胰腺癌嗜神經侵襲的發生機制及臨床意義

王君 馬濤 尤勝義

胰腺癌嗜神經侵襲的發生機制及臨床意義

王君 馬濤 尤勝義

胰腺癌是一種常見的惡性腫瘤，發病率呈逐年上升趨勢，在西方國家其發病率居惡性腫瘤的第4位[1]，在我國居第6位[2]。胰腺癌一直都以高死亡率、高術后復發率、低治愈率、極低的5年生存率(<5%)為特征[3]。 嗜神經侵襲或稱神經周圍侵襲( perineural invasion,PNI )作為胰腺癌的一種特殊病理現象，與上述特征有密切的聯系。研究顯示，PNI在胰腺癌中發生率極高，可達98%。因此，PNI的發生發展可以作為胰腺癌獨立的預后指標[4]，且隨胰腺癌病理分級的增高，PNI的嚴重程度也隨之上升[5]。

一、胰腺癌PNI發生的解剖學基礎

在胰腺癌發生發展過程中，腫瘤細胞侵入神經的過程與神經本身的構造有密切的聯系。神經周圍的結締組織從外向內分別是神經外膜、神經束膜和神經內膜[6-7](圖1a)。其中神經束膜因為質地光滑有韌性，在PNI的過程中起到阻擋胰腺癌細胞入侵的屏障作用。在神經束膜與神經束膜內的神經束之間存在一種裂縫樣的無細胞間隙，稱為神經周圍間隙。該間隙阻力較低，一旦被腫瘤細胞入侵，很容易形成擴散[8]。而起到屏障作用的神經束膜存在3處薄弱部位：神經末端、血管出入處、網狀纖維連接處。胰腺癌細胞就可以通過這些薄弱部位入侵至神經周圍間隙，并沿著神經周圍間隙的低阻力環境擴散[7,9-10]。

胰腺癌細胞在入侵至神經周圍間隙后，可形成浸潤尖端，沿著神經纖維及其分叉以連續的方式生長，并可能沿神經直接浸潤淋巴結[11](圖1b)。在神經周圍間隙內的胰腺癌細胞又可通過神經束膜上的薄弱部位，從神經周圍間隙突出至神經束膜外的組織中，進而形成遠處轉移。

二、PNI發生的分子機制

1．腫瘤細胞的干細胞性：所謂干細胞性，就是腫瘤細胞存在分化為具有其他細胞功能的可能。在腫瘤生長過程中，可以分化并表達雪旺細胞所特有的標志分子，而雪旺細胞是一種具有明顯的沿神經生長能力的神經膠質細胞。分化出雪旺細胞特性的腫瘤細胞便擁有可以沿著神經生長能力的可能。研究證明，在嗜神經類腫瘤中有許多類型的腫瘤，如涎腺腺樣囊性癌，可以分化并表達雪旺細胞的標志物S-100蛋白、膠質纖維酸性蛋白(GFAP)、神經元特異性烯醇化酶(NSE)，并出現類似雪旺細胞的特性[12]。同樣，在具有PNI特性的惡性黑色素瘤細胞中也檢測到了雪旺細胞的標志物S100A4、GFAP，但在不具PNI能力的惡性黑色素瘤中無明顯表達[13]。S100A4可以刺激血管形成、提高細胞運動能力、上調基質金屬蛋白酶、調節腫瘤相關的轉錄因子[14]，使腫瘤細胞的侵襲力、黏附性、運動力和存活能力均有所增加[15]。PNI在引起神經損傷病變時，癌組織表達大量GFAP，加之雪旺細胞肥大膠質化，進而使反應性星形膠質細胞胞體肥大、突起增粗延長[16-17]，解釋了PNI神經病變的分子機制。

