来源:《华西口腔医学杂志》2018年4月第36卷第2期
作者:张美1 梁新华2 汤亚玲1
作者单位:1.口腔疾病研究国家重点实验室 国家口腔疾病临床医学研究中心四川大学华西口腔医院病理科;2.四川大学华西口腔医学院口腔颌面外科教研室,成都 610041
[摘要] 涎腺腺样囊性癌是发生于涎腺的一种非常常见的恶性肿瘤,其重要特质是嗜神经侵袭,这一特质是其在临床手术中很难被彻底切除的重要原因之一;部分肿瘤细胞的残留易导致肿瘤术后复发,成为临床治疗的一大难题。因此,深入探讨涎腺腺样囊性癌嗜神经侵袭这一特性的分子机制对克服这一难题具有重要意义,本文就涎腺腺样囊性癌嗜神经侵袭分子机制的研究进展作一综述。
[关键词] 涎腺; 腺样囊性癌; 嗜神经侵袭; 分子机制
涎腺腺样囊性癌(salivary adenoid cystic carcinoma,SACC)是发生于涎腺的一种非常常见的恶性肿瘤,以40~60岁患者居多,无明显性别差异,可发生于任何唾液腺,但以腮腺和腭腺更为常见。该肿瘤的病理类型为筛状型、管状型、实性型。光学显微镜下,肿瘤实质部分主要由导管内衬细胞及变异肌上皮细胞构成。SACC具有嗜神经侵袭的特性,即肿瘤组织包绕神经纤维,亦可出现癌细胞侵入神经束膜内或沿着神经束膜迁移扩散的生物学现象。光学显微镜下常常可以观察到肿瘤细胞位于神经束膜及神经内膜间隙下,但也有部分可见于神经轴柱间,或者癌细胞包绕神经纤维。这一特性常导致患者出现面瘫、疼痛、麻木等神经受损症状,并与其术后复发、预后及转归紧密相关[1]。除SACC外,在头颈癌[2]、胰腺癌[3]、胃癌[4]、前列腺癌[5]中同样存在癌细胞沿神经侵袭的现象。目前众多学者将肿瘤细胞的嗜神经侵袭视为肿瘤的第5种转移方式(另外4种为肿瘤的局部浸润、血行转移、淋巴途径转移和体腔植入)[6-7]。
研究[8-9]表明,在解剖学方面,神经周围常常有一些松散的潜在间隙,癌细胞能够沿这些松散的间隙生长,造成了肿瘤的嗜神经侵袭;另外,有学者[10]证明,一些肿瘤细胞拥有雪旺细胞所具有的神经内分泌特性,从而认为肿瘤细胞可能向雪旺细胞分化,获得雪旺细胞所具有的沿神经纤维生长的能力,这是其嗜神经侵袭的组织学基础。肿瘤嗜神经侵袭的分子机制相当复杂,也是目前研究的一个热点,本文就SACC嗜神经侵袭这一特性的分子机制的研究进展作一综述。
1、神经因子和黏附分子
肿瘤嗜神经侵袭不仅是癌细胞克隆性增殖并向神经扩散的结果,也是神经因子及黏附分子介导的神经和上皮相互作用的结果。Dai等[11]将小鼠神经纤维与人类胰腺癌细胞共培养,发现胰腺癌细胞的增殖率显著上升而死亡率明显降低,而且肿瘤细胞和神经细胞相互诱导并向彼此的方向运动;而将这些小鼠神经纤维与间质细胞共培养则无上述现象发生。此外,有研究[12]表明,由腺样囊性癌细胞分泌的各种神经因子及黏附分子可作用于神经纤维内的受体,导致下游信号通路激活,进而促进神经纤维向肿瘤内生长;在正反馈作用机制下,肿瘤细胞增殖分化并沿神经纤维生长,进一步促进肿瘤的嗜神经生长。
1.1 神经生长因子
神经生长因子(nerve growth factor,NGF)是含量甚微的多肽因子,可以促进特定神经元的存活、生长及分化,并且在免疫调节和肿瘤发生中发挥显著作用。神经生长因子包含有脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor,BDNF)、胶质细胞源性神经营养因子(glial-derived neurotrophic factor,GDNF)以及神经营养因子-3(neurotrophic factor-3,NT-3)等。NGF有两种受体,包括p75神经营养因子受体(p75 neurotrophin receptor,p75NTR)和酪氨酸激酶(tyrosine kinase,Trk)受体[13]。
