CO2气腹腹腔镜术后肿瘤转移与粘附分子的变化
作者：李鑫磊，张华多， 孙世波
【摘要】 粘附分子在肿瘤转移中起重要作用。CO2气腹腹腔镜手术粘附分子会发生变化，这种变化可能促进肿瘤转移。本文对CO2气腹腹腔镜手术粘附分子的变化与肿瘤转移的关系、机制及预防作简要综述。
【关键词】 腹腔镜术；粘附分子；肿瘤；综述
自从90年代初CO2气腹被应用于腹腔镜各种恶性肿瘤的手术以来，不断有术后局部转移的病案报道。腹腔镜肿瘤的安全性一直备受关注。粘附分子在肿瘤转移过程中起重要作用，辅助肿瘤细胞从原发灶逃逸，粘附种植于其他部位。本文对CO2气腹腹腔镜手术粘附分子的变化与肿瘤转移的关系、机制及预防作简要综述。
1 粘附分子与肿瘤转移的关系
细胞粘附分子（CAM）大都为糖蛋白，根据结构特点，可将其分为钙粘着蛋白家族、免疫球蛋白超家族、选择素家族、整合素家族和其他未分类的粘附分子［１］。粘附分子介导癌细胞与周围组织相互作用是诱发侵袭和转移的前提条件。细胞表面不同粘附分子的不同表达水平具有不同的生物学结局。介导同种细胞互相粘附的粘附分子，使肿瘤细胞之间保持密切接触而难以脱离原发灶，原发灶癌细胞表面粘附分子表达降低可导致细胞之间粘附性的下降，使肿瘤细胞容易脱离原发灶，是形成转移的第一步；而介导细胞－基质结合的粘附分子在癌细胞表面的高表达则有利于“着床”。往往与淋巴、血行转移灶形成相关［25］。腹腔镜手术中需要重点介绍的粘附分子有以下几种：(1)E钙粘着蛋白：属于钙粘着蛋白家族，它是一种跨膜蛋白，它能与细胞内连接蛋白形成复合物，进而与细胞骨架连接，参与形成和保护正常细胞之间的连接，大量实验和临床研究证实:E钙粘着蛋白基因是重要的肿瘤转移抑制基因，其表达降低促进肿瘤细胞脱离原发灶;(2)细胞间粘附分子（ICAM1或CD54）：属于免疫球蛋白超家族。其配体是白细胞功能抗原LFA1，它与肿瘤的一些生物学行为如分化程度、侵袭及转移均有联系;(3)E－选择素：属于选择素家族;(4)α整合素、β整合素：属于整合素家族;(5)CD44：属于其他未分类的粘附分子，它是一种分布广泛的跨膜粘蛋白分子，是基质中透明质酸的受体，具有参与信号传递、促进细胞间粘附等多种生物学功能，表达CD44分子高的肿瘤细胞通过与细胞外基质中的透明质酸、血管内皮细胞的粘附，赋予肿瘤细胞很强的侵出行为及细胞的迁移能力，从而构成肿瘤细胞的侵袭性和易转移性。CD44V6是CD44基因拼接变构体CD44V之一。CD44V6的异常表达与大肠癌的浸润转移有关［6］。
2 CO2气腹与肿瘤细胞表达粘附分子的变化
2.1 体外实验 Kim等［7］为了研究体外CO2气腹模型对E钙粘着蛋白、CD44 、ICAM1、ICAM2表达的影响，将CX2和 CC531结肠癌细胞（人或鼠）暴露于CO2气腹下，分别于CO2气体处理后0h、12h、24h、48h和72h测量以上粘附分子的变化。对照组暴露于空气中。结果CO2气体处理的潜伏期内E钙粘着蛋白表达显著增高，在处理后48h又明显降低（与空气组差异有显著性）。CO2气体处理组CD44表达在12h、48h、和72h都明显高于空气组。ICAM1表达在CO2气体处理后不久即明显增高。 ICAM2在CO2气腹组和空气组中的表达无明显差别［7］。这个实验说明，CO2气体在体外对肿瘤表达粘附分子会产生短暂的影响，而这种影响可能会促进肿瘤转移。
2.2 动物实验 动物实验方面，由于实验方法、肿瘤细胞和细胞种植的部位不同，实验结论略有差异，但共同的是粘附分子表达较高的组，肿瘤转移显著。
2.2.1 腹腔镜手术组肿瘤转移显著 Leister等［8］在裸鼠上腹部注入人结肠癌细胞建立肿瘤模型后，将裸鼠分为腹腔镜组、开腹组和空白对照组。术后14d运用免疫组化的方法测量肿瘤组织E钙粘着素、α和β整合素、CD44V5、CD44V6表达的变化。结果发现，腹腔镜组肿瘤重量明显大于开腹组和对照组。在腹腔镜组α整合素表达减少而β整合素、CD44V5、CD44V6表达增高。他认为粘附分子的变化是腹腔镜组肿瘤重量增加的原因。
2.2.2 CO2气腹组和开腹组肿瘤转移无显著差异但均高于免气腹腹腔镜组 Gutt等［9］在鼠门静脉注入50 000 C531结肠癌细胞，观察肝肿瘤生长情况。结果发现CO2气腹组和开腹组在肿瘤生长、CD44表达方面无明显差别，而免气腹腹腔镜组相对于CO2气腹组和开腹组肿瘤生长受抑、CD44表达降低。
3 不同气腹压力、作用时间对结肠癌细胞表达粘附分子的影响
