乳腺癌中循環(huán)腫瘤細(xì)胞侵襲及轉(zhuǎn)移中樞神經(jīng)系統(tǒng)研究進(jìn)展*

唐 靜 綜述，劉 燕，農(nóng) 麗 審校

(廣西醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院乳腺骨、軟組織腫瘤內(nèi)科，南寧 530021)

近年來(lái)，威脅全球女性生命安全最常見(jiàn)的腫瘤之一乳腺癌的發(fā)病率呈逐年上升趨勢(shì)[1]。由于我國(guó)女性的人口基數(shù)大，乳腺癌患者數(shù)居全球首位[2-3]。雖然目前治療乳腺癌的新藥層出不窮，并且取得了相對(duì)可觀的療效，但仍有30%的患者會(huì)出現(xiàn)復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移[4-5]。乳腺癌患者出現(xiàn)復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移后中位生存時(shí)間僅3～5年[6]，影響患者生存時(shí)間的因素有乳腺癌亞型和轉(zhuǎn)移部位[7]。乳腺癌常見(jiàn)轉(zhuǎn)移部位為淋巴結(jié)、骨、肺、肝、中樞神經(jīng)系統(tǒng)等。在所有常見(jiàn)乳腺癌轉(zhuǎn)移部位中，轉(zhuǎn)移至中樞神經(jīng)系統(tǒng)患者中位生存時(shí)間最短。乳腺癌中樞神經(jīng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移不僅降低了患者的生活質(zhì)量，而且致其療效也不佳[8]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，乳腺癌患者發(fā)生中樞神經(jīng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移后自然中位生存時(shí)間僅為1個(gè)月。即使給予其積極、正規(guī)的治療，其中位生存期也不超過(guò)1年[9-10]。乳腺癌中樞神經(jīng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移機(jī)制很復(fù)雜，病因及具體機(jī)制尚不清楚。在既往中樞神經(jīng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移的假說(shuō)中，最經(jīng)典的假說(shuō)為“種子和土壤”理論。此理論的機(jī)制包括循環(huán)腫瘤細(xì)胞(circulating tumor cell,CTC)的形成及免疫逃避，血腦屏障(blood brain barrier,BBB)的破壞以及CTC在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的定植。至今仍未能找到有效的治療方法控制乳腺癌中樞神經(jīng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移，表明人們對(duì)乳腺癌中樞神經(jīng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移尚缺乏認(rèn)識(shí)，了解其發(fā)生的生物學(xué)機(jī)制具有重要臨床意義?，F(xiàn)將CTC的形成及免疫逃避、BBB的破壞、CTC在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的定植及不同亞型乳腺癌CTC侵襲、轉(zhuǎn)移中樞神經(jīng)系統(tǒng)的特點(diǎn)5個(gè)方面的研究進(jìn)展綜述如下，希望為乳腺癌中樞神經(jīng)系統(tǒng)侵襲、轉(zhuǎn)移的治療提供新思路。

1 乳腺癌CTC的形成

CTC顧名思義指的是存在于外周血液循環(huán)中的腫瘤細(xì)胞，是腫瘤發(fā)生血行轉(zhuǎn)移的“種子”[11]。腫瘤上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)指的是腫瘤在增殖過(guò)程中瘤細(xì)胞產(chǎn)生異常分泌物或代謝產(chǎn)物，下調(diào)表達(dá)上皮標(biāo)志物，使瘤細(xì)胞與瘤細(xì)胞的粘連下降，上調(diào)表達(dá)間質(zhì)標(biāo)志物，增加蛋白水解酶的活性[12]。原發(fā)腫瘤病灶通過(guò)EMT使原發(fā)病灶的腫瘤細(xì)胞粘連性下降懸浮于血液中，并分泌相關(guān)細(xì)胞因子增加血管內(nèi)皮通透性從而進(jìn)入血液循環(huán)中[13]。李偉等[14]收集2007—2010年136例晚期乳腺癌患者外周血進(jìn)行CTC檢測(cè)及CT檢查，以評(píng)價(jià)每3個(gè)周期化療的療效，結(jié)果顯示，化療后CTC數(shù)目上升者預(yù)后較差，化療后CTC數(shù)目不變或下降者預(yù)后較好。JANNI等[15]對(duì)3 173例Ⅰ～Ⅲ期乳腺癌患者進(jìn)行了10年隨訪研究，結(jié)果顯示，乳腺癌患者血液中存在CTC會(huì)縮短患者無(wú)病生存時(shí)間及總生存時(shí)間，是乳腺癌復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移的高危因素。但CTC是否也是乳腺癌中樞神經(jīng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移的高危因素目前尚未有直接證據(jù)。

