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肿肿瘤的侵瘤的侵瘤的侵瘤的侵袭袭与与与与转转移移移移第1页，本讲稿共55页一、肿瘤生长的生物学（一）肿瘤生长的动力学（二）肿瘤的血管形成（三）肿瘤的演进与异质化二、恶性肿瘤浸润和转移的机制（一）局部浸润的过程（二）转移的步骤（三）肿瘤侵袭与转移的机制肿瘤的侵袭与转移2022/10/242第2页，本讲稿共55页肿瘤的侵袭与转移肿瘤的侵袭与转移 肿瘤是常见病、多发病，其中恶性肿瘤是威胁人类健康最严重的疾病之一。具有局部浸润和远处转移的能力是恶性肿瘤最主要的生物学特性，并且是导致患者死亡的主要原因。什么是肿瘤？肿瘤的生物学特征有哪些？恶性肿瘤是为何发生浸润和转移？恶性肿瘤的浸润与转移能否及时发现和预防？恶性肿瘤的浸润过程中是否有特异性标记物？2022/10/243第3页，本讲稿共55页 一、肿瘤生长的生物学一、肿瘤生长的生物学 1.肿瘤是转化细胞单克隆增生的结果。2.恶性肿瘤的自然史：特定靶细胞的转化转化细胞的生长局部浸润远处转移3.问题解答最终将是从肿瘤转移的分子机制中寻找。瘤细胞侵袭转移的过程是瘤细胞与宿主细胞之间相互作用的动态连续过程，这个过程是复杂的、多步骤的。肿瘤的侵袭与转移2022/10/244第4页，本讲稿共55页肿瘤的侵袭与转移（一）肿瘤生长的动力学1.肿瘤细胞倍增时间（doubling time)：与正常细胞相似或更长。2.生长分数（growth fraction):指肿瘤细胞群体中处于增殖阶段的细胞比例。3.肿瘤细胞的生成与丢失：决定肿瘤能否不断生长及其长大速度。4.肿瘤干细胞（tumor stem cell):占肿瘤细胞总数的很少部分。如乳腺癌少于2%，急性粒细胞性白血病在0.1%1%之间。2022/10/245第5页，本讲稿共55页（二）肿瘤的血管形成（二）肿瘤的血管形成 诱导肿瘤血管生产的能力是恶性肿瘤能生长、浸润与转移的前提之一。新生血管对肿瘤生长具有双重意义：一是获得营养和氧的供应，二是新生血管内皮细胞分泌多肽生长因子（如胰岛素样生长因子和PDGF等），刺激肿瘤细胞生长。肿瘤的侵袭与转移2022/10/246第6页，本讲稿共55页（三）肿瘤的演进与异质化（三）肿瘤的演进与异质化1.肿瘤的演进（progression)：恶性肿瘤在生长过程中变得越来越富有侵袭性和获得更大恶性潜能的现象，包括生长加快、浸润周围组织和远处转移等。2.肿瘤的异质化(heterogeneity)：指由一个克隆来源的肿瘤细胞群在生长过程中形成在侵袭力、生长速度、对激素的反应、对抗癌药物的敏感性等方面有所不同的亚克隆的过程。肿瘤异质化是演进的基础！肿瘤异质化是演进的基础！肿瘤的侵袭与转移2022/10/247第7页，本讲稿共55页二、恶性肿瘤浸润和转移的机制二、恶性肿瘤浸润和转移的机制（一）局部浸润的过程（一）局部浸润的过程第一步：肿瘤细胞之间的粘附力减弱:cadherin、Fn细胞间连接；第二步：肿瘤细胞与基底膜和细胞外基质粘附力增强：Ln受体,Fn受体；第三步：肿瘤细胞降解基底膜与细胞外基质，Cathepsin-D,u-PA溶解 Ln、Fn；第四步：肿瘤细胞的移出：阿米巴运动游出。肿瘤的侵袭与转移2022/10/248第8页，本讲稿共55页局部浸润的机制示意图 2022/10/249第9页，本讲稿共55页（二）转移的步骤（二）转移的步骤肿瘤细胞同质型粘附降低，从原发灶脱离；肿瘤细胞同质型粘附降低，从原发灶脱离；肿瘤细胞与细胞外基质（肿瘤细胞与细胞外基质（ECMECM）发生异质型粘附增加；发生异质型粘附增加；ECMECM降降解解；肿肿瘤瘤细细胞胞与与ECMECM中中大大分分子子作作用用，分分泌泌蛋蛋白白降降解解酶酶类类降降解解ECMECM成分，形成肿瘤细胞移动的通道，并以此为诱导血管生成的基础；成分，形成肿瘤细胞移动的通道，并以此为诱导血管生成的基础；肿肿瘤瘤细细胞胞运运动动性性增增强强在在粘粘附附降降解解的的过过程程中中移移动动，穿穿透透ECMECM，并并穿穿透透血管壁的基底膜进入循环；血管壁的基底膜进入循环；在循环中运行逃避免疫系统识别与破坏；在循环中运行逃避免疫系统识别与破坏；到达继发部位后，在有新生血管形成的前提下增殖，形成转移灶。到达继发部位后，在有新生血管形成的前提下增殖，形成转移灶。肿瘤的侵袭与转移2022/10/2410第10页，本讲稿共55页转移的机制示意图 2022/10/2411第11页，本讲稿共55页（三）肿瘤侵袭与转移的机制1.