Progress of epithelial-mesenchymal transition occurred in residual tumor invasion and metastasis of hepatocellular carcinoma after non-surgical treatments

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(Department of Ultrasound, Sun Yat-sen Memorial Hospital, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510120, China)



Progress of epithelial-mesenchymal transition occurred in residual tumor invasion and metastasis of hepatocellular carcinoma after non-surgical treatments

TONGYuyang,XUXiaolin,LUOBaoming*

(DepartmentofUltrasound,SunYat-senMemorialHospital,SunYat-senUniversity,Guangzhou510120,China)

The epithelial-mesenchymal transition (EMT) is featured by absence of epithelial phenotype and acquiring the mesenchymal characteristics. The phenomenon of epithelial-mesenchymal transition is closely related with the increase of the invasion and metastasis potential of residual cancer after non-surgical treatment for primary hepatic carcinoma. Progress of EMT in promoting invasion and metastasis of residual tumor in the non-surgical treatments of hepatocellular carcinoma were reviewed in this article.

Epithelial-mesenchymal transition; Liver neoplasms; Invasion; Neoplasm metastasis

原发性肝癌(primary hepatic carcinoma， PHC)已成为全球范围内第5大常见癌症，并位居肿瘤相关死亡的第2位[1]。目前，外科治疗，即手术切除或肝脏移植，仍然是肝癌的首选治疗措施和最有效手段[2]。但多数患者确诊时已属中晚期，且国内肝癌患者多合并肝炎、肝硬化，患者的肝功能分级较差，手术创伤大，增加了术后发生肝功能衰竭和死亡的风险[3]；此外，手术适应证较严格，供肝短缺，目前仅不足30%的患者接受手术治疗[4]。因此各种非手术疗法在控制肿瘤、延长生存期、提高生存质量方面备受关注，射频消融(radiofrequency ablation， RFA)、肝动脉栓塞(transcathether arterial embolization， TAE)、化疗、靶向治疗、放射治疗、中医中药治疗等成为肝癌非手术治疗的重要选择，但肿瘤的复发、转移仍是制约疗效的瓶颈[5]。近年来，研究[6]表明上皮-间质转化(epithelial-mesenchymal transition， EMT)在肿瘤的侵袭、转移过程中发挥重要作用。本文将对近年来关于EMT在提升肝癌非手术治疗后残癌侵袭、转移潜能方面的研究进展进行综述。

1　EMT简述

EMT是上皮细胞在特定的生理、病理状态下向间质细胞转分化的现象。该过程不仅是胚胎发育中的重要环节，还在许多病理过程中发挥重要作用，尤其与肿瘤的侵袭、转移关系密切。EMT是由连接紧密、相对静止的上皮细胞向连接疏松，具有迁移、活动能力的间质组织转化的过程[7]。通过EMT，肿瘤细胞可获得抗凋亡和衰老、肿瘤干细胞免疫耐受等特性[8]。EMT过程中，最重要的改变包括：E-钙黏蛋白(E-cadherin， E-cad)的减少或丢失，以角蛋白为主的细胞骨架转变为波形蛋白(vimentin)为主的细胞骨架，引起细胞形态的改变[9]；出现间质细胞来源蛋白标记物的重新表达或表达水平增加，如vimentin、纤维连接蛋白(fibronectin， FN)、神经钙黏蛋白(N-cadherin， N-cad)等，其中N-cad表现出细胞间弱黏连性[10]。同时，基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases, MMPs)上调，细胞外基质重构(基膜金属蛋白下调，Ⅰ型胶原、纤维连接蛋白上调)，有利于癌细胞向邻近组织侵袭或进入血管、淋巴管向远处转移。因此，EMT现象是肿瘤局部侵袭和远处转移的始动环节[11]。

参与诱导和调控EMT的因素众多，涉及多条信号通路、多种转录因子。目前发现的主要通路有TGF-β通路、Wnt(Wingless-type)/β-catenin通路、Notch通路、Hedgehog通路。转录因子在信号转导中位于蛋白激酶下游，目前发现Snail、Slug、Twist、ZEB1、ZEB2、核转录因子-κB(nuclear factor kappaB， NF-κB)等转录因子与EMT密切相关[12]。

2　EMT在肝癌非手术治疗中的作用

肝癌的非手术治疗，无论是局部RFA、TAE，还是放、化疗，甚至是靶向治疗多难以彻底消灭肿瘤细胞，治疗后局部组织缺血缺氧，造成肿瘤微环境的变化，以及肿瘤细胞对药物的耐受等促进了残癌细胞侵袭、转移和恶性程度增加[13]。参与此过程的分子机制众多且复杂，在临床以及细胞、动物模型中均可发现EMT现象，表明该现象在残癌的侵袭、转移过程中发挥着十分重要的作用。