圖1 a.神經外膜、神經束膜、神經內膜大體結構。b.PNI發生過程：(1)腫瘤細胞穿過神經束膜至神經周圍間隙；(2)在神經周圍間隙的腫瘤細胞以連續方式生長；(3)腫瘤細胞沿著神經纖維和其分叉生長；(4)腫瘤細胞浸潤尖端形成；(5)腫瘤細胞可能沿神經直接浸潤淋巴結

2．腫瘤微環境：在PNI的發生發展過程中，腫瘤細胞與神經細胞分別表達PNI相關因子及其受體，共同形成一種有利于腫瘤細胞與神經細胞生長的微環境，促進PNI的形成。Ayala等[18]用小鼠的背根神經節(DRG)細胞和人前列腺癌細胞共同培養，建立腫瘤細胞嗜神經侵襲的體外模型。動態觀察發現，前列腺癌細胞和神經元向對方定向遷移，呈明顯的相互誘導現象。微環境中的神經生長因子(NGF)是一種能夠特異性調節神經元的生長、存活、分化及凋亡、 影響突觸可塑性的可溶性多肽因子。其受體有高親和力受體TrkA和低親和力受體p75[19]。NGF在PNI中的作用過程是：NGF在癌細胞中呈高表達，而TrkA在神經束膜表面呈高表達[20]，兩者結合后，不僅可以激活基質金屬蛋白酶2(MMP2)，水解周圍基質，打通腫瘤侵襲的低阻力通道，而且可以通過改變細胞骨架的結構，增加腫瘤細胞的運動遷移能力。p75作為NGF的輔助性受體，可以調節NGF與TrkA的結合力，從而調節NGF的信號轉導[21-23]。

膠質源性神經營養因子(GDNF)是目前發現的生物活性最強的靶源性神經營養因子，對神經的發育、生長、修復和營養起重要的作用。GDNF在癌細胞周圍神經纖維上表達，其受體GFRα1-Ret復合物存在于癌細胞胞質。GDNF生長信號轉導主要依賴于其受體GFRα1與酪氨酸激酶(Ret)復合物的特異性結合，導致Ret磷酸化，啟動胞內信息轉導[24]。GDNF 與其受體具有相互趨化的作用。癌細胞在侵襲過程中破壞神經結構，導致神經元被激活，后者產生更多的GDNF來修復受損的神經，所以形成以神經為中心的GDNF濃度梯度。癌細胞沿GDNF濃度梯度向神經浸潤，導致PNI發生[25-26]。

趨化因子是近幾年研究PNI的熱點。趨化因子的主要作用是趨化細胞的遷移。細胞沿著趨化因子濃度增加的信號向趨化因子源處遷徙。近年研究證實，CXCL12-CXCR4、CCL2-CCR2、CX3CL1-CX3CR1等在PNI中起促進作用，神經組織(神經元、施萬細胞、星形細胞等)表達趨化因子，會引導相應的趨化因子受體陽性的腫瘤細胞向神經侵襲，促進腫瘤細胞的增殖[27-29]。Xu等[30]將CXCR4陰性的胰腺癌細胞注射入裸鼠后肢的坐骨神經附近，與被注射CXCR4陽性的胰腺癌細胞的裸鼠作對比觀察。7周后，前者的腫瘤生長情況和對坐骨神經的破壞作用都明顯低于后者。

除了NGF、GDNF外還有許多信號因子在形成PNI的腫瘤微環境中起重要的作用，比如神經細胞黏附分子、軸突導向蛋白、細胞外基質蛋白等[31-32]。但目前在PNI的研究中，這些信號分子的作用機制尚未清楚，其在腫瘤的嗜神經侵襲過程中的作用及其機制仍有待研究。

