血小板促进肿瘤生长与转移机制研究进展

王爱云，曹玉珠，韦忠红，张婷婷，仲金秋，陈文星，陆 茵，吴媛媛，李晓曼

(南京中医药大学 1. 药学院药理系，江苏省中药药效与安全性评价重点实验室、2. 江苏省中医药防治肿瘤协同创新中心，江苏 南京 210023)

血小板是由骨髓造血组织中的巨核细胞产生。多能造血干细胞在造血组织中经过定向分化形成原始巨核细胞，又进一步成为成熟巨核细胞，其细胞膜表面形成许多凹陷伸入胞质，这些被细胞膜包围的，与巨核细胞胞质分开的成分脱离巨核细胞，经过骨髓造血组织中的血窦，进入血液循环成为血小板。存在于外周血循环中的血小板，在机体中起着止血和促进伤口愈合作用。血小板还具有感知、监视和信息传递功能，与机体免疫和肿瘤发生发展息息相关。

大量研究证实，血小板是肿瘤发生发展中至关重要的因素。一方面，血小板参与了肿瘤转移的多个步骤；另一方面，血小板能够促进原发灶和转移灶肿瘤的生长[1]。在原发灶，血小板被募集到肿瘤微环境中，直接与肿瘤细胞相互作用，促进肿瘤细胞增殖，另外还间接释放很多生长因子，包括促血管生成和促有丝分裂的蛋白。在转移灶，血小板与肿瘤细胞相互作用形成癌栓，是肿瘤细胞发生转移和远端定位的关键。血小板能够从多方面促进肿瘤的血行转移：①与肿瘤细胞形成癌栓保护层，使肿瘤细胞与免疫防御系统隔离，有利于肿瘤细胞在循环运输过程的存活；②使肿瘤细胞成功抵御了血流的高剪切力损伤而存活在血液中，从而保护肿瘤细胞免受机体防御机制的清除。③近年来还发现，血小板自身也能发挥免疫监视作用，招募粒细胞，并引导早期转移微环境的形成，这是肿瘤转移的关键[2]。

1 血小板促进肿瘤生长

血小板密切参与肿瘤血管生成，控制肿瘤的生长和转移。此外，在肿瘤生长中，血小板的重要性还表现在血小板数量增加能促进癌细胞转移，而血小板减少症和血小板耗损都能抑制肿瘤细胞生长以及转移。Bottsford-Miller等[3]研究发现，血小板耗竭会导致异种原位卵巢癌模型肿瘤生长明显减缓。

1.1血小板分泌过多生长因子促进肿瘤生长血小板具有许多重要的生长因子，如转化生长因子β(transforming growth factor-β, TGF-β)和碱性成纤维细胞生长因子(basic fibroblast growth factor, bFGF)。在体外，这些生长因子剂量依赖性促进肿瘤细胞增殖；在体内，循环血小板一旦活化，就把这些生长因子释放入血，并促进癌细胞在血管内增殖[4]。在转移灶，癌细胞结合血小板构成具有高水平生长因子促肿瘤生长的微环境。因此，各种抗血小板治疗，如GPIIb/IIIa 抑制剂ReoPro/c7E3或阿司匹林在实验中均显示出抑制肿瘤细胞转移和生长作用[5]。经典/标准抗血小板药物阿司匹林癌化学预防作用已经明确。2016年4月11日《Ann Intern Med》上发表阿司匹林作为心血管疾病和结直肠癌一级预防用药指南，最终推荐10年心血管风险≥10%,且无出血风险增加的50～69岁人群，应考虑服用低剂量阿司匹林来预防心血管病和结直肠癌。

1.2血小板通过间接或非生长因子依赖机制促进肿瘤细胞增殖研究显示，阻断血小板C型凝集素样受体2(C-type lectin receptor 2, CLEC-2)和癌细胞肾小球足突细胞膜黏蛋白(podoplanin)的结合，能抑制表达podoplanin的癌细胞在体内生长。因此，podoplanin-CLEC-2相互作用的双向信号不仅可以诱导血小板活化，也刺激癌细胞增殖[6]。血小板质膜能合成多种具有免疫功能的介质，血小板膜上表达的受体/配体对CD40/CD40L是细胞免疫应答所必需的。血小板表达的CD40L也通过与内皮CD40相互作用，促进肿瘤生长，这也促进了肿瘤血管生成。血小板CLEC-2介入抑制血栓形成而不止血，从而降低出血风险，因此，CLEC-2抑制剂是没有阿斯匹林出血风险的潜在抗血小板剂。