有研究[14]证实,NGF可以增强肿瘤细胞的增殖活性及其恶性表型。在嗜神经侵袭肿瘤前列腺癌中,Yang等[15]检测到NGF的高亲和力受体Trk表达于肿瘤细胞中。另外,有学者[16]通过免疫组织化学实验证实,NGF及其受体Trk在嗜神经侵袭的腺样囊性癌标本中的表达水平明显高于非侵袭组。Kowalski等[17]同样用免疫组织化学方法检测到BDNF在腺样囊性癌中高表达,并在病理切片中观察到肿瘤组织内有神经生长。孙沫逸等[16]研究发现,由NGF及NGF受体介导的肿瘤细胞与神经细胞的结合促进了腺样囊性癌的嗜神经侵袭,其机制可能是在肿瘤细胞与神经之间存在NGF和Trk的浓度梯度,促使癌细胞沿此浓度梯度发生迁移,并与神经纤维发生特异性结合。Okada等[18-19]通过研究证实,NGF与其受体结合,导致丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)信号通路激活,使基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases,MMPs)表达上调,从而导致肿瘤嗜神经侵袭。另外,也有学者[20-21]证实,在腺样囊性癌中,NGF可以通过上调S100钙结合蛋白A4(S100 calcium binding protein A4,S100A4),下调E-钙黏蛋白使肿瘤间细胞的黏附力下降,侵袭转移能力上升。
1.2 黏附分子
1.2.1 神经细胞黏附分子(neural cell adhesion molecule,NCAM) NCAM是非钙依赖性黏附因子,主要参与神经细胞之间或神经细胞与肌肉之间突触的形成。研究[22]表明,腺样囊性癌细胞可分泌NCAM,NCAM赋予了肿瘤亲神经的特性,进而侵袭神经。Kameda等[23]研究证实,在10例检测到神经细胞黏附分子的胰腺癌患者中,9例患者的肿瘤组织表现出高度嗜神经侵袭的特征。唐峰等[24]在研究SACC时发现,NCAM在发生神经浸润侵袭的肿瘤中的表达明显高于未发生神经侵袭者;此外,通过对腺样囊性癌肿瘤细胞进行体外培养,Fran?a等[25]发现NCAM主要位于肿瘤细胞的伪足处。Fukuda等[26]发现,在SACC中活化的核因子-κB (nuclear factor,NF-κB)可以使NCAM的表达上调,促进肿瘤细胞黏附于神经组织。
1.2.2 细胞黏附分子(intercellular adhesion molecule,ICAM) ICAM属于免疫球蛋白超家族,该分子可促进肿瘤细胞与神经组织间的相互作用,与肿瘤的嗜神经侵袭密切相关。Maruya等[27]利用体外功能实验和逆转录聚合酶链反应对头颈部鳞状细胞癌组织中ICAM分子进行了一系列的研究,结果表明,在有侵犯神经的肿瘤组织中ICAM分子存在过表达现象,而且ICAM分子可能是通过磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphoinositide 3-kinases,PI3K)以及苏氨酸-丝氨酸蛋白激酶B(threonine-serine protein kinase B,Akt)信号通路来介导肿瘤的嗜神经侵袭。在SACC中,ICAM也呈高表达且与肿瘤的复发及转移密切相关[28]。
上皮钙黏素E是一种钙依赖性的ICAM,位于16q22.1,其表达与肿瘤的发生、侵袭及转移密切相关。Zhang等[29]发现,在正常涎腺组织中,上皮钙黏素E的表达呈强阳性,而在腺样囊性癌组织中上皮钙黏素E的表达则下调或缺失,由此推测,上皮钙黏素E有可能参与了腺样囊性癌的发生发展及嗜神经侵袭。