三、胰腺癌PNI現象的臨床意義

1．胰腺周圍主要受侵襲的神經叢：沿神經轉移是胰腺癌有別于其他消化道腫瘤的一種生物學特征，在進展期或晚期胰腺癌常伴有胰腺后方胰外神經叢的神經浸潤。能發生PNI的胰外神經叢共有6大叢[33]：(1)胰頭叢，分為胰頭叢Ⅰ，起自右腹腔神經節至胰腺鉤突上部；胰頭叢Ⅱ，起自腸系膜上動脈至胰腺鉤突上部。其中，胰頭叢Ⅱ最易受累，達74%～88%。(2)腹腔神經叢。(3)腸系膜上動脈神經叢。(4)脾神經叢。(5)肝總神經叢。(6)肝十二指腸韌帶神經叢。胰頭癌的神經轉移多發生于胰頭前、后、腹腔干、肝總動脈、脾動脈及腸系膜上動脈周圍，構成了腹膜后浸潤的主要方式，亦成為腹膜后腫瘤組織殘留的主要原因。

2．胰腺癌的術后復發與PNI：文獻報道胰腺癌根治性切除術后腹腔內復發率高達93.6%，其中影響胰腺癌局部復發的重要因素就是PNI[8]。有研究發現，97%的胰腺癌患者出現沿神經分布轉移的現象，這甚至高于沿淋巴道轉移者(76%)。腫瘤細胞可以浸潤并隱藏在胰內外神經中。在臨床，規范完整地切下的胰腺癌腫塊在病理檢查時，若發現切緣組織內的某一神經中出現癌細胞，就很難判斷癌細胞浸潤的深度和范圍。至于在手術中是否也將相關神經進行清除，其意義并未明確。

3．胰腺癌腹痛與PNI：30%～73%的胰腺癌患者在首次確診時即有腹部或腰背部疼痛；晚期患者中，90%左右會出現重度疼痛。而腫瘤細胞對神經的浸潤破壞作用是引發疼痛的直接原因。這種疼痛通常認為是腫瘤的嗜神經性浸潤到腹膜后或內臟的神經叢[34]。

綜上所述，PNI作為胰腺癌腫瘤細胞浸潤轉移的一種特殊的途徑，有著發生率高、擴散能力強的特點，可以成為緩解胰腺癌癥狀、控制胰腺癌擴散、治療胰腺癌的研究方向。探究PNI的發生機制和影響因素，找到能抑制PNI的有效方法，會使胰腺癌的治療和預后得到大幅度的提高。目前，對于PNI的研究有許多問題尚未解決，如一些重要的生物分子有何作用機制，是否還有其他生物分子參與PNI的發生發展，嗜神經腫瘤有哪些特性使得PNI容易發生，與其發生位置的神經分布密度是否有關，腫瘤細胞是通過哪些機制分化成雪旺細胞的，神經組織在發生PNI時細胞代謝有何波動，分泌的因子有何變化等，這些問題很值得一一探索清楚，從而在其中找到抑制PNI的新方法。

[1] Jemal A, Murray T, Ward E, et al. Cancer statistics, 2005[J]. CA Cancer J Clin, 2005, 55(1): 10-30. DOI: 10.3322/canjclin.55.1.10.

[2] 陳萬青, 王慶生, 張思維, 等. 2003～2007年中國胰腺癌發病與死亡分析[J]. 中國腫瘤, 2012, (04): 248-253.

[3] 呂楠, 張宏艷, 劉端祺. 胰腺癌流行病學研究進展[J]. 中國腫瘤臨床, 2007, (23): 1368-1372.

[4] Hirai I, Kimura W, Ozawa K, et al. Perineural invasion in pancreatic cancer[J]. Pancreas, 2002, 24(1): 15-25. DOI: 10.1097/00006676-200201000-00003.

[5] Wang PH, Song N, Shi LB, et al. The relationship between multiple clinicopathological features and nerve invasion in pancreatic cancer[J]. Hepatobiliary Pancreat Dis Int, 2013, 12(5): 546-551. DOI: 10.1016/S1499-3872(13)60086-7.

[6] Liebig C, Ayala G, Wilks JA, et al. Perineural invasion in cancer: a review of the literature[J]. Cancer, 2009, 115(15): 3379-3391.DOI:10.1002/cncr.24396.

