趙榮志 綜述 吳志浩 周清華 審校

惡性腫瘤的轉(zhuǎn)移是惡性腫瘤患者死亡以及治療失敗的常見原因，腫瘤細胞侵潤周圍組織，誘導新生血管形成，侵潤血管，進入血液循環(huán)并存活下來，在轉(zhuǎn)移部位再侵出血管并形成新的轉(zhuǎn)移灶，這一過程非常復雜，受到腫瘤微環(huán)境的影響，許多分子機制參與其中[1]。上皮細胞間質(zhì)化（epithelial-mesenchymal transition, EMT）在生理狀況下與胚胎發(fā)育有關(guān)[2]，近些年其在腫瘤轉(zhuǎn)移方面的作用及其相關(guān)機制的研究，逐漸受到大家的重視，成為有關(guān)腫瘤轉(zhuǎn)移研究方面的熱點之一[3]。

1 EMT概念及分類

人體的組織主要包括兩種細胞類型：上皮細胞和間質(zhì)細胞，兩者在細胞表型以及細胞功能上明顯不同。上皮細胞通過緊密連接、粘附連接、橋粒和縫隙連接彼此相互連接，具有極性；相反間質(zhì)細胞沒有極性，缺少細胞間連接，能夠通過細胞外基質(zhì)游走[4]。

上皮細胞表型和間質(zhì)細胞表型在某些情況下可以相互之間轉(zhuǎn)化。Greenburg[5]于1982年首次提出了EMT的概念。EMT就是上皮細胞在一些生理或病理因素的作用下，失去細胞極性，丟失細胞間緊密連接和粘附連接，變成了具有間質(zhì)細胞形態(tài)和特性的細胞，從而獲得了浸潤性和游走遷移的能力[6,7]，這種改變被定義為EMT。

EMT根據(jù)不同的環(huán)境背景可分為三種類型：I型主要發(fā)生在胚胎發(fā)育過程中，參與原腸胚（EMT發(fā)生時原始的上皮細胞形成間質(zhì)細胞）以及神經(jīng)嵴（早期的神經(jīng)上皮細胞形成神經(jīng)嵴細胞）的形成；II型主要發(fā)生在器官纖維化以及炎癥過程中，與器官的纖維化以及炎癥的修復有關(guān)（上皮或內(nèi)皮細胞形成成纖維細胞）；III型則與腫瘤的侵潤和轉(zhuǎn)移有關(guān)。原發(fā)腫瘤的上皮細胞轉(zhuǎn)化成間質(zhì)細胞，獲得了運動的能力，脫離原發(fā)部位侵襲周圍組織進入血液循環(huán)，在遠隔部位通過間質(zhì)細胞上皮化（mesenchymal-epithelial transition, MET）形成新的轉(zhuǎn)移灶[6,8,9]。

2 EMT與惡性腫瘤侵潤和轉(zhuǎn)移的關(guān)系

在人體的惡性腫瘤中90%以上是上皮細胞性腫瘤。由于EMT是上皮細胞獲得遷移能力的有效方式，它成為上皮細胞癌浸潤轉(zhuǎn)移的一個重要途徑，研究[10]表明它與上皮細胞惡性腫瘤的侵潤和轉(zhuǎn)移關(guān)系密切，受到了越來越大的關(guān)注。

腫瘤的轉(zhuǎn)移是一個復雜而連續(xù)的過程，包括腫瘤細胞在原發(fā)部位的生長、侵及周圍正常組織、穿透基底膜、侵及脈管進入循環(huán)系統(tǒng)并存活下來到達遠隔部位，侵出脈管并在新的部位形成轉(zhuǎn)移灶[11]。

