肿瘤转移

肿瘤侵袭转移机理的研究进展南昌大学医学院熊小亮主要内容：（一）肿瘤的生长、发展与转归（二）恶性肿瘤的生物学特征（三）肿瘤细胞的侵袭（恶性浸润）（四）恶性肿瘤的转移（一）肿瘤的生长、发展与转归（1-1）：（1）肿瘤细胞群体的构成：1）周期细胞（G1SG2M）干细胞：具无限增殖能力。2）G0期细胞（静止期细胞）3）终末分化细胞（不再进行分裂而注定要死亡的）**细胞群体动力学：在空间上占有一定位置，在形态、功能上类似的细胞群体的由增生、分化、停滞和死亡（丢失）的不断运动、变化的过程。（2）人类肿瘤的起源：干细胞：是一类未分化的细胞或原始细胞，是具有自我复制能力的多潜能细胞。肿瘤干细胞：肿瘤内具有启动和支持肿瘤生长能力的细胞。共同特点：1、基因表达，2、自我表现复制3、一定程度的分化能力不同点：肿瘤干细胞分化为肿瘤，无限生长[1]肿瘤细胞起源于不同分化阶段的正常细胞的干细胞：[2]肿瘤干细胞的特征是多能性和具有自我维持的能力：[3]肿瘤干细胞在肿瘤的增殖生长过程中处于核心位置：干细胞---终末细胞是一个等级分化过程，各部分细胞量在逐渐增加的同时，细胞分化程度增高，增殖能力逐步丧失。[4]肿瘤干细胞的异质性：同一肿瘤随时间迁延，所含干细胞克隆亚群也逐渐增多。这种亚群之间生物学性质上的差异并不独立，克隆间具有相互调节作用。[5]肿瘤干细胞在肿瘤的生长、转移和复发中起重要作用。[6]原癌基因c-myc、c-myb等与肿瘤干细胞的发生、发展有密切关系。[7]应用某些化学物质可使不成熟的恶性细胞逆转，向正常的细胞分化。这些物质称为分化诱导剂。（3）原发性和转移性人类肿瘤的倍增时（举例）：肿瘤类型原发瘤倍增时肺转移瘤倍增时结直肠癌632（天）95（天）乳腺癌96（天）73（天）骨肉瘤63（天）30（天）*人类肿瘤的倍增时在不同病人（即使同一组织类型）的肿瘤之间变化很大；转移瘤的倍增时较其原发瘤明显缩短（转移瘤生长速度增快）。（4）肿瘤细胞的丢失：以往认为：增殖失控是引起恶性肿瘤生长的唯一原因。新近研究表明：细胞也有控制其何时死亡的内部通路。在恶性肿瘤，细胞死亡的通路可能受到抑制，致使其寿命延长。目前有观点认为：癌症可能是细胞应死而未死亡的后果，即细胞凋亡受到抑制的后果。凋亡的概念•是活体内单个细胞或小团细胞的死亡，死亡细胞的质膜不破裂，不引起死亡细胞的自溶，也不引起急性炎症反应。•也称为程序性细胞死亡(PCD)。在正常生理条件下，凋亡负责清除生理上不需要的细胞以维持组织的自我稳定性。在细胞增殖活跃的肿瘤组织中，主要表现为凋亡抑制。凋亡的形态变化•细胞浓缩,染色质聚•↙↘•凋亡小体凋亡细胞•╲╱•被周围细胞吞噬凋亡形态特征1、细胞膜完整2、胞浆固缩3、凋亡小体凋亡细胞浆嗜酸性小体、核固缩（鼻咽癌）细胞凋亡凋亡与坏死区别necrosisapoptosis细胞核固缩.碎裂.溶解先浓缩,后降解间质胶原肿胀无明显改变崩解.液化凋亡小体无有细胞自溶有无急性炎症有无细胞凋亡细胞坏死早期DNA规律降解为180-200bp片段，琼脂凝胶电泳呈特征性梯带状。DAN降解不规律，片段较大，琼脂凝胶电泳不呈梯带状。（一）肿瘤的生长、发展与转归：凋亡的分子生物学变化：凋亡细胞核DNA变化为核小体(Nucleosome)之间连接区的双链DNA被切割成由180-200碱基对组成的DNA片段。可用琼脂糖凝胶电泳检测，表现为特征性的梯形条带(Ladder).各种内源性和外源性刺激细胞内钙离子浓度增加（细胞内降解级联核酸内切酶180-200bpDNA片段蛋白酶细胞骨架崩解细胞皱缩转谷氨酰胺酶胞浆蛋白交联细胞固缩参与凋亡调控的基因：凋亡诱导基因：c-fos;c-myc.凋亡抑制基因：bcl-2。P53基因：WT-p53：诱导或促进凋亡；MT-p53：抑制凋亡、促进增殖。（5）肿瘤的演变与转归(Grandualprogress)：1。致癌过程（启动、促进、演进多阶段）：致癌因子促癌因子正常细胞细胞持续增生肿瘤（癌前病变）（5）肿瘤的演变与转归（Gradualprogress)：2。