本文原载于《国际呼吸杂志》年第10期
胸腔积液多为晚期恶性肿瘤常见并发症，很多肿瘤均可侵犯胸膜，其中以肺癌和乳腺癌最多见，还有部分恶性胸腔积液找不到原发肿瘤灶[1]。如果在胸腔积液中发现肿瘤细胞，表明疾病已经进展和预后较差，而且根据患者的原发肿瘤的恶性程度不同，平均生存期大约为3～12个月[1]。恶性胸腔积液具有生长速度快、量大等特点，可引起胸闷、呼吸困难等临床症状，严重影响患者的生存质量。而深入研究恶性胸腔积液的发生、发展机制将对其将来的诊治提供有效帮助，本文对恶性胸腔积液的发生机制进行如下综述。1恶性胸腔积液的认识
正常成人胸腔内液体会不断产生又很快被重吸收，保持着动态平衡，当这种平衡被打破时，就会产生胸腔积液。恶性胸腔积液的产生主要是壁层和(或)脏层胸膜肿瘤转移，破坏毛细血管，引起胸膜的炎症反应，使毛细血管通透性增加，液体大量渗出或淋巴管阻塞，使正常的胸液循环被破坏，产生大量胸腔积液。同时恶性肿瘤消耗大量蛋白，引起血浆胶体渗透压降低，也会导致胸腔积液的产生。2恶性胸腔积液的形成机制
2.1 肿瘤血管生成
恶性胸腔积液的产生与肿瘤细胞的的转移、黏附、迁移、侵袭、增殖及新生血管的生成密切相关，而肿瘤血管的生成又是肿瘤增殖和转移的基础。研究发现，恶性胸腔积液中的血管内皮生长因子(vascularendothelialgrowthfactor，VEGF)表达明显高于良性胸腔积液[2]。VEGF可以促进血管内皮细胞增殖、分裂、迁移，从而诱导血管生成。VEGF家族主要有六种类型：VEGF-A、VEGF-B、VEGF-C、VEGF-D、VEGF-E及胎盘生长因子(placentalgrowthfactor，PIGF)，主要由肿瘤细胞、间皮细胞及浸润的免疫细胞产生。其中VEGF-A是肿瘤血管生成的主要调控因子，VEGF-C、VEGF-D是肿瘤淋巴管最重要的调控因子[3]。VEGF还可以由肿瘤细胞自分泌的IL-6通过Stat3通路促进表达[4]，研究发现，Stat3的激活还可以通过促进组织因子的表达来促进肿瘤细胞的增殖和血管生成进而促进恶性胸腔积液的形成[5]。促血管生成素2(angiopoietin-2，ANG-2)被认为是VEGF的协助因子之一，通过改变血管的稳定性促进血管再生，在恶性胸腔积液中与VEGF明显相关。有研究发现，恶性胸腔积液中基质金属蛋白酶(matrixmetalloproteinase，MMP)表达可随着VEGF的升高而增加，这提示VEGF可通过上调肿瘤细胞中MMP表达使其更易浸润生长及远处转移[6]。骨桥蛋白(osteopontin，SPP1)和血管转化生长因子β(transforminggrowthfactor-β，TGF-β)也可分别通过促进或诱导血管内皮细胞、间质细胞和胸膜间皮细胞分泌及表达VEGF进而促进恶性胸腔积液的形成[7,8]，SPP1还可以直接促进血管通透性增高。
2.2 血管通透性增高
新生肿瘤血管血管壁完整性受损，细胞间连接物少，内皮细胞形态异常，具有较高的通透性。血管通透性的增高导致多种血浆蛋白外渗，使组织液浓度相对增高，抑制其回流，血管高渗透性还可以使正常组织的抗血管生成作用向促血管生成转化，也促进了恶性胸腔积液的生成[9]。VEGF在调节血管生成和血管通透性方面有重要作用，VEGF调节血管通透性的作用是组胺的倍。VEGF可逆性破坏血管内皮细胞间连接，使血管内皮细胞相互隔离，进而增加血管通透性。肿瘤细胞分泌的ANG-2也可以通过降低新生血管壁的完整性来降低血管通透性。研究表明，PIGF也具有比组胺更强的促血管通透性增高的作用，可以与低浓度的VEGF发挥协同作用，并增强其活性[10]。
