韓凱，王鳳偉，潘志忠，謝丹△

1 中山大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院華南腫瘤學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 廣東廣州 510060

2 中山大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院結(jié)直腸科 廣東廣州 510060

最新統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，結(jié)直腸癌已經(jīng)成為全球發(fā)病率和死亡率最高的惡性腫瘤之一，嚴(yán)重威脅人類健康［1］。結(jié)直腸癌通常經(jīng)血液循環(huán)轉(zhuǎn)移至肝臟，約20%的患者在初次診斷時即存在肝轉(zhuǎn)移，另外有20%～30%的患者在原發(fā)灶切除術(shù)后仍會出現(xiàn)肝轉(zhuǎn)移［2］。腫瘤轉(zhuǎn)移，是指腫瘤細(xì)胞脫離原發(fā)灶，侵入間質(zhì)，滲入血管或淋巴管，隨循環(huán)系統(tǒng)到達(dá)遠(yuǎn)處器官后定植，逐步增殖，最終形成肉眼可見轉(zhuǎn)移灶的過程。肝轉(zhuǎn)移是導(dǎo)致結(jié)直腸癌患者死亡的最主要原因。無轉(zhuǎn)移的早期結(jié)直腸癌患者，5年生存率超過90%，而合并遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的晚期患者，5年生存率則僅有10%～20%［3］。盡管針對VEGF和EGFR等分子的靶向治療取得了一定的抗轉(zhuǎn)移效果，但是并沒有顯著延長結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移患者的總生存期。目前，轉(zhuǎn)移灶切除術(shù)仍是治療結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移患者的唯一潛在治愈手段，可以使其5年生存率提高到約36%［4］。但令人遺憾的是，超過75%的患者最終出現(xiàn)術(shù)后復(fù)發(fā)［5］。因此，闡明結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移的分子機(jī)制，并據(jù)此研發(fā)有效防治轉(zhuǎn)移的藥物，是結(jié)直腸癌治療領(lǐng)域亟待解決的問題之一。

近百年來，學(xué)術(shù)界對惡性腫瘤轉(zhuǎn)移的分子機(jī)制提出了各種假說，其中，以Paget提出的“種子和土壤”學(xué)說最為著名［6］。該理論認(rèn)為，腫瘤轉(zhuǎn)移是種子（即腫瘤細(xì)胞）和土壤（即腫瘤微環(huán)境）相互作用的結(jié)果。本文將以轉(zhuǎn)移過程中關(guān)鍵步驟的調(diào)控為主線，結(jié)合腫瘤細(xì)胞與微環(huán)境的相互作用，對結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移的分子機(jī)制研究進(jìn)展進(jìn)行簡要綜述。

1 為什么是肝？

結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移是一個非常復(fù)雜的生物學(xué)過程，機(jī)制尚不完全明確。傳統(tǒng)的觀點(diǎn)認(rèn)為，結(jié)直腸癌最常侵犯靜脈，發(fā)生率高達(dá)20%～30%，而肝臟是結(jié)直腸靜脈血回流的第一站，且對血液的廓清率較高，是癌細(xì)胞最容易定植的臟器。但是，該理論是從解剖學(xué)角度對臨床現(xiàn)象進(jìn)行總結(jié)，并未詳細(xì)闡明其分子機(jī)制，對抗轉(zhuǎn)移治療的指導(dǎo)意義有限。

事實(shí)上，惡性腫瘤遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的器官特異性及其分子機(jī)制，一直是腫瘤學(xué)基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的世界性難題。早期的相關(guān)研究主要是分析腫瘤細(xì)胞內(nèi)在特征，如關(guān)鍵基因或信號通路等對其遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移器官特異性的決定作用。Zeelenberg等［7］曾報道，CXCR4陽性的CT26細(xì)胞可以形成明顯的肝轉(zhuǎn)移，而CXCR4缺失的CT26細(xì)胞則不具有該功能，說明CXCR4基因參與結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移的發(fā)生；機(jī)制研究表明，CXCR4陽性的結(jié)直腸癌細(xì)胞能夠與肝竇內(nèi)皮細(xì)胞、Kuffer細(xì)胞和成纖維細(xì)胞等高表達(dá)的CXCL12（CXCR4的特異性配體）所結(jié)合，從而促進(jìn)結(jié)直腸癌發(fā)生肝特異性轉(zhuǎn)移。此外，2015年Lyden等［8］研究表明：腫瘤細(xì)胞外泌體攜帶的整合素決定了其遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的器官特異性，其中，整合素αVβ5與惡性腫瘤肝轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。該研究從實(shí)驗(yàn)和臨床上充分證實(shí)了整合素決定腫瘤轉(zhuǎn)移器官特異性的重要作用，為抗轉(zhuǎn)移治療藥物的開發(fā)指明了新的方向。