2 乳腺癌CTC的免疫逃避

CTC進(jìn)入血液循環(huán)中失去細(xì)胞外基質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)和保護(hù)，并受到機(jī)體的免疫監(jiān)視及血液流變學(xué)的影響，很大部分會(huì)迅速死亡[16]。而只有少部分CTC通過(guò)形成能自我營(yíng)養(yǎng)并表達(dá)細(xì)胞程序死亡配體1 的CTC簇逃避免疫監(jiān)視，減少血液流變學(xué)的影響避免凋亡[17-19]。

ACETO等[20]在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中分別將乳腺癌患者中的CTC簇和單個(gè)CTC用熒光標(biāo)記蛋白和熒光素標(biāo)記后注射入裸鼠肺內(nèi)，并注射示蹤劑觀察腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)情況，結(jié)果顯示，注射單個(gè)CTC的小鼠肺內(nèi)腫瘤有57%大量凋亡，而注射CTC簇的小鼠肺內(nèi)腫瘤僅有2%出現(xiàn)凋亡情況。也就是說(shuō)注射CTC簇小鼠發(fā)生肺內(nèi)腫瘤凋亡的情況遠(yuǎn)低于注射單個(gè)CTC小鼠。PAOLETTI等[21]在臨床研究中使用細(xì)胞因子細(xì)胞搜索法檢測(cè)三陰型乳腺癌CTC計(jì)數(shù)和細(xì)胞凋亡，結(jié)果共檢測(cè)出9 336個(gè)CTC,其中943個(gè)細(xì)胞聚集成簇，成為194個(gè)細(xì)胞群，這些CTC簇中只有4個(gè)CTC簇發(fā)生了凋亡，凋亡率為0.4%。而剩余的8 393個(gè)單個(gè)CTC中1 674個(gè)細(xì)胞發(fā)生凋亡，凋亡率為20%，遠(yuǎn)高于聚集成簇的三陰型乳腺癌細(xì)胞。表明乳腺癌CTC通過(guò)聚集成簇的方式逃避免疫監(jiān)視，而這些逃避免疫監(jiān)視有活性的CTC簇就是腫瘤侵襲中樞神經(jīng)系統(tǒng)的“種子”。

3 CTC分泌外泌體破壞BBB

BBB指的是由內(nèi)皮細(xì)胞、周細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞及神經(jīng)元末端和其他細(xì)胞相互緊密連接的薄膜形成的選擇性屏障[22]。BBB將血流循環(huán)與腦和腦脊液循環(huán)分開(kāi)。CTC需通過(guò)一層小膠質(zhì)細(xì)胞形成的神經(jīng)血管單元才能進(jìn)入腦脊液循環(huán)。CTC可分泌外泌體引起B(yǎng)BB的神經(jīng)炎性反應(yīng)或CTC分泌蛋白水解酶直接破壞BBB，從而使BBB細(xì)胞之間的連接不穩(wěn)定，促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移、侵襲神經(jīng)中樞系統(tǒng)[23]。

CAMACHO等[24]從乳腺癌嗜腦細(xì)胞系及非嗜腦細(xì)胞系細(xì)胞中分離了外泌體，并進(jìn)行微小RNA(micro RNA，miRNA)-PCR陣列分析，在這些外泌體中鑒定出miR-210上調(diào)，并分析了從這個(gè)細(xì)胞系中分離的細(xì)胞和外泌體的蛋白質(zhì)組學(xué)含量，檢測(cè)出與細(xì)胞通訊、細(xì)胞周期，以及與癌癥侵襲和轉(zhuǎn)移途徑相關(guān)的關(guān)鍵蛋白質(zhì)的高表達(dá)，miR-210能通過(guò)外泌體的內(nèi)化有效地將貨物運(yùn)輸至細(xì)胞中，從而增加細(xì)胞黏附力和侵襲力。ZHOU等[25]發(fā)現(xiàn)，內(nèi)皮生存因子通過(guò)刺激CTC的miR-105表達(dá)上調(diào)蛋白ZO-1的表達(dá)，從而導(dǎo)致BBB內(nèi)皮細(xì)胞緊密連接疏松，破壞BBB的完整性，促進(jìn)CTC遷移至中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)。TOMINAGA等[26]將攜帶有miR-181c外泌體的人乳腺癌細(xì)胞BMD2a及其他人乳腺癌細(xì)胞經(jīng)尾靜脈注入裸鼠體內(nèi)，并用示蹤劑觀察裸鼠BBB變化情況，結(jié)果顯示，含miR-181c的人乳腺癌細(xì)胞BMD2a能更多地轉(zhuǎn)移入裸鼠中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)。其進(jìn)一步研究結(jié)果顯示，是外泌體中攜帶的 miR-181c 通過(guò)下調(diào)靶基因3-磷酸肌醇依賴性蛋白激酶 1的表達(dá)，使內(nèi)皮細(xì)胞中肌動(dòng)蛋白異常定位，導(dǎo)致BBB的破壞。表明CTC分泌的外泌體可能通過(guò)介導(dǎo)腫瘤細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞間物質(zhì)的交換影響B(tài)BB通透性，從而增加發(fā)生乳腺癌腦轉(zhuǎn)移的風(fēng)險(xiǎn)。

