脑胶质瘤的侵袭与转移

一、脑胶质瘤的侵袭

与非神经系统肿瘤不同，恶性胶质瘤发生颅外转移的情况少见。患者死亡和致残的主要原因是肿瘤的局部扩散，肿瘤的局部侵袭累及重要的脑区，或是不可控制的颅内压增高。原发颅内胶质瘤大多直径在2cm内，侵袭途径通常是沿脑白质，包括联系纤维和胼胝体等。原发性恶性胶质瘤没有完整的包膜，表现为侵袭性生长。尽管在神经影像学上及术中肉眼观察感觉肿瘤似乎有完整的界限，但在微观上实际已发生了广泛的侵袭（图14-1）。高度侵袭性的肿瘤没有肉眼可见的边界。恶性胶质瘤向颅外，硬膜、颅骨或头皮的侵袭非常罕见。软膜是防止胶质瘤侵袭的天然屏障。1928年，Davis首先报道了多型性胶质母细胞瘤的侵袭转移。随后，1931年Cairns和Russell也发表了类似的报道。虽然后来有许多相关的研究，但关于胶质瘤的自然病理过程、治疗和预后尚未完全了解。

图14-1　胶质母细胞瘤的局部复发

术前影像显示右枕叶胶质母细胞瘤，术后MRI显示肿瘤全部切除，给予常规化疗和60Gy放射治疗。12个月后，常规MRI检查发现紧邻切除灶周边有肿瘤复发，术后17个月，患者死亡。

图14-2　颅内肿瘤发生侵袭的可能机制

恶性胶质瘤侵袭性和无控性增殖是最具特征性的恶性表型，其限制了综合手段根治恶性胶质瘤的可能，是临床治疗失败的重要原因。脑胶质瘤侵袭的分子机制非常复杂，涉及细胞内以及细胞外的多种生化过程（图14-2）。简单地说，细胞的迁移过程包括细胞自原发部位分离，通过受体介导与细胞外基质发生黏附作用；随后细胞外基质被肿瘤细胞分泌的蛋白酶降解；肿瘤细胞的形态发生改变，在细胞的边缘形成伪足或突起，通过多种信号蛋白和肌动蛋白的参与引起细胞骨架的收缩，这样肿瘤细胞可向前移动。有的学者将这一过程概括为3个步骤：黏附、蛋白溶解和迁移。从分子水平上认识肿瘤细胞特性，对于采取有效手段进行针对性的治疗具有特殊意义。

（一）肿瘤细胞与原发部位分离

肿瘤细胞在发生侵袭的初始阶段必须同原发的肿块分离，进入到包含实质细胞和细胞外基质的环境中。在此过程中，细胞表面的黏附分子发挥重要的作用。

1.CD44　CD44是免疫球蛋白受体超家族中的一种跨膜糖蛋白，其作为一种黏附分子主要同透明质酸相互作用。透明质酸参与脑组织细胞外基质的构成，并与多种生理和病理过程相关。在胶质瘤中，CD44高表达可能同肿瘤的侵袭性相关，但尚未成为有诊断价值的指标。CD44的基因产物包括标准（全长）型和不同的剪切变异体。CD44标准型存在于胶质瘤组织和正常脑白质中，只有在其他器官来源的转移病灶中才会发现CD44变异体。因此，CD44变异体可以用来区分原发性和转移性肿瘤。体内和体外的实验研究发现应用CD44的抗体可以抑制胶质瘤细胞在脑内的侵袭。CD44可以被基质金属蛋白酶降解，其降解产物可以促进细胞的迁移。在60%的胶质瘤病灶中可以检测到CD44的降解产物，而在正常脑组织中未发现。

2.神经细胞黏附分子（NCAM）　NCAM也是免疫球蛋白受体超家族中的一员，介导同类受体间的结合。NCAM在中枢神经系统分布于神经元和胶质细胞，有180000、170000、140000和120000四种异构体。在胶质瘤病变中，NCAM的表达量同肿瘤的恶性侵袭程度呈负相关。在体内和体外的研究发现，NCAM的140000和180000两种跨膜异构体的表达，可以抑制肿瘤细胞的迁移和增殖。NCAM可作为旁分泌抑制剂，通过与其他细胞表面的异种受体或同种受体相互作用，抑制胶质细胞的运动。NCAM信号通路可激活MMP（基质金属蛋白酶）的表达，参与细胞外基质的重构。

3.钙黏蛋白（cadherin）　钙黏蛋白是钙依赖的跨膜黏附分子，可以介导同类细胞间的相互作用。在多细胞器官中，对组织构成和形态发生发挥重要作用。钙黏蛋白由13种不同的基因编码，不同类型蛋白的表达存在相互排斥。钙黏蛋白的表达具有组织特异性，包括E、N、T/H和VE型。目前为止，研究主要集中在E、N两种类型。钙黏蛋白同胞浆内可溶性的B连接素相互结合，B连接素又可与A连接素结合，后者可与肌动蛋白的张力纤维作用，由此钙黏蛋白可同细胞骨架的肌动蛋白相连接。在上皮肿瘤细胞中，钙黏蛋白-E的表达减少可增加其侵袭性和转移能力。钙黏蛋白-N可以促进细胞的活动和迁移，其作用同钙黏蛋白-E相反。在良性肿瘤向恶性肿瘤转变过程中，钙黏蛋白的表达类型也发生变化。所有的胶质瘤，无论恶性程度如何，都缺少钙黏蛋白-E的表达。关于钙黏蛋白-N与胶质瘤侵袭性的关系，有相互矛盾的发现。在多型性胶质瘤细胞系的研究中，发现钙黏蛋白-N的表达与细胞的侵袭和迁移不相关。同时，在U87胶质瘤细胞的研究中，发现钙黏蛋白-N的抑制剂可以抑制细胞的迁移。另有研究发现同正常组织相比，胶质瘤细胞中的钙黏蛋白-N的表达增多，但与其侵袭性无关。钙黏蛋白-T存在于正常胶质细胞中，在高度恶性的胶质瘤细胞中不表达。向胶质瘤细胞中转染钙黏蛋白-T可以降低细胞的活动能力。因此，有的学者推测不是通过钙黏蛋白表达量的变化，而是破坏了它所介导的结合作用，促进了胶质瘤细胞的迁移。