2 血小板能提高肿瘤细胞侵袭潜力

大量研究显示，血小板能通过各种方式提高肿瘤细胞侵袭潜力。癌症患者的血小板能够吸收周围环境中的各种分子，因而储存的颗粒中含有各种蛋白、mRNA和microRNA，血小板可能通过携带肿瘤细胞来源的这些成分，对机体远端产生重要影响[7]。由血小板大量存储和释放的TGF-β能提高癌细胞侵袭力。组织学观察也表明，血小板通常存在于肿瘤侵袭的前沿[8]。循环肿瘤细胞(circulating tumor cell, CTC)活化刺激血小板分泌TGF-β，使血小板促进或维持CTC上皮-间质转化(epithelial-mesenchymal transition, EMT)，促进肿瘤细胞从原发位脱落、迁移和侵袭[9]。血小板会诱导肿瘤细胞发生EMT，引导其更有效向远端转移。利用癌细胞诱导的血小板活化及与血小板高度共定位的特性[8]开发活化的血小板靶向载体抗癌药物，这种药物递送将会使肿瘤部位的药物浓度增加，并降低不良反应和抗癌药的全身毒性。

目前，关于血小板调控肿瘤侵袭研究大多集中在肿瘤细胞外渗方面，即血小板如何使肿瘤细胞滞留于血管的。肿瘤细胞结合的血小板释放多种介质调节血管通透性，包括类花生酸代谢产物[如血栓素A2(TXA2)和12-羟基二十烷四烯酸(12-HETE)]和致密颗粒释放的ATP、组胺、5-羟色胺。这些介质诱导内皮细胞回缩，暴露出基底膜，从而促进肿瘤细胞外渗和转移[10]。血小板起源的微粒(PDMPs)也可以释放介质如TXA2和12-HETE，增强细胞迁移和侵袭，最终导致肿瘤细胞发生转移[11]。

肿瘤细胞结合的血小板还协调其他宿主细胞参与肿瘤转移过程[9]。肿瘤细胞结合的血小板迅速活化，并释放趋化因子CXCL5和CXCL7。后者的信号通过CXCR2受体和从血流捕捉血小板-肿瘤细胞结合物来招募粒细胞，然后共定位的血小板和粒细胞协助肿瘤细胞，形成一个早期转移性小灶，侵入并最终建立转移灶[2]。与粒细胞相似，血小板-肿瘤细胞结合物也可以通过由血小板衍生趋化因子RANTES和MCP-2，招募单核细胞进入早期转移灶[12]。招募的单核/巨噬细胞通过产生增加促血管渗透性的VEGF，促进癌细胞外渗。它们还通过生成组织蛋白酶和TGF-β，促进肿瘤细胞侵袭，帮助建立肿瘤转移灶。因此，血小板、粒细胞与单核细胞一起，构成了一个促进肿瘤细胞转移的微环境。

3 血小板促进癌细胞在血管中黏附、滞留和转移

血小板膜上镶嵌了大量黏附分子，包括整合素(如αⅡbβ3/糖蛋白GPⅡb /Ⅲa受体和α2β1)、P-选择素(P-selectin)、富含亮氨酸的糖蛋白(GPⅠB/Ⅴ/Ⅸ和PSGL-1)和免疫球蛋白超家族蛋白(血小板内皮细胞黏附分子-1，即PECAM-1)。

这些黏附分子不仅促进血小板黏附自身(血小板聚集，即同质黏附)和血管壁，还促进与其他类型细胞(包括肿瘤细胞，即异型黏附)的黏附。其主要机制是通过桥蛋白(如纤维蛋白原)在整合素、P-选择素介导的碳水化合物-蛋白识别和PECAM-1-整合素结合作用下，血小板和肿瘤细胞彼此黏附，以形成血小板肿瘤细胞结合物[13]。肿瘤细胞结合的血小板和PDMPs，以及附着管壁的血小板，在肿瘤细胞滞留血管和肿瘤转移过程中能促进肿瘤细胞黏附于内皮[4,9,11]。与血小板支持白细胞招募类似，血小板通过P-选择素依赖的栓系/滚动和整合素依赖的强力黏附依次发生，有助于肿瘤细胞滞留。P-选择素缺乏或用O-唾液糖蛋白酶去除癌细胞表面黏蛋白后，静脉注射癌细胞模型的肺转移明显降低。同样，体外阻断血小板糖蛋白Ⅱb/Ⅲa、GPIB/Ⅸ、GPVI受体或使其缺失，抑制肿瘤细胞黏附，减少肿瘤细胞转移[14]。