癌变后的演变转归：癌细胞癌细胞分化成熟恶性程度降低肿瘤消退不同恶性程度亚群不同转移能力亚群不同耐药亚群恶性程度增加侵袭、转移宿主死亡（二）恶性肿瘤的生物学特征（1-1）：（1）增殖与分化调控失调：当原癌基因遭到外来因子干扰被激活而异常表达时，破坏调节网络的动态平衡，使依赖外来生长因子刺激而增殖的细胞变为自我刺激生长的细胞，分化程度停留在较原始的干细胞水平。这些细胞恶变的特征可能都与在正常细胞生长中起重要作用的原癌基因发生结构和功能的改变有关。（二）恶性肿瘤的生物学特征（1-2）：（2）侵袭性与远处转移：是细胞增殖与分化调控失调所导致的后果，是恶性肿瘤最重要的生物学特征之一。侵袭：包括侵犯、占领和破坏的含义，指瘤细胞从原发瘤直接向邻近组织侵犯，占领及破坏邻近宿主组织。转移：指瘤细胞从原发灶脱离，沿淋巴道或血道到达远隔适应部位或器官，在那里形成转移灶，即继发瘤形成，该过程称为转移。（三）肿瘤的扩散1、两种方式：侵袭性远处转移2、机制1、侵袭（invasion）随着肿瘤的不断长大，瘤细胞常常连续地沿着组织间隙、淋巴管、血管或神经束衣浸润，破坏邻近正常器官或组织，并继续长大，称为直接蔓延。特点：1）生长方式为浸润性生长2)形成的肿瘤与原发瘤相连，类型相同。肿瘤直接蔓延子宫颈癌直接蔓延示意图•原发性侵袭：原发肿瘤向周围组织侵袭继发性侵袭：转移瘤向周围组织侵袭两者的性质和发生机制是否相同：目前尚未明确阐明。•侵犯间质出芽状生长•侵犯包膜常沿包膜垂直方向向外突起，可侵出包膜，裂口由纤维组织愈合•侵犯神经侵入神经束，沿神经束衣间隙扩展并破坏神经纤维肿瘤的侵犯方式肿瘤侵犯神经周围滤泡性肿瘤的包膜侵犯“蘑菇样”总是有意义的新的癌瘤侵袭模式－扩张性侵袭•不同于浸润性侵袭的新方式•表现为以腺体拥挤融合、间质消失为特征的新的间质侵袭方式•镜下表现为:筛状结构、绒毛巨腺结构、广泛乳头状结构等扩张性侵袭提出意义•在原发卵巢黏液性肿瘤中，这种方式多见，如出现浸润性侵袭，首先要排转移。诊断卵巢黏液性癌要靠两点—侵袭及面积。•提高诊断性刮宫中子宫内膜癌的准确率•在其他肿瘤研究较少，为腺癌的诊断提出新的思路和新的标准。2、转移(metastasis)1)概念瘤细胞从原发部位侵入淋巴管、血管或体腔，迁徙到他处而继续生长，形成与原发瘤同样组织类型的肿瘤，这个过程称为转移。所形成的肿瘤称为转移瘤或继发瘤。原发瘤血管体腔转移瘤淋巴管Conception原发瘤转移瘤2)转移方式A淋巴道转移Lymphaticmetastasis①途径：瘤细胞－→淋巴管－→局部淋巴结－→较少防御杀死，较多破坏性大－→停留在淋巴结边缘窦－→占据淋巴结大部分－→淋巴结转移原发瘤淋巴结输出淋巴管输入淋巴管原发瘤淋巴结输入淋巴管输出淋巴管主页下页②肉眼特点：淋巴结肿大，质地变硬，切面常呈灰白色，互相融合成团块。③常为癌的转移方式淋巴结肿大GastricadenocarcinomaB血道转移Hematogenousmetastasis①运行与血栓栓塞过程相似。体循环—右心—肺门静脉—肝—肺肺—心—全身器官胸、腰骨盆静脉—脊椎静脉丛—脑。转移瘤②肉眼特点：边界清楚并常为多个散在分布的结节，且多接近器官的表面。位于器官表面的转移瘤，由于瘤结节中央出血、坏死而下陷，可形成“癌脐”。③肉瘤常发生血道转移肺转移性肝癌癌脐癌栓Metastaticadenocarcinoma,liver脑转移性癌骨转移性癌病理性骨折C肿瘤的种植性转移Implantationmetastasis体腔内器官的肿瘤蔓延至器官表面时，瘤细胞可以脱落，并像播种一样种植在体腔内各脏器的表面，形成多数的转移瘤。这种转移方式为种植性转移或播种。