3恶性胸腔积液形成的分子机制
3.1 胸腔积液与SiSo细胞表达的受体结合肿瘤抗原(receptor-bindingcancerantigenexpressedonSiSocells，RCAS1)
RCAS1是表达在siso细胞上的受体结合肿瘤抗原，一些研究认为，它的基因在染色体8q23上。RCAS1是一种相对分子质量大约为的Ⅱ型跨膜蛋白，其大约由个氨基酸组成，其中N端有一个跨膜片段，C端有卷曲螺旋结构，通过卷曲螺旋结构可以形成寡聚体，而且存在可溶性形式。研究发现，RCAS1在多种肿瘤细胞都有表达。RCAS1可通过促进肿瘤细胞转移、诱导肿瘤新生血管生成及促进肿瘤细胞生长参与恶性胸腔积液的形成[11]。一方面RCAS1可通过促进结缔组织重塑使肿瘤细胞脱离原发灶向远处转移[12]，另一方面它可以调节免疫细胞的生长及凋亡进而使肿瘤细胞逃离免疫监控从而促进肿瘤细胞的生长及转移[11]。Sonoda等[13]在研究宫颈癌时发现，RCAS1在TGF-β、TGF-β受体1、低氧诱导因子1α(hypoxia-induciblefactor，HIF-1α)及磷酸化的细胞外调节蛋白激酶(extracellularregulatedproteinkinases，ERK1/2)表达增加的基础上刺激VEGF表达增加进而促进肿瘤血管生成。
3.2 恶性胸腔积液与miRNA
miRNA是广泛存在于真核生物中的不具有编码蛋白质功能的短序列RNA，其大小约为20～25个核苷酸，具有调节功能。成熟的miRNA通过碱基互补配对的方式识别靶mRNA，根据互补程度的不同其在基因调控机制中的作用也不同[14]。多项研究表明miRNA表达与多种肿瘤发生相关，与肿瘤的发生、发展、迁移密切相关，但是其在恶性胸腔积液形成中的作用还不太清楚。实验研究非小细胞肺癌(non-small-celllungcarcinoma，NSCLC)患者胸腔积液中的调节性T细胞(regulatorycells，Tregs)水平较正常偏高，而且其含量与患者预后程负相关，而在NSCLC中高水平的趋化因子CXCL1与Treg显著相关，有趣的是CXCL1的表达和分泌又受miR的调控。恶性胸腔积液中miRNA低表达的患者，胸水中趋化因子CXCL1中表达增多，然后通过CXCR2促进了NSCLC胸腔积液中Treg的招募，进而加剧了胸腔积液的进展及恶化，影响预后[15]。
3.3 恶性胸腔积液与瘦素
瘦素是一种主要由脂肪组织分泌的小分子蛋白质，另外其他一些非脂肪组织也可以合成和分泌。其前体由个氨基酸组成，加工成熟后成为个氨基酸的小分子物质，相对分子质量约为。瘦素具有广泛的生物学效应，最重要的是作用于下丘脑的代谢调节中枢，增加能量消耗，抑制脂肪形成，抑制食欲减少能量摄入。除此之外，瘦素在促进细胞增殖、分化，调节机体免疫和促进血管形成等方面也发挥重要作用。在肺癌组织中，瘦素及其受体的表达增加，通过ERK1/2途径上调VEGF的表达，进而促进肿瘤血管的生成和肿瘤细胞的增殖。恶性胸腔积液的形成主要是癌细胞转移至胸膜导致淋巴管引流不畅及胸膜局部炎症反应使毛细血管通透性增高引起，瘦素不仅可以促进癌细胞的转移、浸润，还可以作为小分子物质渗透至胸腔积液。而肿瘤的高代谢及局部血流动力学紊乱由可以通过使HIF-1α的表达和活性增强促进瘦素的表达增加，且随着低氧程度的增加而增加[16]。
