惡性腹水與卵巢癌轉移、耐藥相關性研究進展

吳怡楠,徐友娣,李玉娟

[南京醫科大學附屬南京醫院(南京市第一醫院) 婦產科,江蘇 南京 210006]

腹腔內大量液體積聚稱腹腔積液,臨床上也稱為腹水。由惡性腫瘤局部浸潤或轉移引起的腹腔積液稱惡性腹水,惡性腹水通常與卵巢、子宮內膜、結直腸、胃、胰腺和腹膜惡性腫瘤相關,其出現往往提示腫瘤進展至晚期,是預后不良的標志。惡性腹水可引起呼吸困難甚至窘迫、腹部壓痛和疼痛、惡心厭食、疲勞以及運動障礙等多種癥狀,極大程度上降低了患者的生活質量。同時體液調節失衡將導致機體發生水腫、蛋白質丟失和嚴重的電解質紊亂。腹腔液體積聚還會促使腹部感染和敗血癥的發生、發展,尤其是在晚期惡性腫瘤患者中[1]。卵巢腫瘤(OC)是常見的婦科腫瘤,其中卵巢惡性腫瘤起病隱匿,晚期缺乏有效治療手段,因此致死率高居婦科惡性腫瘤之首[2]。卵巢上皮癌(EOC)是臨床上常見的卵巢惡性腫瘤,組織學上可分為Ⅰ型(低級別漿液性、黏液性、低級別子宮內膜樣、透明細胞)和Ⅱ型(低分化、癌肉瘤、高級別漿液性、高級別子宮內膜樣),其中最常見且最具侵襲性的亞型是高級別漿液性卵巢癌(HGSOC)[3]。大多數初次診斷的HGSOC患者和幾乎所有復發病例中均存在惡性腹水,且腹水出現的頻率越高、量越大,提示預后越差[4]。惡性腹水中包含大量細胞與非細胞成分,可通過多種途徑影響細胞代謝,導致腫瘤轉移、化療耐藥以及減瘤手術可切除性降低,作者將對惡性腹水在卵巢癌的發展中如何作用,以及其與卵巢癌轉移、耐藥相關性的研究進展進行綜述。

1 卵巢癌腹水

1.1 腹水的產生與組成

腹膜是覆蓋于腹、盆腔內壁及大部分腹、盆腔器官表面的一層漿膜,由間皮細胞和少量結締組織構成。腹膜含有豐富的毛細血管及淋巴管,其中毛細血管通過膜上大量孔狀結構進行細胞和物質交換,腹膜液則經漿膜層上的淋巴管開口被吸收。在生理條件下,腹膜腔內大約存在100 ml的游離液體以潤滑漿膜表面。腹膜腔內液體平衡主要受門靜脈壓力、滲透壓、水鈉平衡以及血管對大分子物質和細胞通透性的影響。正常情況下,幾乎2/3的腹膜液通過分布于膈下的淋巴管被重吸收。最終,在胸內負壓的作用下,腹膜液通過縱隔淋巴管和右胸導管到達右鎖骨下靜脈[1]。

卵巢癌腹水的發生機制復雜且受多種因素影響,目前人們普遍認為腹水積聚是淋巴管阻塞、毛細血管通透性增加以及腫瘤細胞和活化的間皮細胞分泌可溶性因子的綜合結果。惡性腹水作為一種特殊的基質,含有相當豐富的細胞成分與非細胞成分,主要包括單個或成團的腫瘤細胞、成纖維細胞、間皮細胞、內皮細胞、多種免疫細胞如巨噬細胞、樹突狀細胞、B細胞、T細胞,以及無細胞DNA和白介素6、8、10(IL6、8、10),血管內皮生長因子(VEGF),腫瘤壞死因子(TNF),腫瘤生長因子(TGF),干擾素(IFN)等多種信號分子[5]。這些信號分子由腹水中的細胞代謝產生,并通過各種途徑介導細胞行為。

