头颈部鳞状细胞癌第二原发癌的研究进展

郝福 孙睿,2

1.山西医科大学口腔医学院·口腔医院 太原 030001；

2.山西省人民医院口腔颌面外科 太原 030012

头颈部鳞状细胞癌（head and neck squamous cell carcinoma，HNSCC）约占头颈部肿瘤的90%，虽然单独手术或术后辅以化学治疗或放射治疗足以使绝大多数患者完全或部分缓解，但仍有约5%～36%的第二原发癌（second primary carcinoma，SPC）发生率[1-2]。吸烟、嗜酒、咀嚼槟榔是HNSCC患者SPC常见的危险因素，原发癌的生长部位也与SPC发生密切相关，但并非所有接触SPC发生危险因素的患者都会形成SPC[3-5]。这可能与以下情况有关：绝大多数HNSCC患者就诊时即为癌症晚期，可能无足够的观察时间来确认是否会形成SPC；SPC的发生还可能与个体的遗传易感性有关[6-8]。近年来有文献报道，HNSCC患者SPC发生还可能与致癌物代谢、DNA修复、细胞周期和细胞凋亡等过程相关蛋白的表达异常和基因多态性导致的遗传易感性增加有关[9-17]。因此，明确SPC发生的危险因素和分子机制对于预防、诊断和治疗SPC具有重要的临床意义。

1 SPC的诊断标准

1.1 临床诊断标准

Warren等[18]于1932年提出SPC的诊断标准：1）每个肿瘤都必须为恶性肿瘤；2）每个肿瘤之间有一定的距离；3）必须排除一个肿瘤是另一个肿瘤的转移瘤。发生于指示肿瘤诊断后6个月以内的SPC为同时癌，发生于6个月以外者为异时癌。Braakhuis等[19]认为，Warren等[18]提出的SPC诊断标准存在以下缺陷：1）排除转移瘤的可能难度较大；2）每个肿瘤之间具体的距离没有定论，有学者认为是1.5 cm，有的认为至少2 cm，这些主观决策都会导致诊断失误。后来又增加了以下标准[20]：1）复发肿瘤与指示肿瘤具有相似的组织学特征，且二者至少有2 cm的正常上皮间隔和（或）发生于指示肿瘤后至少3年以上也被认为是SPC；2）不同组织学来源的复发肿瘤也被认为是SPC。

1.2 分子诊断标准

随着分子检测技术的发展，部分学者尝试利用分子技术来挑战头颈部SPC的诊断标准，其中特定的DNA突变模式可预测肿瘤的克隆性是分子检测技术的理论支持[21]。Braakhuis等[19]提出了一种基于分子分析的SPC诊断标准：1）指示肿瘤和复发肿瘤具有相同的DNA突变被认为是局部复发；2）指示肿瘤和复发肿瘤之间缺乏相似的DNA突变模式则认为是SPC。目前，已有多种分子检测技术可用来评估原发与继发肿瘤之间的克隆关系，但SPC的分子诊断与临床诊断结果仍存在一定的差异，这可能与HNSCC基因组改变非常丰富且很难区分哪些可以用来诊断SPC，而目前的分子检测技术只能针对少部分基因进行评估，此外，目前分子检测技术的灵敏度较低且HNSCC早期阶段的遗传变异较少，这些都会限制测量结果的准确性[2,21-22]。

2 SPC发生的危险因素

2.1 区域癌化形成

“区域癌化”假说认为，吸烟、嗜酒、咀嚼槟榔等致癌因素长期刺激可使头颈部多个区域发生区域癌化，而组织病理学检查通常无法识别这些癌变高危区域的存在，治疗后持续接触烟、酒等致癌物可使癌化区域的癌前细胞转化为癌细胞继而导致SPC形成[23-24]。但也有学者[4]发现，吸烟和饮酒习惯对老年HNSCC患者SPC的发生率无明显影响。

2.2 年龄

以前的观点认为，头颈部癌症患者SPC的发生风险随年龄的增长逐渐增加，但最近有文献[25]报道，头颈部癌症患者SPC的发病率并不随年龄的增长而增加，而是保持不变或有所下降，这可能与老年患者对致癌物质的机体反应能力下降有关。

