肝转移与脑转移的组织病理学生长模式：转移级联动态生物学终点及其临床治疗意义

《Cancer and Metastasis Reviews》：Histopathological growth patterns represent a dynamic biological and clinically-relevant terminus of the metastatic cascade

　　

转移级联（metastatic cascade）描述了癌细胞从原发肿瘤迁移至远处转移部位的一系列步骤。成功定植并形成大转移灶通常被视为转移级联的终点。然而，越来越多的文献指出，已建立的转移灶在生长过程中存在肿瘤间与肿瘤内异质性（inter- and intra-tumoral heterogeneity），其表现形式为不同的组织病理学生长模式（histopathological growth patterns，HGPs）。HGPs指转移灶所在器官内癌细胞、基质细胞与实质细胞之间的动态界面。在肝、脑等多个转移微环境（metastatic niches）中，已描述出独特的HGPs，这些模式揭示了内在疾病生物学特征，并对患者生存及治疗反应具有重要临床意义。借助新兴技术，近期研究已在空间层面揭示了不同转移部位癌细胞与肿瘤微环境相互作用的细节。本文综述了成人实体瘤肝转移与脑转移背景下，癌细胞与肝脏或脑组织固有细胞之间动态相互作用的临床及生物学意义。在适用之处，研究人员对不同转移部位进行了比较，并识别出HGP及肿瘤微环境组分可被用于治疗干预的共性主题。

主体内容总结

1 引言

转移是癌细胞从原发部位扩散至远处器官的过程，描述该过程的框架称为转移级联（metastatic cascade），包括原发肿瘤形成、局部侵袭、进入血流或淋巴系统、循环中存活并在远处器官停滞、外渗进入转移部位，以及休眠或转移性生长至临床可检测转移灶等步骤。尽管级联各环节均已被广泛研究，但成功定植的最后阶段——转移灶在异质环境中的生长——正受到新的关注，这得益于单细胞DNA/RNA测序及空间组学技术（蛋白质组学、转录组学、代谢组学）的发展。转移灶是动态结构，癌细胞与实质细胞、脉管系统及常驻或浸润免疫细胞之间存在持续演变的相互作用，这些相互作用既发生在转移灶内部，也发生在肿瘤—器官界面，后者即组织病理学生长模式（HGPs）的定义区域。肝、脑、肺及腹膜等多个转移微环境中均存在独特的HGPs，其反映了潜在疾病生物学特征，并可作为治疗反应的预测性生物标志物。本综述聚焦肝转移（LM）和脑转移（BrM）两个HGP概念已得到充分发展的转移部位。

2 组织病理学生长模式是转移性癌症患者的预测性与预后性生物标志物

HGPs捕捉转移灶与受累器官界面的特征，源于转移性癌细胞与构成局部微环境的实质细胞和基质细胞之间的动态相互作用。本节概述支持HGPs作为与临床结局相关的预后生物标志物及用于推断特定治疗反应性的预测性生物标志物的临床数据。

2.1 肝转移生长模式的组织病理学

结直肠癌（CRC）肝转移存在三种已定义的HGPs：包裹型（encapsulated，eHGP）、推挤型（pushing，pHGP）和替代型（replacement，rHGP），可通过苏木精—伊红染色切片在肿瘤—肝脏界面进行光学显微镜评估。包裹型生长模式中，转移灶与肝实质之间由纤维基质层分隔，肿瘤细胞与肝细胞无直接接触，富含I型和IV型胶原，并表现出广泛的基质重塑和血管生成。替代型肝转移中，癌细胞围绕并共选肝脏原有的肝窦脉管系统，在肿瘤—肝脏界面缺乏血管生成。推挤型是最罕见的生长模式，肝细胞板被增殖的转移癌细胞推开并压缩，与转移灶周缘平行排列，血管化依赖血管生成。

