结直肠癌肝转移机制研究新进展

邹贵军，王 迪，胡远亮，冯 奇，胡时栋，杜晓辉

结直肠癌肝转移机制研究新进展

邹贵军，王 迪，胡远亮，冯 奇，胡时栋，杜晓辉

近年来我国结直肠癌发病率呈上升趋势，肝脏转移是影响结直肠癌患者预后和长期生存的主要原因。结直肠癌肝脏转移是多因素参与、多步骤的复杂生物学过程，其作用机制目前仍不清楚。作者旨在对结直肠癌肝脏转移的机制及新进展作一综述。

结直肠癌；药物疗法；肿瘤转移；继发性肝肿瘤

结直肠癌(colorectal cancer，CRC)是消化道常见的恶性肿瘤之一[1]，肝脏转移是影响CRC患者预后的主要原因。因此，对结直肠癌肝脏转移(colorectal cancer liver metastases，CRCLM)发生机制的探索及如何早期诊治原发肿瘤和肝脏转移灶以延长患者生存期是目前的研究热点。作者就CRCLM机制新进展作一综述，望能为CRCLM的研究提供一些思路。

1 癌细胞的脱落

癌细胞的脱落是发生远处转移的第一步，是基因调控、癌细胞、细胞外微环境等多种因素共同作用的结果。

1.1 癌细胞因素 ①随机突变学说，癌基因、抑癌基因、错配修复基因等的改变，使正常的结直肠上皮细胞演变成具有不同侵袭、转移能力的癌细胞[2]。正因如此肿瘤治疗需个体化，恶性程度不等的肿瘤在不同体质的患者身体内具有不同的侵袭能力，其治疗效果也不同。长链非编码RNA(long non-coding RNAs，lncRNAs)是近年来被新发现的一种调控分子，在恶性肿瘤的进展中，可能在调节控制表观遗传学、基因转录、蛋白生成中发挥重要作用[3]。Ye等[4]采用基因芯片分析及定量聚合酶链反应技术，发现lncRNAs的高表达促进CRC细胞发生肝转移，可作为CRC患者预后的独立指标。最近，Li等[5]在lnc-RNA FOXP4-AS1对肿瘤进展的影响研究中发现，FOXP4-AS1在CRC组织和细胞系中表达均升高，其表达水平与病理进展阶段和肿瘤大小呈正相关，利用小干扰RNA沉默FOXP4-AS1表达可抑制CRC细胞增殖并诱导细胞凋亡。Lu等[6]研究表明，lnc-RNA PANDAR在CRC组织和细胞系有较高的表达，且高表达lncRNA PANDAR的患者总体存活率相对较低；在体外实验中通过抑制PANDAR的表达可抑制肿瘤细胞的增殖、迁移、侵袭和诱导细胞凋亡，并且PANDAR是通过抑制E-钙黏蛋白、β-链蛋白的表达和增加N-钙黏蛋白的表达来影响上皮-间质转化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)，进而促进肿瘤细胞远处转移。此外，研究还发现lnc-RNA ZFAS1、lncRNA AK027294、lncRNA HOXA、HOXAGHET1等基因在CRC中具有类似功能[7-10]。②肿瘤干细胞学说[11]，促进恶性肿瘤不断增殖进而发生远处转移是由少数具有超强增殖、多向分化能力的干细胞样肿瘤细胞决定的。当CRC细胞表达CD133、CD44、CD26时患者发生肝转移的概率明显增加[12]。研究发现，CD133＋、CD133－细胞都能在小鼠体内形成移植瘤，CD133－细胞形成肿瘤的恶性程度高于CD133＋[13-15]。研究发现CD26＋CRC干细胞与CRCLM密切相关，而且CD26与肿瘤低分化和微血管浸润也有相关性[16]。CD44是一种位于细胞膜表面的跨膜蛋白，在肿瘤转移中起重要作用。研究证实，CD44＋的细胞群体具有典型的干细胞特征，其增殖、侵袭能力显著强于CD44－的细胞群体[17]。