瘤细胞同质型粘附下降 同质型（homotypic）粘附：是指同种细胞间的粘附，主要由存在于细胞表面的粘附分子（cell adhesion molecule CAM）所介导。同质型粘附下降，促进肿瘤细胞从瘤体上脱落，所以CAM在肿瘤浸润和转移中起重要作用。肿瘤的侵袭与转移2022/10/2412第12页，本讲稿共55页（1）钙粘蛋白（Cadherin）钙粘蛋白是钙依赖性跨膜糖蛋白，是一组依赖细胞外Ca2+的CAM，介导Ca2+依赖性细胞间粘附，通过同类或同分子亲和反应相结合。钙粘蛋白参与建立和维持细胞间连接，可能是最重要的形成细胞间联系的细胞粘附因子之一。已克隆了4种钙粘蛋白，一级结构相似，由723-748个氨基酸组成，每个钙粘蛋白分子包含一个信号肽，一个含三个重复结构的细胞外区，一个跨膜锚定作用的高疏水区，还有一个较长的胞内尾部。不同组织不同种族之间钙粘蛋白的同源性为50%-60%。肿瘤的侵袭与转移2022/10/2413第13页，本讲稿共55页 根根根根据据据据基基基基因因因因克克克克隆隆隆隆免免免免疫疫疫疫学学学学特特特特征征征征及及及及分分分分布布布布组组组组织织织织不不不不同同同同，将将将将钙钙钙钙粘粘粘粘蛋蛋蛋蛋白白白白家族分为三个亚类家族分为三个亚类家族分为三个亚类家族分为三个亚类:E-CadE-Cad：见于成熟上皮细胞见于成熟上皮细胞;N-CadN-Cad：成熟神经组织及肌肉组织：成熟神经组织及肌肉组织;P-CadP-Cad：起起初初在在胎胎盘盘及及上上皮皮基基底底层层发发现现，后后来来发发现现发发育育过过程中在其它组织也有短暂表达。程中在其它组织也有短暂表达。近近来来又又发发现现新新的的亚亚类类，如如内内皮皮细细胞胞钙钙粘粘蛋蛋白白和和桥桥连连粘粘附附蛋蛋白白（desmogleindesmoglein），以以及及V-CadV-Cad，M-CadM-Cad，B-CadB-Cad，R-CadR-Cad，T-CadT-Cad等。等。肿瘤的侵袭与转移2022/10/2414第14页，本讲稿共55页 钙粘蛋白选择性地与同种分子亲和性结合，这种粘附反应是钙粘蛋白选择性地与同种分子亲和性结合，这种粘附反应是利用其细胞外结构中利用其细胞外结构中“组组-丙丙-颉颉”（HAVHAV）序列来识别和介序列来识别和介导的，钙粘蛋白的功能依赖于胞浆内结构与细胞骨架元导的，钙粘蛋白的功能依赖于胞浆内结构与细胞骨架元件之间的作用。但这种作用是间接的与三种胞浆连锁蛋件之间的作用。但这种作用是间接的与三种胞浆连锁蛋白（白（catenincatenin）、结合，这些分子与钙粘蛋白一起位于结合，这些分子与钙粘蛋白一起位于细胞的粘附小带细胞的粘附小带(zonule adherin)zonule adherin)上，参与连接的形成与稳定。上，参与连接的形成与稳定。钙粘蛋白也是重要的形态分子，钙粘蛋白也是重要的形态分子，E-CadE-Cad作用于形成完整的作用于形成完整的上皮层，上皮层，P-CadP-Cad则在基底层起作用，这些钙粘蛋白的存在对于则在基底层起作用，这些钙粘蛋白的存在对于保持上皮和内皮结构很重要，其表达改变将导致细胞保持上皮和内皮结构很重要，其表达改变将导致细胞-细胞细胞间正常连接完整性的丧失。间正常连接完整性的丧失。肿瘤的侵袭与转移2022/10/2415第15页，本讲稿共55页 目前认为与肿瘤浸润、转移关系最密切的是E-Cad。许多研究证实E-Cad与肿瘤浸润、转移呈负相关，可能由于E-Cad能促进瘤细胞的同质型粘附不易使瘤细胞从瘤体上脱落。体外试验表明，有E-Cad表达的肿瘤细胞株无浸润性，而浸润型表型的肿瘤细胞株则无E-Cad表达。E-Cad表达与肿瘤细胞分化之间有密切关系，分化好的细胞E-Cad正常，分化差的细胞E-Cad不表达。编码E-Cad的基因是肿瘤抑制基因，此基因突变或缺失导致细胞过度增生，细胞形态及分化异常。肿瘤的侵袭与转移2022/10/2416第16页，本讲稿共55页 转染E-Cad cDNA可抑制肿瘤细胞的浸润转移。Vleminchix等给高浸润性细胞株转染E-Cad cDNA，使其浸润性降低，体内形成肿瘤后分化亦较未转染的细胞好。转染E-Cad反义RNA到E-Cad高表达的细胞株中，使E-Cad表达下调，并促使浸润。Biawy报道67%舌鳞癌E-Cad表达下降。E-Cad（-）者淋巴结转移发生率远高于E-Cad（+）者。