恶性胸腔积液分子机制的研究进展*

张　巍 综述，刘代顺审校（遵义医学院第三附属医院呼吸内科/遵义市呼吸病研究所，贵州遵义563002）

恶性胸腔积液分子机制的研究进展*

张巍 综述，刘代顺△审校
（遵义医学院第三附属医院呼吸内科/遵义市呼吸病研究所，贵州遵义563002）

胸腔积液，恶性；血管生成素类；白细胞介素6；血管内皮生长因子类；受体，CXCR4；水通道蛋白质；综述

恶性胸腔积液（malignant pleural effusion，MPE）是一种常见的肿瘤并发症，临床上肺癌患者一旦出现胸腔积液即意味着病变已局部或全身播散，即使接受外科及综合治疗也不能有效地控制胸腔积液的生成。大约15%的肺癌患者有胸腔积液，约50%的患者出现胸腔积液是在肺癌晚期，并且患者的预后较差［1］。MPE产生的主要机制是肿瘤转移至胸膜刺激胸膜引起炎性反应，使脏壁层毛细血管通透性增加，大量液体渗出，或淋巴管梗阻、淋巴液流体静压升高，影响淋巴液的回流。由此看来，MPE的产生与肿瘤细胞的黏附、增殖、迁移、侵袭及血管新生密切相关。MPE的诊断和治疗仍然是临床工作中的一个难题，因此积极地寻找MPE发生、发展的分子机制可为MPE的诊治提供有效的帮助。IL-6/ Stat3/VEGF、IL-6/JAK2/Stat3/TF及血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）通路在肿瘤的生物学过程中扮演着重要的角色，可能参与了MPE的形成。本文对MPE发生、发展的分子机制综述如下。

1　MPE的病因及流行病学

胸腔积液是一种常见的并发症，其中最常见于心脏衰竭、感染和恶性肿瘤［2］。MPE根据其来源可分为原发性和继发性。恶性间皮瘤所致的胸腔积液为原发性胸腔积液，仅少数胸腔积液的病因为恶性间皮瘤［3］，然而一旦诊断明确，有85%～90%的患者会出现大量胸腔积液［4］。研究发现，几乎所有肿瘤均可侵犯胸膜，病理类型以腺癌最多见［5］。在转移性肿瘤中，肿瘤细胞通过循环系统、淋巴系统等途径转移至脏层胸膜并种植，这是一个循序渐进的过程，包括肿瘤细胞黏附力减弱，从原发部位脱落，黏附并穿透血管壁，通过胸膜腔转移，从而阻塞气孔、淋巴管、血管。阻塞血管使其通透性增加，而淋巴管的阻塞，进一步减少了胸腔积液的吸收。MPE是转移性疾病晚期的标志，出现MPE的患者根据其原发肿瘤的恶性程度不同，其中位生存时间在3～12个月不等，且预后差［6］。

2　MPE的治疗现状

目前MPE治疗方法较多，主要有胸膜固定术、留置胸导管、胸腔镜及化疗等，但是这些治疗方法疗效较差，且有较多不良反应。因此，探索MPE的发病机制，有助于提供一个更有效、更安全的治疗措施，这对改善MPE患者生活质量及延长生存时间具有重要意义。关于MPE的发病机制有许多种说法，目前其分子机制备受国内外科研工作者青睐，本文希望通过对MPE的分子机制的研究来探索FAK是否是MPE发生、发展中的关键因素。

3　MPE的分子机制

3.1MPE与血管生成素1/2（angiopoietin 1/2，Ang1/2）

Ang1/2通过与内皮细胞表面的酪氨酸激酶受体（tyrosine kinase receptor，Tie-2）相结合，对血管的再生及功能调节起着重要的作用。Ang1具有抗炎和抗渗出的性能［7］，然而Ang2在上皮细胞中有中和Ang1的作用，因此Ang2可以增加血管的通透性。在恶性疾病中Ang2与VEGF能够改变血管的稳定性促进血管再生，并且Ang2在非小细胞肺癌中与不良预后密切相关［8］。另外，也有研究证实Ang2在渗出性胸腔积液中明显增高，认为Ang2和VEGF可促进胸膜炎症的形成，这是形成渗出性胸腔积液的一个机制［9］。

