肿瘤转移课件.ppt

肿瘤转移,第一阶段是年代的形态学理论，即从肿瘤细胞的组织类型、细胞形态、和分化程度来评估肿瘤的转移倾向 。第二阶段是年代末的现代免疫学的发展，提供了机体免疫与肿瘤转移密切相关的证据，特别是局部免疫、间质浸润细胞的免疫活性的相关研究，推动了肿瘤转移研究的发展。随着分子生物学理论和技术的进步，逐渐形成了基因调控下多元体系的全新肿瘤转移理论 。,肿瘤转移机制研究发展阶段,肿瘤侵袭 恶性肿瘤细胞从起源部位沿组织间隙向周围组织浸润的过程，其标志是肿瘤细胞突破基底膜。肿瘤的侵袭性生长是转移的前提和基础，而转移则是侵袭的结果。肿瘤转移 恶性肿瘤细胞脱离原发肿瘤，通过各种转移方式到达继发组织或器官得以继续增殖和生长，形成与原发肿瘤相同性质的续发肿瘤的全过程。,第一节肿瘤转移的概念和基本过程,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（ECM）发生异质型粘附增加；ECM降解，肿瘤细胞与ECM中大分子作用，分泌蛋白降解酶类降解ECM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；肿瘤细胞运动性增强，在粘附降解的过程中移动、穿透ECM，并穿透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；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。,肿瘤细胞转移的基本过程,两种肿瘤转移的基本模型,线性转移模型（linear progression model）肿瘤个体发生的过程就是肿瘤细胞在原发灶微环境中形成肿瘤灶以及之后肿瘤细胞脱离原发灶形成转移灶的过程。因此肿瘤原发灶的特性决定了在体内散布的转移肿瘤细胞的分子特性。,平行散播模型（parallel progression model）肿瘤细胞在完全获得恶性肿瘤细胞的表型（即体细胞突变和远处转移能力）之前就会脱离原发灶。这种原发灶肿瘤早期转移以及原发灶肿瘤细胞与转移肿瘤细胞之间具有差异。,乳腺癌线性转移模型,乳腺癌平行转移模型,乳腺癌平行转移模型,第二节肿瘤转移的有关学说,关于肿瘤转移的假说： “种子与土壤”学说 “肿瘤异质性”理论,肿瘤微转移定义（CJCC标准 ）： 最大直径在0.2-2mm之间的转移灶。,一、“种子与土壤”学说 认为大部分转移肿瘤细胞由于受到机体免疫系统的攻击或转移局部微环境不合适而不能存活，只有少数细胞能够在转移部位继续发育生长形成转移瘤。,二、“肿瘤异质性”理论 认为由单克隆起源的肿瘤细胞在持续增殖过程中由于遗传性状的不稳定而产生异质性改变，导致肿瘤细胞的转移潜能出现高低之分。,三、肿瘤转移的途径,1、淋巴道转移乳腺癌淋巴道转移主要至腋窝各组淋巴结 卵巢癌常发生髂区及腹主动脉旁淋巴结转移 肺癌首先侵犯肺门淋巴结 “跳跃性”转移 “逆行”或“交叉”转移,2、血道转移,侵入体循环静脉的瘤细胞经右心到达肺，在肺内形成转移灶 ；侵入门静脉系统的肿瘤细胞，首先在肝内形成转移瘤 ；侵入肺静脉的肿瘤细胞或肺内转移瘤通过肺毛细血管进入肺静脉，经左心随主动脉血流播散至全身各器官（脑、骨、肾、肾上腺 ）。,2、血道转移,3、种植性转移,体腔内器官的肿瘤侵袭器官被膜，蔓延至器官表面时，瘤细胞可以脱落并象播种一样，种植在体腔和体腔内器官的表面，形成多个转移瘤灶。如胃癌破坏胃壁侵及浆膜层癌细胞脱落，可种植于大网膜、腹膜、腹腔内器官表面（胃癌转移到卵巢表面形成的转移瘤称Krukenberg）。,肿瘤细胞的血行转移和淋巴道转移并不总是循着血流或淋巴液流动方向到达相应的脏器，即使通过渗透进入体腔的肿瘤细胞也不遵循自由沉淀规律继发生长 。从粘附分子的角度看，肿瘤转移的亲器官性是通过器官内皮细胞表达特异性粘附分子，而肿瘤细胞则产生这些粘附分子的特异性配体得以实现的 。,（1）肿瘤转移器官选择性规律,四、肿瘤转移的器官选择性,常见实体瘤的转移部位,不同肿瘤转移潜能不同，通常分化差、恶性程度高、生长快、病程晚的肿瘤易发生转移。各种肿瘤以及各种肿瘤亚系所具有的不同转移潜能可能由不同遗传编码、细胞表面结构、抗原特性、代谢特性、受体种类和分布、侵袭力与血管内皮细胞的粘附力、产生局部血凝因子或肿瘤血管生成因子的能力以及对免疫反应的应答力等因素所决定 。基因表达及各种调控信号分子的表达和传递在不同肿瘤和不同细胞亚系都有所不同，从而决定了其转移倾向 。