以携带E-Cad mRNA的质粒转染高侵袭性的癌细胞，可使其侵袭性消失。因此认为E-Cad是一种抑制侵袭转移的因子。肿瘤的侵袭与转移2022/10/2417第17页，本讲稿共55页（2）瘤细胞表面电荷增加 瘤细胞表面电荷增加时瘤细胞间的排斥力增大，促使瘤细胞从瘤体上脱落。瘤细胞表面电荷大小可以通过电泳速度表现出来。细胞电泳率的大小与转移呈负相关。所以细胞电泳速度被认为是筛选不同浸润和转移潜能瘤细胞的初筛标记。此外溶解性酶的释放，细胞间隙压力的增加，也有利于瘤细胞从瘤体上脱落下来。肿瘤的侵袭与转移2022/10/2418第18页，本讲稿共55页2.瘤细胞异质型粘附的增加 异质型（heterotypic）粘附是指瘤细胞与宿主细胞、或宿主基质的粘附。瘤细胞脱离瘤体，浸润到基底膜或穿过基底膜遭遇宿主基质和宿主细胞，这一过程就是异质型粘附的过程。这一过程有利于瘤细胞穿过基质、血管壁的基底膜，有利于瘤细胞在血管内聚积。肿瘤的侵袭与转移2022/10/2419第19页，本讲稿共55页（1 1）整合素（）整合素（IntegrinIntegrin）是一组介导异质粘附的细胞粘附分子。是一组介导异质粘附的细胞粘附分子。整合素：整合素：由由/亚单位通过非共价键相连的异二聚体，是一亚单位通过非共价键相连的异二聚体，是一类细胞表面糖蛋白，现已发现类细胞表面糖蛋白，现已发现1818种种亚单位和亚单位和1111种种亚单位，亚单位，可形成可形成2020多种整合素。多种整合素。整合素配体：整合素配体：型、型、型胶原、型胶原、LNLN、FNFN、Vitronectin Vitronectin、endotoxinendotoxin、ICAM-1ICAM-1、VCAM-1VCAM-1。整合素与相邻细胞上或整合素与相邻细胞上或ECMECM中相应配体相结合，参与细中相应配体相结合，参与细胞信号传导及细胞骨架改变。在细胞生长、分化、形成胞信号传导及细胞骨架改变。在细胞生长、分化、形成连接和维持极性等方面起重要作用。连接和维持极性等方面起重要作用。肿瘤的侵袭与转移2022/10/2420第20页，本讲稿共55页根据作用方式分三类根据作用方式分三类：介导细胞与介导细胞与ECMECM的粘附反应：的粘附反应：介导细胞介导细胞-细胞间粘附反应：细胞间粘附反应：既介导细胞既介导细胞-细胞又介导细胞细胞又介导细胞-ECMECM的粘附反应：的粘附反应：在整合素配体中多含有在整合素配体中多含有RGDRGD（精氨酸精氨酸-甘氨酸甘氨酸-天冬天冬氨酸氨酸）序列，这一序列是整合素的结合位点。含有）序列，这一序列是整合素的结合位点。含有RGDRGD序列的多肽具有抑制细胞序列的多肽具有抑制细胞-细胞外蛋白（如细胞外蛋白（如FNFN、LNLN）的粘附反应，并具有抑制肿瘤细胞转移的作用。的粘附反应，并具有抑制肿瘤细胞转移的作用。整合素分子结构或表达水平的改变与肿瘤细胞浸润整合素分子结构或表达水平的改变与肿瘤细胞浸润转移行为密切相关转移行为密切相关。肿瘤的侵袭与转移2022/10/2421第21页，本讲稿共55页（2 2）LNLN受体（受体（LN-RLN-R）瘤细胞只有通过基底膜才能产生浸润与转移瘤细胞只有通过基底膜才能产生浸润与转移。LNLN是是基底膜的重要组成部分，基底膜的重要组成部分，瘤细胞通过其表面的瘤细胞通过其表面的瘤细胞通过其表面的瘤细胞通过其表面的LN-RLN-RLN-RLN-R与与与与基底膜中的基底膜中的基底膜中的基底膜中的LNLNLNLN结合而穿过基底膜。结合而穿过基底膜。结合而穿过基底膜。结合而穿过基底膜。80 80年代初就发现了年代初就发现了LNLN的的6767KDKD受体能识别受体能识别LNLN分子的分子的22链，链，研究证实了研究证实了LN-RLN-R能促进瘤细胞的粘连性和移动性，能促进瘤细胞的粘连性和移动性，其高表达与乳癌，肺癌，结肠癌等许多肿瘤的浸润转其高表达与乳癌，肺癌，结肠癌等许多肿瘤的浸润转移能力呈正相关移能力呈正相关。肿瘤的侵袭与转移2022/10/2422第22页，本讲稿共55页（3 3）CD44CD44及其变体及其变体 也称为也称为HermesHermes抗原，抗原，H-CAMH-CAM、Pag-1Pag-1抗原，细胞外基质受抗原，细胞外基质受体体（ECM-ECM-）。）。CD44V1-10 CD44V1-10，分子量约分子量约85-16085-160KDKD，目前研究较多的是目前研究较多的是CD44v6CD44v6。