《Advances in Cancer Biology - Metastasis》：Hepatic Metastasis in Gastrointestinal Cancers: Molecular Drivers, Microenvironmental Cues, and Therapeutic Horizons
摘要专业翻译
消化系统（GI）肿瘤向肝脏的转移是患者死亡的重要原因之一，其发生发展过程复杂，涉及肿瘤细胞自身特性与肝脏微环境的双重重编程。本综述旨在探讨胃癌、结直肠癌和胰腺癌等常见消化系统恶性肿瘤肝转移的分子与细胞机制。首先，从肿瘤细胞角度出发，总结了驱动转移的关键内在改变，包括基因突变、表观遗传调控（如DNA甲基化）、非编码RNA（如miRNA）的作用、上皮-间质转化（EMT）程序的激活，以及某些转录因子和细胞周期蛋白依赖性激酶（CDKs）的异常活化。其次，将肝脏作为转移的“靶器官”，阐述了其独特的局部转移微环境——包括细胞外基质（ECM）（如TNF-α）和特定的肝脏驻留细胞（如肝窦内皮细胞）——并解释了这些组分如何通过复杂相互作用，与循环期游离肿瘤细胞协同，形成有利于肿瘤定植的局部“转移前微环境”。最后，论文讨论了当前的标准治疗方案——主要为手术切除和全身化疗——并审视了新型癌症治疗方法的机遇与挑战，包括抗血管内皮生长因子（VEGF）药物和免疫检查点抑制剂等靶向治疗。本论文强调，要开发针对肝转移的靶向预防、诊断和治疗方法，必须对肝转移机制进行多层面、深入的了解。
论文解读文章
一、研究背景与意义
消化系统肿瘤是严重威胁人类健康的恶性肿瘤类型，其中胃癌、结直肠癌和胰腺癌最为常见。肿瘤转移是导致患者死亡的首要原因，而肝脏是消化系统肿瘤最常见的远处转移靶器官。据统计，约80%的胰腺癌患者、70%的结直肠癌患者和50%的胃癌患者在病程中会发生肝转移，这是导致患者死亡的重要因素。肿瘤转移通常包含播散、休眠和定植三个阶段，合称为转移级联反应。原发肿瘤细胞以循环肿瘤细胞（CTCs）形式通过血液或淋巴系统播散，最终在肝脏毛细血管床滞留并外渗，形成转移起始细胞（MICs）。
不同部位的消化系统肿瘤发生肝转移的途径存在差异：结肠和胰腺来源的恶性肿瘤主要通过门静脉循环侵入肝脏，而胃部恶性肿瘤则多经淋巴转移途径。理解不同消化系统肿瘤类型肝转移的特异性机制，对于制定合理的治疗策略至关重要。然而，肝转移的分子机制极为复杂，涉及肿瘤细胞内在改变与肝脏微环境重塑的多维度协同作用，目前尚缺乏系统性的机制梳理与整合。
二、研究内容与主要结论
本综述系统梳理了消化系统肿瘤肝转移的分子与细胞机制，涵盖肿瘤细胞内在驱动因素和肝脏微环境两方面内容，得出以下核心结论。
2.1 肿瘤细胞肝嗜性的内在驱动因素
肿瘤细胞向肝脏的转移并非随机事件，而是由肿瘤细胞自身获得性能力主动驱动的复杂过程。这一过程根植于肿瘤细胞内发生的一系列深刻的遗传和表型改变，赋予肿瘤细胞“导航系统”和“生存工具”，使其能够脱离原发部位、在循环中存活，并最终在肝脏实质中定植和增殖。
