組成部分，包括層黏連蛋白、透明質酸、蛋白聚糖等。癌細胞通過黏附分子受體與細胞外基質進行物質交換，對癌細胞的代謝、增殖、遷移等功能產生重要影響。癌細胞及周圍間質細胞分泌不同的蛋白或酶促進細胞外基質的合成與分解。其中，基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)和金屬蛋白酶組織抑制因子(tissue inhabitors of metalloproteinases，TIMPs)是構成細胞外基質的主要蛋白分解酶。若細胞外基質合成與分解的動態平衡出現失衡，就會影響腫瘤細胞的黏附，促進腫瘤細胞發生遠處轉移[18]。MMP-1是一種可降解膠原纖維酶，在正常成人組織中表達很低，但在腫瘤組織中的表達明顯增高。研究證實，MMP-1分泌與腫瘤轉移有直接相關性，MMP-2抑制轉移灶的生長，而MMP-9抑制腫瘤入侵肝臟階段[19-20]。Yan等[21]應用定量聚合酶鏈反應檢測236例CRC組織及癌旁組織中MMP-13信使RNA(messenger RNA，mRNA)，發現癌組織中MMP-13 mRNA表達較癌旁組織明顯升高，與腫瘤進展階段、淋巴結轉移、肝轉移呈正相關。但TIMP-1除抑制腫瘤的轉移生物活性外，在腫瘤細胞到達肝臟前，通過改變肝細胞和分子特征，為腫瘤細胞創造適宜的定植環境。Lorenc等[22]研究發現，TIMP-1不僅在原發癌細胞中表達水平升高，在肝臟轉移癌的表達水平升高更加明顯，并可通過誘導肝細胞生長因子信號途徑促進CRCLM，它的濃度決定了其促細胞增殖、轉移和抗細胞凋亡的作用。Seubert等[23]在動物實驗中發現，小鼠肝臟中TIMP-1可通過誘導基質細胞衍生因子-1(stromal cell derived factor-1，SDF-1)來招募周圍的中性粒細胞，抑制SDF-1可使中性粒細胞減少，提示中性粒細胞在TIMP-1誘導的CRCLM中起重要作用；結合臨床資料分析發現，TIMP-1水平升高與CRC復發、肝轉移呈正相關，提示TIMP-1促進腫瘤轉移。

1.3 血管、淋巴管因素 隨著腫瘤的不斷增大，部分腫瘤細胞會出現不同程度的缺氧，缺氧可激活缺氧誘導因子、血管內皮生長因子等的合成，進而促進癌細胞血管、淋巴管的增殖。這些因子可與內皮細胞相互作用，激活多種信號通路，進一步促進腫瘤細胞血管生長、遠處轉移。正因如此，抗血管內皮生長因子的靶向藥物(如貝伐單抗)可有效阻斷腫瘤血管、淋巴管生成，緩解腫瘤進展，側面驗證了此機制。Cacchi等[24]研究發現，CRC細胞可誘導癌組織內淋巴管生成，從而增強腫瘤細胞進入淋巴循環系統的能力并促進轉移。

1.4 EMT因素 除腫瘤細胞、細胞外基質、血管、淋巴管等因素外，EMT是促進腫瘤細胞脫落的又一重要因素。EMT是指各種因素促使上皮細胞轉化為具有間質細胞表型的現象。其特征為細胞黏附分子(如E-鈣黏蛋白)表達減少、細胞角蛋白轉化為波形蛋白為主的細胞骨架及具有間質細胞特征等。整個過程由3組調控因子通過抑制E-鈣黏蛋白表達來演變:第1組由SNAIl、SNAI2的Snail鋅指蛋白家族組成；第2組由ZEB1、ZEB2組成；第3組由TWIST1、TWIST2家族成員組成。

除以上3個家族外，近年又發現許多其他家族轉錄因子也參與了CRC的進展和EMT，如OCT4、SOX2、B7-H3等。Jiang等[25]研究發現，共刺激分子B7-H3在CRC組織中表達升高，其通過抑制E-鈣黏蛋白、β-連環蛋白表達和上調N-鈣黏蛋白、波形蛋白表達，并通過激活磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B通路上調Smad1表達促進EMT，進而使腫瘤細胞轉移。Qin等[26]在研究CRC遠處轉移的機制中，發現人端粒酶反轉錄酶和E盒結合鋅指蛋白-1形成復合物直接結合E-鈣黏蛋白啟動子，抑制E-鈣黏蛋白的表達，同時促進CRC細胞發生EMT。腫瘤細胞到達靶器官后，在多種因素(如p53基因突變、SNAI2上調、E-鈣黏蛋白啟動子甲基化等)調控下，下調并激活E-鈣黏蛋白，使其重新獲得增殖能力，這些間質細胞恢復成上皮樣細胞，為血液中的“種子”定植“土壤”提供條件。

