大肠癌淋巴结转移相关分子的研究进展

作者               作者单位

徐燕平    滨州医学院临床学院，山东省，256610　

金世禄    滨州医学院附属滨州市人民医院消化科

一、细胞外基质降解

1. 基质金属蛋白酶(MMP)：MMP是一类能降解细胞外基质的蛋白酶，在肿瘤的侵袭和转移中发挥重要作用[1]。MMP-9是MMP家族中的一个被称为明胶酶B或Ⅳ型胶原酶，它能水解基底膜的Ⅳ型胶原，而且有利于血管平滑肌细胞的迁移[2]。国外有研究显示，在大肠癌中，MMP-9的表达比正常人显著增高。MMP-9的过表达与大肠癌的淋巴结转移有关[3]。

对于MMP-9引起淋巴结转移的作用机制，Xing等[4]应用PCR-RFLP技术对大肠癌患者和对照组进行MMP-9-1562C>T 和 279R>Q 多态现象的基因分型，发现MMP-9-1562C>T的多态现象影响大肠癌的淋巴结转移。

Unsal等[5]对大肠癌中MMP-2、MMP-9的表达研究发现，MMP-9的表达与肿瘤分化密切相关，其表达增高的患者预后不良，生存率下降。MMP-9可以成为生存率下降的一个独立预测因子。而MMP-2与临床病理参数无明显相关。

2. 基质金属蛋白酶组织抑制因子(TIMP)：TIMP是MMP的特异性抑制剂，它能抑制MMP的活性，下调其细胞外基质降解能力，抑制肿瘤的侵袭[6]。1983年Welgus首次报道了TIMP，至今已发现4种：TIMP-1、TIMP-2、TIMP-3及TIMP-4。MMP和TIMP相互作用，使细胞外基质处于动态平衡中。二者间失调可导致细胞外基质降解，从而导致多个环节生理和病理过程的改变，促进肿瘤的演进[7]。

国内刘旸等[8]采用免疫组化法对大肠癌组织的TIMP-1进行检测，结果显示TIMP-1在正常大肠组织表达率为100%，在大肠癌组织表达下降，且淋巴结转移大肠癌组表达低于无淋巴结转移组。因此，TIMP-1表达程度与大肠癌淋巴结转移呈负相关，在大肠癌的发生发展和转移中，TIMP-1起着重要的阻碍作用。它可以作为判断肿瘤恶性程度和转移的一项生物学指标。不过，在Unsal等[5]对大肠癌的TIMP-1、TIMP-2表达的研究中指出，两者与各项临床病理参数无明显相关，不能预测生存率。

另外，尿激酶型纤溶酶原激活物(uPA)及纤溶酶原激活物抑制剂也参与了细胞外基质的降解过程，可能与肿瘤转移、侵袭有关。有学者利用uPA、MMP-9的作用机制，研究大肠癌治疗的新途径[9]。

二、细胞黏附和迁移

许多黏附分子在肿瘤的进展中起了重要作用。多种不同功能的细胞黏附分子参与了细胞间及细胞与胞外基质间的相互作用。

1. 钙黏素：钙黏素是钙依赖性跨膜黏附分子，对细胞的识别、特异性黏附有重要作用，是细胞形态形成的重要调节因子[10]。

上皮细胞钙黏蛋白(E-cadherin)是钙黏素家族中的一个，是肠上皮细胞间主要的黏附分子，作用是介导上皮细胞间的黏附及维持上皮细胞完整性[11]。Kwak等[12]分析了E-cadherin在大肠癌中的表达显示，E-cadherin的减少表达与肿瘤的去分化、分期及淋巴结转移有关，并且提示较差的生存率。Ngan等[13]研究了多个黏附分子在大肠癌中的表达指出，E-cadherin与肿瘤分化呈负相关，与淋巴结转移也有关，同时作者提出了另一种黏附分子CD44与肿瘤转移侵袭有关。在Ⅱ期大肠癌中，CD44与E-cadherin表达的缺失预后较差。二者联合可作为大肠癌的预测指标，特别是指导Ⅱ期大肠癌的治疗。

2. 整合素：整合素是一类由α、β两条链经非共价键连接而成的异二聚体跨膜糖蛋白，通过介导细胞与胞外基质的黏附，整合素可将细胞外微环境信号以独特的途径转导至细胞内，参与细胞多种功能，如细胞的生长、分化、迁移，肿瘤的侵袭及转移等[14-16]。α、β有多个亚单位，二者相互连接成多种不同的整合素分子。不同整合素分子在同一种肿瘤或不同肿瘤的生长、侵袭、迁移中的作用可能是不同的。

