癌癥相關性血栓形成的病理機制進展

李廷廷，戰翠萍，崔久嵬

(吉林大學第一醫院 腫瘤中心，吉林 長春130021)

Armand Trousseau于1865年首次報道了惡性腫瘤與血栓的相關性,并指出血栓常作為隱性癌的臨床表現,因此腫瘤相關性血栓也稱作Trousseaus綜合征。Blom等人[1]在3220人參與的一項病例對照研究中發現，癌癥患者的靜脈血栓形成風險較無惡性腫瘤者增加了4-7.5倍。即使在無血栓形成的情況下，大多數癌癥患者也存在實驗室可檢測到的凝血功能改變，這些生物標志物不同程度表明了凝血活化，提示這些患者的高凝狀態。例如D-二聚體，可溶性血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor VEGF)，平均血小板體積(Mean platelet volume MPV)，細胞外囊泡，可溶性P-選擇素，凝血因子VIII，凝血酶原片段F1 + 2，蛋白S和蛋白C，抗凝血酶，纖維蛋白原，纖溶酶原激活物抑制劑(plasminogen activator inhibitor PAI)，組織因子途徑抑制劑(tissue factor pathway inhibitor TFPI)以及已知的高凝狀態標志物(無凝血因子V Leiden及凝血酶原基因的突變體)等[2]。惡性腫瘤發生血栓的病理機制十分復雜，隨著相關研究的進展，近年來對惡性腫瘤發生血栓的病理機制闡述的越來越明確。一方面腫瘤本身生長過程中因癌性突變而直接釋放一些與凝血相關的物質，另一方面癌癥可以誘導相關炎癥以及釋放一些細胞因子觸發機體凝血功能的異常，本文就腫瘤相關血栓形成病理機制的一些研究進展進行了綜述。

2 腫瘤直接產生的促凝物質

2.1 組織因子(Tissue factor TF)

目前廣泛認為TF是癌癥相關凝血障礙和血栓栓塞性疾病的主要驅動因子。TF可直接誘導凝血因子VII轉化為凝血因子VIIa，是引起外在凝血途徑的級聯反應激活的關鍵因子。TF是一種在癌細胞質膜或循環癌細胞衍生的微泡上的表達增加的跨膜蛋白。與正常組織相比癌癥患者中TF的表達和活性明顯上調，且經常與血栓栓塞并發癥和預后不良關聯[3]。TF在不同類型的腫瘤中表達水平不同。已有報道表示胰腺癌，腦癌，肺癌，胃癌，卵巢癌和神經膠質瘤等腫瘤患者中血栓形成的高發病率與TF的高表達情況相關[1]。TF可于血液及轉移過程中激活血漿的凝血級聯反應以及血小板。

目前我們認為腫瘤患者中TF表達增加是由顯性癌基因激活或隱性抑癌基因失活所引起，而并非TF基因突變所決定。例如，在結腸直腸癌細胞(CRC)中，原癌基因kRAS和抑癌基因p53通過在轉錄和翻譯層面上共同調節TF的表達[4]。同樣，PTEN(一種已知對腫瘤抑制至關重要的脂質磷酸酶)的喪失與腫瘤細胞中TF的上調有關，并促進其促凝血活性。在小鼠腫瘤發生模型中，已證明癌蛋白MET可通過上調PAI-1和環氧合酶-2(COX-2)基因表達來增強癌細胞的促凝血活性。此外，轉化生長因子-β(TGF-β)可通過誘導癌細胞間充質轉換(EMT)調節TF表達[5]。

2.2 癌癥促凝素(Cancer procoagulant，CP)

另一種腫瘤細胞的促凝蛋白是癌癥促凝素(CP)，CP是一種可以在不活化凝血因子VII的情況下，直接激活凝血因子X的半胱氨酸蛋白酶。已經在不同的惡性細胞和羊膜絨毛膜組織中檢測到CP，且正常組織中通常不存在CP[6]。然而，一項針對乳腺癌患者的研究發現CP與促凝血活性無關[7]。目前CP對整體細胞的促凝血活性，及其與TF共同作用時的相對貢獻尚不清晰，需要更多的研究來探究CP在激活凝血和癌癥相關血栓形成過程中發揮的作用。

2.3 乙酰肝素酶

在大多數腫瘤中可觀察到乙酰肝素酶升高，尤其是在胰腺癌、胃癌以及多發性骨髓瘤中發生率更高，分別為78%、80%、86%。乙酰肝素酶是一種內源性D-葡萄糖醛酸內切酶，但其以非酶促的方式影響止血系統。乙酰肝素酶可上調TF的表達，在腫瘤細胞和內皮細胞的細胞膜上與TFPI相互作用，導致TFPI解離，增加細胞表面凝血活性。乙酰肝素酶還可通過直接增強TF的活性，引起Xa因子的生成增加和凝血系統活化[8]。

