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第二節(jié) 口腔癌及口咽癌的發(fā)生發(fā)展機(jī)制

口腔黏膜癌變是一個(gè)多階段的過(guò)程,涉及多因素和多基因的改變。口腔惡性腫瘤作為全球最常見的癌癥類型之一,其中90%以上為口腔鱗狀細(xì)胞癌(oral squamous cell carcinomas,OSCC)。多數(shù)口腔癌的發(fā)生都伴有癌前病變階段。2005年,WHO將包括口腔白斑(OLK)、口腔紅斑、口腔扁平苔蘚(OLP)和口腔黏膜下纖維化等在內(nèi)的一組具有更高癌變風(fēng)險(xiǎn)的口腔疾病統(tǒng)稱為口腔潛在惡性疾患(OPMD)。OPMD癌變風(fēng)險(xiǎn)嚴(yán)重影響患者的身心健康和生活質(zhì)量,其早診、早防、早治是口腔醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域的重要發(fā)展方向之一。

在各種內(nèi)外因素致癌的機(jī)制研究中,癌基因/抑癌基因?qū)W說(shuō)占主流,即癌基因的異常激活或抑癌基因的異常失活,都可導(dǎo)致細(xì)胞異常增殖,進(jìn)而促進(jìn)惡性腫瘤的形成。同時(shí),腫瘤是增殖癌細(xì)胞的島狀團(tuán)塊,它們是由多種不同細(xì)胞類型組成的復(fù)雜的異質(zhì)性組織,間質(zhì)細(xì)胞的存在有助于腫瘤某些標(biāo)志性特征能力的發(fā)展。此外,腫瘤細(xì)胞所處的微環(huán)境在腫瘤發(fā)生過(guò)程中也發(fā)揮了非常重要的作用。21世紀(jì)初期,Hanahan和Weinberg等學(xué)者根據(jù)腫瘤細(xì)胞與間質(zhì)細(xì)胞、腫瘤微環(huán)境的相互關(guān)系,總結(jié)提出了惡性腫瘤的10個(gè)特征,包括:持續(xù)增殖信號(hào)(sustaining proliferative signaling)、逃避生長(zhǎng)抑制(evading growth suppressors)、抵抗細(xì)胞死亡(resisting cell death)、永生化(enabling replicative immortality)、誘導(dǎo)血管生成(inducing or accessing vasculature)、侵襲和轉(zhuǎn)移能力(activating invasion and metastasis)、基因組不穩(wěn)定和突變(genome instability and mutation)、細(xì)胞能量代謝失控(deregulating cellular metabolism)、促癌炎癥(tumor-promoting inflammation)和免疫逃逸(avoiding immune destruction)。2022年,Douglas Hanahan將已建立的癌癥標(biāo)志進(jìn)一步拓展到了14種,引入了4個(gè)新的癌癥標(biāo)志性特征,分別是:解鎖表型可塑性(unlocking phenotypic plasticity)、非突變表觀遺傳重編程(non-mutational epigenetic reprogramming)、多態(tài)微生物組(polymorphic microbiomes)和衰老細(xì)胞(senescent cells)。深入認(rèn)識(shí)口腔癌及口咽癌發(fā)生的分子機(jī)制,對(duì)阻斷口腔黏膜癌變和探究防治新策略起到非常重要的作用。本節(jié)內(nèi)容將從腫瘤發(fā)生的“標(biāo)志事件”出發(fā),系統(tǒng)地介紹目前對(duì)于口腔黏膜癌變、口腔癌及口咽癌發(fā)生機(jī)制的認(rèn)知。

一、細(xì)胞增殖

腫瘤細(xì)胞最基本的特征是具有持續(xù)增殖能力,而增殖信號(hào)的持續(xù)活化是腫瘤實(shí)現(xiàn)快速增殖的方式之一。促生長(zhǎng)信號(hào)通常是由生長(zhǎng)因子結(jié)合細(xì)胞表面受體來(lái)傳遞的,這些細(xì)胞表面受體通常含有胞內(nèi)酪氨酸激酶結(jié)構(gòu)域,后者激活下游信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑調(diào)節(jié)細(xì)胞周期。正常組織通過(guò)精確控制促生長(zhǎng)信號(hào)的產(chǎn)生和釋放指導(dǎo)細(xì)胞進(jìn)入增殖和分裂周期,以維持細(xì)胞數(shù)目的穩(wěn)態(tài),確保正常組織的結(jié)構(gòu)和功能。相較而言,癌細(xì)胞可以通過(guò)多種方式獲得維持持續(xù)增殖的能力,打破細(xì)胞周期的平衡,維持其自主無(wú)序生長(zhǎng)。例如,癌細(xì)胞自身可以產(chǎn)生生長(zhǎng)因子配體,也可以通過(guò)表達(dá)同源受體,以自分泌的方式刺激增殖;也可以刺激腫瘤微環(huán)境中的基質(zhì)細(xì)胞,使其分泌生長(zhǎng)因子,為癌細(xì)胞提供維持增殖的信號(hào);還可通過(guò)提高癌細(xì)胞表面受體的表達(dá)水平或促進(jìn)非配體依賴性的受體分子結(jié)構(gòu)變化,從而在有限的生長(zhǎng)因子刺激下增強(qiáng)響應(yīng)。在口腔癌、口咽癌的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中,細(xì)胞同樣通過(guò)多種方式獲得快速增殖能力。

(一)基因突變激活增殖信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)

近十余年來(lái),由美國(guó)發(fā)起的人類基因組計(jì)劃(如the cancer genome atlas program,TCGA)對(duì)全身30余種惡性腫瘤進(jìn)行全基因組和全表觀遺傳組高通量測(cè)序分析,揭示了人類腫瘤細(xì)胞中存在大量的體細(xì)胞突變基因,這些突變可觸發(fā)增殖信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的活化,如PI3K/AKT、MAPK信號(hào)通路等。越來(lái)越多的研究顯示,相比于正常的口腔黏膜上皮組織,在口腔潛在惡性疾患和口腔癌組織中許多細(xì)胞增殖標(biāo)志物和有絲分裂周期相關(guān)調(diào)節(jié)蛋白的表達(dá)發(fā)生改變。

1.Ki67

Ki67是最常用的評(píng)估細(xì)胞增殖的標(biāo)志物之一,其表達(dá)與發(fā)育異常程度之間具有良好的總體相關(guān)性,被廣泛應(yīng)用于癌癥的病理鑒定。有文獻(xiàn)報(bào)道,在口腔異常增生上皮中,Ki67核表達(dá)與異常增生的嚴(yán)重程度呈正相關(guān)。然而,鑒于口腔黏膜狀況復(fù)雜,無(wú)論是良性腫瘤還是炎性病變都可能導(dǎo)致Ki67染色增加,因此Ki67表達(dá)對(duì)于預(yù)測(cè)哪些增生性病變更可能發(fā)展為口腔癌的特異性較低。

2.增殖細(xì)胞核抗原(PCNA)

PCNA是一種只存在于增殖細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞中的增殖相關(guān)蛋白,與細(xì)胞的DNA合成密切相關(guān),因而被認(rèn)為是反映細(xì)胞增殖狀態(tài)的良好指標(biāo)之一。研究發(fā)現(xiàn),PCNA在基底細(xì)胞的表達(dá)是上皮異常增生的標(biāo)志物之一,同時(shí)有報(bào)道稱從正常到惡性腫瘤發(fā)展過(guò)程中,PCNA表達(dá)可逐漸增加。

3.微小染色體維持蛋白(MCM)

MCM是包含有DNA復(fù)制起始和延伸所需的相關(guān)蛋白的家族,其中MCM2在整個(gè)細(xì)胞周期中均表達(dá)。在發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化的口腔異常增生上皮中,MCM2表達(dá)隨上皮異常增生程度的增加而升高。

4.CCND1

CCND1基因編碼細(xì)胞周期蛋白D1(Cyclin D1)與細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶4和6(CDK4/6)形成復(fù)合體調(diào)控細(xì)胞周期從G1到S期的轉(zhuǎn)變。因此,過(guò)表達(dá)Cyclin D1促進(jìn)細(xì)胞快速進(jìn)入G1期,而抑制其表達(dá)則可導(dǎo)致細(xì)胞周期停滯。據(jù)研究報(bào)道,在不同嚴(yán)重程度的OPMD和口腔癌中均有發(fā)現(xiàn)Cyclin D1基因擴(kuò)增和表達(dá)增多,且Cyclin D1表達(dá)與OPMD異常增生程度呈平行增加。CCND1P241P基因多態(tài)性和G870A變體A等位基因拷貝均與口腔癌前病變風(fēng)險(xiǎn)增加相關(guān)。另外,在口腔白斑中還發(fā)現(xiàn)CDK4/6抑制蛋白p16INK4丟失。盡管目前OPMD和口腔癌中觀察到增殖相關(guān)蛋白表達(dá)異常,但由于研究的樣本量有限,尚無(wú)足夠的證據(jù)來(lái)確定這些增殖相關(guān)蛋白是否可以作為OPMD進(jìn)展風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)警指標(biāo)。因此,仍需進(jìn)行大樣本研究來(lái)明確這些維持細(xì)胞增殖的信號(hào)在口腔腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用,以及作為OPMD進(jìn)展風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警指標(biāo)的潛能。

(二)多條信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑共同促進(jìn)口腔癌及口咽癌增殖信號(hào)的維持

在口腔黏膜惡性轉(zhuǎn)化過(guò)程中,細(xì)胞內(nèi)多條信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑通過(guò)共同的節(jié)點(diǎn)分子相互作用,形成復(fù)雜的信號(hào)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。許多生長(zhǎng)因子通過(guò)誘導(dǎo)蛋白質(zhì)酪氨酸激酶受體激活而發(fā)出信號(hào),包括血小板源性生長(zhǎng)因子(PDGF)、表皮生長(zhǎng)因子(EGF)、成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(FGF)、神經(jīng)生長(zhǎng)因子(NGF)和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-α(TGF-α)等。生長(zhǎng)因子與其包膜受體EGFR結(jié)合激活下游PI3K/AKT和Ras/Raf/MAPK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路,促進(jìn)腫瘤細(xì)胞惡性生長(zhǎng)。口腔癌的生長(zhǎng)和存活高度依賴于EGFR信號(hào)通路,且與患者的預(yù)后相關(guān)。在OPMD和口腔癌中均觀察到EGFR和TGF-α表達(dá)增高,且EGFR拷貝數(shù)變異可能與惡性轉(zhuǎn)化有關(guān)。

1.PI3K/AKT信號(hào)通路

PI3K是一種脂質(zhì)激酶,可磷酸化細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)成分,例如磷脂酰肌醇(PI)的肌醇,且與癌變密切相關(guān)。生長(zhǎng)因子激活PI3K生成第二信使PIP2和PIP3,PIP3通過(guò)激活含PH結(jié)構(gòu)域的蛋白AKT和PDK1-AKT上游激酶,從而使PI3K能夠傳遞促細(xì)胞存活和增殖的信號(hào)。通過(guò)對(duì)比正常組織、異常增生(輕度、中度和重度)的口腔白斑和口腔癌的臨床標(biāo)本發(fā)現(xiàn),PI合酶表達(dá)增加是口腔腫瘤發(fā)生的早期事件,且在口腔癌發(fā)生發(fā)展過(guò)程中進(jìn)一步升高。AKT活化也被發(fā)現(xiàn)是口腔癌前病變中的早期事件,且其表達(dá)與口腔癌患者的不良預(yù)后相關(guān)。此外,通過(guò)PIK3CA體細(xì)胞突變和/或拷貝數(shù)改變激活PI3K信號(hào)通路是HPV陽(yáng)性口咽癌癌變?cè)缙诎l(fā)生的一個(gè)關(guān)鍵特征。

