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腫瘤微轉(zhuǎn)移的機(jī)制與檢測

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  [關(guān)鍵詞] 腫瘤;微轉(zhuǎn)移;機(jī)制;檢測

  The Mechanisms and Detection of Tumour Micrometastasis

  Key words: Tumor; Micrometastasis;Mechanisms;Detection

  轉(zhuǎn)移是惡性腫瘤的生物學(xué)特性之一,也是影響腫瘤患者預(yù)后的重要因素。近幾年,腫瘤轉(zhuǎn)移的研究已發(fā)展到細(xì)胞及分子水平,腫瘤微轉(zhuǎn)移的概念也已逐步建立。準(zhǔn)確判斷有無腫瘤轉(zhuǎn)移以及轉(zhuǎn)移的范圍,可大大提高腫瘤治療的有效率,改善患者的預(yù)后。然而,臨床及常規(guī)病理檢查很難發(fā)現(xiàn)微轉(zhuǎn)移的腫瘤細(xì)胞,只有通過免疫組化或PCR等特殊檢查才能確定。本文就腫瘤微轉(zhuǎn)移的機(jī)制及檢測途徑作一簡要綜述。

  1.微轉(zhuǎn)移的概念

  自1869年首次報(bào)道并證實(shí)外周血中發(fā)現(xiàn)瘤細(xì)胞以來,微轉(zhuǎn)移的研究逐漸成為腫瘤研究的一個(gè)熱點(diǎn)。微轉(zhuǎn)移(micrometastases)是指在各種機(jī)體組織、體液及細(xì)胞移植物中檢測到的鏡下及亞顯微水平的腫瘤殘留,是用常規(guī)臨床病理學(xué)方法不能檢出的、隱匿在原發(fā)灶以外組織的、非血液系統(tǒng)惡性腫瘤的轉(zhuǎn)移[1]。1993年國際抗癌聯(lián)盟(UICC)出版的《腫瘤TNM分期補(bǔ)充材料》中指出,當(dāng)遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移灶生長至直徑1 mm~2 mm時(shí),稱作微轉(zhuǎn)移。

  2.腫瘤微轉(zhuǎn)移的機(jī)制

  關(guān)于腫瘤轉(zhuǎn)移存在兩種學(xué)說,一是“種子與土壤假說”:認(rèn)為是否形成腫瘤轉(zhuǎn)移要看被轉(zhuǎn)移部位組織的環(huán)境是否適宜原發(fā)瘤細(xì)胞的停留和生長。這種學(xué)說認(rèn)為,人體大部分轉(zhuǎn)移瘤細(xì)胞由于受到免疫機(jī)制的殺傷或者轉(zhuǎn)移瘤細(xì)胞局部環(huán)境不適宜而不能存活;只有少數(shù)細(xì)胞具有活力,在轉(zhuǎn)移部位組織生長繁殖,形成轉(zhuǎn)移瘤[2]。二是腫瘤異質(zhì)性理論:該理論認(rèn)為由于瘤細(xì)胞遺傳性狀的不穩(wěn)定,由單克隆起源的瘤細(xì)胞在不斷增殖的過程中會發(fā)生異質(zhì)性,導(dǎo)致瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移潛能有高低之分[3]。惡性腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移是一個(gè)復(fù)雜的過程,其轉(zhuǎn)移主要有3種途徑:經(jīng)血道轉(zhuǎn)移、經(jīng)淋巴道轉(zhuǎn)移、直接侵及周圍組織器官和播散至體腔。腫瘤淋巴管、細(xì)胞因子的作用以及微環(huán)境的影響對原發(fā)瘤播散至遠(yuǎn)處組織器官起了很大的作用。

  2.1  腫瘤淋巴管生成  由于毛細(xì)淋巴管無完整的基底膜,管壁薄,內(nèi)皮細(xì)胞間有短暫裂隙,通透性高,有利于瘤細(xì)胞的進(jìn)入,故在早期腫瘤轉(zhuǎn)移以淋巴道為主。淋巴管不僅參與腫瘤錨定生長所必需的基質(zhì)成分的形成,而且當(dāng)腫瘤實(shí)體長到1 mm~2 mm 時(shí),腫瘤血管生成的過程也需要淋巴管參與。腫瘤缺氧壞死也與缺乏完善的淋巴管系統(tǒng)有密切關(guān)系,前哨淋巴結(jié)的活檢已被應(yīng)用于一些惡性腫瘤(如乳腺癌和黑色素瘤) 的診斷和分期。近期有學(xué)者認(rèn)為,腫瘤新生淋巴管是淋巴道轉(zhuǎn)移的主要原因,且在淋巴管生成中淋巴管生成因子VEGFC和VEGFD起著關(guān)鍵作用。在人的某些自發(fā)性癌轉(zhuǎn)移模型和一些動物實(shí)驗(yàn)中證明VEGFC和VEGFD有促進(jìn)腫瘤新生淋巴管形成的能力[4]。隨著對VEGFC和VEGFD研究的逐步深入,有學(xué)者[5]認(rèn)為VEGFD的表達(dá)在某些腫瘤中與新生淋巴管的形成成負(fù)相關(guān)。目前,在實(shí)體瘤中淋巴管的存在與腫瘤淋巴道轉(zhuǎn)移的關(guān)系上仍然存在較大分歧,Leu 等[6]認(rèn)為腫瘤中缺乏功能性淋巴管,而McCarter 等[7]則認(rèn)為,淋巴管的生成是一個(gè)成功的腫瘤淋巴道轉(zhuǎn)移實(shí)驗(yàn)?zāi)P偷臉屑~。

