头颈部鳞状细胞癌的研究进展①

刘 灿,何晓松

(桂林医学院附属医院,广西 桂林 541001)

头颈部鳞状细胞癌(head and neck squamous cell carcinoma,HNSCC)是一种源于口腔、口咽部、喉部及下咽部上皮,显微镜下可见鳞状细胞分化的恶性肿瘤的总称,目前被公认为全球第6大高发癌。2018年HNSCC全球新增病例约89万,病死病例约45万,发病率与死亡率持续上升,预计到2030年将增加30%,而我国HNSCC约占恶性肿瘤的10%[1]。由于HNSCC发病率高、预后差,已成全球关注的健康问题。

1 HNSCC致病因素

HNSCC的致病因素多种多样,主要包括吸烟、酗酒及病毒感染等。他们可通过诱导基因变异、表观遗传学改变或细胞周期改变等多种方式促进HNSCC发生与发展。

1.1 吸烟

香烟的烟雾含有超过3 800种物质,其中包含致癌和致突变物质,如多环芳烃、烟草特有的亚硝胺和醛类。有研究表明,吸烟者患HNSCC的风险是不吸烟者的10倍[2]。在口腔鳞状细胞癌中,吸烟可以通过机械和高温作用直接刺激口腔黏膜,也可通过代谢产物对组织细胞产生化学刺激,从而诱导口腔鳞状细胞癌的产生[3]。而在鼻咽鳞状细胞癌中,除了直接刺激鼻咽部黏膜外,吸烟可促进抗EBV抗体(VCA-IgA)的产生,增加鼻咽部黏膜与EBV接触,提高鼻咽鳞状细胞癌发生的风险[4]。在喉部与下咽鳞状细胞癌的研究中发现,吸烟会导致黏膜异常增生、黏膜白斑,诱发癌变。早期,香烟烟雾可诱导ITGA-2、基质金属蛋白酶-1的上调和TEK的下调;晚期,破坏人体DNA结构,导致基因改变,或通过引起局部组织的缺氧,导致表观遗传学改变从而诱发癌变[5]。

1.2 酗酒

酗酒与HNSCC的发生密切相关,酒精的代谢途径包括两个步骤:第一,乙醇脱氢酶(ADH)将乙醇转化为乙醛;第二,乙醛脱氢酶(ALDH)将乙醛转化为乙酸。乙醛是一种有毒物质,并已被确定为强致癌物,而第二步的发生很大程度上依赖于ALDH2基因编码的ALDH2酶。研究表明,大量饮酒可下调ALDH2表达,ALDH2酶活性下降,体内乙醛蓄积,诱发HNSCC[6]。酗酒影响叶酸、维生素B12的吸收,阻碍S-腺苷甲硫氨酸及一碳单位通路,DNA甲基化异常,从而促进肿瘤发生[7]。

1.3 病毒感染

病毒感染是HNSCC的重要发病因素,主要有EBV感染与HPV感染。EBV是一种122~180 nm的双链DNA病毒,可感染并破坏口咽上皮细胞,有特定的病毒蛋白负责病毒潜伏及肿瘤诱导。在HNSCC中,潜在的EBV感染可诱导基因异常,诱导癌变,EBV主要与鼻咽癌相关[8]。HPV感染是HNSCC的风险因素,主要与口咽鳞状细胞癌及其他头颈部鳞状细胞癌相关,尽管在部分患者中检测到HPV-18、HPV-31、HPV-33及HPV-52,但约90%的病例是由高危型HPV-16引起的[9]。HPV基因组由7个早期基因(E1-E7)和两个晚期基因(L1与L2)组成,L1和L2基因编码病毒衣壳蛋白,E1-E5基因主要参与病毒基因组复制和转录,而E6和E7基因对宿主细胞的致癌转化至关重要。E6蛋白与细胞泛素化蛋白E6-AP和肿瘤抑制因子p53形成复合物,促进p53泛素化和蛋白酶体降解,抑制p53依赖性细胞凋亡和细胞因子激活的外源性凋亡途径,使宿主细胞对正常细胞周期的调控失衡,而出现细胞的无限增殖,并转化为恶性细胞[10]。E7蛋白与细胞周期调节因子视网膜母细胞瘤相关蛋白(RB1)结合,破坏RB1蛋白酶体,促进E2F家族转录因子的释放,驱使细胞周期跨越G1-S检查点并进入S期[11]。E6与E7基因改变宿主细胞周期并抑制免疫反应,共同促进鳞状细胞分化及异常分裂,从而导致HNSCC的产生[12]。

1.4 其他因素

除了吸烟、酗酒及病毒感染外,HNSCC的发生、发展还与生活居住环境有关。流行病学调查研究发现,我国的一部分省份,槟榔消费量大,口腔鳞癌的发病率高;发展中国家或地区,空气污染物较多,包括有机或无机化学品及颗粒物,导致HNSCC的发病率升高[13]。致癌物及在体内的代谢物可破坏DNA结构,导致基因发生突变、缺失和扩增,基因表达异常,诱发HNSCC。

