综述：癌细胞跨内皮迁移过程中的内皮激活：死亡之吻与治疗突破之间

《Cellular & Molecular Biology Letters》：Endothelial activation during the diapedesis of cancer cells: between the kiss of death and therapeutic breakthrough

本综述系统阐述了循环肿瘤细胞（CTC）穿越血管内皮屏障（即跨内皮迁移Diapedesis）这一转移级联关键环节中内皮激活的核心作用。文章强调内皮细胞并非被动屏障，而是通过细胞间通讯（包括旁分泌、粘附和近分泌信号）主动参与调控，其中连接蛋白43（Cx43）、血管内皮生长因子（VEGF）等分子是关键介质。作者指出，靶向内皮激活（例如使用非诺贝特等药物）有望成为抑制转移的新策略，但需平衡其对免疫细胞功能的潜在影响。

　　

癌症发展是一个复杂的过程，由正常细胞表观遗传和遗传变化的组合所引发。原发性肿瘤内部的选择性微环境压力促使侵袭性细胞谱系的微进化，这些细胞能高效地渗透循环和淋巴系统，并在远处器官中溢出，启动转移灶的形成。溢出（跨内皮迁移），即循环癌细胞穿透内皮层的多步骤过程，被认为是转移级联中的决定性步骤和瓶颈之一。它限制了恶性肿瘤的播散，同时启动了转移灶的形成。溢出的效率同样取决于循环癌细胞的特性和内皮细胞的局部功能状态，后者对癌细胞和免疫细胞产生的旁分泌、粘附和近分泌刺激保持敏感。

内皮屏障功能

内皮是一道高效且高选择性的屏障，将血液循环中的细胞和分子与实体组织微环境分离开来。衬在血管内部的内皮细胞主动介导循环系统与组织之间的化学物质交换。内皮完整性由细胞间连接确保，这些连接沿着细胞与邻居接触的整个长度结合相邻的内皮细胞。三种主要类型的内皮细胞连接——紧密连接、粘附连接和缝隙连接——协同维持内皮屏障功能。其中，粘附连接通过VE-钙粘蛋白介导的同嗜性相互作用在维持血管完整性、通透性和血管壁重塑中起关键作用。紧密连接则限制离子、溶质和免疫细胞在血流与周围组织之间的通道，尤其在形成血脑屏障（BBB）的血管中尤为发达。缝隙连接由连接蛋白（Connexins）构成，介导相邻细胞之间小分子代谢物的直接扩散（缝隙连接细胞间耦合，GJIC）。这些连接的破坏会导致血管通透性增加、炎症，并促进肿瘤转移。

内皮细胞层的稳定还依赖于其周围的周细胞（微血管特征）或平滑肌细胞。由于它们的收缩活性，血管周围细胞也参与调节血压，稳定内皮的通透性。内皮细胞的局部特性因组织和器官而异，不仅取决于血管大小（微血管/大血管）或类型（静脉 versus 动脉），还取决于组织类型（如血脑屏障 versus 淋巴管）。

免疫细胞的跨内皮迁移

免疫细胞的跨内皮迁移是生理状态下细胞特异性穿透内皮屏障的范例。该过程相对快速，通常需要约2小时。其关键步骤包括：首先，局部炎症信号（如IL-1, IL-6, TNF-α）上调内皮细胞表面的细胞粘附分子（CAMs），促进白细胞通过选择素（P-, L-, E-selectin）与免疫细胞表面受体（如PSGL-1）相互作用，实现沿血管壁的“滚动”。随后，通过整合素（如αLβ2, α4β1）实现稳定粘附。接着，免疫细胞通过“旁细胞”或“穿细胞”途径完成迁移。旁细胞迁移是主要方式，涉及免疫细胞伪足与内皮细胞间连接处受体（如PECAM-1, JAM-A/C, CD99）的相互作用，导致局部VE-钙粘蛋白解离和内皮屏障破坏。穿细胞迁移则涉及免疫细胞直接穿过内皮细胞体，形成跨细胞孔而不破坏细胞间连接。完成迁移后，免疫细胞在趋化因子梯度引导下侵入外层血管壁和邻近基质。

肿瘤细胞的跨内皮迁移

与免疫细胞类似，循环肿瘤细胞（CTC）也采用多种策略穿越内皮屏障。CTC通常比免疫细胞大，机械弹性较低，这决定了其跨内皮迁移更依赖于内皮屏障功能的局部破坏。因此，旁细胞途径是CTC外渗的主要机制。

CTC外渗的初始步骤常涉及在狭窄毛细血管中的机械性滞留（毛细血管阻滞），这促进了CTC与内皮的直接相互作用。CTC可以单细胞形式或与血小板、中性粒细胞形成聚集体（CTC簇）被捕集，这些聚集体能保护CTC并增强其粘附能力。随后，CTC通过形成侵袭伪足（invadopodia）与内皮细胞相互作用。成熟的侵袭伪足包含F-肌动蛋白核心及多种结构蛋白（如contactin, Tks4/5, N-WASP, Arp2/3），它们通过施加机械力并分泌基质金属蛋白酶（如MMP2, MMP9, MT1-MMP）局部破坏内皮连接完整性。

一种独特的CTC外渗机制是血管挤出（angiopellosis），这是CTC簇利用的一种策略。在此过程中，粘附的CTC簇被相邻内皮细胞伸出膜突起形成的管腔内“口袋”所覆盖，随后被主动排出到血管外组织中。内皮细胞的集体机械活性在此过程中至关重要。

