皮肤恶性肿瘤转移机制的研究

贾敏鑫，李东霞

（内蒙古医科大学附属医院皮肤科，内蒙古 呼和浩特 010050）

皮肤恶性肿瘤是人类肿瘤中最常见的一种，包括黑色素瘤和非黑色素瘤皮肤癌，全球范围内其发病率正在逐年上升。皮肤鳞状细胞癌（cutaneous squamous cell carcinoma，cSCC）和基底细胞癌（basal cell carcinoma，BCC）都有局部和远处转移的风险。据报道[1]，cSCC 转移率在2%～9.9%。尽管BCC 的发病率很高，但转移风险非常罕见，文献报道转移率为0.0028%～0.55%。恶性黑色素瘤（malignant melanoma，MM）是一种转移性强、死亡率高的侵袭性皮肤恶性肿瘤，发病率和死亡率呈现逐年增加且发病有年轻化趋势。近年来，我国黑色素瘤年增长率约为3%～5%，每年新发病例约2 万例[2]。转移性黑色素瘤患者预后不良，区域性或远处转移患者的5 年总生存率分别低于70%和20%，而局限性黑色素瘤患者的5 年总生存率高于95%。因此对皮肤恶性肿瘤转移机制的研究对于早日诊治并提高患者生存率有很大意义，本文主要对皮肤恶性肿瘤转移机制的最新研究进展和现状综述展开讨论，以期为今后相关研究提供借鉴。

1 皮肤恶性肿瘤转移的相关分子生物学研究现状

肿瘤的发生、发展是多因素、多步骤、多阶段和多基因改变的复杂过程，现代肿瘤理论认为肿瘤由遗传基因缺陷和基因的表观遗传改变引起，癌基因和抑癌基因是受累最多的两大类型，各种关键基因的改变是人类肿瘤形成和发展的基础。表观遗传的改变是指不涉及基因序列变化而发生的基因表达水平的改变，并且这种变化已被证明在癌变、癌症进展和转移中起着不可或缺的作用。

1.1 转移性BCC 基底细胞癌是人类最常见的原发性癌症之一，其恶性程度较低，且很少发生转移性疾病，故现阶段BCC 转移机制的相关分子研究较少，而且能够预测BCC 转移潜能的分子谱尚未被发现[1]。国内外有学者证实有一些抑癌基因和原癌基因突变参与了BCC 的发生、发展，包括TP53 抑癌基因、RAS 原癌基因家族成员、Bcl-2、PTCH1、MYCN、PPP6C、PTPN14、STK19 和LATS1[3，4]。肿瘤的表观遗传异常往往是基因间远端调节区和重复元件的甲基化，通常导致基因组不稳定，基因启动子的甲基化，导致基因沉默。启动子超甲基化导致的基凶沉默可影响到有关恶性肿瘤转移关键信号的传导通路。

1.2 cSCC 转移 cSCC 是一种突变率高的恶性肿瘤，导致CSCC 发生、发展最常见的基因突变是P53 基因突变，常见的基因突变还包括NOTCH1、NOTCH2、HRAS 等[5，6]。同时p53 基因突变与病情的发展，肿瘤的转移以及对放疗、化疗的敏感性和预后都密切相关。目前CSCC 的表观遗传学研究尚处于零散的DNA 甲基化研究阶段，且未见权威系统报道结果。国外学者研究表明由太阳照射引起的DNA 低甲基化可能是cSCC 癌前和低危期的特征，当甲基化状态从低甲基化转变为高甲基化时，会演变为预后更差的晚期[7]。

1.3 MM 转移 恶性黑素瘤比BCC 和SCC 更容易发生转移。黑素瘤KIT 和BRAF 基因的突变是迄今为止发现的两个最重要的生物标志物，目前几乎所有的转移性黑素瘤患者均进行此两项标志物的筛选，并且越来越多的研究表明表观遗传修饰的改变在其中起重要作用。DNA 甲基化是癌症研究最多的标志性表观遗传学事件之一。Marzese DM 等[8，9]报道的全基因组DNA 甲基化、拷贝数变异和基因表达分析证实了从原发性黑色素瘤到脑转移过程中存在功能性DNA 甲基化改变。