2.Ras/Raf/MAPK信號(hào)通路

細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)的激酶/促分裂原激活的蛋白激酶在促有絲分裂信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中起著核心作用,這是一系列涉及細(xì)胞表面受體Ras、Raf和MEK或蛋白激酶C、Raf和MEK的磷酸化反應(yīng)。MAPK通過(guò)激酶結(jié)構(gòu)域內(nèi)兩個(gè)位點(diǎn)的磷酸化而活化,并活化形成磷酸化的存在于效應(yīng)子激酶上的絲氨酸/蘇氨酸殘基。MAPK包括兩個(gè)哺乳動(dòng)物同工型(ERK1和ERK2),它們?cè)诒籈GF、NGF和PDGF等生長(zhǎng)因子激活后易位至細(xì)胞核。ERK-MAPK途徑的激活通常是刺激EGFR信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的結(jié)果。研究表明,在口腔癌中,Ras/Raf/MAPK途徑可能是由于Ras基因功能突變而被組成性激活,或者在EGFR和其他生長(zhǎng)因子受體(FGF)的持續(xù)自分泌或旁分泌刺激下激活。通過(guò)全基因組研究發(fā)現(xiàn),口腔異常增生組織中有ERK/MAPK改變,且可以輔助鑒定增生性病變向口腔癌發(fā)展的潛力。

3.增殖信號(hào)負(fù)反饋調(diào)節(jié)機(jī)制的破壞

正常細(xì)胞通過(guò)增殖信號(hào)傳遞的負(fù)反饋回路,精密調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)增殖信號(hào)傳遞的穩(wěn)態(tài),當(dāng)這些負(fù)反饋調(diào)節(jié)機(jī)制出現(xiàn)缺陷則可導(dǎo)致增殖信號(hào)的持續(xù)增強(qiáng)。如PTEN磷酸酶可通過(guò)降解其產(chǎn)物PIP3來(lái)抑制PI3K/AKT通路介導(dǎo)的有絲分裂信號(hào),然而在多種癌細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)PTEN發(fā)生突變導(dǎo)致其功能喪失,從而放大PI3K/AKT信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo),最終促進(jìn)腫瘤的發(fā)生。在某些腫瘤中,mTOR激酶可通過(guò)負(fù)反饋抑制PI3K/AKT信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。當(dāng)mTOR被雷帕霉素等藥物抑制時(shí),可增加PI3K及其效應(yīng)子AKT/PKB的活性,從而減弱藥物的抗增殖作用,導(dǎo)致耐藥。

總之,促生長(zhǎng)信號(hào)通路的持續(xù)激活和其負(fù)反饋回路的抑制在癌細(xì)胞中廣泛存在,這是癌細(xì)胞實(shí)現(xiàn)持續(xù)增殖和耐藥的重要手段。

二、生長(zhǎng)抑制

除了誘導(dǎo)和維持生長(zhǎng)刺激信號(hào),癌細(xì)胞還具有規(guī)避負(fù)性調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖的能力,這種能力主要取決于抑癌基因的作用。抑癌基因能夠以多種方式限制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)。Rb和TP53在調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖和凋亡方面均具有舉足輕重的地位,也是被研究得最為廣泛的抑癌基因。它們是細(xì)胞內(nèi)關(guān)鍵互補(bǔ)信號(hào)調(diào)節(jié)通路的中央控制節(jié)點(diǎn),可響應(yīng)多種細(xì)胞內(nèi)外信號(hào),并隨著細(xì)胞類型以及細(xì)胞應(yīng)激的嚴(yán)重性和持續(xù)性的不同而變化,從而決定細(xì)胞進(jìn)入生長(zhǎng)分裂周期還是激活衰老/凋亡程序。近年來(lái),越來(lái)越多的抑癌基因被報(bào)道在腫瘤發(fā)生發(fā)展中具有重要作用。

(一)Rbp16

Rb基因是第一個(gè)被鑒定的抑癌基因,其產(chǎn)物pRb在調(diào)節(jié)細(xì)胞周期停滯、凋亡和分化中起著關(guān)鍵作用,其表達(dá)失調(diào)與細(xì)胞生長(zhǎng)失控和致癌直接相關(guān)。p16可抑制cyclin D1-CDK4/6復(fù)合體活性從而防止Rb磷酸化,是負(fù)性調(diào)節(jié)細(xì)胞周期蛋白家族的成員,其失活也是各種類型癌癥中的常見事件,并且可能是口腔癌發(fā)生過(guò)程中首批失活的抑癌基因之一。

關(guān)于Rb蛋白在OPMD惡變中表達(dá)的報(bào)道較少。從增生到不典型增生的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)pRb的損失,然而另一些研究則顯示了Rb蛋白表達(dá)升高。關(guān)于口腔癌中p16蛋白表達(dá)也存在矛盾,p16表達(dá)隨著異型增生程度的增加而增加;相反,也有研究者發(fā)現(xiàn)p16蛋白表達(dá)下降與組織異常增生相關(guān)。在與HPV感染密切相關(guān)的口咽癌中,HPV通過(guò)其E7癌蛋白使pRb失活,導(dǎo)致p16表達(dá)增加。有研究報(bào)道,在86.7%的HPV陽(yáng)性口咽癌中存在p16過(guò)表達(dá)。總之,尚需要進(jìn)一步的研究來(lái)更全面地定義Rbp16在口腔癌及口咽癌發(fā)生發(fā)展中的作用。

(二)TP53

TP53位于染色體17p13,在細(xì)胞周期、分化、DNA損傷修復(fù)和凋亡中起重要作用,被認(rèn)為是基因組的守護(hù)者。TP53通過(guò)感受來(lái)自細(xì)胞內(nèi)的壓力決定細(xì)胞的命運(yùn)。當(dāng)細(xì)胞遭遇壓力或損傷(如DNA損傷、癌基因激活、促生長(zhǎng)信號(hào)、核苷酸庫(kù)、葡萄糖和氧含量不足等)時(shí),TP53可終止細(xì)胞周期進(jìn)程直到這些條件恢復(fù)正常為止。當(dāng)損傷嚴(yán)重時(shí),則可觸發(fā)細(xì)胞凋亡。TP53功能喪失則減弱了對(duì)細(xì)胞周期停滯和凋亡的調(diào)節(jié),改變了細(xì)胞對(duì)壓力或損傷的反應(yīng)能力,這些可能導(dǎo)致基因組不穩(wěn)定和其他遺傳變異的積累。

TP53是人類癌癥(包括口腔癌)中最常見的抑癌基因,TP53基因突變失活是腫瘤發(fā)生發(fā)展中最常見的遺傳事件之一,與繼發(fā)腫瘤、早期復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移性擴(kuò)散以及治療抵抗相關(guān)。各種遺傳事件均可使TP53失活,如與致癌HPV亞型的病毒蛋白(HPV16、HPV18)相互作用、或因LOH導(dǎo)致一個(gè)等位基因的喪失、吸煙和飲酒等。在正常細(xì)胞中,由于野生型p53蛋白的半衰期短且表達(dá)水平較低,基本上無(wú)法通過(guò)免疫組織化學(xué)(IHC)檢測(cè)到,而腫瘤細(xì)胞中突變型p53蛋白因半衰期延長(zhǎng)則可能導(dǎo)致表達(dá)增加。

有研究報(bào)道,p53蛋白在口腔白斑病損區(qū)域中表達(dá),而在正常口腔黏膜中不表達(dá),但尚不清楚該表達(dá)是突變型還是野生型p53蛋白。在對(duì)OLP病變中外顯子突變的篩選中發(fā)現(xiàn),p53突變廣泛存在,同時(shí)p53在OLP基底層以及轉(zhuǎn)移性口腔癌中的表達(dá)增加。p53陽(yáng)性表達(dá)比例升高與OLP的異常增生和分化程度相關(guān)。同樣具有高度惡變潛能的口腔黏膜下纖維性變病變基底上皮層也發(fā)現(xiàn)p53的異常表達(dá)。然而,鑒于實(shí)驗(yàn)室技術(shù)的異質(zhì)性以及各種研究臨床數(shù)據(jù)的有限性,p53作為OPMD和口腔癌患者生物標(biāo)志物的價(jià)值有待進(jìn)一步探討。

HPV陽(yáng)性口咽癌TP53基因突變較罕見,其與高危HPV亞型的感染直接相關(guān),病毒癌蛋白E6可導(dǎo)致p53失活和降解,從而表現(xiàn)為p53表達(dá)下調(diào)。HPV陰性口咽癌與吸煙、飲酒密切相關(guān),常表現(xiàn)為EGFRRASPI3K等癌基因的突變激活或p53p16RB1等抑癌基因的功能喪失或兩者兼有。

三、細(xì)胞死亡

細(xì)胞程序性死亡是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程,是抑制癌癥發(fā)生發(fā)展的天然障礙。細(xì)胞死亡的方式也多種多樣,根據(jù)觸發(fā)因素、信號(hào)通路和細(xì)胞形態(tài)變化,可將細(xì)胞死亡分為凋亡、自噬和壞死,不同的應(yīng)激壓力均可導(dǎo)致細(xì)胞選擇不同的死亡方式。腫瘤在發(fā)生發(fā)展過(guò)程中,為適應(yīng)應(yīng)激壓力,調(diào)控程序性死亡的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑從而逃避死亡信號(hào)。細(xì)胞凋亡是指由基因控制的細(xì)胞自主的死亡方式,與細(xì)胞壞死不同,細(xì)胞凋亡是細(xì)胞主動(dòng)實(shí)施的,在控制細(xì)胞的生長(zhǎng)、發(fā)育和更新以維持體內(nèi)平衡的生命過(guò)程中扮演重要角色。由于凋亡過(guò)程細(xì)胞內(nèi)容物未外溢,因此不會(huì)引起周圍組織的炎癥反應(yīng)。細(xì)胞凋亡過(guò)程一般包括接收凋亡信號(hào)、凋亡調(diào)控分子間的相互作用、半胱天冬氨酸酶蛋白水解酶(caspase)的活化、執(zhí)行凋亡幾個(gè)階段。

目前已發(fā)現(xiàn)了多種在腫瘤發(fā)展中起關(guān)鍵作用的異常感受器可誘發(fā)細(xì)胞凋亡,如抑癌基因TP53起作用的DNA損傷感受器,生長(zhǎng)因子信號(hào)不足,癌基因過(guò)度活躍等。TP53通過(guò)上調(diào)Noxa和Puma蛋白的表達(dá)來(lái)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡,從而對(duì)DNA斷裂和其他染色體異常作出反應(yīng)。生長(zhǎng)因子信號(hào)不足,如淋巴細(xì)胞中IL-3不足或者上皮細(xì)胞中胰島素樣生長(zhǎng)因子1/2(IGF1/2)不足時(shí),可通過(guò)上調(diào)Bim誘導(dǎo)凋亡。癌基因(如Myc)過(guò)度活躍可激活促凋亡蛋白(如Bim),從而導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。Bcl-2家族的促凋亡成員(Bax、Bak、Bad、Bid、Puma、Bim 和Noxa)和抗凋亡成員(Bcl-2、Bcl-xL、Bcl-w、Mcl-1、A1)是平衡凋亡信號(hào)的關(guān)鍵成分。當(dāng)解除Bcl-2等抗凋亡信號(hào)的抑制作用時(shí),嵌入線粒體外膜的Bax和Bak會(huì)破壞線粒體外膜的完整性,從而導(dǎo)致細(xì)胞凋亡信號(hào)蛋白(最重要的是細(xì)胞色素c)釋放,細(xì)胞色素c可激活凋亡的啟動(dòng)子(caspase 8、caspase 9和caspase 10)或效應(yīng)子(caspase 3、caspase 6和caspase 7)。

