肺癌相关细胞与因子研究进展

田春宇，张 旭

(承德医学院附属医院，河北承德 067000)

肺癌(1ung cancer)是最常见的恶性肿瘤之一，同时也是人类因癌症而死亡的首要病因，它被认为是目前对人类健康危害最大的恶性肿瘤，全世界每年约118万人死于肺癌。据统计，每年约120万的新增肺癌病人，其中非小细胞肺癌约占80%。肺癌的生长机制是极其复杂的，但大量研究证实，肺癌的生长是某些促进因素和抑制因素共同作用的结果。随着越来越多的肺癌的促进与抑制因素被发现，它们在肺癌诊断及预后中的价值也越来越重要。

1 促进肺癌生长的细胞与因子

1.1 表皮生长因子(EGFR)

1.1.1 EGFR的结构与生物学功能:EGFR在人的表皮和基质细胞呈普遍表达，并在许多恶性肿瘤中高表达，其所介导的信号包括增殖、迁移、细胞分化和内环境的稳定等，与细胞的再生和恶性肿瘤的发生、发展密切相关，EGFR属于erb受体家族的一种，是erb家族成员之一[1]。它的家族包括EGFR(ErbB-1)、HER2/c-neu(ErbB-2)、Her 3(ErbB-3)和Her 4(ErbB-4)。EGFR 也可称为HER1、ErbB1，它是c-erbB-1(HER-1)的表达产物。该家族内的4个成员均定位于细胞膜上，所编码的蛋白质属I型跨膜酪氨酸激酶生长因子受体，广泛分布于血管组织和哺乳动物的上皮细胞膜。人的EGFR位于第7号染色体上，全长200kb，有28个外显子，编码1186个氨基酸。与EGFR特异性结合的配体包括表皮生长因子(EGF)、转化生长因子α、双向调节蛋白(AR)、β细胞素(BTC)、肝素结合EGF样生长因子(HB-EGF)、表皮调节素(EPR)等[2-3]。当EGFR受到EGF等配体激活后，通过二聚化引发胞内域才产生酪氨酸激酶活性，从而激活下游细胞

信号转导通路，对细胞增殖、分化均起到重要的调节作用。EGFR的信号通路主要分为Ras-Raf-MEK-ERK-MAP通路和PI3K-PDKI-Akt通路[4]。

1.1.2 EGFR与肺癌生长的关系:EGFR在正常肺组织中多呈低表达，在哺乳动物中，它对肺脏的作用呈现时空、剂量依赖效应。有报道表明，它的过度表达可能会影响肿瘤细胞的增殖、侵袭及转移。EGFR-TKI又称酪氨酸激酶抑制剂，它能够抑制EGFR蛋白C末端酪氨酸激酶的活性。目前，对于EGFR蛋白表达的临床意义存在许多的争议，主要是因为免疫组化是一种定性的检测,还存在许多不稳定性;其次，由于实验的条件、采集的标本、免疫组化的试剂及抗体不同等均会对研究结果产生影响。国外学者曾把酪氨酸激酶抑制剂(吉非替尼等)用于早期肺癌病人的术后化疗，目的就是对肿瘤进行早期干预。

1.2 肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)

1.2.1 TAMs的生物学功能:肿瘤相关巨噬细胞(tumor associated macrophages，TAMs)是外周血中的单核细胞浸润到实体肿瘤组织中演变而成的。当机体遭遇肿瘤时，肿瘤细胞可释放许多趋化因子，如巨噬细胞炎症蛋白-1、单核细胞趋化激活因子、单核细胞趋化蛋白-1等，这些趋化因子的释放会引起单核细胞向肿瘤定向迁移，巨噬细胞随之分化形成。有学者认为，巨噬细胞主要通过以下三种机制发挥抗肿瘤作用:①抑制肿瘤细胞的增殖和分裂，引起肿瘤细胞的凋亡，主要通过分泌炎性介质(如TNF-α、IL-1、NO、活性氧和丝氨酸蛋白酶等)杀伤肿瘤细胞，这种作用不依赖细胞间的相互接触，并且发生迅速[5]。②巨噬细胞所介导的细胞毒作用，它是一个接触依赖的非吞噬过程。肿瘤细胞与巨噬细胞相接触，巨噬细胞会向肿瘤细胞的表面分泌溶解因子，从而导致肿瘤细胞的溶解和凋亡。③抗体依赖性细胞毒作用，指的是巨噬细胞溶解抗体后包被肿瘤细胞的过程。