2 皮肤恶性肿瘤与非编码RNA 的关系

非编码RNA（Non-coding RNA）是由基因组转录而成的不编码蛋白质的RNA 分子。根据转录后形成RNA 的长度把它们分成两类，即短链非编码RNA（small untranslated RNA，sncRNA）和长链非编码RNA（long non-coding RNA，lncRNA）。随着测序技术的进步，发现基因组中非编码区域所产生的非编码RNA 同样参与调控了不同疾病的发生发展过程，主要包括微小RNA（microRNA，miRNA）、长链非编码RNA（long noncoding RNA，lncRNA）、环状RNA（circular RNA，circRNA）等，调节着肿瘤细胞的细胞周期、凋亡、增殖、代谢、迁移、侵袭、血管生成等作用。但有关皮肤恶性肿瘤与非编码RNA 的研究相对较少。

2.1 皮肤恶性肿瘤转移与miRNA miRNA 是一种内源性的类似于siRNA 的小RNA 分子，长度为19～24 个核苷酸RNA 片段，通过核酸序列的互补性结合到特定的靶mRNA 上，并调节、翻译或降解靶mRNA 来调控基因表达。研究证实[10-12]，miRNA 的表达与多种癌症密切相关，可以调控肿瘤细胞的增殖、分化、转移和凋亡等生命过程，对肿瘤的发生、发展有至关重要的作用。

2.1.1 MM 转移与miRNA 肿瘤细胞转移的进展被认为需要获得几种特性，包括迁移能力和侵入周围组织进入血液或淋巴循环的能力。许多研究报道miRNA 在对黑素瘤细胞迁移、侵袭发挥作用。宋昊等[13]通过体外实验证实mi-RNA128 靶向趋化因子CCL18 调控黑素瘤细胞侵袭转移的作用。另一个与侵袭有明显联系的关键表面蛋白是受体c-MET，c-MET 的过度表达与一种叫做“侵袭性生长”的复杂生物学过程有关，这种过程导致许多不同肿瘤的细胞运动、侵袭和抗凋亡。一些miRNAs 被证明参与了MET 表达的调控，如miR-34b、miR-34c 和miR-199a-3p 被发现直接靶向MET，导致其mRNA和蛋白质水平降低。抑制这些miRNAs 可增加细胞系中MET 蛋白的表达，显著增强细胞迁移和细胞粘附[14]。MITF 是一种重要的黑色素细胞和黑色素瘤特异性转录因子，与黑色素细胞的发育、成熟、凋亡等密切相关，其表达受多种miRNAs 的调控，如miR-137，miR-148 和miR-218 等[15]。这些数据表明多种miRNA 参与调控黑色素瘤的侵袭、转移作用。

2.1.2 cSCC 转移与miRNA 在CSCC 中明显过度表达并且涉及血管生成、集落形成、迁移、侵袭，并提示恶性进展的相关miRNA 目前有miR-135b、miR-346、miR-17-92 和miR-497[16-19]。STAT3 在细胞核中起转录因子的作用，有促进恶性肿瘤进展的作用。研究表明[20]，miR-204 的过表达可抑制STAT3的活化及其向细胞核的转移因此抑制了癌症的进展。更好地了解miRNA 可能有助于阐明cSCC 转移的生物学机制，并为治疗这种疾病提供新的分子靶点。

2.2 皮肤恶性肿瘤转移与lncRNA lncRNA 是一组长度超过200 个核苷酸的非编码RNA，在细胞的增殖、分化、凋亡以及肿瘤的发展过程中发挥重要作用。lncRNA 在调控肿瘤转移方面同样发挥重要作用。

2.2.1 MM 转移与IncRNA 目前发现与MM 转移相关的几种lncRNA 分子如下。HOX 反义转录RNA（HOTAIR）因其位于HOXC 基因簇的反义链而得名，最初被认为是原发性和转移性乳腺癌中的高表达lncRNA。有研究显示[21]，原发性非转移性黑色素瘤的黑色素细胞病变有HOTAIR 的存在，但其染色非常弱，但在所有原发性组织和相应的转移瘤中染色都非常强，认为HOTAIR 可能参与黑素瘤的转移过程。BANCR 是由BRAF 基因诱导产生的一种可在MM 细胞中过量表达的转录lncRNA 产物。BANCR 参与多种人类恶性肿瘤，可调控一系列与细胞迁移能力相关的基因，如趋化因子CXCL11。BANCR 可通过提高CXCL11 表达水平促进MM 细胞的转移[22]。尿路上皮癌相关1（UCA1）最初在膀胱癌细胞中被发现上调。UCA1 在黑色素瘤中的表达与邻近正常组织相比显著上调。此外，UCA1 在晚期黑色素瘤中的表达水平显著高于对照组早期。在体外实验中发现[23]，降低UCA1 的表达可以有效降低MM 的转移能力。