3.2MPE与IL-6/Stat3通路IL-6是迄今为止发现的功能最为广泛的细胞因子之一，参与调节免疫反应、血细胞的生成及多种细胞的增殖和分化。IL-6通过与其受体（IL-6 receptor，IL-6R）结合，继而活化胞内一系列信号蛋白分子，最终实现IL-6反应基因的表达。IL-6与IL-6R结合后主要通过JAK/STAT途径、Ras/Erk途径，以及磷脂酰肌醇-3（PI3K）介导的信号通路中的各个因子，从而对肿瘤细胞发挥着直接或间接的作用［10］。IL-6的高表达和信号通路的异常可促进肿瘤细胞的发生、发展，并与其恶性程度密切相关［11-12］。Bollrath等［13］研究证实，在JAK/STAT途径中，通过Stat3激活可以促进肿瘤细胞的生长、增殖、血管生成及肿瘤细胞诱导的免疫抑制作用。IL-6通过Stat3通路可以使VEGF表达增加，并且促进血管生成。Yeh等［14］在体内实验研究证实，自分泌的IL-6诱导Stat3活化，上调VEGF表达能促进胸腔积液的增加，提示IL-6/Stat3通路在MPE的发病机制中起着重要的作用。另一方面，IL-6也可以通过调节组织因子（tissue factor，TF）的表达促进胸腔积液的形成。TF位于血管壁外膜细胞，包绕血管的成纤维细胞、皮肤外层的表皮细胞、肾小球上皮细胞中，而在血管中膜或内膜层却很稀少。因此，在正常情况下TF不存在于循环中，或不与循环血液接触，只有当血管壁的完整性遭到破坏时TF才暴露于循环血液中，通过激活凝血级联反应发挥止血作用。TF通过与因子Ⅶ/Ⅶa结合而启动血液凝固级联反应。除了诱导凝血，TF/FⅦa复合也激活G蛋白偶联蛋白酶受体（PAR）的细胞内信号［15］。TF信号通路能促进肿瘤细胞增殖和血管生成。异常的TF也被发现在多种人类肿瘤，包括神经胶质瘤、乳腺癌、白血病、结肠癌、胰腺癌与非小细胞肺癌中［16］。Gieseler等［17］研究证实，在肺癌患者的胸腔积液中TF明显增多。Yeh等［1］通过体内、外实验研究证实，TF是Stat3的下游基因，通过JAK2信号通路来调节的，在体外肺腺癌细胞中TF表达能促进细胞的集落形成，在体内能促进细胞的黏附及肺转移，在肺腺癌中TF表达能增加血管的通透性从而促进MPE的形成，在动物的肺腺癌模型中发现IL-6/JAK2/Stat3信号通路调节TF的表达促进肿瘤的转移和MPE的形成。

3.3MPE与CXCR4/stromal cell-derived factor-1通路基质细胞衍生因子-1（stromal cell-derived factor-1，SDF-1）属于趋化因子CXC亚家族，通常命名为CXCL12，最先在小鼠的骨髓基质细胞分泌的炎症因子中发现，被看作是B系祖细胞的生长因子。SDF-1由基质细胞持续产生，是一种持续表达性趋化因子，广泛分布于心、脑、肾等部位。CXCR4是通过IL-8R基因探针从人血单核细胞中分离提纯的一个高度保守的G蛋白偶联受体，CXCR4广泛表达于中枢神经系统。SDF1与CXCR4结合，通过激活G蛋白，从而激活PI3K、促丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）及转录因子NF-κB通路。有研究证实，CXCR4在多种肿瘤细胞中高度表达，包括肺癌、乳腺癌及卵巢癌［18-21］。Xie等［22］研究证实，CXCR4/CXCL12趋化因子轴对肺癌的侵袭和迁移起着重要的作用。Sun等［23］通过体外实验和小鼠软骨肉瘤异种移植模型研究发现，CXCR4敲除能抑制VEGF的表达，从而抑制血管的生成和肿瘤的转移。SDF-1α、VEGF及Ang2的表达有助于恶性细胞向胸膜腔转移，转移的肿瘤细胞能阻塞胸膜腔的吸收系统，从而促进胸腔积液的形成。