2.1RFA因RFA治疗费用低、创伤小、可重复性好、并发症少，在国内外被公认为是治疗直径<3 cm小肝癌的有效手段，其疗效甚至可与手术治疗相媲美[14]，但对于体积较大或邻近大血管的病灶，由于存在消融不全，术后复发、转移率高。为此，有学者[15]建立了裸鼠肝脏原位移植瘤模型，并随机分为RFA不完全组和对照组。RFA不全组以5 W的功率射频消融30 s，以保证残癌的存在，而对照组中插入射频针后不进行消融，结果发现RFA不全组的肺和腹腔转移率均明显高于对照组；与对照组相比，RFA不全组E-cad表达水平下降，N-cad和vimentin上升，EMT相关转录因子Snail和Slug的mRNA水平也显著高于对照组，可能因RFA不完全后激活了β-catenin信号通路进而促进肝癌细胞的EMT和侵袭、转移。Dong等[16]在体外实验中模拟RFA中边界消融不完全的残癌细胞，发现热处理后存活的残癌细胞有较亲代更强的侵袭和迁移能力；将残癌细胞经尾静脉注入裸鼠体内，发现该实验组裸鼠肺表面转移瘤的大小范围比对照组增加97.4%，小鼠肺组织连续切片HE染色同样证明该结果，镜下发现残癌细胞间连接减少，呈纺锤样，形成更多的伪足；组织免疫印迹证实实验组E-cad表达量显著降低，N-cad、FN、vimentin、MMP2和MMP9表达上调，发现Akt和ERK1/2信号通路参与RFA后残癌的EMT和侵袭、转移，Yoshida等[17]的研究也得到了类似的结果，均发现RFA不完全后残余的肝癌细胞会发生EMT现象，且侵袭、转移能力增强。

2.2TAETAE和TACE被广泛用于无法手术切除的PHC患者的姑息治疗[18]。其原理是基于PHC的血供主要来源于肝动脉，选择性阻断肝动脉可使肿瘤坏死，同时对肝功能的影响降到最小。但TAE很难使肿瘤完全坏死，不完全栓塞后残癌生物学特性的改变一直是临床研究的重点[19]。TACE后局部缺氧激活了低氧诱导因子-1(hypoxia inducible factor-1α， HIF-1α)，HIF-1α作为肝癌复发的预后因子，可加速EMT的过程。EMT可使残余肿瘤细胞获得运动、迁移能力，增加循环肿瘤细胞(circulating tumor cells， CTCs)的数量，进而促进肿瘤的侵袭和转移。Wang等[20]使用McA-RH7777肝癌大鼠模拟不完全栓塞，观察TAE后缺氧对残余癌侵袭转移潜能的影响，发现2周后TAE组肿瘤体积的增加程度比对照组小，但肿瘤的血管浸润、肝内微转移和肺转移却均高于对照组；TAE后，TAE组HIF-1α上升，vimentin和N-cad的表达也上升，而E-cad的表达下降；体外无氧培养的细胞间连接减少，呈纺锤样，伪足增多，侵袭和迁移的能力强于常氧培养的细胞；与体内实验相一致，无氧培养的细胞上皮标志物表达下降，间质标志物表达上调。该研究组[21]进一步检测TAE后CTCs的变化，发现TAE后7天，TAE组CTCs的平均水平较假手术组显著上升，通过分析HIF-1α和EMT标志蛋白的表达水平，结果表明获得间质特性的细胞增强了原发肿瘤的转移潜能，而且间质细胞可抵抗凋亡信号，有助于CTCs在循环系统中存活。有研究[22]报道肝动脉断流造成癌旁组织缺氧，可使正常肝细胞发生EMT，EMT亦是肝纤维化乃至肝硬化发生的重要病理学基础，癌旁正常肝细胞的EMT改变同样也是增加肝癌恶性表型的病理学基础。因此，推测TAE与EMT、CTCs以及肿瘤的侵袭、转移关系密切。