,（2）肿瘤转移器官选择性的影响因素,组织器官的微环境差异也对肿瘤的器官选择倾向有着重要的影响，继发脏器的微环境对转移肿瘤细胞具有特殊亲和力是肿瘤转移的重要基础，其他：A、 影响肿瘤细胞与继发脏器脉管内皮细胞的细胞外基质粘附的因素B、 化学趋化因子 C、 脏器相关免疫状态,（2）肿瘤转移器官选择性的影响因素,第三节 肿瘤转移的分子生物学,在癌转移这个复杂的过程中，必然有许多基因在不同层次上参与调控，包括肿瘤转移基因的激活和转移抑制基因的失活。 许多与肿瘤侵袭转移有关的基因表现为多效性（pleiotropy），同一基因在不同组织类型的肿瘤中作用有异，而同一肿瘤的不同阶段又可能有不同组合的多个基因参与。,一、肿瘤转移的基因调控,一、肿瘤转移的基因调控,肿瘤转移表型既取决于对转移起促进作用的基因激活，又取决于对转移起抑制作用的基因的失活，以及二者之间的失衡 。已知至少有10余种癌基因与肿瘤转移相关 （如ras家族，myc、erbB-2、p53等 ）转移促进基因：如ras 、CD44基因 转移抑制基因 ：如腺病毒2EIA基因 、nm23,(一) ras 最近通过对以ras基因蛋白为中心的信号传导系统的阐明，将癌基因“网络化”，网络上游癌基因有src、fes、erb-B2等，这些基因编码具有酪氨酸激酶（PTK）活性的蛋白；下游基因有raf、fos、myc等； ras基因蛋白则通过GTP与GDP功能状态的转换,在网络中起分子开关的作用。,(二)转移基因（ Mtsl ） Mtsl基因编码一种101氨基酸的蛋白，属钙结合蛋白家族S100钙结合蛋白的亚族，是一种S100相关钙结合蛋白。该种蛋白与细胞骨架成分相互作用，调节细胞移动性和侵袭性。目前研究表明mtsl基因表达水平与细胞移动性以及肿瘤细胞的侵袭性明显相关。,（三）Nm23 Nm23基因是目前分离到的唯一对肿瘤转移起着负调控作用的基因，它的出现导致了肿瘤转移基因及转移抑制基因概念的形成。 Nm23基因的缺乏与肿瘤转移密切相关。但在结肠癌、N母细胞瘤、肺癌、前列腺癌、肾细胞癌、子宫内膜癌、喉癌等，Nm23基因表达水平缺失与肿瘤是否转移及临床预后无关，说明人们对Nm23的全面认识远未完成，需扩大研究范围并深入进行研究。,（四）肿瘤侵袭诱导基因（TIAM-1） TIAM-1位于人21号染色体q22带上，含两个外显子一个内含子，cDNA长约7.3Kb ，编码1591氨基酸的蛋白。TIAM-1蛋白可能是Rac和/或Rho活性调节因子，后两者为ras超家族。TIAM-1-ras信号传导通路影响细胞骨架、细胞粘附和运动。所以TIAM-1在肿瘤发展，侵袭和转移中发挥重要作用。,（五）KAI1CD82 与CD82结构相同，是一种高度糖基化的细胞膜蛋白，参与调控细胞粘附、迁移、增殖、分化有关，并最终抑制肿瘤的转移。KAI1是一种通用的转移抑制基因，在体内分布广泛，能抑制肝癌、直肠癌、食道癌、胰腺癌、肺癌、膀胱癌、卵巢癌、宫颈癌和乳腺癌等的转移。,（六）Raf激酶抑制蛋白 (Raf kinase inhibitory protein，RKIP) RKIP可以与Raf-MEK12和核因子-B(nuclear factor-Kappa B，NF-B)诱导激酶-1结合，改变生长因子激活激酶-1的结构，从而促进肿瘤细胞的凋亡，抑制肿瘤细胞的转移、血管浸润。另外，蛋白激酶C可以使RKIP蛋白的153位丝氨酸磷酸化，使RKIP蛋白失活，因而，蛋白激酶C和RKIP蛋白一起可选择性抑制Raf-1的活性。,（七）Kiss1 Kiss1能抑制转移细胞集落形成。利用荧光标记技术，发现含Kiss1的黑色素瘤转移细胞能到达转移的靶器官组织，但只表现为单个细胞而不能形成瘤组织，表明它们在转移点的生长受到抑制。同时Kiss1能抑制胃癌、肝癌、鳞状上皮食道癌、胰腺癌等的转移。,（八）乳腺癌转移抑制剂 (breast cancer metastasis suppressor 1，BRMS 1) BRMS1位于1lq13，在黑色素瘤和乳腺癌肿瘤细胞中，BRMS1的表达能恢复细胞之间正常的缝隙连接，说明BRMS1与细胞之间的信号传递有关。体外实验表明，失去正常的缝隙连接可促进肿瘤转移，缝隙连接对生长起负相调控作用。,（九）Rho GDP分裂抑制剂2 (RhoGDI ) RhoGDI 表达的蛋白在白细胞、上皮细胞中水平很高，而在癌细胞中含量很低，甚至检测不到，RhoGDI：mRNA水平与膀胱癌的侵袭和转移有关。