癌癥嗜神經性侵襲研究進展

王 昊 蔣愛梅 白 潔

(昆明理工大學生命科學與技術學院，云南 昆明 650000)

嗜神經侵襲(PNI)是指腫瘤細胞侵襲和轉移到神經系統，發生PNI是腫瘤惡化的標志，也是胰腺癌、結腸癌、膽癌、胃癌和直腸癌等多種惡性腫瘤一個獨特的病理表現。PNI可以在遠離于腫瘤擴散源的部位，或者沒有淋巴及血管的部位發生，侵襲程度超出局部腫瘤侵襲的程度，對于某些腫瘤，PNI可能是它們擴散的唯一途徑。本文將有關嗜神經轉移的分子機制進行綜述。

腫瘤的PNI是腫瘤細胞在神經纖維周圍沿著神經或進入神經束膜內的浸潤轉移現象，被認為是直接蔓延、淋巴道轉移、血道轉移、種植性轉移四種惡性腫瘤經典轉移途徑以外的第五種轉移方式，它是胰腺癌、結腸癌、膽癌、胃癌和直腸癌等多種惡性腫瘤惡化的重要特征性標志，惡性腫瘤發生PNI是一個不良預后的標志。惡性腫瘤的重要特征是:它能從原發病灶部位轉移到其他部位，常見的腫瘤轉移擴散途徑是通過血管和淋巴，PNI是腫瘤擴散的另一種方式，是指腫瘤入侵神經的過程，被稱為親神經性的癌蔓延。

有關PNI的報道最早在19世紀中期，PNI是許多惡性腫瘤的重要病理特征，是惡性腫瘤低治愈率，高死亡率的標志〔1～5〕。癌癥PNI非常特殊，它可以在沒有淋巴或者血管的部位進行腫瘤侵襲，也可以侵襲擴散至遠離腫瘤原發部位的區域，遠遠超出了任何局部腫瘤侵襲的程度，這一途徑并不是通過簡單的淋巴轉移，因為神經鞘內部沒有淋巴的存在〔6～8〕。

目前，有關癌癥PNI的報道已比較多，但其分子機制還不清楚，也還沒有具體針對癌癥PNI擴散的治療靶點。

1 癌癥PNI的解剖原理

癌癥PNI，與神經鞘的基本結構有關。神經鞘由3層膜組成，從內之外分別為:神經內膜、神經束膜和神經外膜〔9，10〕。神經內膜是神經鞘的最內層，主要由膠原纖維組成，它規則地包裹著神經元、神經膜細胞和軸突〔11〕并與大多髓神經纖維的走向平行，則將沿此間隙迅速蔓延;神經束膜位于內膜與外膜之間，其主要由膠原纖維、神經束膜細胞和小部分彈性纖維組成。其將神經纖維分隔成束，神經束膜可輕易地與其包覆的神經纖維分離，以管狀外鞘的形式獨立出來。由于只有少量彈性纖維;神經外膜是神經鞘的最外層，主要由彈性纖維組成，神經外膜是血液與神經的屏障，將一個或多個神經束結合到一個神經中，它由內外兩層所組成:外層是由網形結締組織和寬松排列的膠原纖維組成，內層則是由緊密的膠原纖維和彈力纖維組成〔12〕。因此，腫瘤細胞一旦浸潤到神經纖維間隙，則可沿著神經束膜細胞之間的間隙蔓延由于神經外膜。神經鞘內每一層的腫瘤細胞發現，或者當腫瘤細胞緊貼神經并且包圍超過1/3的神經或在三層神經鞘中的任意一層出現腫瘤細胞，即可稱為神經轉移。

神經外圍存在大量的血管網絡和淋巴腺，但是淋巴液是無法穿透滲入神經外膜的〔13，14〕。PNI不屬于淋巴轉移，因為淋巴通道是無法穿透滲入到神經鞘內部的〔7，15〕。癌癥PNI腫瘤細胞沿神經鞘浸潤，把神經鞘作為較低阻抗的轉移渠道，一旦腫瘤細胞進入到神經鞘內部后，內部環境將使其更易擴散。