4.神经细胞黏附分子L1　L1同样属于免疫球蛋白超家族。L1cs（L1的超短型），出现在多型性胶质母细胞瘤中，并与细胞的侵袭性相关。L1cs通过与神经纤维上的同类受体的结合参与肿瘤的侵袭。

（二）肿瘤细胞与细胞外基质的黏附

细胞同细胞外基质间的黏附及去黏附是细胞迁移的必备条件。在脑内，细胞外基质是格子式的物理结构，同侵入的胶质瘤细胞发生作用。细胞外基质可以促进或抑制胶质瘤细胞的侵袭，不同的基质蛋白发挥不同作用。细胞外间隙占脑体积的20%，而大部分的细胞外基质位于胶质瘤细胞活动频繁的区域，包括血管外间隙（纤连蛋白、层连蛋白、胶原和玻连蛋白）和脑实质（透明质酸和糖胺多糖）。许多研究发现细胞外基质蛋白主要是通过蛋白的结合表位，参与诱导胶质瘤细胞的迁移。

1.Tenascin-C（肌腱蛋白）　胶质瘤细胞在发生侵袭前，要进行活化重构，分泌自身基质。体外研究发现，这种基质可以允许胶质瘤细胞通过。肌腱蛋白可以促进血管增生、内皮细胞迁移，与星形细胞瘤的血管生成相关。体内和大鼠的实验研究中发现，侵袭性胶质瘤病灶中肌腱蛋白的表达量升高。

2.Integrin（整合素）　胶质瘤细胞在发生转移和侵袭过程中，需要同细胞外基质发生短暂的黏附，这种作用是双相的，影响到黏附力和迁移速度。最重要的黏附分子是整合素。整合素的配体包括：细胞外基质蛋白、免疫球蛋白基因超家族受体。整合素既可以同细胞外基质发生“机械性”锚定，又可以作为整合素相关蛋白（CD47、生长因子受体）的信号转换器。整合素富集形成的局部复合物可将细胞骨架同细胞外作用位点相互结合。胞内蛋白如H-ras与整合素胞内端的结合可以调节其同配体结合的强度。

侵袭性细胞的黏附复合体包括富集的整合素、细胞骨架蛋白如纽带蛋白、局部的黏附激酶（FAK），以及相关的磷酸化蛋白。研究发现多种类型的整合素参与细胞的迁移过程，不同的细胞外基质蛋白和细胞类型产生不同的局部接触作用。整合素α5β1结合纤连蛋白，α6β4结合层连蛋白，ανβ3结合纤连蛋白、玻连蛋白和肌腱蛋白-C，α2β1结合纤维胶原。其中β1亚单位与胶质瘤细胞的侵袭性关系密切，降低β1的表达可以抑制细胞的活动能力，而抑制αν的表达则增强细胞的活动性。总之，研究结果证实整合素与胶质瘤细胞在侵袭过程中同细胞外基质的黏附有密切关系。整合素ανβ3和ανβ6同肌腱蛋白的作用可以介导中等强度的黏附，而不是迁移；在体研究发现，整合素β5同胶质瘤细胞的侵袭和迁移相关。因此，选择以整合素αν为作用靶点的治疗方法正在临床上进行观察。

（三）细胞外基质的重构

在正常脑组织中，细胞外基质是抵御胶质瘤细胞侵袭的屏障。细胞外基质被蛋白酶降解，可以在细胞间产生间隙。侵袭的细胞可通过活化的机制包括膜的合成、受体的翻转以及细胞骨架的重构迁移入细胞间隙。正在迁移的细胞行进的前缘表达蛋白酶或蛋白酶的活化因子，这些蛋白酶可以引导细胞的迁移。研究发现，胶质瘤细胞表达多种降解细胞外基质的蛋白酶，包括MMP、ADAM、丝氨酸蛋白酶、亮氨酸蛋白酶、天冬氨酸蛋白酶。这些蛋白酶具有不同的功能，并可能在活化过程中有相互作用。另一方面，胶质瘤细胞为了更便于迁移，可以巧妙地改变细胞外基质的内环境，它们可以合成一些有利于细胞迁移的细胞外基质成分，如透明质酸、肌腱蛋白等，而降解细胞外基质中不利于迁移的成分，如testican。

1.MMP（基质金属蛋白酶）　MMP属于锌离子依赖的蛋白酶。在胶质瘤的病理生理过程中发挥重要作用。研究结果发现胶质瘤细胞对周围正常组织进行侵袭时，MMP参与对细胞外基质的降解。在人胶质瘤病灶中，发现MMP的表达水平同肿瘤细胞的侵袭性相关。目前，研究主要针对MMP-2、MMP-9和膜型MMP（MT-MMP）。MMP的活性同胶质瘤细胞的侵袭能力密切相关，主要表现在：①MMP-2、MMP-9、MT-MMP通过对细胞外基质特定成分的酶活性，几乎可以协同降解所有类型的细胞外基质；②它们在肿瘤组织中被特异性激活；③它们的活化提示肿瘤的扩散和预后不良；④通过反义核酸、RNA干扰等技术抑制MMP的表达可以限制肿瘤细胞的迁移。MMP-2、MMP-9由胶质瘤细胞分泌，并在细胞外间隙激活。MT-MMP是一种膜蛋白，可以作为MMP-2前体的激活剂，同时是降解细胞外基质的酶。活化后的MMP可以被金属蛋白酶组织抑制因子（TIMPs）家族成员灭活。活化的MMP同游离的抑制因子之间的平衡决定了MMP的总活性，也决定了胶质瘤细胞的侵袭能力。