2 轉(zhuǎn)移起始

侵襲指惡性腫瘤細(xì)胞脫離原發(fā)灶的過程，是轉(zhuǎn)移發(fā)生的起始階段。已經(jīng)有較多研究關(guān)注促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移起始的關(guān)鍵細(xì)胞亞群，其中，以腫瘤干細(xì)胞（cancer stem cell, CSC） 學(xué)說為主流［9-10］。一般認(rèn)為，CSC是腫瘤中少數(shù)具有無限增殖和多方向分化潛能的細(xì)胞，對其發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)移等生物學(xué)過程起決定性作用［11］。研究表明，CD133和CD44是CSC的特異性標(biāo)志物，高表達(dá)CD133和CD44的結(jié)直腸癌患者，發(fā)生肝轉(zhuǎn)移的風(fēng)險將大大增加［12-14］。其他干細(xì)胞相關(guān)標(biāo)志物，如OCT4等，同樣參與促進(jìn)結(jié)直腸癌轉(zhuǎn)移的起始步驟［15］。

上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial mesenchymal transition，EMT）也被認(rèn)為是促進(jìn)轉(zhuǎn)移起始的關(guān)鍵因素［16-18］。EMT是指上皮細(xì)胞在特定條件下向間質(zhì)細(xì)胞方向轉(zhuǎn)化的生物學(xué)現(xiàn)象，在腫瘤遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移過程中發(fā)揮重要作用。原位結(jié)直腸癌細(xì)胞通過EMT現(xiàn)象，使E-cadherin降低而N-cadherin升高，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞出現(xiàn)更強(qiáng)的轉(zhuǎn)移傾向［16-17］。同時，維持CSC的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子OCT4和SOX2等，也通過多種機(jī)制參與了EMT的發(fā)生，使結(jié)直腸癌轉(zhuǎn)移起始的分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)更加復(fù)雜［19-20］。

另有研究表明，CD36陽性的惡性腫瘤細(xì)胞亞群直接促進(jìn)轉(zhuǎn)移起始過程的發(fā)生，抑制腫瘤細(xì)胞表面CD36受體可以減少多種惡性腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移率［21］。但是，CD36陽性的惡性腫瘤細(xì)胞亞群，EMT相關(guān)標(biāo)志物表達(dá)水平反而略低于CD36陰性亞群，提示EMT可能不是惡性腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移過程的關(guān)鍵始動環(huán)節(jié)［21］，另有部分研究也支持該結(jié)論［22-25］。

然而，以上研究僅關(guān)注了腫瘤細(xì)胞自身的部分關(guān)鍵基因，卻并不能解釋一個令人疑惑的問題：原發(fā)灶的腫瘤細(xì)胞是如何在轉(zhuǎn)移起始階段就獲得了能夠在遠(yuǎn)處器官定植并存活的生物學(xué)特性？2012年，Cancer Cell文章報道，原位結(jié)直腸癌細(xì)胞通過與微環(huán)境中間質(zhì)細(xì)胞相互作用，獲得了轉(zhuǎn)移發(fā)生的必要特征，間質(zhì)細(xì)胞來源的TGF-β信號是結(jié)直腸癌轉(zhuǎn)移發(fā)生的關(guān)鍵始動因素［26］，但是相關(guān)結(jié)論仍需要進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)研究支持。

3 細(xì)胞外基質(zhì)重塑

自原發(fā)灶脫離的腫瘤細(xì)胞，需要對細(xì)胞外基質(zhì)（extracellular matrix，ECM）進(jìn)行重塑，以破壞周圍組織屏障，并順利滲入血管、淋巴管等。ECM重塑與腫瘤細(xì)胞的遷移和浸潤、轉(zhuǎn)移等過程相關(guān)。研究表明，參與ECM重塑的主要是基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs） 家族［27］。

MMP2和MMP9是MMPs家族最重要的成員，已經(jīng)被證明參與多種惡性腫瘤的ECM重塑，促進(jìn)轉(zhuǎn)移發(fā)生。MMP2參與Ⅳ型膠原蛋白的降解，激活下游級聯(lián)反應(yīng)，破壞腫瘤細(xì)胞周圍的組織屏障［28］。MMP9是MMPs家族分子量最大的蛋白酶，參與彈性蛋白和Ⅳ型膠原蛋白等ECM主要成分的降解過程，促進(jìn)腫瘤相關(guān)血管生成，加速腫瘤的轉(zhuǎn)移過程［29］。