腫瘤細(xì)胞進(jìn)化出多種策略來(lái)限制或規(guī)避細(xì)胞凋亡,最常見的是TP53腫瘤抑制功能的喪失,或者通過(guò)增加抗凋亡調(diào)節(jié)因子(Bcl-2、Bcl-x L)的表達(dá)或存活信號(hào)(IGF1/2),下調(diào)促凋亡因子(Bax,Bim,Puma)來(lái)達(dá)到相似的目的。實(shí)際上,逃避凋亡機(jī)制的多樣性也反映了癌細(xì)胞在進(jìn)化為惡性狀態(tài)時(shí)遇到的凋亡誘導(dǎo)信號(hào)的多樣性。

在OPMD中,凋亡細(xì)胞聚集在異常增生上皮的中下層,隨著口腔黏膜組織異常增生程度增加,上皮細(xì)胞凋亡減少,在重度不典型增生和原位癌中凋亡細(xì)胞比例最低。然而,Vidya Viswanathan于2015年的研究顯示,平均凋亡指數(shù)隨著上皮異常增生程度的增加而逐漸升高。更多的研究是通過(guò)檢測(cè)調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡的基因來(lái)判斷其在OPMD惡變中的可能作用。學(xué)者發(fā)現(xiàn),Bcl-2和Bax在OPMD和口腔癌患者中的表達(dá)異常。與周圍異常增生上皮相比,Bcl-2在分化較差的口腔癌中呈強(qiáng)陽(yáng)性表達(dá),而Bax則在分化良好的口腔癌中表達(dá)最強(qiáng)。

這些結(jié)果表明,Bcl-2蛋白家族的表達(dá)改變可能在上皮癌變和口腔癌發(fā)育的早期階段起作用。Survivin是凋亡抑制蛋白,有研究者發(fā)現(xiàn)其在異常增生上皮組織中呈陽(yáng)性表達(dá),而在相鄰的正常口腔黏膜則不表達(dá),因此,推測(cè)Survivin可作為口腔上皮異常增生的標(biāo)志物。總之,目前關(guān)于凋亡及其調(diào)節(jié)分子在OPMD惡變中的作用尚存在較大爭(zhēng)議,這些相互矛盾的結(jié)果說(shuō)明凋亡在早期惡性病變的作用尚需進(jìn)一步深入研究。

四、細(xì)胞永生化

正常細(xì)胞生長(zhǎng)的分裂周期是有限的,而癌細(xì)胞具有無(wú)限復(fù)制的潛能。在二維培養(yǎng)環(huán)境下,當(dāng)正常細(xì)胞繁殖時(shí),細(xì)胞分裂的重復(fù)循環(huán)誘導(dǎo)衰老(即細(xì)胞進(jìn)入不可逆地非增殖的狀態(tài)),然后進(jìn)入危機(jī)階段,大多數(shù)細(xì)胞在該階段死亡。在極少數(shù)情況下,細(xì)胞可跨越此危機(jī)階段而具備無(wú)限復(fù)制的潛能,即永生化。研究發(fā)現(xiàn),細(xì)胞的無(wú)限增殖潛能與保護(hù)染色體末端的端粒有關(guān)。

(一)端粒

端粒(telomere)是存在于線狀染色體末端的一小段DNA-蛋白質(zhì)復(fù)合體,由多個(gè)串聯(lián)重復(fù)5′-TTAGGG-3′核苷酸序列組成,具有高度的保守性。在細(xì)胞分裂過(guò)程中,隨著染色體半保留復(fù)制的進(jìn)行,染色體末端丟失而逐漸縮短,最終導(dǎo)致染色體斷端彼此融合,形成雙中心染色體、環(huán)狀染色體或其他不穩(wěn)定形式,影響細(xì)胞活力。端粒短重復(fù)序列與端粒結(jié)合蛋白一起構(gòu)成了特殊的“帽子”結(jié)構(gòu),可以起到緩沖保護(hù)染色體的作用,保持染色體的完整性和控制細(xì)胞分裂周期。在永生化細(xì)胞繁殖過(guò)程中,端粒逐漸縮短,最終失去對(duì)染色體的保護(hù)作用。

端粒酶是一種指導(dǎo)端粒合成和維持的酶,由hTR(人端粒酶RNA,RNA模板)、hTEP1或TP1(端粒酶相關(guān)蛋白1)和hTERT(人端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶)組成,通過(guò)識(shí)別并結(jié)合于富含G的端粒末端,以自身為模板,逆轉(zhuǎn)錄合成端粒,從而將端粒重復(fù)片段添加到端粒DNA末端,延伸端粒DNA抵抗端粒破壞。端粒酶在非永生化細(xì)胞中幾乎不表達(dá),然而在絕大多數(shù)(約90%)自發(fā)的永生化細(xì)胞(如人類癌細(xì)胞)中高表達(dá)。

端粒縮短已被視為正常細(xì)胞有限復(fù)制潛能和癌細(xì)胞生長(zhǎng)必須克服的檢查點(diǎn)。已有證據(jù)表明,在腫瘤形成過(guò)程中,早期癌細(xì)胞由于不能大量表達(dá)端粒酶,常常會(huì)在較早的階段經(jīng)歷端粒丟失引起的死亡危機(jī),只有少數(shù)變異的細(xì)胞能通過(guò)上調(diào)端粒酶表達(dá),或其他重組的端粒維持機(jī)制來(lái)維持端粒DNA的長(zhǎng)度,避免觸發(fā)衰老或凋亡從而獲得永生化的能力,形成腫瘤。

(二)端粒與OPMD惡性進(jìn)展

端粒在OPMD惡性轉(zhuǎn)化中起著重要的調(diào)控作用。癌前病損如白斑中端粒酶mRNA表達(dá)水平和活性均增加,且端粒酶活性與異常增生的程度相關(guān)。從正常到口腔上皮異常增生再到口腔癌的進(jìn)展過(guò)程中,細(xì)胞質(zhì)hTERT表達(dá)逐漸增高,而細(xì)胞核hTERT在異常增生上皮中表達(dá)增加,但在癌組織中表達(dá)減少。然而,也有研究發(fā)現(xiàn),端粒酶活性在異常增生組織和口腔癌中無(wú)明顯差異。總之,目前尚無(wú)確切證據(jù)表明端粒酶活性增加是OPMD惡變的標(biāo)志。

五、血管生成

在胚胎發(fā)育過(guò)程中,血管生成過(guò)程包括內(nèi)皮細(xì)胞的生成并組裝成管狀,再?gòu)囊延醒苤忻妊慨a(chǎn)生新血管,當(dāng)正常的血管形態(tài)形成后則停止血管生成。在傷口愈合和和女性生殖周期時(shí),機(jī)體可短暫?jiǎn)?dòng)血管生成以維持生理活動(dòng)的需求。然而,在腫瘤發(fā)生發(fā)展中,“血管生成開關(guān)”幾乎保持持續(xù)開啟狀態(tài),不斷生成新血管,以滿足腫瘤不斷增長(zhǎng)所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和氧氣,并排出代謝廢物和二氧化碳。

(一)腫瘤新生血管的特征

血管生成在癌癥發(fā)生的早期階段即存在,多種因素可觸發(fā)血管生成開關(guān),隨后則根據(jù)腫瘤細(xì)胞和腫瘤微環(huán)境的變化而進(jìn)行不同程度的血管化。在某些腫瘤中,主要致癌基因(如RASMYC)可通過(guò)上調(diào)促血管生成因子調(diào)節(jié)血管生成,而促血管生成信號(hào)同樣可以由免疫炎癥細(xì)胞間接產(chǎn)生。在腫瘤組織中,在這些慢性和不均衡的促血管生成信號(hào)的刺激下新生成的血管通常是異常的,如早熟的毛細(xì)血管出芽,血管分支過(guò)多,血管扭曲和擴(kuò)張,導(dǎo)致血管內(nèi)血流不暢、微出血、微滲出等。

(二)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)促進(jìn)血管新生

調(diào)節(jié)因子通過(guò)與血管內(nèi)皮細(xì)胞膜表面刺激性或抑制性受體結(jié)合,調(diào)節(jié)血管生成,其中最廣為人知的刺激性調(diào)節(jié)因子是VEGF。VEGF與其受體家族成員(VEGFR-1、VEGFR-2、VEGFR-3)的結(jié)合激活其生物學(xué)效率,包括增加血管通透性和促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞增殖、遷移和分化。缺氧和一些癌基因信號(hào)均可上調(diào)VEGF基因表達(dá)。細(xì)胞外基質(zhì)降解蛋白酶(MMP)也可促進(jìn)VEGF配體在細(xì)胞外基質(zhì)中的激活和釋放。另外,其他促血管生成信號(hào)表達(dá)上調(diào),也參與維持腫瘤血管生成,如成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(FGF)家族的成員。

(三)血管生成與OPMD進(jìn)展的關(guān)系

血管生成表型是口腔癌中最早被發(fā)現(xiàn)的變化表型之一。在口腔癌前病變中,主要通過(guò)檢測(cè)VEGF的表達(dá)和計(jì)數(shù)微血管密度(MVD)來(lái)研究血管生成。然而,VEGF和MVD在正常口腔黏膜上皮、異常增生組織和口腔癌中的表達(dá)情況尚存在爭(zhēng)議。研究表明,在正常的口腔上皮中,在基底層中檢測(cè)到VEGF表達(dá),至表層逐漸減少;在癌前病變不典型增生的基底層中檢測(cè)到VEGF高表達(dá),在重度不典型增生和浸潤(rùn)癌中VEGF的表達(dá)最低,但與MVD無(wú)關(guān)。同時(shí),Johnstone在2007年的研究發(fā)現(xiàn),從異常增生組織到口腔癌,VEGF表達(dá)顯著上調(diào),但與異常增生的程度沒(méi)有相關(guān)性,異常增生組織的組織學(xué)惡性程度增加不一定伴隨VEGF表達(dá)的增加。相反,有學(xué)者指出VEGF表達(dá)水平在癌前病變和口腔癌組織中低于正常口腔黏膜上皮組織。

在舌鱗狀細(xì)胞癌中,血管數(shù)目與VEGF-C的表達(dá)相關(guān)。從正常上皮到異常增生上皮再到浸潤(rùn)性癌的發(fā)展過(guò)程中,血管數(shù)量急劇增加,VEGF-C的表達(dá)顯著增加。在口腔癌發(fā)展的早期階段,基質(zhì)金屬蛋白酶-11(MMP-11)和轉(zhuǎn)錄因子Ets-1的共同表達(dá)促進(jìn)了癌前病變的發(fā)展,并且MMP-11和VEGF的共同表達(dá)與癌前病變到浸潤(rùn)癌的發(fā)展有關(guān)。在癌前病變的大多數(shù)病例中發(fā)現(xiàn)Ets-1、VEGF和MMP-11表達(dá),這3個(gè)標(biāo)志物均與腫瘤內(nèi)的MVD相關(guān)。隨著口腔上皮異常增生程度的增加,F(xiàn)GFBP-1和VEGF-A的表達(dá)水平也隨之升高。總之,目前的數(shù)據(jù)表明,在OPMD和口腔癌中VEGF的表達(dá)存在異質(zhì)性,單個(gè)血管生成因子生物標(biāo)志物難以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)OPMD進(jìn)展為口腔癌的潛能。