2 免疫逃逸及防御機制失衡

腫瘤細胞免疫逃逸機制主要有:①癌細胞自身免疫原性較低，并具有一定抗原調節轉變能力；細胞組織相容性抗原分子表達異常，缺乏共刺激分子的表達和T細胞活化的第二信號系統，使T細胞不能識別腫瘤抗原。②宿主的抗原呈遞細胞功能缺陷，無法呈遞腫瘤抗原，不能激活T細胞使其識別并殺傷腫瘤細胞。近年來，有學者提出新的腫瘤細胞免疫逃逸機制:①惡性腫瘤細胞通過表達巨噬細胞清道夫受體CD163或CD68獲得免疫細胞功能和表型特征；②腫瘤細胞通過與基質細胞的相互作用激活致癌通路；③產生的抗炎細胞因子和免疫抑制代謝物(腺苷)最終使腫瘤微環境呈低免疫原性。在免疫逃避和腫瘤細胞抗原表觀因素的研究中，NT5E/ CD73獲得了極大關注，NT5E/CD73是胞外腺苷產生過程中的限速酶，是ATP轉為腺苷的免疫抑制的作用位點；腺苷通過激活腫瘤、內皮細胞或免疫細胞上的同源受體，以旁分泌和自分泌方式發揮促腫瘤作用；NT5E/CD73水平升高與患者預后顯著相關；與原發腫瘤或癌旁組織相比，肝臟轉移瘤的NT5E/ CD73的表達是升高的，與腫瘤相關巨噬細胞表達相關，但與錯配修復不相關；多種原癌基因通路可以協同誘導惡性細胞表達NT5E/CD73，以增強結腸惡性腫瘤細胞間旁分泌/自分泌作用而逃避免疫監視、促進轉移[27]。

在CRCLM進程中，腫瘤細胞生長的微環境發生了巨大變化，包括腫瘤細胞相關炎癥反應和腫瘤微血管的新生反應。其中腫瘤相關巨噬細胞(tumorassociated macrophages，TAMs)在促進CRC發生侵襲、轉移中起重要作用。有研究發現，單核髓源性抑制細胞可進一步發展為成熟的TAMs[28]。其中至少有2種TAMs表型促進腫瘤的發生和轉移:M1型TAMs促炎巨噬細胞有明顯抗腫瘤活性，但持續的炎癥反應又可誘導產生活性氧和氮自由基使細胞及周圍微環境發生改變，進而促進腫瘤進展；M2型TAMs通過分泌免疫抑制性細胞因子促進腫瘤細胞及基質血管生成，并抑制腫瘤免疫應答。巨噬細胞集落刺激因子、前列腺素E2等細胞因子可誘導單核細胞向M2型TAMs轉化。此外，還發現CRC中巨噬細胞密度與患者的預后明顯相關，巨噬細胞密度越大，患者的生存期越短。肝竇內部分巨噬細胞是固定于竇壁的，稱為Kupffer細胞，能吞噬肝內衰老、壞死細胞、細菌等，是肝臟固有屏障的重要組成部分。但在腫瘤細胞肝轉移過程中，釋放炎性因子、趨化因子等，使腫瘤細胞黏附分子表達上調，破壞免疫屏障，防御機制失衡，促進腫瘤定植于“土壤”，同時改變局部“土壤”微環境使其適合“種子”生長。在肝臟定植并生長為CRCLM的最后一步，“土壤”的微環境決定“種子”能否“生根發芽”。Qiu等[29]報道的CRC伴乙型病毒性肝炎、肝硬化的患者發生肝轉移的概率較正常肝臟者低，側面證實了“土壤”對CRCLM發生的重要性。肝星狀細胞在多種細胞因子、生長因子作用下轉化為肌纖維母細胞，具有活躍的增殖和運動能力，同時經轉化的肌纖維母細胞也可產生多種細胞因子、生長因子，抑制機體對腫瘤細胞的免疫反應并促進腫瘤生長、血管形成。基于此點，通過抗血小板衍生內皮細胞生長因子藥物抑制肝星狀細胞活性，可有效防治CRCLM。