2.3 原发癌的生长部位

HNSCC患者的SPC主要好发于头颈部、肺部和食管[5]。Yamamoto等[26]发现，SPC的发生率与原发癌的生长部位有关：1）口咽、口底和颊部的SPC发生率较高；2）口咽、口底、喉咽以及颊部易发生上消化道SPC；3）口咽和喉咽部发生食管和肺部SPC的风险较高，口底发生食管和肺部SPC的风险高于口腔其他部位；4）SPC形成是导致口咽和喉咽部患者死亡的主要原因。近年来，口咽部的SPC发生风险急剧下降，现已成为头颈部发生风险最低的部位[27]。Ko等[28]发现，位于舌部和发生淋巴结转移的指数肿瘤是SPC发生的危险因素，这可能与舌和口底部淋巴管较多有关。

2.4 手术切缘

手术边缘距肿瘤至少2 cm或冰冻报告为阴性切缘是判断手术切缘足够的金标准，然而由于头颈部的解剖结构较为复杂，因此，临床中有时很难按上述标准达到足够的切缘，而手术安全切缘小于5 mm或大于5 mm但有癌前病变存在是SPC发生的危险因素[29]。

2.5 放射治疗

以前的观点认为，放射治疗可导致DNA链断裂、染色体畸变和基因突变等损伤，因此，头颈部肿瘤放射治疗可能是SPC发生的危险因素，但最近有文献[30]报道，放射治疗并不会明显增加口腔和喉部鳞状细胞癌（squamous cell carcinoma，SCC）患者的SPC发生率，这可能与放射治疗引起的致癌作用对头颈部并不明显有关。

2.6 人乳头瘤病毒（human papillomavirus，HPV）感染

HPV相关性HNSCC患者SPC的发生风险低于非HPV相关性HNSCC患者[1]。近年来，口咽部SPC的发生风险急剧下降，这可能与口咽癌的病因已由烟草和乙醇为主转变为以致癌性HPV为主有关[28]。Huang等[31]发现，口腔鳞状细胞癌（oral squamous cell carcinoma，OSCC）患者中HPV感染的发生率约为30%，其中以高危型HPV-18和HPV-16为主，高危型HPV-18感染可能与OSCC患者SPC的发生有关。

2.7 多灶性发育不良性病变（multiple oral dysplastic lesion，MODL）

MODL为发生于口腔黏膜上的多病灶不典型性病变，如多灶性白斑、红斑、黏膜下纤维性变等，特别是增生性疣状白斑被认为是SPC发生的关键因素[32]。Feng等[33]也发现，MODL是导致北方地区HNSCC患者SPC发生的危险因素，但具有MODL特征的SPC患者的预后相对较好。

2.8 蛋白分子标志物

HNSCC患者手术切缘中基质金属蛋白酶9（ma trix metalloproteinase 9，MMP9）、甲状旁腺样激素（parathyroid hormone-like hormone，PTHLH）、P53蛋白以及肿瘤中黑色素瘤分化相关基因-7/白细胞介素-24（melonoma differentiationassociated gene 7/interleukin-24，MDA-7/IL-24）等高表达与SPC发生风险增加有关[10,16,34]。

2.9 基因多态性

近年来大量文献[6-15]报道，致癌物代谢、DNA修复、细胞周期和细胞凋亡等生物学过程相关基因的多态性可能通过影响其蛋白功能或表达来增加HNSCC患者SPC发生的遗传易感性。