Rho和Rac GTP酶位于细胞的表面，参与细胞骨架重塑，而后者又与侵袭和细胞之间的相互作用有关。,（十）MAPK的激酶(MKK4JNKK1SEK1) MKK4能抑制SKOV3ipl细胞株在转移点生长，形成转移细胞集落，同样的结果也见于前列腺癌、肺癌、胰腺癌和胃癌等。MKK4是有丝分裂蛋白激酶(MAPK)的激酶，是MAPK信号传递级联放大反应中的一员，参与细胞的应激反应，并调节细胞的增殖、分化和凋亡。,（十一）分化相关基因1（ Drg-1） 用Drg-1转染SW620，发现它能增加内皮细胞的分化，并具有形态学与分子生物学的改变。最近Bandyopadhyay等发现，在人类前列腺癌细胞中， Drg也具有抑制肿瘤转移的作用，其表达与Gleason分级成反比。,二、细胞粘附因子与肿瘤转移,粘附因子是一类介导细胞与细胞、细胞与细胞外基质间粘附作用的膜表面糖蛋白。肿瘤转移侵袭过程中的粘附类型 ：同型粘附 、异型粘附 、肿瘤细胞与ECM的粘附。,粘附分子种类 ：1、整合素：是一组细胞表面糖蛋白受体，其配体为细胞外基质（ECM）成分，主要功能是参与不同细胞间的粘附、介导细胞与ECM的结合等 。整合素与肿瘤的关系具有两重性：在肿瘤发生早期，整合素表达的降低可导致肿瘤细胞与基底膜或ECM成分的粘附作用减弱，这有利于肿瘤在局部的增殖扩展 。在肿瘤细胞进入循环后，整合素表达的增多有利于肿瘤细胞粘附于脉管内皮，继而发生侵袭、转移 。,2、钙依赖粘附素（cadherins） 包括E-cadherin、N-cadherin和P-cadherin三个亚类 ，主要参与介导同型细胞间的粘附作用。 E-cadherin的表达与肿瘤转移潜能呈负相关 。,3、选择素包括选择素P（P-selectin）、选择素E（E-selectin）和选择素L（L-selectin）三个成员，表达于白细胞、活化的内皮细胞以及血小板表面。介导白细胞与其它细胞表面寡糖分子的结合。肿瘤转移的一些关键步骤如循环肿瘤细胞的聚集和癌栓的形成，以及肿瘤细胞与特定脏器脉管内皮的粘附结合都有选择素的参与。,4、免疫球蛋白类粘附因子 主要参与细胞之间的粘附 与肿瘤侵袭和转移密切相关的几种：ICAM-1 ：ICAM-1从肿瘤细胞表面脱落进入循环系统成为可溶性分子后，可协助肿瘤细胞逃逸细胞毒T细胞和NK细胞的免疫监视杀伤效应，促使肿瘤发生转移。VCAM-1：参与协助肿瘤逸出循环系统，进入继发脏器。NCAM：它的功能为信息传导和调控细胞生长，其缺失可能导致细胞生长失控。,5、CD44分子是由单一基因编码的一类具有高度异质性的单链膜表面糖蛋白。介导多种细胞与细胞、细胞与ECM之间的粘附作用。根据是否含有变异体外显子编码序列，将CD44粘附因子分为标准CD44（CD44S）和CD44拼接变异体（CD44V）两种类别。 已发现，人类黑色素瘤、肺癌、胃肠癌、乳腺癌和脑部转移性肿瘤等除可表达CD44S外，均表达不同CD44V，而相应的良性肿瘤或正常组织则表达、或仅偶尔表达极少量CD44V。因此，对肿瘤CD44表达的分析有助于评价肿瘤的转移潜能和判断患者预后。,1、基质金属蛋白酶（MMPs）,MMP可水解不同类型的胶原蛋白、LN、FN、弹力蛋白和蛋白多糖的核心蛋白，从而在ECM降解、肿瘤侵袭和转移过程中发挥重要作用 。MMP可被特异性金属蛋白酶抑制因子（TIMP）抑制 。人类TIMP家族主要有TIMP-1、TIMP-2和TIMP-3三个成员 。TIMP可有效抑制多种肿瘤细胞的ECM降解能力和体外侵袭能力 。,第四节 蛋白降解酶与肿瘤转移,2、丝氨酸蛋白酶 ：包括纤维蛋白溶解酶原激活因子（PA），白细胞弹力蛋白酶和组织蛋白酶G。PA可将纤维蛋白溶解酶原转变为纤维蛋白溶解酶，后者可溶解纤维蛋白、FN、LN、蛋白多糖核心蛋白等成分。并且可促使胶原酶原变为活性的胶原酶共同参与对基质的酶解作用。PA包括组织型（t-PA）和尿激酶型（u-PA）两类，二者均有较强的激活纤维蛋白溶解酶原的作用。 在肿瘤的病理过程中，t-PA可促使肿瘤细胞降解细胞外基质，而u-PA促进肿瘤侵袭和转移的效应主要表现在参与细胞分化、血管生成、细胞迁移、细胞外基质降解和组织重建等过程。,产生PA的细胞常同时产生PA抑制因子（PAI），目前发现有三种PAI在机体内发挥重要作用。 PAI可抑制PA的作用，从而起到控制和阻断肿瘤侵袭转移的作用。 PAI-1可由多种细胞产生，存在于血小板、血浆，为u-PA的主要抑制剂。PAI-1也广泛存在于肿瘤细胞周围组织中以及肿瘤实质内，它能使PA失活，从而阻断肿瘤转移的许多关键生物过程 。