头颈鳞状细胞癌转移机制研究进展

杨丽云　张浩★（校正）

头颈鳞状细胞癌转移机制研究进展

杨丽云张浩★（校正）

头颈鳞状细胞癌（HNSCC）是全球第六大常见的肿瘤［1］。尽管随着外科技术水平的提高和放化疗方案的成熟，但其生存率仍较低，导致患者低生存率的主要因素是区域淋巴结和远处脏器的转移［2］。HNSCC转移机制和其他恶性肿瘤转移的机制一样，是一个复杂、多步骤的、连续的主动过程，此过程主要包括：细胞粘附、基质降解、信号通路介导细胞迁移和肿瘤血管生成。

1　细胞粘附

肿瘤细胞与基质发生粘附是肿瘤转移的第一步［3］。正常上皮细胞表面有各种细胞粘附分子，其互相作用有助于细胞粘附，阻止细胞移动。细胞粘附分子是一类介导细胞与细胞、细胞与细胞外基质间相互接触和作用的膜表面糖蛋白分子的统称，根据其化学结构及功能特征，一般将细胞粘附分子分为五类：（1）钙粘附素家族（CF）。（2）整合素家族（IF）。（3）免疫球蛋白超家族（IgSF）。（4）选择素家族（SF）。（5）CD44家族。适度的粘附分子表达及其细胞粘附机制是机体生命活动以及防御机制所必不可少的，然而在细胞粘附紊乱的状态下，则是造成某些恶性肿瘤转移的重要因素。整合素（integrins）是所知的粘附分子中最重要的一类，它是一类跨膜糖蛋白，由α、β二条链通过非共价键连接组成的异源二聚体，目前发现有19种α亚基和8种β亚基，相互结合形成24组不同的整合素家族，在血小板、白细胞、上皮细胞和间叶组织中均有表达，这些细胞的粘附是肿瘤转移的重要因素［4］。在正常上皮细胞中，整合素主要位于上皮细胞与基底膜相邻接的部位，即所谓的极化现象，使上皮细胞稳固于基底膜。但是在HNSCC中，整合素在细胞中表达的极化现象消失，从而降低HNSCC细胞与正常细胞的粘附，使肿瘤细胞脱离原发灶，同时整合素散布于肿瘤细胞的整个表面，表达的量也增加，进入血液循环后又使HNSCC细胞与宿主细胞间的粘附增加，从而促进肿瘤的转移［5］。近期研究表明，在HNSCC中整合素还可以通过肿瘤生长因子（TGF）和特有信号通路促进肿瘤转移，例如：CCR7（一种小分子蛋白质超家族）可以通过αVβ3-integrin信号通路调节HNSCC的粘附和转移［6］。

2　基质降解

肿瘤细胞在转移过程中，只有在基质被降解破坏后才能进入血液和淋巴循环，首先肿瘤细胞通过细胞粘附铺展于细胞外基质的表面，如上所述。再通过分泌Ⅳ型胶原酶、蛋白聚糖水解酶以及透明质酸酶等蛋白水解酶类，降解细胞基质，随后穿过已被水解酶降解的基质。在HNSCC研究中基质金属蛋白酶（MMP）是迄今为止发现的与肿瘤转移关系最密切的一类蛋白水解酶。自1962年Gross等发现第一种间质胶原酶并命名为MMP-1至今，MMP家族至少已发现23个成员，MMP是一组参与细胞外基质降解的Zn2+依赖性蛋白酶家族，由信号肽区、前肽区、催化区、铰链区、血红素结合蛋白样区组成［7］。在正常情况下，MMP被严格控制，细胞癌变后，这种调控被打乱，表达增高，侵袭和破坏周围组织。其后众多研究证实MMP活性上调与肿瘤转移能力的关系，例如：Zhang H等［2］研究表明头颈细胞癌组织中MMP-2均有过度表达，并与肿瘤转移相关密切。段世红等［8］用免疫组化的方法检测鼻咽癌患者组织中MMP-11的表达发现，癌组织中MMP-11的表达明显高于癌旁组织，在T3和T4分期中阳性率高于T1、T2分期组，在淋巴转移组中超过无淋巴转移组。Nishida等［9］应用PCR检测发现高表达MMP9的HNSCC，其肿瘤分期、淋巴结转移及淋巴管浸润发生率比低表达组高，表明MMP-9可以促进肿瘤转移。