PNI的發生有:神經旁侵襲為 22.2%;神經周侵襲為88.5%;神經纖維侵襲51.9%，因此推斷，腫瘤對神經的侵襲過程是循序漸進的，其最初表現為神經旁灶狀浸潤，一旦突破外膜，將迅速蔓延，表現為同心狀排列，沿神經束膜間的潛在間隙生長。以腺樣囊性癌(ACC)為例，嗜神經生長是ACC的重要特征之一，并與其復發、轉移及預后密切相關。在ACC中PNI成為局部復發的主要原因，對腫瘤的預后產生不良影響，即使腫瘤切除，在神經干中仍可找到瘤細胞。并且ACC的復發率與其是否發生神經侵襲、神經癥狀有直接聯系，在復發患者中，病理切片見神經侵襲率高達90.9%〔16〕。

2 癌癥PNI的相關因素及分子機制

癌癥PNI可能涉及腫瘤細胞和神經之間相互的信號傳導，而且這些入侵的腫瘤細胞在末梢神經環境內獲得了應答信號的能力。Dai等〔17〕在PNI的體外模型中，將小鼠的背根神經節細胞(DRG)和人胰腺腫瘤細胞共同培養，發現共培養組中人胰腺腫瘤細胞和神經元的增長速度顯著升高，并且胰腺腫瘤細胞和神經元有彼此靠近遷移現象。同時Ayala等〔18〕在人工基膜基質上共同培養小鼠的背根神經節細胞和前列腺腫瘤細胞中發現腫瘤細胞沿著神經突觸向神經中樞浸潤，同時，神經突觸向外的生長也將有助于腫瘤細胞的侵襲。此外，在體外模型實驗中還發現基質細胞會導致神經突觸生長和細胞群落的增加〔19〕。這表明了在PNI中可能包含至少三種不同的細胞:腫瘤細胞、神經細胞和基質細胞，這其中可能包含了自分泌和旁分泌機制。

軸突的生長可能是PNI中至關重要的因素，軸突的生長是一個復雜的過程，它需要神經生長因子和軸突向導因子。神經生長因子是多肽家族，具有極強的親神經性，可以促進神經細胞的增殖和生長，在腫瘤的發生和免疫調節等方面都起著重要的作用。神經生長因子家族主要包括:神經生長因子(NGF)、腦源神經營養因子(BDNF)、神經營養因子-3(NT-3)和神經營養因子-4/5(NT-4/5)等。這些因子都對腫瘤嗜神經性侵襲有著極大的影響〔20～23〕。前列腺癌、胰腺癌和乳腺癌等腫瘤細胞都能夠合成NGF等細胞生長因子，并通過自分泌和旁分泌來調節腫瘤的生長和浸潤，其中PNI其他神經營養因子對腫瘤的轉移也有著影響。

膠原性神經營養因子(GDNF)屬于轉化生長因子-β(TGF-β)超家族成員，是目前發現的生物活性最強的靶源性神經營養因子。其通過與 GDNF受體(GFR)的 GFR-α1、GFR-α2和酪氨酸激酶(RET)信號傳導受體結合，對神經細胞的生長起重要作用。Iwahashi等〔24〕早在2002年，在對膽管癌的研究中發現GDNF在發生PNI組織的表達明顯高于未發生PNI組織，發現膽管腫瘤細胞上調表達神經營養因子與神經組織表達GFR-α1、RET共同促進了膽管腫瘤細胞PNI，由此可見，GDNF及其受體與癌癥PNI相關。同時，Ceyhan等〔25〕發現膠原性神經營養因子家族成員 artemin(ART)及其受體復合物(GFR-α3/RET)在胰腺癌組織中的蛋白表達水平高于正常組織，Ceyhan推測癌組織中的高ART可能是由于受浸潤的腫瘤細胞破壞了神經，導致神經元激活并且產生更多的ART來修復損傷的神經，但是大量的ART又吸引了更多的腫瘤細胞，使受損的神經部位形成惡性循環;這樣在ART的參與下，腫瘤細胞與神經組織相互作用，促進了腫瘤細胞PNI。