1.2.2 TAMs与肺癌生长的关系:肿瘤间质内的巨噬细胞增多提示预后不佳，而瘤岛内的巨噬细胞增多则提示预后良好，可能的原因是巨噬细胞对肿瘤血管和间质共同作用的结果，促使了肿瘤的生长;而瘤岛内的巨噬细胞因其细胞毒性作用，它会抑制肿瘤的生长，原因可能与巨噬细胞的功能表型受微环境的调节有关。Patricia[6]发现，输入的巨噬细胞积聚在肿瘤生长部位。台湾Chen等[7]发现，肿瘤巨噬细胞浸润增多与非小细胞肺癌的生存时间呈负相关关系，其方法是将肿瘤岛和肿瘤间质的巨噬细胞合并在一起计数。Johnson等[8]发现，肿瘤间质的巨噬细胞计数与预后无关，可能与计数为半定量及样本量太少有关。

1.3 血管内皮生长因子(VEGF-C)

1.3.1 VEGF-C的结构与生物学功能:它是至今人类所发现的第一个淋巴管生成因子，是目前公认的调控淋巴管生成最为重要的信号因子之一。VEGF-C是VEGFR-3的配体，其所合成前体蛋白为6.1×103，通过蛋白裂解成为4×104，从而与VEGFR-3的亲和力得到很大提高，它发挥其生物学效应也是通过酪氨酸激酶信号系统。有学者报道，它与VEGFR-2相结合后，在促进肿瘤血管生成及肿瘤细胞转移中发挥重要作用。

1.3.2 VEGF-C与肺癌生长的关系:VEGF-C及其受体在肺癌中呈高度表达。由于它们能刺激血管内皮细胞增生，从而诱导新生血管的形成，这样就促进了肿瘤细胞的生长、浸润及转移。VEGF-C促进肺肿瘤发展的原因可能包括以下五点:(1)刺激血管内皮细胞增殖和迁移，加快了血管的构建及基底膜降解，从而促进内皮细胞的移动。这不仅促进了新生血管的形成，并且促进癌细胞脱落后进入肺血管，这就为肿瘤细胞的浸润及转移创造了条件。(2)VEGF会增加血管通透性。它是目前最强的血管渗透剂，有研究表明，它比组织胺的作用大万倍。因此，VEGF-C可刺激血浆纤维蛋白等外渗，并沉积在细胞外基质，作为肿瘤基质和毛细血管网形成的基础。(3)VEGF-C还具有改变细胞外基质的功效。它可促进内皮细胞表达，诱导组织因子、间质胶原酶和蛋白水解、血浆蛋白溶酶激活物(PA)及血浆纤溶酶原激活物抑制剂-1等在内皮细胞的表达，从而改变细胞外基质，诱导新生血管形成。(4)诱发恶性胸水。VEGF-C与受体结合后，通过一系列信号传导机制导致血管内皮细胞分裂、增殖，同时增加了血管通透性，使血浆蛋白外渗，为胸腔积液形成提供了合适的微环境。(5)肿瘤血管生成也有利于肿瘤细胞浸润淋巴管，促进肿瘤向淋巴结转移。

1.4 P53

1.4.1 P53基因的结构与生物学功能:P53基因定位于17p13.1，基因组DNA长约20kb，P53都有非常相似的基因结构，由11个外显子和10个内含子组成，能够编码长度为393个氨基酸残基的P53蛋白。它分为野生型和突变型两个分型。野生型P53为抑癌基因，对细胞的生长起负性调节作用;突变型P53由于空间构型改变，导致稳定性增加半衰期，在细胞中堆积而获得了促进细胞恶性转化的功能，还可能通过干扰野生型P53蛋白的功能而影响细胞的生长，是肿瘤形成的主要原因，促进细胞恶性转化。近年来的研究表明[9]，P53基因具有多种功能，如调节转录、稳定基因组、抑制细胞周期进展、促进凋亡，甚至还可能抑制血管形成。

1.4.2 P53基因与肺癌生长的关系:Niklinska等[10]报道，P53蛋白阳性表达率在NSCLC不同病理组织学类型间的差别有统计学意义。P53蛋白表达与NSCLC病变的早晚有关，P53蛋白可以作为反映NSCLC病期的基因指标[11]。P53基因第4个外显子上的密码子72具有多态性[12]，可产生不同的蛋白质精氨酸和脯氨酸。野生型P53作为肿瘤抑制基因则能介导细胞凋亡。