PAI-2（46.6KD）主要表达于单核巨噬细胞系统，在部分肿瘤中高表达，但对不同肿瘤其意义有所不同。PN-1抑制PA的特异性不如PAI-1和PAI-2，但可快速抑制凝血酶、胰酶和纤维蛋白溶解酶。,3、半胱氨酸蛋白酶,如肿瘤相关胰蛋白酶原，肝素酶、组织蛋白酶B、组织蛋白酶D和组织蛋白酶L等均在肿瘤侵袭和基质降解中起到相应的作用。,ECM水解酶还参与调节肿瘤的血管生成。总之，细胞的遗传特性和环境因素影响着肿瘤细胞与宿主细胞的蛋白水解酶的产生和分泌，影响着肿瘤的侵袭与转移。对影响蛋白水解酶表达的生物活性因子的深入研究，将使肿瘤侵袭和转移的分子机理更加明确。另一方面，鉴定肿瘤细胞和宿主细胞的蛋白水解酶及其抑制因子的表达水平将有助于预测肿瘤的侵袭转移能力和预后的判断。,第五节 血管生成与肿瘤转移,肿瘤血管形成(angiogenesis) 是指肿瘤细胞诱导的微血管生长以及肿瘤中血液循环建立的过程。 肿瘤血管形成是肿瘤发生、生长和浸润与转移的重要条件。随着对肿瘤发生机制研究的不断深入,肿瘤血管形成在肿瘤发展中的重要地位及抗血管生成治疗肿瘤的作用成为肿瘤治疗的一个全新的领域。血管生成抑制剂有可能成为抗肿瘤的主要药物，并为最终治愈肿瘤提供有效手段。,肿瘤血管生成过程 1、血管扩张、通透性增加 2、内皮细胞增殖和迁移 3、管腔的形成肿瘤新生血管的特点肿瘤血管生成的调解,第五节 血管生成与肿瘤转移,病理的血管形成，特别是肿瘤条件下的血管形成呈持续、失控性的过程。,生理条件下严格受控,一、肿瘤血管生成过程,血管形成过程（1）原血管基底膜的酶解；（2）内皮细胞的迁移；（3）内皮细胞的增殖；（4）新生毛细血管的成熟器官化构建。,From L. J. Kleinsmith, Principles of Cancer Biology. Copyright (c) 2006 Pearson Benjamin Cummings.,血管新生和血管生成,肿瘤无血管形成的支持就不能进一步增长,肿瘤血管形成这一过程既受机体神经内分泌因素影响，又受肿瘤细胞和肿瘤基质细胞表达的生长因子调控。,肿瘤新生血管,二、肿瘤新生血管的特点, 失控性：肿瘤新生血管出现迅速，生长快，并呈持续性，10 %20 %的肿瘤血管内皮细胞始终处于DNA合成状态,这种持续的血管生成是由肿瘤组织血管生成生长因子持续高水平释放造成的。, 不成熟性：不规则、窦状壁薄、BM膜厚薄不一、断裂、碎片或缺乏。内皮细胞超微结构中管样小体明显增多，细胞之间连接松散。部分毛细血管壁缺乏内皮细胞。很少进化为成熟的小动脉或小静脉，不具收缩功能，不受神经体液调节。对正常血管有活性的物质对该血管不起作用(乙酰胆碱、血管紧张素、温度）。,血管异常生长 肿瘤不同区域的血管有不同的形态，反映了肿瘤生长不同时间内微血管变化状态与癌细胞生长、增殖不均匀有关。新生的Cap从肿瘤外围长入肿瘤中，并相互吻合形成外围血管网，再进一步分支进入肿瘤深部；新生的Cap网直接进入肿瘤中央，呈树状向外分支，肿瘤细胞分裂增殖直接形成肿瘤血管，随肿瘤长大血管不断地向外延伸，并与外围Cap网相连。一般认为外周血管丰富时，中央血管少，而中央血管丰富时，外围血管则少。血管丰富区热点, 在肿瘤血管形成前期与机体内原先的血管采取了共生方式，而不是相互抵抗破坏,因而没有引起中央坏死，血管外周也没有血管生成。 肿瘤中血供与血流速度不同 肿瘤中有细胞丰富区、边缘区、半坏死区和坏死区，各区血供不尽相同，半坏死区与坏死区血流明显减少减慢，非坏死区血流速度可以快于正常组织。大肿瘤血流速度的均值低于小肿瘤，在大肿瘤内血管内皮细胞的营养供给少，肿瘤中实际增加的效应血管管径小，血流慢，营养耗尽。,癌细胞更新速度快于内皮细胞发生乏氧性坏死在肿瘤周围内皮细胞增生指数为2.2，肿瘤细胞增生指数为7.3。同样小鼠瘤细胞22小时更新一代，血管内皮细胞的增殖是50小时更新一代。用显微分光光度计研究肿瘤血流的质与量，其中红细胞常出现完全性脱氧，瘤内约1040仅为内皮细胞所构成的血管，无相应的营养血流，氧利用率很低。癌细胞增生、癌内缺乏淋巴管网，瘤体间流体静脉压升高、压迫小血管，使瘤内血流量仅为正常的1 10瘤细胞无氧酵解产生大量H+，使肿瘤中存在着不同程度的低营养、低PH值、低氧的三低细胞群。肿瘤微循环较肿瘤生长表现出低效和相对不足，肿瘤组织特别是中心部位常常因为缺血、缺氧而坏死。,较大的癌块中间动、静脉分支吻合可形成血管湖，这些统称为肿瘤相关性血管病变。