2.2.2 cSCC 转移与IncRNA 与MM 相比，对于lncRNA 在cSCC 侵袭转移过程中的机制认识尚不透彻。同黑素瘤一样，Yu GJ 等[24]研究表明，HOTAIR 低表达能显著抑制cSCC 细胞的迁移、增殖及其EMT 过程，说明HOTAIR 是cSCC 细胞生长的关键性正调控因子，起着癌基因的作用。近来有研究证实LINC00520 在体外抑制cSCC 细胞的增殖、侵袭和迁移，在体内抑制肿瘤的生长和转移[25]。另有研究显示[26]，lncRNA-PICSAR 通过改变胶原蛋白和纤连蛋白结合整合素的表达来调节细胞迁移，为cSCC 侵袭转移机制提供了新的可能。

2.3 皮肤恶性肿瘤转移与circRNA 的关系 circRNA是一种新型的具有独特性质的内源性非编码RNA，其不具有5'端帽子和3'端尾巴，是以共价键形成的闭合环状分子。circRNA 最初被认为是剪接错误的结果，但后来的研究表明，circRNA 与人类疾病特别是癌症有着密切的联系，可能成为更好的生物标志物，继miRNA 和lncRNA 之后，circRNA逐渐成为肿瘤RNA 领域的一个新热点[27]。而目前circRNA 在皮肤恶性肿瘤转移方面的文献较少，只有少数黑素瘤转移研究，表明circ_0017247 通过在体外和体内靶向miR-145 来增强黑素瘤细胞的迁移和侵袭[28]。国外学者通过将微阵列circRNA 表达谱与生物信息学靶标预测和序列分析相结合，已经在BCC、cSCC 中发现了许多异常表达的circRNA，但其与肿瘤转移是否有重要关系尚需进一步研究[29，30]。

3 皮肤恶性肿瘤转移与上皮间质转化（EMT）的关系

上皮间质转化（epitheliai-mesenchyma transition，EMT）是指上皮细胞受到细胞外因子作用转化为具有间质表型细胞的可逆生物学过程，在EMT过程中上皮细胞改变其形态、使细胞结构失去了上皮细胞特征表型，并获得侵袭性和迁移性间充质表型，同时EMT 参与肿瘤的发生与发展，尤其在肿瘤转移方面扮演重要角色。

3.1 EMT 参与MM 侵袭转移 研究表明[31]，在恶性黑色素瘤细胞系中，酸性微环境和脂肪微粒通过上调间质标志物，抑制E-cadherin，触发EMT 程序，进而增强恶性黑色素瘤的迁移和肺转移能力；Zeb1作为EMT 相关转录因子，经促进EMT 的发生而促进肿瘤的发生发展和转移，Chen Y 等[32]研究发现黑素瘤亦是如此；此外，Kosnopfel C 等[33]首次证实YB-1 的细胞质活性除了作用于乳腺癌细胞外，通过促进EMT 样特性刺激黑素瘤细胞的致瘤性和转移潜能；纤维连接蛋白1 是糖蛋白家族的一员，在肿瘤转移中起着重要作用。Li B 等[34]认为FN1 可能参与粘着斑和PI3K-Akt 信号通路调节EMT 过程和细胞凋亡并促进MM 转移。因此，EMT 在MM 侵袭转移过程中发挥关键作用，通过遏制促进EMT发生的相关因子及通路有可能成为MM 治疗的重要手段。

3.2 EMT 参与cSCC 转移 近几年，关于EMT 参与cSCC 转移机制的相关研究越来越多。Zhang J 等[35]人揭示了TGF-β1 促进DNA-PKcs 的活化，并且DNA-PKcs 通过磷酸化Smad3 增强TGF-β1 诱导的参与cSCC 侵袭和转移的EMT 程序；雌激素相关受体α 的过表达促进了EMT 和STAT3 途径的激活，促进肿瘤侵袭性和转移，并可能成为cSCC 治疗的新靶点[36]。

4 皮肤恶性肿瘤转移与肿瘤微环境的关系

肿瘤微环境是指肿瘤细胞存在的周围环境，包括内皮细胞、成纤维细胞、免疫细胞等细胞成分，以及细胞因子、生长因子、细胞外基质等细胞外成分。肿瘤微环境不仅为肿瘤生长提供能量支持，而且调控肿瘤信号通路，促进肿瘤细胞的增殖、侵袭和转移。研究肿瘤微环境的作用机制，探索肿瘤微环境与肿瘤细胞的相互作用是未来癌症转移研究的一个重要领域。