  2.2  細(xì)胞因子的作用  惡性細(xì)胞間的相互粘著力較正常細(xì)胞間低,腫瘤細(xì)胞從原發(fā)部位脫落, 侵入細(xì)胞外基質(zhì)與基底膜中大分子蛋白粘附,啟動細(xì)胞合成并分泌各種降解酶類,降解基底膜(BM)及細(xì)胞外基質(zhì)(ECM),穿過脈管壁進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng),在循環(huán)中逃避免疫系統(tǒng)攻擊,最后穿過脈管,外滲達(dá)繼發(fā)部位形成克隆,增殖形成轉(zhuǎn)移灶。癌細(xì)胞在轉(zhuǎn)移過程中,需2次侵襲周圍組織,2次穿越血管和淋巴管基底膜。在此過程中有多種因子參與:運(yùn)動因子如分裂素能刺激細(xì)胞的遷移、趨化、吞噬等;細(xì)胞粘附因子(Cell Adhesion Molecules,CAMS )如整合蛋白、鈣粘蛋白、免疫球蛋白超家族及選擇素是介導(dǎo)細(xì)胞和細(xì)胞,細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)粘附和相互作用的轉(zhuǎn)膜糖蛋白,參與腫瘤的侵襲與轉(zhuǎn)移;腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生的胞外基質(zhì)降解酶如組織蛋白酶、金屬蛋白酶等可降解基質(zhì)使腫瘤細(xì)胞易于遷移; 歸巢因子中的尋址素和歸巢受體是一組能幫助腫瘤細(xì)胞找尋轉(zhuǎn)移靶器官的因子,位于癌細(xì)胞的歸巢受體與位于內(nèi)皮細(xì)胞的尋址素共同作用,使癌細(xì)胞離開血循環(huán)到達(dá)特定的器官;新近又發(fā)現(xiàn)一類誘導(dǎo)細(xì)胞移動的趨化因子(Chemokines),可直接調(diào)控腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)化和生長,調(diào)節(jié)腫瘤血管生成,促進(jìn)腫瘤細(xì)胞定向移動,導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞向遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移。[醫(yī)學(xué)教育網(wǎng)  搜集整理]

  2.3  微環(huán)境的影響  微環(huán)境因素以及腫瘤和宿主細(xì)胞間生物鏈對決定微轉(zhuǎn)移灶的生存和生長可能具有關(guān)鍵的作用。一定的微環(huán)境對于一些腫瘤的繁殖可能是有利的,但對于其他腫瘤則是不利的,具有明顯的器官傾向性。同時(shí)有動物實(shí)驗(yàn)證明,將不同的瘤細(xì)胞經(jīng)靜脈接種于大鼠體內(nèi),其轉(zhuǎn)移灶的發(fā)生部位不同,實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明不同的瘤細(xì)胞在不同臟器內(nèi)轉(zhuǎn)移的分布上有明顯的不同,對于每一種腫瘤都是高度特異的[8]。瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移的器官特異性是由于轉(zhuǎn)移的瘤細(xì)胞高表達(dá)靶器官內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生的粘附分子的配體, 腫瘤細(xì)胞與靶器官內(nèi)皮細(xì)胞特異性粘附以及靶器官內(nèi)生長因子對腫瘤細(xì)胞生長的影響,是構(gòu)成器官特異性轉(zhuǎn)移的主要機(jī)制[9]。各種腫瘤和宿主微環(huán)境之間關(guān)系不會完全一樣,因而在器官特異性轉(zhuǎn)移過程中,在不同器官中起主要作用的瘤細(xì)胞或宿主靶器官作用的特殊性也有所不同。

