胃肠道恶性肿瘤合并肺栓塞相关机制研究进展

方思雨,何 星, 罗泽利,冯万杰,郭 璐△

(1.电子科技大学医学院,四川 成都 610054;2.四川省医学科学院·四川省人民医院呼吸与危重症医学科,四川 成都 610072;3.成都医学院,四川 成都 610031;4.四川省人民医院青城山医院呼吸与危重症医学科,四川 成都 611242;5.成都市温江区人民医院ICU,四川 成都 611130;6.成都市第七人民医院急诊科,四川 成都 610044)

恶性肿瘤常常合并静脉血栓栓塞症(venous thromboembolism,VTE),其发生VTE的风险较非癌症患者高出9倍[1]。肿瘤患者发生VTE的累积发生率为1%～8%。VTE为肿瘤的重要并发症之一,也是导致肿瘤患者死亡的原因之一。VTE包括肺栓塞(pulmonary embolism,PE)和下肢深静脉血栓(deep venous thromboembolism,DVT)。有研究指出,胃肠道恶性肿瘤(gastrointestinal malignan- cies,GI)合并PE患者在癌症相关性静脉血栓栓塞症(cancer-associated venous thromboembo-lism,CAT)患者中居第二位[2]。CAT发生机制有多种,目前普遍认为癌症引起凝血和纤溶系统异常,炎症级联反应加速血栓形成进程,导致PE的发生。但不同类型的恶性肿瘤合并PE的具体机制不完全一致,本文就GI合并PE机制研究进展展开讨论,旨在为临床早期诊治GI相关性PE提供理论依据。

1 RhoGTP酶促进血小板聚集

RhoGTP酶是小分子GTP结合蛋白,广泛存在于真核细胞中,主要作用是稳定细胞骨架,同时在细胞迁移、增殖中也发挥重要影响。此外,RhoGTP酶通过多条信号通路促进血小板聚集,颗粒释放,稳定血小板形态等[3]。因此,就当前发现的一些最新信号通路及其信号分子,为GI合并PE的发病机制提供理论依据。

1.1 寡芬素-1(Oligophrenin-1,OPHN1)OPHN1是一种基因,最初发现在胎儿大脑中高度表达,编码RhoGTP酶激活蛋白。该蛋白质包含Rho家族GTPase激活结构域和Bin两亲素BAR结构域。GTPase激活影响轴突和树突细胞的生长及迁移。此前有研究指出,GI患者存在OPHN1在肠神经丛中过度表达[4]。近来发现人类血小板表达昼夜节律核受体Rev-erbα,通过OPHN1介导的GTPase激活ERM途径,Rev-erbα与OPHN1相互作用,增强血小板活化和血栓形成[5]。目前已有动物模型论证[6]。而神经内分泌细胞突触囊泡的内吞与融合也对应与GTPase激活结构域和Bin两亲素BAR结构域的激活相关[7],间质肿瘤主要依靠神经内分泌细胞分泌激素,胃肠道间质细胞瘤(gastrointestinal stromal tumours,GISTs)占胃肠道肿瘤的0.1%～3%。有研究显示,对胃肠胰神经内分泌肿瘤患者进行平均3年随访,VTE发病率为7.5%,PE占1.9%[8]。但临床上关于PE合GISTs的报道较少,且目前尚无病理生理研究。OPHN1可能为PE合并GI相关机制提供理论依据。