3 SPC发生的分子机制

3.1 细胞周期调控分子

细胞周期调控过程主要涉及细胞周期蛋白（cyclin）和细胞周期依赖性激酶（cyclin dependent kinase，CDK）两大家族，其中cyclin可通过与CDK结合形成cyclin/CDK复合物并激活特异性CDK来磷酸化各种相应的底物蛋白并催化其活性，进而调控细胞周期的进程[35]。Rettori等[9]发现，HNSCC中细胞周期蛋白A1（cyclinA1，CCNA1）高甲基化与SPC的形成密切相关[21]。转录起点附近基因启动子高甲基化常会导致基因沉默，进而导致基因丧失功能，45%的原发性HNSCC组织及细胞系中CCNA1基因启动子发生了高甲基化[9]。CCNA1基因启动子高甲基化可通过使CCNA1蛋白表达下调来抑制细胞凋亡，阻滞细胞周期，从而促进癌前细胞的增殖优势，并导致对新致癌物敏感的祖克隆细胞群体扩增，这些病变可积累致癌事件并可导致SPC形成[9]。P21和P27属于细胞周期负调控因子，它们的基因多态性可通过影响细胞周期、细胞凋亡以及DNA修复等过程参与SPC的形成[11-12]。HNSCC中P21（C98A和C70T）单核苷酸多态性（single nucleotide poly morphisms，SNP）单独或联合均可使SPC发生风险增加，但两种SNP的联合风险基因型对SPC发生风险的影响与患者的年龄、性别、吸烟等情况具有显著的交互效应，此外，P27（T109G）SNP可单独或与P21（C98A和C70T）SNP共同联合增加HNSCC患者SPC的发生风险[11-12]。

3.2 基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMP）和基质金属蛋白酶组织抑制剂（tissue inhibitor of matrix metalloproteinases，TIMP）

TIMP是一类参与细胞外基质降解的肽酶，MMP活性增强或TIMP活性降低可通过破坏细胞外基质的动态平衡来促进癌细胞的浸润和转移，因此，高甲基化对TIMP表达的抑制和MMP细胞外基质降解调节活性丧失可能是导致SPC发生的原因[9]。HNSCC中TIMP-3和CCNA1高甲基化与SPC的发生有关[9]。甲基化酶抑制剂可通过增强癌细胞对化学治疗药物的敏感性来增强化学治疗的效果，因此，其可作为SPC高发风险患者治疗后的一种辅助治疗手段[36]。de Carvalho等[10]发现，HNSCC阴性手术切缘中MMP9和PTHLH高表达与SPC发生有关，因此建议将逆转录-聚合酶链式反应（reverse transcri ption-polymerase chain reaction，RT-PCR）作为筛选SPC高危人群的检测方法，从而协助外科医生确定足够的手术切除范围和合适的治疗计划。

3.3 胰岛素样生长激素因子（insulin-like growth factor，IGF）/胰岛素样生长激素因子受体（insulin-like growth factor receptor，IGF-R）

IGF-1可通过作用于IGF-1R等途径来调控细胞增殖和分化，抑制细胞凋亡[37]。IGF-1高表达、胰岛素样生长因子结合蛋白（IGF-binding protein，IGFBP）-3低表达以及IGF-1/IGFBP-3比值增高与头颈癌、乳腺癌等多种癌症的发生风险和死亡率增加有关[37-38]。Wu等[13]研究HNSCC患者血清中IGF-1和IGFBP-3的表达水平与SPC发生的关系时发现，血清中IGF-1表达增高和IGFBP-3表达极低或极高均与SPC发生风险增加有关。IGFBP-3表达水平较低时，大部分IGF-1为游离状态，它可通过与IGF-1R结合来促进细胞增殖，因此，IGFBP-3水平较低可能为SPC发生的危险因素；IGFBP-3表达水平较高时，IGFBP-3可通过与IGF-1结合，减少高水平IGF-1对IGF-1R的抑制作用，从而促进细胞增殖，因此，IGFBP-3表达极高可能也是SPC发生的危险因素[13]。