转录可塑性的启动：EMT核心转录因子与表观遗传重编程。 上皮-间质转化（EMT）的激活是肿瘤细胞获得迁移能力、离开原发部位的关键前提。这一转化并非由单一分子触发，而是通过“转录因子驱动的即时信号激活”与“表观遗传调控介导的染色质状态重塑”双向强化正反馈环路完成。Snail家族转录因子在多种消化系统肿瘤中促进EMT并介导肝转移，通过抑制E-钙黏蛋白（E-cadherin）表达、促进多种基质金属蛋白酶（MMPs）表达来增强肿瘤细胞侵袭性。Twist家族同样发挥重要促EMT作用：结直肠癌细胞中Twist过表达与低E-钙黏蛋白表达及肝转移能力增强相关；胃癌细胞中TWIST1通过上调FGFR2促进EMT和转移加速；胰腺癌细胞中缺氧诱导TWIST过表达，通过沉默E-钙黏蛋白和p16促进EMT和远处转移。
除核心EMT转录因子外，不同消化系统肿瘤的肝转移还受各自特征性转录因子程序的精准调控。胃癌中，STAT3与GSK-3β协同促进肿瘤细胞侵袭和转移，同时与NF-κB协同促进癌细胞迁移和侵袭；SLITRK4通过TrkB相关信号阻止细胞死亡，促进肝转移；EGR1与乙酰肝素酶（HPA）的转录调控显著相关，参与促进细胞外微环境重塑。结直肠癌中，HNF6和FOXM1表达上调参与肝转移发生；肝脏特异性转录因子FOXA2和HNF1A与获得的增强子结合，激活肝脏特异性基因转录，促进结直肠癌肝转移。胰腺癌中，KLF8通过Fhl2转录驱动癌细胞侵袭行为；PPARG低表达促进FGF21转录，显著增加肿瘤进展；ETV1通过促进Sparc和Has2表达促进转移生长；C/EBPδ通过抑制血小板活化因子受体（PAFR）增加癌细胞外渗。
值得关注的是，转录因子对EMT的驱动并非发生在“表观遗传空白”的染色质上。Snail和Twist等转录因子可直接招募表观遗传修饰复合物（如PRC2中的EZH2）至CDH1基因启动子区域，介导组蛋白H3K27三甲基化，为DNA甲基转移酶（DNMTs）的招募“扫清道路”。反之，启动子区CpG岛的高甲基化（如胃癌和结直肠癌中常见的CIMP表型）可显著改变染色质三维结构，封闭转录因子结合位点，使Snail等诱导的基因沉默不可逆。这种“转录因子引导定位、DNA甲基化负责锁定”的协同模式，解释了部分肿瘤即使在缺氧缓解后仍能维持EMT表型的原因。
非编码RNA的精准调控网络。 转录因子和CpG岛异常甲基化构成肿瘤细胞EMT发生的基础，但在转移过程中，肿瘤细胞常面临缺氧和营养缺乏等微环境应激，需要更快速可逆的调控机制来微调基因表达。非编码RNA（ncRNAs）恰好发挥这一作用，可在转录后水平快速响应外部信号，动态调控EMT核心因子表达。
miRNA在消化系统肿瘤肝转移中具有双重作用。促进性miRNA方面：胃癌中miRNA-10b通过NF-κB信号通路诱导Cyclin D1并抑制E-钙黏蛋白等EMT标志物；结直肠癌中miR-200和miR-141抑制癌细胞凋亡并促进迁移。抑制性miRNA方面：胃癌中miR-212通过下调桩蛋白（PXN）基因降低肿瘤侵袭性；胰腺癌中miR-29c通过下调MMP2表达抑制癌细胞侵袭。
外泌体携带的miRNA在肝转移中也发挥重要作用。高侵袭性胃癌细胞分泌的外泌体中的miR-196a-1，通过下调低侵袭性胃癌细胞中分泌型卷曲相关蛋白1（SFRP1）表达，增强其侵袭性和肝转移发展。结直肠癌细胞分泌的外泌体miRNA-29a和miRNA-638可通过减少紧密连接蛋白（如ZO-1）表达，增加血管内皮通透性，促进转移。
