文章信息
- 刘九洋,李雁. 2015.
- LIU Jiuyang, LI Yan. 2015.
- 乳斑与腹膜转移癌的相关性研究进展
- Progress in Relevance of Milky Spots and Peritoneal Carcinomatosis
- 肿瘤防治研究, 2015, 42(06): 618-621
- Cancer Research on Prevention and Treatment, 2015, 42 (06): 618-621
- http://www.zlfzyj.com/CN/10.3971/j.issn.1000-8578.2014.09.002
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文章历史
- 收稿日期:2014-08-06
- 修回日期:2014-10-29
腹膜转移癌多发于胃癌、结直肠癌、卵巢癌等腹腔内的播散转移,核心症状包括难治性腹水、顽固性腹痛和进展性肠梗阻[1]。癌细胞腹膜转移机制与血行转移、淋巴转移不同[2],涉及黏附、降解、移动、血管生成和免疫逃逸等方面,各方面都有多种基因改变和生物活性物质参与。转移癌的形成是癌细胞和肿瘤微环境协同作用的结果,微环境的研究日益受到重视[3]。腹膜微环境存在一种特殊的淋巴样组织[4],即乳斑,其特殊结构、功能适应癌细胞定植后形成微小转移灶。“种子-土壤”学说[5]表明癌细胞自原发灶脱落入腹腔,成为游离癌细胞(种子),保持侵袭性并游走,选择性种植于乳斑(土壤),以乳斑微转移灶为基础,最终形成全腹腔广泛转移。 1 乳斑的形态、大小、分布
乳斑主要位于人和其他哺乳动物网膜表面,形态多样、大小不一,呈不透明的斑块状[6]。几乎所有乳斑都是沿着网膜动静脉的第一和第二分支分布。根据乳斑与网膜血管的位置关系,可以把乳斑分为远离血管的Ⅰ型乳斑和靠近血管的Ⅱ型乳斑[7]。两型乳斑均为圆形或椭圆形,直径90.5~361.2 μm[8]。
乳斑广泛分布于腹膜腔和胸膜腔[9]。在腹腔中,乳斑分布不均匀,主要分布在大网膜上,其他依次为盆腹膜、肠系膜、后腹膜,而肝脏、前腹膜、胃壁、小肠壁含量最少。在胸腔中,乳斑主要存在心包后的胸膜皱褶处,即心包膜与隔膜之间的位置,形态上比网膜乳斑大。 2 乳斑的组织学
2.1 细胞层次
乳斑表层由间皮细胞覆盖,扫描电子显微镜下观察间皮细胞具有微绒毛,透射电子显微镜下观察间皮细胞不连续处即形成所谓的乳斑小孔,较小的乳斑小孔直径为1~3 μm,较大的则为4~10 μm。该处相邻间皮细胞间的裂隙由浆液掩盖,其下缺乏基底膜,偶有稀疏的结缔组织纤维[10]。
乳斑内层由巨噬细胞、淋巴细胞等免疫细胞与基质细胞围绕着肾小球样的毛细血管床构成,见图 1。网膜血管的显著特点是存在大量分支血管,并在组织边缘附近形成扭曲的肾小球样的毛细血管床[11]。免疫细胞等在这些毛细血管床周围和里面集合而形成乳斑,也即是腹腔宿主防御的主要免疫结构。Krist等[6]采用单克隆抗体和免疫过氧化酶标记的方法研究人大网膜乳斑结果显示,巨噬细胞占68%、B淋巴细胞占10%、T淋巴细胞占10%,其余为肥大细胞和基质细胞。主要功能细胞巨噬细胞呈圆形或椭圆形,直径约6.5~9 μm,细胞表面有许多胞质突起形成伪足。巨噬细胞多以单层或多层聚集,偶见游走细胞。其他的结构成分包括浆细胞、成纤维细胞和间叶细胞,也有胶原纤维、网状纤维和弹性纤维[12]。