2.2 结直肠癌肝转移中HGPs的临床意义

HGPs的预后影响在手术切除的CRC LM患者中研究最为广泛。大型多中心队列研究表明，纯包裹型CRC LM患者的5年和10年总生存期（OS）显著优于存在任何程度非包裹性生长的患者。一项纳入36项研究的系统综述和荟萃分析显示，具有eHGP特征的LM患者OS显著改善，风险比约为0.6。当前评分指南建议采用二分类截断值，将患者分为100%纯eHGP组或含任何比例非包裹性生长（多为替代型）组。替代型HGP与转移灶切缘阳性风险增高、切除后系统性复发而非仅肝内复发、LM中更高的FDG-PET信号、术前循环肿瘤细胞存在以及术前化疗（含或不含VEGF抑制剂）耐药相关。包裹型HGP患者复发后更可能通过局部治疗手段有效管理，而非包裹型HGP患者则更可能从辅助化疗中获益。

2.3 治疗诱导的变化及其对CRC LM HGP治疗策略的影响

新出现的证据表明，标准治疗方案可影响HGP。接受术前全身治疗的患者中，完全包裹型CRC LM的比例较单纯手术患者增加60%。值得注意的是，术前全身治疗后发现包裹型病灶的患者，其OS劣于未接受治疗即呈包裹型的患者，提示全身治疗可在既往非包裹型病灶中诱导瘤周包膜形成，但保留了替代型LM更具侵袭性的生物学特征。目前尚无随机研究探讨HGP对LM全身治疗疗效的影响，原因在于现阶段无法在不手术切除的情况下可靠确定LM的生长模式。然而，术前全身治疗期间新出现的CRC LM较既有病灶具有显著更高的rHGP比例，提示rHGP可能与全身治疗耐药相关。此外，术前全身治疗后切除的CRC LM常在中央区域显示治疗反应迹象，但在肿瘤—肝脏界面存在明显抵抗全身治疗的活动性癌细胞区域，这种逃逸表型几乎仅在替代型病灶中观察到。

2.4 脑转移生长模式的组织病理学

与LM不同，BrM的HGP亚分类方法学尚未建立共识，但研究者普遍将病灶二分为浸润型与非浸润型。首个BrM HGP分类系统基于尸检标本，识别出三种生长模式：边界清晰型、血管共选型和弥漫浸润型。后续基于手术切除标本的研究发现，64%的样本在常规全切除范围之外存在浸润性肿瘤细胞，并将BrM分为非浸润性生长、腺样浸润、单细胞/小球浸润和血管共选浸润四种HGP，其中浸润型病灶患者的总生存期显著缩短。近期研究将BrM HGP二分为低度浸润型和高度浸润型，后者与较差的无局部复发生存期、无软脑膜转移生存期及总生存期相关。高度浸润型BrM进一步按浸润方式分为小叶状、血管共选和单细胞浸润亚型。HGP在同一患者的不同BrM病灶之间在时间和神经解剖位置上均保持保守。

2.5 BrM HGPs的手术意义

神经外科切除BrM后的局部复发长期以来被认为源于手术腔内的癌细胞播散，术后放疗可清除残余癌细胞。但多项研究显示，大多数BrM含有大量已远距离浸润至脑实质的癌细胞，超出切除及立体定向放射外科（SRS）边界。尽管CT和MRI影像上BrM通常表现为边界清晰，但组织学检查显示并非所有BrM均以边界清晰的团块生长，癌细胞可见于影像增强区域之外。一项回顾性研究证明，以清除浸润肿瘤细胞为目的的显微全切除较全切除可降低局部复发率。BrM HGP研究的重要局限性在于，与LM切除不同，BrM切除不以阴性切缘为目的，部分系列中高达90%的BrM标本缺乏足够的邻近脑组织以进行HGP判定。共聚焦显微镜捕获脑—转移灶界面的方案已被证明可有效克服这一问题。