多种lncRNA被证实促进消化系统肿瘤肝转移。胰腺癌中lncRNA ZFAS1通过作为ceRNA吸附miR-497-5p，上调HMGA2表达，促进癌细胞增殖和转移；胃癌中lncRNA HULC通过调控miRNA-9-5p/MYH9轴加速肿瘤进展；结直肠癌中lncRNA NORAD通过竞争性抑制miR-202-5p增强肿瘤细胞增殖、迁移和侵袭；lncRNA UICLM通过ceRNA机制调控microRNA-215影响ZEB2表达，促进肝转移；lncRNA AC093818.1通过促进PDK1、p-AKT1和p-mTOR表达水平升高，增强胃癌细胞转移能力。
转移执行工具：细胞周期激酶与基质降解酶。 获得“可塑性”（EMT）和“动态调控能力”（ncRNA）后，肿瘤细胞要完成向肝血窦毛细血管的物理迁移，还需配备两个核心“执行器”：驱动细胞周期加速以支持克隆扩增的激酶系统（CDKs），以及降解基底膜和细胞外基质屏障的蛋白水解酶系统（MMPs）。
CDK8在结直肠癌中发挥独特的分子桥梁作用：高表达CDK8并不直接影响肿瘤细胞体外增殖速率，但能显著促进体内肝转移。其机制在于CDK8激活TGF-β/Smad信号通路并直接转录抑制组织金属蛋白酶抑制剂3（TIMP3）表达，解除TIMP3对MMPs（尤其是MMP-2/9）的抑制作用，导致MMPs活性显著增加，形成有利于癌细胞局部外渗的微环境。这一发现具有重要的转化意义：CDK8抑制剂可能并非通过传统“抗增殖”机制起作用，而是通过重塑TIMP/MMP平衡来阻断转移。此外，CDK2在胃癌中促进肿瘤细胞G1期向S期转变，与肝转移显著相关；CDK1与肿瘤组织中IDO1和PD-1等免疫相关分子正相关，通过影响肿瘤细胞免疫逃逸促进转移；CDK8还可通过上调Wnt/β-catenin信号通路辅助结直肠癌细胞肝转移，而Wnt/β-catenin信号通路的激活可干扰CD8+ T细胞浸润并促进调节性T细胞（Tregs）生成，帮助肿瘤细胞实现免疫逃逸。
MMPs可降解细胞外基质中的多种蛋白成分，破坏肿瘤侵袭的组织学屏障。MMP-9在胃癌和胰腺癌中与肿瘤分期、浸润深度和远处转移正相关，通过PI3K/AKT/Snail依赖性通路促进EMT和远处转移；在结肠癌中，MMP-9通过CCL7/CCR3轴促进肿瘤细胞侵袭性伪足形成和胶原降解，促进肝转移。MMP-28与胃癌浸润深度和远处转移显著相关。MMPs的活性受TIMPs特异性调控，TIMP-1在肝实质界面主要由活化的肝星状细胞（HSCs）表达，可能参与肿瘤诱导的血管生成。
瘤外调控因素的干预：微生物群与全身炎症的远程助推。 肠道微生物及其代谢产物可通过门静脉进入肝脏，重塑整体免疫格局，对肿瘤细胞内在通路发挥深远的远程调控。肠道微生物通过触发相关炎症和改变肿瘤微环境免疫状态影响肿瘤发展。产大肠杆菌素毒素的PKS+大肠杆菌可通过DNA损伤信号级联促进结直肠细胞肿瘤发生；产肠毒素脆弱拟杆菌（ETBF）通过分泌BFT毒素促进肿瘤相关Th17细胞产生IL-17和致瘤性炎症。
肠道微生物群本身在肝转移进展中也发生多样性改变。肝转移模型中，肠道微生物群可能通过影响肠道乃至全身炎症水平（包括IL-8、IL-13、CCL3和CCL4等因子升高）促进肝转移。使用广谱口服抗生素（如万古霉素、氨苄青霉素和两性霉素B）消除肠道细菌后，胰腺癌和结直肠癌及其肝转移的肿瘤负荷显著降低，其机制与肿瘤微环境中T细胞IFN-γ分泌增加、IL-17A和IL-10降低有关。临床研究显示，长效口服抗生素甲硝唑可降低结直肠癌患者术后肝转移的发生率。此外，具核梭杆菌（F. nucleatum）通过下调肿瘤微环境中NK和T细胞细胞毒性，促进结直肠癌细胞免疫逃逸。
2.2 肝脏微环境相关因素