2 、酶
肿瘤组织分泌的蛋白水解酶可以降解组织中的蛋白质成分,促进肿瘤外基质的降解,从而实现肿瘤向周围组织的侵袭及转移。
2.1 MMPs
MMPs是一种非常重要的蛋白水解酶,其主要生物学功能是降解细胞外基质;其功能调节主要依靠其抑制剂——金属蛋白酶组织抑制剂(tissue inhibitor of metalloproteinase,TIMP)来实现,MMPs及TIMPs的平衡对于维持组织新陈代谢具有重要意义。Cai等[30]发现,就早期胚胎生长发育过程而言,起源于神经管的神经嵴细胞的运动迁徙过程受到了MMPs的调控,这表明MMPs能够有效地水解神经束周围的基质蛋白成分。研究[31]表明,在嗜神经侵袭的肿瘤如胰腺癌、胆管癌中,MMP-9呈高表达;唐峰等[24]研究了53例SACC患者癌组织中MMP-2和MMP-9的表达情况,结果发现,二者在有神经浸润侵袭的SACC患者中的表达水平远远高于无神经侵袭的SACC患者。Koivunen等[32]设计了MMP-2和MMP-9的特异性抑制剂,它是一种包含有组氨酸-色氨酸-鸟苷酸-苯丙氨酸序列的环状多肽,并将其应用于动物模型实验中,结果表明,这种环肽对肿瘤的局部侵袭及远处转移有明显地抑制作用,为肿瘤的基因治疗提供了新的思路。
另外,在SACC中,细胞外MMPs诱导剂在有神经侵袭的SACC中存在高表达;利用细胞外MMPs诱导剂的拮抗剂或通过RNA干扰使其基因沉默,可见MMPs的分泌明显减少,同时SACC细胞的增殖及嗜神经侵袭能力显著下降[33-34]。因此,MMPs可能在癌细胞脱离癌巢及神经侵袭浸润过程中发挥着重要作用。
2.2 酪氨酸激酶C(tyrosine kinase C,TrkC)
TrkC是一种由酪氨酸激酶原癌基因编码的蛋白质,是NT-3的一种高亲和力受体。NT-3识别并结合TrkC后可引起细胞磷酸化,同时使得细胞内的酪氨酸激酶信号转导通路活化,在神经系统的生长及发育过程中起到重要的调控作用[35]。
研究[36]证实,具有嗜神经侵袭特性的一些恶性肿瘤,比如前列腺癌、胰腺癌中TrkC呈现出过表达。孙沫逸等[37]发现,TrkC在有神经侵袭的SACC中表达明显高于未发生神经侵袭的SACC。由此可见,TrkC有可能是SACC沿神经浸润和侵袭的重要指征,其可能机制为,由神经系统来源的雪旺细胞及神经元分泌的NT-3使神经周围形成了以神经为中心的NT-3浓度梯度,肿瘤细胞顺着这种浓度梯度运动,当接近神经元及雪旺细胞时,由神经组织分泌的NT-3就会与癌细胞分泌的TrkC识别并发生特异性结合,使得胞内的信号通路活化,引起肿瘤细胞的移动及侵袭能力增强,并沿着NT-3浓度梯度向神经组织作定向运动。在这样的神经-肿瘤微环境中,肿瘤细胞沿神经纤维方向继续增殖分化,最终导致肿瘤的嗜神经侵袭。
3 、基因
3.1 Notch-1基因沉默
Notch通路是一种对多数组织正常生长发育具有重要作用的信息传导系统,可以调控细胞的生长分化、增殖凋亡,在细胞黏附和上皮-间质转化过程也起重要作用;此信号系统的异常会导致组织的异常生长和发育;Notch也可与其配体结合,影响肿瘤的发生和发展[38]。
Notch-1最初在T淋巴细胞白血病患者中被分离鉴定出来,提示Notch信号通路在某种意义上可能与人类肿瘤存在密切关联。顾盼等[38]通过研究证实,Notch信号通路能够促进SACC的侵袭及转移。另外,有学者[39]在体外细胞实验的研究中证实,SACC肿瘤组织中Notch-1及Notch-4的过度表达明显增强了SACC的侵袭及转移能力。张庆庆等[40]利用定量聚合酶链式反应以及免疫组织化学实验的方法发现,Notch-1基因的表达水平在SACC嗜神经侵袭组明显升高;更重要的是,通过RNA干扰技术,使Notch-1基因的表达受到抑制后,SACC肿瘤细胞的体外侵袭浸润神经的能力显著下降。