3.4 谷胱甘肽S转移酶（glutathione S-transferase，GST）

GST作为参与致癌物解毒过程的药物代谢酶，可通过提高致癌代谢产物的水溶性来促进其排出体外，而GST基因多态性可通过降低解毒作用来参与SPC的形成[8]。GST同工酶家族包括细胞溶质GST和微粒体GST，细胞溶质GST主要参与有毒异生物质和内生物质的代谢，微粒体GST主要参与花生四烯酸的代谢。原发性HNSCC附近正常黏膜中谷胱甘肽S转移酶P1（glutathione S- transferase P-1，GSTP1）、谷胱甘肽S转移酶M（glutathione S-transferase M，GSTM）和谷胱甘肽S转移酶A（glutathione S-transferase A，GSTA）高表达对SPC发生风险评估具有重要的临床意义[39]。SNP是人类基因遗传变异中最常见的多态形式，Zafereo等[8]通过评估1 600例HNSCC患者GSTM1和GSTP1基因多态性与SPC发生的关系时发现，GSTP1 ll105Val多态性可使SPC的发生风险增加，且多个GST危险基因的联合基因型对SPC发生风险增加的影响更大。Minard等[40]表明，GSTM1缺失型基因与早期HNSCC治疗后SPC发生的遗传易感性增加有关，而诱变剂敏感性试验对SPC发生风险并不能起到很好的评估作用。谷胱甘肽过氧化物酶1（glutathione peroxidase1，GPX1）是机体内广泛存在的一种过氧化物分解酶，它可以催化谷胱甘肽转化为氧化谷胱甘肽，将毒性过氧化物还原为无毒性的羟基化合物，从而维持体内活性氧的代谢平衡和保护细胞免受DNA氧化损伤，而GPX1基因多态性可能会影响HNSCC患者SPC的发生风险[41-42]。

3.5 FAS受体/FASL配体

FAS/FASL系统在调节细胞凋亡和维持细胞稳态方面起着重要的作用，FAS/FASL系统发生遗传变异可通过FAS诱导的细胞凋亡使癌细胞能够逃避人体免疫系统的攻击和监视，而发生免疫赦免或者通过FAS/FASL基因多态性使其蛋白的功能或表达发生异常来干扰FAS/FASL介导的凋亡过程来促进包括HNSCC及其SPC在内的肿瘤形成[43-44]。FAS/FASLG基因中有多个SNP可导致细胞凋亡发生异常，且部分已被证实与HNSCC患者的SPC形成有关[14,42]。Lei等[43]通过研究1 286例HNSCC患者4种FAS/FASLG基因SNP（FAS-1377 G＞A、FAS-670 A＞G、FASLG-844 C＞T、FASLG-124 A＞G）与SPC发生的关系时发现，FAS-670 AG/GG或FASLG-844 CT/TT变异基因型患者SPC的发生风险显著增加，且发生风险随着联合基因型中危险基因数目的增加而增加，因此，FAS/FASLG基因多态性可作为HNSCC患者SPC高危人群的评估指标。此外，FAS/FASLG基因多态性对SPC发生风险的影响与原发性癌的生长部位有关，FAS670基因多态性与非口咽癌（口腔、喉、喉咽部）患者SPC的发生风险相关，FASLG844基因多态性与口咽癌患者SPC的发生风险相关，这提示FAS/FASLG基因多态性可能以肿瘤生长部位特异性的方式来影响HNSCC患者SPC的发生风险[14]。