肿瘤细胞恶性转化后，能否成功转移至远处部位，关键取决于靶器官是否提供支持其植入和生长的“土壤”。肝脏作为消化系统肿瘤最常见的转移靶器官，并非被动接受者，其微环境会受原发肿瘤“远程教育”和“主动重塑”，演变为有利于转移的“转移前微环境”。
细胞外基质重塑。 肝脏细胞外基质（ECM）经历深刻的生化（如促炎细胞因子）和生物物理（如LOX介导的交联）改变，积极促进CTC黏附、外渗和定植。肝细胞释放的多种细胞因子（如TNF-α、IL-1β、IL-6等）与肝转移率正相关。TNF-α具有两面性：一方面，缺血再灌注后髓系细胞（主要是KCs和募集的单核细胞）产生的TNF可直接诱导癌细胞凋亡并下调TGF-β和HO-1等多种免疫抑制分子表达，抑制肝转移发展；另一方面，TNF-α可刺激CAFs活化、MMPs产生，并刺激癌细胞NF-κB信号通路促进定植。肝细胞表达的组织酸富糖蛋白（HRG）通过erbB3/erbB2信号作用于癌细胞，增强整合素αvβ5表达，激活KCs并诱导促炎性S100A8和S100P表达。肝细胞生长因子样蛋白（HGFL）主要以无活性前体形式由肝细胞合成和分泌，与癌细胞表面Ron受体结合后被激活，诱导细胞内信号级联，促进细胞生长、运动和侵袭。在胰腺癌小鼠模型中，肝细胞表现出STAT3激活和血清淀粉样蛋白（SAA）产生增加，肝细胞自分泌的IL-6-STAT3-SAA信号形成促转移生态位。SAA作为IL-6下游的急性期反应物，通过促进IL-6相关炎症反应，招募F4/80+巨噬细胞和Ly6G+中性粒细胞等髓系细胞，促进肝损伤期间纤维化，与肿瘤细胞免疫逃逸相关。
赖氨酰氧化酶（LOX）是一种胺氧化酶，通常由成纤维细胞释放，存在于胶原和弹性纤维中维持细胞外基质稳定。在消化系统肿瘤肝转移的肝脏环境中，LOX主要由肿瘤相关成纤维细胞（CAFs）释放。LOX高表达是胃癌、胰腺癌和结直肠癌肝转移的显著标志。机制上，CAFs释放的LOX作用于胃癌细胞TGF-β/IGF1通路，上调的TGF-β/IGF1信号通路加速胃癌细胞EMT进程并促进糖酵解通路激活，参与“瓦伯格效应”过程。LOX还可通过调节细胞外基质硬度促进重塑，影响肿瘤细胞转移。LOX抑制可阻断MMP-2和MMP-9的表达和分泌，减少肝转移发生，可能通过改变PDGF-PDGFR通路介导。
肿瘤细胞-肝细胞相互作用。 除细胞基质变化外，多种肝脏驻留细胞也通过细胞间相互作用参与消化系统肿瘤肝转移。
库普弗细胞（KCs）是肝脏驻留巨噬细胞，在肝转移中具有双重作用。早期阶段，KCs可通过吞噬作用和释放细胞毒性细胞因子抑制肿瘤细胞黏附和迁移。但在肿瘤发展后期，KCs可能促进肝转移：胰腺癌中，KCs通过分泌颗粒使相关成纤维细胞分泌骨保护素，形成有利于转移瘤持续生长的纤维微环境；其分泌的TGF-β1通过JAK/STAT3信号通路导致CAFs活化。胃癌中，KCs来源的外泌体ApoE转入胃癌细胞后激活PI3K/AKT通路，促进细胞骨架重排和迁移。KCs的极化状态也影响其参与肝转移的方式：M2极化的KCs通常与促肿瘤作用相关，而M1极化的KCs可能表现出抗肿瘤作用。胰腺癌小鼠模型中，β-葡聚糖激活的M1极化KC抑制癌细胞增殖并刺激T细胞介导的抗肝转移免疫；结直肠癌中，ORM1过表达的肿瘤细胞通过激活PI3K/AKT通路刺激肿瘤相关巨噬细胞M2极化，M2极化KCs通过TGF-β信号通路促进肿瘤细胞EMT，进一步促进转移。