4 CTC表達(dá)一些特殊蛋白參與其在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的定植

CTC穿過(guò)BBB后進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng)，腫瘤細(xì)胞需適應(yīng)大腦微環(huán)境中氧分壓、葡萄糖代謝和膠原蛋白，并與神經(jīng)元競(jìng)爭(zhēng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、氧氣進(jìn)而定植于中樞神經(jīng)系統(tǒng)中[27]。腫瘤細(xì)胞也可能會(huì)因微環(huán)境的改變達(dá)到增殖和凋亡的平衡，從而進(jìn)入休眠狀態(tài)。其在平衡和凋亡平衡的狀態(tài)中腫瘤細(xì)胞繼續(xù)積累遺傳變異。當(dāng)腫瘤細(xì)胞一旦適應(yīng)中樞神經(jīng)系統(tǒng)微環(huán)境，就會(huì)從休眠狀態(tài)中蘇醒并開(kāi)始定植[28]。

一些學(xué)者認(rèn)為，CTC表達(dá)一些特殊的蛋白信號(hào)會(huì)促進(jìn)乳腺癌中樞神經(jīng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移的形成。KLOTZ等[29]通過(guò)體外培養(yǎng)乳腺癌患者CTC，用熒光素標(biāo)記后經(jīng)心內(nèi)注射入裸鼠中，結(jié)果顯示，部分患者CTC有中樞神經(jīng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移的傾向；為探索這種傾向的原因，將有這種中樞神經(jīng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移傾向的乳腺癌 CTC進(jìn)行全基因組測(cè)序。結(jié)果顯示，谷胱甘酸氧化酶1 細(xì)胞因子是腫瘤細(xì)胞適應(yīng)活化腦微環(huán)境的重要因子。EBRIGHT等[30]通過(guò)體外培養(yǎng)乳腺癌患者CTC，用GFP和熒光素標(biāo)記后經(jīng)右額葉注射入裸鼠顱內(nèi)，并注射示蹤劑觀察腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)情況，結(jié)果顯示，生長(zhǎng)速度各有不同，快速生長(zhǎng)的CTC系均來(lái)源于采血時(shí)已發(fā)生腦轉(zhuǎn)移的患者。為尋找促進(jìn)乳腺癌CTC在腦組織中增殖的機(jī)制，對(duì)CTC進(jìn)行了RNA測(cè)序，并通過(guò)生物信息學(xué)分析尋找與腦適應(yīng)性表達(dá)相關(guān)的信號(hào)通路。結(jié)果顯示，生長(zhǎng)迅速的細(xì)胞系同時(shí)富集的基因集有3個(gè)，即缺氧、鼠類肉瘤病毒癌基因(KRAS)通路和腫瘤壞死因子α通路。而缺氧基因是富集最顯著的基因之一。EBRIGHT等[30]將上述結(jié)果擴(kuò)展至臨床樣本中，結(jié)果顯示，乳腺癌腦轉(zhuǎn)移瘤樣本中缺氧誘導(dǎo)因子1α(HIF-1α)蛋白表達(dá)顯著增加，CTC中HIF-1α高表達(dá)的患者總生存期降低。在體外培養(yǎng)中構(gòu)建了對(duì)照和敲除HIF-1α的CTC細(xì)胞系注入腦組織中，結(jié)果顯示，HIF-1α是乳腺癌CTC在腦微環(huán)境中優(yōu)先生長(zhǎng)的必需因素。

5 不同亞型乳腺癌CTC侵襲、轉(zhuǎn)移中樞神經(jīng)系統(tǒng)的特點(diǎn)

乳腺癌是一種復(fù)雜的異質(zhì)性疾病，具有多種分子標(biāo)志物。根據(jù)不同分子標(biāo)志物可將乳腺癌分為不同亞型。各種亞型乳腺癌患者其預(yù)后、治療均有很大的區(qū)別。常用的乳腺癌分子標(biāo)志物有雌激素受體、孕激素受體、人表皮生長(zhǎng)因子-2(human epidermal growth factor-2，HER-2)。根據(jù)這3種分子標(biāo)志物可將乳腺癌分為L(zhǎng)uminal型、HER-2 過(guò)表達(dá)型和三陰型乳腺癌3種亞型[31]。不同亞型乳腺癌發(fā)生中樞神經(jīng)系統(tǒng)侵犯的概率各不相同。有研究表明，HER-2 過(guò)表達(dá)型和三陰型乳腺癌2種表型發(fā)生中樞神經(jīng)系統(tǒng)侵襲、轉(zhuǎn)移的概率高于Luminal型乳腺癌[32-34]。