2.2 组织学染色Collins等[13]通过大网膜HE染色,显示乳斑表层间皮细胞排列疏松,缺乏基底膜,偶有巨噬细胞穿插其间。内层毛细血管丛迂曲走行,密度高,层次丰富,呈海绵状几乎充满乳斑区,并构成乳斑的基本骨架。血管周围聚集多量淋巴细胞,不同成熟程度的巨噬细胞则围绕淋巴细胞以单层聚集,偶成多层。嗜银染色可显示乳斑底层存在网状纤维,相互交织,网格状排列。 3 乳斑的生理功能
网膜中含有脂肪细胞、血管和淋巴管,免疫细胞、基质细胞以及位于间皮细胞下的结缔组织[14],调节腹腔内液体和溶质的运输,感知、修复损伤,促进血管增生,对抗感染,作为干细胞来源,产生调节因子,储存并提供脂质,是腹腔稳态的调整中枢[15]。
乳斑作为网膜上的特殊功能集团,是腹腔巨噬细胞等免疫细胞生成和释放的主要来源[16],以其内层丰富的毛细血管为基础,将免疫细胞成分排放到血管周围,生理状态下这些细胞处于静止待命状态,此时的乳斑可称为休眠型乳斑。如遇异常,乳斑内的巨噬细胞等免疫细胞可以通过乳斑小孔进入腹腔成为游离细胞,分化成熟,吞噬杀伤肿瘤细胞等。 4 乳斑和腹膜转移癌的关系
4.1 乳斑的肿瘤种植反应
不同免疫原刺激乳斑,会产生不同的病理反应,包括乳斑体积变化、免疫细胞转运以及细胞因子的产生等。癌细胞种植后,乳斑内巨噬细胞数增多,体积增大,形态不规则,电子显微镜下观察其胞核浓密,染色质聚集,胞质内含有丰富的线粒体、高尔基复合体、内质网,胞膜表面有长而密的突起,与癌细胞毗邻。同时,腹膜间皮细胞和毛细血管内皮细胞会经过改造来促进免疫细胞的转运[12]。 4.2 巨噬细胞的双向调控作用
乳斑内巨噬细胞对癌细胞的种植具有双向调控作用,见图 2。Th1细胞产生的细胞因子如干扰素γ(interferon-γ,IFN-γ)和肿瘤坏死因子α(TNF-α)可促进巨噬细胞的活化,Th2细胞分泌的细胞因子如白介素-4(IL-4)、IL-6、IL-10等则可抑制巨噬细胞的活化[17]。根据调控肿瘤细胞生长和诱导Th1或Th2应答的不同,可以把巨噬细胞分成M1型(经典活化型)和M2型(替代活化型)。M2型巨噬细胞即肿瘤相关巨噬细胞(tumor-associated macrophages,TAM)。
M1型巨噬细胞在IFN-γ,脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)或细胞因子,如肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)或粒细胞巨噬细胞集落刺激因子(granulocyte-macrophage colony-stimulating factor,GM-CSF)的免疫应激下激活,其抗原呈递功能增强,分泌细胞因子或其他炎性介质,包括TNF-α、IL-1、IL-3、IL-6等促进炎性作用,起到抗肿瘤作用。M2型巨噬细胞则在糖皮质激素、IL-4、IL-10及IL-13等条件下启动,协调炎性反应及获得性Th1免疫应答,清除细胞碎片,促进血管生成和组织重建,倾向于免疫调节和基质改造,促进肿瘤发展[18, 19, 20]。