肿瘤微环境在理化性质方面具有低氧、低PH以及炎性状态的特点。国内有学者研究发现皮肤SCC 和BCC 中核转录因子缺氧诱导因子-1（hypoxia-inducible factor-1，HIF-1）过表达与新生血管形成和细胞增殖有关，可能在其发生发展过程中发挥重要作用[37]。肿瘤酸性微环境诱导肿瘤恶性表型，用酸性培养基处理小鼠黑色素瘤细胞可以增加黑色素瘤细胞的肺部转移[31]。炎症是活体组织对损伤因子所发生的防御反应，慢性炎症会增加肿瘤进展的风险，而由炎症发展为肿瘤的机制也成为研究的热点。

4.1 肿瘤相关成纤维细胞 肿瘤相关成纤维细胞（cancer-associated fibroblast，CAFs）是肿瘤微环境的主要成分，与正常成纤维细胞相比，CAFs 是体积较大的纺锤形间充质细胞，参与肿瘤的发生，发展和转移。Sasaki K 等[38]研究了BCC，SCC 和黑素瘤中的CAF 表型，在BCC 中观察到PDGFRβ、CD10、S100A4 和Twist（与上皮细胞间质转化过程相关的蛋白质）的表达增加。在HNSCC 中CAFs 释放一些维持肿瘤细胞干细胞特性的因子，同时释放一系列有助于肿瘤侵袭的蛋白酶[39]。免疫组化研究显示黑色素瘤相关成纤维细胞表达成纤维细胞活化蛋白α、平滑肌肌动蛋白等。成纤维细胞可转化为肌纤维母细胞，并参与血管生成过程[40]。这在黑素瘤细胞侵袭、迁移过程中有重要作用。

4.2 肿瘤相关巨噬细胞 肿瘤相关巨噬细胞（tumour-associated macrophages，TAM）在肿瘤发生发展中起到重要作用，通常由血液中单核祖细胞趋化至肿瘤组织，然后在肿瘤微环境的作用下诱导产生。近年来，TAM 作为肿瘤研究中的热点，已经被证明在促进肿瘤生长、血管生成、肿瘤侵袭、转移等方面发挥重要作用[41]。有报道显示，TAM 释放各种有利于癌症发生的因素，如VEGF 和MMPs。肿瘤中大量的巨噬细胞炎症浸润促进肿瘤细胞吸引促炎细胞，可以刺激肿瘤生长以及血管生成[42]。巨噬细胞迁移抑制因子（MIF）属于T 淋巴细胞、巨噬细胞等释放的一类促炎细胞因子，MIF 参与抑制黑色素瘤进展、血管生成和侵袭，是一种很好的治疗靶点[43]。

4.3 细胞因子 细胞因子可以诱导促炎症（IL-1，IL-6，IL-8）或抗炎反应（IL-4、IL-10、IFN），但在很多情况下，细胞因子起着双重作用，这在肿瘤发生发展中很重要。在BCC 中，IL-22 和IL-17 可以促进细胞增殖和刺激细胞迁移，对肿瘤发生发展有直接影响[44]。最近的研究发现IL-22 是由cSCC 肿瘤微环境中各种细胞分泌的，尤其是通过CD4+T 淋巴细胞，IL-22 可能有刺激肿瘤生长、细胞迁移和促炎细胞因子释放等作用。为了生长和入侵其他地方并创造良好的肿瘤细胞生存环境，黑色素瘤细胞分泌一系列具有自分泌或旁分泌作用的生长因子，如bFGF、PDGF 和TGFβ 等[45]。

5 总结

皮肤恶性肿瘤转移过程复杂，诸多的细胞内调控网络、细胞外因素等都会对其造成影响。迄今为止，人类对恶性肿瘤转移机制的认识依然有限，现阶段临床研究的重点就是针对肿瘤侵袭转移中的一些关键环节设计有效的阻断方案，有望达到遏制肿瘤侵袭转移的目的。本文从不同角度对皮肤恶性肿瘤转移机制相关的分子生物学、非编码RNA、EMT 及肿瘤微环境等方面进行了综述，随着研究的不断深入，期待在肿瘤转移机制中寻找肿瘤治疗的新的靶点，为提高皮肤恶性肿瘤患者生存率和生活质量提供新的契机。