2 HNSCC分子发病机制

2.1 染色体缺失导致抑癌基因丢失

HNSCC具有遗传性不稳定的特点,常伴有染色体区域性丢失。头颈部上皮黏膜的增生过程常伴有9p21区域的缺失,9p21区域主要有肿瘤抑制基因CDKN2A和ARF,CDKN2A是用于编码CDK4和CDK6的抑癌基因,可调控细胞周期;ARF可以编码p14,并稳定TP53。上皮组织从增生到异常增生,以TP53所在的3p21和17p13的缺失为标志;不典型增生到原位癌有11q13、13q21和14q32的丢失;浸润性癌发展过程中,有6p8、4q27和10q23的缺失[14]。从上皮组织转化为侵袭性HNSCC需要多个遗传物质的改变。

2.2 基因的不稳定性

通过TCGA数据库对HNSCC基因表达进行分析,发现HNSCC的基因具有高度不稳定性,TP53、CDKN2A、PIK3CA、NOTCH1以及FAT1等均可能在HNSCC中发生突变,但约有72%的样本TP53出现突变,22%的样本CDKN2A出现突变,且在CDKN2A及TP53所在的染色体区域以及调控TP53的基因所在染色体区域易出现缺失,故在HNSCC中CDKN2A和TP53被认为是最易突变的基因[15]。在正常细胞中,TP53在细胞的生长、DNA的修复以及细胞的凋亡过程中起关键作用,当DNA损伤时,TP53被激活,通过与基因启动子结合,转录诱导下游信号通路,并上调mRNA的转录,从而诱导细胞生长停滞或凋亡,TP53的这种生长抑制作用对于防止含有受损DNA的细胞或具有肿瘤转化潜能的细胞的增殖至关重要[16]。TP53突变,促进细胞异常增殖,诱导HNSCC发生,并对HNSCC手术及放化疗的预后、生存期以及疾病的复发等也有影响。而CDKN2A一旦失活,将无法生成P16,细胞周期失控,细胞无限增殖,最终发展为HNSCC。

2.3 表观遗传学改变

表观遗传学是指在不改变DNA序列的情况下,通过DNA甲基化、组蛋白修饰以及非编码RNA来调控基因的表达。在HNSCC的发生过程中,关键基因的表观遗传学改变十分重要。表观遗传学改变可通过4个方面促进HNSCC:①改变细胞周期,细胞增殖加快;②抑制细胞凋亡;③影响DNA修复;④促进远处转移[16-17]。HNSCC发生过程中,伴随着表观遗传学变化,具体机制仍待进一步探究。

2.4 信号分子的改变

当基因发生变异时,与其相关的分子信号通路也会发生改变,PI3K-PTEN-AKT通路是HNSCC癌变的关键通路,该通路可通过PIK3CA的扩增和突变以及PTEN缺失激活。当HNSCC的致癌基因,如EGFR、Met和VRGFR发生改变时,PEK3CA作为下游因子也会发生改变,从而导致信号通路激活,而PTEN是PI3K的关键调控因子,通过去除3’磷酸来逆转PI3K,从而阻止下游分子的激活,两者相互作用,共同诱导HNSCC的产生[14]。除了PI3K-PTENAKT通路,WNT-βcatenin信号通路、Notch信号通路等也可以通过调节细胞迁移和侵袭能力,调控血管生成、细胞增殖、凋亡等途径,共同诱导HNSCC的产生[16]。

目前,虽然关于HNSCC的遗传学及生物学的研究较多,也有研究证明多种基因及信号通路的改变与HNSCC的发生发展相关。

3 HNSCC的诊断

3.1 病理学检查

HNSCC的诊断必须通过原发肿瘤或颈部肿块进行组织活检才可确诊,活检方法一般取决于病变位置,因原发病灶解剖位置的差异,则需通过不同的方法如鼻内镜、电子喉镜等进行部分切除活检。可疑颈部肿块应进行细针穿刺活检,一般不建议对颈部可疑肿块进行切除活检,除非细针穿刺活检无法确诊或影像学检查无法确定颈部肿物,或者怀疑如淋巴瘤等其他疾病,才进行颈部肿物切除活检[18]。

HNSCC是起源于上呼吸道黏膜复层上皮,组织学检查发现,HNSCC发展遵循着有序的步骤:首先是上皮细胞增生,然后是细胞出现不同程度的异型性。根据其严重程度可分为3级,局限于上皮下部1/3处的异型性称为轻度异常增生,局限于上皮下部2/3处的异型性被称为中度异常增生,而涉及上皮全层则称为重度异常增生或原位癌,最后,随着病情发展,原位癌突破基底膜,浸润上皮下结缔组织,则称为浸润癌[19]。HNSCC病理学特征取决于细胞异型性和鳞状细胞的分化程度。分化良好的肿瘤细胞与复层鳞状上皮细胞十分相似,成熟细胞形成不规则角质层,最典型的表现是角化株的形成。低分化肿瘤细胞的特征是细胞核多形性和非典型有丝分裂的未成熟细胞,很少甚至未形成角质层及角化珠。HNSCC的诊断一般采用常规组织病理学检测,用苏木精及伊红染色,但是低分化肿瘤细胞,则需要经过免疫组化来确认其是否上皮来源。