1.2 其他类型的蛋白激酶编码RhoGTP酶的其他信号分子主要包括两大类-鸟嘌呤核苷酸(guanine nucleotide-exchange factors,RhoGEFs)以及GTP酶激活蛋白(GTPase activating Proteins,RhoGAPs),由众多蛋白激酶编码。如ARHGEF6编码RhoGEFs,GIT1、ARHGAP17编码RhoGAPs。一项研究发现,GIT1在胃癌组织中表达明显升高,且促进了胃癌的转移—当GIT1被清除后,胃癌的侵袭力降低。GIT1也参与调节窦状内皮细胞的一氧化氮合酶,促进胃肠道炎症的发生[9]。另一项研究表明,ARHGAP6在结直肠癌细胞中表达增加,这与低水平的肿瘤分化和随后的低生存率有关[10]。由此可见,Rho家族促进了GI的进展。另一方面,早前就发现Rho蛋白在血小板中存在,早在九世纪早期,研究就证实了Rho蛋白在血小板中高表达,RhoGTP酶通过被G蛋白偶联受体(例如血栓素A2和凝血酶受体)激活,诱导血小板活化聚集。RhoGTP酶在癌症及血栓之间的联系已十分明显。在一项RIETE研究中,对胃癌合并VTE患者进行6个月的随访,研究发现6个月后血小板计数>35000明显高于起始指标,且死亡率高,达到44.4%;发生复发VTE与PE最初的严重程度及性别相关,肿瘤转移与既往VTE是死亡的独立危险因素[11]。可见GI合并PE预后不佳。

此外,GI患者中可能存在RhoGTP酶突变,但目前认为RhoGTP酶在肿瘤中突变概率较小,出现表达上调或活性增加更常见[12]。因此RhoGTP酶提供了治疗GI合并PE的潜在靶点。

2 细胞-内皮粘附

2.1 血小板-内皮粘附神经前体细胞表达发育性下调9(neural precursor cell expressed developmentally downregulated 9,NEDD9)也被称为HEF1,是一种蛋白质,调节细胞周期及蛋白质之间的相互作用。低氧条件下肺动脉内皮细胞中缺氧诱导因子-1α表达增加,促使NEDD9上调,后者与血小板表面P选择素作用,促进血栓形成。有学者首次发现NEDD9抗体可抑制以上途径,控制PE和慢性血栓栓塞性肺动脉高压的进程[13]。同时,HEF1在GI中过度表达,调节粘附、侵袭和上皮间充质转化(epithelial-mesenchymal-transition,EMT)并与GI进展和不良预后相关。有研究表明,结直肠癌患者癌变组织中NEDD9表达明显超过正常组织,且高表达与TNM分期、PT分级、PN和PM状态显著相关[14]。高表达NEDD9的胃癌患者中完全缓解发生率、复发率、总体生存率均较低[15]。NEDD9水平与结直肠癌发生EMT的上皮标志物核β-连环蛋白和波形蛋白呈正相关,与E-钙粘蛋白呈负相关。但GI中NEDD9的高水平表达的研究尚未见于外周血,目前仅见于组织中。

2.2 白细胞-内皮粘附活化白细胞粘附分子(activated leukocyte cell adhesion molecule,ALCAM)/CD166是跨膜免疫球蛋白,属于整合素家族,在正常胃肠细胞的上皮细胞,癌细胞中均表达[16]。通过细胞表面的CD11a-c/CD18(Leu-CAM家族)与单核细胞、成纤维细胞、上皮细胞和血管内皮细胞上CD54的结合,参与肿瘤生长、侵袭、炎症、血栓形成等[17]。有研究表明胃癌患者血清中的ALCAM浓度明显高于正常人[18],肠癌组织中得到同样的结果。同时,ALCAM通过可能触发的SRC激酶磷酸化,其表达水平是评估胃癌腹膜转移及预后的标志物[19]。尽管已证实癌细胞和内皮细胞通过表面粘附分子ALCAM-ALCAM结合促进血栓形成,其他恶性肿瘤如胰腺癌ALCAM与CAT有因果关系,但尚缺乏ALCAM的表达水平与GI患者生存和发生CAT的临床研究。

3 肿瘤细胞释放的促凝物质

组织因子(tissuefactor,TF)影响凝血酶生成、血管内皮生长因子的表达,癌症促凝素(cancer procoagulant,CP)激活凝血因子X、增强血小板粘附活性,二者都是促凝物质,在多项研究中阐述清晰。其中TF促凝活性最强。研究证实,在PE合并恶性肿瘤患者尸检中可见癌细胞簇,88%的人TF阳性,癌相关VTE血栓中TF阳性单核细胞/巨噬细胞的频率高于无癌症VTE[20]。

