区域癌化的概念及其临床应用

作者：魏子豪 龚旺 周敏 陈谦明 四川大学华西口腔医学院黏膜科

自Slaughter等于1953年提出区域癌化（field cancerization）这一理论后，其研究在全球范围内方兴未艾。伴随着二十余年来分子生物学技术的飞速发展，越来越多的实验研究为区域癌化理论提供了大量的实验证据。区域癌化理论已由最初关于头颈部鳞状细胞癌（head and neck squamous cell carcinoma, HNSCC）发生机制的假说转变为一个重要的关于癌症发生机制的理论，其研究范围也由最初的头颈部延伸到包括口咽、喉、肺等在内的十余个组织和器官。现对该理论的概念、实验研究及临床应用进行综述。

一、区域癌化的定义与演进

区域癌化理论的产生源于研究者发现HNSCC患者常会发生多部位的恶性损害或癌前病损。该理论假设某个区域内的组织在某种致癌因素的长期作用下，其组织细胞内的基因发生异常改变，进而导致整个上呼吸道、上消化道的上皮表层产生恶性病损或癌前病损的危险性升高。HNSCC是人类常见的恶性肿瘤之一，在发达国家中HNSCC约占所有新诊断恶性肿瘤的5%。同时它也是5年生存率较低的恶性肿瘤之一，且该肿瘤的5年生存率在最近十几年并无明显提高。HNSCC患者的预后主要受新发肿瘤的影响。新发肿瘤可能来源于初次肿瘤切除不完全导致的复发、第二区域肿瘤（second field tumor，SFT）或第二原发肿瘤（second primary tumor，SPT）。区域癌化理论有助于阐明HNSCC的发生过程，对了解HNSCC的发生机制及预防治疗提供思路。

区域癌化的概念最初由Slaughter等提出。他们通过对783例HNSCC患者的研究发现，纳入的所有HNSCC患者肿瘤边界组织均有病理学改变，且有11%的病例发现了两处或两处以上的恶性病损。他们结合研究数据认为：头颈部某个区域的上皮在某种目前未知的致癌因素刺激下转变为癌前区域，如果这个致癌因素作用的时间足够长、强度足够大时，可导致该区域产生多个独立的恶性病损。

由于当时条件的限制，Slaughter等并未从分子生物学的角度对这一概念加以解释。目前已有很多学者利用分子生物学技术研究这一现象，并进一步阐述了区域癌化的发生机制。目前，区域癌化的概念由van Oijen和Slootweg于2000年提出，由于整个区域组织的多基因异常改变导致整个上呼吸道、消化道的上皮表层具有增高的发生恶性病损或癌前病损的危险性，而组织细胞内基因的异常改变则是组织长期暴露于致癌因素下的结果。

区域癌化这一概念目前常用于解释以下3种临床现象：①呼吸道、消化道黏膜的广泛区域都具有受到癌前病损影响的倾向；②上皮区域的多种原发肿瘤因受到广泛癌前病损的影响而频繁复发；③上呼吸道、消化道上皮内远处组织学相关原发肿瘤发生的可能性。

目前，已发现的区域癌化现象的部位除口腔外还有口咽、喉、肺、食道、子宫、阴道、结肠、乳腺、膀胱和皮肤。

二、区域癌化的理论基础

1．区域癌化发生的理论基础

整个上呼吸消化道上皮长期暴露于某些致癌因素下，导致整个区域内鳞状上皮细胞的遗传物质发生改变，最终形成癌化区域。目前已有研究证实：吸烟、饮酒和咀嚼槟榔是导致区域癌化的确切因素。通过对新发肿瘤的生物学来源进行区分，对多发性新发肿瘤的产生主要有两种不同观点。单克隆理论认为区域内的某个细胞的遗传物质发生改变后进行克隆并在黏膜内传播，形成一个较大的癌化区域，在致癌因素的持续作用下在该区域内形成多个具有相同生物学来源的肿瘤。支持这一观点的理论依据是细胞发生恶性转化并形成肿瘤这一事件非常罕见，多发性病损的产生是原发肿瘤细胞在上皮的内转移结果。癌细胞可通过血液或淋巴转移，这些方式往往导致远隔组织或器官产生新发肿瘤。此处所讲的癌细胞转移方式主要指通过唾液转移或肿瘤细胞的上皮内转移，这种转移方式又称之为微转移。多克隆理论则认为上呼吸道、消化道的广泛区域长期暴露于致癌因素下，在这种处于癌前状态的上皮中，多个细胞先后发生恶性转化进而产生多个具有不同生物学来源的恶性肿瘤。