血管内皮细胞的异质性是其突出的生物学特性，主要表现在内皮细胞的结构、功能、抗原成分或/与代谢特点上。在某些器官的肿瘤组织中，其血管内皮细胞仍保留着该器官的抗原性（如脑、卵巢、肺癌的血管内皮细胞具有这些肿瘤细胞表达的抗原），说明内皮细胞表面抗原来源的部位可能在肿瘤转移时的选择性粘附、体液因子的区域性释放中发挥作用。或由这些肿瘤细胞演化为内皮细胞。,血管形成新方式-拟血管生成 1999年美国Iowa大学的Maniotis等研究人的眼葡萄膜黑色素瘤微循环而发现了一种与经典的肿瘤血管生成途径完全不同的、不依赖内皮细胞的全新的肿瘤血管生成、一种全新的肿瘤内血管生成模式。黑色素瘤细胞通过自身变形并与细胞外基质相互作用模仿血管壁结构形成可输送血液的管道系统，从而重建肿瘤的微循环,并在某个环节与宿主血管相连使肿瘤获得血液供应，并将这个过程命名为血管生成拟态(vasculogenic mimicry)。 血管生成拟态特点为：肿瘤细胞通过自身变形和基质重塑产生血管样通道,通道内无内皮细胞衬覆，通道外基底膜PAS染色为阳性。,1、血管生成拟态的特点 在血管生成拟态中, 一层厚薄不一PAS阳性物质将瘤细胞和血流分开(红细胞在PAS阳性物质形成的管道中流动,该管道是瘤细胞构建的无细胞血管)； 血管生成拟态中；肿瘤血管是由高度侵袭性肿瘤细胞以无内皮细胞衬覆的形式形成的，并非是在血流冲力下被动形成的，或由内皮细胞增生形成； 毛细血管通过出芽的方式进入肿瘤组织内,可以见到在瘤细胞之间有漏出的红细胞,而血管生成拟态中基质衬覆的血管内很少看见红细胞漏出；, 微血管中可以见到微血栓的形成,而血管生成拟态的图案样血管中很少有微血栓,有人可能据此推测瘤细胞或者血管外基质有抑制凝血功能; 血管生成拟态大约有7 种不同形状的PAS阳性图案: 直的、平行排列的、十字交叉的、彩虹样的(没有完全封闭) 、有分支的彩虹样、封闭的环状和网络状的通路(即最少有3个背靠背的PAS阳性环)。封闭的环形PAS阳性血管图案往往是那些组织学上具有转移特征的肿瘤。 血管生成拟态中PAS阳性血管对肿瘤血管的标记物因子相关抗原、Ulex、CD31、CD34和KDR均为阴性。,2、血管生成拟态的意义 血管生成拟态和血管生成的机制表明不同肿瘤可以获得不同的血管形成机制。或同种肿瘤有多种血管形成机制。 恶性度相对较低的肿瘤没有表现血管生成拟态证据，而恶性度高的肿瘤则有血管生成拟态；以血管生成方式的肿瘤的微循环可能有中央坏死出现，具有血管生成拟态的肿瘤内无中央坏死灶； 有人认为PAS阳性物产生于由肿瘤细胞形成的无血管通路之前，该现象仅是机体对肿瘤的一个基质反应，即所谓纤维化血管化。Maniotis等的体外研究不支持上述结论。他的结果显示不仅葡萄膜黑色素瘤的血管生成拟态微循环有侵袭性的瘤细胞构成,而且在纤维母细胞、其他基质细胞和内皮细胞不存在时，这些血管生成拟态的血管也可能出现。,肿瘤血管形成是一个复杂的多步骤过程，受多种因子调节，是刺激因素和抑制因素失衡的结果。 已经报道的有30多种血管生长因子：aFGF、 bFGF、VEGF、EGF、HGF 、TNF、IL-8、粒细胞集落刺激因子(G-CSF)等。,三、肿瘤血管生成的调节,促肿瘤血管生成的生长因子 血管内皮细胞生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF) 一种可以促进内皮细胞和血管发生的促有丝分裂因子 。1、VEGF的结构：,VEGF三维结构图,2、VEGF的受体 （VEGFR）,VEGF部分家庭成员及其受体,3、VEGF增加肿瘤血管通透性和促进血管形成 增加肿瘤血管通透性 VEGF促血管生成的机制 VEGF以旁分泌方式特异地作用于内皮细胞，促其分裂、增殖、趋化。诱导血管内皮中窗孔和囊状空泡的形成,增加血管通透性，促使血浆蛋白外渗，提供血管生成的基质和肿瘤细胞生长的微环境。 诱导内皮细胞表达和分泌多种蛋白酶,对降解血管基底膜和ECM具有重要的意义。 通过诱导Bcl-2、survivin等抗凋亡分子的表达，抑制内皮细胞凋亡,促进血管的生成。 诱导内皮细胞生成和释放bFGF ,和增强多种促血管生成因子效应。,VEGF 的作用过程 VEGF是一种促内皮细胞有丝分裂原，肿瘤细胞分泌的VEGF通过旁分泌方式与特异性分布在内皮细胞表面的受体结合，促进血管内皮细胞的增殖、分离和迁移，诱导内皮细胞增加表达组织因子、尿激酶、组织血浆酶原激活剂和基质金属蛋白酶，这些物质可引起凝血、促发纤溶、降解胶原，诱导肿瘤血管形成，新生的肿瘤血管为肿瘤生长提供营养，并间接促进肿瘤细胞的增殖，而且为肿瘤提供了转移的通道，促进肿瘤的恶性进展。