3　信号通路介导细胞转移

关于HNSCC转移机制，近期越来越多的研究倾向于特殊信号通路介导肿瘤细胞转移。细胞内重要的信号分子与信号通路系统的相互联系，在细胞移动和肿瘤侵袭中起重要作用，其中以FAK最为重要［10］。FAK是一种分子量为125kD的非受体酪氨酸蛋白激酶，它主要分布在胞浆中，有三个功能区，即氨基端、激酶区和羧基端。大量研究表明FAK与肿瘤的转移有着密切的关系，在细胞运动中，FAK表现为一个重要的调节者，FAK信号可以通过动态调节黏着斑的装配/去装配和外周肌动蛋白重构控制促进细胞迁移［11］。事实上，FAK主要通过整合四条信号通路促进HNSCC转移。（1）FAK-PI3K通路：FAK接收来自纤连蛋白等的信号激活PI3K/Akt通路。FAK被激活后，与Src形成复合体，其可通过PI3K的SH2结构域直接与之结合，活化PI3K。活化的PI3K激活Akt，一方面通过TSC2-mTOR-s6K途径调节细胞的生长、基因表达［12］。另一方面PI3K通过其脂质产物PIP3与Rac的鸟苷酸交换因子直接作用促进Rac的激活，参与Rac-JNK通路，调节基因表达［13］。（2）FAK-MAPK通路：胞外信号通过跨膜蛋白与FERM的结合激活FAK，Cas和Grb2分别通过脯氨酸基序1和Tyr925与活化的FAK结合并激活Ras/MAPK通路，活化的FAK既可以通过Ras-Raf-MAPK途径控制细胞增殖［14］。还可以通过Ras-Raf-ERK活化ERKl/2，活化的ERKl/2可以通过抑制TSC2和诱导cyclinD1与Cdk的表达分别参与mTOR信号通路和细胞周期调控［15］。（3）FAK-p53通路：FAK能通过其N末端的FERM结构域与p53结合，进而抑制p53激活其下游基因的转录，包括p21、Mdm2等，而这些基因的产物正是p53诱导的细胞凋亡的重要环节蛋白。FERM介导FAK向核内转运并与p53结合，进而与Mdm2结合，使p53通过泛素化途径降解并阻止细胞凋亡［16］。（4）FAK-GTPase通路：多种生长因子包括胰岛素，可以通过质膜上的相应受体激活该通路。具体机制为GRAF和ASAP与活化的FAK脯氨酸基序2结合，进而活化Rho-GTPase。GTPase参与多种细胞活动，可以调节肌动蛋白的装配，进而调控细胞形态、控制细胞迁移等［17］。

4　肿瘤血管生成

肿瘤的生长和转移是一个依赖于血管的过程，当肿瘤体积＞1～2mm3，就需要通过形成新的血管供应营养以维持其持续增长［18］，这些新生血管把肿瘤细胞和循环系统连接起来，使供肿瘤生长的物质交换得以进行，此外新生血管还可作为肿瘤转移的通道，通过新生血管将原发癌细胞输送至转移靶器官。因此，血管生成是肿瘤生长转移的必由之路，与肿瘤的发生、转移具有密切关系。血管内皮生长因子（VEGF）、血小板源性生长因子（PDGF）、转化生长因子（TGF）、表皮细胞生长因子（EGF）和成纤维细胞生长因子是主要的血管生成促进因子，其中以VEGF促进血管生成的作用最强。目前的研究表明，VEGF促进新生血管生成的可能机制为VEGF是一种多样生物功能的糖蛋白，能高度特异性地增强血管内皮细胞和（或）淋巴管内皮细胞的有丝分裂，且其在体内外均能通过刺激内皮细胞上的特异性受体，直接刺激内皮细胞分裂，达到血管内皮细胞的增殖及血管形成，促进肿瘤的转移［19］。李清明等［20］研究表明Ⅲ、Ⅳ期喉癌组织的肿瘤微血管密度显著高于I、II期，喉癌微血管生成有利于肿瘤细胞向周围浸润扩张，颈淋巴结转移组平均肿瘤血管密度显著高于无淋巴结转移组，提示喉癌的微血管生成有助于喉癌的侵袭转移，血管生成能力强的喉癌更容易发生转移。

综上所述，HNSCC的转移是一个极其复杂的多步骤发展过程，涉及到肿瘤细胞生物学特性和一系列肿瘤转移相关的粘附分子、蛋白水解酶和信号分子等的作用。随着分子生物学研究的发展，新技术的进步，人类将最终从多个水平和角度干预HNSCC的转移，研制出各种靶向药物，为预防和治疗HNSCC的转移提供新的思路和方向。

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2000000 上海交通大学附属医院瑞金医院耳鼻咽喉科