1.2 腹水中的信號分子

腹水中的可溶性信號分子與卵巢癌經各種途徑發生轉移有關,包括腹腔種植轉移、血行轉移和淋巴轉移。因此,了解這些信號分子的表征對理解腹水如何影響卵巢癌進展以及協助臨床診斷、分期和預后判斷至關重要。研究表明,卵巢癌腹水環境中存在多種細胞因子、趨化因子和生長因子。與良性腹水、正?；蚧疾⊙逑啾?卵巢癌腹水中的一些因子顯著升高[6]。

腹水中發現的趨化因子包括CCL2、3、4、5、8、22,趨化因子受體包括CCR1、2a、3、4、5、8,其中CCL2最為豐富。促腫瘤生長因子中,IL4、5、6、8、10、13和TGF-β具有很強的免疫調節功能以及血管生成作用;IL6、IL8、IL10、CCL2、IFN-γ和TNF-α升高與不良預后有關。目前血清IL6水平升高已被提議作為預測晚期卵巢癌總生存期(OS)的獨立因素[7],其主要通過抑制細胞凋亡、刺激血管生成、增加腫瘤遷移和侵襲以及刺激細胞增殖參與EOC的進展。同時,在卵巢癌的體外研究[8]中,IL6升高被證實與紫杉醇和順鉑耐藥有關。此外,新輔助化療可降低血清及腹水IL6和IL8水平并改善生存結果[9]。卵巢癌患者循環血漿內IL6水平較正常血漿升高超過2倍;而與血漿相比,惡性腹水中的IL6水平升高接近100倍,這提示卵巢癌腹水是一種高度促進轉移和炎癥性的環境[10]。IL6作為腹水中特異性的炎癥細胞因子,結合其測定水平或可優化卵巢癌風險算法(ROMA)——這是一種根據患者的絕經狀態結合其血清CA125和人附睪蛋白4(HE4)水平被廣泛應用于卵巢癌風險評估的算法[11]。值得關注的是,IL6在晚期惡性疾病的鑒別方面最為有效[12]。卵巢癌患者腹水中同時存在較高水平的IL10,并且當IL10水平升高,患者的無進展生存期(PFS)縮短。然而,近期一項關于腹水中IL10濃度對無細胞和濃縮腹水再輸注治療(CART)患者預后影響的研究顯示,CART后IL10水平更高,生存期更長,這一結果提示IL10水平存在一定的變異性[13]。

VEGF在多種導致惡性腹水的腫瘤中過度表達,在實體腫瘤患者腹水和血清中的濃度升高,且與疾病分期呈正相關[14]。最近一項臨床研究[15]表明,腹腔內應用重組人血管內皮抑素可提高伴有腹水的胃癌患者的療效和生存率,提示抗血管生成可能是治療惡性腹水的一種新的有效療法,這一結果為卵巢癌出現惡性腹水時的治療提供新思路。例如,紫杉醇加卡鉑(TC)是晚期卵巢癌的經典化療方案,在此基礎上加入貝伐珠單抗腹腔灌注形成TCB方案。已有研究證實TCB方案可顯著降低晚期卵巢癌患者血清CA125水平和腹水體積并提高減瘤手術滿意程度,為延長PFS和減少術后并發癥提供了更有效的治療策略[16]。VEGF是腫瘤血管生成最主要的驅動因素,除此之外,TGF-β、IL6和IL8也被認為具有血管刺激性并與PFS呈負相關[17]。TGF-β2和TGF-β1在卵巢上皮癌患者的腹水中升高,TGF-β1升高尤為顯著。然而,并不是所有TGF-β超家族成員都會升高,例如BMP的一個子集可低于正常循環中發現的水平,因此需要謹慎對待所有的TGF-β超家族成員[18]。TGF-β信號轉導通路阻斷的治療策略強調腹水中高TGF-β的存在及其信號機制在腹水駐留細胞中的參與[17],該治療策略不僅在臨床前模型中消除腹水形成,而且抑制VEGF的生成并改善淋巴管對腹水的引流。除了通過脈管系統對腹水發展的直接作用,TGF-β也是卵巢癌細胞和多細胞球體聚集體中上皮間質可塑性的關鍵驅動因素[19]。此外,TGF-β可調節間質細胞和免疫細胞群的數量,這將與其他細胞因子共同增加腫瘤負擔并促進惡性腹水形成[20]。