种植性转移模式图大网膜种植性转移种植性转移→腹水形成2、肿瘤侵袭转移机制[1986年Liotta提出的肿瘤侵袭（浸润）三步假说]第一步：粘附瘤细胞由特异性细胞表面受体介导粘附于基质（LR-LN；FR-FN）第二步：降解基质瘤细胞释放多种水解酶金属蛋白酶抑制物减少第三步：游走瘤细胞在降解的基质中运动游走，完成浸润1）、局部浸润由细胞粘附因子介导的肿瘤细胞彼此之间的粘附力减少癌细胞与基底膜紧密附着(attachment)肿瘤细胞降解(degradation)细胞外基质癌细胞移出(migration)肿瘤细胞表达上皮性钙粘素下调肿瘤细胞高表达整合素肿瘤细胞分泌金属蛋白酶类等基质溶解酶肿瘤细胞分泌自分泌移动因子（2）肿瘤侵袭的机理及影响因素1）肿瘤细胞的自主性增殖与接触性抑制丧失原发瘤的增殖有利于其侵袭和浸润，肿瘤细胞不断增殖导致肿瘤组织内部压力增高，细胞趋向于向周围扩展密度接触性抑制丧失运动接触性抑制丧失：2）肿瘤细胞的粘附性：同质性粘附：指相同细胞之间的粘附，如瘤细胞与瘤细胞之间的粘附。由细胞表面粘附分子介导。*E-CadherinCAM、DCC、CEA。异质性粘附：指瘤细胞与宿主细胞和宿主基质细胞的粘附，包括宿主细胞外基质、在血管内与白细胞、血小板和内皮细胞的粘附等，由细胞表面粘附分子介导与宿主细胞外基质、细胞等表面配体结合而发生粘附。*Integrin,CD44,Ig超家族导致肿瘤细胞间同型粘附性下降的主要原因包括：①癌细胞间连接装置不发达②肿瘤细胞表面负电荷增多，使肿瘤细胞间排斥力增加③肿瘤细胞粘附分子的表达下降3）细胞外基质成分对肿瘤侵袭的作用：1、细胞外基质（ECM）的主要组成成分基底膜：层粘连蛋白（Laminin,LN))：纤粘连蛋白（Fibronectin,FN)：基膜型IV型胶原（CollagenIV）：间质纤维结缔组织：基质型FNI、II、III型胶原2、细胞外基质对肿瘤侵袭主要起支架作用，纤维结缔组织包裹对肿瘤侵袭也起一定的限制作用。细胞外基质降解增加的原因：1、肿瘤细胞分泌降解酶类增加：主要相关酶类有*基质金属蛋白酶（matrixmetalloproteinase,MMP）：间质胶原酶、IV型胶原酶、基质溶解素纤维蛋白溶解酶原激活因子（PA）、组织蛋白酶D等；2、组织金属蛋白酶抑制物（IMMP）分泌减少：4）、肿瘤细胞运动性运动方式包括阿米巴运动，借助鞭毛和纤毛的泳动和成纤维细胞样运动。•肿瘤细胞位移•伪足延伸•细胞膜波状起伏•定向位移最能反映肿瘤细胞的转移能力促使肿瘤细胞的运动的因素①刺激肿瘤细胞运动和侵袭的因子(自分泌运动因子AMF)②刺激肿瘤细胞生长和运动的因子(表皮生长因子EGF、类胰岛素生长因子、肝细胞生长因子等)③刺激肿瘤细胞运动但抑制其生长的因子（转化生长因子TGF、干扰素等）5）肿瘤的血管生成：（一）血管生成的概念早在1836年Virchow就注意到恶性肿瘤组织中血管数目增多、发生卷曲和扩张并集中于肿瘤边缘的现象。•1945年Algire提出了“肿瘤血管生成（tumorangiogenesis）”或“血管新生化（neovascularization）”概念。•1971年Folkman提出“肿瘤生长依赖于血管生成”观点。•血管生成或称血管新生化是指活体组织在已存在的微血管床上芽生（sprouting）出新的以毛细血管为主的血管系统的过程。•此概念有别于胚胎时期由早期内皮细胞分化形成新血管的过程即血管形成。•多种组织和器官存在血管生成现象：肿瘤血管生成可能通过以下两种方式发生：•肿瘤细胞团先处于无血管期生长，后因缺氧而产生大量血管生成因子，从而诱导血管生成；•癌细胞先依赖宿主组织已存在的血管生长，继而出现瘤内血管消退，然后再因缺氧诱导血管生成因子作用而发生血管生成。肿瘤血管生成是一个复杂的过程，主要包括以下步骤：[1]血管内皮基底膜溶解[2]内皮细胞向肿瘤组织迁移[3]内皮细胞在迁移前沿增殖[4]内皮细胞管道化、分支形成血管环[5]形成新的基底膜肿瘤血管生成过程是肿瘤细胞、血管内皮细胞与其微环境相互影响的结果。[2]肿瘤血管生成的基本过程[3]--肿瘤血管生成因子[1]血管内皮生长因子[VEGF][2]血小板生长因子[PDGF][3]表皮细