2.ADAM ADAM是一种多结构域的膜锚定。在不同动物种属中，构成30多种膜成分，并参与多种病理生理过程，包括神经元的发生、肿瘤的发生和发展；通过蛋白降解、细胞黏附和细胞与基质的相互作用参与炎症反应。在ADAM结构中含有与MMP相似的金属蛋白酶结构域。在ADAM家族成员中，ADAM12在胶质瘤中高表达，它不仅可以促进细胞侵袭，而且通过使肝素结合的表皮生长因子脱落而促进细胞增殖。

3.uPA uPA是一种丝氨酸蛋白酶，可活化纤溶酶原为纤溶酶，后者作用广泛，可以降解多种细胞外基质，激活MMPs、生长因子和uPA前体。通过与受体的结合，将纤溶酶活性转移到迁移细胞表面，进而促进细胞表面细胞外基质的降解。在胶质瘤中，uPA及其受体的表达水平都升高。通过不同方法，降低uPA及其受体的表达可以抑制肿瘤的侵袭。

4.Cathepsin（组织蛋白酶）　是溶酶体内一种酸性水解酶，具有广泛的内肽酶活性，存在于肿瘤细胞间质，与肿瘤细胞血清膜成分相关。组织蛋白酶B、D、L、S在胶质瘤细胞中高度表达。组织蛋白酶D激活组织蛋白酶B，后者可以进一步活化MMP和uPA。抑制组织蛋白酶B的活性可以限制肿瘤的侵袭。对于胶质瘤患者，组织蛋白酶D的表达水平可以作为预后判断的血清学指标。

（四）胶质瘤细胞的迁移

胶质瘤细胞的迁移还需要驱动因子参与，它们主要通过自分泌和/或旁分泌的方式发挥作用。

1.分散因子/肝细胞生长因子（SF/HGF）　SF/HGF是一种多效能因子，可以诱导肿瘤细胞和内皮细胞的迁移和增殖，以及促进血管的生成。它们主要是通过与已知受体c-Met的结合发挥作用。c-Met是具有酪氨酸激酶活性的跨膜受体。SF/HGF可以促进胶质瘤细胞的迁移和增殖；而抑制SF/HGF的表达可以限制肿瘤细胞的增殖和迁移，促进细胞凋亡，抑制肿瘤血管生成。SF/HGF的表达水平同肿瘤的恶性程度及患者预后密切相关。

2.表皮生长因子（EGF）　在50%的胶质瘤病灶中，表皮生长因子受体（EGFR）扩增或高表达提示预后不良。EGFR信号通路可促进胶质瘤细胞的增殖、迁移和侵袭，并抑制细胞凋亡。在众多病例中，EGFR基因的异常扩增与其重构相关。最常见的EGFR重构体是EGFRⅧ。因为这种重构体不需要配体的结合就可以被磷酸化，与野生型的EGFR受体相比，EGFRⅧ有更强的促肿瘤生成活性。EGFRⅧ阳性的肿瘤患者其预后较差，生存周期较短。目前已经有多项研究将EGF作为治疗靶点。

（五）同胶质瘤侵袭性相关的新分子

随着人类基因组计划的实施，有更多同胶质瘤侵袭性相关的新基因成为研究的热点。cDNA和寡核苷酸芯片、组织芯片和蛋白组学等新技术的应用，为胶质瘤分子机制的研究提供了强有力的手段。胶质瘤主要由两种细胞组成，一种是在肿瘤核心增殖的细胞，另一种是向脑实质侵袭的细胞。基因芯片可以研究在胶质瘤迁移过程中，基因表达的差异，进而确定在胶质瘤中高度表达的基因，后者将成为抗胶质瘤细胞侵袭的治疗靶点。基因沉默技术的出现可以从体外研究蛋白的功能，并通过体内干预观察其生物学机制。

1.细胞外分泌蛋白

（1）胰岛素样生长因子结合蛋白（IGFBP）：IGFBP是胰岛素样生长因子的稳定载体和功能调节者。IGFBP可以延长IGF-1＼IGF-2的半衰期，控制细胞的增殖。侵袭性胶质瘤的研究发现，IGFBP-2的表达水平为其肿瘤恶性程度增加的标志。蛋白组学的研究证实，IGFBP-2是肿瘤低度和高度恶性的标记物。在胶质瘤组织中，IGFBP-2、IGFBP-3和IGFBP-5通常共同表达。PTEN是一种肿瘤抑制因子，参与IGFBP的调节。胶质瘤病灶中，通常PTEN缺失，而IGFBP过表达。

（2）富集胱氨酸-61（Cyr61）/结缔组织生长因子（CCN）：Cyr61是富含胱氨酸的细胞外蛋白，其结构同IGFBP相似，参与多种组织的细胞增殖、化学趋化、黏附以及细胞外基质的合成。Cyr61是一种肝素结合蛋白，可以同整合素ανβ3/α6β1相互作用。多种肿瘤细胞可分泌Cyr61，与血管的生成、细胞增殖、黏附和迁移相关。在原发性和侵袭性脑胶质瘤中高度表达。体外实验发现U343细胞在玻连蛋白表面迁移时，Cyr61的表达量明显增加。Cyr61的过表达可以上调的翻译水平，尤其是ανβ3和整合素相关激酶（ILK），并增强ILK的活性。Cyr61的表达水平可以作为胶质瘤病程进展的诊断和预后指标。