骨髓来源抑制细胞（MDSCs）是肿瘤微环境中增多的免疫抑制细胞。MDSC介导的免疫抑制是肿瘤进展的关键机制之一，可能通过肿瘤细胞逃避免疫监视促进隐匿性转移的出现。胃癌、结直肠癌和胰腺癌细胞会上调程序性死亡配体1（PD-L1）释放抑制信号，通过肿瘤微环境中MDSCs促进肿瘤细胞存活和进展。S1PR1-STAT3-IL-6-MDSCs轴诱导的MDSCs可通过调控肝脏免疫形成肝脏转移前生态位，促进器官特异性转移。肝细胞表达的CCRK（CDK20）上调介导多形核髓系来源抑制细胞（PMN-MDSC）浸润增加，可导致免疫监视破坏。门静脉血中MDSC与凋亡抵抗性CTC（A-CTC）的关联可能构成门脉循环中的免疫抑制环境，促进CTC存活。
肝窦内皮细胞（LSECs）是肝窦的主要组成细胞，其免疫功能主要包括抗原呈递、免疫细胞招募和内吞作用。肿瘤细胞通过血流播散至肝脏时会在肝血窦毛细血管中滞留，部分肿瘤细胞被驻留KCs通过免疫监视清除，幸存者通过外渗进入窦周间隙开始定植。LSECs通过表达细胞间黏附分子（ICAM-1）促进肿瘤细胞黏附和浸润，并通过分泌多种细胞因子和生长因子调节肝转移周围环境。慢性肝病和肝纤维化背景下，LSECs通过分泌VEGF促进肿瘤组织转移，通过自身包绕形成毛细血管招募免疫细胞、促进肝细胞脂肪变性、激活星状细胞和基质细胞，促进肝细胞变性和肝纤维化。LSECs与肝星状细胞相互作用通过激活DDR1调节基质重塑，促进肝转移。结直肠癌中，癌细胞通过TNF-α-MMP9机制诱导LSEC细胞内间隙形成，促进转移；LSECs分泌的凝集素通过促进c-Met表达促进癌细胞迁移。另一方面，持续IFNα治疗可使LSECs形成抗转移屏障，其特征为肝窦内皮细胞去窦化（denestion）和细胞外基质产生减少，支持抗肿瘤CD8+ T细胞产生增加。
中性粒细胞在消化系统肿瘤肝转移中通过多种途径发挥作用。胰腺癌中，肿瘤通过GJB3将cAMP转移至中性粒细胞驱动其极化，促进肝转移；其他免疫细胞通过CXCL5/CXCR2通路招募的中性粒细胞进入肝脏微环境后包围过路肿瘤细胞，形成屏障阻碍其他细胞与肿瘤细胞相互作用，促进胰腺癌细胞免疫逃逸。中性粒细胞通过转录因子调控上调LDHA、CCL17和PD-L1水平，阻碍T细胞功能。胃癌肝转移中，中性粒细胞来源的细胞因子FAM3C通过JNK-ZEB1/Snail信号通路促进胃癌细胞EMT，增强其转移能力。N2型中性粒细胞通过细胞外囊泡分泌miR-4745-5p促进肿瘤细胞迁移能力；产生IL-17的中性粒细胞通过诱导肝脏血管生成进一步支持肿瘤生长和扩散。中性粒细胞胞外陷阱（NETs）与多种消化系统肿瘤的进展和扩散相关：胰腺癌肿瘤微环境中，NETs可直接抑制T细胞功能协助癌细胞免疫逃逸，还可通过EGFR/ERK通路参与诱导肿瘤细胞EMT；结直肠癌中，NETs通过IL-8上调的正反馈激活捕获肿瘤细胞，刺激其增殖和侵袭。
肝星状细胞（HSCs）是位于肝窦周隙的驻留细胞，约占肝脏全部驻留细胞的10%。HSCs通过与肝脏微环境中其他细胞相互作用参与肝纤维化，而纤维化可创造“促转移”微环境。胰腺癌中，癌细胞表面分泌的细胞外囊泡（EVs）释放Netrin-1，通过激活肝星状细胞并增加波形蛋白（vimentin）制备转移生态位，再通过RAR/RXR和Elf3信号正向激活弥散肿瘤细胞中的Netrin-1。结直肠癌肝转移中，癌细胞可激活CXCR4/TGF-β1轴将HSCs转化为CAFs，促进肝脏微环境纤维化，同时促进癌细胞TGF-β1分泌增强其植入。