細胞因子和生長因子源于免疫細胞、基質細胞和腫瘤細胞的分泌,病變的宿主組織包括網膜和腹膜器官也參與其中。例如,CD163陽性的巨噬細胞通過誘導卵巢腫瘤微環境中VEGF、IL6和IL10的分泌來增強腫瘤血管生成和轉移[21]。在不同患者和研究之間,被檢測到的生長因子、細胞因子和趨化因子的種類常常不同,檢測到的相對水平也是高度可變的。這提示如果這些可溶性因子在將來被用作生物及預后標志物,篩選方法需要標準化。

1.3 腹水中的物質代謝

EOC患者腹水和體內腫瘤模型的代謝組學、脂質組學和蛋白質組學研究強調了腹水中存在一些具有關鍵特征的代謝物及其重要性,這些代謝物對于調節腹水中腫瘤和腫瘤相關細胞的代謝是不可或缺的。

與良性腹水相比,惡性腹水顯示出不同的代謝庫。例如,主成分分析可通過亞油酸和油酸酰胺的存在及高1-磷酸葡萄糖、3-磷酸甘油、膽固醇和神經酰胺水平來區分卵巢癌腹水和肝硬化腹水。相反,2-羥基異戊酸、羥乙酸鹽、葡萄糖、呋喃糖和果糖在惡性腹水中的含量低于肝硬化腹水[22]。惡性腹水中的葡萄糖、呋喃糖、羥乙酸鹽和果糖水平顯著降低,而3-磷酸甘油和1-磷酸葡萄糖水平增高,這幾種糖代謝中間產物的改變表明腹水駐留細胞對葡萄糖的消耗增加[22-23]。

脂質積累也是惡性腹水的常見特征[22-24],與腹水駐留細胞脂肪生成和脂肪酸氧化增加有關。檢測到的脂類包括腹膜組織中的脂肪細胞和腫瘤細胞進行脂質生物合成所產生的長鏈脂肪酸,同時也包括信號傳導脂質。長鏈脂肪酸的類型似乎也是腹水特有的。脂質組學分析發現,不飽和脂肪酸(UFA)較飽和脂肪酸(SFA)在患者腹水中的積累水平更高。此外,在特定條件下的腹水或網膜衍生培養基培養的卵巢癌細胞系中發現,UFAs/SFAs增高[24]。腹水中較高的UFA水平可能反映了長鏈脂肪酸的生物合成增加,它被合成、儲存并用作腫瘤細胞β氧化的燃料。腹水中富含的多不飽和脂肪酸包括前列腺素、羥基二十碳四烯酸、白三烯、亞油酸、二十二碳六烯酸和前列腺素E2。

磷脂在EOC腹水中也被檢測到。與良性腹水相比,惡性腹水中的溶血磷脂酸(LPA)和鞘氨醇1-磷酸(S1P)水平升高,而高水平LPA與不良結局有關[25]。此外,惡性腹水中的鈣非依賴性磷脂酶2(PLA2)活性更高。PLA2對磷脂酰膽堿(PtdCho)的分解至關重要,可生成溶血磷脂酰膽堿(lyso-PtdCho),lyso-PtdCho在惡性腹水中的含量較良性腹水更高[26]。