六、侵襲和轉(zhuǎn)移

細(xì)胞黏附能力減弱和侵襲性增強(qiáng)也是上皮來(lái)源腫瘤發(fā)展的特征,通常與細(xì)胞形狀、細(xì)胞連接、細(xì)胞外基質(zhì)附著方面的改變密切相關(guān)。連接蛋白是廣泛表達(dá)于細(xì)胞膜的蛋白質(zhì)家族,通過(guò)形成間隙連接通道或半通道來(lái)介導(dǎo)細(xì)胞與細(xì)胞間、細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)間的物質(zhì)交換。最典型的改變是癌細(xì)胞丟失E-鈣黏蛋白(E-cadherin),這是一種關(guān)鍵的細(xì)胞間黏附分子。細(xì)胞通過(guò)E-cadherin形成與相鄰上皮細(xì)胞之間的緊密連接,維持正常的組織結(jié)構(gòu)。研究顯示,上調(diào)E-cadherin可抑制細(xì)胞侵襲,下調(diào)該蛋白則相反。另外,在一些高侵襲性腫瘤中也發(fā)現(xiàn)其他細(xì)胞-細(xì)胞連接分子和細(xì)胞-細(xì)胞外基質(zhì)連接分子的表達(dá)下調(diào)。然而,與細(xì)胞遷移相關(guān)的黏附分子通常表達(dá)上調(diào),如N-鈣黏蛋白(N-cadherin),在組織形成過(guò)程中通常表達(dá)于遷移中的神經(jīng)元和間充質(zhì)細(xì)胞,在許多侵襲性腫瘤細(xì)胞中高表達(dá)。

在口腔癌、口咽癌發(fā)生發(fā)展中與激活侵襲和轉(zhuǎn)移相關(guān)的機(jī)制如下。

(一)連接蛋白

膜聯(lián)蛋白(annexins)是一類依賴鈣離子的磷脂結(jié)合蛋白家族,涉及廣泛的分子和細(xì)胞過(guò)程,包括磷脂酶A2的調(diào)節(jié)和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的活性,細(xì)胞骨架和細(xì)胞外基質(zhì)完整性的維持,組織生長(zhǎng)和分化。與正常上皮相比,AnxA1蛋白在異常增生組織的表達(dá)顯著降低。層粘連蛋白、Ⅳ型膠原和纖連蛋白在正常口腔黏膜、白斑和口腔癌中的表達(dá)逐漸升高,提示基底膜完整性的喪失與腫瘤發(fā)生發(fā)展相關(guān)。與正常上皮相比,鈣黏蛋白(cadherins)和連環(huán)蛋白(catenins)在異常增生組織中的表達(dá)上調(diào)。此外,黏附分子CD44是細(xì)胞相互作用中的重要分子,其表達(dá)喪失可能是口腔癌發(fā)生的早期事件。

(二)Syndecans

Syndecans屬于膜蛋白聚糖家族,參與細(xì)胞-基質(zhì)相互作用和生長(zhǎng)因子結(jié)合。Syndecan-1參與細(xì)胞外基質(zhì)與細(xì)胞內(nèi)基質(zhì)受體信息傳導(dǎo)。此外,它還作為堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子的共受體,可能參與了生長(zhǎng)因子反應(yīng)的調(diào)節(jié)。在OPMD口腔上皮中Syndecan-1表達(dá)下調(diào),提示Syndecan-1表達(dá)下調(diào)可能是口腔癌發(fā)生的早期事件。

(三)ERM家族

Moesin、Ezrin和Radixin構(gòu)成了ERM家族,被認(rèn)為是肌動(dòng)蛋白和質(zhì)膜之間的一般交聯(lián)。Moesin在人表皮的基底細(xì)胞層中強(qiáng)表達(dá),在上層細(xì)胞中逐漸減少。在異常增生的口腔上皮中,Moesin在上皮細(xì)胞染色局限于細(xì)胞膜,而在口腔癌中Moesin表達(dá)在細(xì)胞質(zhì)。因此,Moesin作為上皮異常增生的分子標(biāo)志物需進(jìn)一步驗(yàn)證。整聯(lián)蛋白是調(diào)節(jié)細(xì)胞間黏附的跨膜受體分子,α3β1和α6β4整合素的異常再分布以及l(fā)aminin5的表達(dá)對(duì)上皮異常增生具有預(yù)后價(jià)值。

七、基因組不穩(wěn)定性和突變

腫瘤細(xì)胞多種生物學(xué)行為的獲得在很大程度上取決于細(xì)胞基因組的改變。比如,某些基因突變賦予細(xì)胞亞克隆選擇優(yōu)勢(shì),使其在局部組織環(huán)境中生長(zhǎng),最終成為優(yōu)勢(shì)群體。因此,腫瘤的多步驟進(jìn)展可認(rèn)為是一連串的克隆擴(kuò)增,每個(gè)克隆擴(kuò)增可由偶然的基因突變觸發(fā)。因?yàn)榭蛇z傳的表型(例如抑癌基因的失活)也可以通過(guò)表觀遺傳機(jī)制(例如DNA甲基化和組蛋白修飾)獲得,一些克隆生長(zhǎng)可能是由影響基因表達(dá)的非突變調(diào)控機(jī)制觸發(fā)的。

基因組本身具有非常強(qiáng)大的檢測(cè)和修復(fù)DNA缺陷的能力,以確保在每次細(xì)胞分裂過(guò)程中自發(fā)突變率處于極低的水平。癌細(xì)胞通常會(huì)提高突變率從而獲得啟動(dòng)腫瘤發(fā)生所需的突變型。這種變異可通過(guò)提高對(duì)突變誘導(dǎo)劑的敏感性,和/或打破基因組修復(fù)系統(tǒng)的平衡來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外,發(fā)生遺傳損傷的細(xì)胞在細(xì)胞內(nèi)各種監(jiān)督系統(tǒng)的作用下會(huì)進(jìn)入衰老或凋亡,逃離該監(jiān)督系統(tǒng)會(huì)加速突變的積累。

看守基因(caretaker gene)可以通過(guò)以下三種方式防止細(xì)胞增殖相關(guān)突變的積累:①檢測(cè)DNA損傷并激活修復(fù)機(jī)制;②直接修復(fù)受損的DNA;③在誘變分子破壞DNA之前使其失活。從遺傳學(xué)角度來(lái)看,這些看守基因的行為與腫瘤抑制基因非常相似,它們的功能在腫瘤發(fā)生發(fā)展過(guò)程中可能會(huì)喪失,這種喪失可以通過(guò)失活突變或表觀遺傳抑制來(lái)實(shí)現(xiàn)。如前所述,許多腫瘤中端粒DNA的丟失會(huì)導(dǎo)致核型不穩(wěn)定性以及相關(guān)的染色體片段擴(kuò)增和缺失,也是腫瘤基因組不穩(wěn)定性的重要原因。由此可見,端粒酶不僅是使細(xì)胞獲得無(wú)限復(fù)制潛力的標(biāo)志,也是維持基因組完整性和穩(wěn)定性的關(guān)鍵看護(hù)者。

隨著高通量技術(shù)的發(fā)展,對(duì)正常、癌前病變和腫瘤組織的全基因組進(jìn)行分子遺傳學(xué)分析,證明基因組不穩(wěn)定是腫瘤發(fā)生發(fā)展中的重要事件。通過(guò)檢測(cè)各個(gè)腫瘤全基因組中突變和拷貝數(shù)的變異情況,發(fā)現(xiàn)基因組畸變是腫瘤細(xì)胞普通存在的情況,是破壞基因組完整性的重要因素。基因組中特定位點(diǎn)的特定畸變(擴(kuò)增和缺失)反復(fù)發(fā)生,可能包含促進(jìn)腫瘤進(jìn)展的關(guān)鍵基因。盡管不同腫瘤類型之間基因組改變的差異很大,但在人類腫瘤中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)大量維持基因組穩(wěn)定和修復(fù)的基因發(fā)生缺陷,基因拷貝數(shù)和核苷酸序列普遍不穩(wěn)定,基因組的不穩(wěn)定性是絕大多數(shù)人類腫瘤細(xì)胞所固有的。與此同時(shí),基因組維持和修復(fù)中的缺陷使進(jìn)化中的癌前細(xì)胞具有基因型選擇優(yōu)勢(shì),有利于腫瘤發(fā)生。OPMD和口腔癌基因組的不穩(wěn)定性主要表現(xiàn)在非整倍性和雜合性缺失。

1.非整倍性

非整倍性是指在正常的染色體中,丟失或添加一條或幾條完整的染色體。非整倍體的OPMD患者異常增生的風(fēng)險(xiǎn)比二倍體的患者高,非整倍體與OPMD異常增生相關(guān),異常增生是惡性轉(zhuǎn)化的重要預(yù)測(cè)因子。在一些回顧性研究中發(fā)現(xiàn),相對(duì)于非進(jìn)展性O(shè)PMD的異常增生組織,非整倍體的頻率在惡性轉(zhuǎn)化風(fēng)險(xiǎn)高的異常增生病變中顯著升高,尤其是非整倍體的OPMD異常增生患者往往在較短的時(shí)間內(nèi)即發(fā)展為癌,提示DNA倍體是進(jìn)展時(shí)間的一個(gè)重要預(yù)測(cè)因子。

2.雜合性缺失

雜合性缺失(LOH)是指位于一對(duì)同源染色體上的相同基因座位的兩個(gè)等位基因中的一個(gè)(或其中部分核苷酸片段)發(fā)生缺失,與之配對(duì)的染色體上仍然存在。現(xiàn)有研究表明,含有已知抑癌基因區(qū)域的LOH是癌前病變惡性轉(zhuǎn)化的早期預(yù)測(cè)因子。在臨床上具有正常外觀的口腔黏膜,采用LOH檢測(cè)仍可發(fā)現(xiàn)有癌前病變。大量的研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn),在OPMD中高頻的LOH主要出現(xiàn)在3p、9p、4q、8p、11q、13q和17p,與組織學(xué)進(jìn)展、惡性轉(zhuǎn)化風(fēng)險(xiǎn)呈正相關(guān),尤其是17p13(TP53位點(diǎn))的LOH與口腔癌的高發(fā)病率相關(guān),表明染色體發(fā)生頻繁的LOH是口腔癌早期事件,LOH在檢測(cè)口腔黏膜上皮癌前病變和評(píng)估其預(yù)后方面具有潛在的臨床應(yīng)用價(jià)值。

八、炎癌轉(zhuǎn)化

眾所周知,腫瘤組織中存在大量先天性和適應(yīng)性免疫細(xì)胞,這也反映了體內(nèi)免疫系統(tǒng)對(duì)清除腫瘤細(xì)胞所進(jìn)行的嘗試。大量研究表明,持續(xù)性化學(xué)刺激、細(xì)菌或病毒制劑,以及某些自身免疫反應(yīng)或持續(xù)性重復(fù)性軟組織創(chuàng)傷引起的慢性炎癥,均有助于在腫瘤形成初期使其獲得惡性表型,因此均被視為癌癥的危險(xiǎn)因素。在某些情況下,炎癥在腫瘤發(fā)展的最早階段就很明顯,并且可以促進(jìn)早期腫瘤不斷獲得惡性表型。例如,慢性乙型或丙型病毒性肝炎與肝癌有關(guān),幽門螺桿菌的慢性感染與胃癌有關(guān),非特異性起源的慢性胰腺炎與胰腺癌有關(guān)。慢性炎癥狀態(tài)下的OPMD通常表現(xiàn)出較高的口腔癌發(fā)生率,表明炎性微環(huán)境失調(diào)會(huì)影響癌癥的發(fā)生。

(一)腫瘤相關(guān)炎性微環(huán)境

腫瘤相關(guān)的炎性細(xì)胞包括髓樣樹突狀細(xì)胞、巨噬細(xì)胞亞型(M1和M2)、表達(dá)TIE2的單核細(xì)胞亞群、肥大細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞和B淋巴細(xì)胞。這些細(xì)胞分泌趨化因子、前列腺素、蛋白酶和補(bǔ)體成分,共同導(dǎo)致過(guò)度的炎癥狀態(tài),并促進(jìn)癌癥生長(zhǎng)、組織侵襲和轉(zhuǎn)移。關(guān)于炎癥與癌癥發(fā)病機(jī)制的研究充分證明了免疫細(xì)胞對(duì)腫瘤發(fā)生發(fā)展具有重要的促進(jìn)作用。