3 HGPs的癌细胞内在与微环境生物学

3.1 肝转移中HGPs的生物学特征

CRC细胞形成eHGP还是rHGP型LM的原因尚不清楚。由于CRC驱动基因突变与HGP无关，主要假说认为癌细胞可塑性的表观遗传调控及对环境信号的响应驱动了不同的HGPs。小鼠移植实验显示供体转移灶保留其原始生长模式，且HGP与原发结直肠肿瘤的组织学特征相关，提示这些特征可能在转移播散前已存在。rHGP转移灶常表现为低分化并丧失隐窝样结构，可能反映癌细胞通过血管共选、肝细胞置换及利用肝脏免疫抑制环境来适应肝微环境。相比之下，包裹型转移灶保留结直肠黏膜特征（包括隐窝样结构），但诱导肝脏损伤反应，形成具有门管区发育特征的纤维包膜。化疗损害癌细胞适应度可使生长模式从rHGP转变为eHGP，提示降低癌细胞竞争肝细胞的能力可能启动包膜形成。

3.2 脉管系统与LM HGPs

替代型转移灶的标志是血管共选，即肿瘤细胞置换肝细胞的同时保留肝窦血管网络。包裹型转移灶中血管生成相关基因表达更高。被共选的肝窦内皮细胞发生表型变化，失去LYVE-1表达并获得CD34表达，伴随基底膜形成和肝窦筛板特征丧失。包裹型及部分推挤型HGP在肿瘤—肝脏界面诱导血管生成和内皮增殖。小鼠模型显示，敲除Ang1可减弱LM病灶中的血管共选，Ang1通过Tie2-PI3K/AKT-ARP2/3通路刺激血管共选。RUNX1在替代型CRC LM癌细胞中上调，与肝细胞被癌细胞置换相关。采用血管共选而非血管生成获得脉管的病灶可能驱动对VEGF抑制剂的耐药，血管共选型LM对内皮生长抑制治疗敏感性较低，并被认为与化疗和/或免疫治疗获得性耐药有关。

3.3 免疫微环境与LM HGPs

多项研究报道LM的HGPs与不同的免疫景观相关。基于CD8⁺细胞毒性T细胞分布，可描述三种免疫表型：免疫荒漠、免疫排斥和炎症型。包裹型LM通常与炎症型表型相关，较非包裹型病灶表现出更高的瘤内和瘤周CD8⁺T细胞浸润及更高的CD8⁺/CD4⁺比值。包裹型转移灶与更高的CD3⁺和CD8⁺T细胞密度及更好的患者结局相关。整合HGPs、免疫微环境组成和临床病理变量可改善转移性CRC的预后分层和复发预测。巨噬细胞也参与HGP特异性免疫景观：包裹型转移灶含更高水平的CD68⁺巨噬细胞，与延长无复发生存和总生存相关；推挤型病灶富集CD206⁺巨噬细胞且结局较差。化疗进一步增加包裹型病灶中的巨噬细胞密度。包裹型转移灶的单核细胞上PD-L1（CD274）表达增加，较低的CD206和CD274表达水平与改善的无病生存相关。

3.4 与组织病理学生长模式相关的癌细胞内在及脑微环境特征

在BrM中，癌细胞内在及微环境特征均被认为在建立HGP中发挥重要作用。免疫组化研究已识别出与HGP相关的肿瘤内在蛋白：癌细胞中表达的冷诱导RNA结合蛋白（CIRBP）与高度浸润性BrM的高效生长相关并被证明为其所需；整合素αVβ6在边界清晰/低度浸润性病灶中表达水平更高。近期研究证明，高度浸润性BrM较最低度浸润性病灶处于免疫抑制状态，该过程部分由基质来源的CHI3L1介导。表达pSTAT3和CHI3L1的反应性星形胶质细胞在临床标本和临床前模型中与高度浸润性BrM相关，靶向这些细胞可延缓高度（而非低度）浸润性BrM的生长。脑中的细胞外基质（ECM）仅占器官体积的一小部分，主要由lecticans、蛋白聚糖、透明质酸和tenascin家族蛋白构成。生长团块对脑ECM的压缩产生固体应力，导致神经元丢失。低度浸润性病灶通过局部扩张引起更广泛的神经元死亡，而高度浸润性病灶可能通过继发播散（如至软脑膜）导致死亡。BrM患者来源异种移植（PDX）模型通常能重现供体患者的HGP，提示HGP可能是多因素决定的——部分由适应性免疫驱动，部分由癌细胞内在特征建立。