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1、Cancer,Invasion & Metastasis,Liver Metastasis of Lung Cancer,主要内容,一、概述 二、侵袭、转移的定义 三、癌转移的条件及特点 四、肿瘤转移过程 五、肿瘤转移的分子机制,什么是转移？,肿瘤侵袭（Invasion) 是指恶性肿瘤细胞离开原发灶而侵犯邻近组织并继续增殖的过程。,肿瘤细胞的增殖 肿瘤从原发灶脱离E-钙粘连素下降 肿瘤细胞的运动性和趋化性 血管生成与肿瘤侵袭,侵袭包括四个过程,肿瘤细胞的增殖,Ki67是一种增殖相关核抗原，检测其表达能特异性识别增殖的肿瘤或正常细胞。反映细胞增殖活性的Ki 67指数(Ki67 LI)可作为判断肿
2、瘤生长速度的指标。研究发现，传统的反映肿瘤侵袭能 力的形态学标志(如核多形性、细胞不典型性和有丝 分裂活跃等)，与垂体腺瘤增殖和侵袭性相关性较低。 而肿瘤生长速度则被认为是反映垂体腺瘤侵袭性的 客观指标 这与其具有高增殖性及高侵袭性有关。本实验应用腺病 毒作为载体介导抑癌基因PTEN体外转染人脑胶质瘤细 胞U87，检测其细胞增殖力与体外侵袭力的改变，进而探 讨PTEN作为胶质瘤基因治疗靶点的可能性。,是恶性肿瘤细胞脱离原发部位，通过各种渠道转运到不连续的靶组织中继续增殖，形成同样性质肿瘤的过程。,远隔部位继发瘤形成 继发瘤继续生长 继发瘤再侵袭转移,肿瘤转移(Metastasis),人类对肿瘤
3、侵袭转移的认识 肿瘤是高度异质性的细胞群体 转移是一个多步骤、序贯的复杂过程 转移的发生是多因素相互作用的结果 （Fidler,IJ Surgical Oncology Clinics of North America. 2001，10（2）：257-269）,转移有什么特点？,肿瘤转移特点,1. 不同肿瘤其转移能力有差异 低转移 基底细胞癌、脊髓瘤、 唾液腺腺样囊性癌、软骨肉瘤、,高转移 甲状腺滤泡型腺癌、黑色素瘤,2. 不同类型肿瘤其转移途径不同 淋巴道转移 癌 如肺癌、 NPC,血道转移 肉瘤、绒癌、肾癌 前列腺癌等,3. 转移的器官特异性,原发瘤,转移器官,乳腺癌 骨、脑、肾上腺 前列
4、腺癌 骨 肺小细胞癌 骨、脑、肝 甲状腺癌 骨 肾癌 骨、肝、甲状腺 膀胱癌 脑 睾丸癌 肝 ,“Seed and Soil” theory By Paget S. The distribution of secondary growth in cancer of the breast Lancet, 1889 Seed: tumor cell with metastatic potential Soil: microenviroment,转移器官特异性的机制,(1) 肿瘤细胞表型的差异 -异质性 表现 细胞表面糖蛋白复合物、抗原、 酶活性、运动能力等 如 EGFR(-)/EGFR(+),HE
5、x20,EBERx20,TFCx20,HEx20,EBERx20,TFCx20,NPC65,HEx60,EBERx60,TFCx60,NPC65,（2）组织器官微环境差异 实验证明,不同肿瘤移植于相同器官 同种肿瘤移植于不同器官,侵袭转移能力有差异,如：部位相同 小鼠胃癌、人食管癌 不同部位 皮下、肌肉和腹腔,继发器官微环境对肿瘤细胞的特殊亲和性, 继发器官脉管内皮细胞 及细胞外基质结构 化学趋化因子作用 器官相关的免疫状态 各种生长因子作用,鼻咽癌转移 裸鼠模型,肿瘤发生转移 需要哪些条件？,三、肿瘤细胞发生转移的条件及转移特点,（一）转移发生的条件 1.细胞变异转移异质性,瘤细胞遗传不稳定