免疫系统对癌细胞跨内皮迁移的贡献

免疫细胞积极参与并调控CTC的外渗。中性粒细胞通过β2整合素-ICAM-1相互作用与CTC形成物理聚集体，增强CTC在内皮上的滞留。它们还能通过释放中性粒细胞胞外陷阱（NETs）捕获CTC，保护其免受细胞毒性T淋巴细胞（CD8⁺ T细胞）和自然杀伤细胞（NK细胞）的攻击，并通过β1-整合素介导的相互作用增强CTC外渗。巨噬细胞等分泌的促炎细胞因子（如TNF-α, IL-1β, IL-6）可上调内皮细胞表面的粘附分子（如ICAM-1, VCAM-1, E-选择素），增加血管通透性，从而促进肿瘤细胞粘附和外渗。

转移前微环境（PMN）的形成

原发性肿瘤通过分泌多种信号分子（如TNF-α, IL-6, CCL2, VEGF, TGF-β）和细胞外囊泡，介导与远处器官的长程通讯，塑造利于转移的“土壤”——转移前微环境（PMN）。这些信号招募骨髓来源的细胞（BMDCs），如髓源性抑制细胞（MDSCs）、巨噬细胞、中性粒细胞，导致局部免疫抑制、新生血管生成和细胞外基质（ECM）重塑。ECM的重组可由肿瘤细胞分泌的酶（如LOXL2）诱导，进而增强癌细胞的迁移和对PMN的趋向性。PMN中增加的血管通透性和局部炎症进一步为CTC的外渗、滞留和早期存活创造了有利条件。

癌细胞跨内皮迁移过程中内皮激活的标志

CTC诱导的内皮激活在跨内皮迁移部位表现出几个关键特征。在生物力学层面，内皮细胞发生细胞骨架重排，导致其收缩性增加，形成应力纤维和粘着斑。这促进了细胞间连接的破坏，或是通过内皮细胞的收缩活动，或是通过细胞间连接装置的主动解聚。有时会诱导内皮细胞运动和增殖。内皮细胞也可能对抗激活刺激而发生凋亡/坏死性凋亡。这些变化共同损害了CTC附近区域的内皮屏障功能。

内皮激活的介质

CTC与内皮细胞间的通讯涉及多种介质。物理相互作用通过粘附受体（如整合素）的接合触发内皮内信号传导和细胞骨架重组。旁分泌信号至关重要，CTC分泌的血管活性因子（如VEGF）可诱导内皮-间质转化（EndMT），从而损害屏障功能。CTC分泌的蛋白酶（如MMP2, MMP9）降解内皮下基质，也为CTC的皮下侵袭打开了窗口。

缝隙连接和连接蛋白（特别是Cx43）在CTC与内皮细胞的直接通讯中扮演重要角色。研究表明，Cx43的表达与癌细胞的转移潜力相关。Cx43可能通过GJIC依赖或非依赖的方式（例如通过增强粘附强度）促进CTC的跨内皮迁移。炎症信号（如TNF-α）可上调Cx43，从而增强白细胞与内皮的通讯和迁移。类似的机制也可能存在于CTC的跨内皮迁移中。

内皮激活作为肿瘤治疗靶点

鉴于内皮激活在CTC跨内皮迁移中的重要性，靶向该过程已成为抑制转移的新策略。治疗策略主要集中于两个方面：一是调节CTC与内皮的相互作用（如使用E-选择素拮抗剂uproleselan、抗整合素α_vβ₃抗体etaracizumab）；二是改善内皮屏障功能（如使用Tie1靶向抗体）。然而，抗血管生成疗法（如抗VEGF抗体贝伐珠单抗）在临床应用中显示出局限性，有时甚至可能促进转移。

天然化合物如芦丁（rutin）和地奥司明（diosmin）因其已知的血管保护作用而受到关注，它们可能通过稳定内皮连接来发挥作用。此外，降脂药非诺贝特（fenofibrate）被证明能干扰前列腺癌和肺癌细胞诱导的内皮激活。其作用机制包括抑制癌细胞的旁分泌因子分泌、干扰CTC与内皮细胞间的GJIC，以及通过活性氧（ROS）依赖的途径影响内皮细胞与底层ECM的粘附。这表明重新利用非诺贝特等血管活性药物或可成为抑制转移的辅助策略。

总结与展望

癌细胞的跨内皮迁移是转移级联的关键瓶颈，决定了继发性肿瘤的形成部位。内皮细胞在此过程中扮演主动角色，其激活状态受CTC、免疫和基质细胞发出的旁分泌、粘附和近分泌信号精密调控。内皮细胞表型的组织特异性以及其与CTC表型的“兼容性”，部分解释了不同癌症的器官转移倾向性，丰富了“种子与土壤”学说。未来的研究需要进一步阐明局部内皮表型与特定肿瘤转移器官倾向性之间的具体联系，以及免疫和基质细胞在内皮预调控和激活中的作用。针对癌症相关正常细胞（如内皮细胞）的治疗策略，特别是系统性地稳定内皮屏障，有望成为联合癌症治疗的有力补充。然而，挑战依然存在：抑制跨内皮迁移可能增加对CTC的选择压力，潜在地促进更具侵袭性克隆的进化；而且，癌细胞与免疫细胞的外渗途径存在重叠，要求新策略必须能够特异性靶向癌细胞相关通路，同时保留免疫功能。因此，识别癌细胞和免疫细胞在跨内皮迁移过程中内皮激活的特异性途径，是开发有效且安全的新型抗癌疗法的重要方向。