β-catenin在結直腸癌侵襲轉移中的核心作用與分子機制解析一、引言1.1研究背景結直腸癌（ColorectalCancer，CRC）是消化系統常見的惡性腫瘤之一，嚴重威脅人類健康。近年來，結直腸癌的發病率和死亡率在全球范圍內均呈上升趨勢。據世界衛生組織國際癌癥研究機構（IARC）公布的數據，2020年全球結直腸癌新發病例約193萬，死亡病例約94萬，其發病率位居所有惡性腫瘤的第三位，死亡率位居第二位。在中國，隨著經濟發展、生活方式改變以及人口老齡化的加劇，結直腸癌的發病率和死亡率也逐年攀升。2020年中國結直腸癌新發病例約56萬，死亡病例約29萬，發病率和死亡率分別位居全部惡性腫瘤的第五位和第四位。盡管在結直腸癌的診斷和治療方面取得了一定進展，如手術技術的改進、化療藥物的研發以及靶向治療和免疫治療的應用，但患者的總體生存率仍不理想，尤其是發生侵襲轉移的患者，預后往往較差。侵襲轉移是惡性腫瘤的重要生物學特性，也是導致結直腸癌患者治療失敗和死亡的主要原因。一旦癌細胞發生侵襲轉移，不僅增加了治療的難度，而且患者的5年生存率會顯著降低。研究表明，發生遠處轉移的結直腸癌患者5年生存率僅為14%左右，而局限于原發部位的患者5年生存率可達90%以上。因此，深入研究結直腸癌侵襲轉移的分子機制，尋找有效的治療靶點，對于改善患者的預后具有重要意義。腫瘤的侵襲轉移是一個復雜的多步驟過程，涉及癌細胞與細胞外基質的相互作用、癌細胞的遷移和侵襲能力、血管生成以及腫瘤微環境的調節等多個環節。在這個過程中，眾多分子和信號通路參與其中，共同調控著癌細胞的侵襲轉移行為。其中，β-catenin作為一種重要的細胞內信號分子，在結直腸癌的侵襲轉移中發揮著關鍵作用。β-catenin不僅參與細胞間的黏附連接，維持細胞的正常形態和組織結構，還作為Wnt信號通路的關鍵效應分子，調節細胞的增殖、分化、遷移和侵襲等生物學過程。在結直腸癌中，β-catenin的異常表達和激活與腫瘤的發生、發展、侵襲轉移以及預后密切相關。因此，研究β-catenin在結直腸癌侵襲轉移中的作用及其相關分子機制，對于揭示結直腸癌的發病機制、開發新的治療策略具有重要的理論和臨床意義。1.2β-catenin概述β-catenin，又稱β連環蛋白，是一種相對分子質量約為92-94kDa的胞內糖蛋白，在人體多種組織和細胞中廣泛表達。其蛋白結構由氨基端、羧基端以及12個arm基序（R1-R12）所組成的中間區域構成，共含781個氨基酸，其中包括42個絲氨酸（Ser）、48個蘇氨酸（Thr）、17個酪氨酸（Tyr）以及26個賴氨酸（Lys）。β-catenin具有雙重生物學功能。一方面，在細胞粘附方面，它參與形成細胞-細胞粘附組件。在靜止細胞中，β-catenin與E-cadherin（上皮鈣黏蛋白）的胞質區結合，進而與α-catenin相連，形成E-cadherin/β-catenin/α-catenin復合體，該復合體將細胞間的粘附連接與細胞內的細胞骨架相連，對于維持細胞的正常形態、組織結構以及細胞間的粘附穩定性起著關鍵作用，能夠抑制腫瘤細胞的浸潤和轉移。例如，在正常的上皮組織中，這種粘附復合體的穩定存在使得上皮細胞緊密排列，防止腫瘤細胞的侵襲和擴散。另一方面，β-catenin是Wnt信號通路中的關鍵效應分子。在經典Wnt信號通路未激活時，細胞內的β-catenin與由Axin、腺瘤性結腸息肉病蛋白（APC）、糖原合成酶激酶-3β（GSK-3β）和酪蛋白激酶1α（CK1α）組成的降解復合體結合。在GSK-3β和CK1α的作用下，β-catenin的氨基端特定絲氨酸和蘇氨酸殘基發生磷酸化，磷酸化后的β-catenin被泛素連接酶識別，進而通過泛素-蛋白酶體途徑被降解，使得細胞內β-catenin維持在較低水平。