3.4MPE与水通道蛋白（AQPs）AQP1是一类低相对分子质量的膜内嵌蛋白，其所介导的自由水快速被动的跨生物膜转运是水进出细胞的主要途径。AQPs在人类多种肿瘤中表达上调，并且与肿瘤的分级密切相关，其在侵袭性肿瘤中表达尤为丰富。AQPs高表达的肿瘤细胞在体外表现为较强的迁移能力，体内则表现为局部侵袭力增强、渗出增多及转移灶增多。在肺组织中的AQPs 有6种，其中研究最为广泛的是AQP1。AQP1表达在壁层和脏层胸膜表面，其基本功能是维持胸膜腔中的液体平衡，当AQP1受损后就会影响肺毛细血管和间质的液体交换。AQP1表达在壁层和脏层胸膜表面，其基本功能是维持胸膜腔中的液体平衡，当AQP1受损后会使胸腔渗透压改变，从而影响液体交换。Zhang等［24］通过建立小鼠胸腔模型证实在小鼠壁层胸膜中AQP1表达增加有助于肿瘤和MPE的形成。

3.5MPE与VEGFVEGF是VEGF/血小板衍生因子家族中的成员，至少有6个亚基（VEGF-121、145、165、183、189、206）。VEGF能够绑定2个酪氨酸激酶受体VEGFR-1（flt-1）和VEGFR-2（FLK-1/KDR）。VEGF受体下游信号通路，包括MAPK，PI3K/蛋白激酶B（PI3K/Akt）和蛋白激酶C（protein kinase C，PKC）的途径。VEGF由多种肿瘤细胞生成，对肿瘤血管的形成起着关键的作用，VEGF所引起的内皮细胞生理或病理主要是由VEGFR-2所介导，可促进血管内皮细胞的生存、增殖及血管形成，不仅具有强有力的血管扩张作用，也能增加血管内膜间的通透性，在胸腔积液的形成中有着重要的作用。VEGF通过使内皮细胞完整性破坏、连接中断及细胞间隙增加而促进血管通透性增加。Qian等［25］研究证实，胸膜液中VEGF和血清中可溶性细胞间黏附分子-1（soluble intercellular adhesion molecule-1，sICAM-1）可作为有胸腔积液的肺腺癌患者的潜在生存因子。VEGF是MPE形成的一个关键因子，有研究证实，VEGF可以促进渗出性胸腔积液的积累，特别是在肺癌所致的胸腔积液中更为明显［26-27］。研究发现，在MPE中VEGF的表达量明显升高，并且VEGF的水平与血管通透性和胸膜炎密切相关［28］，通过PI3k/Akt信号通路激活eNOS，使VEGFR-2的Tyr801残基磷酸化，刺激VEGF释放NO，从而增加血管内皮细胞的通透性，有助于MPE形成［29］。Yano等［30］在小鼠胸腔积液模型中使用VEGF受体酪氨酸激酶磷酸化抑制剂PTK787治疗后发现，由于血管通透性的抑制，小鼠胸腔积液与对照组相比明显减少。同时VEGF与多种血管活性物质例如骨桥蛋白、趋化因子-2、IL-5、基质金属蛋白-9及肿瘤生长因子-α相互作用，可促进MPE形成［31］。另一方面，VEGF通过黏着斑激酶（FAK）酪氨酸磷酸化来维持内皮细胞的生存。VEGF可以促进酪氨酸磷酸化与FAK黏附，也可促进FAK与桩蛋白相连。在骨髓内皮细胞中，VEGF能刺激FAK相关的酪氨酸激酶Pyk2磷酸化。VEGF通过FAK酪氨酸磷酸化促进内皮细胞的生存，FAK在细胞的迁移中起着重要的作用，特别是在VEGF所介导的细胞骨架肌动蛋白的改变，因此FAK在VEGF的趋化反应中起着关键作用，同时也可以影响血管生成信号通路［32］。

4　展　望

MPE发生涉及多个信号转导通路，而且各通路之间的联系复杂，互相影响。尽管目前对MPE的治疗方法较多，但其效果较差，且不良反应较多。随着对胸腔积液信号通路研究的不断深入，作者认识到，靶向抑制信号转导异常环节进行MPE治疗的重要性及可行性，各条信号通路之间相互交叉形成了相互联系、相互影响的复杂的信号网，在MPE的发生、发展中扮演重要角色。深入研究信号通路的调节及与其他通路之间的 “串话”，将有助于对MPE的治疗找到一个新的靶点，为临床提供一个更有效、更安全的治疗措施。

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10.3969/j.issn.1009-5519.2016.07.017

A

1009-5519（2016）07-1009-03

国家自然科学基金项目（81360350）。

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（2015-12-23）