癌症相关性血栓形成的病理机制进展

李廷廷，战翠萍，崔久嵬

(吉林大学第一医院 肿瘤中心，吉林 长春130021)

Armand Trousseau于1865年首次报道了恶性肿瘤与血栓的相关性,并指出血栓常作为隐性癌的临床表现,因此肿瘤相关性血栓也称作Trousseaus综合征。Blom等人[1]在3220人参与的一项病例对照研究中发现，癌症患者的静脉血栓形成风险较无恶性肿瘤者增加了4-7.5倍。即使在无血栓形成的情况下，大多数癌症患者也存在实验室可检测到的凝血功能改变，这些生物标志物不同程度表明了凝血活化，提示这些患者的高凝状态。例如D-二聚体，可溶性血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor VEGF)，平均血小板体积(Mean platelet volume MPV)，细胞外囊泡，可溶性P-选择素，凝血因子VIII，凝血酶原片段F1 + 2，蛋白S和蛋白C，抗凝血酶，纤维蛋白原，纤溶酶原激活物抑制剂(plasminogen activator inhibitor PAI)，组织因子途径抑制剂(tissue factor pathway inhibitor TFPI)以及已知的高凝状态标志物(无凝血因子V Leiden及凝血酶原基因的突变体)等[2]。恶性肿瘤发生血栓的病理机制十分复杂，随着相关研究的进展，近年来对恶性肿瘤发生血栓的病理机制阐述的越来越明确。一方面肿瘤本身生长过程中因癌性突变而直接释放一些与凝血相关的物质，另一方面癌症可以诱导相关炎症以及释放一些细胞因子触发机体凝血功能的异常，本文就肿瘤相关血栓形成病理机制的一些研究进展进行了综述。

2 肿瘤直接产生的促凝物质

2.1 组织因子(Tissue factor TF)

目前广泛认为TF是癌症相关凝血障碍和血栓栓塞性疾病的主要驱动因子。TF可直接诱导凝血因子VII转化为凝血因子VIIa，是引起外在凝血途径的级联反应激活的关键因子。TF是一种在癌细胞质膜或循环癌细胞衍生的微泡上的表达增加的跨膜蛋白。与正常组织相比癌症患者中TF的表达和活性明显上调，且经常与血栓栓塞并发症和预后不良关联[3]。TF在不同类型的肿瘤中表达水平不同。已有报道表示胰腺癌，脑癌，肺癌，胃癌，卵巢癌和神经胶质瘤等肿瘤患者中血栓形成的高发病率与TF的高表达情况相关[1]。TF可于血液及转移过程中激活血浆的凝血级联反应以及血小板。

目前我们认为肿瘤患者中TF表达增加是由显性癌基因激活或隐性抑癌基因失活所引起，而并非TF基因突变所决定。例如，在结肠直肠癌细胞(CRC)中，原癌基因kRAS和抑癌基因p53通过在转录和翻译层面上共同调节TF的表达[4]。同样，PTEN(一种已知对肿瘤抑制至关重要的脂质磷酸酶)的丧失与肿瘤细胞中TF的上调有关，并促进其促凝血活性。在小鼠肿瘤发生模型中，已证明癌蛋白MET可通过上调PAI-1和环氧合酶-2(COX-2)基因表达来增强癌细胞的促凝血活性。此外，转化生长因子-β(TGF-β)可通过诱导癌细胞间充质转换(EMT)调节TF表达[5]。

2.2 癌症促凝素(Cancer procoagulant，CP)

另一种肿瘤细胞的促凝蛋白是癌症促凝素(CP)，CP是一种可以在不活化凝血因子VII的情况下，直接激活凝血因子X的半胱氨酸蛋白酶。已经在不同的恶性细胞和羊膜绒毛膜组织中检测到CP，且正常组织中通常不存在CP[6]。然而，一项针对乳腺癌患者的研究发现CP与促凝血活性无关[7]。目前CP对整体细胞的促凝血活性，及其与TF共同作用时的相对贡献尚不清晰，需要更多的研究来探究CP在激活凝血和癌症相关血栓形成过程中发挥的作用。

2.3 乙酰肝素酶

在大多数肿瘤中可观察到乙酰肝素酶升高，尤其是在胰腺癌、胃癌以及多发性骨髓瘤中发生率更高，分别为78%、80%、86%。乙酰肝素酶是一种内源性D-葡萄糖醛酸内切酶，但其以非酶促的方式影响止血系统。乙酰肝素酶可上调TF的表达，在肿瘤细胞和内皮细胞的细胞膜上与TFPI相互作用，导致TFPI解离，增加细胞表面凝血活性。乙酰肝素酶还可通过直接增强TF的活性，引起Xa因子的生成增加和凝血系统活化[8]。