炎性細(xì)胞釋放化學(xué)物質(zhì),在組織微環(huán)境中積累,特別是活性氧和活性氮,這些化學(xué)物質(zhì)的持續(xù)存在可直接引起DNA損傷,導(dǎo)致基因組不穩(wěn)定,有利于產(chǎn)生隨機(jī)突變,誘變附近的細(xì)胞,加速其向惡性程度更高狀態(tài)的進(jìn)化。而在炎癥狀態(tài)下,腫瘤微環(huán)境中的生物活性分子能夠促進(jìn)腫瘤細(xì)胞獲得多種惡性表型,包括維持增殖信號(hào)的生長(zhǎng)因子、抑制細(xì)胞死亡的生存因子、促血管生成因子、促進(jìn)侵襲和轉(zhuǎn)移的細(xì)胞外基質(zhì)修飾酶,以及其他具有標(biāo)志性作用的信號(hào)分子等。

在腫瘤發(fā)生的初始階段,炎癥因子介導(dǎo)了腫瘤相關(guān)基質(zhì)的發(fā)展。反過(guò)來(lái),該基質(zhì)中的活化細(xì)胞促進(jìn)血管生成、癌癥生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移等。因此,慢性感染、自身免疫性疾病的慢性炎癥、反復(fù)化學(xué)創(chuàng)傷所激活的炎性途徑不僅可促進(jìn)癌癥進(jìn)展,而且可能構(gòu)成初始細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化的危險(xiǎn)因素。

(二)OPMD及牙周病的炎性微環(huán)境

1.口腔黏膜下纖維化(OSF)

OSF組織炎性浸潤(rùn)主要包含淋巴細(xì)胞、漿細(xì)胞和巨噬細(xì)胞。檳榔是導(dǎo)致OSF的重要原因,可誘導(dǎo)炎癥介質(zhì)和生長(zhǎng)因子(包括PGE-2、TNF-α、IL-8、IL-6、TGF-β、血小板衍生的生長(zhǎng)因子、堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子和活性氧等)的產(chǎn)生。黏膜下纖維化微環(huán)境中的炎癥因子可通過(guò)驅(qū)動(dòng)細(xì)胞克隆擴(kuò)增而促進(jìn)癌前上皮細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化,在獲得其他遺傳改變后,部分增殖性癌前細(xì)胞可能經(jīng)克隆分化并獲得惡性表型。

2.口腔扁平苔蘚(OLP)

OLP與口腔鱗狀細(xì)胞癌的風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān)。有研究提出,引發(fā)OLP的細(xì)胞因子和趨化因子可能也是OLP向口腔鱗狀細(xì)胞癌轉(zhuǎn)化的一個(gè)因素。OLP的特征是T淋巴細(xì)胞介導(dǎo)的慢性炎癥免疫反應(yīng),以及包括TGF-β、TNF-α、IL-6、COX-2和MMP-7在內(nèi)的多種炎癥介質(zhì)的表達(dá)上調(diào)。在極少數(shù)OLP發(fā)展為口腔癌的情況下,局部炎性微環(huán)境可能提供激活轉(zhuǎn)錄因子的信號(hào),這些轉(zhuǎn)錄因子不僅促進(jìn)上皮細(xì)胞增殖,而且能促進(jìn)血管生成,協(xié)助細(xì)胞獲得侵襲和遷移的能力。

3.牙周疾病

流行病學(xué)研究表明,牙菌斑與慢性牙周病和口腔癌均相關(guān)。牙菌斑導(dǎo)致牙齦局部炎癥反應(yīng),通過(guò)炎癥因子及亞硝胺等觸發(fā)口腔角質(zhì)形成細(xì)胞的有絲分裂和抗凋亡途徑。因此,與牙周疾病有關(guān)的口腔菌群和炎癥介質(zhì)可能是口腔癌起始和促進(jìn)的輔助因素。盡管有報(bào)道顯示,口腔菌群和慢性牙周炎與口腔癌風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān),但考慮到在牙周疾病患者中牙齦癌的發(fā)生率非常低,臨床經(jīng)驗(yàn)尚并不足以支持他們之間的因果關(guān)系,需要進(jìn)一步深入研究。

九、免疫逃逸

近十余年來(lái),腫瘤免疫治療取得了重大的進(jìn)展,是當(dāng)下腫瘤治療領(lǐng)域最具前景的發(fā)展方向之一。越來(lái)越多的研究證實(shí),體內(nèi)細(xì)胞和組織受到免疫系統(tǒng)的持續(xù)監(jiān)視,免疫系統(tǒng)在抵抗或根除原位和微轉(zhuǎn)移腫瘤細(xì)胞的過(guò)程中起著關(guān)鍵作用。免疫系統(tǒng)負(fù)責(zé)識(shí)別和消除絕大多數(shù)處于早期的癌前細(xì)胞和新生腫瘤細(xì)胞,而這些非正常的細(xì)胞則設(shè)法逃避免疫系統(tǒng)的監(jiān)視,限制免疫細(xì)胞對(duì)其殺傷的作用,避免被清除,最終生成腫瘤。

(一)腫瘤免疫反應(yīng)

癌前病變細(xì)胞和浸潤(rùn)免疫細(xì)胞之間的相互作用在OPMD的進(jìn)展中扮演著重要角色。一般來(lái)說(shuō),實(shí)現(xiàn)有效的抗腫瘤免疫需要以下幾個(gè)步驟:首先,抗原呈遞細(xì)胞(APC),如樹突狀細(xì)胞(DC)、巨噬細(xì)胞和肥大細(xì)胞,通過(guò)其表面的MHC-Ⅰ類和/或MHC-Ⅱ類分子識(shí)別、捕獲腫瘤抗原并與其結(jié)合,形成肽-MHC分子復(fù)合物,從而啟動(dòng)MHC-Ⅰ類限制性細(xì)胞毒性效應(yīng)性T細(xì)胞(CTL)反應(yīng)和MHC-Ⅱ類限制性的CD4+ T輔助細(xì)胞(CD4+ Thl)反應(yīng)。然后,載瘤抗原的APC進(jìn)入淋巴器官產(chǎn)生CD8+細(xì)胞毒性效應(yīng)性T細(xì)胞。最后,細(xì)胞毒性T細(xì)胞從淋巴結(jié)遷移到異常增生或腫瘤部位,產(chǎn)生細(xì)胞毒性效應(yīng)物,如穿孔素和顆粒酶,殺死腫瘤細(xì)胞。在此過(guò)程中,DC可激活CD4+ Thl,支持T細(xì)胞啟動(dòng),促進(jìn)CTL效應(yīng)器功能,幫助CTL克服記憶功能的負(fù)調(diào)控,確保T細(xì)胞應(yīng)答擴(kuò)增而不產(chǎn)生有害的自身免疫。

(二)免疫反應(yīng)與口腔癌/口咽癌的惡性進(jìn)展

腫瘤細(xì)胞與免疫系統(tǒng)的相互作用分為三個(gè)階段:清除、平衡和逃逸。在早期階段(癌前病變階段),異常細(xì)胞可募集DC,釋放炎癥介質(zhì),增強(qiáng)異常細(xì)胞和免疫細(xì)胞之間的相互作用,促進(jìn)免疫系統(tǒng)識(shí)別和清除異常細(xì)胞。在平衡階段中,異常細(xì)胞不斷進(jìn)化產(chǎn)生新的抗原,免疫反應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)以清除異常細(xì)胞,此時(shí)異常細(xì)胞的增殖與免疫反應(yīng)達(dá)到平衡。在免疫逃逸階段,異常細(xì)胞適應(yīng)免疫微環(huán)境并逃避免疫系統(tǒng)的殺傷,以不受控制的方式增殖從而獲得了惡性特征。

在OPMD惡性進(jìn)展過(guò)程中,細(xì)胞逃避和抑制宿主免疫至關(guān)重要,主要通過(guò)抑制各種效應(yīng)免疫細(xì)胞或刺激免疫抑制細(xì)胞來(lái)實(shí)現(xiàn)。19世紀(jì)70年代,口腔癌與腫瘤微環(huán)境中T淋巴細(xì)胞之間的關(guān)系首次被發(fā)現(xiàn)。與炎癥促進(jìn)腫瘤發(fā)生相反,一些臨床關(guān)聯(lián)分析結(jié)果提示免疫抑制與OPMD和口腔癌進(jìn)展相關(guān)。在某些病毒感染的情況下,免疫系統(tǒng)可通過(guò)限制病毒感染口腔癌細(xì)胞而發(fā)揮其保護(hù)功能。如在對(duì)10余萬(wàn)名艾滋病(AIDS)患者進(jìn)行流行病學(xué)分析發(fā)現(xiàn),患者舌癌的發(fā)生率顯著增高。

1.DC

DC通過(guò)主要組織相容性復(fù)合體Ⅰ類途徑(MHC Ⅰ類)捕獲、處理抗原,將抗原呈遞給CD8+ T細(xì)胞,產(chǎn)生特異的細(xì)胞毒性效應(yīng)T細(xì)胞,是適應(yīng)性免疫反應(yīng)的關(guān)鍵步驟。樹突狀朗格漢斯細(xì)胞(LC)是口腔黏膜上皮中存在的一種樹突狀細(xì)胞,通過(guò)T細(xì)胞之間的相互作用,為口腔組織區(qū)域提供免疫監(jiān)視。異常增生的OLK可能是異常增生細(xì)胞增殖和免疫系統(tǒng)激活處于平衡階段的結(jié)果。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道,不典型增生白斑組織中LC和CD8+ T細(xì)胞數(shù)量增加。與不典型增生的OLK相比,樹突狀LC的數(shù)量在口腔癌中增加。DC除了高表達(dá)MHC-Ⅰ類和MHC-Ⅱ類分子,還通過(guò)其高表達(dá)的共刺激分子(CD80/B7-1、CD86/B7-2、CD40等)提供T細(xì)胞活化所必須的第二信號(hào),啟動(dòng)了免疫應(yīng)答。最近的一項(xiàng)研究表明,OPMD中高表達(dá)免疫抑制性檢查點(diǎn)分子(PD-L1)使異常增生上皮細(xì)胞逃避了宿主的免疫攻擊。此外,HPV陽(yáng)性口咽癌患者中,PD-L1的上調(diào)頻率高于HPV陰性口咽癌患者。

2.巨噬細(xì)胞

巨噬細(xì)胞在不同的生理?xiàng)l件時(shí),可改變其極化狀態(tài),即經(jīng)典型巨噬細(xì)胞(M1)和替代活化型巨噬細(xì)胞(M2)。激活M1型巨噬細(xì)胞后能產(chǎn)生炎癥因子和迅速吞噬病原體,抑制細(xì)胞增殖,引起組織損傷,而激活M2型巨噬細(xì)胞則呈相反的功能。需要注意的是,盡管現(xiàn)在多數(shù)學(xué)者認(rèn)為可將巨噬細(xì)胞分為兩類,但此簡(jiǎn)單的分類并未完全體現(xiàn)出其激活的復(fù)雜性。目前尚不清楚巨噬細(xì)胞在從OPMD到口腔癌的發(fā)展過(guò)程中的功能作用。Stasikowska-Kanicka等2018年報(bào)道OPMD中的巨噬細(xì)胞主要呈M1抑制型。M1巨噬細(xì)胞數(shù)量在OLK中增加,且與Th1細(xì)胞數(shù)呈正相關(guān)。募集Th1細(xì)胞后,微環(huán)境中的IFN(IFN-γ和IFN-α)可進(jìn)一步將口腔癌前病變中的巨噬細(xì)胞表型轉(zhuǎn)換為M1型。然而,Weber等2020年的研究表明,OLK發(fā)生異常增生的過(guò)程中,M2型巨噬細(xì)胞顯著增加,即從OPMD到口腔癌的發(fā)展過(guò)程中巨噬細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化為M2型。在口腔癌中的研究也發(fā)現(xiàn)M2型巨噬細(xì)胞的數(shù)量隨著組織病理分級(jí)增加而增加。