HSCs还通过诱导T细胞低反应性和凋亡、促进调节性T细胞扩增形成免疫抑制微环境。结直肠癌肝转移中，HSC通过HGF/c-Met激活和CD4+FOXP3+Treg改变诱导肿瘤免疫逃逸。脂肪变性肝脏微环境中，活化HSC释放IL-1α、VEGF和TGF-β促进多种肿瘤细胞转移。HSCs还显著影响多种消化系统肿瘤细胞的增殖、侵袭和迁移：胃癌中，HSCs获得TAF特性后通过Wnt/β-catenin通路促进胃癌细胞EMT；肿瘤细胞分泌的PDGFB激活HSCs后，HSCs分泌HGF，通过PI3K/AKT通路增强胃癌细胞侵袭和转移；HSCs释放的HGF通过c-Met/PI3K/AKT/mTOR通路激活结直肠癌细胞SREBP2依赖性胆固醇生物合成通路，使肿瘤细胞代谢表型转变为异常的胆固醇依赖状态，加速肝转移。
血管生成与淋巴管生成。 肿瘤细胞通过分泌多种促血管生成分子促进血管生成，以支持其在肝脏的定植。VEGF在胃癌、胰腺癌和结直肠癌等多种消化系统肿瘤的新生血管生成中处于核心地位。VEGF高表达与胰腺癌、胃癌和结直肠癌的肝转移密切相关，抑制VEGF功能可显著减少肝转移。胃癌细胞通过激活KRAS信号通路增加VEGF-A产生，刺激肿瘤生长和播散。MACC1（结肠癌转移相关蛋白1）通过上调癌细胞VEGF-C和VEGF-D表达，促进淋巴管生成和血管生成，促进胃癌远处转移。结直肠癌中，癌细胞释放的VEGF-C与其受体相互作用，促进肝转移。
三、关键技术方法
本综述为系统性文献综述，主要基于对消化系统肿瘤肝转移领域已发表研究文献的系统梳理、归纳和整合。综述整合了来自细胞实验、动物模型（包括小鼠胰腺癌、结直肠癌和胃癌肝转移模型）和临床样本研究的证据。临床样本来源包括胃癌、结直肠癌和胰腺癌患者的肿瘤组织、外周血和肝脏转移灶样本。研究方法涵盖分子生物学技术（如基因表达分析、DNA甲基化分析、miRNA和lncRNA表达检测）、细胞功能实验（如增殖、迁移、侵袭能力检测）、动物体内实验（如肝转移模型建立、抗生素处理）以及临床相关性分析。
四、讨论与结论
本综述系统阐述了消化系统肿瘤肝转移的复杂机制，强调这是一个由肿瘤细胞内在改变与肝脏微环境重塑协同驱动的多阶段过程。在肿瘤细胞方面，EMT核心转录因子（Snail、Twist家族）与表观遗传重编程形成双向强化正反馈环路，奠定转移的分子基础；非编码RNA提供快速可逆的动态调控能力；CDKs和MMPs构成物理层面的“执行工具”；肠道微生物群则通过远程调控肝脏免疫微环境提供“外源助推”。在肝脏微环境方面，细胞外基质重塑（包括肝细胞衍生物和LOX介导的交联）、多种肝脏驻留细胞（KCs、MDSCs、LSECs、中性粒细胞、HSCs）的相互作用，以及血管生成和淋巴管生成，共同构建有利于肿瘤定植的“转移前微环境”。
当前消化系统肿瘤肝转移的标准治疗方案主要为手术切除和全身化疗，但疗效有限。新型治疗方法的机遇包括靶向治疗（如抗VEGF药物）和免疫检查点抑制剂。然而，肝转移机制的复杂性、肿瘤异质性以及微环境的动态重塑给治疗带来巨大挑战。本综述强调，要开发针对肝转移的靶向预防、诊断和治疗方法，必须对肝转移机制进行多层面、深入的了解。未来研究需要进一步阐明不同消化系统肿瘤类型肝转移的特异性机制，探索微生物群与肿瘤内在基因型之间的因果关系和具体效应分子，并开发联合靶向肿瘤细胞内在通路与肝脏微环境的新型治疗策略。
