细胞外基质与肿瘤转移国自然模板资料文档文档格式.docx

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包括透明质酸（hyaluronicacid，HA）、硫酸软骨素、肝素（HP）、硫酸乙酰肝素（heparansulfate，HS）、硫酸角质素等，它们能够形成水性的胶状物，是ECM的空间充填分子。

从空间结构方面细胞外基质可分为由Ⅳ、Ⅶ型胶原、LN、蛋白聚糖等构成的基底膜（basementmembrane，BM）和由Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅸ型胶原、纤维连接蛋白及各种蛋白聚糖等组成的间隙结缔组织（interstitialcon-nectivetissue，ICT）。

ECM中的纤维成分与非纤维成分的比例和排列方式决定了ECM的张力和硬度等物理学特性。

研究显示，不同的组织，不同的发育阶段，不同的病理情况下ECM的组成、结构和物理学特性均存在显著差异1。

一、ECM中的组成分子、基质溶解因子、基质细胞等的研究

1.ECM中的组成分子的研究

Ⅰ型胶原是ECM的主要成分。

近些年来，Ⅰ型胶原在肿瘤进展过程中的作用已经逐渐被人们了解并日益得到重视，且发现它与多种肿瘤有关。

目前大多数的研究显示Ⅰ型胶原的合成和重塑在肿瘤组织中是增的，并且血管生成也需要Ⅰ型胶原的合成和重塑。

Ⅳ型胶原是BM的主要成分，肿瘤发生侵袭转首先是要突破BM，因此，Ⅳ型胶原的变化对肿瘤的发生发展有重要的调控作用1。

LN是ECM中一种重要的细胞黏附分子，为BM的另一重要组分，可促进细胞的黏附、增殖、迁移，促进肿瘤的增殖和侵袭。

LN广泛存在于正常及良性肿瘤组织中，并且在BM中呈连续线性表达，但恶性肿瘤中BM有局灶性缺损，且肿瘤恶性程度越高，缺损也越严重。

LN在肿瘤的侵袭和转移中可能有多重作用机制，需更进一步的研究才能阐明1。

FN为广泛存在于细胞表面、间叶细胞胞质、结缔组织以及各种实质器官基底膜中的大分子糖蛋白。

细胞表面FN高表达的肿瘤细胞通过细胞膜表面包括整合素在内的多种黏附分子的作用，增强肿瘤细胞彼此间的黏附及细胞与基质、基膜的锚定黏附能力，而不致脱落、转移；

BM和细胞FN的减少，可为肿瘤细胞从瘤组织脱落及进一步发生转移创造条件；

而基底膜FN完整线性结构的破坏又为肿瘤细胞突破基底膜的限制，朝邻近正常组织浸润和转移创造了条件1。

HA是一种体内广泛存在的酸性黏多糖，研究表明，大部分恶性肿瘤中HA的表达水平远高于正常组织，并且在干扰HA与其受体的相互作用之后，就能够抑制肿瘤的生长与侵袭，这说明HA受体能够调节细胞分化或基因转录。

HA在肿瘤细胞的侵袭过程中的主要作用是能够形成富含水、延展性好的基质，以改变细胞的形状以及组织的通透性，并可诱导细胞骨架的重排，以利于肿瘤细胞的侵袭和转移。

目前已证明HA的过度表达可促进血管的生成，加快前列腺癌、喉癌的转移1。

HS是存在于所有动物组织细胞及胞外基质中的一类多糖物质，它通过与蛋白的相互作用参与各种生理病理过程，而其结构的改变，特别是硫酸化程度的改变，可干扰其与蛋白的相互作用，从而影响多种疾病的发生和发展1。

整合素（Integrins，整合蛋白）是ECM分子如LN、FN、胶原蛋白IV中最主要的细胞表面受体，由α和β亚基非共价组成异源二聚体，α和β亚基均为跨膜糖蛋白，整合素家族包括α5β1、αⅤβ3、αⅤβ5等成员。

整合素的胞质尾区缺乏酶促特性，信号转导通过接头蛋白连接细胞骨架、胞质激酶、跨膜生长因子受体，构成ECM和肌动蛋白细胞骨架粘附点的介质，其信号转导区域控制细胞增殖、分化、生长、迁移、肿瘤发生等2。

整合素在肿瘤细胞侵袭中的关键是α5β1整合素-FN相互作用，加速宫颈癌SiHa细胞侵袭并促进MMP-9酶原的表达和激活，通过FAK/ILK//ERK/PI3K/NF-κB信号级联通路改变MMP-2酶原的活动，α5β1整合素-FN相互作用可能上调MMP-9的表达，在高转移性MDA-MB-231癌症细胞系中活跃。