[7] 顧玲, 步榮發, 朱光明, 等. 腺樣囊性癌嗜神經侵犯超微結構觀察[J]. 口腔醫學研究, 2010, (02): 273-275. DOI: 10.13701/j.cnki.kqyxyj.2010.02.016.

[8] 張勇, 閆宇, 黨誠學. 胰腺癌細胞的嗜神經性與神經周浸潤機理的研究進展[J]. 中國普外基礎與臨床雜志, 2011, (01): 21-25.

[9] 顧玲, 步榮發. 腺樣囊性癌嗜神經侵襲的機理研究[J]. 中華老年口腔醫學雜志, 2007, 1: 51-53. DOI：10.3969/j.issn.1672-2973.2007.01.020.

[10] 梁麗, 張玉茹. 神經和上皮相互作用在腺樣囊性癌嗜神經侵襲中的作用機制[J]. 國際口腔醫學雜志, 2008, 6: 643-646. DOI：10.3969/j.issn.1673-5749.2008.06.012.

[11] Kayahara M, Nakagawara H, Kitagawa H, et al. The nature of neural invasion by pancreatic cancer[J]. Pancreas, 2007, 35(3): 218-223.DOI:10.1097/mpa.0b013e3180619677.

[12] Toth AA, Daley TD, Lampe HB, et al. Schwann cell differentiation of modified myoepithelial cells within adenoid cystic carcinomas and polymorphous low-grade adenocarcinomas: clinicopathologic assessment of immunohistochemical staining[J]. J Otolaryngol, 1996, 25(2): 94-102.

[13] Akert K, Sandri C, Weibel ER, et al. The fine structure of the perineural endothelium[J]. Cell Tissue Res, 1976, 165(3): 281-295. DOI: 10.1007/BF00222433.

[14] Zimmer DB, Cornwall EH, Landar A, et al. The S100 protein family: history, function, and expression[J]. Brain Res Bull, 1995, 37(4): 417-429. DOI: 10.1016/0361-9230(95)00040-2.

[15] Mazzucchelli L. Protein S100A4: too long overlooked by pathologists?[J]. Am J Pathol, 2002, 160(1): 7-13.DOI:10.1016/S0002-9440(10)64342-8.

[16] Middeldorp J, Hol EM. GFAP in health and disease[J]. Prog Neurobiol, 2011, 93(3): 421-443.DOI:10.1016/j.pneurobio.2011.01.005.

[17] 孫沫逸, 羅小龍, 董紹忠, 等. 雪旺細胞標志物GFAP在涎腺腺樣囊性癌中的表達意義[J]. 第四軍醫大學學報, 2003, 24(11): 1017-1019. DOI：10.3321/j.issn:1000-2790.2003.11.018.

[18] Ayala GE, Wheeler TM, Shine HD, et al. In vitro dorsal root ganglia and human prostate cell line interaction: redefining perineural invasion in prostate cancer[J]. Prostate, 2001, 49(3): 213-223. DOI: 10.1002/pros.1137.

[19] 駱樹瑜, 張玉茹. 神經生長因子及其受體在腺樣囊性癌嗜神經侵襲中的作用機制[J]. 醫學綜述, 2009, 15(5): 688-690.

[20] Zhu ZW, Friess H, Wang L, et al. Nerve growth factor exerts differential effects on the growth of human pancreatic cancer cells[J]. Clin Cancer Res, 2001, 7(1): 105-112.

[21] Boyd JG, Gordon T. Neurotrophic factors and their receptors in axonal regeneration and functional recovery after peripheral nerve injury[J]. Mol Neurobiol, 2003, 27(3): 277-324.DOI:10.1385/MN:27:3:277.

[22] Zhang Y, Dang C, Ma Q, et al. Expression of nerve growth factor receptors and their prognostic value in human pancreatic cancer[J]. Oncol Rep, 2005, 14(1): 161-171. DOI: 10.3892/or.14.1.161.