4 释放炎症相关因子

4.1 炎性趋化因子趋化因子是一种8～10 KD的蛋白质,白细胞、T细胞、血小板均可表达,分为生理情况下的稳态趋化因子和病理条件下表达的炎症趋化因子。炎性趋化因子包括趋化因子配体5(C-C chemokine ligand5,CCL5),C-X-C基序配体8(C-X-C motif ligand 8,CXCL8)等,促进细胞(如白细胞、单核细胞)趋化向炎症部位运动,同时决定了肿瘤的预后及进展。研究表明CCL5在GI中过度表达,通过激活pAkt-pmTOR信号通路作用于成纤维细胞上的受体来招募成纤维细胞;同时可以增加成纤维细胞的数量,并分化为血管内皮细胞来促进肿瘤血管生成[21]。此外,CCL5以变构方式结合并激活血小板整合素αIIbβ3,诱导血小板聚集,促进血栓形成[22]。

4.2 细胞因子和趋化因子类似,细胞因子也是一种蛋白质,包括干扰素、白介素等。白介素-6(interleukin-6,IL-6),肿瘤坏死因子-α等参与炎症反应的重要步骤。如IL-6通过 gp130/STAT3信号通路的下游活化驱动许多癌症。白介素-11(interleukin-11,IL-11)较IL-6在炎症相关的GI进展中作用更大;白介素-9(interleukin-9,IL-9)在二磷酸腺苷存在的情况下,通过JAK2/STAT3信号通路促进P-选择素的聚集和表达,进而血小板聚集[23]。

4.3 中性粒细胞诱捕网(neutrophil extracellular traps,NETs)NETs是由活化的中性粒细胞受到白介素-8,脂多糖刺激后,形成膜突起变型组成[24],中性粒细胞属于白细胞,在GI合并PE中占据核心地位。其在炎症过程中的作用可归为以下几类:①释放促炎细胞因子及在细胞膜上和中性粒细胞衍生的微泡上表达P-选择素和组织因子,促进血栓形成。②趋化因子驱动中性粒细胞从外周池向炎症部位移动。③通过细胞表面多种整合素的作用(ICAM、VCAM1、PECAM1、ALCAM、EPCAM等),粘附内皮细胞。④直接或间接吞噬病原体[24]。Philip等发现疑似 VTE 患者(血清加入活化标记物:中性粒细胞弹性蛋白酶,核小体瓜氨酸化组蛋白 H3和无细胞 DNA )和健康者比较,高水平的活化标记物与VTE相关[25]。GI细胞产生的趋化因子受体1(C-X-C chemokine receptor 1,CXCR1)和趋化因子受体2(C-X-C chemokine receptor 2,CXCR2)激动剂诱导NETs产生,NETs直接或间接促进肿瘤生长和转移[26],并屏蔽癌症细胞,从而防止细胞毒性淋巴细胞的影响。有研究显示胃癌患者比健康对照组血清NETs高,中性粒细胞计数、中性粒细胞/淋巴细胞与NETs显著相关,且NETs比癌胚抗原,糖类抗原CA19-9更有诊断价值[27]。NETs引起GI的具体机制尚不清楚,2019年一项研究提出,NETs释放的中性粒细胞弹性蛋白酶激活癌症细胞中的TLR4,从而导致过氧化物酶体增殖物激活受体γ辅活化子1-alpha的上调,为肿瘤提供能量促进生长[28]。

总之,在GI合并PE的发展进程中,可通过多条信号通路相互影响,发病机制异质性较强。OPHN1,NEDD9等少见分子因受限于多种因素,仍需临床研究进一步验证。作为GI患者最常见的并发症之一,PE可导致治疗的中断甚至影响患者生存期,需引起临床医师重视。GI合并PE患者的临床特征复杂、症状不典型,因此加强PE的筛查、评估和预防具有重要的临床意义。随着基础及临床相关研究的不断深入,GI合并PE的机制将不断完善,为临床防治提供新方法。