1.2 细胞外基质因素 细胞外基质是微环境的重要组成部分，包括层黏连蛋白、透明质酸、蛋白聚糖等。癌细胞通过黏附分子受体与细胞外基质进行物质交换，对癌细胞的代谢、增殖、迁移等功能产生重要影响。癌细胞及周围间质细胞分泌不同的蛋白或酶促进细胞外基质的合成与分解。其中，基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)和金属蛋白酶组织抑制因子(tissue inhabitors of metalloproteinases，TIMPs)是构成细胞外基质的主要蛋白分解酶。若细胞外基质合成与分解的动态平衡出现失衡，就会影响肿瘤细胞的黏附，促进肿瘤细胞发生远处转移[18]。MMP-1是一种可降解胶原纤维酶，在正常成人组织中表达很低，但在肿瘤组织中的表达明显增高。研究证实，MMP-1分泌与肿瘤转移有直接相关性，MMP-2抑制转移灶的生长，而MMP-9抑制肿瘤入侵肝脏阶段[19-20]。Yan等[21]应用定量聚合酶链反应检测236例CRC组织及癌旁组织中MMP-13信使RNA(messenger RNA，mRNA)，发现癌组织中MMP-13 mRNA表达较癌旁组织明显升高，与肿瘤进展阶段、淋巴结转移、肝转移呈正相关。但TIMP-1除抑制肿瘤的转移生物活性外，在肿瘤细胞到达肝脏前，通过改变肝细胞和分子特征，为肿瘤细胞创造适宜的定植环境。Lorenc等[22]研究发现，TIMP-1不仅在原发癌细胞中表达水平升高，在肝脏转移癌的表达水平升高更加明显，并可通过诱导肝细胞生长因子信号途径促进CRCLM，它的浓度决定了其促细胞增殖、转移和抗细胞凋亡的作用。Seubert等[23]在动物实验中发现，小鼠肝脏中TIMP-1可通过诱导基质细胞衍生因子-1(stromal cell derived factor-1，SDF-1)来招募周围的中性粒细胞，抑制SDF-1可使中性粒细胞减少，提示中性粒细胞在TIMP-1诱导的CRCLM中起重要作用；结合临床资料分析发现，TIMP-1水平升高与CRC复发、肝转移呈正相关，提示TIMP-1促进肿瘤转移。

1.3 血管、淋巴管因素 随着肿瘤的不断增大，部分肿瘤细胞会出现不同程度的缺氧，缺氧可激活缺氧诱导因子、血管内皮生长因子等的合成，进而促进癌细胞血管、淋巴管的增殖。这些因子可与内皮细胞相互作用，激活多种信号通路，进一步促进肿瘤细胞血管生长、远处转移。正因如此，抗血管内皮生长因子的靶向药物(如贝伐单抗)可有效阻断肿瘤血管、淋巴管生成，缓解肿瘤进展，侧面验证了此机制。Cacchi等[24]研究发现，CRC细胞可诱导癌组织内淋巴管生成，从而增强肿瘤细胞进入淋巴循环系统的能力并促进转移。

1.4 EMT因素 除肿瘤细胞、细胞外基质、血管、淋巴管等因素外，EMT是促进肿瘤细胞脱落的又一重要因素。EMT是指各种因素促使上皮细胞转化为具有间质细胞表型的现象。其特征为细胞黏附分子(如E-钙黏蛋白)表达减少、细胞角蛋白转化为波形蛋白为主的细胞骨架及具有间质细胞特征等。整个过程由3组调控因子通过抑制E-钙黏蛋白表达来演变:第1组由SNAIl、SNAI2的Snail锌指蛋白家族组成；第2组由ZEB1、ZEB2组成；第3组由TWIST1、TWIST2家族成员组成。

除以上3个家族外，近年又发现许多其他家族转录因子也参与了CRC的进展和EMT，如OCT4、SOX2、B7-H3等。Jiang等[25]研究发现，共刺激分子B7-H3在CRC组织中表达升高，其通过抑制E-钙黏蛋白、β-连环蛋白表达和上调N-钙黏蛋白、波形蛋白表达，并通过激活磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B通路上调Smad1表达促进EMT，进而使肿瘤细胞转移。Qin等[26]在研究CRC远处转移的机制中，发现人端粒酶反转录酶和E盒结合锌指蛋白-1形成复合物直接结合E-钙黏蛋白启动子，抑制E-钙黏蛋白的表达，同时促进CRC细胞发生EMT。肿瘤细胞到达靶器官后，在多种因素(如p53基因突变、SNAI2上调、E-钙黏蛋白启动子甲基化等)调控下，下调并激活E-钙黏蛋白，使其重新获得增殖能力，这些间质细胞恢复成上皮样细胞，为血液中的“种子”定植“土壤”提供条件。