3.2 P53基因下调
P53基因是一种抑癌基因,其突变发生率在不同类型的肿瘤有显著差异,在头颈部肿瘤中的突变率高达50%~70%。P53基因突变可以促进嗜神经侵袭肿瘤,如乳腺癌的上皮间质转化,从而使肿瘤细胞的抗凋亡能力、迁移及侵袭能力显著上升[41-42]。王雪峰等[43]对SACC中突变型P53的表达情况进行了一系列的研究,发现SACC的发生、发展、浸润、嗜神经侵袭及转移都与P53基因的表达情况紧密相关。杨向明等[44]研究证实,P53基因在SACC嗜神经侵袭组的表达较非侵袭组明显下调;利用RNA干扰实验抑制SACC肿瘤细胞中P53基因的表达后,SACC细胞可发生上皮间质转化,这种发生转化的细胞的增殖活性及抗凋亡能力明显增强,在体外实验中,其侵袭浸润神经的能力也显著增强。
3.3 Reck基因下调
Reck基因存在于各种人类正常组织中,被认为是一种新的肿瘤抑制基因,在抑制肿瘤血管生成、侵袭和转移中发挥重要作用[45]。研究[46]表明,Reck可通过抑制MMPs的活性,尤其是MMP-2、MMP-9及膜型MMPs或减少MMPs的分泌来发挥作用。Reck基因的下调可能参与了许多肿瘤,包括胰腺癌[47]、结直肠癌[48]、乳腺癌[49]、肝癌[50]的嗜神经侵袭。在以上肿瘤中,Reck的下调使其对MMPs直接或间接的抑制作用丧失,从而有利于肿瘤的神经侵袭及转移[51]。
在神经侵袭的SACC肿瘤细胞中,Reck的表达明显降低,且Reck表达与MMPs呈明显负相关[52]。通过DNA甲基化核苷抑制剂5-甲基-2脱氧胞苷(5-aza-2’deoxycytidine)及DNA甲基化的非核苷抑制剂表没食子儿茶素-3-没食子酸酯(epigallocatechin-3-gallate)均可逆转Reck的超甲基化,抑制肿瘤细胞的侵袭转移能力[53]。
4 、趋化因子及转录因子
4.1 趋化因子
目前趋化因子及其受体在肿瘤发生发展中的作用受到了学者们的高度关注。有关CC类趋化因子配体5(chemokine C-C motif ligand 5,CCL5)及与其特异性结合的趋化因子受体5(chemokine C-C motif recepter 5,CCR5)和CXC类趋化因子配体12(chemokine C-X-C motif ligand 12,CXCL12)及与其特异性结合的趋化因子受体4(chemokine C-X-C motif receptor 4,CXCR4)在SACC浸润侵袭神经中的作用已经有较多的研究和探讨。申志远等[54]通过免疫组织化学实验证实,趋化因子受体CCR5在正常涎腺组织中的表达呈阴性,而在SACC患者中表达阳性;另外,在SACC中,趋化因子CCL5通过与其受体相互作用,不仅可使SACC肿瘤细胞的增殖分化能力增强,其侵袭转移能力也显著增强,表明CCL5与其受体的结合可能在SACC嗜神经侵袭过程中发挥重要作用。亚细胞水平的实验研究[54]发现,CCL5及其受体CCR5的结合可引起肿瘤细胞内钙离子的跨膜转运和肌动蛋白的重新排列,表明二者的结合是功能性结合,同时也是SACC肿瘤细胞侵袭转移的分子基础;通过受体阻断剂Maraviroc阻断CCL5与CCR5的结合以后,SACC肿瘤细胞钙离子的跨膜运动及肌动蛋白的重排相应地受到抑制。