3 外泌體介導的CRCLM

癌癥轉移的機制不同，其調節惡性腫瘤轉移的細節可能會有所不同。研究發現，CRC細胞來源的外泌體含有的微小RNA與癌基因、腫瘤轉移相關基因密切相關[30]，暗示其可能與CRCLM相關。外泌體是細胞以出胞方式向胞外分泌的囊泡樣小體，其內包含多種生物活性物質，可經自分泌、旁分泌或遠分泌作用于細胞微環境及遠處靶器官，是細胞間信息傳遞及信號傳導的重要載體，其不僅可由正常細胞產生，也可由CRC細胞產生，其可促進正常結直腸上皮細胞的癌變、增殖、遷移并可作為遠處轉移的一種媒介，在CRCLM整個發生、發展過程中均起關鍵作用。Alix蛋白是穩定存在于外泌體內的蛋白。Valcz等[31]利用定量聚合酶鏈式反應技術分別檢測Alix蛋白在正常腸上皮組織、腺瘤組織和結腸癌組織的表達，發現外泌體在促進結腸上皮癌變過程中起重要作用，通過Alix蛋白介導“上皮組織—腺瘤—癌”這一序列模式發生癌變。外泌體在誘導正常上皮細胞發生癌變后，可通過微小RNA-210基因促進EMT，影響CRC細胞的黏附[32]。此外，Holzner等[33]在研究中發現，外泌體也可通過作用ZEB1、ZEB2這一調控因子來參與細胞分化、遷移并促進癌細胞進入血管循環。外泌體中的整合素在CRCLM發生過程中，可改變肝臟微環境，為癌細胞在肝臟的定植與生長創造條件[34]。因此，特異性阻斷外泌體整合素，可以抑制腫瘤細胞發生肝臟轉移的能力。Wang等[35]分別利用具有高度肝轉移特性的CRC HT29細胞和人克隆結腸腺癌Caco-2細胞建立CRCLM裸鼠模型，證實HT29細胞來源的外泌體更易促進CRCLM的發生，而Caco-2細胞的外泌體較少發生CRCLM；進一步研究HT29細胞來源的外泌體介導的CRCLM機制，發現HT29細胞來源的外泌體的小鼠在肝臟轉移微環境中高表達CXCR4，提示外泌體是通過招募表達CXCR4的基質細胞來建立轉移途徑；隨后，在用HT29細胞來源的外泌體體外處理Caca-2細胞后，Caca-2細胞的遷移能力顯著增加，進一步支持了外泌體在調控CRCLM中的作用。這一研究可促進轉化醫學的進一步研究，預防和治療CRCLM。

CRCLM是一個動態、復雜的生物學過程，癌細胞是如何進入血液循環，如何種植于肝臟的，其機制尚不完全一致。隨著現代分子生物學的進步及高端檢測技術的發展，人們將會對CRCLM分子機制有更加深入的認識，從而為CRCLM患者的早期預防、早期診斷、精準治療提供新的方向和思路。

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Advances in liver metastasis of colorectal cancer

ZOU Guijun1，2，WANG Di1，3，HU Yuanliang2，FENG Qi2，HU Shidong1，DU Xiaohui1
(1.Department of General Surgery，Chinese PLA General Hospital，Beijing 100853，China；2.Department of General Surgery，Navy General Hospital，Beijing 100048，China；3.Department of Clinical Medicine，Nankai University School of Medicine，Tianjin 300071，China)

In China，the incidence of colorectal cancer(CRC)shows an increasing trend in recent years，liver metastasis is a main cause of prognosis and long-term survival for CRC.However，the biological process in the liver metastasis of CRC is extremely complicated and influenced by multiple factors，so the mechanism of liver metastasis is still unclear.In this review，the novel insight and development of liver metastasis of CRC will be illuminated.

Colorectal cancer(CRC)；Drug therapy；Neoplasm metastasis；Secondary liver neoplasms

R735.3

A

2095-3097(2017)03-0185-05

10.3969/j.issn.2095-3097.2017.03.014

2017-02-09 本文編輯:徐海琴)

國家自然科學基金資助項目(61471397)

100853北京，解放軍總醫院普通外科(鄒貴軍，王 迪，胡時棟，杜曉輝)；100048北京，海軍總醫院普通外科(鄒貴軍，胡遠亮，馮 奇)；300071天津，南開大學醫學院臨床醫學系(王 迪)

杜曉輝，E-mail:duxiaohui301＠sina.com