其他代謝中間產物在惡性腹水中也發生顯著改變。體內腫瘤研究發現,β-羥丁酸(BHB)在腹水中的含量升高[27];BHB是脂肪酸分解氧化的中間產物之一,由乙酰乙酸經β-羥丁酸脫氫酶催化還原而成的一種酮體。與肝硬化腹水相比,2-羥基異戊酸是惡性腹水中消耗最多的代謝物之一,但其減少的原因尚不清楚[23]。許多代謝物如氨基酸等變化的原因和產生的后果仍需進一步調查和分析。

2 惡性腹水與卵巢癌轉移及耐藥的相關性

2.1 惡性腹水與卵巢癌轉移的相關性

卵巢惡性腫瘤可通過血行轉移或淋巴轉移,但大多數卵巢癌主要通過腹膜腔種植轉移。這種跨體腔擴散往往更加迅速,因為惡性細胞可依據腹膜液體動力學到達腹膜間皮層進行播種。這種被動轉移導致細胞沉積物優先分布于仰臥位腹腔內液體積聚的區域(道格拉斯腔和右膈下),以及如網膜這種持續廣泛暴露于腹水的區域,從而引起繼發性腹膜癌[28]。這是一種更加彌漫廣泛的轉移形式,會對手術的可切除性產生不利影響。

惡性腹水富含促腫瘤的細胞因子、趨化因子、生長因子和蛋白酶,因此被認為是腫瘤微環境的一種獨特形式,這一特征因其在轉移耐藥中的重要性而得到認可。從卵巢癌患者惡性腹水中提取的無細胞上清液顯示,通過下調鈣黏蛋白E、間隙連接蛋白43、封閉蛋白和橋黏連蛋白的表達,從而降低間皮細胞之間緊密連接的強度,協助跨間皮遷移、促進腫瘤轉移過程[29]。還有更廣泛的證據表明,腹水通過將癌細胞轉變為干細胞樣表型,參與促進上皮-間充質轉化(EMT)。卵巢上皮細胞轉化為間充質表型本是正常生理過程的一部分,這一過程增強了細胞活力和增殖,以便在釋放卵母細胞時修復表面上皮細胞。EOC患者常在早期發生腹膜周圍侵犯,而腫瘤干細胞具有自我更新和分化的能力,從而提高了它們對化療的耐受性,尤其是在多細胞球體中。因此,EMT一直被認為是卵巢癌侵襲、轉移和化療耐藥的主要因素[30]。最近有研究表明蛋白L-異天冬氨酸-O-甲基轉移酶(PCMT1)為卵巢癌轉移的關鍵驅動因子。PCMT1是一種蛋白質修復中的關鍵酶,其從卵巢癌細胞中釋放并與細胞外基質中的層黏連蛋白β3(LAMB3)連接,通過激活整合素-FAK-Src途徑促進癌細胞黏附、侵襲和轉移。此項研究的體內實驗結果還顯示,PCMT1過度表達與腹水形成有關,且其表達與卵巢癌的轉移分期呈正相關,提示其血清水平可能成為一項反映卵巢癌轉移傾向的標志物[31]。

2.2 惡性腹水與卵巢癌耐藥的相關性

在30多年的使用中,鉑類藥物仍然是晚期卵巢癌患者細胞減滅手術后最常見的化療選擇。卵巢癌患者通常對化療反應良好,但是腫瘤常會復發。超過80%的卵巢癌患者化療后復發,彼時卻缺乏其他治療選擇,目前這仍是一項重大的臨床挑戰[32]。近期Reader等[33]首次描述了人卵巢癌細胞和卵巢表面上皮中的微觸手(McTNs)。微觸手是基于微管的突出物,可能影響自由漂浮細胞的轉移潛力和化療耐藥性,是卵巢癌治療的新靶點,對其生物學的了解可能會對改進治療有幫助,包括腹腔內給藥。復發和(或)化療耐藥在臨床上通常表現為腹水進展、CA125水平升高,CT或PET-CT掃描表明存在疾病的放射學證據。在接受化療時或在完成一個治療周期后不久出現腹水被認為是不良預后的標志和可能產生化療耐藥性的證據。