4 血小板协助肿瘤细胞免疫逃逸

除了促进血管肿瘤细胞黏附和滞留，肿瘤细胞结合的血小板还能在肿瘤细胞周围形成“外壳”，这个“外壳”可以帮助肿瘤细胞在血循环中逃避免疫监视，保护它们免受自然杀伤细胞溶解。血小板的P-选择素在形成 “外壳”过程中起重要作用，这种作用能被肝素抑制[13]。此外，血小板和表达组织因子的肿瘤细胞相互协作，在肿瘤细胞周围建立血小板-纤维蛋白沉积，这也阻碍了自然杀伤细胞的清除作用。血小板这些保护作用对肿瘤转移很关键，提高了CTC的存活，并促进肿瘤转移。因此，促进血小板肿瘤细胞黏附的两个关键黏附分子——P-选择素和糖蛋白IIb/ IIIa受体，已经成为针对癌症转移未来治疗的潜在靶标[14]。

5 血小板促进肿瘤血管生成并稳定血管

肿瘤血管生成控制肿瘤的生长和恶化，而血小板密切参与了肿瘤血管生成[9]。血小板的促血管生成活性是肿瘤生长和转移的关键。血小板储存和释放许多血管生成调节剂(如VEGF、PDGF、TGF-β、PF4、P-selectin等)，既有促血管发生(如VEGF和bFGF)，又有抗血管生成调节剂(如凝血酶和PF4)[15-16]。血小板是血管生成调节剂中储存量最大的血细胞，血小板的丰度(数量仅次于红细胞)和快速生长周期(7～10 d)确保其足够且连续不断地供给血管生成调节剂到靶细胞和组织，这些特性使得血小板成为血管生成的积极参与者。因此，血小板消耗能明显降低bFGF诱导的小鼠角膜血管生成[15]。血小板或血小板释放能增加体外内皮细胞或内皮前体细胞管腔样形成[16]。血小板和PDMPs还促进主动脉环模型新血管芽生。此外，有证据显示血小板血管生成调节剂的持续释放能稳定肿瘤血管，从而防止内部肿瘤出血，并维持肿瘤生长。

肿瘤血管内皮细胞表达组织因子升高，促进了肿瘤脉管系统中凝血酶生成和随后的血小板活化与沉积。因此，血小板往往呈现为黏附的血小板，聚集在肿瘤血管的微血栓[15,17]。活化的血小板释放血管生成调节剂如VEGF，反之会增强内皮细胞的活化和增殖，随后促进血管生成[15,17]。

血小板独特的储存和分泌血管调节剂功能有利于抗癌疗法的研究。研究表明，血小板在不同的颗粒中储存促进和拮抗血管生成调节剂，在不同的刺激下，血小板选择性释放促或抗血管生成调节剂[18]。因此，ADP和凝血酶受体PAR1刺激有利于血小板释放促血管生成调节剂，而TXA2和PAR4刺激血小板选择性释放抗血管生成调节剂[16,18]。而血小板促血管生成调节剂的选择性释放可以被抗凝剂，如肝素所抑制。这些发现彰显了血小板中血管生成调节剂释放的可操纵性，表明抗凝血剂的调节也许可以开发作为抗癌剂来使用。今后还需要阐明控制血小板促或抗血管生成调节剂颗粒释放的细胞内信号机制，以便制定相应的抗癌策略。

6 肿瘤微环境下血小板作用异常的分子机制

肿瘤细胞诱导血小板活化是其“劫持”宿主细胞的手段，这有利于血小板在肿瘤进展多个过程中发挥作用，尤其是在肿瘤转移阶段。

6.1肿瘤细胞直接激活血小板肿瘤细胞作为血小板激活和聚集诱导剂是公认的。血小板活化促进肿瘤的进展，因为它提高了CTC的生存和转移。由于高剪切力的破坏或宿主免疫系统能将它从循环中快速清除，CTC半衰期短。然而，当CTC被激活的血小板覆盖后，就有了包膜而免受免疫系统清除和自然杀伤细胞的后续攻击，以及免受剪切力损伤[9]。此外，血小板受体可以通过血小板肿瘤细胞的聚集，牢固贴附到内皮上，从而有助于CTC在远端外渗。当这些CTC-血小板复合物足够大，甚至可以栓塞远处器官的微血管时，就以这种方式促进转移。

肿瘤细胞引起的血小板直接激活和随后的聚集被称为肿瘤细胞诱导的血小板聚集(tumor cell induced platelet aggregation, TCIPA)。TCIPA已在结直肠癌、前列腺癌等细胞系体外观察到[19]。TCIPA的分子和细胞基础被证明是肿瘤类型依赖的，可能涉及跨膜蛋白podoplanin在各种肿瘤细胞系过度表达，包括来源于肺、食道、间皮瘤和胶质母细胞瘤的鳞状细胞癌。Podoplanin结合血小板表面的CLEC-2，从而触发血小板激活和聚集。TCIPA过程涉及的其他蛋白是肿瘤源性MMP-2和组织蛋白酶B。最后，血小板附近肿瘤细胞可以通过凝血酶激活，这是受组织因子——肿瘤细胞表面表达的外源性凝血通路启动因子诱导产生的。