（3）血管生成素-2（Ang-2）：Ang-2是一种分泌型的糖基化同源二聚体，与Ang-1竞争性结合酪氨酸激酶受体，抑制受体的激活。Ang-1通过增加内皮细胞同支持细胞的黏附增强血管生成的稳定性。Ang-2则增加血管的可塑性。Ang-2由内皮细胞表达，参与多种肿瘤组织的侵袭，其功能同血管发生相关。胶质瘤组织中，Ang-2的高表达导致血管结构紊乱和血管发生不足。研究发现Ang-2在胶质瘤核心部位的表达水平较低；在肿瘤周边部位，Ang-2的表达水平同MMP-2的一致。Ang-2同整合素ανβ1结合活化FAK，进而激活ERK1/2和JNK，并上调MMP2的表达。

（4）YKL40：YKL40是一种分泌型的糖蛋白，即碳水结合的几丁酶，参与结缔组织的降解。YKL40可作为星形细胞瘤级别鉴定的血清标志物。YKL40的表达同胶质瘤患者生存周期的缩短和对放射治疗的抵抗相关。在肿瘤组织中，YKL40的表达伴同IGFBP-2的增高和PTEN的缺失。这种分泌蛋白同肿瘤的侵袭性密切相关。基因差选发现YKL40可以作为判断胶质瘤侵袭性的候选基因。YKL40转染永生化的星形胶质细胞对放射的抵抗能力增强，并可避免血清饥饿诱发的凋亡。

（5）ATX（自分泌运动因子）：首先在黑色素瘤中发现一种分泌型的促运动蛋白，随后在多种侵袭性肿瘤如乳腺癌、小细胞肺癌和多形性胶质瘤中也有发现。胶质瘤细胞可表达ATX，而在正常星形细胞、神经元、成熟的少突胶质细胞中罕见。ATX的作用同溶血磷脂酶-D相似，可催化溶血磷脂酸（LPA）和鞘氨醇1-磷酸（S1P）的合成。在胶质瘤中，这些磷脂的生物活性同细胞的侵袭性和活动性相关。

2.膜蛋白

（1）肿瘤坏死因子样凋亡弱诱导因子（TWEAK）：TWEAK是肿瘤坏死因子超家族中的细胞因子，可调节细胞的增殖、存活、凋亡和迁移等活动。TWEAK是一种Ⅱ型膜蛋白，分解后可产生可溶的、N端糖基化的三聚体细胞因子。TWEAK与细胞表面的小型受体，即成纤维细胞生长因子-14（Fn14）结合。Fn14也是肿瘤坏死因子超家族受体的一员，属于Ⅰa型跨膜受体，缺少胞内死亡结构域。Fn14胞内结构域含有单一的肿瘤坏死因子受体相关因子（TRAF）结合位点，后者由2个保守的苏氨酸残基折叠而成。TRAF可以将跨膜受体同NF-κb通路相联系。因此，Fn14通过NF-κb调节胶质瘤细胞的存活。Fn14在多种正常器官组织中高表达，包括心脏、肾脏、胰腺、胎盘和肺脏，但在脑组织和肝脏中较低。Fn14在肝脏细胞、乳腺细胞、胰腺细胞和多形性胶质瘤等肿瘤组织中表达水平增高。体外研究发现Fn14的表达水平升高同肿瘤细胞的侵袭性一致。通过TWEAK激活的Fn14可以促进胶质瘤细胞的迁移。

（2）EphB2/ephrin-B3：Eph受体是一种配体系统，属于酪氨酸激酶受体蛋白家族。在胎儿神经系统发育过程中，Eph/ephrin信号通路调节细胞间的接触和移动。根据序列、同源性、结构和结合能力的不同，Eph受体和ephrin可分为2个亚型，即A和B。在人类，目前共发现9种EphA和5种EphB，5种ephrinA以及3种ephrin-B。Eph受体参与重要的生理过程，包括神经系统发育过程中，轴突的引导、分支，组织边界的形成，血管生成和细胞迁移。当配体同Eph受体结合后，受体的激酶结构域被磷酸化，后者引起胞内一系列底物蛋白的磷酸化。ephrin-B蛋白是一种跨膜蛋白，同样作为EphB2的受体，介导细胞内信号转导。研究发现，EphB2受体在体外参与胶质瘤细胞的迁移，在体内同胶质瘤侵袭性相关。在正常脑组织中，EphB2受体的表达和激活水平很低，而在多形性胶质瘤中的表达水平明显升高。EphB2通过Ras的激活增强细胞的侵袭能力，同样间接抑制MAPK通路降低细胞的增殖能力。Ras是一种细胞内的小GTP酶家族。研究还发现ephrin-B3的表达可以增强胶质瘤细胞的迁移能力。通过EphB2/ephrin-B3参与胶质瘤细胞的侵袭，可以推断胶质瘤细胞的侵袭行为是通过细胞间接触来完成的。

（3）CD155：是细胞黏附分子的免疫球蛋白家族成员之一，在研究脊髓灰质炎病毒同宿主细胞结合过程中首次发现。CD155可以同促进胶质细胞迁移的玻连蛋白相互作用。CD155通过同玻连蛋白的作用聚集成局部复合物，连同整合素形成三联体复合物。CD155在正常脑组织中并不表达，但在胶质瘤病灶组织中表达水平较高。鉴于CD155是表面蛋白而且肿瘤组织特异表达，所以可以作为药物治疗的候选靶点。

3.胞内蛋白

（1）Bcl-2家族：正常细胞需要生存信号来抵抗凋亡，而在肿瘤组织，对凋亡的抵抗影响了细胞的生长过程，包括细胞的聚集、细胞的持续性以及对生长因子和激素的敏感性增强。细胞的生存需要表面受体的信号刺激、细胞间以及细胞同细胞外基质间的相互作用。Bcl-2家族成员在决定细胞不可逆死亡环节中起到至关重要的作用。家族中的主要成员包括Bcl-x、Bcl-2、Bcl-w、Mcl-1促进细胞存活；而另外一些成员，如Bax、Bak、Bad、Bik、Bid、Bok和Bim则促进凋亡发生。这些分子形成同源或异源二聚体，推测它们相对比例不同调节凋亡和存活之间的平衡。在体研究发现Bcl-w在侵袭性细胞内高表达。通过RNA干扰技术去除Bcl-w和Bcl-xl的作用可增加胶质瘤细胞对细胞毒性药物的敏感性。

