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血小板在肿瘤转移中的研究进展

2020-01-14朱小双孙轶华

中国实验诊断学 2020年3期
关键词:外渗活化血小板

朱小双,孙轶华

(哈尔滨医科大学附属肿瘤医院 检验科,黑龙江 哈尔滨150081)

血小板是巨核细胞的衍生物,在止血、血栓形成和损伤修复等过程中均可发挥重要作用。同时,在肿瘤的发生发展过程中,肿瘤细胞可以诱导血小板发生活化并聚集,这一过程称为肿瘤细胞诱导的血小板聚集(TCIPA)。受肿瘤影响的血小板含有大量的活性生物分子,可以调节肿瘤细胞的血管生成,并为原发性肿瘤的转移建立一个相对适宜的转移前微环境,从而促进肿瘤的侵袭转移[1,2]。因此,了解血小板对肿瘤转移的作用,有助于对有潜在转移风险的患者进行早期诊断,从而提高癌症患者的有效生存期。本文依据目前国内外文献报道就血小板在肿瘤的发生发展中的作用机制作一简要综述。

1 血小板的作用

血小板是成熟的巨核细胞胞浆裂解后脱落下来的小块胞质,其特征是无细胞核,有细胞器,是人体中数目最多、形态最小的血细胞。血小板具有特定的形态结构和生物学功能,正常人血液中数量约为每立方毫米10-30万个。

血小板在止血、伤口愈合、炎症反应、血栓形成以及器官移植等生理和病理过程中均可发挥重要作用。然而,近年来大量研究表明,血小板还可促进肿瘤的侵袭、迁移及增殖[3,4]。超过30%的恶性实体瘤患者血小板计数增多,并与患者预后密切相关[5]。一方面,活化后的血小板可以增强肿瘤细胞的粘附性,并减弱来自血液和血管相互作用的剪切力以及NK细胞的免疫识别和杀伤作用。另一方面,血小板还可以释放二磷酸腺苷(ADP)、整合素α6β1等多种调节因子 ,促进肿瘤细胞的血源性转移以及在相应靶器官上的定植[6]。此外,Haemmerle M等人[6]证实,肿瘤细胞可以诱导血小板活化,活化后的血小板可以形成血小板微粒(PMP),并向血液中释放外泌体、脂质、RNAs和生长因子等物质,促进肿瘤转移。Wang W等人[7]证实,活化的血小板分泌趋化因子(C-C基序)配体3(CCL3)及其受体CCR5通过NF-κB途径可以诱导基质金属蛋白酶(MMP-1)上调,从而提高甲状腺癌细胞的迁移能力。可见,血小板与肿瘤转移的发生密切相关,因此,广泛了解血小板与肿瘤细胞的相互作用机制可以为降低肿瘤转移提供契机。

2 肿瘤诱导血小板活化

血小板与肿瘤转移过程密切相关。肿瘤细胞可诱导血小板活化,活化后的血小板在肿瘤细胞的转移扩散以及癌症患者血栓形成过程中具有关键作用[8]。因此,深入了解肿瘤诱导血小板活化聚集的机制显得尤为重要。

肿瘤细胞分泌的ADP,凝血酶,基质金属蛋白酶(MMP),白介素-6(IL-6),组织因子(TF)等物质可以激活血小板[9,10]。活化后的血小板通常表现在血小板磷脂酶C的活化,细胞内Ca2+的增加和Ras样GTP酶(GTPase Rap1b)的激活[9]。Marta Zarà等人[9]在乳腺癌的研究中发现,肿瘤细胞中的纤维蛋白原与整联蛋白αIIbβ3结合能够诱导血小板活化(TCIPA)。Ward等人[10]证明,肿瘤相关抗原CD97可诱导血小板活化,并直接参与溶血磷脂酸(LPA)介导的信号转导促进肿瘤细胞侵袭和外渗。Riedl J等人[8]证实了在脑肿瘤中的平足蛋白(podoplanin)可以激活循环中的血小板,并与患者的血小板聚集和血栓形成风险增加有关。还有研究发现,肿瘤细胞可以诱导血小板释放ADP,并且发现释放的ADP激活其受体P2Y12是血小板活化的必要条件[10]。

3 肿瘤影响血小板RNA的表达

血小板微粒是血小板在活化过程中释放的一种超微膜性囊泡。肿瘤细胞可以激活血小板形成PMP,PMP包含多种类型的RNA,如mRNA,核糖体RNA(rRNA),microRNA和转移RNA (tRNA)等[11]。研究表明,血小板通过在肿瘤微环境中与肿瘤细胞交换活性生物分子而参与癌症的的病理生理过程,交换过程中可以导致受肿瘤影响的血小板的RNA表达谱发生改变[12]。同时,PMP 来源的RNA可以有效促进肿瘤细胞的侵袭迁移[13]。