郑民华等［10］探讨了不同压力下持续性CO2气腹对结肠癌细胞表面粘附分子表达的影响。建立体外气腹模型，选用人结肠癌细胞株SW1116，分别在不同压力CO2（6mm Hg、9mm Hg、12mm Hg和15mm Hg）以及常规条件下暴露1h，应用流式细胞技术（FACSCAN）监测粘附分子E钙粘着蛋白、ICAM1、CD44、E选择素于处理后0h、12h、24h、48h及72h在结肠癌细胞表面的表达。结果，SW1116经6mm Hg压力CO2气腹处理后表面ICAM1、CD44表达显著增强，9mm Hg CO2气体处理后，E选择素、E钙粘着蛋白和CD44表达显著增高，15mm Hg压力CO2处理后，E钙粘着蛋白表达增强，与处理前表达水平差异均有显著性（P＜0.05），上述粘附分子的表达在各压力CO2处理后72h之前均降至处理前水平（P＞0.05）。随CO2气腹压的增高，E钙粘着蛋白、CD44和ICAM1表达量逐渐降低。CO2气腹能对肿瘤细胞表面的粘附分子表达产生一过性双向影响。随着CO2气腹压的增高，可抑制粘附分子表达的增强。
4 腔镜术后腹壁转移与粘附分子的关系
Tahara等［11］研究了CO2气腹后，腹膜粘附分子的变化。他们将鼠经4～6mm Hg CO2气腹处理30min后，分别在24h、48h、72h后处死，切除腹膜，测定腹膜内细胞间粘附分子ICAM1、VCAM1、CD44、Ecadherin、Pcadherin和Ncadherin的mRNA表达结果发现，表达Pcadherin的mRNA在48h显著增加，而在CO2气腹处理后72h返回至控制前水平；CD44表达逐渐增加，在48h时，达到高峰；在CO2气腹处理后72h也返回到控制前水平。他认为粘附分子的这种变化是由CO2气腹后间皮细胞的损伤修复过程所介导的。Ziprin等［12］则通过体外实验进一步研究气腹对腹膜粘附分子的影响是否促进肿瘤转移。他将结肠癌细胞和单层的间皮细胞分别暴露于CO2、氮气和空气中，通过流式细胞数测定细胞粘附性的改变。结果，暴露在气腹条件下，肿瘤细胞与单层间皮细胞的粘附性增加，这与间皮细胞表达细胞间粘附分子ICAM1增多相关，可以被核因子Kappaβ调节，这种粘附增强可通过抑制ICAM1而停止，说明了腹腔镜检查所致环境的改变将增加间皮细胞对肿瘤细胞粘附的灵敏度，可能因此使结肠肿瘤细胞与间皮细胞的粘附能力增强，促进肿瘤细胞腹腔内转移的发生。
5 调控CO2气腹下粘附分子的作用进行肿瘤转移的预防
5.1 癌细胞与细胞外基质的相互作用过程，可以被RGD多肽链拮抗 血浆中的粘附分子可介导癌细胞与血管内皮细胞的粘附。Hirabayashi等［13］将RGD应用于腹腔镜手术的实验中。他向雌性BALB/C裸鼠腹部注入5×105人胃癌细胞（MKN45），CO2气腹处理后，再将这130只鼠分为六组，连续5d向腹膜内注入不同抗体或肽段。(1)第一组：透明质酸＋抗整合素;(2)第二组：抗整合素;(3)第三组：透明质酸＋CD44抗体;(4)第四组：CD44抗体;(5)第五组：RGD肽段;(6)第六组： 伪RGD肽段（FC336）。CO2气腹处理3周后，测定肿瘤局部转移的频率和重量时发现：(1)抗整合素抗体显著降低局部转移肿瘤的重量(无透明质酸组)，但不降低肿瘤局部转移的频率;(2)透明质酸组（无论是抗整合素组或抗CD44抗体组）肿瘤局部转移的重量和频率都明显下降;(3)RGD肽段和FC336也抑制局部转移，但具有剂量依赖性。电镜扫描也显示，早期的局部转移与自由的肿瘤细胞粘附到大片状蛋白相关，这与RGD肽段介导的整合及与CD44绑定关系密切［14］。Hirabayashi等［13］认为细胞粘附分子CD44和整合素在肿瘤局部转移的中起重要作用，在气腹肿瘤外科治疗中，经腹膜内注入RGD肽段或伪RGD肽段（FC336）能防止局部转移。
5.2 其他方法 Gutt等［9］提出免气腹替代CO2气腹能减弱对粘附分子的影响，从而抑制肿瘤转移。蔡开琳等［15］提出氮气对肿瘤细胞表达粘附分子的促进作用弱于CO2，序贯应用氮气、CO2可抑制肿瘤转移。
粘附分子在肿瘤转移过程中起重要作用。肿瘤细胞粘附分子的表达在CO2气腹条件下可以产生短暂的变化，如E钙粘着素降低、CD44升高 、ICAM1 升高、血管内皮生长因子升高，这种变化可以促进肿瘤的转移。E钙粘着蛋白主要在肿瘤转移的起始阶段起作用，它表达降低可导致肿瘤细胞之间粘附性的下降，使肿瘤细胞易于脱离原发灶。 CD44 、ICAM1 、血管内皮生长因子则在转移起始以后起作用。它们的升高可以促进自由的肿瘤细胞与细胞外基质、白细胞、血管内皮细胞的粘附，增加了肿瘤细胞与周围环境的密切接触，有利于肿瘤的浸润和转移。粘附分子在腹壁表达的变化，使腹壁细胞与肿瘤细胞的粘附性增加。促进了肿瘤细胞的腹壁转移。通过粘附分子模体RGD的应用，可以抑制肿瘤的局部转移。免气腹替代CO2气腹或序贯应用氮气、CO2也可抑制肿瘤转移。粘附分子在肿瘤转移中究竟起多少作用及具体机制还需要电镜和分子生物学的进一步研究。
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