在促凋亡和抗凋亡的平衡中，关键环节是Akt/蛋白激酶B的信号通路。Akt/蛋白激酶B是丝氨酸和苏氨酸蛋白激酶，参与调节一系列生物过程，包括抑制凋亡、代谢和细胞生长刺激。Akt的活性主要由上游的PI3-K激活，后者可将Akt聚集到膜上。在胶质瘤细胞迁移过程中，活化的Akt主要集中在迁移细胞的前缘。通过PI3-K的抑制剂（LY29004），可以抑制Akt的活性，增强胶质瘤细胞对治疗的敏感性。

（2）Rac GTP酶：Rho家族包括20个成员，参与多种细胞功能的调节，包括肌动蛋白细胞骨架的构成、细胞的迁移、细胞有丝分裂和细胞存活。Rho家族中RhoA、Rac1和Cdc42与细胞类型的转化、肿瘤细胞的侵袭和转移关系密切。在细胞迁移过程中，RhoA介导张力纤维的合成和细胞后部的黏附。相反，Rac1调节肌动蛋白的合成，在迁移细胞的前缘形成片层足，是细胞运动的关键。虽然不直接参与细胞运动，Cdc42可调节细胞极性和丝状伪足形成。Rac蛋白包括3种亚型：Rac1、Rac2、Rac3，其同源性很高，对转录的调节水平和组织分布有所不同。Rac1广泛分布在各种组织中，Rac2是血细胞特有的，Rac3主要分布于脑组织。在胶质瘤细胞中，限制Rac1的表达可以降低细胞的迁移和侵袭能力，并抑制片层足的形成。抑制Rac1的活性，可以诱导胶质瘤细胞死亡，但对正常成年脑组织中的星形胶质细胞无影响。去除Rac3可以明显抑制胶质瘤细胞的侵袭能力。研究证实Rac1和Rac3在胶质瘤侵袭过程中具有不同的功能特点。若抑制RhoA的下游激酶，仍可以通过Rac1的激活诱导胶质瘤细胞迁移，提示RhoA和Rac1可以通过不同的活化程度调节胶质瘤细胞的活动。

（3）Synaptojanin-2：Synaptojanin-2（SJ-2）是磷酸肌醇磷酸酶家族的一员，参与多种磷酸肌醇的代谢。SJ主要有2种亚型：SJ-1是主要的剪切产物，分布在脑组织内；SJ-2则分布广泛。SJ在网格蛋白介导的胞吞作用中发挥作用。SJ-1参与突触囊泡的去衣被过程；SJ-2则参与网格蛋白包被小凹的形成。同时，SJ与Rac-1有特异性的作用，表明SJ-2参与Rac1的功能调节。SJ-2对Rac-1调节影响胶质瘤细胞的迁移和侵袭，去除SJ-2可以抑制片层足和Invadopodia（一种参与细胞外基质降解的特殊膜结构）的形成。共同去除SJ-2和Rac-1可以降低胶质瘤的侵袭和转移能力，说明SJ-2信号通路主要是通过Rac-1调节片层足和Invadopodia的形成。

（4）P311：是一种多肽，首先在神经元和肌肉组织中发现。通过RNA差异显示发现P311是细胞迁移相关基因，在侵袭性胶质瘤细胞中高度表达。P311的氨基酸序列包括一个保守的结构域PEST。在其59位含有可进行磷酸化的丝氨酸位点。P311的半衰期很短，不超过5分钟。P311的过表达可以通过Rac1的活化促进胶质瘤细胞的侵袭。若将59位的丝氨酸突变为亮氨酸，则可抑制P311的降解，降低胶质瘤细胞的迁移能力，表明P311的活性和稳定性主要通过59位的丝氨酸磷酸化进行调解。在胶质瘤细胞，P311同细丝蛋白A相作用，并受整合素β1的调控。P311对细胞周边骨架动力蛋白的重构是胶质瘤细胞侵袭所必需的。

（5）FAK和富含脯氨酸的酪氨酸激酶-2：非受体的酪氨酸激酶FAK家族由两种蛋白组成，包括FAK和Pyk2。FAK和Pyk2分布在多种类型细胞中，联系整合素和生长因子受体，参与细胞的增殖、迁移、存活以及凋亡过程。在胶质瘤细胞中，FAK的过表达可以促进恶性细胞增殖。病理检查发现，高侵袭性胶质瘤细胞边缘，FAK蛋白的表达水平升高。Pyk2具有同FAK相似的保守结构域和相似的序列，可以同多种与FAK类似的蛋白相互作用。Pyk2的过表达可以促进胶质瘤细胞的迁移，而FAK的过表达可促进细胞的增殖。在胶质瘤生物学方面，FAK和Pyk2这两种激酶的不同活性与调节细胞的增殖和迁移行为有关。

（6）CrkⅠ：Crk属于接头蛋白，由SH2和SH3结构域组成，可以分别同磷酸酪氨酸和富含脯氨酸的区域相互作用。Crk中的SH2结构域可以结合底物蛋白、p130、桩蛋白以及生长因子受体。SH3结构域可以结合C3G、Sos、DOCK180、c-Abl和PI3-K的调节亚单位。人类的Crk基因通过选择性剪切可编码2种蛋白：CrkⅠ和CrkⅡ。CrkⅠ由1个SH2结构域和1个SH3结构域组成，缺少酪氨酸磷酸化位点。CrkⅡ由1个SH2和2个SH3结构域组成。CrkⅠ在胶质瘤组织中特异表达，并通过PⅠ-3K/Akt信号通路增强侵袭性。