CD44CD44是一种淋巴细胞表面的归巢（是一种淋巴细胞表面的归巢（hominghoming）受体，在多种受体，在多种高转移性癌中高表达高转移性癌中高表达。CD44CD44原为淋巴细胞和小静脉内皮细原为淋巴细胞和小静脉内皮细胞有关的分子，胞有关的分子，CD44CD44阳性的瘤细胞也可能因此获得淋巴细胞阳性的瘤细胞也可能因此获得淋巴细胞的伪装，更易进入淋巴结形成转移。的伪装，更易进入淋巴结形成转移。肿瘤的侵袭与转移2022/10/2423第23页，本讲稿共55页 CD44CD44的功能：的功能：1 1）作为透明质酸受体（）作为透明质酸受体（C-C,C C-C,C ECMECM间的黏附）；间的黏附）；2 2）为淋巴细胞归巢分子；）为淋巴细胞归巢分子；3 3）赋予肿瘤细胞转移潜能；）赋予肿瘤细胞转移潜能；4 4）参与正常免疫应答）参与正常免疫应答(TcTc活动和炎症反应）。活动和炎症反应）。肿瘤的侵袭与转移2022/10/2424第24页，本讲稿共55页肿瘤细胞表达的CD44刺激肿瘤生长的途径：1）固定肿瘤细胞，为克隆形成提供场所；2）肿瘤细胞与基质细胞相互作用产生生长因子及血管生成因子，促进肿瘤生长；3）肿瘤细胞通过ECM的蛋白聚糖获得隐蔽的生长因子，逃避免疫监视；4）CD44还可识别宿主组织的额外配体，直接刺激肿瘤细胞增殖；5）CD44的胞浆内部分与细胞骨架蛋白作用，传导细胞分裂信号。肿瘤的侵袭与转移2022/10/2425第25页，本讲稿共55页 Culty等进行细胞培养实验表明，乳癌细胞CD44表达与其浸润能力呈正相关，只有CD44高表达的细胞株才有结合降解透明质酸盐的能力，H3标记的透明质酸盐降解率与CD44含量和细胞浸润生物学潜能密切相关，CD44结合降解透明质酸盐能力可被抗CD44抗体Hermes-1阻断。介导降解透明质酸盐是CD44在肿瘤细胞浸润过程中主要功能之一。肿瘤的侵袭与转移2022/10/2426第26页，本讲稿共55页 Washington等免疫组化分析表明，CD44表达与胃癌浸润表型及生存期有关，认为CD44高表达是浸润表型及预后差的指标。Castella 等用免疫组化方法检测14例早期胃癌，37例晚期胃癌，18例胃周围转移淋巴结。结果表明浸润程度与CD44表达没有明显关系，但肠型胃癌转移灶CD44V6阳性率比弥漫型胃癌转移灶中CD44V6阳性率显著增高，说明CD44V6表达可能与肠型胃癌，而不是弥漫型胃癌的转移有关。肿瘤的侵袭与转移2022/10/2427第27页，本讲稿共55页（4）路易斯寡糖（SLEX）SLEX在正常成人分布于粒细胞，单核细胞表面。在肿瘤分布于上皮性肿瘤细胞表面如肺癌，胃癌，结肠癌等。SLEX可分泌入血，肿瘤病人血清中可查到SLEX。最近研究指出，肿瘤细胞表面唾液酸化的SLEX作为血管内皮细胞上的E-选择素的配体，是结肠癌早期诊断、癌浸润、预后不良的一个指标。结肠癌细胞表面SLEX抗原结构和数量的变化是导致转移的关键因素。所以检测血清或肿瘤组织中SLEX可以有效监测肿瘤，尤其是结肠癌转移。肿瘤的侵袭与转移2022/10/2428第28页，本讲稿共55页1.开始黏附选择素与糖蛋白 EP selectin-Ec-CD34 SLEX-肿瘤细胞-L selectin2.肿瘤细胞通过selectin 的结合或介导selectin间的相互作用3.受体间相互作用出现牢固黏附4.肿瘤细胞与Ec表面同形分子（CD31）相互作用介导细胞间的移出。2022/10/2429第29页，本讲稿共55页（5 5）免疫球蛋白超家族（）免疫球蛋白超家族（Ig-SFIg-SF）Ig-SFIg-SF包包括括许许多多有有共共同同结结构构特特征征的的分分子子，这这一一结结构构包包含含170-170-210210氨氨基基酸酸组组成成7-97-9个个折折叠叠，每每个个单单位位在在两两条条链链之之间间由由二二硫硫键键形形成成稳稳定定复复合合物物。Ig-SFIg-SF大大部部分分成成员员参参与与细细胞胞间间识识别别（包包括括那那些些有有免免疫疫功功能能的的分分子子，如如MHAMHA、CD4CD4、CD8CD8和和T T细细胞胞受受体体，参参与与N N发发育育（N-CAMN-CAM，L1L1）、白白细细胞胞交交流流（ICAM-1ICAM-1，VCAM-1VCAM-1，PECAM-1PECAM-1）和和信信息息传传递递（CSF-1CSF-1受体，血小板源性生长因子受体）。受体，血小板源性生长因子受体）。