2 抑制肺癌生长的细胞与因子

2.1 肿瘤坏死因子-α(TNF-α)

2.1.1 TNF-α的结构与生物学功能:肿瘤坏死因子-α(Tumor Necrosis Factor，TNF-α)是一种能够直接造成肿瘤细胞死亡而对正常细胞无明显毒性的细胞因子，是由巨噬细胞分泌的一种小分子蛋白。它在炎性反应、细胞免疫及肿瘤免疫中发挥关键作用，由活化的T细胞和巨噬细胞产生。肿瘤坏死因子与干扰素协同作用可杀死肿瘤细胞。因此,TNF-α发挥的主要生物学作用是为调节细胞生存或死亡。目前普遍认为:TNF-α的死亡信号主要由含死亡结构域的I型受体(TNFR1)介导。也有报道[13], II型受体(TNFR2)可通过刺激内源性TNF-α产生而激活TNFR1，并间接介导TNF-α的细胞毒作用。另一方面，TNF-α可通过激活核内转录因子(NF-κB)而促进细胞生存[14]。

2.1.2 TNF-α与肺癌生长的关系:TNF-α是巨噬细胞重要的肿瘤杀伤效应分子，其杀伤组织细胞效应主要通过三个方面的作用:(1)对肿瘤细胞的直接细胞毒作用，抑制DNA拓扑异构酶，在线粒体产生活性氧自由基[15]，引起肿瘤细胞出现程序性死亡[16]。(2)参与机体免疫调节作用，TNF-α会协同TNF-γ以增强活化巨噬细胞的效应。(3)TNF作用于血管内皮细胞，发挥其效应功能:损伤内皮细胞或导致血管功能紊乱，促进血栓的形成，造成肿瘤组织出血、缺氧、坏死。

2.2 P16

2.2.1 P16的结构与生物学功能:P16基因是细胞周期中的一种基本基因，其表达产物直接参与细胞增殖的负调节。它所编码的蛋白产物具有生长抑制作用,属于细胞周期素依赖性激酶(cyclindependent kinase，CDK)的抑制蛋白。细胞周期的正常演进依赖于周期、抑制蛋白对CDK的正负平衡调节作用而完成。P16蛋白与CDK4结合，则阻止细胞分裂增殖。CDK4与Cyclin的复合体参与G1-S转换的调控，P16蛋白抑制Cdk4活性，最终阻止细胞进入S期，如果P16基因因缺失、突变等导致功能缺失，则不能抑制CDK4，最终会导致细胞进入恶性增殖，从而加速肿瘤的发展。

2.2.2 P16基因与肺癌生长的关系:有报道，在人肺癌、结肠癌、食管癌等均发现了P16基因的改变而导致其蛋白表达降低。Jin等[17]应用免疫组化方法对106例早期非小细胞肺癌的研究发现，54%的病例存在P16蛋白的表达，P16蛋白表达阳性的病例术后生存时间较长，比P16蛋白阴性者预后好。

2.3 Rb

2.3.1 Rb基因的结构与生物学功能:Rb基因即成视网膜细胞瘤基因，为视网膜母细胞瘤易感基因,是世界上第一个被克隆和完成全序列测定的抑癌基因。Rb蛋白作为一种修饰蛋白，磷酸化和去磷酸化是它的两种形式，Rb蛋白与E2F结合后，可阻断编码DNA聚合酶、胸腺激酶、二氢叶酸还原酶等的相关基因的表达[18]，使这些酶不能正常表达，DNA生物合成受阻，从而抑制细胞生长。

2.3.2 Rb基因与肺癌生长的关系:Akin等[19]报道，Rb表达与生存期相关，认为Rb是重要的预后因子之一。然而，Chen等[20]检测107例NSCLC发现，脂蛋白缺失率与年龄、性别、类型、肿瘤分期等临床病理因素无关，由于存在很多影响因素，所以不能作为预后指标。早期Rb基因多数处于失活状态，失去抑制转录因子E2F的作用，E2F可启动DNA合成，使细胞从Go期进入S期，因此，多数肿瘤细胞处于增生状态;肿瘤生长晚期，多数Rb蛋白正常表达，故有可能Rb使蛋白磷酸化被阻止，从而导致瘤细胞进入静止期(Go期)[21]。综上所述，Rb蛋白的表达与肿瘤的分期有关，由此推测Rb异常容易出现在肿瘤发生、发展的早期。

[1]Franklin WA,VeVe R,Hirsch FR,et a1.Epidermal growth factor receptor family in lung cancer and premalignancy[J].Semin Oncol,2002,29(1 Suppl 4):3-14.