有研究顯示在原發(fā)腫瘤局部侵潤的邊緣有EMT特定基因的表達，顯示出EMT可能是腫瘤侵出基底膜侵潤周圍正常組織的必備條件[12,13]，而誘導腫瘤細胞發(fā)生EMT還能增加其穿過血管內(nèi)皮細胞進入血液循環(huán)的能力[11,14]。這些都顯示EMT與腫瘤轉(zhuǎn)移的早期階段密切相關(guān)。此外還有研究把誘導EMT特定基因（twist）過表達的腫瘤細胞通過鼠尾靜脈注射，增加了腫瘤細胞肺轉(zhuǎn)移的能力，顯示出EMT可能與腫瘤細胞的血管外侵有關(guān)系。當腫瘤細胞到達轉(zhuǎn)移部位通過MET增殖形成與原發(fā)腫瘤類型相同的新的轉(zhuǎn)移灶[15]。

此外，還有研究[16-18]顯示EMT與腫瘤細胞對于表皮生長因子受體（epidermal growth factor receptor, EGFR）酪氨酸激酶抑制劑（吉非替尼、厄洛替尼）的敏感性有關(guān)，發(fā)生EMT的腫瘤細胞對于EGFR酪氨酸激酶抑制劑有抗藥性。

3 EMT判定標準及標志物

腫瘤細胞發(fā)生EMT時除了在細胞形態(tài)、細胞極性、侵襲游走能力、抗凋亡能力等形態(tài)學和生物學行為的變化之外，還同時伴有細胞表面蛋白、細胞骨架蛋白、細胞外基質(zhì)蛋白以及某些轉(zhuǎn)錄因子表達的異常[9]。如何判斷腫瘤細胞是否發(fā)生了EMT，需要綜合上述多種因素。體外實驗判斷的標準目前較為一致觀點認為，符合下述情況可以判定細胞發(fā)生了EMT：細胞由多角形上皮細胞形態(tài)轉(zhuǎn)變成紡錘形的間質(zhì)細胞形態(tài)，失去細胞極性；遷移和侵襲能力增加；抗凋亡能力增加；誘導EMT的因素移除后仍然能夠維持表型的穩(wěn)定；一些上皮細胞標志物（如上皮性-鈣粘蛋白、細胞角蛋白、緊密連接蛋白ZO-1）表達的降低或缺失，同時一些間質(zhì)細胞標志物（成纖維細胞特異性蛋白1、波形蛋白、I型膠原、纖粘連蛋白）的出現(xiàn)和表達的升高；一些分子的移位和轉(zhuǎn)化（如β-連環(huán)蛋白由細胞核外轉(zhuǎn)移至核內(nèi)[19]；上皮性-鈣粘蛋白轉(zhuǎn)化成神經(jīng)性-鈣粘蛋白[20,21]）以及某些轉(zhuǎn)錄因子（Snail、Slug或Twist[22-24]）表達的升高。

體內(nèi)腫瘤細胞EMT的判定是一個難題，原因是理論上認為發(fā)生EMT的腫瘤細胞只占原發(fā)腫瘤的很少一部分。一些基因、轉(zhuǎn)錄、蛋白水平的改變往往為原發(fā)腫瘤所掩蓋，較難確認和捕捉到已經(jīng)發(fā)生轉(zhuǎn)化的上皮性腫瘤細胞。最為直接的證據(jù)就是存在新形成的成纖維細胞以及基底膜的降解[25]。一些EMT的標志物可以參考體外實驗，表1列舉了一些EMT的分子標志物。

3.1 E-cadherin 上皮性-鈣粘蛋白，人類的E-cadherin編碼基因定位于16號染色體q22.1附近，分子量為120 kDa。分子中存在一個疏水基因，位于跨膜區(qū)，氨基末端位于細胞膜外，是鈣離子的結(jié)合位點，對鈣離子有高度敏感性，羥基末端位于細胞漿內(nèi)。E-cadherin形成二聚體，胞外部分相互連接形成粘附連接，細胞內(nèi)部分與β-連環(huán)蛋白（β-catenin）或γ-連環(huán)蛋白（γ-catenin）結(jié)合，β-catenin通過與α-連環(huán)蛋白（α-catenin）結(jié)合后與肌動蛋白絲結(jié)合，而γ-catenin可以直接與肌動蛋白絲結(jié)合。E-cadherin/catenin復合物在維持上皮細胞表型和粘附連接中具有重要作用[26,27]。許多研究[26,28-30]顯示E-cadherin/catenin復合物的降解，或者E-cadherin表達的降低或缺失與腫瘤細胞的分化、腫瘤的分期、侵潤、轉(zhuǎn)移以及預(yù)后密切相關(guān)。E-cadherin是EMT最為重要的標志物之一[31]。