3.6 P53相关基因

P53相关基因在DNA修复、细胞凋亡和细胞周期调控以及防止烟草等致癌物引起的基因突变方面起着重要作用[15]。Homann等[16]发现，HNSCC手术切缘中P53蛋白高表达与SPC发生明显相关，因此，建议将手术切缘中P53蛋白免疫组织化学（immunohistochemical，IHC）染色检测作为SPC发生风险的评估方法。有文献[17]报道，HNSCC手术切缘中P53基因突变可能会增加远处转移或者SPC的发生风险。但也有学者对于通过分析原发性HNSCC癌旁正常黏膜中P53基因突变来预测SPC发生风险的可行性提出了质疑，因为，他们发现上消化道SCC癌旁正常黏膜中P53突变与SPC的发生无明显的相关性[45]。Boscolo-Rizzo[46]认为，造成癌旁正常黏膜中P53突变是否可作为SPC发生风险评估指标争议的主要原因在于不同学者选取的检测部位不同，他认为P53突变或其他分子的分析都应选取距肿瘤周围7 cm以内的正常黏膜。Daher等[47]发现，HPV分型和P53突变分析对于HNSCC肺转移和SPC的鉴别具有重要的诊断价值。近年来，有大量文献[48]报道，P53相关基因的多态性与HNSCC患者SPC发生风险的遗传易感性增加有关，HNSCC中P53（codon 72）SNP与个体SPC形成的遗传易感性增加有关，可通过改变化学治疗、放射治疗或者两者所致受损DNA的修复能力来影响SPC的发生风险。Zhang等[49]发现，p14ARF基因SNP与HNSCC患者SPC的发生风险增加有关。P73基因G4C14-to-A4T14双核苷酸多态性产生的变异基因型对HNSCC患者SPC的发生和无SPC生存有较好的保护作用，虽然这种基因变异对其功能的影响尚不清楚，但碱基GC变为AT容易形成茎环，从而影响P73的翻译效率和基因表达，进而改变包括SPC在内的癌症形成[6]。P53（codon 72）SNP和P73（G4C14-to-A4T14）多态性可共同增加SPC的发生风险，且这两种多态性的联合分析对SPC发生风险的评估更加准确[7]。Jin等[15]研究P53相关基因P53、P73、鼠双微体基因2（murine dou bleminute 2，MDM2）、鼠双微体基因4（murine doubleminute 4，MDM4）、p14ARF等的9种基因多态性的联合风险基因型对SPC发生风险的影响时发现，每一种P53相关基因多态性对SPC的发生风险增加都有一定的影响，但SPC发生风险随着联合基因型中危险基因数目的增加而增加。由此可见，P53相关基因多态性的联合分析对于SPC发生风险的评估可能比测量单一基因多态性更加准确，此外，同时检测同一信号通路中多个基因的多态性对SPC发生风险的影响为SPC风险评估提供了一种新的研究思路。

3.7 DNA修复基因

DNA修复系统在保护基因组免受乙醇、烟草和紫外线等环境致癌物的破坏方面发挥着重要的作用，其中核苷酸切除修复（nucleotide excision repair，NER）通路是环境致癌物所致DNA损伤的反应中枢，这个反应途径中DNA的修复效率可能是由遗传因素所决定，并以此来调节HNSCC及其SPC的形成风险[50-51]。NER基因多态性可显著影响NER基因的DNA修复效率，而NER基因的DNA修复能力降低与癌症的发生风险增加有关[51]。Zafereo等[51]研究7个NER基因多态性与SPC形成的关系时发现，DNA修复基因着色性干皮病基因C（xeroderma pigmentosum group C，XPC）Ala499Val多态性对SPC发生具有适度的保护作用，而在显性模型中NER核心基因多态性可联合增加SPC的发生风险，因此，提高对DNA修复途径中遗传变异累积效应的了解，有助于识别SPC的高危人群。基因遗传的DNA修复能力还可通过消除烟草引起的DNA损伤来调节个体对烟草相关癌症发生的易感性，具有XPC Ala499Val多态性的患者可明显减少苯并（a）芘二醇环氧化物和γ辐射引起的DNA损伤[52]。X线修复交叉互补基因（X ray repair cross complementing，XRCC）在DNA单链断裂修复和NER中起着重要的作用，OSCC中DNA修复基因XRCC3 241Met多态性与SPC发生风险增加有关，XRCC1 399Gln多态性与原发性OSCC患者死亡风险降低有关[53]。

4 展望

SPC形成是导致HNSCC患者远期生存率下降的主要原因之一，因此，术前准确筛选SPC发生高危人群和术后定期随访对于提高患者的生存率和预后具有重要的临床意义。近年来，随着荧光原位杂交技术、聚合酶链反应、DNA芯片、SNP芯片和二代测序技术等分子检测技术的不断发展，这不仅使得快速而准确地同时分析成千上万种基因的表达水平、突变和多态性成为可能，而且使得SPC的分子诊断结果更加准确。虽然，目前已经发现多种与SPC形成可能相关的危险因素及分子机制，但这些对于准确地预防、诊断和治疗SPC还远远不够，此外，SPC的诊断标准也亟待进一步改进和完善。