細胞間網(wǎng)絡(luò)連接在高級別膠質(zhì)瘤中的作用研究進展

黃露露 張孟賢 于世英

高級別膠質(zhì)瘤（high-grade glioma，HGG；WHO分級Ⅲ、Ⅳ級），惡性程度高，侵襲性強[1]，即使采用手術(shù)、放療和化療等綜合治療，但效果仍然不佳[2]，中位生存期不足15 個月[3]。研究發(fā)現(xiàn)，乳腺癌[4]、子宮內(nèi)膜癌[5]及結(jié)直腸癌[6]等惡性腫瘤廣泛存在細胞間網(wǎng)絡(luò)連接，在腫瘤的侵襲和復發(fā)中起著重要作用。膠質(zhì)瘤也存在類似的網(wǎng)絡(luò)連接[7]。本文就細胞網(wǎng)絡(luò)連接在HGG進展中的作用研究進展進行綜述。

1 膠質(zhì)瘤細胞-膠質(zhì)瘤細胞網(wǎng)絡(luò)連接

膠質(zhì)瘤細胞間存在大量的纖毛樣結(jié)構(gòu)，參與細胞間的信號傳遞，影響膠質(zhì)瘤細胞對放療的敏感性[8]。這種纖毛樣結(jié)構(gòu)較細，直徑在50～200 nm，存在時間短暫，半衰期不足1 h。因此，其觀察難度大，傳遞信號的作用有限[9]。

由于膠質(zhì)瘤細胞起源于突變的星形膠質(zhì)細胞，其形態(tài)與星形膠質(zhì)細胞有一定的共同特征，如偽足樣細胞膜突起等[10]。Osswald等[11]采用多光子激光掃描顯微鏡動態(tài)觀察活體小鼠大腦內(nèi)移植的膠質(zhì)瘤細胞，發(fā)現(xiàn)腫瘤細胞在生長過程中伸出長達500 μm的微管突起（tumor microtubules，TMs），將鄰近腫瘤細胞連接形成網(wǎng)絡(luò)并向正常腦組織內(nèi)延伸；而且，這種TMs 主要存在于HGG 細胞表面，而在少突膠質(zhì)瘤及低級別星形細胞瘤表面則少有發(fā)現(xiàn)；TMs 的形成與gap43基因的表達有關(guān)，其內(nèi)含有大量與胞內(nèi)運輸相關(guān)的結(jié)構(gòu)蛋白，參與腫瘤細胞增殖過程中細胞核及線粒體的運輸和腫瘤細胞在正常腦組織內(nèi)的侵襲。不同細胞TMs 之間網(wǎng)絡(luò)的形成與縫隙連接蛋白43的表達有關(guān)。小分子物質(zhì)和Ca2+可以通過縫隙連接在連接的細胞間傳遞和運輸，使腫瘤組織呈現(xiàn)同步化的生物活動。Klumpp等[12]發(fā)現(xiàn)膠質(zhì)瘤細胞內(nèi)適當?shù)腃a2+水平增加可以激活多種信號通路，促進細胞增殖、遷移、有氧代謝、DNA 修復，調(diào)節(jié)細胞周期等。在放療過程中，細胞內(nèi)急劇增加的Ca2+可以發(fā)揮致死性的細胞毒性作用，使細胞發(fā)生凋亡[13]。TMs則可以通過縫隙連接將細胞內(nèi)升高的Ca2+擴散和傳遞到與其連接的其他細胞，降低細胞內(nèi)的Ca2+負荷從而對細胞發(fā)揮保護作用。細胞之間還可以通過縫隙連接傳遞營養(yǎng)因子（如血管內(nèi)皮生長因子），促進腫瘤生長和侵襲[14]。Weil等[15]發(fā)現(xiàn)，TMs這種介導膠質(zhì)瘤放療抵抗的機制同樣會增加其對替莫唑胺化療的耐藥性；并且，TMs對損傷的腫瘤組織的修復作用還是膠質(zhì)瘤手術(shù)后復發(fā)的重要因素之一。

2 膠質(zhì)瘤細胞-神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)連接

除了腫瘤細胞間的連接外，研究發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)元與HGG 細胞之間存在著類似興奮性突觸連接的超微結(jié)構(gòu)[16，17]。這種超微結(jié)構(gòu)與經(jīng)典的突觸結(jié)構(gòu)相似，主要位于腫瘤細胞TMs 表面。生理情況下，興奮性突觸連接釋放谷氨酸遞質(zhì)，激活突觸后膜上谷氨酸能受體，如AMPA 受體和NMDA 受體。突觸后膜離子通道激活并開放后去極化，引起一系列生理效應[18]。在HGG 組織中，神經(jīng)元軸突末梢將囊泡內(nèi)的興奮性谷氨酸遞質(zhì)和神經(jīng)營養(yǎng)因子如神經(jīng)黏連蛋白釋放到突觸間隙中，從而激活TMs 表面表達的谷氨酸受體AMPA的亞型，后者可以介導突觸后電流，使膠質(zhì)瘤細胞去極化。膠質(zhì)瘤細胞漿內(nèi)鈣濃度短暫升高，并通過TMs 向其他細胞擴散。這種鈣電流促進腫瘤細胞的遷移，提高腫瘤細胞的侵襲性。抑制這種膠質(zhì)瘤細胞特異的AMPA受體可以減少鈣離子相關(guān)的腫瘤侵襲和細胞生長[17]。

神經(jīng)元的電活動也激活非突觸機制的鉀電流，后者被HGG細胞間的縫隙連接所放大，形成電活動網(wǎng)絡(luò)。HGG 細胞膜的去極化可以促進細胞的增殖。抑制這種去極化可以抑制腫瘤生長，延長HGG移植小鼠的生存時間。細胞外基質(zhì)中鉀離子濃度的變化可以使突觸前膜去極化而促進神經(jīng)遞質(zhì)釋放。膠質(zhì)瘤提高神經(jīng)元的興奮性，從而反過來促進腫瘤的增殖，這種正反饋機制促進了腫瘤的侵襲[16]。此外，Venkatesh等[19]發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)元軸突末梢分泌的可溶性神經(jīng)黏連蛋白可以通過激活HGG 細胞內(nèi)PI3K/mTOR通路，促進腫瘤細胞增殖。

3 細胞間網(wǎng)絡(luò)連接對HGG的臨床價值

首先，參與細胞間網(wǎng)絡(luò)連接的TMs 是導致HGG預后不良的重要因素，TMs定量分析為HGG的WHO分型和預后判斷可提供重要依據(jù)[11]。其次，TMs 延伸距離較長，可能遠遠超過切除腫瘤實體的范圍，殘留的TMs 內(nèi)含有的細胞核也是術(shù)后HGG 復發(fā)的重要因素。因此，術(shù)后放療的范圍需要結(jié)合病理檢查對TMs 的分析結(jié)果[15]。此外，術(shù)中腦電圖證實膠質(zhì)瘤的皮層興奮性更高，術(shù)后新發(fā)或加重的癲癇癥狀和腦電圖改變也是判斷HGG復發(fā)的重要征象[17]。

總之，細胞網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為研究HGG細胞的行為學提供了新的方向，也為臨床開發(fā)治療HGG的藥物物奠定重要理論基礎(chǔ)。