3.髓系來(lái)源抑制細(xì)胞(MDSC)

MDSC來(lái)源于骨髓祖細(xì)胞和未成熟髓細(xì)胞(immature myeloid cell,IMC)。正常情況下,樹突狀細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和粒細(xì)胞的前體,能迅速地分化為成熟的粒細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞和巨噬細(xì)胞,并進(jìn)入相應(yīng)的器官、組織,發(fā)揮正常免疫功能。在腫瘤、感染、炎癥等病理?xiàng)l件下,受細(xì)胞因子的作用,這些髓系來(lái)源的前體細(xì)胞成熟受阻,因而停留在各個(gè)分化階段,成為具有免疫抑制功能的MDSC。MDSC通過(guò)阻止T細(xì)胞活化、抑制NK細(xì)胞的毒性作用和誘導(dǎo)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞發(fā)揮免疫抑制功能,在促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)方面發(fā)揮重要作用。MDSC在正常組織中的含量較少,但在慢性炎癥、高脂等疾病條件下,組織局部MDSC含量增加。本研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),高脂微環(huán)境通過(guò)CCL9/CCR1軸介導(dǎo)口腔黏膜病損局部募集MDSC,并通過(guò)促進(jìn)細(xì)胞脂質(zhì)攝取進(jìn)一步增強(qiáng)MDSCs的免疫抑制功能,進(jìn)而顯著促進(jìn)OPMD的發(fā)生發(fā)展;同時(shí)MDSC的耗竭能夠抑制口腔癌的進(jìn)展,在肥胖條件下這一特征尤為明顯。此外,MDSC還增加了口腔癌患者外周血中CD57+ T細(xì)胞和Th2細(xì)胞比例。在4-硝基喹啉-1-氧化物(4-Nitroquinoline 1-oxide,4NQO)誘導(dǎo)的小鼠舌癌進(jìn)展模型中,從口腔黏膜異常增生到口腔癌的發(fā)展過(guò)程中,脾臟和外周血中MDSC數(shù)目逐漸增加,且與CD3+CD8+ T細(xì)胞呈正相關(guān)。這些研究都提示MDSC的募集和活化在OPMD到口腔癌的發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮著重要的調(diào)控作用。

4.Th17細(xì)胞/調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Treg)

與癌前病損相比,口腔癌中腫瘤浸潤(rùn)性淋巴細(xì)胞(tumor-infiltrating lymphocytes,TILs)數(shù)量增加,其中CD8+ T細(xì)胞增加,而CD4+ T細(xì)胞減少,Th17細(xì)胞和CD4+ Tregs細(xì)胞增加。Th17/Treg比例可以作為獨(dú)立的預(yù)后因素,Th17/Treg比例越高的患者,總生存期(OS)越好。在OLK向口腔癌轉(zhuǎn)化的過(guò)程中,Treg細(xì)胞逐漸增加。在OSF進(jìn)展過(guò)程中,Th17表達(dá)逐漸增加,Treg表達(dá)逐漸減少,且Th17/Treg比例逐漸增加。與口腔癌或者OSF相比,由OSF惡性轉(zhuǎn)化形成的口腔癌中Treg表達(dá)明顯增加,Th17/Treg比例明顯降低,且低的Th17/Treg比例與差的臨床預(yù)后密切相關(guān)。以上研究提示腫瘤微環(huán)境中的Th17/Treg免疫失衡在OPMD的演變過(guò)程中發(fā)揮著非常重要的作用。

十、代謝重編程

腫瘤能量代謝的改變被認(rèn)為是腫瘤的標(biāo)志。有學(xué)者認(rèn)為細(xì)胞能量代謝失衡是腫瘤其他核心特征的基礎(chǔ)。事實(shí)上,代謝重編程在很大程度上參與了腫瘤其他核心特征的調(diào)控,從這個(gè)角度來(lái)看,有氧糖酵解只是通過(guò)誘導(dǎo)增殖的致癌基因進(jìn)行重編程的另一種表型。

(一)有氧糖酵解

腫瘤細(xì)胞慢性的、不受控制的持續(xù)增殖需要相應(yīng)的能量代謝以促進(jìn)細(xì)胞的生長(zhǎng)和分裂。在有氧條件下,正常細(xì)胞攝取葡萄糖后,首先在細(xì)胞質(zhì)中通過(guò)糖酵解產(chǎn)生丙酮酸,然后在線粒體中經(jīng)氧化磷酸化產(chǎn)生ATP,為細(xì)胞的生命活動(dòng)供能。缺氧時(shí),則主要利用糖酵解供能。奧托·沃伯格(Otto Warburg)首次觀察到癌細(xì)胞能量代謝的異常特征:即使在氧氣充足的情況下,癌細(xì)胞也主要采用糖酵解供能,被稱為有氧糖酵解,即Warburg效應(yīng)。在近幾十年中,癌細(xì)胞這種代謝轉(zhuǎn)換已在多種腫瘤中被證實(shí)。通過(guò)正電子發(fā)射體層成像(PET)和放射性標(biāo)記的葡萄糖類似物(18F-氟代脫氧葡萄糖,F(xiàn)DG)觀察到在多種人類腫瘤中均發(fā)現(xiàn)葡萄糖的攝取和利用顯著增加。

(二)有氧糖酵解與腫瘤的發(fā)生

糖酵解已被證明與激活的癌基因(如RASMYC)和突變的腫瘤抑制因子(如TP53)有關(guān),這些基因的改變賦予了細(xì)胞多種生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì),如快速增殖、避免細(xì)胞生長(zhǎng)抑制和細(xì)胞凋亡。在低氧條件下,缺氧反應(yīng)系統(tǒng)上調(diào)糖酵解途徑的葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和多種酶,從而使腫瘤細(xì)胞對(duì)糖酵解的依賴進(jìn)一步增加。RAS癌基因和缺氧微環(huán)境均可上調(diào)HIF1α和HIF2α轉(zhuǎn)錄因子的水平,進(jìn)而促進(jìn)糖酵解。相對(duì)于線粒體氧化磷酸化而言,糖酵解產(chǎn)生ATP的效率較低,腫瘤細(xì)胞中能量轉(zhuǎn)換的機(jī)制尚不清楚。一種假說(shuō)認(rèn)為,糖酵解中間產(chǎn)物可轉(zhuǎn)移到各種生物合成途徑中,包括產(chǎn)生核苷和氨基酸的途徑,這反過(guò)來(lái)促進(jìn)了生物大分子的合成,以方便組裝新細(xì)胞所需的細(xì)胞器。在許多快速分裂的胚胎組織中,也存在類似Warburg樣的新陳代謝,這也表明糖酵解在支持細(xì)胞增殖所需的大規(guī)模生物合成中起著重要作用。

有趣的是,一些腫瘤包含兩個(gè)能量途徑產(chǎn)生不同的細(xì)胞亞群。一個(gè)亞群由葡萄糖依賴性(Warburg效應(yīng))細(xì)胞組成,分泌乳酸;另一個(gè)亞群的細(xì)胞優(yōu)先攝入并利用鄰近細(xì)胞產(chǎn)生的乳酸作為主要能源,利用檸檬酸循環(huán)來(lái)完成能量代謝。這兩個(gè)亞群可以共同存在。低氧腫瘤細(xì)胞依靠葡萄糖作為燃料,并分泌乳酸作為廢物,乳酸被氧合好的其他細(xì)胞攝取利用。這種共生模式實(shí)際上并不是腫瘤細(xì)胞特有的,在運(yùn)動(dòng)中的肌肉也能見到這樣的情況。此外,從正常氧到缺氧的氧合作用在腫瘤中不是靜態(tài)的,而是在時(shí)間和區(qū)域上出現(xiàn)波動(dòng),這可能與腫瘤相關(guān)的血管系統(tǒng)的不穩(wěn)定性和混亂有關(guān)。

在口腔癌的進(jìn)展過(guò)程中,代謝重編程受多個(gè)基因和信號(hào)通路調(diào)控,是腫瘤持續(xù)進(jìn)展的關(guān)鍵步驟。研究證實(shí),IL-1β能增強(qiáng)口腔癌基質(zhì)糖酵解,并誘導(dǎo)乳酸從腫瘤間充質(zhì)向轉(zhuǎn)化上皮的單向流動(dòng),從而促進(jìn)口腔癌增殖。同時(shí),腫瘤細(xì)胞分泌的乳酸作為免疫抑制介質(zhì),將巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)化為M2型巨噬細(xì)胞。M2型巨噬細(xì)胞減少炎癥反應(yīng)和適應(yīng)性Th1免疫,并促進(jìn)血管生成和組織重塑。腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(TAM)極化為M2表型并抑制宿主抗癌免疫反應(yīng),進(jìn)一步導(dǎo)致腫瘤進(jìn)展。口腔癌來(lái)源的微囊泡能誘導(dǎo)正常人牙齦成纖維細(xì)胞表型改變,并通過(guò)激活ERK1/2途徑降解微囊蛋白1(CAV1)。CAV1的降解使得成纖維細(xì)胞代謝轉(zhuǎn)變?yōu)橛醒跆墙徒猓瑥亩龠M(jìn)了口腔癌的遷移和侵襲。此外,B7-H3通過(guò)PI3K/AKT/mTOR通路上調(diào)HIF-1α表達(dá)及其下游靶標(biāo)Glut1和PFKFB3來(lái)增強(qiáng)口腔癌糖酵解。PTEN也被證實(shí)在口腔癌的代謝重編程中與TP53/AKT/IGF/mTOR信號(hào)通路高度相關(guān)。另外,吸煙作為口腔癌的危險(xiǎn)因素,能將腫瘤基質(zhì)代謝轉(zhuǎn)變?yōu)樘墙徒猓⑼ㄟ^(guò)分解代謝物轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和氧化應(yīng)激相關(guān)的線粒體特征誘導(dǎo)腫瘤侵襲性。有關(guān)化療耐藥的研究顯示,mitomiR-2392、mitomiR-5787通過(guò)影響氧化磷酸化和糖酵解來(lái)重編程代謝,從而調(diào)節(jié)舌鱗癌細(xì)胞的化學(xué)抗性。MCT1/4、CD147、Glut1和CAIX可以作為生物標(biāo)志物來(lái)預(yù)測(cè)口腔癌患者的臨床病理分期及預(yù)后。HIF-1α的過(guò)表達(dá)與口腔癌及口咽癌患者的低生存期顯著相關(guān)。

十一、表型可塑性

在器官發(fā)生過(guò)程中,為了維持體內(nèi)平衡的功能,細(xì)胞發(fā)育并在其成組織的過(guò)程中進(jìn)入終末分化,祖細(xì)胞在這些過(guò)程中達(dá)到頂峰時(shí)便停止生長(zhǎng),有時(shí)是不可逆轉(zhuǎn)的。因此,細(xì)胞分化大多數(shù)情況下的最終結(jié)果是抗增殖的,形成了腫瘤發(fā)生所必需的持續(xù)增殖的屏障。越來(lái)越多的證據(jù)表明,解鎖表型可塑性,以逃避或逃離終末分化狀態(tài),是癌癥發(fā)病機(jī)制的關(guān)鍵組成部分之一。這種可塑性有3種表現(xiàn)形式:細(xì)胞去分化、細(xì)胞分化中斷和細(xì)胞轉(zhuǎn)分化。

(一)細(xì)胞去分化(dedifferentiation)