Yao B等人[14]通过高通量测序和RT-qPCR发现,乳腺癌患者血小板中TPM3 mRNA的表达显著升高,并且与乳腺癌的转移密切相关,同时血小板TPM3 mRNA可通过微泡进入乳腺癌细胞,增强乳腺癌细胞迁移能力。在转移性非小细胞肺癌患者血小板中存在626种上调的RNAs(mRNAs和ncRNAs)和1497种下调的RNAs,其中ncRNA和miRNA等参与了TCIPA以及肿瘤的发生发展[14]。同时,来自PMP的miRNA具有调节免疫监视的功能,miRNA-183可以抑制自然杀伤细胞的激活,从而促进肿瘤转移[15]。另外还有研究表明,PMP来源的miR-939可促进卵巢癌细胞发生EMT[16]。因此,基于血液的“液体活检”,血小板的RNA表达谱可作为诊断肿瘤生物学进程的重要生物标志物,从而为癌症的诊治提供更为多样化的诊断策略。

4 血小板对肿瘤血管生成的影响

血小板是促血管生成及抗血管生成因子的主要转运载体。Martín-Granado V等人[17]发现,血小板有介导肿瘤细胞血管生成的作用。Ren P等人[18]在结直肠癌的研究中发现,核仁蛋白hUTP14a的表达与结直肠肿瘤组织中微血管密度(MVD)呈正相关,hUTP14a可上调血小板衍生的生长因子A(PDGFA)的转录和分泌来促进肿瘤血管生成。

此外,ETS转录因子是细胞内最大的转录调控因子家族之一,在肿瘤的侵袭,分化以及血管生成等过程中都可以发挥重要作用[19]。在结直肠癌中,高表达ETS的变异体5(ETV5 )可以上调血小板衍生生长因子B(PDGF-B)的表达,从而增强肿瘤相关的血管生成[19]。同时,PDGF-B还可以通过PDGFR-β/ Src / STAT3途径激活CRC细胞中的血管内皮生长因子A,并发现与CRC组织中的ETV5的表达呈正相关。这些发现表明,EVT5 和PDGF-B的表达在肿瘤相关血管生成中具有重要作用。

可见,血小板在肿瘤转移中以多种不同方式促进血管生成,但是血小板颗粒分泌不同的促血管生成和抗血管生成因子的确切机制仅部分阐明。因此,需要对血小板在血管生成方面所涉及的信号通路、受体及释放的颗粒进一步的探索,从而为肿瘤转移提供新的治疗方案。

5 血小板协助肿瘤细胞进行血源性转移

血小板在肿瘤转移过程中具有多重作用。有研究表明,血小板可以使肿瘤细胞免受血流剪切力和NK细胞的攻击,并协助肿瘤细胞抵抗失巢凋亡。此外,血小板衍生生长因子能够促进肿瘤细胞间充质样变化 ,从而加快肿瘤细胞向靶器官的转移[20]。因此,了解血小板在肿瘤转移过程中的作用或许可以调控肿瘤的转移能力。

5.1 血小板协助肿瘤细胞免疫逃逸

机体免疫系统参与肿瘤免疫监视的细胞主要有自然杀伤细胞(NK)、细胞毒性T细胞(CTL)、肿瘤相关巨噬细胞(TAM)及树突状细胞(DC)等,这些免疫相关细胞对肿瘤转移具有抑制作用。因此,免疫逃逸是肿瘤成功实现转移的必要条件。其中,NK细胞的抗肿瘤作用在很大程度上受到血小板的影响[21]。在血液循环中,活化后的血小板可以聚集在肿瘤细胞周围,抑制NK细胞的功能,协助肿瘤细胞进行免疫逃逸。