  3. 腫瘤微轉(zhuǎn)移的檢測

  目前,在臨床上,許多惡性腫瘤的原發(fā)瘤和轉(zhuǎn)移灶雖然經(jīng)手術(shù)根治切除,甚至常規(guī)病理學(xué)檢查為轉(zhuǎn)移陰性的患者,部分仍死于腫瘤的復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移。這可能與已存在的血循環(huán)、骨髓、淋巴道和不同組織器官的腫瘤微轉(zhuǎn)移有關(guān),因此,腫瘤微轉(zhuǎn)移的檢測具有重要意義。選擇合適的方法及腫瘤標(biāo)志物,可明顯提高微轉(zhuǎn)移的檢出率。

  3.1  常規(guī)連續(xù)切片HE染色法  連續(xù)切片法一般用于淋巴結(jié)的微轉(zhuǎn)移檢測,其檢出率與切片間距有很大關(guān)系,連續(xù)切片的細(xì)致分析,可從常規(guī)單張切片檢查陰性的淋巴結(jié)中檢出10%左右的微轉(zhuǎn)移[10],而連續(xù)切片法一個(gè)標(biāo)本需切幾十至幾百張切片,工作量大,臨床難以推廣,且對未形成轉(zhuǎn)移灶的少量癌細(xì)胞難以檢出,故近年來已很少使用。

  3.2  免疫組化法  腫瘤細(xì)胞均具有各自特異的細(xì)胞標(biāo)志物,免疫組化法就是選用針對腫瘤細(xì)胞特異標(biāo)志物的抗體,用顯色劑標(biāo)記,在組織細(xì)胞原位通過抗原抗體反應(yīng)和組織化學(xué)的成色反應(yīng),對組織切片、細(xì)胞涂片進(jìn)行染色,以尋找組織、血液、淋巴結(jié)、骨髓中的腫瘤細(xì)胞,以達(dá)到微轉(zhuǎn)移檢測的目的,并且可直接觀察微轉(zhuǎn)移細(xì)胞的形態(tài)。由于操作較簡便,成本相對較低, 敏感性和特異性較高, 該技術(shù)較早應(yīng)用于臨床。該方法的不足之處在于費(fèi)時(shí),費(fèi)用較昂貴,且因單抗之間存在交叉反應(yīng), 腫瘤細(xì)胞表面抗原表達(dá)分布的不均質(zhì)性、存在實(shí)際陽性染色結(jié)果判斷操作的標(biāo)準(zhǔn)化問題,易出現(xiàn)假陽性、假陰性結(jié)果。特異性抗體也可用熒光標(biāo)記,采用附計(jì)算機(jī)裝置的熒光顯微鏡對免疫熒光標(biāo)記細(xì)胞進(jìn)行掃描,可消除內(nèi)源性堿性磷酸酶的影響,確定腫瘤細(xì)胞的絕對數(shù)目,微轉(zhuǎn)移腫瘤細(xì)胞具有特異性免疫熒光可存盤,進(jìn)一步作形態(tài)學(xué)、免疫學(xué)以及分子和細(xì)胞遺傳學(xué)分析。

  3.3  流式細(xì)胞術(shù)  流式細(xì)胞術(shù)(flow cytometry , FCM)的基本原理是用熒光標(biāo)記的單抗與腫瘤細(xì)胞結(jié)合后,通過流式細(xì)胞儀即可檢測到腫瘤細(xì)胞,其最大優(yōu)點(diǎn)是可以對骨髓樣品中的腫瘤細(xì)胞進(jìn)行直接計(jì)數(shù),并且能夠?qū)⑦@些細(xì)胞分離進(jìn)行進(jìn)一步研究[11]。這一過程是完全自動化的,排除了主觀因素的干擾。孫玲等[12] 利用FCM檢測96例非小細(xì)胞肺癌患者骨髓微轉(zhuǎn)移,并且以非癌患者和正常人為對照,以實(shí)驗(yàn)組樣品細(xì)胞FI值大于對照組細(xì)胞表達(dá)熒光強(qiáng)度的上限值(±2S)判為陽性,結(jié)果經(jīng)手術(shù)治療的非小細(xì)胞肺癌患者術(shù)前骨髓微轉(zhuǎn)移檢出率為26%.該方法雖然能進(jìn)行細(xì)胞定量計(jì)數(shù),但不能提供細(xì)胞形態(tài)學(xué)依據(jù),同時(shí)由于儀器昂貴,非普通實(shí)驗(yàn)室所能承受,限制了該技術(shù)的推廣。