從接近或處于完全分化狀態(tài)的正常細(xì)胞發(fā)展而來(lái)的新生癌細(xì)胞,可能會(huì)通過(guò)去分化回到類似祖細(xì)胞的狀態(tài)來(lái)逆轉(zhuǎn)它們的進(jìn)程。從注定會(huì)發(fā)展至終末分化的祖細(xì)胞而產(chǎn)生的腫瘤細(xì)胞可使這一過(guò)程短路,使正在擴(kuò)張的癌細(xì)胞保持在部分分化的祖細(xì)胞樣狀態(tài)。已有研究表明,結(jié)腸癌、侵襲性惡性黑色素瘤的發(fā)生以及胰島細(xì)胞瘤向轉(zhuǎn)移癌的惡性進(jìn)展與細(xì)胞去分化相關(guān)。

(二)細(xì)胞分化中斷(blocked differentiation)

在某些情況下,不完全分化的祖細(xì)胞可能會(huì)受到分化調(diào)節(jié)劑調(diào)控變化的影響,這些變化會(huì)有效阻止它們繼續(xù)進(jìn)入完全分化的、典型的非增殖狀態(tài)。例如,急性早幼粒細(xì)胞白血病(APL)是由染色體易位引起的,該易位基因融合了維A酸α核受體(RARα)基因,攜帶這種易位基因的髓系祖細(xì)胞不能按照其正常的進(jìn)程繼續(xù)向粒細(xì)胞的終末分化,導(dǎo)致細(xì)胞陷入增殖的早幼粒系祖細(xì)胞階段。

(三)細(xì)胞轉(zhuǎn)分化(transdifferentiation)

轉(zhuǎn)分化即最初進(jìn)入一條分化途徑的細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)橥耆煌陌l(fā)育程序,從而獲得并非由正常來(lái)源細(xì)胞所預(yù)先決定的組織特異性的特征。Barrett食管就是一個(gè)例子,食管復(fù)層鱗狀上皮的慢性炎癥誘導(dǎo)其轉(zhuǎn)分化為具有腸道特征的簡(jiǎn)單柱狀上皮,從而促進(jìn)腺癌的后續(xù)發(fā)展,而不是預(yù)期由鱗狀上皮引起的鱗狀細(xì)胞癌。

(四)解鎖表型可塑性與口腔癌/口咽癌發(fā)生發(fā)展的關(guān)系

上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)是指上皮細(xì)胞向間充質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化的過(guò)程。研究發(fā)現(xiàn),在腫瘤組織中,EMT非常活躍,表現(xiàn)為腫瘤上皮細(xì)胞連接松解,上皮特異性標(biāo)志物E-cadherin表達(dá)下降,細(xì)胞外基質(zhì)降解,細(xì)胞逐漸開始游離并可進(jìn)入鄰近組織,運(yùn)動(dòng)能力增強(qiáng),上皮細(xì)胞極性消失,同時(shí)間充質(zhì)細(xì)胞的分子標(biāo)志物表達(dá)增加,如Vimentin、N-cadherin、Fibronectin等。在異常增生的口腔黏膜上皮中可觀察到EMT的現(xiàn)象,且上皮異常增生程度越高,E-cadherin的表達(dá)越低。同樣,隨著病變的進(jìn)展,在正常口腔黏膜、異常增生上皮和口腔癌組織中,Vimentin的表達(dá)整體呈升高趨勢(shì),說(shuō)明在口腔癌的發(fā)生過(guò)程中就已經(jīng)出現(xiàn)了EMT。此外,發(fā)生EMT的腫瘤細(xì)胞由于黏附能力顯著降低,促進(jìn)了腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移,增加了腫瘤復(fù)發(fā)的風(fēng)險(xiǎn),降低了患者的預(yù)后和生存率。有研究表明,E-cadherin低表達(dá)與口咽癌患者的低生存率顯著相關(guān)。

十二、表觀遺傳重編程

非突變表觀遺傳重編程是一種明顯獨(dú)立的基因組重編程模式,其調(diào)控基因表達(dá),被認(rèn)為是腫瘤發(fā)生機(jī)制的重要組成部分。

(一)誘導(dǎo)表觀重編程的微環(huán)境機(jī)制(microenvironmental mechanisms of epigenetic reprograming)

腫瘤微環(huán)境的異常物質(zhì)特征可引起表觀基因組的廣泛變化,如果變化有利于表型選擇的標(biāo)志性能力的改變,則可導(dǎo)致癌細(xì)胞克隆生長(zhǎng),增殖能力增強(qiáng)。腫瘤內(nèi)的一個(gè)共同特征是缺氧,從而導(dǎo)致血管形成不足。例如,缺氧會(huì)降低TET(ten-eleven translocation)去甲基化酶的活性,導(dǎo)致甲基化組發(fā)生顯著變化,特別是超甲基化。不充分的血管化也可限制關(guān)鍵的血源性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的生物利用度,例如,營(yíng)養(yǎng)剝奪會(huì)改變翻譯水平調(diào)控,從而增強(qiáng)乳腺癌細(xì)胞的惡性表型。

(二)表觀調(diào)控異質(zhì)性(epigenetic regulatory heterogeneity)

越來(lái)越多的研究正在提高對(duì)腫瘤內(nèi)異質(zhì)性在產(chǎn)生表型多樣性中的重要性的認(rèn)識(shí)。在表型多樣性中,最適合增殖和侵襲的細(xì)胞超出其同胞,因此被選擇為惡性進(jìn)展。當(dāng)然,這種表型異質(zhì)性的一個(gè)方面是建立在慢性或者在腫瘤細(xì)胞中偶發(fā)性的基因組不穩(wěn)定性和隨之而來(lái)的遺傳異質(zhì)性。此外,越來(lái)越明顯的是,可以存在非突變基礎(chǔ)的表觀遺傳異質(zhì)性。例如組蛋白連接子H1.0,它在許多腫瘤的癌細(xì)胞亞群中動(dòng)態(tài)表達(dá)和受抑制,從而分別隔離或連接百萬(wàn)堿基的區(qū)域,包括表達(dá)腫瘤標(biāo)志性特征的結(jié)構(gòu)域。值得注意的是,擁有抑制性組蛋白連接子H1.0的癌細(xì)胞群被發(fā)現(xiàn)具有干細(xì)胞樣特征,驅(qū)動(dòng)腫瘤發(fā)生能力增強(qiáng),并與患者的不良預(yù)后有關(guān)。

(三)腫瘤微環(huán)境基質(zhì)細(xì)胞的表觀調(diào)控(epigenetic regulation of the stromal cell types populating the tumor microenvironment)

一般來(lái)說(shuō),腫瘤微環(huán)境中的基質(zhì)細(xì)胞并不是通過(guò)遺傳不穩(wěn)定或基因突變來(lái)獲得其促癌的標(biāo)志性特征。這些腫瘤相關(guān)的成纖維細(xì)胞、固有免疫細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和腫瘤血管周細(xì)胞會(huì)被實(shí)體腫瘤微環(huán)境的可溶性物質(zhì)募集后,更傾向于發(fā)生表觀遺傳重編程。目前應(yīng)用于癌細(xì)胞的多組學(xué)分析技術(shù)將越來(lái)越多地用于檢測(cè)腫瘤中的基質(zhì)細(xì)胞,以闡明正常細(xì)胞如何被破壞,從而在功能上支持腫瘤的發(fā)展。

(四)非突變表觀遺傳重編程與口腔癌發(fā)生發(fā)展的關(guān)系

在口腔鱗狀細(xì)胞癌中,表觀遺傳調(diào)控異常非常普遍。腫瘤抑制基因的啟動(dòng)子甲基化是導(dǎo)致口腔癌發(fā)生的重要因素。m6A RNA修飾在口腔癌中也起著重要作用。失調(diào)的DNA甲基化可能作為口腔鱗癌潛在的診斷、預(yù)后生物標(biāo)志物。

翻譯后修飾(PTM)是指蛋白質(zhì)氨基酸側(cè)鏈上小化學(xué)基團(tuán)的共價(jià)結(jié)合,是蛋白質(zhì)功能調(diào)控的重要途徑,也是表觀遺傳學(xué)的研究熱點(diǎn)。近年來(lái),已經(jīng)發(fā)現(xiàn)腫瘤的發(fā)生往往伴隨著PTM的異常,乙酰化、甲基化、糖基化等幾種主要蛋白PTM類型都參與口腔癌的發(fā)展。最近,新發(fā)現(xiàn)的賴氨酸2-羥基異丁基化(Khib)的翻譯后修飾已被證明在生物調(diào)節(jié)中起關(guān)鍵作用,參與口腔癌的發(fā)生或惡化。研究表明,表觀遺傳抑制劑5-阿扎胞苷(5-Aza)和曲古抑菌素A(trichostatin A,TSA)可增加口腔癌細(xì)胞系的凋亡和DNA損傷反應(yīng),同時(shí)降低腫瘤侵襲基因的表達(dá),這進(jìn)一步揭示了兩種表觀遺傳修飾劑在口腔癌中的潛在治療價(jià)值。筆者課題組研究發(fā)現(xiàn),蛋白質(zhì)精氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶5(PRMT5)催化的H3R2me2s,通過(guò)募集WDR5來(lái)促進(jìn)Twist1啟動(dòng)子區(qū)域中H3K4me3的富集,并隨后激活Twist1的轉(zhuǎn)錄。抑制PRMT5可以減少H3K4me3介導(dǎo)的Twist1轉(zhuǎn)錄,延緩頭頸部鱗癌的發(fā)生和轉(zhuǎn)移。

十三、多態(tài)微生物組

微生物群與胃腸道黏膜、肺等直接或間接與外部環(huán)境連通的身體屏障組織和器官共生,人們?cè)桨l(fā)意識(shí)到由常駐細(xì)菌和真菌所建立的生態(tài)系統(tǒng)對(duì)健康和疾病有著深遠(yuǎn)的影響。越來(lái)越多的證據(jù)表明,群體中個(gè)體間微生物組的多態(tài)性可對(duì)癌癥表型產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

(一)腸道微生物群的多種調(diào)節(jié)作用(diverse modulatory effects of the gut microbiome)

長(zhǎng)期以來(lái),人們認(rèn)識(shí)到腸道微生物組作為代謝穩(wěn)態(tài)的一部分,對(duì)結(jié)腸降解和吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的功能至關(guān)重要,腸道微生物群失調(diào)可導(dǎo)致一系列疾病,并且結(jié)腸癌的易感性、病變發(fā)生和發(fā)展可受腸道微生物群的影響。近年來(lái),有說(shuō)服力的功能研究,例如將結(jié)腸腫瘤患者和小鼠的糞便移植到易于發(fā)展結(jié)腸癌的受體小鼠體內(nèi),已經(jīng)確立了一個(gè)原則,即腸道內(nèi)既有防癌微生物群,也有促腫瘤微生物群,這涉及特定的細(xì)菌種類,它們可調(diào)節(jié)結(jié)腸腫瘤的發(fā)生和發(fā)病機(jī)制。

此外,據(jù)報(bào)道,細(xì)菌結(jié)合到結(jié)腸上皮細(xì)胞的表面,并產(chǎn)生刺激上皮細(xì)胞增殖的模擬配體,促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖信號(hào)的標(biāo)志能力。特定細(xì)菌促進(jìn)腫瘤發(fā)生的另一種機(jī)制涉及產(chǎn)生丁酸鹽的細(xì)菌,其豐度在結(jié)直腸癌患者中升高。丁酸代謝物的產(chǎn)生具有復(fù)雜的生理作用,包括誘導(dǎo)上皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞衰老。有丁酸生成菌的結(jié)腸癌小鼠模型比沒(méi)有丁酸生成菌的小鼠產(chǎn)生更多的腫瘤。丁酸鹽誘導(dǎo)的衰老和結(jié)腸腫瘤增殖之間的聯(lián)系通過(guò)使用一種殺死衰老細(xì)胞的抗衰老藥物得到證實(shí),這種藥物會(huì)損害腫瘤的生長(zhǎng)。