[2]Raymond E,Faivre S,Armand JP.Epidermal growth factor receptor tyrosine kinase as a target for anticancer therapy[J].Drugs,2000,60(Suppl 1):15-23.

[3]Deb TB,Su L,Wong L,et al.Epidermal growth factor(EGF)receptor kinase-independent signaling by EGF[J].J Biol Chem,2001,276(18):15554-15560.

[4]Jorissen RN,Walker F,Pouliot N,et a1.Epidermal growth factor receptor:mechanisms of activation and signaling[J].Exp Cell Res,2003,284(1):31-53.

[5]Tnetti M,Millo E,Sturla L,et al.Effects of the murrine L929 and L1210 cell lines on nitricoxide and TNF-alpha production by RAW264.7 murine macrophages[J].Biochern Biophys Res Commun,1997, 230(3):636-640.

[6]Gonnella PA,Kodali D,Weiner HL.Induction of low dose oral tolerance in monocyte chemoat tractant protein-l and CCr2-deficent mice [J].Journal of Immunology,2003,170(5h):2316-2322.

[7]Chen JJ,Yao Pl,Yuan A,et al.Up-regulation of tumor inter interleukin-8 expression by infiltrating macrophages:Its correalation with tumor angiogenesis and patient survival in nonsmall cell lung cancer [J].Clin Cancer Res,2003,9(20:729-737.

[8]Johnson SK,Kerr KM,Chapman AD,et al.Immune cell in fi ltrates and prognosis in primary carcinoma of the lung [J].Lung Cancer,2000,27(10:27-35.

[9]Garinis GA,Gorgoulis VG,Mariatos G,et al.Association of allelic loss at the FHIT locus and P53 alterations with tumor kinetics and ehromosomal instability in non-smallcell Lung carcinomas(NSCLCs)[J].J Pathol,2001,193(1):55-65.

[10]Niklinska W,Chyczewski L,Laudanski J,et a1.Detection of P53 abnormalities in non-small cell lung cancer by yeast functional assay[J].Folia Histochem Cytobiol,2001,39(2):147-148.

[11]Tammemagi MC,McLaughlin JR,Mullen JB,et al.A study of gmoking,P53 tumor suppressor gene alterations and non-small cell lung cancer[J].Ann Epidemiol,2000,10(3):176-185.

[12]Kiyoharac,Otsu A,Shirakawa T,et al.Genetic polymorphisms and lung cancer susceptibility:a review[J].Lung Cancer,2002,37(3):241-256.

[13]Grell M,Zimmermann G,Gottfried E,et al.Induction of cell death by tumour necrosis factor (TNF)receptor 2, CD40 and CD30:a role for TNF-R1 activation by endogenous membrane-anchored TNF[J].EMBO J,1999,18(11):3034-3043.

[14]Orlinick JR,Chao MV. TNF-related ligands and their receptors[J].Cell Signal,1998,10(8):543- 551.

[15]Goossens V,Grooten J,De Vos K,et a1.Direct evidence for tumor necrosis factor-induced mitochondrial reactive oxygen intermediates and their involvement in eytotoxicity[J].Proc Natl Acad Sci USA,1995,92(18):8115-8119.

[16]Mukaida H,Oheda M,Uchida N,et al.Successful surgical treatment of aortoesophageal fi stula after esophagectomy[J].Ann Thorac Surg,2005,9(3):1059-1061.

[17]Jin M,Inoue S,Umemura T,et a1.CyclinDI,p16 and retinoblastoma gene product expression as a predictor for prognosis in non small cell lung cancer at stages1 and11[J].Lung Cancer,2001,34(2):207-218.

[18]潘文干.生物化学[M].北京:人民卫生出版社,2003.210.

[19]Akin H,Yilmazbayhan D,Kilicaslan Z,et al.Clinical signi fi cance of P16INK4A and retinoblastoma proteins in non-small-cell lung carcinoma[J].Lung Cancer,2002,38(3):253- 260.

[20]Chen JT,Chen YC,Chen CY,et al.Loss of P16 and/or pRb protein expression in NSCLC.An immunohistochemical and prognostic study[J].Lung Cancer,200l,3l(2-3):163-170.

[21]王萍,张庆,王祖义,等.P16、Rb蛋白在非小细胞肺癌中的表达及意义[J].肿瘤研究与临床,2007,19(7):467-469.