惡性胸腔積液分子機制的研究進展*

張　巍 綜述，劉代順審校（遵義醫學院第三附屬醫院呼吸內科/遵義市呼吸病研究所，貴州遵義563002）

惡性胸腔積液分子機制的研究進展*

張巍 綜述，劉代順△審校
（遵義醫學院第三附屬醫院呼吸內科/遵義市呼吸病研究所，貴州遵義563002）

胸腔積液，惡性；血管生成素類；白細胞介素6；血管內皮生長因子類；受體，CXCR4；水通道蛋白質；綜述

惡性胸腔積液（malignant pleural effusion，MPE）是一種常見的腫瘤并發癥，臨床上肺癌患者一旦出現胸腔積液即意味著病變已局部或全身播散，即使接受外科及綜合治療也不能有效地控制胸腔積液的生成。大約15%的肺癌患者有胸腔積液，約50%的患者出現胸腔積液是在肺癌晚期，并且患者的預后較差［1］。MPE產生的主要機制是腫瘤轉移至胸膜刺激胸膜引起炎性反應，使臟壁層毛細血管通透性增加，大量液體滲出，或淋巴管梗阻、淋巴液流體靜壓升高，影響淋巴液的回流。由此看來，MPE的產生與腫瘤細胞的黏附、增殖、遷移、侵襲及血管新生密切相關。MPE的診斷和治療仍然是臨床工作中的一個難題，因此積極地尋找MPE發生、發展的分子機制可為MPE的診治提供有效的幫助。IL-6/ Stat3/VEGF、IL-6/JAK2/Stat3/TF及血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）通路在腫瘤的生物學過程中扮演著重要的角色，可能參與了MPE的形成。本文對MPE發生、發展的分子機制綜述如下。

1　MPE的病因及流行病學

胸腔積液是一種常見的并發癥，其中最常見于心臟衰竭、感染和惡性腫瘤［2］。MPE根據其來源可分為原發性和繼發性。惡性間皮瘤所致的胸腔積液為原發性胸腔積液，僅少數胸腔積液的病因為惡性間皮瘤［3］，然而一旦診斷明確，有85%～90%的患者會出現大量胸腔積液［4］。研究發現，幾乎所有腫瘤均可侵犯胸膜，病理類型以腺癌最多見［5］。在轉移性腫瘤中，腫瘤細胞通過循環系統、淋巴系統等途徑轉移至臟層胸膜并種植，這是一個循序漸進的過程，包括腫瘤細胞黏附力減弱，從原發部位脫落，黏附并穿透血管壁，通過胸膜腔轉移，從而阻塞氣孔、淋巴管、血管。阻塞血管使其通透性增加，而淋巴管的阻塞，進一步減少了胸腔積液的吸收。MPE是轉移性疾病晚期的標志，出現MPE的患者根據其原發腫瘤的惡性程度不同，其中位生存時間在3～12個月不等，且預后差［6］。

2　MPE的治療現狀

目前MPE治療方法較多，主要有胸膜固定術、留置胸導管、胸腔鏡及化療等，但是這些治療方法療效較差，且有較多不良反應。因此，探索MPE的發病機制，有助于提供一個更有效、更安全的治療措施，這對改善MPE患者生活質量及延長生存時間具有重要意義。關于MPE的發病機制有許多種說法，目前其分子機制備受國內外科研工作者青睞，本文希望通過對MPE的分子機制的研究來探索FAK是否是MPE發生、發展中的關鍵因素。

3　MPE的分子機制

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

Ang1/2通過與內皮細胞表面的酪氨酸激酶受體（tyrosine kinase receptor，Tie-2）相結合，對血管的再生及功能調節起著重要的作用。Ang1具有抗炎和抗滲出的性能［7］，然而Ang2在上皮細胞中有中和Ang1的作用，因此Ang2可以增加血管的通透性。在惡性疾病中Ang2與VEGF能夠改變血管的穩定性促進血管再生，并且Ang2在非小細胞肺癌中與不良預后密切相關［8］。另外，也有研究證實Ang2在滲出性胸腔積液中明顯增高，認為Ang2和VEGF可促進胸膜炎癥的形成，這是形成滲出性胸腔積液的一個機制［9］。