β1亚家族整合素与细胞间黏附、迁移有关，能与基质成分结合[16]。大肠癌细胞主要表达整合素α5β1和整合素α3β1。早期有研究分析β1型整合素在大肠癌中的表达，由于分子糖基化改变，使得β1型整合素表达改变，这种变化与淋巴结转移和肿瘤浸润深度有相关性[17]。童华生等[18]通过阻断β1型整合素发现，大肠癌LoVo细胞与Ⅰ型胶原的黏附能力下降，提示膜β1型整合素可能与 LoVo细胞高转移潜能有关，它可能成为大肠癌黏附、侵袭和转移的重要蛋白质分子。

细胞与胞外基质的相互作用，是肿瘤细胞播散转移的决定因素。国外Gulubova等[19]曾对细胞的纤维连接蛋白、黏蛋白及它们的整合素受体进行了研究。他们用免疫组化方法检测了上述蛋白在消化道肿瘤及转移灶中的表达差异，细胞外基质蛋白(纤维连接蛋白、黏蛋白)及整合素受体在原始肿瘤及肝转移灶中表达增高，而在淋巴结转移灶中表达下降。下降的原因考虑为淋巴结的转移受免疫调节细胞的抑制，从而限制细胞外相关蛋白的表达。研究还表明上述蛋白参与了细胞生长、黏附、迁移、凋亡等多个过程。另外，有学者研究整合素相关激酶发现，其在大肠癌的侵袭、转移中表达显著增高，可能通过活化β-连环蛋白、下调E-cadherin等途径进行调节[20]。

3. 其他相关黏附分子：神经细胞黏附分子(NCAM或CD56)是一类免疫球蛋白样黏附蛋白，介导着细胞间和细胞与间质的黏附作用，具有结构、功能的多样性[21]。有研究表明NCAM的低表达与大肠癌进展有关，并成为大肠癌演进的典型特征[22-23]。然而，Fernández-Briera等[24]研究指出，大肠癌组的NCAM表达比对照组显著增高，其表达与淋巴结转移有关。他提出了与聚硅酸盐(PSA)相关的NCAM的表达，与以往的NCAM加以区别，解释了矛盾可能的原因，为以后的研究提供了新方向。

此外，前面提到的CD44也是常见的黏附分子，它的表达与大肠癌淋巴结转移呈负相关，因此它表达的缺失是潜在转移的标志[25]。CD151是一种膜蛋白，作用于细胞的黏附和运动，转移肿瘤CD151的表达比原始肿瘤高[26]。

三、生长因子类

1. 血管内皮生长因子(VEGF)：在肿瘤的淋巴结转移中，新生血管的产生发挥了重要作用。VEGF作为一类特异性的血管生成的调控因子，逐渐受到人们的重视。它能增强血管内皮细胞的增殖、分化、迁移，通过抑制凋亡加强内皮细胞的存活。同时增强血管的渗透性，促进肿瘤中新血管的形成。因此成为肿瘤中的血管生成的主要促进因子[27]。

有文献说明了VEGF生成血管的作用，与肿瘤中的血道转移有关。那么它与肿瘤中的淋巴结转移有关吗?Hirakawa等[28]通过转基因小鼠实验发现，VEGF能够诱导VEGFR-2表达增殖活跃的肿瘤相关淋巴管，从而促进肿瘤淋巴管的生成及区域淋巴结转移。VEGF能作用于血管和淋巴管。国内学者梁启廉等[29]运用免疫组化SP法检测大肠癌组织和癌周正常组织中VEGF的表达水平发现，VEGF在大肠癌组织中的阳性表达明显高于癌旁正常组织，两者比较差异有统计学意义。同时，VEGF表达水平与大肠癌组织学分化程度、浸润深度、TNM分期及淋巴结转移有关，由此提示VEGF可作为反映大肠癌生物学行为的一个重要指标。还指出，应用VEGF、VEGFR的单克隆抗体，可以阻断VEGF诱发的内皮细胞信号传导，抑制肿瘤血管的形成。由此，我们可以考虑研发针对VEGF、VEGFR的药物治疗肿瘤。