6、,异质性演进,转移亚克隆优势生长,依据,转移异质性实验依据1977 Fidler,Tissue culture,Spontanous metastasis,Nine times,CNE-2Z-H5,本实验室进行裸鼠体内筛选高转移癌株：,2. 微环境和机体免疫状态,（1）毗邻细胞 旁分泌各种生长因子， 促进肿瘤生长 （2）血液流变学改变 表现 血浆粘稠度及 红细胞密度高,（3）机体的免疫反应 （4）细胞粘附性改变 瘤细胞瘤细胞间粘附力下降 瘤细胞细胞外基质(ECM)粘 附力增高,肿瘤转移的条件,四、肿瘤转移过程及其影响因素,Fidler,（一）原发瘤的形成与生长 即正常细胞的转化和生长, 受血管
7、生成因子和抑制因子 共同调控,（二）肿瘤血管生成 始于肿瘤直径达1-2mm 与宿主血管网互相联系,（三）肿瘤细胞脱落并侵入基质 1. 瘤细胞 粘附能力改变,同质型粘附力低 异质性粘附力高,易侵袭转移,细胞粘附力与转移关系,细胞系,同质粘附%,转移率%,LA1 91.29 0 LAD 88.5 16 LA5 72.5 32 CNE2L4 63 13 CNE2L2 92 100,异质粘附%,瘤细胞间桥粒减少 瘤细胞表面负电荷增加 钙粘蛋白表达水平下降 瘤细胞表面受体改变 瘤细胞表面纤维连接蛋白减少,有关影响因素,2. 瘤细胞表面负电荷增加,实验表明：,细胞系,电泳率,转移率%,MFC-C-64 0
8、.73m/sec/v/cm 7.5 MFC-C-38 0.83 m/sec/v/cm 31.4 CNE2L4 0.76 m/sec/v/cm 13 CNE2L2 1.36 m/sec/v/cm 100,3. 瘤细胞运动能力增强,细胞系,36h (m/h),转移率%,LA1 198 0 LAD 285 16 LA5 316 32 CNE2L4 16.94 13 CNE2L2 28.94 100,刺激瘤细胞运动而抑制其生长，如TGF,干扰素等,参与调控肿瘤细胞运动的因子,促进瘤细胞运动与生长，如 EGF,肝细胞生长因子等,刺激肿瘤细胞运动和侵袭的因子， 如：自分泌运动因子(AMF),4. 瘤细胞产
9、生蛋白水解酶增加,主要包括 血浆纤维蛋白溶解酶原激活物 （Plasminogen activators,PA) 组织蛋白酶(cathepsins) 基质金属蛋白酶 (Matrix metalloproteinase,MMPs）,（四）瘤细胞进入脉管系统,新生脉管管壁不完整 瘤细胞通过运动、粘附、侵袭血管基底膜而进入脉管,（五）瘤细胞与脉管粘附及瘤栓形成,循环中的瘤细胞互相粘连或与血小板粘附形成瘤栓。 瘤细胞通过粘附分子介导与内皮细胞粘附（选择素、整合素及其受体等） 但瘤细胞与内皮细胞粘附有异质性,（六）瘤细胞穿出血管,内皮细胞 层损伤,内皮下基 底膜暴露,瘤细胞 粘附,降 解 基底膜,瘤细胞
10、运动进 入间质,（七）转移灶生长及再侵袭转移,瘤细胞与靶器官的实质细胞粘附 瘤细胞和靶器官分泌各种生长因子刺激瘤细胞增殖 新生血管形成,微小转移的概念 1971年 Huvos 直径2 Fisher直径1.3 1980年 Black直径小于受累淋巴结的20%作为标准 1993年国际抗癌联盟(UICC)12 目前, 直径2,肿瘤可转移至淋巴结(包括新鲜淋巴结和石蜡切片)、骨髓、外周血及其他体液等,较多见的取材为淋巴结、骨髓、外周血。,微小转移检测方法 细胞学方法 癌细胞数量很少,鉴别良、恶性细胞仍有困难,其特异性和敏感性差,阳性率1% 连续切片法 工作量繁重,费时费力 7%33% 免疫学方法 抗上