, 碱性纤维母细胞生长因子（bFGF）1、bFGF的分子结构 bFGF是由155个氨基酸所组成，其基因位于人类染色体的4q25处，基因长约38kb。bFGF的转录产物有4种，1.2kb、2.2kb、3.7kb和7.0kb，主要表达的是3.7kb和7.0kb，bFGF的基因转录是受其5的UTR序列的调控，但其转录长度的不同主要是产物中3UTR的长短所决定的。 bFGF除与硫酸乙酰肝素蛋白聚糖(heparansulfate proteglycans，HSPG)高亲和以外，还与葡聚糖有高亲和力。bFGF没有信号肽，以旁分泌或自分泌的形式出现在胞外。 bFGF在人体内的含量甚微，但分布十分广泛。,2、bFGF的生物学功能 是一种广谱有丝分裂原(mitogen)，具有广泛的细胞增殖效应。 诱导新生血管形成。bFGF作用于新生血管形成过程中的多个环节。bFGF可上调内皮细胞合成和分泌胶原酶、UPA及其受体、整合素等，诱导内皮细胞增生、迁移。 bFGF在伤口愈合过程中发挥重要作用。 在胚胎的早期发育过程中bFGF也起重要作用。, bFGF参与了神经系统的分化与维持。它是对神经细胞有突出作用的多功能生长因子，促进大脑神经元的存活及神经突的生长。 bFGF对骨组织的损伤有修复作用，体外实验表明外源性植入bFGF能明显促进骨形成过程。bFGF对软骨细胞既是分裂原又是形态发生因子。 体内过度表达的bFGF参与肾小球内皮细胞增殖和细胞外基质积聚，影响肾小球肾炎和和肾小球硬化过程。,3、bFGF与肿瘤血管生成 bFGF通过2种途径参与肿瘤血管形成 通过调节内皮细胞的活性。bFGF穿透内皮细胞释放蛋白水解酶消化ECM，并且bFGF对内皮细胞有趋化性。 诱导VEGF的表达及与VEGF的协同作用 ，VEGF也可诱导内皮细胞生成释放bFGF。同时VEGF体外促血管生成的作用以及诱导纤溶酶原激活物(PA)的能力有赖于内皮细胞产生的bFGF。, CD105(endoglin ，EDG) CD105为细胞膜糖蛋白，是TGF受体超家族的成员。CD105 作为一种新型的血管内皮细胞标记物始于20世纪90年代。在第五届有关人类白细胞分化抗原的国际协作组会议上，将Endoglin的单克隆抗体归为一个分化群(cluster of differentiation ,CD)，编号CD105。 CD105是一种在新生血管内皮细胞高表达的增殖相关蛋白，它参与TGF受体的信号转导，调节内皮间质的信号传递, 参与血管生成, 在肿瘤血管生成过程中发挥重要作用。,1、CD105的结构和功能 CD105位于人染色体9q34，是一种同型二聚体的膜结合性糖蛋白，分子量为180kD。 CD105在有血管生成的组织（如愈合中的伤口、银屑病、胚胎组织及肿瘤组织）的内皮细胞中特异性高表达，是内皮细胞增殖的标记物，是促进血管生成的重要因素，其功能是拮抗TGF及其受体对血管内皮细胞的抑制作用。TGF含有结构和功能密切相关的三种异构体即1 ,2 和3 ，与此相配的受体分为R，R和R，CD105的基因结构与R高度同源。型受体和CD105蛋白本身不表现出信号转导的活性，但它们能与R, R形成异聚体复合物，抑制TGF的生物学效应。,2、CD105 在肿瘤血管生成中的作用 CD105 参与肿瘤血管生成 正常水平的CD105 是血管生成所必需的。研究发现，CD105 基因敲除的裸鼠在妊娠1011天死于脉管发育不全。 CD105 是内皮细胞增殖的标志 与其他内皮细胞标志物（CD34、CD31、 因子）相比，CD105更能准确反映内皮细胞的增殖状态，是目前衡量内皮细胞增殖状态较准确的指标。 CD105 是新生血管的标志 CD105仅在处于增殖状态的肿瘤组织血管内皮细胞上强表达，而在正常组织血管内皮细胞上表达较弱或无表达。少数情况下可在肿瘤细胞弱表达。,肿瘤血管生成抑制因子 1、血管抑素：氨基酸序列分析提示血管抑素与纤溶酶原N末端地第98位氨基酸残基到440位氨基酸残基内有98 %的同源性片段。研究指出血管抑素与细胞表面ATP合成酶亚单位的结合可能是抗肿瘤的另一种方式。 2、纤溶酶原：有5个三环结构，具有显著抑制血管生成的作用。 3、内皮抑素：分子量约20kD ,有更强的抗肿瘤血管形成作用。氨基酸序列分析提示内皮抑素为型胶原C末端的一个片段。