2.4 TF陽性腫瘤衍生的MPs(TMPs)

腫瘤促進凝血激活的另一種新興機制存在于腫瘤細胞脫落的MP中，這些小膜泡攜帶高濃度的促凝血陰離子磷脂酰絲氨酸和TF。TMPs為凝血級聯反應組裝提供了膜表面，其促凝血活性因磷脂酰絲氨酸和TF的存在而增加[9]。已證實了癌癥患者的TMPs與靜脈血栓形成風險增加相關。Hron等[10]人發現，與對照組相比，結腸直腸癌患者具有2倍的TMPs，且TMPs水平與D-二聚體水平呈正相關，可作為凝血活化的標志物。隨后，Tesselaar等[11]回顧性研究表明癌癥患者TMPs的活性顯著高于健康對照，發生VTE的癌癥患者TMPs的活性顯著高于無VTE的腫瘤，表明循環TMPs在癌癥生物學與血栓形成之間起著重要的決定作用。TMPs還可直接活化血小板[12]，是什么介導了TMPs和血小板之間的相互作用？Thomas等[13]報道了人胰腺細胞系SOJ-6和小鼠胰腺細胞系Panc02中PSGL-1的表達，表明MPs上PSGL-1和血小板P-選擇蛋白之間的相互作用介導了TMPs定位于血栓中。但最近他們的一項研究發現，在IVC狹窄模型中，TMPs募集至血栓形成部位既不需要P-選擇素也不需要GP1b[14]。Geddings等[15]在小鼠靜脈血栓形成模型中發現，TMPs依賴TF和凝血酶激活洗滌的血小板，并在血漿存在下誘導血小板聚集。癌細胞產生TMPs可能受到致瘤過程中遺傳事件的控制，包括致癌基因和腫瘤抑制基因中的激活和失活突變。

3 癌細胞激活正常細胞促凝血性質

癌癥經常誘發類似感染和/或炎性疾病的全身效應，包括外周血細胞數量和炎性細胞因子水平的變化，癌細胞與正常宿主的血管細胞，特別是與血小板、白細胞和內皮細胞間發生強烈的相互作用，常表現為誘導正常細胞產生促凝血表型。癌細胞激活正常宿主血管細胞的促凝血機制主要包括：(1)可溶性介質的釋放，如炎性細胞因子(即IL-1β，TNF-α)，促血管生成因子，生長刺激因子(即VEGF，G-CSF，bFGF)以及血小板聚集激動劑(ADP和凝血酶);(2)通過表達粘附分子和/或它們的反受體，使癌細胞錨定于血細胞并附著在血管壁上。

3.1 血小板對腫瘤高凝狀態的影響

在止血以及血栓形成中血小板起著關鍵性作用。Khorana等[16]發現惡性腫瘤靜脈血栓形成風險的增加不僅同血小板數量增加有關，還與血小板功能改變密切相關。

3.1.1血小板數目增多

癌癥患者通常有不正常的血小板計數和激活。Khorana等[16]人首次表明了高血小板計數與癌癥患者VTE之間相關聯。化療前血小板計數≥350 000/μL的患者VTE發生率為4%，而血小板計數<200 000/μL的患者為1.2%(P=0.0003)。Stone RL等[17]人在上皮性卵巢癌的小鼠模型中發現，腫瘤來源的IL-6可促進肝臟生成血小板生成素，這可能是副腫瘤性血小板增多癥的潛在發病機制。沉默IL-6和血小板生成素可消除荷瘤小鼠的血小板增多癥。

3.1.2腫瘤細胞誘導血小板聚集(tumor cell-induced platelet aggregation,TCIPA)

腫瘤細胞常通過直接的細胞-細胞粘附和分泌血小板活化分子來激活血小板，導致血小板聚集，這些機制稱為TCIPA。目前TCIPA的發生機制尚不完全明確，可能與腫瘤類型有關。腫瘤細胞可通過多種跨膜蛋白，如整合素，選擇素，鈣粘素和其他細胞間粘附分子，支持細胞-細胞相互作用。Bastida E等[18]發現腫瘤細胞和腫瘤細胞MPs產生的血栓素A(Thromboxane TXA)和ADP是誘發血小板聚集的重要分子。體外研究發現血小板可通過膜上糖蛋白IIb/IIIa復合物與纖維蛋白原相互連接促進血小板聚集。細胞粘附分子p-選擇蛋白通常儲藏在血小板內部，在血小板激活后轉移至細胞表面，調節腫瘤細胞與血小板的粘附。血小板上還存在一些特定的表面受體，如整聯蛋白αIIbβ3和C型凝集素樣受體2(CLEC-2)[19]，用于介導血小板和腫瘤細胞間的相互作用。Bach E等[20]揭示了腫瘤中血小板整合素α6β1促使血小板粘附于各種類型的癌細胞。使用敲除方法，明確了ADAM9是腫瘤細胞上α6β1的主要結合受體，2者結合促進血小板活化。Yu LX 等[21]在體外和體內實驗中均發現血小板Toll樣受體 4(Toll-like receptors 4,TLR4)缺陷可減弱血小板與腫瘤細胞的相互作用，TLR4與腫瘤細胞衍生的高遷移率族蛋白B1(high-mobility group box1 HMGB1)結合導致血小板活化，增強血小板與腫瘤細胞的相互作用。Suzuki等[22]在腦癌中研究發現腫瘤細胞可釋放一種化學物質podoplanin，其與血小板表面CLEC-2結合誘導TCIPA和血栓形成[23]。體外研究發現血小板大小與血小板激活相關。Riedl等[24]發現癌癥患者的MPV較正常對照人群低，且MPV與血栓形成風險之間存在負相關。