（7）肌球蛋白Ⅱ：肌球蛋白是细胞骨架成分，对于细胞内张力的产生至关重要。药物学和分子生物学的研究发现，肌球蛋白Ⅱ在多种活动行为中发挥作用，包括生长锥的移动，成纤维细胞的运动和星形细胞突起的生长和收缩等。肌球蛋白Ⅱ的活动通过调节轻链（RLC）上丝氨酸磷酸化进行控制。肌球蛋白轻链激酶（MLCK）可以磷酸化RLC，进而激活肌球蛋白Ⅱ。同样磷酸酶可使RLC去磷酸化，灭活肌球蛋白。MLCK和磷酸酶的相对平衡可以调节肌球蛋白的活化程度。体外研究发现MLCK抑制因子可以特异抑制胶质瘤细胞的活动。

（六）胶质瘤侵袭分子机制的临床应用

临床上初步证实化学治疗结合放射治疗可以延长胶质瘤患者的存活时间达2.5个月。近来，随着胶质瘤侵袭过程中信号通路的逐步明确，针对该信号通路采取的治疗措施已经成为关注的焦点。起初研究工作集中在单一试剂的应用。虽然在肿瘤治疗方面，单一试剂的治疗方法是发展趋势，但许多努力的结果令人失望。很显然，信号转导通路的复杂性和交互作用限制了单一试剂分子的有效性。因此，未来的研究将是多种抑制因子的联合应用。

众多的体内和体外实验结果提示肿瘤细胞群内细胞的活动与增殖能力存在负相关。若侵袭性胶质瘤细胞表现出明显的迁移活性，则其增殖能力将暂时下降，同时对传统化疗药物的抗性增强，而且细胞内凋亡过程被抑制。例如，侵袭性胶质瘤细胞出现多种凋亡调节基因表达的变化，降低发生凋亡的可能。抑制Rac的活性可以诱导人胶质瘤细胞的凋亡，而过表达Bcl-2则促进胶质瘤细胞进入周围脑组织。SF/HGF的表达抑制了胶质瘤细胞的迁移，对放射和化学治疗诱导的细胞凋亡具有抵抗作用。EGFR信号通路具有抗凋亡的特性。细胞迁移的激活和凋亡敏感性下降的紧密联系，表明迁移可能激活了促生存的信号通路。据此，抗胶质瘤侵袭性的治疗不仅要抑制细胞的扩散，同时要增加侵袭细胞对细胞毒性药物的敏感性以及诱导凋亡。体外研究发现，抑制胶质瘤细胞迁移的药物，可以增加其对化学治疗的敏感性。

血管生成和肿瘤的侵袭都需要对细胞外基质黏附、降解以及重构。可降解细胞外基质的酶，如MMP、uPA、组织蛋白酶B，不仅同肿瘤的侵袭性相关，而且也参与肿瘤相关的血管生成。这些过程通过刺激和抑制因子之间的平衡进行调节。

（七）治疗和预后

恶性胶质瘤的治疗以手术切除为主。恶性胶质瘤不可能做到真正完全切除，应尽量做到多切除肿瘤并同时作内外减压术。此肿瘤约有1/3边界比较清楚，手术可做到肉眼全切除；另2/3呈明显浸润性，与正常脑组织分不出明显界限。如果位于额叶前部、颞叶前部或枕叶，可将肿瘤连同脑叶一并切除，使术后有一个比较大的空间，这样效果较好。如果肿瘤位于重要功能区（语言中枢或运动中枢），为了不加重术后的功能障碍，多数仅能作部分切除，对位于脑干、基底神经节及丘脑的肿瘤可在显微镜下严格切除肿瘤，手术结束时可作外减压术。

术后进行放疗，也可合并应用化疗或免疫治疗。因肿瘤恶性程度高，术后易复发，生存时间一般常在8个月之内，平均1年，个别可达2年。近来有文献报道手术后即行放疗，在放疗后每隔2个月化疗1次，同时予以免疫治疗，可使部分患者获得较长时间的缓解期。

到目前为止，传统的治疗方法未能有效改善胶质瘤患者的预后。随着胶质瘤细胞侵袭过程分子生物学机制的日益明确，更多研究集中在上述胶质瘤细胞中特异高表达或缺失的不同靶分子。迄今为止尚未有一种试剂可以在临床试验中特异有效地针对胶质瘤细胞。随着诊断手段的更新，新的生物标记物的发现以及临床工作的有效开展，胶质瘤的治疗将取得成功。下面介绍针对胶质瘤特异蛋白治疗手段的进展。

1.肌腱蛋白-C免疫治疗　肌腱蛋白是胶质瘤的特异抗原。临床研究发现，对高度恶性的胶质瘤患者将131Ⅰ标记的肌腱蛋白注入瘤腔内，肿瘤组织可以被特异地标记。应用这种试剂进行Ⅱ期实验发现可以延长患者的寿命，但缺乏客观的对照和双盲性。针对肌腱蛋白的抗体可能有效，但在应用过程中则涉及如何确定靶点，即确保扩散到应用部位外数厘米的范围。同时，抑制肌腱蛋白也可能增强肿瘤的侵袭能力。

2.整合素拮抗剂　反应停最初是作为促睡眠药物，由于其较强的致畸作用而被淘汰，但发现它具有较强的抗血管生成的作用。虽然尚未完全明确，但反应停可以同整合素ανβ3和ανβ5受体结合，抑制由FGF/VEGF诱导的血管生成。同时反应停促进自由基的生成，减弱了NF-κB介导的基因转录。反应停单独应用效果并不明显，若联合细胞毒性药物应用可延长患者的生存时间。因此，抗血管生成药物联合细胞毒性药物可作为治疗的手段。