研究显示，伴有淋巴结浸润的胰腺原发恶性肿瘤的αⅤβ3整合素表达明显升高，高表达αⅤβ3整合素的肿瘤中MMP-2活化率明显升高。

因此，通过抑制FN与整合蛋白受体结合可能有效阻断细胞内外连接通路，降低MMP活化表达及活性，阻止细胞转移。

因此，选择性抑制其分子信号转移通路可能有效控制肿瘤细胞的转移和侵袭2。

肿瘤ECM纤维生成会形成相互交联的网状结构，这种网状结构不仅对肿瘤细胞起到支持和营养作用，同时对肿瘤的生长和浸润也起到相当重要的作用。

因此，阻断肿瘤组织ECM纤维生成有可能对肿瘤转移产生抑制作用，这使得ECM纤维生成作为治疗靶标，备受人们关注3。

2.ECM中的促肿瘤转移的基质溶解因子的研究

目前发现参与调节ECM的酶因子主要有基质金属蛋白酶、组织蛋白酶、纤溶酶原激活剂系统和乙酰肝素酶等。

这些酶类使ECM遭到不同程度破坏，并影响肿瘤细胞微环境结构，为肿瘤浸润和转移提供有利条件4。

基质金属蛋白酶（MMP）最早在两栖动物的变形中被发现，是一种具有锌离子依赖性的蛋白酶家族。

在肿瘤的演变过程中，MMP与肿瘤的生长信号、脉管生成、凋亡、侵袭、转移等行为密切相关。

其主要由肿瘤细胞分泌，但在肿瘤细胞的诱导下，肿瘤微环境中的间质细胞、成纤维细胞、炎症细胞也可以分泌MMP，如MMP-2主要由成纤维细胞分泌;

肿瘤细胞将这些MMP获到细胞表面协助其他向周围组织的侵袭。

MMP能水解胶原蛋白、蛋白多糖、层粘连蛋白等几乎所有细胞外基质成分，重塑肿瘤细胞外基质，从而肿瘤的天然屏障发生改变，导致肿瘤向周围组织浸润及远处转移。

然而，并不是所有的MMP都在肿瘤进展发挥积极作用，如MMP-8的高表达抑制乳腺癌的转移，MMP-12可抑制肺部转移灶的生长。

金属蛋白酶家族中存在一种特殊的酶，带有血小板凝血酶敏感蛋白样模体的解整链蛋白金属蛋白酶（ADAMTS），其具有金属蛋白酶活性样的结构，同时结构上含有血小板凝血酶敏感蛋白，该结构具有抑制肿瘤血管生成的功能。

所以ADAMS在肿瘤的进展过程中有双重效应，只有部分ADAMTS表现出蛋白酶活性，如AD-AMTS-1，4，5，8，9，15，16，18有蛋白聚糖酶活性，可水解短小蛋白聚糖、多功能蛋白聚糖、聚集蛋白聚糖等蛋白聚糖。

ADAMTS-4，5在胶质瘤中表达高于正常脑组织。

而ADAMTS-1，2，8表现出抗血管生成作用，AD-AMTS-9也可抑制结肠癌肝转移4。

金属蛋白酶组织抑制剂（TIMP）是一种内源性金属蛋白酶抑制剂，脊柱动物有4种TIMP亚型，正常组织中MMP与TIMP处于一个相对平衡的状态，而肿瘤组织内由于MMP的活动不受控制，导致这个平衡被破坏，使得肿瘤进展。

为阻止MMP引起的肿瘤生长及转移，一系列MMP抑制剂（MP-Is）被研制出来，但其效果却令人失望，肿瘤患者的生存率无明显提高，MPIs带来的不良反应也不能忽视。

第二代MPIs巴马司他、伊洛马司他因在一些患者中显示出肌肉骨骼的不良反应而暂停在三期临床试验。

最近的研究发现MPIs不但不能抑制肿瘤，反而会促进肿瘤的进展，部分MMP的抗肿瘤作用可能是MPIs临床应用失败的原因。

同时有些肿瘤细胞以变形的方式进入间质，这些肿瘤患者使用MPIs也可能无效。

研究发现MMP抑制剂应在肿瘤早期使用疗效会更好，但根据不同的肿瘤类型以及不同的肿瘤分期选择特异性的TIMP才是目前的研究重点4。

组织蛋白酶（CTS）是一种在细胞溶酶体内水解蛋白质末端肽链的酶类，按照它们的催化类型及底物可将其划分为三大类:

半胱氨酸蛋白酶家族、丝氨酸蛋白酶家族、天冬氨酸蛋白酶家族;

半胱氨酸蛋白酶家族是其中的主要成员，主要定位于溶酶体和酸性核内体中。

相关文献发现CTS可以水解细胞外基质中的弹力蛋白、胶原蛋白、纤维蛋白等多种蛋白成分。

目前研究发现CTSB、L、S、K等与肿瘤的浸润、转移显著相关。

E-钙粘连素有助于肿瘤细胞间、细胞和细胞外基质间紧密粘连，防止细胞从原发病灶脱落，向远处转移;

而CTSB、L、S可分解E-钙粘连素，使肿瘤细胞间粘连减少，利于肿瘤浸润及转移4。

CTSB的选择性抑制剂CA-074能抑制乳腺癌的骨转移。

然而，CTS广泛表达于正常组织内，广谱的CTS抑制剂可能导致严重的不良反应，如CTSK的抑制剂巴利卡替因缺乏特异性而引起皮疹和硬皮病，所以具有选择性的CTS抑制剂有待继续探求并应用于临床4。

纤溶酶原激活剂（PA）系统包含了以下几种成分:

尿激酶型纤溶酶原激活剂受体（uPAＲ）、组织酶型纤溶酶原激活剂（tPA）、尿激酶型纤溶酶原激活剂（uPA）、纤维蛋白溶解抑制因子（PAI）及纤维蛋白溶解酶原。

许多研究表明，uPA及其受体uPAＲ在乳腺癌、前列腺癌、卵巢癌等多种肿瘤中过表达，两者结合后降解肿瘤细胞周围基质，也可激活金属蛋白酶间接地溶解基质，导致肿瘤细胞增殖、浸润、转移，致使患者肿瘤广泛生长4。

uPA和uPAＲ对肿瘤的浸润和转移有促进作用，抑制uPA和uPAＲ基因表达水平或蛋白表达水平可作为临床上肿瘤的治疗靶点4。

乙酰肝素酶（Hpa）属于β-葡萄糖醛酸内切酶，可以水解细胞外基质中的硫酸乙酰肝素（HSPG）;

Hpa有Hpa-1和Hpa-2两种亚型，两者具有35%的同源性;

其中对Hpa-1的研究最多，且Hpa-1与肿瘤的进展密切相关，而Hpa-2主要表现为肿瘤的抑制作用。

Hpa通过增加EＲK信号途径中的EＲK磷酸化，加强MMP-9的表达，后者促进粘结合蛋白聚糖-1从细胞表面脱落，导致肿瘤生长和转移4。

目前研究的Hpa抑制剂有PI-88、SdC28、肝素等，其中对PI-88研究最深入，PI-88从酵母菌中得来，在动物实验研究中表现出很强的抗血管生成及Hpa抑制作用，且临床试验中也提示其具有抗肿瘤生长作用。

修饰后的肝素既有抗乙酰肝素酶作用，又有缺乏抗凝的优点，Roneparstat，一种无抗凝作用的小分子肝素，在某研究中发现其可治疗乳腺癌脑转移灶4。

3.ECM中其他分子的研究

赖氨酰氧化酶（lysyloxidase，LOX）是一种铜依赖性单胺氧化酶，在ECM中负责细胞外结构性基质蛋白、胶原蛋白和弹性蛋白共价交联，增加不溶性基质的沉积和抗拉强度，在正常结缔组织功能、胚胎发育和创伤修复中起着重要作用。

越来越多的研究表明LOX在胞外基质中的异常高表达与肿瘤的发生、恶性转化、转移等有着密切的你们。

激活的LOX使得组织硬化，而降低其活性能回调组织的刚度并防止组织纤维化。

体内和体外实验均表明LOX介导的胶原交联和组织硬化能促进整合素聚集、黏着斑形成，提高PI3K信号从而调节肿瘤的发展。

抑制LOX介导的胶原交联能降低纤维化、减少黏着斑进而抑制乳腺肿瘤的进程5。

LKB1（liverkinaseB1，也称STK11）作为LOX的负调节因子，在约30%的肺腺癌中功能性缺失，缺失LKB1的肺癌组织中LOX高表达，胞外胶原过度沉积，肿瘤发展恶性。

LOX介导的组织刚度增加也促进结肠癌的进程。

值得注意的是，肿瘤发展过程中重要的调节因素转化生长因子β（transforminggrowthfactor-β，TGF-β）和低氧均能调节LOX的表达5。

此外研究表明，激活的Rho相关卷曲蛋白激酶（Rho-as