2.4 TF阳性肿瘤衍生的MPs(TMPs)

肿瘤促进凝血激活的另一种新兴机制存在于肿瘤细胞脱落的MP中，这些小膜泡携带高浓度的促凝血阴离子磷脂酰丝氨酸和TF。TMPs为凝血级联反应组装提供了膜表面，其促凝血活性因磷脂酰丝氨酸和TF的存在而增加[9]。已证实了癌症患者的TMPs与静脉血栓形成风险增加相关。Hron等[10]人发现，与对照组相比，结肠直肠癌患者具有2倍的TMPs，且TMPs水平与D-二聚体水平呈正相关，可作为凝血活化的标志物。随后，Tesselaar等[11]回顾性研究表明癌症患者TMPs的活性显着高于健康对照，发生VTE的癌症患者TMPs的活性显着高于无VTE的肿瘤，表明循环TMPs在癌症生物学与血栓形成之间起着重要的决定作用。TMPs还可直接活化血小板[12]，是什么介导了TMPs和血小板之间的相互作用？Thomas等[13]报道了人胰腺细胞系SOJ-6和小鼠胰腺细胞系Panc02中PSGL-1的表达，表明MPs上PSGL-1和血小板P-选择蛋白之间的相互作用介导了TMPs定位于血栓中。但最近他们的一项研究发现，在IVC狭窄模型中，TMPs募集至血栓形成部位既不需要P-选择素也不需要GP1b[14]。Geddings等[15]在小鼠静脉血栓形成模型中发现，TMPs依赖TF和凝血酶激活洗涤的血小板，并在血浆存在下诱导血小板聚集。癌细胞产生TMPs可能受到致瘤过程中遗传事件的控制，包括致癌基因和肿瘤抑制基因中的激活和失活突变。

3 癌细胞激活正常细胞促凝血性质

癌症经常诱发类似感染和/或炎性疾病的全身效应，包括外周血细胞数量和炎性细胞因子水平的变化，癌细胞与正常宿主的血管细胞，特别是与血小板、白细胞和内皮细胞间发生强烈的相互作用，常表现为诱导正常细胞产生促凝血表型。癌细胞激活正常宿主血管细胞的促凝血机制主要包括：(1)可溶性介质的释放，如炎性细胞因子(即IL-1β，TNF-α)，促血管生成因子，生长刺激因子(即VEGF，G-CSF，bFGF)以及血小板聚集激动剂(ADP和凝血酶);(2)通过表达粘附分子和/或它们的反受体，使癌细胞锚定于血细胞并附着在血管壁上。

3.1 血小板对肿瘤高凝状态的影响

在止血以及血栓形成中血小板起着关键性作用。Khorana等[16]发现恶性肿瘤静脉血栓形成风险的增加不仅同血小板数量增加有关，还与血小板功能改变密切相关。

3.1.1血小板数目增多

癌症患者通常有不正常的血小板计数和激活。Khorana等[16]人首次表明了高血小板计数与癌症患者VTE之间相关联。化疗前血小板计数≥350 000/μL的患者VTE发生率为4%，而血小板计数<200 000/μL的患者为1.2%(P=0.0003)。Stone RL等[17]人在上皮性卵巢癌的小鼠模型中发现，肿瘤来源的IL-6可促进肝脏生成血小板生成素，这可能是副肿瘤性血小板增多症的潜在发病机制。沉默IL-6和血小板生成素可消除荷瘤小鼠的血小板增多症。

3.1.2肿瘤细胞诱导血小板聚集(tumor cell-induced platelet aggregation,TCIPA)

肿瘤细胞常通过直接的细胞-细胞粘附和分泌血小板活化分子来激活血小板，导致血小板聚集，这些机制称为TCIPA。目前TCIPA的发生机制尚不完全明确，可能与肿瘤类型有关。肿瘤细胞可通过多种跨膜蛋白，如整合素，选择素，钙粘素和其他细胞间粘附分子，支持细胞-细胞相互作用。Bastida E等[18]发现肿瘤细胞和肿瘤细胞MPs产生的血栓素A(Thromboxane TXA)和ADP是诱发血小板聚集的重要分子。体外研究发现血小板可通过膜上糖蛋白IIb/IIIa复合物与纤维蛋白原相互连接促进血小板聚集。细胞粘附分子p-选择蛋白通常储藏在血小板内部，在血小板激活后转移至细胞表面，调节肿瘤细胞与血小板的粘附。血小板上还存在一些特定的表面受体，如整联蛋白αIIbβ3和C型凝集素样受体2(CLEC-2)[19]，用于介导血小板和肿瘤细胞间的相互作用。Bach E等[20]揭示了肿瘤中血小板整合素α6β1促使血小板粘附于各种类型的癌细胞。使用敲除方法，明确了ADAM9是肿瘤细胞上α6β1的主要结合受体，2者结合促进血小板活化。Yu LX 等[21]在体外和体内实验中均发现血小板Toll样受体 4(Toll-like receptors 4,TLR4)缺陷可减弱血小板与肿瘤细胞的相互作用，TLR4与肿瘤细胞衍生的高迁移率族蛋白B1(high-mobility group box1 HMGB1)结合导致血小板活化，增强血小板与肿瘤细胞的相互作用。Suzuki等[22]在脑癌中研究发现肿瘤细胞可释放一种化学物质podoplanin，其与血小板表面CLEC-2结合诱导TCIPA和血栓形成[23]。体外研究发现血小板大小与血小板激活相关。Riedl等[24]发现癌症患者的MPV较正常对照人群低，且MPV与血栓形成风险之间存在负相关。