3.MMP抑制剂　体外研究发现MMP抑制剂可以有效控制胶质瘤细胞的侵袭。但在临床上，MMP一代产品的生物有效性很低，而二代产品有较强的肌肉骨骼和炎症副作用。二期临床力图说明一种不具有细胞毒性的抗肿瘤药物的有效性。而三期临床将MMP抑制剂与细胞毒性药物联合应用，未改善患者的预后，甚至部分对肺癌和胰腺癌患者应用后其存活时间短于应用安慰剂。

4.EGFR抑制剂　在19世纪80年代，出现了针对EGFR的单克隆抗体。第一代产品是小鼠源性的，与人类有免疫性。后来生产了人源性的抗体，对复发性胶质瘤患者进行应用，通过Ⅰ和Ⅱ期实验未见明显的治疗效果，后来被迫停用是因为在肿瘤内部产生强烈的炎症反应。

5.酪氨酸激酶抑制剂　酪氨酸激酶受体的抑制剂可以抑制下游信号通路的磷酸化和激活。Gefitnib是一种有效的酪氨酸激酶受体抑制剂，但在Ⅱ期实验没有证实其有效性。

6.抗血管生成治疗　抗血管生成治疗，即减少肿瘤供血血管的生成，对部分不可治疗肿瘤的研究中发现有效。BAY43-9006是针对VEGF和血小板衍化生长因子受体相关的酪氨酸激酶的抑制剂，对肾细胞瘤有效。Avastin对多种实质性肿瘤有效。抗血管生成得到部分有利的实验结果，可以同抗侵袭治疗相结合。但必须审慎的是，VEGF的抗体在体外可增加胶质瘤细胞的侵袭能力。

总之，虽然对胶质瘤的肿瘤分子机制有了较好的认识，但采取的治疗措施并没有明显提高患者的存活时间。通过对白血病、肺癌和乳腺癌的治疗发现靶点治疗的有效性，提示针对侵袭性相关分子的靶点治疗对胶质瘤的治疗是可能有效的。因此，需要对胶质瘤侵袭的分子机制有更深入的认识，确定同侵袭性关系最密切而且可以作为治疗靶点的基因，完成由实验研究向临床治疗的转化。

二、恶性胶质瘤的转移

恶性胶质瘤是最常见的成人原发颅内肿瘤。中枢神经系统具有如下特殊的解剖和生理特点不利于脑胶质瘤的颅外转移：①缺乏真正的淋巴系统；②致密的静脉窦和硬膜外套阻碍了胶质瘤的浸润；③脑部静脉壁薄而柔软使得管腔易因挤压变扁，且薄壁的脑静脉窦在肿瘤进一步发展前已遭到破坏。此外，新生的脑胶质瘤细胞在神经系统以外的条件下不能生存，脑胶质瘤患者通常较短的生存期使得其来不及发生。因而，脑胶质瘤的颅外转移极为少见。过去一直错误地认为它不发生转移。1926年Cushing曾提出胶质瘤绝对不会引起神经系统外转移，后又纠正为只有胶质母细胞瘤才有可能播散至颅外软组织，且非常罕见。随着研究的深入，发现脑胶质瘤也可以发生转移，只是报道的病例比较少，而且主要是在中枢神经系统内，颅外转移的病例少见。对于恶性胶质瘤患者，显微手术、放射和化学治疗以及其他联合治疗手段延长了生存周期，转移病例也随之增加。Weiss提出中枢神经系统外转移的诊断标准：①临床病史提示中枢神经系统肿瘤必须是原发性肿瘤；②转移灶必须有与颅内肿瘤一致的组织学特征，但允许有不同程度的间变退化；③必须进行全面的尸检排除存在其他原发肿瘤的可能性。

恶性胶质瘤的转移通常发生在中枢神经系统内。中枢神经系统的转移包括颅内转移和向远隔部位脊髓的转移。颅内转移的概率大概是25%，较脊髓转移常见，后者的发生率大概是8.8%。胶质瘤患者出现脊髓或颅外转移症状的平均年龄是41.2岁，常见于38.5至48.0岁。从原发肿瘤的诊断至转移症状出现的间隔时间不确定，平均周期是14.1个月。Saito等研究发现初次手术到确诊转移平均间隔为12.7个月。

脑胶质瘤发生转移涉及多因素、多步骤、多阶段的极其复杂的过程。脑胶质瘤转移的可能途径主要包括：种植性转移、淋巴转移、血行转移及经脑脊液转移。

（一）颅内转移

肿瘤颅内种植的概念是远离原发肿瘤部位，相对强化的室管膜或室管膜下病变，以及脑室外蛛网膜下隙的转移病变。主要发生于大脑半球，以额叶最为多见，其他依次为颞叶/顶叶，少数可见于枕叶/丘脑和基底节等。肿瘤位于后颅窝者较罕见。对于部分病灶有时很难区分是颅内的远隔转移，还是原发肿瘤向较远部位的侵袭。

（二）脊髓转移

脊髓转移病变包括临床上无症状仅是脑脊液（CSF）中出现肿瘤细胞到出现明显的临床症状。在CSF中发现肿瘤细胞种植的概率高达60%，但很少出现脊髓转移的临床症状。Salazar和Rubin对同侧半球多发胶质瘤患者的研究发现，发生脊髓转移的概率是6%；Verotick和Selker对600例胶质瘤患者的研究发现出现脊髓转移症状的概率是2%。Buhl等人在151例胶质瘤患者中发现2例脊髓转移的情况，占1.3%。

恶性胶质瘤的脊髓转移可发生在任何部位，没有倾向性，可累及各区域甚至全脊髓。脊髓转移病变的临床表现取决于病变的部位，可出现背痛、神经根痛、乏力、脊髓病、瘫痪和马尾综合征等。症状表现可以是隐袭的或突发的。转移病变若引起椎骨破坏可以导致急性四肢瘫痪。