除以上两种理论外，还有一种称为肿瘤旁分泌效应的理论。该理论认为肿瘤细胞可分泌抑制细胞生长和促进细胞凋亡的细胞因子，这些细胞因子可以抑制肿瘤周围细胞的生长；在原发肿瘤被切除后，细胞因子消失，从而导致多处新发肿瘤的产生。

2．区域癌化发生的分子生物学基础

（1）癌的表观遗传学改变

表观遗传信息是指机体细胞中与DNA序列本身无关、可以传递给子代细胞的信息。它由DNA上CpG位点的甲基化、组蛋白修饰和聚硫复合物的形成承载。在肿瘤细胞中，基因的整体甲基化程度降低和区域高甲基化同时存在。重复序列甲基化程度的降低导致肿瘤细胞中整体基因的甲基化程度降低，而这些DNA序列中在正常细胞内高度甲基化且包含超过40%的人类基因组。DNA甲基化的程度降低会导致基因的稳定性下降，从而引起肿瘤的产生。

（2）遗传学改变区域的特点

二十余年来，研究者们使用杂合子缺失、微卫星序列的改变、染色体的不稳定性和P53基因的突变作为标志物，应用DNA放大技术、免疫组化技术和原位杂交技术对肿瘤边缘和肿瘤周围的正常组织进行研究。研究发现：多处原发肿瘤的生物学来源通常是不相同的；而那些解剖学位置邻近的鳞状细胞癌和癌前病变通常具有相同的生物学起源。

Califano等使用微卫星序列分析研究暴露于致癌因素下的头颈部病损及病损周围组织。他们发现：随着病损内细胞基因突变数目的增多，组织学检查发现病损的恶性程度也随之增高。病损周围与病损具有不同组织学表现的细胞的基因突变与病损细胞相同，它们很可能具有相同的组织学来源。区域癌化的过程可以通过分子生物学的检测判定。同时分子生物学检测结果也可以描述区域癌化在恶性肿瘤形成过程中的作用。

在区域癌化分子生物学的研究过程中，研究者还发现在上皮中可以看到与肿瘤细胞生物学来源相关的成簇细胞团，这些细胞团通常少于200个细胞，远小于前文描述的癌化区域。这簇细胞团被称为斑片，被认为是区域癌化的起源，其中细胞具有相同的基因型。

三、区域癌化的临床应用

1．第二原发肿瘤及第二区域肿瘤的定义

第二原发肿瘤在HNSCC患者中的发生率较高。目前使用较普遍的第二原发肿瘤的定义是Warren和Gates在1932年提出的标准：①每个肿瘤都表现为恶性肿瘤；②肿瘤之间必须有区别；③必须排除一个肿瘤是另外一个肿瘤的转移瘤的可能性。

对于这一标准，Braakhuis等认为：组织病理学检查可以判定肿瘤为恶性；但另外两条标准却难以把握。如果在某个区域内出现两个肿瘤，则两者"有区别"必须首先排除其中一个肿瘤是另一个肿瘤的局部复发。此外，是通过肉眼还是组织病理学的方法判定两个肿瘤是否"有区别"意见仍不统一。

第二原发肿瘤可以分为两大类，一类是同时相第二原发肿瘤，即第二原发肿瘤出现在原发肿瘤出现后的6个月以内；另一类是异时相第二原发肿瘤，即第二原发肿瘤出现于原发肿瘤出现的6个月以后。大多数第二原发肿瘤属于异时相第二原发肿瘤。以往观点是异时相第二原发肿瘤通常是独立发生的，它们与原发肿瘤之间在遗传学上没有联系。