研究[55]发现,嗜神经侵袭的SACC中趋化因子受体CXCR4的表达量明显高于非嗜神经侵袭的肿瘤组织。CXCR4可能通过与产生于神经组织的CXCL12发生特异性识别结合,启动一系列的信号转导通路,使MMPs表达上调,从而促进SACC的嗜神经侵袭[56-57]。CXCL12/CXCR4信号轴也可以使NGF的表达上调,促进神经突生长,进而促进肿瘤的嗜神经侵袭[58]。
4.2 转录因子
4.2.1 Slug Slug属于锌指转录因子家族的重要成员,在嗜神经侵袭肿瘤乳腺癌[59]、胰腺癌[60]、SACC[61]组织标本中的表达水平明显高于正常组织。Slug主要通过上调MMPs诱导因子引起E-钙黏素下调来促进肿瘤细胞的上皮间质转化过程,进而促进肿瘤的神经侵袭及远处转移[62-63]。另外,胡志强等[64]通过免疫组织化学方法证实,Slug在SACC肿瘤组织中的表达呈强阳性,其表达水平与SACC的临床及病理分期呈明显正相关,并与SACC的亲神经侵袭及远处转移密切相关。通过沉默Slug能明显抑制SACC肿瘤细胞的侵袭浸润神经及转移的能力。此外,Slug可能通过MAPK信号通路来促进SACC肿瘤细胞的嗜神经侵袭,通过MicroRNA-181a靶向抑制MAPK-Slug信号通路后,SACC的侵袭转移能力显著下降[65]。
4.2.2 NF-κB NF-κB是属于Rel蛋白家族的一种转录因子,其N-末端含有高度保守的同源结构域,该结构域由三部分组成,包括二聚体化区、核定位序列以及DNA结合区。正常情况下,NF-κB及其抑制剂(inhibitor of NF-κB,IκB)构成复合物,在细胞质中处于非活性状态,当被激活因子刺激时,IκB激酶激活,IκB降解,NF-κB得以释放并活化,核定位序列暴露,此时活化的NF-κB从细胞质转移到细胞核,并与相对应的反应元件结合,进而调节肿瘤相关基因的表达[66]。
有神经浸润的前列腺癌[67]、胰腺癌[68]、乳腺癌[69]患者肿瘤组织中NF-κB的表达明显高于无神经浸润者;另外,在SACC肿瘤组织中,高转移细胞株NF-κB活性和核定位比例均高于低转移细胞株,NF-κB还可能通过抵抗细胞死亡信号通路参与SACC的侵袭转移过程[70]。Zhang等[71]的研究发现,NF-κB在有神经浸润侵袭的SACC组织标本中的表达水平明显高于无嗜神经侵袭组。NF-κB可以通过诱导CXCL12/CXCR4来促进肿瘤的嗜神经侵袭[72-73],还可以通过上调MMPs、GDNF及NCAM来促进肿瘤的神经浸润和侵袭[14,74]。
5 、蛋白多糖(proteoglycans,PGs)
PGs是一种由核心蛋白和糖胺多糖相连而构成的大分子复合物,由木糖转移酶催化合成。PGs构成细胞外基质的主要成分,在肿瘤发生、侵袭、转移过程中的作用也引起了学者们的关注。
研究[75]表明,PGs在肿瘤组织中的含量通常都较与其对应的正常组织高,因为SACC中的肌上皮细胞分泌的PGs为SACC的生长发育提供了充足的养分。石宏等[76]和张艳宁等[77]通过RNA干扰技术抑制SACC肿瘤组织中木糖转移酶基因表达,SACC肿瘤细胞合成与分泌PGs的功能受到了抑制,肿瘤细胞的增殖分化、侵袭浸润神经、转移等生物学行为也受到明显阻遏和抑制,由此推测,木糖转移酶基因可能成为SACC基因治疗的新靶点。
综上所述,SACC侵袭浸润神经的机制是非常复杂的,对SACC嗜神经侵袭的分子机制进行细致全面地研究,有助于对具有侵袭浸润神经特质的SACC患者采取更有效、更有针对性的措施,从而提高SACC患者的疗效,减少复发。
目前对SACC嗜神经侵袭具体分子机制的研究工作还处于起步阶段,仍有许多问题亟待解决,以后需要对SACC进行更加深入的探讨,从而更好地服务于临床工作。
[参考文献](略)
详见《华西口腔医学杂志》2018年4月第36卷第2期