6.2肿瘤细胞释放血小板活化介质有的肿瘤细胞释放ADP、凝血酶和TXA2等血小板活化介质。人类血小板非组成性地表达Toll样受体(Toll-like receptor, TLR)-2、4、6、8、9，通过TLR的表达，血小板结合致病原，并为细胞因子和趋化因子的释放传递不同的信号。肿瘤细胞释放的核蛋白高迁移率族蛋白B1(HMGB1)也可以通过TLR4，诱导血小板活化[20]。某些肿瘤细胞，包括鳞状癌和生发癌会表达podoplanin，podoplanin结合到血小板的CLEC-2，诱导血小板活化[6]。有些肿瘤细胞可表达组织因子，导致凝血酶产生，随后血小板活化。

6.3肿瘤细胞通过间接机制激活血小板肿瘤细胞表达的黏蛋白使血小板和颗粒黏附到一起，导致血小板和粒细胞以及随后粒细胞释放的组织蛋白酶G激发血小板激活之间的双向信号。另外，某些恶性肿瘤与vW因子裂解蛋白酶ADAM13有关，导致循环中大的vWF多聚体水平升高，并最终使血小板活化。研究发现，肿瘤患者体内有明显的血小板活化迹象，血小板因子4(PF4)和β血小板球蛋白(β-TG)血浆水平升高被视为血小板活化标志物，在血液系统肿瘤比内脏肿瘤升高更为明显，能反映恶性进展或缓解的状态。体内动物模型注射肿瘤细胞也会引起明显血小板活化，如快速降低循环血小板，增加循环中活化血小板[20]，微循环中血小板聚集。

肿瘤细胞还能通过诱发中性粒细胞外陷(neutrophil extracellular traps, NETs)，形成活化血小板。中性粒细胞在多种诱因刺激下活化，内含的弹性蛋白酶(neutrophil elastase，NE)和髓过氧化物酶移行至核内，作用于组蛋白，导致染色质解聚，同时在精氨酸脱亚氨酶4作用下，催化3种核心组蛋白的精氨酸残基瓜氨酸化。解聚后的DNA丝状结构连同高度水解活性的酶类颗粒，在核膜破解后迅速释放至胞外，形成胶水状的网状结构，包裹并杀灭入侵的病原体等异物，形成中性粒细胞除吞噬作用之外的第二种杀伤机制。这一结果称之为NETs，其过程命名为NETosis[21]。动物模型中存在肿瘤时，肿瘤来源的高水平粒细胞集落刺激因子(granulocyte colony-stimulating factor, G-CSF)引发嗜中性粒细胞释放NETs。NETs就能够通过诱导血小板黏附、活化和聚集，在体外促进血栓形成[22]。NETs也可以用血小板掩盖CTC，帮助免疫逃逸。

6.4肿瘤细胞扰乱凝血系统肿瘤细胞能产生高水平的凝血因子，包括因子V(FV)、FⅧ、FⅨ和FⅪ[23]，而许多肿瘤细胞类型(如白血病和结肠癌)表达大量促凝的组织因子。这些因子导致凝血活性增强，增加了凝血酶的产生。肿瘤患者常常被看作有高凝活性，如D-二聚体、凝血酶-抗凝血酶复合物和凝血酶原1+2片段，都出现血浆水平升高的迹象。恶性肿瘤也可能诱发纤溶系统的紊乱，出现纤溶亢进或者纤溶活性降低的改变[23]。凝血系统的干扰可能导致血小板活化作用的放大。

7 展望

综上所述，大量研究已经证实，血小板和肿瘤细胞在肿瘤转移的多个进程中紧密配合，促进肿瘤生长和进展。因此，洞察肿瘤细胞与血小板相互作用的分子和生化途径，可能最终导致肿瘤治疗新方法的产生[9]。未来研究应鼓励进一步剖析血小板、肿瘤细胞的相互作用潜在机制，并开发新的血小板靶向抗癌疗法，作为协同化疗和手术的辅助治疗手段。此外，血小板的一些生理特性赋予它们作为肿瘤生物标志物的新角色。研究显示，在体外与体内动物模型和肿瘤患者中，血小板可以选择性螯合肿瘤释放的蛋白质，并摄取肿瘤起源微泡的RNA[24]。因为循环中的大量血小板很容易分离，血小板已成为肿瘤早期诊断潜在有用的生物标志物。