肿瘤的侵袭与转移2022/10/2430第30页，本讲稿共55页CEACEA CEACEA是一种高度糖基化的细胞表面糖蛋白，分子量为是一种高度糖基化的细胞表面糖蛋白，分子量为180180KDKD。近年来近年来对对CEACEA基因及蛋白结构分析表明，基因及蛋白结构分析表明，CEACEA是是Ig-SFIg-SF的成员之一，是一种重要的的成员之一，是一种重要的细胞粘附分子，可能有细胞识别和相互作用的功能，作为粘附分子，细胞粘附分子，可能有细胞识别和相互作用的功能，作为粘附分子，CEACEA可可增强肿瘤细胞与正常细胞间的结合增强肿瘤细胞与正常细胞间的结合。Hostetter Hostetter等给予外源性的等给予外源性的CEACEA后，促进结、直肠癌细胞的转移潜能。后，促进结、直肠癌细胞的转移潜能。BenchimolBenchimol等观察到产生等观察到产生CEACEA多的细胞株比产生多的细胞株比产生CEACEA少的细胞株聚集得快，少的细胞株聚集得快，这种聚集可被这种聚集可被CEACEA抗体完全抑制。将抗体完全抑制。将CEACEA的的cDNAcDNA转染结肠癌细胞株，测转染结肠癌细胞株，测定细胞株定细胞株CEACEA表达水平，再将表达表达水平，再将表达CEACEA不同的细胞株注射入裸鼠脾脏，不同的细胞株注射入裸鼠脾脏，结果表明，结果表明，CEACEA高表达的细胞株肝脏转移明显高于高表达的细胞株肝脏转移明显高于CEACEA低表达者，并低表达者，并且有肝转移的裸鼠血清且有肝转移的裸鼠血清CEACEA亦明显升高。亦明显升高。肿瘤的侵袭与转移2022/10/2431第31页，本讲稿共55页N-CAMN-CAM N-CAMN-CAM是一种同种亲和性钙依赖性细胞是一种同种亲和性钙依赖性细胞-细胞粘附分子，细胞粘附分子，起初表达于起初表达于N N系统。系统。N-CAMN-CAM的表达随发育而改变，的表达随发育而改变，N-CAMN-CAM可降低细胞的粘附性，使细胞呈可降低细胞的粘附性，使细胞呈“漂浮漂浮”状态。状态。N-CAM N-CAM在恶性发展过程中可能的机制是：在恶性发展过程中可能的机制是：涉及细胞生涉及细胞生长的接触抑制长的接触抑制。转化。转化N-CAMN-CAM的细胞株丧失接触抑制，用的细胞株丧失接触抑制，用抗抗N-CAMN-CAM抗体则可抑制肿瘤的生长。抗体则可抑制肿瘤的生长。肿瘤的侵袭与转移2022/10/2432第32页，本讲稿共55页V-CAM-1V-CAM-1（INCAM10INCAM10）VCAMVCAM（vascular vascular cell cell adhesion adhesion molecule-1molecule-1）或或INCAMINCAM（inducible inducible cell cell adhesion adhesion moleculemolecule）是是血血管管内内皮皮细细胞胞中中细细胞胞因因子子诱诱导导的的粘粘附附分分子子，属属Ig-SFIg-SF成成员员，是是VLA-4VLA-4（4/14/1）的的受受体。体。V-CAM-1V-CAM-1的的功功能能是是介介导导白白细细胞胞与与血血管管内内皮皮细细胞胞之之间间的的粘粘附附反反应应，许许多多恶恶性性细细胞胞中中也也有有VLA-4VLA-4表表达达，因因此此V-CAM-1V-CAM-1在在这这些有些有VLA-4VLA-4表达的肿瘤中作为肿瘤细胞粘附受体。表达的肿瘤中作为肿瘤细胞粘附受体。肿瘤的侵袭与转移2022/10/2433第33页，本讲稿共55页ICAM-1ICAM-1 是相对分子质量为是相对分子质量为90009000的糖蛋白，是免疫球蛋白粘附因的糖蛋白，是免疫球蛋白粘附因子家族成员，可与整合素子家族成员，可与整合素L/2L/2和和 Mac-l Mac-l 连接，连接，主要参与主要参与细胞与细胞之间的连接，与肿瘤转移关系密切细胞与细胞之间的连接，与肿瘤转移关系密切。除介导粘附外，。除介导粘附外，实验证实实验证实ICAM-1ICAM-1可从肿瘤细胞表面脱落，进入循环系统形成可可从肿瘤细胞表面脱落，进入循环系统形成可溶性分子，溶性分子，可助肿瘤细胞逃逸可助肿瘤细胞逃逸CTL CTL 和和NKNK细胞的免疫监视效细胞的免疫监视效应，促进肿瘤的发生与转移应，促进肿瘤的发生与转移。裸鼠人肝癌细胞转移模型裸鼠人肝癌细胞转移模型 LDI-20DLDI-20D中，转移形成前后，中，转移形成前后，癌组织癌组织ICAMICAM表达水平差别显著，转移建立后表达水平差别显著，转移建立后ICAMICAM表达明显表达明显上调。