3.2 白細胞對腫瘤高凝狀態的影響

近年來，除了凝血因子級聯與血小板活化相結合形成血栓的傳統觀點外，免疫系統的激活也可顯著影響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)這個概念，提出凝血的激活有助于先天免疫系統功能發揮，反之，免疫系統的組成部分有助于血栓形成。免疫系統的失調性激活可能導致病理性的大血管和微血管血栓形成。白細胞即單核細胞，巨噬細胞和嗜中性粒細胞，其表達并釋放凝血和纖維蛋白溶解因子，介導了先天性免疫功能與止血系統的相互作用。

正常人體中，白細胞參與維持血液的流動性。但Pabinger等[26]發現癌癥患者中白細胞每增加1×109/L與VTE風險增加7%相關，明確了白細胞計數是癌癥患者血栓形成的獨立危險因素，這表明腫瘤狀態下，白細胞轉化至了促凝血表型。白細胞通過產生多種細胞因子調節血管內皮細胞上促凝分子、抗凝分子以及粘附分子表達[27]。如白細胞通過表達并釋放TNF-α和IL-1β等細胞因子降低信使RNA的合成，下調血管內皮EPCR和TM的表達，增加的EPCR脫落，降低患者抗凝血能力[28]。白細胞也可通過釋放TF，顆粒酶等調節凝血級聯反應[29]。如活化的單核細胞形成富含TF，磷脂酰絲氨酸和其他凝血調節劑如P-選擇蛋白糖蛋白配體1(PSGL-1)的MPs。活化的中性粒細胞以及部分單核細胞、嗜堿性粒細胞可通過顆粒釋放絲氨酸蛋白酶和基質金屬蛋白酶，如組織蛋白酶G和彈性蛋白酶。這些酶可裂解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等眾多機制激活凝血級聯反應[30]。白細胞還可通過釋放DNA，HMGB1和組蛋白等損傷相關的分子模式(DAMPs)促進凝血活化[31]。此外，白細胞的趨化和吞噬功能也可調節血栓形成。

中性粒細胞參與血栓形成的主要機制是中性粒細胞釋放DNA基質和組蛋白，構成中性粒細胞胞外噬菌網(Neutrophil extracellular traps,NETs)。在純化系統中，無細胞DNA(CFDNA)為凝血提供了活化的表面，觸發FXII或FXI介導的凝血內在途徑[32]，而組蛋白則通過血小板依賴性機制促進凝血酶的生成。有研究表明NETs能夠促進小鼠的靜脈和動脈血栓形成，并觀察到應用DNase I和嗜中性粒細胞彈性蛋白酶抑制劑時，靜脈血栓顯著減少[33]。NETosis主要通過其中的彈性蛋白酶切割導致TFPI失活，增加機體的促凝血活性[34]。促凝活性增強可進一步活化血小板以及增強NETs形成[30]。NETs還可激活血小板和遞呈TF[35]。中性粒細胞釋放的NETs由于其獨特的網狀結構提供了與纖維蛋白基質緊密結合的支架，促進血栓形成，增強其穩定性，促進血小板和紅細胞的粘附。此外，它們還可改變血栓的形態，使其生成致密凝塊，降低滲透性，可在循環中持續更長時間。這些研究強烈表明了中性粒細胞和單核細胞有助于癌癥相關血栓的形成。腫瘤相關的中性白細胞增多和NETs形成似乎與粒細胞集落刺激因子(G-CSF)的增相關[36]。抑制造血細胞因子或抑制NETs形成可能是降低白細胞增多癥癌癥患者血栓形成風險的策略。

4 總結及展望

隨著腫瘤相關血栓病理機制的探討，我們知道腫瘤相關血栓的形成是由多個環節異常所引起的。腫瘤本身可以引發，腫瘤患者機體正常凝血功能的失衡也可引發。我們針對各個環節發病機制的研究，給予相應的干預手段。同時進行腫瘤相關血栓生物標志物的篩查，對高危人群進行識別，以期建立更準確和更有針對性的干預策略，預防癌癥患者的血栓形成。