盡管乳腺癌CTC是發(fā)源于原發(fā)性腫瘤中的部分細(xì)胞，但在血液轉(zhuǎn)移及中樞神經(jīng)系統(tǒng)侵襲、轉(zhuǎn)移病灶形成過(guò)程中會(huì)隨著微環(huán)境的改變發(fā)生基因和表型的改變。因此，造成原發(fā)病灶和復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移病灶的分子標(biāo)志物表達(dá)也不相同。JAKABOVA 等[35]篩選出乳腺癌患者，并分別采集患者手術(shù)前后外周血,將CTC陽(yáng)性患者的CTC進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)后使用免疫組織化學(xué)分析其分子亞型，分析腫瘤相關(guān)基因表達(dá)水平與原發(fā)灶的差異。結(jié)果顯示，50%的患者從原發(fā)病灶HER-2陽(yáng)性變?yōu)镃TC中HER陰性,而且33%的患者原發(fā)病灶中HER-2陰性變?yōu)镠ER-2陽(yáng)性。那么在經(jīng)典的“種子-土壤”理論中“種子”的分子分型發(fā)生了改變，而經(jīng)過(guò)BBB及定植于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)移病灶的分子分型又會(huì)如何？是否會(huì)又發(fā)生改變呢？NEAGU 等[36]通過(guò)免疫組織化學(xué)檢測(cè)了乳腺癌原發(fā)病灶與轉(zhuǎn)移病灶的HER-2及激素受體，并進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，16%～22%的原發(fā)病灶為HER-2陰性乳腺癌患者的腦轉(zhuǎn)移組織中 HER-2 發(fā)生擴(kuò)增和(或)突變，50%的乳腺癌患者激素受體表達(dá)陽(yáng)性，并在腦轉(zhuǎn)移組織出現(xiàn)了激素受體表達(dá)的缺失。

由此可見(jiàn)，乳腺癌原發(fā)病灶、乳腺癌CTC及乳腺癌中樞神經(jīng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移病灶均具有很大的異質(zhì)性。故而很難從乳腺癌原發(fā)灶分子分型中判斷乳腺癌中樞神經(jīng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移病灶的分子分型。此種異質(zhì)性的存在給乳腺癌中樞神經(jīng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移的治療帶來(lái)更大的困難。因中樞神經(jīng)系統(tǒng)不同于其他器官，目前，僅能通過(guò)外科手術(shù)獲得組織進(jìn)行病理檢測(cè)，手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)高，創(chuàng)傷大，僅有小部分患者能通過(guò)手術(shù)取得乳腺癌中樞神經(jīng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移瘤的病理組織，并進(jìn)行分子分型檢測(cè)，而乳腺癌轉(zhuǎn)移病灶分子亞型的再評(píng)估是選擇治療藥物的重要依據(jù)，與患者預(yù)后密切相關(guān)。

6 小結(jié)與展望

乳腺癌患者常發(fā)生中樞神經(jīng)系統(tǒng)侵襲與轉(zhuǎn)移，也是乳腺癌患者的主要致死原因之一。目前，尚無(wú)明確的生物標(biāo)志物用于乳腺癌中樞神經(jīng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)、早期診斷等，也沒(méi)有明確的治療靶點(diǎn)對(duì)乳腺癌中樞神經(jīng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移進(jìn)行治療。因乳腺癌的異質(zhì)性特點(diǎn)很難從原發(fā)灶分子分型判斷乳腺癌中樞神經(jīng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移病灶的分子分型。乳腺癌中樞神經(jīng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移患者中僅小部分患者能通過(guò)手術(shù)取得乳腺癌中樞神經(jīng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移瘤的病理組織，并進(jìn)行分子分型檢測(cè)，這給乳腺癌中樞神經(jīng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移的治療帶來(lái)更大的困難。

乳腺癌CTC的研究為乳腺癌中樞神經(jīng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移的診治提供了新的理論依據(jù)，部分揭示了乳腺癌及其中樞神經(jīng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移相關(guān)的CTC生物學(xué)機(jī)制；但目前尚未有相關(guān)研究表明乳腺癌CTC分子分型與中樞神經(jīng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移病灶分子分型的差異。后續(xù)進(jìn)行乳腺癌CTC與中樞神經(jīng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移分子分型之間的大樣本差異研究可能有望找到針對(duì)乳腺癌中樞神經(jīng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移瘤的新的無(wú)創(chuàng)液體活檢方法，從而對(duì)乳腺癌中樞神經(jīng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移患者進(jìn)行更加精準(zhǔn)的個(gè)體化治療。