MMP7是MMPs家族分子量最小的蛋白酶，在腫瘤細(xì)胞中特異性高表達(dá)［30］。MMP7 作為 Wnt/βcatenin和Fas/FasL等信號通路的下游因子，參與腫瘤細(xì)胞ECM的降解，促進(jìn)侵襲過程［31］。研究表明，MMP7高表達(dá)的結(jié)直腸癌患者，無病生存期較低，提示MMP7參與結(jié)直腸癌轉(zhuǎn)移過程［31］。

4 細(xì)胞存活

脫離原發(fā)灶并滲入循環(huán)系統(tǒng)的腫瘤細(xì)胞，將發(fā)生失巢凋亡或被免疫系統(tǒng)識別并消滅，因此，腫瘤細(xì)胞必須具有某些關(guān)鍵突變以維持其存活。已經(jīng)有部分研究關(guān)注腫瘤壞死因子［32-33］和干擾素［34-35］相關(guān)信號通路在腫瘤細(xì)胞抵抗失巢凋亡過程中的重要作用，并取得了一定的成果。但是，相關(guān)研究仍不充分，在此就不再贅述。

5 轉(zhuǎn)移器官定植和生長

腫瘤細(xì)胞在轉(zhuǎn)移器官的定植、存活并生長是轉(zhuǎn)移過程中效率最低的步驟，僅有不到0.01%的循環(huán)腫瘤細(xì)胞最終形成肉眼可見的轉(zhuǎn)移灶［36-37］。該結(jié)果提示，腫瘤細(xì)胞與轉(zhuǎn)移微環(huán)境的相互適應(yīng)極大地影響轉(zhuǎn)移灶的形成過程［38］。機(jī)體自身天然傾向于抵抗惡性腫瘤轉(zhuǎn)移［39］，正常的遠(yuǎn)處器官微環(huán)境對腫瘤細(xì)胞具有抑制作用，如正常肺組織分離的細(xì)胞因子可以有效減少肺轉(zhuǎn)移灶的生長［40］，正常腦組織提取物也可以抑制黑色素瘤腦轉(zhuǎn)移［41］。但是，微環(huán)境中某些因素，如趨化因子、血管生成因子、部分免疫細(xì)胞等，在腫瘤的不同階段能夠發(fā)揮抑制或促進(jìn)腫瘤細(xì)胞定植和生長的作用［42］。換言之，隨著種子（腫瘤細(xì)胞）的生長，土壤（即轉(zhuǎn)移微環(huán)境）可能被改造以更適宜其增殖。

2005年，Lyden等［43］首次提出轉(zhuǎn)移前微環(huán)境（pre-metastatic niche）的概念，他們指出：原位腫瘤細(xì)胞可以通過分泌某些可溶性因子，招募骨髓來源細(xì)胞進(jìn)入靶器官，改造轉(zhuǎn)移前微環(huán)境，最終促進(jìn)其自身在轉(zhuǎn)移器官的定植和生長。也就是說，轉(zhuǎn)移前微環(huán)境可能在轉(zhuǎn)移腫瘤細(xì)胞定植發(fā)生前就已經(jīng)完成。后續(xù)研究報道，惡性腫瘤細(xì)胞來源的外泌體，可能經(jīng)循環(huán)系統(tǒng)到達(dá)靶器官，通過其攜帶具有生物活性的RNA、DNA和蛋白等物質(zhì)，參與靶器官轉(zhuǎn)移前微環(huán)境的形成［44］。同時，靶器官微環(huán)境中其他細(xì)胞也參與了腫瘤細(xì)胞的定植和外生性生長過程。例如，腦星形膠質(zhì)細(xì)胞來源的外泌體攜帶大量miR-19a，可以降低轉(zhuǎn)移腫瘤細(xì)胞內(nèi)的PTEN蛋白水平，從而促進(jìn)其外生性生長［45］。

綜上所述，腫瘤轉(zhuǎn)移的發(fā)生是多步驟、有選擇性的過程，其調(diào)控機(jī)制極為復(fù)雜。不同基因、不同信號通路的協(xié)同作用調(diào)控了結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移的各個關(guān)鍵步驟。我們簡要介紹了可能參與轉(zhuǎn)移發(fā)生各步驟相關(guān)的關(guān)鍵分子，以期為探索結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移治療提供新的思路和理論基礎(chǔ)。