肿瘤细胞主要通过两种机制逃避NK细胞的抗肿瘤功能。一种是“免疫诱饵”机制,即血小板诱导肿瘤细胞中可溶性NKG2D配体的释放,从而掩盖NK细胞对肿瘤细胞的识别,同时可以抑制NK细胞脱颗粒及IFNγ等炎性细胞因子的产生[22]。此机制有效的抑制了NK细胞对肿瘤细胞的免疫清除。另一种机制是血小板衍生的TGFβ介导的对CD226 / CD96-CD112 / CD155轴的抑制[22]。Cluxton CD等人[21]已经证实了血小板能强有力地抑制NK细胞表面CD226和CD96及其在肿瘤细胞上的相关配体的表达,从而进一步增强血小板对NK细胞的抑制作用。同时,NK细胞的免疫识别作用受各种表面受体控制,这些受体包括TNF / TNF受体家族成员,而肿瘤细胞激活后的血小板衍生的RANKL可上调TNF受体,从而有效抑制NK细胞的抗肿瘤作用[21]。Robinson等人[23]证明GAL3ST1是缺氧诱导因子(HIF)的靶基因,血小板与GAL3ST1结合可以保护肾癌细胞免受自然杀伤细胞介导的细胞毒性作用,从而促进肿瘤细胞免疫逃逸。Rachidi等人[24,25]发现了血小板表达对接受体糖蛋白A重复序列(GARP),GARP可以激活TGF-β,并与血小板分泌的乳酸联合作用,从而有效抑制黑色素瘤及结直肠癌的T细胞免疫。 这些研究证实了血小板会干扰体内先天性的免疫系统来协助肿瘤转移。

5.2 血小板增强肿瘤细胞的抗“失巢凋亡”能力

从原发肿瘤灶脱离的肿瘤细胞会经历细胞凋亡的一种特殊类型,称为“失巢凋亡”(anoikis)。失巢凋亡是一种细胞程序性的死亡形式,抵抗失巢凋亡是肿瘤细胞实现成功转移并建立继发性肿瘤的一个必备特点。“失巢”后的肿瘤细胞通过调节基质硬度、增强氧化应激、产生促存活的可溶性因子、触发上皮间质转化(EMT)以及加强自我更新能力等获得抵抗anoikis的能力[26]。Tanaka等揭示了[27]大肠癌肿瘤细胞可以通过自身BDNF-TrkB信号通路参与对anoikis的抑制,促进肿瘤细胞得以向靶器官转移。另有研究表明,血小板也具有增强肿瘤细胞的抗“失巢凋亡”的能力。Haemmerle等人[4]证明了血小板激活的RhoA-MYPT1-PP1通路可以介导YAP1去磷酸化并促进其核易位,从而诱导生存基因表达并抑制anoikis的发生。由此可见,肿瘤细胞脱离原发灶后,一方面需要通过自身机制抵抗凋亡,另一方面血小板在肿瘤细胞的抗anoikis及促进肿瘤细胞存活过程中也具有举足轻重的意义。然而,血小板对肿瘤细胞抗anoikis的作用机制仍知之甚少,对于血小板增强肿瘤细胞的抗失巢凋亡能力的作用机制仍需要进一步探索。

5.3 血小板促进肿瘤细胞外渗

血小板在肿瘤转移过程中除了协助肿瘤细胞免受免疫监视以及抵抗失巢凋亡之外,在肿瘤细胞粘附和外渗到相应靶器官的过程中也具有重要作用。肿瘤细胞外渗是肿瘤细胞粘附于内皮细胞,穿过血管基膜到达转移灶的过程。

Mammadova-Bach E等人[20]证实了血小板上整合素α6β1和肿瘤细胞表达的ADAM9之间相互作用可以有效的促进肿瘤转移。整合素α6β1依赖于血小板-肿瘤细胞之间的相互作用诱导血小板活化并促进肿瘤细胞的外渗。此研究表明在血小板促进肿瘤转移的机制中,整合素α6β1可能是抗转移疗法中潜在的治疗靶点。同时,血小板和粒细胞参与肿瘤的外渗转移级联反应。在肿瘤细胞跨内皮细胞转移的过程中,血小板与肿瘤细胞接触后分泌CXCL5和CXCL7趋化因子有利于招募粒细胞进而促进肿瘤细胞外渗[28]。而阻滞CXCL5/7受体或短暂耗竭血小板或粒细胞被证明可有效抑制肿瘤细胞的外渗速度[28]。因此,血小板可能通过释放趋化因子及细胞因子等增强血管内皮通透性以促进肿瘤细胞外渗。

6 小结与展望

血小板在介导肿瘤转移的过程中通过循环肿瘤细胞的诱导作用形成TCIPA,TCIPA的机制为原发肿瘤和循环肿瘤细胞的转移提供了许多优势。同时,血小板在协助肿瘤细胞抵抗血流剪切力,实现免疫逃逸,抑制肿瘤“失巢凋亡”过程中具有不可小觑的作用。此外,血小板还可以与肿瘤细胞通过多方面的相互作用,使血小板颗粒中的生物活性分子大量释放,从而导致肿瘤细胞暴发性的转移。然而,血小板RNA表达图谱在肿瘤生物学方面的变化仍然需要探索和完善,TCIPA更深入的机制有待进一步阐述,同时研究靶向肿瘤相关的血小板分泌的生物活性分子的药物可能是未来治疗肿瘤疾病的一个关键方向和领域。

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