2.3化疗与靶向治疗以往PHC化疗通过周围静脉进行，达肝药物浓度低，维持时间短，不良反应大，疗效差，复发率高。于是肝动脉灌注化疗、肝动脉栓塞化疗、经皮瘤体注射化疗及经门静脉化疗泵化疗等应运而生。化疗作为一种综合治疗手段，与其他治疗方案配合运用多可在晚期肝癌治疗中取得较好疗效。但不论是以阿霉素、5氟尿嘧啶、奥沙利铂为代表的传统化疗药的联合应用，还是近年来推出的以索拉菲尼为代表的多激酶、多靶点的靶向治疗药物，均未从根本上大幅提高或改善患者的生存率[23]。化疗的总体有效率低，可能与化疗促进残癌恶性程度增加以及肝癌细胞对化疗药物耐药有关。有学者[24]采用奥沙利铂预处理人肝癌细胞株，发现存活的细胞呈明显的间质细胞形态，侵袭和迁移能力强于对照组细胞；免疫荧光和Western blot的结果显示存活的细胞上皮标志物表达减低，间质标志物表达增高，并且Snail的表达也上升；为区分化疗对肿瘤的影响和对宿主机体、血管的影响，将接受和未接受过奥利沙伯处理的裸鼠移植瘤重新接种到新的受体小鼠肝脏，6周后发现化疗预处理组表现出更加活跃和频繁的EMT，且该组的裸鼠肺转移能力显著增强。表明抗肿瘤药奥沙利铂可以抑制肿瘤生长，但也可促进肿瘤EMT和侵袭、转移，其机制可能与Snail的激活有关。Chow等[25]诱导了索拉菲尼耐药(sorafenib-resistant， SorR)细胞，并证实耐药基因ABCC1、ABCC2、ABCC3在SorR细胞的高表达，SorR细胞上皮细胞标志物显著下调，而间质细胞标志物表达上调，β-catenin、Smad2、Smad3出现核聚集；将SorR和对照组细胞分别原位注射到小鼠肝脏，6周后观察对照组小鼠的肺转移率(1/8)明显小于SorR组(8/8)。对阿霉素[26]、5氟尿嘧啶[27]、吉西他滨[28]耐药的肝癌细胞也有上述类似改变，推测长期使用化疗药物可诱导产生耐药，促进肿瘤细胞的EMT和随后的侵袭、转移增强。

2.4放射治疗随着放射生物学理念的更新及对放射技术的不断深入研究，现代放射治疗主要包括三维适形放疗、调强放疗、立体定向和质子放疗等，高精度、高效率放疗为其在肝癌治疗中的应用提供了新的机会[29]。虽然在放疗后早期会得到对肿瘤较好的控制甚至缩小消失，但很快即会出现复发转移，且进展快，预后差。因此，有必要阐明放疗对癌细胞侵袭和转移潜能的影响，及其相关分子机制。Li等[30]对具有转移潜能的MHCC97L人肝癌细胞进行X线照射，发现接受照射处理的细胞较对照组细胞侵袭性强，且随着时间和放射剂量的增加而增强；为排除肿瘤负荷和免疫系统对肿瘤转移的影响，将接受照射处理和未接受照射的对照组肿瘤分别原位移植入新的裸鼠肝内，发现6周后对照组肿瘤呈外生性生长，与正常肝组织边界清晰；而预处理组肿瘤呈浸润性生长，与周边肝实质边界不清；且预处理组的裸鼠肝内转移和肺转移明显多于对照组；对EMT相关基因的表达进行检测，结果显示预处理组E-cad显著下降，vimentin和N-cad明显上升，且TMPRSS4的表达也上升，TMPRSS4可通过激活ERK1/2和MAPK通路从而促进EMT；使用siRNA干扰TMPRSS4的表达后可逆转EMT，减少肝内转移灶的数目。表明放射治疗可以诱导残余癌细胞EMT，增强其侵袭和转移的能力，其机制可能与放疗后TMPRSS4表达升高有关，而逆转EMT能够抑制残癌的侵袭、转移。Jia等[31]进行了与上述相似的实验，发现放射治疗可以抑制肿瘤生长，但可能通过增加瘤内缺氧，诱导EMT，进而促进肿瘤的侵袭和转移。

3　展望

EMT在肝癌非手术治疗后残癌的侵袭、转移过程中扮演着重要角色，如果能够阻止或抑制治疗诱导的EMT，可能会阻断治疗后肝癌恶性表型的发展以及肿瘤侵袭、转移。因此，探索参与EMT过程的分子机制，发现其中的关键分子，对于发现新治疗靶点，开发新靶向治疗药物和手段，并且通过联合各种治疗方案提高各种抗癌疗法的总体疗效，具有重要的临床意义和应用价值。

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童宇洋(1991—)，男，安徽合肥人，在读硕士。研究方向：腹部与浅表器官的超声诊断。E-mail： tongyy2014@163.com

罗葆明，中山大学孙逸仙纪念医院超声科，510120。

2016-03-11

2016-05-12

10.13929/j.1672-8475.2016.07.015

上皮-间质转化在肝癌非手术治疗后促进残癌侵袭、转移的研究进展

童宇洋，许晓琳，罗葆明*

(中山大学孙逸仙纪念医院超声科，广东 广州510120)

上皮-间质转化(EMT)以上皮表型的缺失伴随上皮间质特性的获得为主要特征。上皮-间质转化现象与肝癌非手术治疗后残癌的侵袭、转移能力增加关系密切。本文对近年来有关EMT在各种肝癌非手术治疗后，促进残癌侵袭、转移的研究进展进行综述。

上皮-间质转化；肝肿瘤；侵袭；肿瘤转移

R735.7; R815

A

1672-8475(2016)07-0449-04

E-mail： bmluo2005@126.com