目前估計90%的癌症死亡是由轉移性疾病引起的,原發性腫瘤的腦轉移是一個急迫的臨床問題。目前腦轉移瘤(BMs)的發病率在所有癌症患者中的9-17%不等。
腦轉移瘤會導致嚴重的症狀,如頭痛,偏癱,言語不清等神經功能受損和昏迷,導致生活質量急劇下降。腦轉移瘤也與預後不良相關,因為未經治療的腦轉移瘤患者的平均生存期不到兩個月。通常,BMs來自特定的原發性癌症,包括肺癌(39–56%)、乳腺癌(13–30%)、黑色素瘤(6–11%)和結直腸癌(3–8%)。不同的原發性骨髓瘤在第一次治療後(以月為單位)表現出不同的中位生存時間:乳腺癌(13.8)、腎細胞癌(9.63)、非小細胞肺癌(7.0)、黑色素瘤(6.74)、胃腸道癌(5.36)和小細胞肺癌(4.9)。
腦轉移瘤
腦轉移是一個複雜的過程,需要細胞進入並穿過血流,然後離開血流並在外來組織中定植。細胞內外因素都會影響腫瘤的代謝和轉移。
外因,葡萄糖:與細胞外基質、周圍細胞和可用營養物質的相互作用影響細胞代謝。例如,人體大約20%的葡萄糖衍生能量產品都用於大腦。癌細胞生長也是高度依賴葡萄糖的,由於快速增殖,癌細胞對能量和生物合成的需求很高。大腦中葡萄糖供應和需求的升高為癌細胞的生長提供了一個理想的、營養豐富的環境。內因,基因突變:腫瘤經常進行代謝重組以適應對營養和能量的需要。癌細胞從氧化磷酸化到糖酵解的轉變被稱為Warburg效應。從本質上講,為了支持這種代謝轉變,引起基因表達改變的突變可以直接改變癌細胞中存在的代謝酶的水平或活性。這些代謝適應共同促進了大腦腫瘤的生長。
PET CT發現大腦葡萄糖代謝旺盛
正常腦細胞表達heregulin,這增加了表達人表皮生長因子受體2(HER2)和HER3的細胞的遷移,表明這些受體的過度表達提供了腦轉移的優勢。其他有利於腦轉移定植的因素包括表皮生長因子受體(EGFR)的擴增,特別是在三陰性乳腺癌(TNBC)、HER2+乳腺癌和EGFR突變型肺癌患者中。
EGFR的擴增通常與磷酸酶和張力蛋白同源物(PTEN)的丟失有關,PTEN是下遊EGFR效應器的負調節因子。具體來說,BMs與PTEN mRNA的下調、PTEN基因座的等位基因不平衡(兩個等位基因的差異表達)和PTEN突變相關。
EGFR信號激活磷酸肌醇3激酶(PI3K)/Akt途徑,促進細胞存活和增殖,調節c-Myc以促進代謝重編程。具體而言,c-Myc可激活戊糖磷酸途徑、穀氨醯胺代謝和糖酵解相關的酶,同時減少進入檸檬酸循環的丙酮酸流量。這些變化共同促進了Warburg效應,使癌細胞向糖酵解狀態轉移。由於這些途徑支持代謝重編程和腫瘤生長,許多相關因素是有價值的治療靶點。由於信號通路是相互關聯的,因此有效的抗腫瘤活性可能需要同時靶向多個途徑。
基因突變
腦細胞:星形膠質細胞和小膠質細胞,會被癌細胞激活,然後與癌細胞的相互作用促進癌症的生長。例如,黑色素瘤細胞利用縫隙連接劫持反應性星形膠質細胞的神經保護功能,以避免化療誘導的凋亡。此外,乳腺癌細胞分泌Il-1β,激活附近的星形膠質細胞。
一旦激活,星形膠質細胞會分泌促進癌細胞增殖、遷移和存活的因子;這些致癌信號包括TGFβ、白細胞介素、細胞因子、趨化因子、MMP2、MMP9和Wnt。星形膠質細胞也通過釋放含有抑制PTEN表達的miRNAs的外顯體來誘導PTEN的丟失。PTEN的缺失增加了趨化因子C-C基序配體2(CCL2)的水平,後者招募骨髓細胞,促進腫瘤在大腦中的生長。因此,腦內惡性細胞和宿主細胞之間的相互作用使癌症的生長永久化。阻斷這些相互作用可以抑制腦轉移。
大腦神經元和癌細胞相互激活
腦轉移瘤是最常見的中樞神經系統腫瘤。腦轉移可能是先前未被診斷的癌症的第一個徵兆,或者在原發性癌症被診斷出數年或幾十年後發生。發生率因原發腫瘤部位而異:肺、乳腺和黑色素瘤仍然是腦轉移瘤的前三位主要原因。這些腫瘤越來越普遍,因為新的治療方法,先進的影像學,以及改良的篩檢,使得癌症病人在初步診斷後的存活時間延長。
但是,腦轉移瘤很難治療,因為,癌細胞可以輕鬆順著血流進入顱內,但是,化療和靶向藥物卻大部分不能通過大腦的血管屏障,被隔離在顱腦以外,結果使得常規的化療方案對腦轉移效果不理想,對大多數人來說,一旦出現腦轉移瘤,通常預示著不良的預後。
目前,最常用的檢查是顱腦磁共振(MRI)平掃+增強檢查。
總結腦組織糖代謝旺盛是腫瘤細胞轉移到大腦並在大腦中茁壯成長的主要原因。大腦運轉和思考需要酵解大量的葡萄糖,從而產生大量的能量,因此大腦中葡萄糖的代謝很高。癌細胞生長恰恰也需要大量的葡萄糖,因此就會被大腦中的葡萄糖所吸引,更容易轉移到大腦中生長。
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