2 免疫逃逸及防御机制失衡

肿瘤细胞免疫逃逸机制主要有:①癌细胞自身免疫原性较低，并具有一定抗原调节转变能力；细胞组织相容性抗原分子表达异常，缺乏共刺激分子的表达和T细胞活化的第二信号系统，使T细胞不能识别肿瘤抗原。②宿主的抗原呈递细胞功能缺陷，无法呈递肿瘤抗原，不能激活T细胞使其识别并杀伤肿瘤细胞。近年来，有学者提出新的肿瘤细胞免疫逃逸机制:①恶性肿瘤细胞通过表达巨噬细胞清道夫受体CD163或CD68获得免疫细胞功能和表型特征；②肿瘤细胞通过与基质细胞的相互作用激活致癌通路；③产生的抗炎细胞因子和免疫抑制代谢物(腺苷)最终使肿瘤微环境呈低免疫原性。在免疫逃避和肿瘤细胞抗原表观因素的研究中，NT5E/ CD73获得了极大关注，NT5E/CD73是胞外腺苷产生过程中的限速酶，是ATP转为腺苷的免疫抑制的作用位点；腺苷通过激活肿瘤、内皮细胞或免疫细胞上的同源受体，以旁分泌和自分泌方式发挥促肿瘤作用；NT5E/CD73水平升高与患者预后显著相关；与原发肿瘤或癌旁组织相比，肝脏转移瘤的NT5E/ CD73的表达是升高的，与肿瘤相关巨噬细胞表达相关，但与错配修复不相关；多种原癌基因通路可以协同诱导恶性细胞表达NT5E/CD73，以增强结肠恶性肿瘤细胞间旁分泌/自分泌作用而逃避免疫监视、促进转移[27]。

在CRCLM进程中，肿瘤细胞生长的微环境发生了巨大变化，包括肿瘤细胞相关炎症反应和肿瘤微血管的新生反应。其中肿瘤相关巨噬细胞(tumorassociated macrophages，TAMs)在促进CRC发生侵袭、转移中起重要作用。有研究发现，单核髓源性抑制细胞可进一步发展为成熟的TAMs[28]。其中至少有2种TAMs表型促进肿瘤的发生和转移:M1型TAMs促炎巨噬细胞有明显抗肿瘤活性，但持续的炎症反应又可诱导产生活性氧和氮自由基使细胞及周围微环境发生改变，进而促进肿瘤进展；M2型TAMs通过分泌免疫抑制性细胞因子促进肿瘤细胞及基质血管生成，并抑制肿瘤免疫应答。巨噬细胞集落刺激因子、前列腺素E2等细胞因子可诱导单核细胞向M2型TAMs转化。此外，还发现CRC中巨噬细胞密度与患者的预后明显相关，巨噬细胞密度越大，患者的生存期越短。肝窦内部分巨噬细胞是固定于窦壁的，称为Kupffer细胞，能吞噬肝内衰老、坏死细胞、细菌等，是肝脏固有屏障的重要组成部分。但在肿瘤细胞肝转移过程中，释放炎性因子、趋化因子等，使肿瘤细胞黏附分子表达上调，破坏免疫屏障，防御机制失衡，促进肿瘤定植于“土壤”，同时改变局部“土壤”微环境使其适合“种子”生长。在肝脏定植并生长为CRCLM的最后一步，“土壤”的微环境决定“种子”能否“生根发芽”。Qiu等[29]报道的CRC伴乙型病毒性肝炎、肝硬化的患者发生肝转移的概率较正常肝脏者低，侧面证实了“土壤”对CRCLM发生的重要性。肝星状细胞在多种细胞因子、生长因子作用下转化为肌纤维母细胞，具有活跃的增殖和运动能力，同时经转化的肌纤维母细胞也可产生多种细胞因子、生长因子，抑制机体对肿瘤细胞的免疫反应并促进肿瘤生长、血管形成。基于此点，通过抗血小板衍生内皮细胞生长因子药物抑制肝星状细胞活性，可有效防治CRCLM。