神經細胞黏附分子(NCAM)是一種膜糖蛋白，屬于IG類免疫球蛋白超家族，介導細胞間黏附。它主要表達于神經細胞和神經內分泌腫瘤，在腫瘤細胞分化、遷移擴散等多方面均起著重要作用。Susanne等〔26〕發現胰腺腫瘤細胞的原癌基因KRas被激活，NCAM可以與N-鈣黏蛋白結合，從而阻斷了N-鈣黏蛋白介導的黏附作用，因此，使得胰腺腫瘤細胞遷移能力增強，促進腫瘤細胞向神經組織轉移。在Shang等〔27〕對涎腺ACC的研究中發現，NCAM在發生PNI的腫瘤細胞中的表達明顯高于未發生PNI患者。因此，NCAM在一定程度上可作為ACC發生PNI的重要生物學指標之一。

膜型基質金屬蛋白酶(MMPs)家族是鋅依賴性的內源性金屬蛋白酶族，主要參與細胞外基質成分的降解，促進腫瘤細胞的浸潤和轉移，腫瘤細胞表面的MT-MMPs不僅激活MMP-2參與腫瘤細胞浸潤，而且還可獨立與腫瘤細胞周圍的相應受體結合，增強腫瘤細胞周圍的蛋白降解，介導局部浸潤。研究報道:外緣神經生長因子可以增加金屬蛋白酶-2的表達〔28〕。此外，膠質細胞源神經生長因子可以上調金屬蛋白酶-2的表達〔29〕。Itatsu等〔30〕發現乳頭狀膽管癌與普遍的膽管癌發生PNI的發病率較低，同時，其MT-MMPs也相對較低表達，則臨床預后較好。由此可見，金屬蛋白酶2、9(MMP-2、MMP-9)在PNI中扮演關鍵的角色，這些研究進一步確定了腫瘤細胞向神經轉移的分子機制。

3 討論

有關癌癥PNI的研究有很多，最初研究認為:癌癥PNI是通過淋巴擴散到神經中的。然而，神經鞘是一個低阻抗的腫瘤轉移屏障。越來越多的研究表明:PNI這一現象更接近入侵擴散。神經和入侵腫瘤細胞之間存在信號傳導，神經營養因子與黏附因子以及金屬蛋白酶等在癌癥嗜神經轉移中起重要的作用。總之，神經和腫瘤之間存在著相互促進的關系。盡管如此，有關癌癥PNI的分子機制還有待于進一步探究。

1 Beard CJ，Chen MH，Cote K，et al.Perineural invasion is associated with increased relapse after external beam radiotherapy for men with low-risk prostate cancer and may be a marker for occult，high-grade cancer〔J〕.Int J Radiat Oncol Biol Phys，2004;58(1):19-24.

2 Bilici A，Seker M，Ustaalioglu BBO，et al.Prognostic significance of perineural invasion in patients with gastric cancer who underwent curative resection〔J〕.Ann Surg Oncol，2010;17(8):2037-44.

3 Duraker N，Sisman S，Can G.The significance of perineural invasion as a prognostic factor in patients with gastric carcinoma〔J〕.Surg Today，2003;33(2):95-100.

4 Law WL，Chu KW.Anterior resection for rectal cancer with mesorectal excision:a prospective evaluation of 622 patients〔J〕.Ann Surg，2004;240(2):260-8.

5 Liebig C，Ayala G，Wilks J，et al.Perineural invasion is an independent predictor of outcome in colorectal cancer〔J〕.J Clin Oncol，2009;27(31):5131-7.

6 Furukawa M.Topographic study on nerve-associated lymphatic vessels in the murine craniofacial region by immunohistochemistry and electron microscopy〔J〕.Biomed Res，2008;29(6):289-96.

7 Rodin A E，Shimoda H，Kajiwara T，et al.Nature of the perineural space invaded by prostatic carcinoma〔J〕.Cancer，1967;20(10):1772-9.

8 Clement C，Lebreuilly I，Stephan A，et al.Intracranial extension of cutaneous facial squamous cell carcinoma:involvement of the neurotropic pathway〔J〕.Ann Dermatol Venereol，2010;137(8-9):551-4.