2. 胰岛素样生长因子受体(IGFIR)：IGFIR属于酪氨酸激酶受体家族，能增强细胞周期循环，抑制细胞凋亡，最终会导致肿瘤细胞生长旺盛，增强肿瘤的侵袭性[30-31]。Zhang等[32]通过免疫组化染色技术对正常人、大肠腺瘤患者及大肠癌患者分别检测IGFIR、VEGF、VEGF-3的表达，结果显示相比正常人和腺瘤患者，癌症组的表达显著增高。其中有淋巴结转移的大肠癌患者与无淋巴结转移的相比，IGFIR的表达增高。IGFIR的表达与淋巴结转移的联系有显著性。他们分析IGF-I与IGFIR结合，刺激信号通过PI3K途径介导VEGF、VEGF-3的表达增高，从而促使血管生成，促进肿瘤的进展和转移;同时提出三者的高度共表达能更好地预测淋巴结转移，提示预后不良，从而为以后淋巴结转移的诊断和大肠癌的治疗提供新思路。

关于大肠癌淋巴结转移的分子还有很多，近来有研究指出COX-2、转化生长因子、人高迁移率族蛋白1(HMGB1)等分子与大肠癌淋巴结转移有关[33-34]。

由于大肠癌淋巴结转移与肿瘤分期及预后关系密切，因此研究其影响因素十分关键。以往对大肠癌的肿瘤的大小、分化程度、浸润深度等因素已有诸多研究，本文着重叙述了影响大肠癌淋巴结转移的相关分子的研究进展。随着研究的深入，更多的相关分子会被发现，各种分子的作用机制会逐步明确，为以后大肠癌的诊断治疗提供帮助。

【参考文献】

[1]　Page-McCaw A，Ewald AJ，Werb Z.Matrix metalloproteinases and the regulation of tissue remodelling.Nat Rev Mol Cell Biol,2007,8(3)：221-233. 17318226

[2]　Gum R，Lengyel E，Juarez J，et al.Stimulation of 92-kDa gelatinase B promoter activity by ras is mitogen-activated protein kinase kinase 1-independent and requires multiple transcription factor binding sites including closely spaced PEA3/ets and AP-1 sequences.J Biol Chem,1996,271：10672-10680. 8631874

[3]　Illemann M， Bird N， Majeed A，et al.MMP-9 is differentially expressed in primary human colorectal adenocarcinomas and their metastases.Mol Cancer Res,2006,4(5)：293-302. 16687484

[4]　Xing LL， Wang ZN， Jiang L，et al.Matrix metalloproteinase-9-1562C>T polymorphism may increase the risk of lymphatic metastasis of colorectal cancer.World J Gastroenterol,2007,13(34)：4626-4629. 17729419

[5]　Unsal D，Akyurek N，Uner A，et al.Gelatinase B expression as a prognostic factor in patients with stage II/III rectal carcinoma treated by postoperative adjuvant therapy.Am J Clin Oncol,2008,31(1)：55-63. 18376229

[6]　Horiguchi N， Takayama H， Toyoda M，et al.Hepatocyte growth factor promotes hepatocarcinogenesis through c-Met autocrine activation and enhanced angiogenesis in transgenic mice treated with diethylnitrosamine.Oncogene,2002,21(12)：1791-1799. 11896611

[7]　Samantaray S， Sharma R， Chattopadhyaya TK，et al.Increased expression of MMP2 and MMP9 in esophageal squamous cell carcinoma.J Cancer Res Clin Oncol,2004,130(1)：37-44. 14569466

[8]　刘旸，姜泊，童华生，等.基质金属蛋白酶组织抑制因子-1在大肠癌中的表达.南方医科大学学报，2006,26(5)：699-670.

[9]　Miyake K，Shimada M，Nishioka M，et al.Downregulation of matrix metalloprotease-9 and urokinase plasminogen activator by TX-1877 results in decreased tumor growth and metastasis on xenograft model of rectal cancer.Cancer Chemother Pharmacol,2009,64(5)：885-892. 19214512

[10]　Takeichi M.Cadherin cell adhesion receptors as a morphogenetic regulator.Science,1991,251(5000)：1451-1455. 2006419

[11]　Jawhari A，Farthing M，Pignatelli M.The importance of the E-cadherin-catenin complex in the maintenance of intestinal epithelial homoeostasis：more than intercellular glue? Gut,1997,41(5)：581-584. 9414960

[12]　Kwak JM，Min BW，Lee JH，et al.The Prognostic Significance of E-Cadherin and Liver Intestine-Cadherin Expression in Colorectal Cancer.Dis Colon Rectum,2007,50(11)：1873-1880. 17828401