TAM表达多种细胞因子刺激肿瘤增殖和存活,包括表皮生长因子(EGF)、血小板源性生长因子(PDGF)、转化生长因子-β1(TGF-β1)、肝细胞生长因子(HGF)、表皮生长因子受体(EGFR)家族的配体,其中TGF-β1参与上皮间质转化(epithelial-mesenchymal transformation,EMT),诱导网膜间皮纤维化,截留肿瘤细胞定植,形成微转移灶[21, 22]。此外,有研究发现TAM通过合成尿激酶型纤溶酶原激活剂(u-PA)、基质金属蛋白酶(MMP)等[23]降解肿瘤细胞外基质(extracellular matrix,ECM)和胶原,促进肿瘤血管的形成、侵袭和浸润。 4.3 乳斑和腹膜转移癌的关系
自然状态下,肿瘤细胞演进过程产生异质性。腹腔肿瘤细胞在原发灶上数量激增,侵袭能力增强,逐步从黏膜层浸润到浆膜层,形成游离癌细胞,即所谓的“种子”。当游离癌细胞进入腹膜腔后,释放炎症介质,促凋亡因子,如TGF-β、EGF和碱性纤维母细胞生长因子(b-FGF)等导致了间皮细胞的凋亡和纤维化。乳斑区的表层间皮本就疏松,凋亡之后暴露间皮下的内层结缔组织,其中主要包括毛细血管以及巨噬细胞等免疫细胞。
血管和免疫细胞成分同癌细胞相互制约、相互影响。一方面癌细胞诱发的慢性炎性导致乳斑血管通透性增加,炎性细胞浸润,转移早期抵抗肿瘤的种植生长,另一方面,乳斑区丰富的血管成分为癌细胞生长提供营养,成为合适的“土壤”。乳斑区固有免疫细胞以及血管来源的免疫细胞早期吞噬肿瘤细胞,并释放肿瘤细胞杀伤因子,但其表面含有大量受体与癌细胞表面的配体结合。经过癌细胞作用后,免疫细胞的表型和功能发生变化,如TAM在间皮细胞表面聚集成灶,成为间皮纤维化的诱导因素之一,同时直接增强癌细胞的黏附和种植能力[24]。
因此,乳斑对癌细胞腹膜转移具有正向调控和负向调控两种作用机制。Dunn等[25]在2002年提出的免疫编辑学说可以合理解释该作用机制。免疫编辑学说认为癌细胞种植在网膜乳斑包括三个阶段:免疫清除、免疫均衡和免疫逃逸,见图 3。
在免疫清除阶段,M1型细胞识别免疫原性强的癌细胞,发挥天然的杀肿瘤作用,但这种作用在没有人为干预的情况下很微弱。但是,从免疫细胞和癌细胞相接触开始,双方就在相互重塑,进入免疫均衡阶段后,筛选出免疫原性低的癌细胞亚型,免疫细胞也受到了癌细胞的免疫编辑而改变功能,遗留下来的TAM等适应着癌细胞的生长。加之机体免疫功能的损害和减退,最终进入免疫逃逸期,此期内癌细胞加速生长并在网膜乳斑区形成微转移灶,继而全腹腔转移。
此外,研究表明网膜中脂肪组织的功能除了贮存脂质,还能产生内分泌分子,作为炎性、代谢和免疫的整合中心[26]。乳斑驱动癌细胞特异性种植于腹腔网膜之后,脂肪组织成为癌细胞生长的能量来源,促进癌细胞快速生长[27],同时促进新生血管的形成,为转移癌灶提供营养[28]。Clark等[16]对大宗文献进行回顾性研究,并设计实验,证明并提出卵巢癌网膜转移的两步骤模型,即“乳斑驱动癌细胞种植,脂肪驱动癌细胞生长”,提示乳斑和脂肪组织在腹膜癌形成的过程扮演互补的角色。 5 结语
腹膜癌是癌症的区域性转移(regional metastasis),而非广泛转移。探讨腹膜癌的形成机制,有助于完善腹膜癌诊疗体系。以经典的“种子-土壤”学说为基础,研究发现网膜乳斑是癌细胞种植转移的特定微环境。乳斑内部丰富的免疫细胞和血管内皮细胞与高侵袭性的癌细胞存在紧密而又动态变化的相互作用。深入研究这种作用机制将为认识腹膜癌的形成,发展新的诊治策略奠定基础。
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