9 Kaplan S，Odaci E，Unal B，et al.Chapter 2:Development of the peripheral nerve〔J〕.Int Rev Neurobiol，2009;87:9-26.

10 Mobius W，Patzig J，Nave KA，et al.Phylogeny of proteolipid proteins:divergence，constraints，and the evolution of novel functions in myelination and neuroprotection〔J〕.Neuron Glia Biol，2008;4(2):111-27.

11 Cho KH，Rodríguez-Vázquez，Han EH，et al.Human primitive meninges in and around the mesencephalic flexure and particularly their topographical relation to cranial nerves〔J〕.Ann Anat，2010;192(5):322-8.

12 Stolinski C.Structure and composition of the outer connective tissue sheaths of peripheral nerve〔J〕.JAnat，1995;186(1):123-30.

13 Bilici A，Ustaalioglu BB，Gumus M，et al.Is metastatic lymph node ratio superior to the number of metastatic lymph nodes to assess outcome and survival of gastric cancer〔J〕?Onkologie，2010;33(3):101-5.

14 Godfrey GJ，Farghaly H.Lymph node metastasis of malignant peripheral nerve sheath tumor in the absence of widespread disease five years after diagnosis:a rare finding〔J〕.Int JClin Exp Pathol，2010;3(8):812-4.

15 Reina MA，Lopez A，Villanueva MC，et al.Morphology of peripheral nerves，their sheaths，and their vascularization〔J〕.Rev Esp Anestesiol Reanim，2000;47(10):464-75.

16 顧 玲，步榮發，楊 舸，等.腺樣囊性癌嗜神經侵襲的臨床病理研究〔J〕.Modern Oncology，2007;15(11):1558-60.

17 Dai H，Li R，Wheeler T，et al.Enhanced survival in perineural invasion of pancreatic cancer:an in vitro approach〔J〕.Hum Pathol，2007;38(2):299-307.

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):213-23.

19 Cornell R J，Rowley D，Wheeler T，et al.Neuroepithelial interactions in prostate cancer are enhanced in the presence of prostatic stroma〔J〕.Urology，2003;61(4):870-5.

20 Chedotal A，Kerjan G，Moreau Fauvarque C.The brain within the tumor:new roles for axon guidancemolecules in cancers〔J〕.Cell Death Differ，2005;12(8):1044-56.

21 AL Kolodkin，M Tessier-Lavigne.Mechanisms and molecules of neuronal wiring:a primer〔J〕.Cold Spring Harb Perspect Biol，2011:a001727.

22 Chilton JK.Molecular mechanisms of axon guidance〔J〕.Developmental biology，2006;292(1):13-24.

23 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.

24 Iwahashi N，Nagasaka T，Tezel G，et al.Expression of glial cell line-derived neurotrophic factor correlates with perineural invasion of bile duct carcinoma〔J〕.Cancer，2002;94(1):167-74.

25 Ceyhan GO，Giese NA，Erkan M，et al.The neurotrophic factor artemin promotes pancreatic cancer invasion〔J〕.Ann Surg，2006;244(2):274-81.

26 Susanne SC，Giehl K，Kastilan C，et al.Polysialylated NCAM represses E-cadherin-mediated cell-cell adhesion in pancreatic tumor cells〔J〕.Gastroenterology，2008;134:1555-66.

27 Shang J，Sheng L，Wang K，et al.Expression of neural cell adhesion molecule in salivary adenoid cystic carcinoma and its correlation with perineural invasion〔J〕.Oncol Rep，2007;18(6):1413-6.

28 Okada Y，Eibl G，Guha S，et al.Nerve growth factor stimulates MMP-2 expression and activity and increases invasion by human pancreatic cancer cells〔J〕.Clin Exp Metastasis，2004;21:285-92.

29 Okada Y，Eibl G，Duffy JP，et al.Glial cell-derived neurotrophic factor upregulates the expression and activation of matrix metalloproteinase-9 in human pancreatic cancer〔J〕.Surgery，2003;134:293-9.

30 Itatsu K，Zen Y，Yamaguchi J，et al.Expression of matrix metalloproteinase 7 is an unfavorable postoperative prognostic factor in cholangiocarcinoma of the perihilar，hilar，and extrahepatic bile ducts〔J〕.Hum Pathol，2008;39:710-9.