有效浓度的内皮抑素可限制肿瘤生长,使肿瘤处于休眠状态或使肿瘤退化到难以测量到的微小体积,而不产生耐药性。,机体的抗肿瘤免疫杀伤功能主要以细胞免疫（NK细胞、细胞毒T淋巴细胞、巨噬细胞、T细胞、TIL细胞、LAK细胞等）为主 ，对于病毒诱发的肿瘤，体液免疫亦起着重要作用 。免疫效应细胞对肿瘤转移的影响主要在两个环节起作用：即清除肿瘤细胞和抑制肿瘤生长。,第六节 机体免疫状态与肿瘤转移,1、自然杀伤（NK）细胞,NK细胞是细胞免疫中的非特异成分，不需经抗原刺激其杀瘤作用即正常存在，因此先于CTL发挥作用而处于机体抗肿瘤的第一道防线。NK细胞具有抵御肿瘤转移的能力，这种能力可被干扰素、IL-2和TNF-增强。,2、细胞毒T淋巴细胞（CTL）,特异性抗肿瘤免疫效应细胞,CTL（CD+8）抗肿瘤效应具有MHC约束性。即它只杀伤表面带有特异性肿瘤抗原和MHC-I类分子的靶细胞。CTL并不能清除原发肿瘤灶，但在清除循环中的单个肿瘤细胞或少量肿瘤细胞集团中发挥较大作用。,决定抗肿瘤特异性免疫反应的因素包括： 肿瘤细胞的抗原性，肿瘤细胞MHC-I的表达状态和CD8阳性细胞的数量，这些直接影响CTL的产生。 肿瘤细胞的MHC-II表达状态和抗原呈递细胞功能是否健全，以及辅助T细胞是否能产生协同刺激因子B7，这些直接影响辅助T细胞（TH)和细胞因子的产生。,巨噬细胞杀伤肿瘤的机制：ADCC作用；通过非特异性膜受体，直接与肿瘤细胞结合，发挥杀瘤效应；通过巨噬细胞分泌的某些产物（如TNF-）抑制肿瘤的生长；活化巨噬细胞的溶酶体酶的杀瘤作用；巨噬细胞与致敏T细胞、特异性抗体和补体协同发挥抗瘤效应 。,3、单核巨噬细胞,4、肿瘤浸润淋巴细胞（TIL）,TIL存在于肿瘤局部，可被IL-2激活并发生增殖反应，能特异性、高效地杀伤自体肿瘤细胞。 TIL对异体肿瘤和体外培养的肿瘤细胞杀伤能力很弱。,一、转移性肿瘤治疗的传统方法,1、手术治疗2、放射治疗3、化学治疗4、中医治疗,第七节 抗肿瘤转移治疗的策略,1、细胞粘附因子抑制剂与抗肿瘤转移,肿瘤转移的每个阶段、每一步骤都包含了肿瘤细胞粘附与去粘附的过程，在所有这些过程中，粘附因子起着极为重要的调控作用。因此，通过调节粘附因子的表达、分布以及功能状态有可能成为阻止肿瘤转移的有效途径之一 。肿瘤细胞表面的主要粘附因子是整合素，研究表明整合素家族参与肿瘤细胞与基底膜、血小板、内皮细胞等之间的粘附 。,二、转移性肿瘤治疗的新策略,钙粘素（cadherin），主要介导同源性细胞之间的粘附 ，E-cadherin是防止肿瘤细胞从原发瘤脱落的重要因素 。转染E-cadherin mRNA使其表达增加，能使肿瘤细胞侵袭力明显降低 。,2、基因治疗肿瘤的目标（策略）,抑制活化癌基因：利用反义核酸序列特异地与互补的癌基因DNA和RNA结合，从而阻断癌基因转录或翻译。增强抑癌基因的表达：抑癌基因突变、失活是肿瘤发生的重要因素，将正常抑癌基因导入肿瘤细胞中补偿或替代缺失的抑癌基因，以抑制肿瘤生长或逆转其表型，即所谓的基因替代疗法。,提高肿瘤免疫治疗的疗效：通过外源性基因表达提高人体免疫系统对恶性肿瘤细胞的识别和杀伤能力，包括两种方式： 直接方式：增加肿瘤的抗原性，使肿瘤细胞容易被机体免疫系统识别。 间接方式：激活机体的免疫潜能细胞，提高其识别和杀伤肿瘤细胞的能力。,肿瘤自杀基因疗法：表达产物能够使靶细胞自杀的基因称为自杀基因，如白细胞介素1-转化酶基因（IL-1ICE）。 自杀基因作用方式： 直接作用于导入该基因的肿瘤细胞 旁观者效应,提高肿瘤放疗敏感性： 外源基因转染诱导放射敏感性，从而增加射线对肿瘤细胞的杀伤作用。 外源基因转染的肿瘤细胞发生细胞周期阻滞，出现瘤细胞同步化，增加放射治疗杀伤作用。 基因诱导放射防护，降低正常组织放射损伤。,减轻正常组织的药物或放射损伤肿瘤治疗的最终目地是通过最大限度地消灭肿瘤组织，同时保护正常组织以延长患者寿命和提高生活质量。 通过导入外源性基因可以提高正常组织的抗药物或放射线损伤的能力。如多药耐药（MDR）基因导入人骨髓细胞，使骨髓细胞能耐受多种化疗药物抑制作用从而可以加大化疗药物剂量。,3、血管生成抑制剂与抗肿瘤转移,血管生成抑制剂抑制肿瘤新生血管形成的机制：阻断内皮细胞降解周围基质的能力 直接抑制内皮细胞的功能 阻断血管生成因子的合成和释放，拮抗其作用阻断内皮细胞表面整合素的作用,已发现的具有血管生成抑制活性的化合物：抗生素、维生素D3衍生物、维甲酸类、多磺基化合物、肝素类似物及细胞外基质成分等 。