11、皮细胞膜/骨架成份的单克隆抗体检测肺癌、乳腺癌、结肠癌等播散至外周组织中的癌细胞。,微小转移检测方法 聚合酶链反应和逆转录聚合酶链反应PCR、RT-PCR 高效率、高灵敏度、高特异性、操作简便,现已能测定组织、体液中的单个癌细胞 诊断特异性尚存在争议 定量法 具有更高的特异性和敏感性,微小转移检测方法 癌基因直接检测法 肺和6例癌组织均有1基因表达, 正常淋巴结无 端粒酶活性检测 外周血端粒酶活性,反映血液微转移的情况,是一种潜在的预后指标。,五、肿瘤侵袭转移的分子机制,(一) 肿瘤转移的基因表达调控 1.癌基因(Oncogenes) 研究表明：多种癌基因与转移相关，如 Myc, Mos,Ra
12、f, Fos,Ras等,以Ras为例： Ras 家属：N-Ras,K-Ras, H-Ras,体外侵袭,体内转移,提示：H-Ras促进BW5147 侵袭转移,以NIH/3T3细胞为对象的研究 还发现：H-Ras 可以改变某些 基因表达水平,2. 抑癌基因 目前已发现的抑癌基因近20种 如Rb,P53,P15,P16,APC等。,实验证实：,高转移肺癌 细胞系PG,P53wtmRNA 低于正常,PCR-SSCP检测p53,CD44v突变情况,P53突变,CD44v6突变,3. 转移抑制基因 nm23,发现 Steeg(1988)从小鼠黑色素瘤细胞系中克隆出,蛋白 17KD, 与核苷酸二磷酸激酶(N
13、DPK)高度同源,基因 定位17q22,533bp 有两个亚型H1,H2,功能,A. 通过与NDPK相似途径参与细 胞分化、信号转导的调控 B . 影响微管的聚合以调节细胞运动 C. 影响G蛋白的信号转导过程,A. 在多数肿瘤中，nm23-H1表达水平与转移潜能呈负相关 B. 在癌转移过程中，出现等位基因 缺失，造成其蛋白功能异常 C. nm23-H2基因常出现点突变，蛋白结构被破坏,与转移的关系,（二）粘附分子与肿瘤转移,1. 粘附的类型,细胞间粘附(同质 或异质）,细胞与ECM粘附,2.粘附分子的种类与作用 （1）整合素(integrins),整合素为跨膜糖蛋白 由和两个亚基构成异二聚体
14、参与不同细胞间及细胞 与细胞外基质粘附 受多种活化因子活化,（2）钙粘蛋白(Cadherin), 为跨膜糖蛋白家族 E-CD:上皮组织 P-CD:上皮、胎盘 N-CD:神经组织 基因定位于16q22-q23.1, E-CD 和 Catenin 构成复合体 介导同源细胞粘附 E-CD 的低表达促进多数肿瘤 侵袭转移,主要介导细胞与细胞间粘附 包括ICAM-1、VCAM-1、 NCAM等 ICAM-1， VCAM-1过表达，肿瘤侵袭能力强, NCAM 低表达，促进转移,(3) 免疫球蛋白类粘附分子, 包括 L-选择素 存在于白细胞表面 E-选择素 内皮细胞 P-选择素 参与瘤细胞与血小板粘附, 选
15、择素 参与瘤细胞聚集和瘤细胞与特定内皮细胞锚定,(4) 选择素（selectins), 分标准型(CD44s)和变异型 (CD44v) 为跨膜蛋白，细胞内部分与细胞骨架相连，膜外部分与透明质酸(HA) 等配体作用,（5）CD44分子,介导细胞与细胞、细胞与ECM 之间粘附，为淋巴细胞的归巢受体 具有信号转导作用 通过影响细胞粘附、运动和胞外基质降解而参与肿瘤转移,(三) 肿瘤血管生成与转移,1. 血管生成的过程 血管内皮基底膜降解 内皮细胞向肿瘤组织迁移 内皮细胞增殖 管腔及血管网形成 形成新基底膜,Fig 4-14,Cancer cells disseminate to remote organs via blood stream,x,Function of tumor vessels,Supply tumors with oxygen, nutrients and growth factors Transport of CO2 and toxic components away from the tissue Mediate tum