事實(shí)上,多態(tài)微生物組通過(guò)多種途徑調(diào)節(jié)適應(yīng)性和先天免疫系統(tǒng),并產(chǎn)生廣泛影響,包括細(xì)菌產(chǎn)生“免疫調(diào)節(jié)”因子,激活上皮細(xì)胞或常駐免疫細(xì)胞上的損傷傳感器,導(dǎo)致一系列趨化因子和細(xì)胞因子的表達(dá),這些因子可以募集和影響結(jié)腸上皮、底層基質(zhì)和引流淋巴結(jié)的免疫細(xì)胞的豐度和特征。此外,某些細(xì)菌可以同時(shí)破壞結(jié)腸上皮的生物膜和黏液層,進(jìn)而破壞上皮細(xì)胞-細(xì)胞緊密連接,這些連接共同維持了分隔腸道微生物群的物理屏障的完整性。在入侵基質(zhì)時(shí),細(xì)菌可以觸發(fā)先天和適應(yīng)性免疫反應(yīng),引發(fā)細(xì)胞因子和趨化因子的分泌。

(二)腸道以外:其他屏障組織中獨(dú)特的微生物組(beyond the gut:implicating distinctive microbiomes in other barrier tissues)

幾乎所有直接或間接暴露于外部環(huán)境的組織和器官也是共生微生物的儲(chǔ)存庫(kù),在這些位置的常駐微生物群的正常和致病作用不斷有新的發(fā)現(xiàn)。在穩(wěn)態(tài)、衰老和癌癥中,這些微生物不僅與結(jié)腸的微生物群落重疊,不同狀態(tài)下還具有獨(dú)特的種類和豐度。此外,越來(lái)越多的研究證據(jù)表明,類似于腸道微生物群,這些組織局部腫瘤拮抗/保護(hù)或促腫瘤的微生物群,可以調(diào)節(jié)相關(guān)器官發(fā)生癌癥的易感性和致病機(jī)制。

(三)腫瘤內(nèi)微生物群的影響(impact of intratumoral microbiota)

病理學(xué)家較早之前已認(rèn)識(shí)到,細(xì)菌可以在實(shí)體腫瘤中被檢測(cè)到,這一觀察結(jié)果已經(jīng)被證實(shí)。在一項(xiàng)對(duì)包括7種人類癌癥類型(骨、腦、乳腺、肺、黑色素瘤、卵巢和胰腺)的1 526個(gè)腫瘤的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn),每種類型都有一個(gè)獨(dú)特的微生物組,主要分布在癌細(xì)胞和免疫細(xì)胞內(nèi)。在每種癌癥類型中,可以檢測(cè)到癌癥微生物組的變異,并推斷其與臨床病理特征有關(guān)。在基因工程小鼠的肺癌和胰腺癌模型中也發(fā)現(xiàn)了類似的微生物菌群,無(wú)菌小鼠中沒(méi)有微生物菌群和/或抗生素的使用均可明顯削弱腫瘤的發(fā)生,說(shuō)明腫瘤微生物群可促進(jìn)腫瘤炎癥和惡性進(jìn)展。

(四)多態(tài)的微生物組與口腔癌發(fā)生發(fā)展的關(guān)系

口腔中有超過(guò)700種細(xì)菌定植,是人體內(nèi)最復(fù)雜的微生物群落之一。越來(lái)越多的證據(jù)表明,口腔微生物組或許與口腔鱗狀細(xì)胞癌的發(fā)生相關(guān),但機(jī)制尚未完全闡明。Zhang等2020年的研究發(fā)現(xiàn),頰癌患者腫瘤部位細(xì)菌的豐富性和多樣性明顯高于正常對(duì)照組織。特定細(xì)菌(例如牙齦卟啉單胞菌、具核梭桿菌、鏈球菌屬)和真菌(尤其是念珠菌屬)相對(duì)豐度的變化與口腔癌相關(guān)。口腔微生物群通過(guò)多種機(jī)制參與腫瘤發(fā)生,包括刺激細(xì)胞增殖、腫瘤侵襲、血管生成,抑制細(xì)胞凋亡,誘導(dǎo)慢性炎癥或產(chǎn)生癌代謝物。口腔共生微生物群落的改變對(duì)于預(yù)測(cè)口腔癌具有潛在價(jià)值,可作為口腔癌早期診斷和預(yù)后的生物標(biāo)志物。

十四、細(xì)胞衰老

細(xì)胞衰老是一種典型的不可逆的增殖抑制形式,是維持組織穩(wěn)態(tài)的保護(hù)機(jī)制,也是一種程序性細(xì)胞死亡的補(bǔ)充機(jī)制,用于滅活并在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候清除病變的、功能失調(diào)的或不必要的細(xì)胞。除了關(guān)閉細(xì)胞分裂周期,衰老程序還可引起細(xì)胞形態(tài)和代謝的變化,最顯著的是,衰老相關(guān)分泌表型(SASP)的激活,包括釋放大量生物活性蛋白,如趨化因子、細(xì)胞因子,其特性取決于發(fā)生衰老的細(xì)胞和組織類型。細(xì)胞衰老可由多種條件誘導(dǎo),包括微環(huán)境壓力,如營(yíng)養(yǎng)剝奪和DNA損傷,以及細(xì)胞器和細(xì)胞結(jié)構(gòu)的破壞,細(xì)胞信號(hào)網(wǎng)絡(luò)的失衡,所有這些都被證實(shí)與各種器官中衰老細(xì)胞豐度的增加有關(guān)。

細(xì)胞衰老長(zhǎng)期以來(lái)被認(rèn)為是一種對(duì)抗腫瘤的保護(hù)機(jī)制,通過(guò)這種機(jī)制,癌細(xì)胞被誘導(dǎo)發(fā)生衰老。以上提到的大多數(shù)衰老程序的始動(dòng)因子與惡性腫瘤有關(guān),如異常增生導(dǎo)致的DNA損傷,癌基因誘導(dǎo)的衰老,以及放化療導(dǎo)致治療性衰老。衰老在抗腫瘤方面的作用已得到很好的證實(shí),然而,越來(lái)越多的證據(jù)揭示了在某些情況下,衰老細(xì)胞以各種方式刺激腫瘤的發(fā)生和惡性進(jìn)展。對(duì)衰老小鼠的衰老細(xì)胞進(jìn)行藥物消融,尤其是針對(duì)具有細(xì)胞周期抑制因子p16(INK4a)特征的衰老細(xì)胞,結(jié)果表明耗盡衰老小鼠體內(nèi)的衰老細(xì)胞后,除了延遲多種與年齡相關(guān)的癥狀,還可以降低自發(fā)腫瘤的發(fā)生率和癌癥相關(guān)的死亡率。

衰老細(xì)胞促進(jìn)腫瘤的主要機(jī)制是SASP能夠以旁分泌的方式向鄰近的癌細(xì)胞及微環(huán)境中的其他細(xì)胞傳遞腫瘤標(biāo)志能力。因此,衰老的癌細(xì)胞具有增殖、避免凋亡、誘導(dǎo)血管生成、刺激侵襲和轉(zhuǎn)移,以及抑制腫瘤免疫的作用。然而,衰老細(xì)胞狀態(tài)是短暫的、可逆的,衰老癌細(xì)胞可以從SASP表達(dá)和非增殖狀態(tài)逃逸,恢復(fù)細(xì)胞增殖和致癌細(xì)胞相關(guān)能力的表現(xiàn)。這種短暫的細(xì)胞衰老體現(xiàn)在治療抵抗中,代表了一種休眠形式,繞過(guò)了增殖的癌細(xì)胞的靶向治療,被證明在腫瘤發(fā)生、惡性進(jìn)展和轉(zhuǎn)移中發(fā)揮作用。由CDK4/6抑制劑誘導(dǎo)的SASP對(duì)癌癥治療具有雙重作用。在CDK4/6抑制劑的臨床應(yīng)用中,解決SASP是一個(gè)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。研究發(fā)現(xiàn),二甲雙胍可作為一種抗衰老藥物,通過(guò)重新編程SASP的模式來(lái)增強(qiáng)CDK4/6抑制劑的抗癌功效。

腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞(CAF)也會(huì)經(jīng)歷衰老,衰老的CAF可向癌細(xì)胞傳遞腫瘤標(biāo)志能力。在正常組織中,部分由自然老化或環(huán)境損害產(chǎn)生的衰老成纖維細(xì)胞也通過(guò)其SASP參與重塑組織微環(huán)境,從而為鄰近腫瘤的局部侵襲和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移提供旁分泌支持。此外,大量的基質(zhì)細(xì)胞在特定的腫瘤微環(huán)境中也會(huì)經(jīng)歷衰老,從而調(diào)節(jié)癌癥特征和表型。例如,在乳腺癌中,治療衰老腫瘤內(nèi)皮細(xì)胞可以促進(jìn)腫瘤增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移。當(dāng)然需要進(jìn)一步研究評(píng)估纖維母細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和其他基質(zhì)細(xì)胞衰老作為腫瘤演化驅(qū)動(dòng)力的普遍性。

十五、小結(jié)

目前,口腔癌及口咽癌的病因與發(fā)病機(jī)制尚未完全明確,但大量臨床與基礎(chǔ)研究成果已為其本質(zhì)的揭示提供了重要的證據(jù)支持,引領(lǐng)及拓展了生命醫(yī)學(xué)的科學(xué)前沿。隨著口腔癌及口咽癌發(fā)生發(fā)展病因及機(jī)制研究的突破,患者的臨床診療管理體系也不斷重構(gòu),促進(jìn)了患者全生命周期診療與康復(fù)醫(yī)療理念的進(jìn)展。物理刺激、化學(xué)刺激、生物刺激、全身系統(tǒng)性疾病等發(fā)病因素的揭示將疾病管理擴(kuò)展至健康干預(yù)階段,注重人們的自我保健,使人們的行為方式及生活方式科學(xué)健康化,如戒除煙酒、口腔局部及全身健康狀況的常規(guī)體檢及早期干預(yù)、接種人乳頭狀瘤病毒疫苗等。同時(shí),對(duì)口腔及口咽癌發(fā)生發(fā)展中重要生物分子事件的深入認(rèn)識(shí),為阻斷OPMD惡性轉(zhuǎn)化進(jìn)程提供了防治新靶點(diǎn)及策略。腫瘤發(fā)生發(fā)展中基因組和表觀遺傳組的畸變、細(xì)胞正常分裂增殖及程序性死亡進(jìn)程的失調(diào)、腫瘤微環(huán)境組織結(jié)構(gòu)、炎癥微環(huán)境、能量代謝重編程等機(jī)制的探究,促進(jìn)了從微觀上對(duì)疾病進(jìn)行干預(yù)策略的研發(fā),如基因靶向藥物、基因編輯技術(shù)等,從而修復(fù)基因缺陷,重構(gòu)機(jī)體微環(huán)境穩(wěn)態(tài),實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化醫(yī)療,故具有巨大的應(yīng)用前景。但是,基因組工程理論及技術(shù)還未成熟,目前處于基礎(chǔ)研究階段,其臨床實(shí)際轉(zhuǎn)化以及所涉及的倫理問(wèn)題均是生命醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域尚需突破的瓶頸。此外,目前的機(jī)制認(rèn)知大多數(shù)來(lái)源于數(shù)量有限的臨床樣本和體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)?zāi)P停磥?lái)仍需要擴(kuò)大研究人群范圍,以更多的流行病學(xué)數(shù)據(jù)及體內(nèi)外模型基礎(chǔ)研究來(lái)明確口腔黏膜癌變及口腔癌進(jìn)展中的影響因素和機(jī)制。

(夏娟 程斌)

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