  3.4  聚合酶鏈反應(yīng)和逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)(PCR和 RTPCR)  該技術(shù)的原理是通過在患者的血液、淋巴結(jié)、骨髓中擴(kuò)增出腫瘤細(xì)胞標(biāo)志性基因或靶RNA來證實(shí)腫瘤細(xì)胞的存在。應(yīng)用PCR技術(shù)可擴(kuò)增存在于腫瘤細(xì)胞內(nèi)的異常DNA,首先要明確原發(fā)灶內(nèi)有無腫瘤細(xì)胞基因突變以及突變類型,若未測得突變則不能應(yīng)用PCR技術(shù)對待測轉(zhuǎn)移位點(diǎn)進(jìn)行微轉(zhuǎn)移檢測。RTPCR技術(shù)是通過擴(kuò)增腫瘤細(xì)胞特異的或組織特異的標(biāo)志物基因信使RNA來檢測腫瘤細(xì)胞的存在的。RTPCR 檢測腫瘤基因標(biāo)志物是目前認(rèn)為最適于發(fā)現(xiàn)腫瘤早期轉(zhuǎn)移的方法,其靈敏度可達(dá)10-7~10-8 ,尤其適用于微量樣本中目的基因的獲取或微量腫瘤細(xì)胞的檢測。用免疫組化等方法檢測結(jié)果為陰性時(shí),仍可用組織特異性標(biāo)志物信使RNA檢測來表明腫瘤細(xì)胞的存在。PCR 技術(shù)用于檢測基因的表達(dá),所需樣品少、省時(shí)、經(jīng)濟(jì),但也有其不足,如不能確定是否存在活的腫瘤細(xì)胞,外源基因污染、假基因干擾、RNA 的非法轉(zhuǎn)錄可致假陽性,而基因表達(dá)產(chǎn)物變異、取材的局限等可致假陰性。同時(shí),RTPCR 的靈敏度極大程度上取決于所擴(kuò)增的對象(即靶RNA) 的特異性,但目前絕大多數(shù)腫瘤細(xì)胞缺乏其特異性信使RNA , 實(shí)驗(yàn)操作上也有待于進(jìn)一步標(biāo)化。隨著新的腫瘤特異性標(biāo)志物的發(fā)現(xiàn),PCR反應(yīng)條件的優(yōu)化,RTPCR有可能成為檢測腫瘤微轉(zhuǎn)移的常規(guī)方法。

  3.5  免疫磁分離  新近建立的用于改進(jìn)循環(huán)單個(gè)瘤細(xì)胞檢測的方法,采用FITC結(jié)合抗全細(xì)胞角蛋白單克隆抗體陽性細(xì)胞,與超順磁抗FITC微珠耦聯(lián),然后進(jìn)入高梯度磁場與免疫磁性活化細(xì)胞篩選機(jī)。富集的樣本準(zhǔn)備作FCM、免疫熒光術(shù)、免疫細(xì)胞化學(xué)或RTPCR檢測[13,14]。Park 等[15,16]應(yīng)用磁珠包被的抗CEA 單抗分離腫瘤患者外周血中瘤細(xì)胞,然后進(jìn)行RTPCR ,并以常規(guī)RTPCR 作對照, 結(jié)果免疫磁珠RTPCR 和常規(guī)RTPCR 在1 ml外周血中檢出癌細(xì)胞的數(shù)量分別為101 和102 ,因此認(rèn)為免疫磁珠RTPCR 診斷微轉(zhuǎn)移的敏感性和特異性優(yōu)于常規(guī)RTPCR.免疫磁分離可提高微轉(zhuǎn)移瘤細(xì)胞檢測的敏感性,從而減少假陽性和假陰性。腫瘤轉(zhuǎn)移是一個(gè)多因素、多階段、多步驟的復(fù)雜過程。因此對腫瘤微轉(zhuǎn)移的研究也是一項(xiàng)復(fù)雜的工程。通過對腫瘤微轉(zhuǎn)移機(jī)制的深入研究,可以尋找更科學(xué)、有效的腫瘤治療方案,以提高臨床治愈率,而微轉(zhuǎn)移的檢測無疑對建立個(gè)體化的治療方案具有重要作用。如果我們能在微轉(zhuǎn)移時(shí)得到明確診斷并給以針對性治療,可望將具有微轉(zhuǎn)移的瘤細(xì)胞扼殺在轉(zhuǎn)移形成的早期,讓治療發(fā)揮最大的功效,這對減少術(shù)后轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)的形成,爭取良好的預(yù)后有重要作用。在對腫瘤微轉(zhuǎn)移的檢測中,針對不同類型的腫瘤、不同的標(biāo)本,選取不同的檢測方法,同時(shí)對現(xiàn)有的檢測方法進(jìn)行不斷改進(jìn)與革新,并進(jìn)一步研究新的檢測技術(shù),我們相信,隨著對腫瘤微轉(zhuǎn)移機(jī)制和檢測方法的深入研究,在不久的將來,將會給腫瘤的診斷、治療帶來根本性的變化。

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