基于一系列的实验研究和合理推测，Braakhuis等提出最新的第二原发肿瘤的定义：在同一个解剖区域内先后产生两个独立的肿瘤，且两个肿瘤的分子生物学来源不同。

在研究第二原发肿瘤的过程中，研究者发现一些病例中原发肿瘤与第二原发肿瘤具有相同的生物学起源。这与上述的第二原发肿瘤的定义存在冲突。因此，研究者提出第二区域肿瘤的概念：某个发生基因突变的细胞通过克隆生成一簇癌前细胞，进而衍生出一个相对广泛的区域，在该区域内产生两个相对独立的肿瘤。这个概念中所指的区域就是癌化区域。所谓的癌化区域是指发生了基因突变的上呼吸道、消化道黏膜的广泛区域，由于区域的存在使得HNSCC患者复发的危险性增高。

综上所述，第二区域肿瘤和第二原发肿瘤的区别在于该肿瘤与原发肿瘤是否起源于相同的细胞系。如果两个肿瘤来源相同，则称之为第二区域肿瘤，否则称之为第二原发肿瘤。

2．肿瘤局部复发的定义

关于肿瘤局部复发的定义，Gandor和Meyer阐述如下：肿瘤局部复发是指在原发肿瘤出现后3年内在原发肿瘤解剖位置周围2 cm范围内出现的新肿瘤。复发可能来源于原发肿瘤未完全切除从而残留了原发肿瘤细胞，也可能由于与原发肿瘤具有相同组织学来源的癌前病损发展而来。无论复发肿瘤来源如何，其组织学来源与原发肿瘤应该是一致的。所以在组织学来源上，肿瘤的复发在本质上也是第二区域肿瘤。

3．区域癌化理论的应用

目前已知癌化区域的存在可增加恶性肿瘤产生的风险，且原发肿瘤切除后肿瘤的复发并不单纯因为原发肿瘤切除不完全，更多的情况下可能是由于癌化区域的存在。因此识别癌化区域对改善头颈部肿瘤患者的预后具有重要意义。研究者发现使用原位免疫荧光杂交术和分子生物学技术可以识别区域癌化的存在。但目前尚需更多的研究判定哪些癌化区域发生癌变的风险更高。此外，区域癌化更为重要的意义是可以作为组织病理学诊断的补充。众所周知，组织病理学诊断是目前肿瘤诊断的金标准。但是研究者发现许多组织学表现正常的组织，其内部细胞已经发生了基因突变。如果能识别出此类患者并对其进行密切随访，则将显著降低恶性肿瘤的发生率。识别第二区域肿瘤对HNSCC的治疗也具有重要意义。放射疗法作为目前常见的肿瘤治疗手段已被广泛应用于HNSCC的治疗中。但放射线本身同时也是一种致癌因素，若对出现第二区域肿瘤的患者进行放疗，可能导致区域内产生新发肿瘤。这提示对于HNSCC患者在选取治疗方法时应更加慎重。

癌化区域的存在提示可以在早期对病损进行治疗，从而阻断肿瘤的形成。因为癌化区域面积广泛，不可能切除整个癌化区域。所以研究者尝试通过药物保护细胞，从而防止癌前病损转化为癌。目前，研究最多的药物是13-顺式维甲酸。研究表明13-顺式维甲酸可影响上皮细胞的分化及增殖。高剂量的13-顺式维甲酸可以阻断口腔白斑的发展进程和第二区域肿瘤的发生，13-顺式维甲酸在头颈部癌前病损的临床应用中具有良好的效果。但是后续研究却表明在使用13-顺式维甲酸后，癌前病损中已经突变的基因并没有被修复，因此，该药物应用于临床尚需时日。

区域癌化理论很好地解释了HNSCC的发生过程，对了解HNSCC的发生机制进而预防治疗该疾病提供了新思路。癌化区域的存在增加了患者患癌的可能性，因此治疗肿瘤不能仅局限于瘤体本身，早期识别癌化区域并对其进行严密监控可提高HNSCC患者的生存率。但目前尚无可准确判定区域癌化的方法，相关问题还有待进一步探究。

来源：中华口腔医学杂志2016年第51卷第9期