表 1 EMT常見的一些標志物Tab 1 Common biomarkers of EMT

3.2 Fibronectin 纖粘連蛋白，是高相對分子質(zhì)量的粘附性的糖蛋白。纖粘連蛋白以可溶的形式存在于血漿和各種體液中，稱為血漿纖維粘連蛋白；以不溶的纖維存在于細胞外基質(zhì)、細胞之間及某些細胞表面，稱為細胞纖維粘連蛋白。由兩個亞基組成的二聚體，每個亞基的相對分子質(zhì)量約250 kDa，各亞基在C末端形成兩個二硫鍵交聯(lián)。EMT發(fā)生時伴有Fibronectin的增高，但是非特異性的，因為很多細胞（如成纖維細胞、單核細胞、上皮細胞）都可以產(chǎn)生Fibronectin[32,33]。

3.3 Snail 其基因產(chǎn)物結(jié)合到E-cadherin啟動子的E盒，從而抑制其表達[34]。在一些上皮性腫瘤細胞中是EMT的誘導因子。當上皮細胞獲得間質(zhì)細胞表型時，snail蛋白表達增高并結(jié)合到E-cadherin啟動子的E盒并抑制其活性。EMT的許多信號傳導通路都是通過snail發(fā)揮作用[35]。Snail的表達增高與腫瘤的侵潤轉(zhuǎn)移和預(yù)后也存在密切聯(lián)系[36,37]。近年來slug[38]、twist、CBF-A和KAP-1等轉(zhuǎn)錄因子也逐漸受到大家的重視[39]。

EMT的發(fā)生機制十分復雜，不同的腫瘤存在不同的調(diào)控機制，而同一腫瘤細胞EMT的調(diào)控也可能存在多個途徑。EMT的信號傳導途徑是一個復雜而龐大的網(wǎng)絡(luò)。有關(guān)EMT對于乳腺癌、肺癌、直腸癌、肝癌、前列腺癌轉(zhuǎn)移影響的研究[33,40]顯示TGF-β/Smad、RTK/RAS、Wint/β-catenin等均能夠誘導EMT在不同腫瘤中的發(fā)生。近期的研究顯示NF-kB[41]、GSK-3β、STAT3/LIV-1等信號途徑也會誘導EMT的發(fā)生[42]。不同的信號傳導通路之間也存在相互關(guān)聯(lián)。

4 問題與展望

多數(shù)有關(guān)EMT與腫瘤侵潤、轉(zhuǎn)移相關(guān)性的研究僅僅局限于體外實驗以及少數(shù)的動物實驗，至今仍存在很多的爭議之處。原因是在體內(nèi)發(fā)生侵潤轉(zhuǎn)移的腫瘤細胞只占原發(fā)腫瘤的很少一部分，當它們發(fā)生EMT時的一些基因、轉(zhuǎn)錄、蛋白水平的改變往往為原發(fā)腫瘤所掩蓋。如何確認和捕捉到已經(jīng)發(fā)生轉(zhuǎn)化的上皮性腫瘤細胞是一個難題[43]。新的顯像技術(shù)以及細胞標記方法為問題的解決帶來了希望。目前理論上認為腫瘤細胞的轉(zhuǎn)移需要經(jīng)過EMT和MET兩個過程。兩者的發(fā)生是一個動態(tài)連續(xù)的過程，受到腫瘤微環(huán)境的影響。相關(guān)的分子機制、動物模型、分子探針以及人體研究將來有望成為腫瘤研究領(lǐng)域的熱點，為腫瘤轉(zhuǎn)移早期的診斷、預(yù)后的評估提供有價值的信息，并且有望為腫瘤的治療提供新的靶點[44-46]。