[13]　Ngan CY，Yamamoto H，Seshimo I，et al.A multivariate analysis of adhesion molecules expression in assessment of colorectal cancer.J Surg Oncol,2007,95(8)：652-662. 17443723

[14]　Ke JJ，Shao QS，Ling ZQ.Expression of E-selectin，integrin beta1 and immunoglobulin superfamily member in human gastric carcinoma cells and its clinicopathologic significance.World J Gastroenterol,2006,12(22)：3609-3611. 16773720

[15]　Rajeswari J，Pande G.The significance of alpha 5 beta 1 integrin dependent and independent actin cytoskelton organization in cell transformation and survival.Cell Biol Int,2002,26(12)：1043-1055. 12468380

[16]　Heyder C， Gloria-Maercker E，Hatzmann W，et al.Role of the beta1-integrin subunit in the adhesion，extravasation and migration of T24 human bladder carcinoma cells.Clin Exp Metastasis,2005,22(2)：99-106.16086230

[17]　Fujita S，Watanabe M，Kubota T，et al.Alteration of expression in integrin β1-subunit correlates with invasion and metastasis in colorectal cancer.Cancer Lett,1995,91(1)：145-149. 7538447

[18]　童华生，赖晓嵘，张亚历，等.β1整合素抗体阻断对LoVo细胞与Ⅰ型胶原黏附的影响.广东医学，2008,29(3)：399-401.

[19]　Gulubova M， Vlaykova T. Immunohistochemical assessment of fibronectin and tenascin and their integrin receptors alpha5beta1 and alpha9beta1 in gastric and colorectal cancers with lymph node and liver metastases.Acta Histochem,2006,108(1)：25-35.16430945

[20]　Bravou V，Klironomos G，Papadaki E，et al.ILK over-expression in human colon cancer progression correlates with activation of β-catenin，down-regulation of E-cadherin and activation of the Akt-FKHR pathway.J Pathol,2006,208(1)：91-99.16278819

[21]　Goridis C， Brunet JF. NCAM：structural diversity，function and regulation of expression.Semin Cell Biol,1992,3(3)：189-197.1623208

[22]　Huerta S，Srivatsan ES，Venkatesan N，et al.Alternative mRNA splicing in colon cancer causes loss of expression of neural cell adhesion molecule.Surgery,2001,130(5)：834-843. 11685193

[23]　Cavallaro U，Christofori G.Multitasking in tumor progression：signalling functions of cell adhesion molecules.Ann N Y Acad Sci,2004,1014：58-66.15153420

[24]　Fernández-Briera A， García-Parceiro I，Cuevas E，et al.Effect of human colorectal carcinogenesis on the neural cell adhesion molecule expression and polysialylation.Oncology,2010,78(3/4)：196-204.20414008

[25]　Kunimura T， Yoshida T，Sugiyama T，et al.The Relationships Between Loss of Standard CD44 Expression and Lymph Node，Liver Metastasis in T3 Colorectal Carcinoma.J Gastrointest Canc,2009,40(3/4)：115-118.19937401

[26]　Chien CW，Lin SC，Lai YY，et al.Regulation of CD151by Hypoxia Controls Cell Adhesion and Metastasis in Colorectal Cancer.Clin Cancer Res,2008,14(24)：8043-8051. 19073968

[27]　Lequerica-Fernández P，Astudillo A，de Vicente JC.Expression of vascular endothelial growth factor in salivary gland carcinomas correlates with lymph node metastasis.Anticancer Res,2007,27(5B)：3661-3666.17972532

[28]　Hirakawa S，Kodama S，Kunstfeld R，et al.VEGF-A induces tumor and sentinel lymph node lymphangiogenesis and promotes lymphatic metastasis.J Exp Med,2005,201(7)：1089-1099.15809353

[29]　梁启廉，陈小东，王三明，等.VEGF和metastin在大肠癌组织中的表达.南方医科大学学报，2007,27(10)：1584-1587.

[30]　Baserga R，Hongo A，Rubini M，et al.The IGF-I receptor in cell growth，transformation and apoptosis.Biochim Biophys Acta,1997,1332(3)：105-126.9196021

[31]　Zhang D，Samani AA，Brodt P.The role of the IGF-I receptor in the regulation of matrix metalloproteinases，tumor invasion and metastasis.Horm Metab Res,2003,35(11/12)：802-808.14710361

[32]　Zhang C，Hao L，Wang L，et al.Elevated IGFIR expression regulating VEGF and VEGF-C predicts lymph node metastasis in human colorectal cancer.BMC Cancer,2010,10：184.20459642