3.2MPE與IL-6/Stat3通路IL-6是迄今為止發現的功能最為廣泛的細胞因子之一，參與調節免疫反應、血細胞的生成及多種細胞的增殖和分化。IL-6通過與其受體（IL-6 receptor，IL-6R）結合，繼而活化胞內一系列信號蛋白分子，最終實現IL-6反應基因的表達。IL-6與IL-6R結合后主要通過JAK/STAT途徑、Ras/Erk途徑，以及磷脂酰肌醇-3（PI3K）介導的信號通路中的各個因子，從而對腫瘤細胞發揮著直接或間接的作用［10］。IL-6的高表達和信號通路的異常可促進腫瘤細胞的發生、發展，并與其惡性程度密切相關［11-12］。Bollrath等［13］研究證實，在JAK/STAT途徑中，通過Stat3激活可以促進腫瘤細胞的生長、增殖、血管生成及腫瘤細胞誘導的免疫抑制作用。IL-6通過Stat3通路可以使VEGF表達增加，并且促進血管生成。Yeh等［14］在體內實驗研究證實，自分泌的IL-6誘導Stat3活化，上調VEGF表達能促進胸腔積液的增加，提示IL-6/Stat3通路在MPE的發病機制中起著重要的作用。另一方面，IL-6也可以通過調節組織因子（tissue factor，TF）的表達促進胸腔積液的形成。TF位于血管壁外膜細胞，包繞血管的成纖維細胞、皮膚外層的表皮細胞、腎小球上皮細胞中，而在血管中膜或內膜層卻很稀少。因此，在正常情況下TF不存在于循環中，或不與循環血液接觸，只有當血管壁的完整性遭到破壞時TF才暴露于循環血液中，通過激活凝血級聯反應發揮止血作用。TF通過與因子Ⅶ/Ⅶa結合而啟動血液凝固級聯反應。除了誘導凝血，TF/FⅦa復合也激活G蛋白偶聯蛋白酶受體（PAR）的細胞內信號［15］。TF信號通路能促進腫瘤細胞增殖和血管生成。異常的TF也被發現在多種人類腫瘤，包括神經膠質瘤、乳腺癌、白血病、結腸癌、胰腺癌與非小細胞肺癌中［16］。Gieseler等［17］研究證實，在肺癌患者的胸腔積液中TF明顯增多。Yeh等［1］通過體內、外實驗研究證實，TF是Stat3的下游基因，通過JAK2信號通路來調節的，在體外肺腺癌細胞中TF表達能促進細胞的集落形成，在體內能促進細胞的黏附及肺轉移，在肺腺癌中TF表達能增加血管的通透性從而促進MPE的形成，在動物的肺腺癌模型中發現IL-6/JAK2/Stat3信號通路調節TF的表達促進腫瘤的轉移和MPE的形成。

3.3MPE與CXCR4/stromal cell-derived factor-1通路基質細胞衍生因子-1（stromal cell-derived factor-1，SDF-1）屬于趨化因子CXC亞家族，通常命名為CXCL12，最先在小鼠的骨髓基質細胞分泌的炎癥因子中發現，被看作是B系祖細胞的生長因子。SDF-1由基質細胞持續產生，是一種持續表達性趨化因子，廣泛分布于心、腦、腎等部位。CXCR4是通過IL-8R基因探針從人血單核細胞中分離提純的一個高度保守的G蛋白偶聯受體，CXCR4廣泛表達于中樞神經系統。SDF1與CXCR4結合，通過激活G蛋白，從而激活PI3K、促絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）及轉錄因子NF-κB通路。有研究證實，CXCR4在多種腫瘤細胞中高度表達，包括肺癌、乳腺癌及卵巢癌［18-21］。Xie等［22］研究證實，CXCR4/CXCL12趨化因子軸對肺癌的侵襲和遷移起著重要的作用。Sun等［23］通過體外實驗和小鼠軟骨肉瘤異種移植模型研究發現，CXCR4敲除能抑制VEGF的表達，從而抑制血管的生成和腫瘤的轉移。SDF-1α、VEGF及Ang2的表達有助于惡性細胞向胸膜腔轉移，轉移的腫瘤細胞能阻塞胸膜腔的吸收系統，從而促進胸腔積液的形成。