血小板因子4（PF4）：是一种强有力的血管生成抑制剂，能使FGF丧失生物活性，并能增加TNF-的功效。TNP-470 ：是烟曲霉素的一种类似物，它可能通过抑制内皮细胞的生长而使肿瘤血管生成减少，从而达到抑制肿瘤转移的作用。血小板反应素-1（TSP-1）：是多种细胞分泌的一种糖蛋白 ，能抑制血管生长因子对各种活性因子的刺激，并能抑制血管内皮的“爬行”生长 。姜黄素：可抑制肿瘤的增殖播散，它不但能抑制新生血管的形成，还可使已形成的微血管崩解，其机制可能是通过调节内皮细胞增殖期蛋白酶的活性从而阻止和破坏肿瘤血管的形成 。,From L. J. Kleinsmith, Principles of Cancer Biology. Copyright (c) 2006 Pearson Benjamin Cummings.,通过抑制血管新生治疗肿瘤,天然血管抑制剂的重要发现,血管内皮抑制素，一种天然多肽，能抑制血管生长，不仅使小鼠肿瘤缩小，而且能使其“休眠”，即使在停药肿瘤仍无生长。至少有11种抗血管新生的药物正在进行临床试验，包括沙立度胺(又称“反应停”，曾作为止吐药用于临床，导致胎儿畸形的声名狼藉的药物)。,From L. J. Kleinsmith, Principles of Cancer Biology. Copyright (c) 2006 Pearson Benjamin Cummings.,在肿瘤生长和扩散过程中血管生长抑制剂的作用,肿瘤侵袭转移研究的几个新热点,进入21世纪的主要发现及研究进展,肿瘤转移的“干细胞”假说肿瘤表型转换-EMT 的作用肿瘤细胞“休眠”与苏醒的调节机制器官特异性转移的新假说“pre-metastatic niche”肿瘤间质及宿主因素在侵袭转移中的重要作用肿瘤转移相关基因研究(基因表达谱, 全基因组分析)-转移并非单一基因控肿瘤转移可以发生在肿瘤演进的早期-利用原发瘤的早期诊断转化医学肿瘤转移的分子诊断及靶向治疗(Her2/neu, Gleevec, EGFR, VEGFR)骨髓及外周血中播散肿瘤细胞的检测及临床意义,The conceptual framework of metastasis,Albini A, et al. Cancer Metastasis Rev (2008),肿瘤干细胞与侵袭转移,Cancer Stem Cells (CSC),肿瘤中仅少数细胞具有在移植的实验动物体内形成肿瘤的能力可以通过不同表面标记将肿瘤群体中肿瘤干细胞与其他细胞群分离开肿瘤干细胞形成的肿瘤仍然包含原肿瘤中的所有亚群。,肿瘤干细胞学说 认为肿瘤组织中存在的极少量具有无限增殖潜能和自我更新能力的肿瘤干细胞，在启动肿瘤形成、生长和转移中起着决定性的作用。,肿瘤干细胞与转移,只有CSC才能启动及维持转移瘤的生长 CSC的多潜能及可塑性使其更适于在陌生环境中的生存 TICs (tumor initiating cells) are enriched in breast cancer patients after common treatments, indicating their intrinsic therapeutic resistance.,乳腺癌病人骨髓中发现的早期播散的肿瘤细胞具有乳腺癌干细胞表型 (Balic M, et al:Clin Cancer Res 12: 5615-5621, 2006) 乳腺癌病人微转移灶分离的细胞中富含CD44+CD24- 细胞（干细胞标记） Braun, S. et al. New Engl. J. Med. 353, 793802 (2005),Cancer Res 2008;68(17):693241,转移性结肠癌细胞含有克隆性增殖的具有所有干细胞特 征的细胞,自我更新分化成为结肠细胞,将这些细胞注射实验动物体内可产生相似于人体的肿瘤,Hermann PC.,在胰腺癌中存在两种干细胞亚群: CD133+ cells 维持原发瘤的生长及迁移;CD133+ cells /CXCR4+ cells 形成转移,Cell Stem Cell 1, 313 (2007),Dalerba P, Annu. Rev. Med. 2007,上皮间质转换（EMT）,Epithelial-Mesenchymal Transitions,Voulgari A. BBA 1796 (2009),M. Sabbah et al. Drug Resistance Upd