3 外泌体介导的CRCLM

癌症转移的机制不同，其调节恶性肿瘤转移的细节可能会有所不同。研究发现，CRC细胞来源的外泌体含有的微小RNA与癌基因、肿瘤转移相关基因密切相关[30]，暗示其可能与CRCLM相关。外泌体是细胞以出胞方式向胞外分泌的囊泡样小体，其内包含多种生物活性物质，可经自分泌、旁分泌或远分泌作用于细胞微环境及远处靶器官，是细胞间信息传递及信号传导的重要载体，其不仅可由正常细胞产生，也可由CRC细胞产生，其可促进正常结直肠上皮细胞的癌变、增殖、迁移并可作为远处转移的一种媒介，在CRCLM整个发生、发展过程中均起关键作用。Alix蛋白是稳定存在于外泌体内的蛋白。Valcz等[31]利用定量聚合酶链式反应技术分别检测Alix蛋白在正常肠上皮组织、腺瘤组织和结肠癌组织的表达，发现外泌体在促进结肠上皮癌变过程中起重要作用，通过Alix蛋白介导“上皮组织—腺瘤—癌”这一序列模式发生癌变。外泌体在诱导正常上皮细胞发生癌变后，可通过微小RNA-210基因促进EMT，影响CRC细胞的黏附[32]。此外，Holzner等[33]在研究中发现，外泌体也可通过作用ZEB1、ZEB2这一调控因子来参与细胞分化、迁移并促进癌细胞进入血管循环。外泌体中的整合素在CRCLM发生过程中，可改变肝脏微环境，为癌细胞在肝脏的定植与生长创造条件[34]。因此，特异性阻断外泌体整合素，可以抑制肿瘤细胞发生肝脏转移的能力。Wang等[35]分别利用具有高度肝转移特性的CRC HT29细胞和人克隆结肠腺癌Caco-2细胞建立CRCLM裸鼠模型，证实HT29细胞来源的外泌体更易促进CRCLM的发生，而Caco-2细胞的外泌体较少发生CRCLM；进一步研究HT29细胞来源的外泌体介导的CRCLM机制，发现HT29细胞来源的外泌体的小鼠在肝脏转移微环境中高表达CXCR4，提示外泌体是通过招募表达CXCR4的基质细胞来建立转移途径；随后，在用HT29细胞来源的外泌体体外处理Caca-2细胞后，Caca-2细胞的迁移能力显著增加，进一步支持了外泌体在调控CRCLM中的作用。这一研究可促进转化医学的进一步研究，预防和治疗CRCLM。

CRCLM是一个动态、复杂的生物学过程，癌细胞是如何进入血液循环，如何种植于肝脏的，其机制尚不完全一致。随着现代分子生物学的进步及高端检测技术的发展，人们将会对CRCLM分子机制有更加深入的认识，从而为CRCLM患者的早期预防、早期诊断、精准治疗提供新的方向和思路。

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Advances in liver metastasis of colorectal cancer

ZOU Guijun1，2，WANG Di1，3，HU Yuanliang2，FENG Qi2，HU Shidong1，DU Xiaohui1
(1.Department of General Surgery，Chinese PLA General Hospital，Beijing 100853，China；2.Department of General Surgery，Navy General Hospital，Beijing 100048，China；3.Department of Clinical Medicine，Nankai University School of Medicine，Tianjin 300071，China)

In China，the incidence of colorectal cancer(CRC)shows an increasing trend in recent years，liver metastasis is a main cause of prognosis and long-term survival for CRC.However，the biological process in the liver metastasis of CRC is extremely complicated and influenced by multiple factors，so the mechanism of liver metastasis is still unclear.In this review，the novel insight and development of liver metastasis of CRC will be illuminated.

Colorectal cancer(CRC)；Drug therapy；Neoplasm metastasis；Secondary liver neoplasms

R735.3

A

2095-3097(2017)03-0185-05

10.3969/j.issn.2095-3097.2017.03.014

2017-02-09 本文编辑:徐海琴)

国家自然科学基金资助项目(61471397)

100853北京，解放军总医院普通外科(邹贵军，王 迪，胡时栋，杜晓辉)；100048北京，海军总医院普通外科(邹贵军，胡远亮，冯 奇)；300071天津，南开大学医学院临床医学系(王 迪)

杜晓辉，E-mail:duxiaohui301＠sina.com