3.4MPE與水通道蛋白（AQPs）AQP1是一類低相對分子質量的膜內嵌蛋白，其所介導的自由水快速被動的跨生物膜轉運是水進出細胞的主要途徑。AQPs在人類多種腫瘤中表達上調，并且與腫瘤的分級密切相關，其在侵襲性腫瘤中表達尤為豐富。AQPs高表達的腫瘤細胞在體外表現為較強的遷移能力，體內則表現為局部侵襲力增強、滲出增多及轉移灶增多。在肺組織中的AQPs 有6種，其中研究最為廣泛的是AQP1。AQP1表達在壁層和臟層胸膜表面，其基本功能是維持胸膜腔中的液體平衡，當AQP1受損后就會影響肺毛細血管和間質的液體交換。AQP1表達在壁層和臟層胸膜表面，其基本功能是維持胸膜腔中的液體平衡，當AQP1受損后會使胸腔滲透壓改變，從而影響液體交換。Zhang等［24］通過建立小鼠胸腔模型證實在小鼠壁層胸膜中AQP1表達增加有助于腫瘤和MPE的形成。

3.5MPE與VEGFVEGF是VEGF/血小板衍生因子家族中的成員，至少有6個亞基（VEGF-121、145、165、183、189、206）。VEGF能夠綁定2個酪氨酸激酶受體VEGFR-1（flt-1）和VEGFR-2（FLK-1/KDR）。VEGF受體下游信號通路，包括MAPK，PI3K/蛋白激酶B（PI3K/Akt）和蛋白激酶C（protein kinase C，PKC）的途徑。VEGF由多種腫瘤細胞生成，對腫瘤血管的形成起著關鍵的作用，VEGF所引起的內皮細胞生理或病理主要是由VEGFR-2所介導，可促進血管內皮細胞的生存、增殖及血管形成，不僅具有強有力的血管擴張作用，也能增加血管內膜間的通透性，在胸腔積液的形成中有著重要的作用。VEGF通過使內皮細胞完整性破壞、連接中斷及細胞間隙增加而促進血管通透性增加。Qian等［25］研究證實，胸膜液中VEGF和血清中可溶性細胞間黏附分子-1（soluble intercellular adhesion molecule-1，sICAM-1）可作為有胸腔積液的肺腺癌患者的潛在生存因子。VEGF是MPE形成的一個關鍵因子，有研究證實，VEGF可以促進滲出性胸腔積液的積累，特別是在肺癌所致的胸腔積液中更為明顯［26-27］。研究發現，在MPE中VEGF的表達量明顯升高，并且VEGF的水平與血管通透性和胸膜炎密切相關［28］，通過PI3k/Akt信號通路激活eNOS，使VEGFR-2的Tyr801殘基磷酸化，刺激VEGF釋放NO，從而增加血管內皮細胞的通透性，有助于MPE形成［29］。Yano等［30］在小鼠胸腔積液模型中使用VEGF受體酪氨酸激酶磷酸化抑制劑PTK787治療后發現，由于血管通透性的抑制，小鼠胸腔積液與對照組相比明顯減少。同時VEGF與多種血管活性物質例如骨橋蛋白、趨化因子-2、IL-5、基質金屬蛋白-9及腫瘤生長因子-α相互作用，可促進MPE形成［31］。另一方面，VEGF通過黏著斑激酶（FAK）酪氨酸磷酸化來維持內皮細胞的生存。VEGF可以促進酪氨酸磷酸化與FAK黏附，也可促進FAK與樁蛋白相連。在骨髓內皮細胞中，VEGF能刺激FAK相關的酪氨酸激酶Pyk2磷酸化。VEGF通過FAK酪氨酸磷酸化促進內皮細胞的生存，FAK在細胞的遷移中起著重要的作用，特別是在VEGF所介導的細胞骨架肌動蛋白的改變，因此FAK在VEGF的趨化反應中起著關鍵作用，同時也可以影響血管生成信號通路［32］。

4　展　望

MPE發生涉及多個信號轉導通路，而且各通路之間的聯系復雜，互相影響。盡管目前對MPE的治療方法較多，但其效果較差，且不良反應較多。隨著對胸腔積液信號通路研究的不斷深入，作者認識到，靶向抑制信號轉導異常環節進行MPE治療的重要性及可行性，各條信號通路之間相互交叉形成了相互聯系、相互影響的復雜的信號網，在MPE的發生、發展中扮演重要角色。深入研究信號通路的調節及與其他通路之間的 “串話”，將有助于對MPE的治療找到一個新的靶點，為臨床提供一個更有效、更安全的治療措施。

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10.3969/j.issn.1009-5519.2016.07.017

A

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（2015-12-23）