[23] Ketterer K, Rao S, Friess H, et al. Reverse transcription-PCR analysis of laser-captured cells points to potential paracrine and autocrine actions of neurotrophins in pancreatic cancer[J]. Clin Cancer Res, 2003, 9(14): 5127-5136.

[24] 繆錦峰, 吳仟, 曹磊, 等. GDNF和ARTN及其受體與消化系統腫瘤嗜神經侵襲的關系[J]. 癌變·畸變·突變, 2015, 1: 68-70. DOI：10.3969/j.issn.1004-616x.2015.01.16.

[25] Okada Y, Takeyama H, Sato M, et al. Experimental implication of celiac ganglionotropic invasion of pancreatic-cancer cells bearing c-ret proto-oncogene with reference to glial-cell-line-derived neurotrophic factor (GDNF)[J]. Int J Cancer, 1999, 81(1): 67-73. DOI: 10.1002/(SICI)1097-0215(19990331)81:1%3C67::AID-IJC13%3E3.0.CO;2-V.

[26] Veit C, Genze F, Menke A, et al. Activation of phosphatidylinositol 3-kinase and extracellular signal-regulated kinase is required for glial cell line-derived neurotrophic factor-induced migration and invasion of pancreatic carcinoma cells[J]. Cancer Res, 2004, 64(15): 5291-5300.DOI:10.1158/0008-5472.CAN-04-1112.

[27] He S, He S, Chen CH, et al. The chemokine (CCL2-CCR2) signaling axis mediates perineural invasion[J]. Mol Cancer Res, 2015, 13(2):380-390.DOI:10.1158/1541-7786.MCR-14-0303.

[28] Marchesi F, Piemonti L, Fedele G, et al. The chemokine receptor CX3CR1 is involved in the neural tropism and malignant behavior of pancreatic ductal adenocarcinoma[J]. Cancer Res, 2008, 68(21): 9060-9069.DOI:10.1158/0008-5472.CAN-08-1810.

[29] Jiang YM, Li G, Sun BC, et al. Study on the relationship between CXCR4 expression and perineural invasion in pancreatic cancer[J]. Asian Pac J Cancer Prev, 2014, 15(12): 4893-4896. DOI: 10.7314/APJCP.2014.15.12.4893.

[30] Xu Q, Wang Z, Chen X, et al. Stromal-derived factor-1alpha/CXCL12-CXCR4 chemotactic pathway promotes perineural invasion in pancreatic cancer[J]. Oncotarget, 2015, 6(7): 4717-4732.DOI:10.18632/oncotarget.3069.

[31] 王昊, 蔣愛梅, 白潔. 癌癥嗜神經性侵襲研究進展[J]. 中國老年學雜志, 2012, (12): 2658-2660. DOI：10.3969/j.issn.1005-9202.2012.12.109.

[32] 吳永發, 朱超, 王建軍, 等. 腫瘤嗜神經侵襲和腫瘤微環境研究進展[J]. 現代腫瘤醫學, 2009, 17(6): 1170-1173. DOI：10.3969/j.issn.1672-4992.2009.06.067.

[33] Liang D, Shi S, Xu J, et al. New insights into perineural invasion of pancreatic cancer: More than pain[J]. Biochim Biophys Acta, 2016, 1865(2): 111-122.DOI:10.1016/j.bbcan.2016.01.002.

[34] 朱元穎, 劉魯明. 胰腺癌性疼痛的神經病理研究進展[J]. 中國癌癥雜志, 2010, 20(12): 951-953. DOI：10.3969/j.issn.1007-3639.2010.12.016.

10.3760/cma.j.issn.1674-1935.2017.06.019

300070 天津，天津醫科大學(王君)；天津醫科大學總醫院普通外科(馬濤、尤勝義)

尤勝義，Email：shengyiyou@139.com

2016-08-22)

冀凱宏)