（三）颅外转移

1.分布和病史　脑脊膜是脑胶质瘤脊髓外转移的最常见部位。Yung等人对于52例恶性胶质瘤患者的研究发现其中12例发生脑膜转移。Erlich和Davis对25例多型性胶质母细胞瘤患者进行活检，发现发生脑膜转移的概率是20%。脑胶质瘤还可发生中枢神经系统外的转移，如锥体、肝脏、脾脏、头皮、鼻窦、眼眶、颈部淋巴结和腹腔转移。Matsuyama等人报道经过脑室-腹腔分流的患者可发生脊柱、肝脏和脾脏的转移。发生脊髓和颅外转移的胶质瘤患者其预后极差，生存时间从1周至24个月不等。大部分患者在转移病变确诊后存活不超过6个月。在颅内原发病变确诊后1～60个月可以出现恶性胶质瘤转移的症状，间隔时间的差异提示部分患者在诊断之初已有转移灶，也有部分患者最初仅是局限病灶，随后发生转移。

2.胶质瘤颅外转移的机制　影响脑胶质瘤发生转移的因素尚未完全明确。对于儿童幕上恶性胶质瘤，影响转移的因素包括：男性、脑室手术的入路、多点切除和肿瘤性质（恶性少突胶质细胞瘤易发生转移）。

多型性胶质母细胞瘤向颅外的转移通常伴随对正常解剖屏障的破坏。大部分发生转移的恶性胶质瘤患者都经过开颅手术和放射治疗，而且其中大部分还接受过化疗。未接受过手术治疗，在中枢神经系统外发生胶质瘤转移的情况非常罕见。肿瘤切除手术和转移有着相当密切的关系，手术可以破坏颅脑的正常结构，使肿瘤直接向颅外转移，而且可以直接将肿瘤细胞种植播散至颅外，造成淋巴和血行转移。虽然手术不是肿瘤发生转移的必要条件，但手术特别是多次手术可以增加转移的机会。病理活检时活检针道的转移是胶质瘤转移的一种方式。脑室-腹腔分流可引起腹腔的种植性转移。

部分学者认为胶质瘤细胞没有能力穿过脑血管基底膜，而只能附着在上面。血脑屏障的存在阻止了肿瘤细胞向颅外转移，但对发生神经系统外转移的胶质瘤患者，尸检中发现上矢状窦、脑静脉及转移部位的血管中有胶质瘤栓子存在，说明血管壁可被突破，因此，血行转移的途径是存在的。并且，脑胶质瘤患者的血脑屏障受到破坏，血管内皮细胞结合处出现裂缝或网眼，有利于肿瘤细胞向颅外转移。尽管脑内无淋巴循环，但一些对胶质瘤颅外转移的研究显示可伴有颈部多个淋巴结转移，提示淋巴转移不容忽视。

还有学者认为，化疗及放疗、长期激素治疗使免疫功能受损也是影响脑肿瘤转移的主要因素。胶质瘤一般呈扩散、浸润生长，而不是实体瘤生长模式。放、化疗可能使机体抵抗力下降，过度治疗可增加肿瘤细胞播散的可能性。

基因水平的研究发现，不同转移部位的胶质瘤细胞基因表达存在差异，提示可能出现新的亚型。同时，可以通过对基因标志物的分析来判断患者病变的转归。

（四）诊治和预防

由于治疗上缺乏有效手段，所以预防肿瘤组织在治疗过程中的直接播散就更为重要。我们认为应当：①除力争全切除肿瘤外，手术操作时应尽力保护和减少损伤周围组织，加强无瘤操作观念，防止肿瘤种植转移；②应将术野冲洗干净，并尽量缝合硬脑膜以保持其完整性；③凡遇到易转移的肿瘤，术后应及时辅以放疗、化疗；④如需行脑室分流术，则可用带有过滤装置的分流管，以期减少肿瘤经分流管转移。在脑胶质瘤的诊治过程中，要特别注意复发胶质瘤和多次手术，尤其是在病程中存在其他系统的占位病灶，或出现其他系统的症状时，应尽可能详细检查是否为颅外转移。

恶性胶质瘤的脊髓转移不常见，脊髓和神经根的转移引发的症状尚需要更深入的研究。MRI是有效的影像学诊断方法，若MRI条件不允许，可以行CT脊髓成像。目前，关于脊髓转移的MRI成像特点尚缺乏足够的资料。脊髓转移病变的治疗只能缓解症状。目前主要的治疗手段是放射治疗和化学治疗，但化疗缺乏统一的治疗方案。进一步研究需要确定通过MRI影像学或CSF细胞学检测诊断的脊髓转移病变，是否需要尽早采取治疗措施。理论上讲，早期治疗可以控制病变的进展和对脊髓功能的破坏。但在临床上，需要权衡治疗的益处与预防性治疗潜在发病率之间的关系；而且，现有的治疗策略对于非症状性病变缺乏有效的手段。

脑胶质瘤颅外转移的治疗目前尚无统一的规范标准，但应及时进行正确处理，避免转移灶的增大和增多，甚至进一步向其他部位扩散。复发性转移胶质瘤的治疗较棘手，放疗有放射性脑坏死的危险，化疗效果也不甚理想。如情况允许，尤其是单发灶，应尽量手术治疗。也有人认为脑胶质瘤颅外转移一般采用对颅内原发肿瘤有效的化学药物治疗，同时可结合局部放疗。

总之，恶性胶质瘤的脊髓和颅外转移虽有报道但发病率较低，通过临床和尸检发现，分别是1.3%和20%。随着恶性脑胶质瘤局部治疗的发展，转移病变的发生率会增高。目前出现转移病变的胶质瘤患者预后较差，诊断转移病灶后，存活周期不超过6个月。虽然尚未确定早期治疗是否有益，但对疾病过程的认识可以发现有效的早期诊断的方法。因此，需要前瞻性的研究，为本病提供更多的有用信息。对恶性胶质瘤分子机制研究的深入，可能为预防性的筛查和治疗提供有力的手段。