上调。肿瘤的侵袭与转移2022/10/2434第34页，本讲稿共55页3.3.细胞外基质降解细胞外基质降解 细胞外基质（细胞外基质（ECMECM）主要由胶原，糖蛋白，蛋白多糖和氨主要由胶原，糖蛋白，蛋白多糖和氨基葡萄糖组成。基葡萄糖组成。ECM ECM 以基底膜和间质结缔组织的形式存在，以基底膜和间质结缔组织的形式存在，胶原是胶原是ECMECM的主要成分，的主要成分，、型胶原主要存在于型胶原主要存在于间质结缔组织中，间质结缔组织中，型胶原则主要存在于基底膜。型胶原则主要存在于基底膜。ECMECM中的糖蛋白包括中的糖蛋白包括LNLN，FNFN和和NDND（接触蛋白）等。接触蛋白）等。ECMECM是肿瘤是肿瘤侵袭和转移的天然屏障，肿瘤从原位增殖到浸润转移的侵袭和转移的天然屏障，肿瘤从原位增殖到浸润转移的演进过程中必须具备降解演进过程中必须具备降解ECMECM的能力的能力。能溶解。能溶解ECM ECM 的酶主的酶主要是蛋白水解酶，它们的活性均与肿瘤的侵袭和转移有关。要是蛋白水解酶，它们的活性均与肿瘤的侵袭和转移有关。肿瘤的侵袭与转移2022/10/2435第35页，本讲稿共55页2022/10/2436第36页，本讲稿共55页四类蛋白水解酶基质金属蛋白酶（MMP）丝氨酸蛋白酶半胱氨酸蛋白酶（Caspases 家族）天门冬氨酸蛋白酶 他们几乎能降解ECM中的所有成分，是近年肿瘤侵袭、转移研究中的热点 肿瘤的侵袭与转移2022/10/2437第37页，本讲稿共55页（1 1）基质金属蛋白酶）基质金属蛋白酶（Matrix metalloprotinase MMPMatrix metalloprotinase MMP）是一组锌离子依赖性内肽酶是一组锌离子依赖性内肽酶（间质胶原酶间质胶原酶明胶酶明胶酶间间充质溶解素），大小各异底物不尽相同，但至少都含有信号充质溶解素），大小各异底物不尽相同，但至少都含有信号肽，前肽，催化区肽，前肽，催化区3 3个结构区。酶催化区和前肽区具有高度个结构区。酶催化区和前肽区具有高度保守性。保守性。经典型经典型MMP MMP 以水溶性酶原形式分泌至细胞外，需要在激活以水溶性酶原形式分泌至细胞外，需要在激活剂作用下，脱去前肽才具酶活性。剂作用下，脱去前肽才具酶活性。新型新型MMP MMP 则不同，则不同，间质溶解素可直接以活性酶形式分泌间质溶解素可直接以活性酶形式分泌至细胞外至细胞外。膜型。膜型 MMP MMP（membrane type MMP MT-MMPmembrane type MMP MT-MMP）则则结合于胞膜上，它们的共同特征是在前肽区和催化区间有结合于胞膜上，它们的共同特征是在前肽区和催化区间有一含一含RXKRRXKR序列的插入区，可能与其活化有关。序列的插入区，可能与其活化有关。肿瘤的侵袭与转移2022/10/2438第38页，本讲稿共55页MMPMMP的调节的调节三个水平调控三个水平调控MMP MMP 的表达和活性的表达和活性1 1.酶酶原原合合成成：生生长长因因子子和和细细胞胞因因子子等等活活性性介介质质(EGF,EGF,TGF-TGF-等等是是酶酶原原合合成成阶阶段段最最主主要要的的调调节节因因子子)，它它们们不不仅仅能能促促进进或抑制或抑制MMP mRNAMMP mRNA的转录，而且能影响其半衰期。的转录，而且能影响其半衰期。2 2.酶酶原原活活化化：组组织织金金属属蛋蛋白白酶酶抑抑制制剂剂（tissue tissue inhibitor inhibitor of of metalloproteinase metalloproteinase TIMPTIMP）可可以以通通过过抑抑制制MMPMMP内内源源性性物物质质而而抑抑止止MMPMMP的活性。的活性。3 3.抑制剂抑制：抑制剂抑制：肿瘤的侵袭与转移2022/10/2439第39页，本讲稿共55页 各种MMP之间具有一定的底物特异性，但不是绝对的。同一种MMP可降解多种ECM成分，而某一种ECM成分又可以被多种MMP降解。但不同酶的降解效率可有不同。MMP的众多调控因素构成微妙的调节网络，正是这种精确的调控机制保证了机体内生理状态下细胞迁移的ECM重构；反之就成为肿瘤侵袭和转移等病理过程发生的原因。肿瘤的侵袭与转移2022/10/2440第40页，本讲稿共55页MMP与肿瘤侵袭、转移的关系 MMP 与肿瘤侵袭转移的关系正被MMP 基因转染技术所证实，将基质溶素和MT1-MMP 完整cDNA导入无转移潜能的或转移潜能较弱的细胞后，受染细胞的侵袭、转移率大大提高。