導致腹水和化療耐藥之間關聯的一個潛在因素是高度致瘤細胞球體的存在[34]。細胞球體是存在于卵巢癌相關腹水中并可以從中分離出來的細胞(癌細胞和非癌細胞)的聚集體。球體的大小和結構可以變化。在球體模型系統中已被證實化療藥物的使用和經典細胞毒藥物的功效會受到限制[35]。一項研究[36]表明,與卵巢癌細胞系的單細胞群相比,球形細胞群對順鉑的耐藥性要高出4倍。由于較深的核心細胞缺氧,球體內的靜止狀態也被假定為與化療耐藥有關。也有研究[37]表明,球體的核心實際上可能由間皮細胞而非腫瘤細胞主導,因此,需要進一步的研究來闡明靶向球體是否為有用的治療策略。另外,球形和單層卵巢癌細胞之間的DNA穩定性、基因轉錄和表觀遺傳模式存在差異,這可能提示二者之間的藥物敏感性和轉移潛力也存在差異[38],而這些差異的實際意義尚待確定。

越來越多的證據表明,腹水的非腫瘤成分在促使化療耐藥的發生方面具有重要意義,如腹水中的膽固醇會上調卵巢癌細胞系中多藥耐藥蛋白1(MDR1)外排泵的表達,反之膽固醇的消耗可抑制順鉑耐藥的發生[39]。然而,在大多數被研究的細胞系中,膽固醇消耗與紫杉醇耐藥的發生沒有顯著關聯。因此,在與實際應用一致的情況下,膽固醇誘導的順鉑耐藥的重要性尚未得到證實。

3 腹水與卵巢癌預后

影響卵巢癌預后最重要的因素是原發腫瘤和轉移性腫瘤的可切除性,在腫瘤最佳切除的情況下患者生存率最高。腫瘤晚期腹水的存在會使減瘤手術可切除性降低,且會縮短患者的PFS及OS。一些研究[40-41]發現,沒有或僅有少量腹水出現的卵巢癌患者其生存期往往更長。

腹水可存在于所有卵巢癌亞型中[4]。然而在大多數已發表的研究中,可能由于隊列規模較小,對多種卵巢癌亞型以及腹水與PFS和(或)OS之間關系的分析并未根據亞組進行分層。因此目前尚不能明確腹水在一些罕見的卵巢癌亞型及其進展中的重要性。腹水的存在與疾病程度顯著相關,超過90%的Ⅲ期和Ⅳ期卵巢癌患者存在腹水。少數研究將低級別漿液性卵巢癌(LGSOC)與HGSOC進行比較,結果顯示兩個級別的腫瘤患者腹水存在顯著差異,HGSOC患者的腹水發病率更高[4]。

很多研究還對術中腹水量與手術結果和復發模式之間的關系進行了調查,發現腹水量較大的患者OS明顯縮短。一項包含685例患者的大型研究[42]表明,腹水量>2 L的患者PFS和OS顯著縮短。2019年一項對210例HGSOC患者的分析發現,少量腹水(定義為<200 ml)較大量腹水(定義為>1 L)患者的CA125水平更低、手術結局更好、復發時間間隔更長[34]。

腹水中的成分也與預后有關,包括存在的細胞數量和類型以及信號分子。正如前文所述,IL6、IL8、VEGF以及TGF水平升高與不良預后相關,而IL10在不同研究中的結果存在一定差異。腹水中的腫瘤細胞聚集體可能會導致化療失敗和預后不良。免疫細胞的存在及其數量也會影響預后。據報道,CD4+/CD8+降低以及CD8+效應T細胞水平升高與更長的PFS有關[43],這強調了腹水中發生的細胞相互作用與疾病進展之間的關系。研究腹水來源的信號分子和細胞圖譜在化療過程中、病情緩解期和復發期如何變化會提供十分寶貴而有效的信息,這些信息經過更深入的研究或許可成為可靠的預后標志,并在未來為不同的治療策略提供指示。