3.4 恶性胸腔积液与水通道蛋白(aquaporin，AQP)
AQP是一种可选择性的让水分子通过的蛋白质，其广泛存在于原核和真核的生物细胞膜中。肿瘤生长代谢大都需要水分子的参与，最近研究证实，很多肿瘤都表达各种AQPs，恶性胸腔积液的形成主要是肿瘤血管生成及毛细血管通透性增加，而Ribatti等[17]发现AQP1高表达于肿瘤新生血管。AQP1可表达于人动脉的血管平滑肌细胞、非孔性毛细血管内皮细胞及呼吸、分泌上皮的红细胞膜上[18]，有研究表明，将小鼠的AQP1基因敲除可引起水通过毛细血管内皮细胞的渗透性升高[19]。血管新生包括内皮细胞活化、内皮细胞增生、迁移、分化及内皮细胞周围细胞生长等多个过程[20]，而AQP1可促进细胞迁移[21]。因此，AQP1可能是通过促进内皮细胞迁移完成对肿瘤血管新生的作用进而参与恶性胸腔积液的形成。
4恶性胸腔积液与免疫细胞
4.1 淋巴细胞
恶性胸腔积液中的部分淋巴细胞数量均较外周血显著增多，它们在恶性胸腔积液性成过程中发挥着调节作用。其中Th17在恶性胸腔积液中的聚集预示着较好的预后[22]，而Th1与之数量呈正相关。γ-干扰素(interferon-γ，IFN-γ)和IL-17分别通过STAT1和STAT3通路调节Th1和Th17[23]。Lin等[24]在小鼠的恶性胸腔积液模型研究中表明恶性胸腔积液中Th1缺乏的小鼠预后较好，而Th17缺乏的小鼠会促进积液的产生和肿瘤的播散。
4.2 肥大细胞
肥大细胞已被证实在多种类型肿瘤中存在。在研究人类胸腔积液时发现恶性胸腔积液中肥大细胞含量明显高于良性胸腔积液。Giannou等[25]通过对人和小鼠的恶性胸腔中肥大细胞的研究发现肿瘤细胞通过产生CC类趋化因子配体2(CCchemokineligand2，CCL-2)和骨桥蛋白可以使肥大细胞脱颗粒并聚集在胸腔中。而肥大细胞可以释放类胰蛋白酶和IL-1β，通过增高胸膜毛细血管通透性和诱导胸膜肿瘤细胞中核转录因子κB(nuclearfactorκB，NF-κB)信号通路活化，同时分泌IL-1β促进肿瘤生长加快恶性胸腔积液的形成。
4.3 巨噬细胞
巨噬细胞参与大多数恶性胸腔积液的形成，研究表明恶性胸腔积液中CD＋、CD14＋含量明显增高[26]。巨噬细胞有两种表型M1和M2，而恶性胸腔积液中以M2为主，非恶性胸腔积液中的巨噬细胞以M1为主。巨噬细胞主要参与恶性肿瘤的免疫反应，同时也预示了恶性胸腔积液预后较差。M2型巨噬细胞主要通过分泌一些细胞因子促进恶性胸腔积液的形成[27]，还可以通过分泌TGF-β抑制恶性胸腔积液中T淋巴细胞的功能[28]。
5思考与展望
恶性胸腔积液的形成涉及多个方面，它们之间联系复杂，相互影响。近些年来，随着对恶性胸腔积液的研究不断深入，很多药物也不断开始应用于临床，如VEGF抑制剂贝伐珠单抗就是通过强力结合VEGF，阻断VEGF通路，进而抑制肿瘤新生血管形成及生长。免疫抑制剂如重组人IL-2能显著增强T细胞、B细胞、巨噬细胞和自然杀伤细胞的免疫功能，同时可与其他多种细胞因子协同作用增强免疫功能。而对miRNA的研究，可以在基因水平对恶性胸腔积液的产生进行调控。总之，恶性胸腔积液仍需多学科综合治疗，且需要根据患者具体情况进行个体化治疗。因此，深入研究恶性胸腔积液形成机制就显得尤为重要。
（参考文献略）
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