反之将MMP 的反义核酸序列导入高侵袭转移潜能的细胞后，可使其侵袭转移表型减弱。通过调节MMP 抑制剂的水平，也证实了MMP 在肿瘤侵袭和转移中的作用。肿瘤的侵袭与转移2022/10/2441第41页，本讲稿共55页 MMP 在人体肿瘤中表达较复杂，不同的研究结果也不尽相同，肿瘤细胞及其附近间质细胞中均有表达的报道。间质细胞主要是指（成）纤维细胞，内皮细胞，巨噬细胞和淋巴细胞等。肿瘤周边的间质细胞产生MMP，提示肿瘤细胞可以通过可溶性介质或膜结合分子与间质细胞进行信息交换，协同产生和调节MMP，这在肿瘤细胞侵袭和转移机制中具有重要意义。肿瘤的侵袭与转移2022/10/2442第42页，本讲稿共55页（2 2）胱氨酸蛋白酶）胱氨酸蛋白酶 胱氨酸蛋白酶包括胱氨酸蛋白酶包括Cathepsin BCathepsin B、D D、H H 等，等，Cathepsin D Cathepsin D 能降解基底膜、间质能降解基底膜、间质、型胶原、型胶原、蛋白聚糖、肌动蛋白、肌球蛋白、蛋白聚糖、肌动蛋白、肌球蛋白、FNFN，从而从而促进许多肿瘤细胞的侵袭和转移。组织蛋白促进许多肿瘤细胞的侵袭和转移。组织蛋白酶酶基因表达与肿瘤恶性程度平行。基因表达与肿瘤恶性程度平行。肿瘤的侵袭与转移2022/10/2443第43页，本讲稿共55页（3 3）半胱氨酸蛋白酶）半胱氨酸蛋白酶Caspase Caspase 家族家族 至今已发现有至今已发现有1414种种CaspaseCaspase，分为分为3 3组。组。1.Caspase-21.Caspase-2，-8-8，-9-9，是细胞凋亡的起始是细胞凋亡的起始CaspaseCaspase（启动者），（启动者），2.Caspase-32.Caspase-3，-6-6，-7-7，执行细胞凋亡，是效应执行细胞凋亡，是效应CaspaseCaspase（执行者）（执行者）。(这两组这两组Caspase Caspase 在细胞凋亡中缺一不可在细胞凋亡中缺一不可)3 3.Caspase-1.Caspase-1，-4-4，-5-5，与细胞凋亡的关系不是很密切，可能，与细胞凋亡的关系不是很密切，可能与多种炎症因子的成熟有关。与多种炎症因子的成熟有关。肿瘤的侵袭与转移2022/10/2444第44页，本讲稿共55页（4）丝氨酸蛋白酶（纤溶酶原激活剂，As）包括白细胞弹性蛋白酶和组织蛋白酶G，As可使纤溶酶原转变为纤溶酶，纤溶酶的底物较为广泛，可降解ECM 的许多成分，包括FN、LN蛋白聚糖的蛋白质核心。纤溶酶还可激活一些前金属蛋白酶及潜伏弹性蛋白酶。已证明As在许多肿瘤，尤其是肝癌、乳腺癌、卵巢癌、肺癌中高度表达，它参与降解基质，促进肿瘤细胞的侵袭和转移。肿瘤的侵袭与转移2022/10/2445第45页，本讲稿共55页4.4.肿瘤运动性增强肿瘤运动性增强 （1 1）移动素（）移动素（MotogenMotogen）可以刺激肿瘤细胞移动性的不同方面，包括：迁移、趋化性、可以刺激肿瘤细胞移动性的不同方面，包括：迁移、趋化性、化学激动作用、吞噬动力学等。移动素分为三大类：化学激动作用、吞噬动力学等。移动素分为三大类：刺激肿瘤细胞移动与浸润的因子刺激肿瘤细胞移动与浸润的因子:如移动刺激因子、单核细胞源性分如移动刺激因子、单核细胞源性分散因子、胶原性移动因子和自分泌移动因子（散因子、胶原性移动因子和自分泌移动因子（AMFAMF）。）。刺激生长与移动的因子刺激生长与移动的因子:如肝细胞生长因子（如肝细胞生长因子（HGFHGF）、）、分散因子、内皮分散因子、内皮生长因子（生长因子（EGFEGF）和和IL-1IL-1，3 3，6 6。刺激移动但抑制生长的因子刺激移动但抑制生长的因子:如转化生长因子（如转化生长因子（TGFTGF）和干扰素和干扰素（INFINF）。）。肿瘤的侵袭与转移2022/10/2446第46页，本讲稿共55页自分泌移动因子（自分泌移动因子（AMFsAMFs）AMFs AMFs 是一类由多种肿瘤细胞产生的蛋白因子，各自有特异的糖蛋白是一类由多种肿瘤细胞产生的蛋白因子，各自有特异的糖蛋白受体，信号传导受受体，信号传导受G G蛋白调节，最近发现蛋白调节，最近发现AMFsAMFs还可以旁分泌方式作用，还可以旁分泌方式作用，此时称之为旁分泌移动因子（此时称之为旁分泌移动因子（PMFPMF），），调节细胞的生长及移动。