3.2 影像学检查

HNSCC经病理组织学确诊后,需通过CT或MR对头颈部进行检查,以确定局部病变的范围,并通过CT评估是否有远处转移,测量肿瘤的大小,有助于初级治疗时选择手术或非手术方案[20]。对于局部晚期肿瘤或淋巴结显示远处转移的患者需行pet-CT检查。而对于原发肿瘤位置不明确的患者,pet-CT检查也可成为检查原发病灶的方法。除了CT、MR及pet-CT检查外,食道镜及支气管镜检查在HNSCC患者的诊断中也也有重要作用,有吸烟及酗酒史的男性HNSCC患者,可行食道镜及支气管镜检查,以排除癌细胞向食管及气管的远处转移,支气管镜检查可被胸部CT代替[21]。

4 HNSCC的治疗

HNSCC的临床症状复杂,严重影响患者的精神状态和生活质量,并直接威胁到患者生命,所以治疗方案应以延长生存时间,保护功能为目标。HNSCC的治疗方法一般包括手术切除、放疗、化疗、靶向治疗及免疫治疗。

4.1 手术治疗

HNSCC可采用外科手术治疗,手术可完整切除肿瘤,延长生存时间,并尽可能保留相关器官功能,以维持HNSCC患者的生活质量。目前,对于HNSCC的手术切除适应症并没有明确的共识,肿瘤是否切除应由经验丰富的头颈肿瘤外科医生组成的团队共同决定。此外,一些技术上可切除的肿瘤,但肿瘤涉及解剖部位复杂和功能预后较差,不建议手术切除。虽然,尚无绝对手术禁忌证,但以下情况应首先考虑非手术治疗[22]:①广泛累及翼状肌及颅神经;②肿瘤明显侵犯颅底;③病灶累及鼻咽部上段,或累及咽鼓管和鼻咽侧壁;④颈总动脉或颈内动脉受累;⑤直接侵犯纵膈结构、椎前筋膜及颈椎;⑥皮下转移;⑦肿瘤累及舌根一半以上。

手术切除及选择性颈部淋巴结清扫可增加患者的生存率[23],但是手术治疗会影响患者说话、呼吸及进食功能,甚至术后可能出现如咽瘘、出血、呼吸困难等并发症,大幅降低HNSCC患者的生活质量,这导致部分患者愿意牺牲部分治愈率来保留功能,甚至拒绝手术治疗。Crippen等[24]研究发现75岁以上的患者拒绝手术的可能性是50岁以下的4倍多,老年患者的健康知识贫乏以及对高质量生活的需求可能是拒绝手术的主要因素。

4.2 放化疗

虽然,手术治疗可以更好地控制HNSCC的复发,但术后的生活质量较差,也成为许多人选择放疗的原因,放疗则能更好地保护发音功能,提高患者的生活质量[25-26]。

在HNSCC中,鼻咽部鳞状细胞癌是以放射治疗为主的综合治疗[27],因其好发于颅底区正中央,与脑干、视神经、颞叶及颈内动脉等重要部位毗邻,手术难度大,故一般不选用外科手术治疗。但随着内镜技术的发展,外科手术治疗原发性及复发性鼻咽癌有望成为新兴的治疗方式[28]。目前,多数鼻咽癌患者在确诊时已为局部晚期,手术难度较大,仍以放疗为主,化疗为辅。

对于其他部位的HNSCC,可直接放化疗或术后进行放化疗。术后是否进行放化疗的决定性因素有:切缘状态、神经周围浸润(PNI)、血管浸润、转移淋巴结的数量和是否浸润周围组织,在切缘阳性及周围组织浸润的情况下,术后放疗后,可选用化疗药物进一步治疗[29]。

放化疗后可能会出现吞咽障碍、疼痛、听力障碍、软组织肿胀等不适,也是导致HNSCC患者生活质量下降的因素。所以,治疗过程中,寻求延长生存时间及维持生活质量的平衡点,十分具有挑战性。

4.3 靶向治疗及免疫治疗

靶向治疗及免疫治疗成为复发及转移性HNSCC患者的希望。目前,西妥昔单抗是唯一被批准用于临床治疗HNSCC的分子靶向药物,联合铂类化疗是治疗复发及转移性患者的标准治疗方案,但效果仍不尽满意;抗病毒T淋巴细胞相关抗原4和PD-1联合免疫治疗的效果也不理想[30]。因此,寻找更有效、安全的靶向治疗方案仍需深入探索。

HNSCC的发病机制、诊断及治疗等方面仍存在许多尚未解决的问题,探讨、筛选靶向治疗的方案尚在途中。临床治疗中,积累更多的循证医学证据和临床经验将对HNSCC患者生存率的提升、生活质量的改善具有重要意义。