3.2 白细胞对肿瘤高凝状态的影响

近年来，除了凝血因子级联与血小板活化相结合形成血栓的传统观点外，免疫系统的激活也可显著影响血液凝固和病理性血栓形成。Engelmann和Massberg[25]于2013年首次形式化了免疫血栓形成(mmunothrombosis)这个概念，提出凝血的激活有助于先天免疫系统功能发挥，反之，免疫系统的组成部分有助于血栓形成。免疫系统的失调性激活可能导致病理性的大血管和微血管血栓形成。白细胞即单核细胞，巨噬细胞和嗜中性粒细胞，其表达并释放凝血和纤维蛋白溶解因子，介导了先天性免疫功能与止血系统的相互作用。

正常人体中，白细胞参与维持血液的流动性。但Pabinger等[26]发现癌症患者中白细胞每增加1×109/L与VTE风险增加7%相关，明确了白细胞计数是癌症患者血栓形成的独立危险因素，这表明肿瘤状态下，白细胞转化至了促凝血表型。白细胞通过产生多种细胞因子调节血管内皮细胞上促凝分子、抗凝分子以及粘附分子表达[27]。如白细胞通过表达并释放TNF-α和IL-1β等细胞因子降低信使RNA的合成，下调血管内皮EPCR和TM的表达，增加的EPCR脱落，降低患者抗凝血能力[28]。白细胞也可通过释放TF，颗粒酶等调节凝血级联反应[29]。如活化的单核细胞形成富含TF，磷脂酰丝氨酸和其他凝血调节剂如P-选择蛋白糖蛋白配体1(PSGL-1)的MPs。活化的中性粒细胞以及部分单核细胞、嗜碱性粒细胞可通过颗粒释放丝氨酸蛋白酶和基质金属蛋白酶，如组织蛋白酶G和弹性蛋白酶。这些酶可裂解Par4激活血小板，也可直接激活凝血因子V(FV)、FVIII、FX，降解抗凝因子如抗凝血酶以及TFPI等众多机制激活凝血级联反应[30]。白细胞还可通过释放DNA，HMGB1和组蛋白等损伤相关的分子模式(DAMPs)促进凝血活化[31]。此外，白细胞的趋化和吞噬功能也可调节血栓形成。

中性粒细胞参与血栓形成的主要机制是中性粒细胞释放DNA基质和组蛋白，构成中性粒细胞胞外噬菌网(Neutrophil extracellular traps,NETs)。在纯化系统中，无细胞DNA(CFDNA)为凝血提供了活化的表面，触发FXII或FXI介导的凝血内在途径[32]，而组蛋白则通过血小板依赖性机制促进凝血酶的生成。有研究表明NETs能够促进小鼠的静脉和动脉血栓形成，并观察到应用DNase I和嗜中性粒细胞弹性蛋白酶抑制剂时，静脉血栓显著减少[33]。NETosis主要通过其中的弹性蛋白酶切割导致TFPI失活，增加机体的促凝血活性[34]。促凝活性增强可进一步活化血小板以及增强NETs形成[30]。NETs还可激活血小板和递呈TF[35]。中性粒细胞释放的NETs由于其独特的网状结构提供了与纤维蛋白基质紧密结合的支架，促进血栓形成，增强其稳定性，促进血小板和红细胞的粘附。此外，它们还可改变血栓的形态，使其生成致密凝块，降低渗透性，可在循环中持续更长时间。这些研究强烈表明了中性粒细胞和单核细胞有助于癌症相关血栓的形成。肿瘤相关的中性白细胞增多和NETs形成似乎与粒细胞集落刺激因子(G-CSF)的增相关[36]。抑制造血细胞因子或抑制NETs形成可能是降低白细胞增多症癌症患者血栓形成风险的策略。

4 总结及展望

随着肿瘤相关血栓病理机制的探讨，我们知道肿瘤相关血栓的形成是由多个环节异常所引起的。肿瘤本身可以引发，肿瘤患者机体正常凝血功能的失衡也可引发。我们针对各个环节发病机制的研究，给予相应的干预手段。同时进行肿瘤相关血栓生物标志物的筛查，对高危人群进行识别，以期建立更准确和更有针对性的干预策略，预防癌症患者的血栓形成。