调节细胞的生长及移动。肝细胞生长因子（肝细胞生长因子（HGFHGF）于于19841984年由年由NakamuraNakamura首先识别，可刺激肝细胞合成首先识别，可刺激肝细胞合成DNADNA，后来发现后来发现HGFHGF是由成纤维细胞产生的一种蛋白因子，也称之为播散因子（是由成纤维细胞产生的一种蛋白因子，也称之为播散因子（scatter scatter facterfacter）。）。HGF HGF 可与细胞膜上可与细胞膜上HGF HGF 受体结合刺激细胞移动和增殖受体结合刺激细胞移动和增殖。HGFHGF是一跨膜蛋白因子，含有一个酪氨酸激酶的结构功能区，这一结构功能区是一跨膜蛋白因子，含有一个酪氨酸激酶的结构功能区，这一结构功能区由原癌基因由原癌基因 c-metc-met编码。编码。肿瘤的侵袭与转移2022/10/2447第47页，本讲稿共55页5.5.肿瘤新生血管是转移阻力最小的通道肿瘤新生血管是转移阻力最小的通道 肿瘤长到肿瘤长到1-21-2mmmm3 3 时，为保证快速增殖必须新生血管支持。由肿瘤诱导时，为保证快速增殖必须新生血管支持。由肿瘤诱导产生的血管，其基底膜薄而且易断裂，肿瘤细胞很容易进入这种血管。产生的血管，其基底膜薄而且易断裂，肿瘤细胞很容易进入这种血管。所以所以新生血管的形成十分有利于肿瘤的转移，而一切有利于肿瘤新新生血管的形成十分有利于肿瘤的转移，而一切有利于肿瘤新生血管形成的细胞因子也均有利于肿瘤的侵袭和转移生血管形成的细胞因子也均有利于肿瘤的侵袭和转移。这些细胞。这些细胞因子包括酸性或碱性纤维母细胞生长因子（因子包括酸性或碱性纤维母细胞生长因子（aFGFaFGF、bFGFbFGF）、）、血管内血管内皮生长因子（皮生长因子（VEGFVEGF）又叫血管通透因子（又叫血管通透因子（VPFVPF）、）、表皮生长因子表皮生长因子/转化转化生长因子（生长因子（EGF/TGFEGF/TGF）。）。除此之外除此之外IL-8IL-8、GM/M-GSFGM/M-GSF、IGF-1IGF-1、IFN2IFN2、促血管素（促血管素（angiotropinangiotropin）、）、P P 物质等能促进肿瘤新生血管形成。物质等能促进肿瘤新生血管形成。肿瘤的侵袭与转移2022/10/2448第48页，本讲稿共55页 Uchida S等研究显示VEGF表达与食管癌的浸润程度和淋巴结转移高度相关。VEGF促进肿瘤侵袭转移的机制除了与它参与肿瘤新生血管形成，使血管通透性增加外，还与它能诱导内皮细胞金属蛋白酶和间质胶原酶的产生有关。研究表明肿瘤微血管数目和微血管密度直接与肿瘤浸润和转移有关，诱发肿瘤血管生成是具有转移潜能的肿瘤细胞特性之一，长期以来病理学家注意到一个事实，这也许正如淋巴细胞归巢一样，与瘤细胞选择性识别特异性微血管内皮细胞有关。肿瘤的侵袭与转移2022/10/2449第49页，本讲稿共55页6.肿瘤逃避免疫系统的识别与破坏 瘤细胞即使从瘤体脱落下来，突破细胞外基质或基底膜进入血液循环或淋巴系统，也不一定能在血液或淋巴系统中存活下来，它可能会被免疫系统识别和消灭掉，所以逃避免疫系统的识别和破坏是肿瘤转移形成的又一关键步骤。目前认为在肿瘤转移时MHC功能受到抑制，细胞刺激信号的作用减弱，导致了肿瘤细胞免疫逃逸，这是肿瘤转移发生的重要原因。肿瘤的侵袭与转移2022/10/2450第50页，本讲稿共55页 转移瘤细胞的HLA抗原表达极弱或消失，分化越差的瘤细胞HLA表达也越弱。DouNall 等人采用免疫组化法分析110例结肠癌活检标本，结果发现44%的结肠癌HLA表达几乎消失，50%呈中度降低。肿瘤的侵袭与转移2022/10/2451第51页，本讲稿共55页7.7.转移过程中的信号传导转移过程中的信号传导 信号传导（信号传导（signal transductionsignal transduction）是是9090年代以来生命科学年代以来生命科学研究领域的热点与前沿，虽然目前尚无统一确切的定义，研究领域的热点与前沿，虽然目前尚无统一确切的定义，但约定俗成的基本概念是指细胞外因子通过与受体结合所但约定俗成的基本概念是指细胞外因子通过与受体结合所引发的细胞内的一系列生化反应，蛋白与蛋白的相互作用，引发的细胞内的一系列生化反应，蛋白与蛋白的相互作用，直至细胞生理反应所需基因表达开始的过程，即直至细胞生理反应所需基因表达开始的过程，即信号从细信号从细胞外通过膜到细胞