當Wnt信號激活時，Wnt蛋白與細胞膜上的受體卷曲蛋白（Frizzled，Fz）和低密度脂蛋白受體相關蛋白5/6（LRP5/6）結合，形成Wnt-Fz-LRP5/6復合物，該復合物招募并激活Dishevelled（Dvl）蛋白。Dvl蛋白抑制降解復合體的活性，阻止β-catenin的磷酸化和降解，導致細胞內β-catenin逐漸積累。積累的β-catenin進入細胞核，與T細胞因子/淋巴增強因子（TCF/LEF）家族轉錄因子結合，形成β-catenin/TCF/LEF轉錄復合物，進而啟動下游一系列靶基因的轉錄，如c-Myc、CyclinD1、MMP-7等。這些靶基因參與細胞的增殖、分化、遷移、侵襲以及腫瘤血管生成等生物學過程，與腫瘤的發生發展密切相關。比如，c-Myc基因參與細胞增殖和代謝的調控，CyclinD1基因在細胞周期進程中發揮關鍵作用，MMP-7基因則與細胞外基質的降解和腫瘤細胞的侵襲轉移能力相關。大量研究表明，在包括結直腸癌在內的多種惡性腫瘤中，β-catenin的表達和功能常常出現異常。這種異常可表現為β-catenin基因突變，導致其蛋白結構改變，不易被降解復合體識別和降解；或者是Wnt信號通路相關分子的異常，使得Wnt信號持續激活，引起β-catenin的異常積累和核轉位。β-catenin的異常激活能夠促進腫瘤細胞的增殖、抑制細胞凋亡、增強腫瘤細胞的遷移和侵襲能力，還能促進腫瘤血管生成，為腫瘤的生長和轉移提供必要條件。例如，在結直腸癌中，約有80%的病例存在β-catenin的異常激活，且其異常表達與腫瘤的分期、淋巴結轉移以及患者的預后密切相關。1.3研究目的與意義本研究旨在深入探究β-catenin在結直腸癌侵襲轉移過程中的具體作用及其相關分子機制，以期為結直腸癌的治療提供新的潛在靶點和理論依據，具體研究目的如下：明確β-catenin對結直腸癌細胞侵襲轉移能力的影響：通過體外細胞實驗，運用細胞遷移實驗、侵襲實驗等方法，觀察β-catenin表達改變（過表達或沉默）對結直腸癌細胞遷移和侵襲能力的影響，從而直接揭示β-catenin與結直腸癌細胞侵襲轉移行為之間的關聯。揭示β-catenin調控結直腸癌侵襲轉移的分子機制：從Wnt信號通路及其他相關信號通路入手，研究β-catenin激活或抑制后，下游靶基因以及相關信號分子的表達變化和活性改變。明確β-catenin是否通過調控這些分子，進而影響細胞外基質的降解、細胞骨架的重塑以及腫瘤血管生成等與侵襲轉移密切相關的生物學過程。探討β-catenin作為結直腸癌治療靶點的潛在價值：結合臨床結直腸癌患者的病理資料和預后信息，分析β-catenin的表達水平與腫瘤分期、淋巴結轉移、遠處轉移以及患者生存率等臨床指標之間的相關性。評估β-catenin作為結直腸癌診斷標志物和治療靶點的可行性和潛在價值，為臨床治療提供理論指導。結直腸癌作為嚴重威脅人類健康的惡性腫瘤，其侵襲轉移機制的研究一直是腫瘤領域的重點和難點。深入了解β-catenin在結直腸癌侵襲轉移中的作用及分子機制，具有重要的理論意義和臨床應用價值，主要體現在以下幾個方面：理論意義：有助于進一步揭示結直腸癌侵襲轉移的分子生物學機制，豐富對腫瘤發生發展過程的認識。β-catenin作為Wnt信號通路的關鍵分子，其在結直腸癌侵襲轉移中的作用機制研究，將加深我們對腫瘤細胞與微環境相互作用、信號轉導網絡調控等方面的理解，為腫瘤生物學的發展提供新的理論依據。臨床意義：為結直腸癌的早期診斷、預后評估和治療提供新的思路和方法。若能證實β-catenin與結直腸癌侵襲轉移及預后的密切關系，可將其作為潛在的生物標志物，用于結直腸癌的早期診斷和病情監測，提高疾病的早期發現率。此外，針對β-catenin及其相關信號通路開發靶向治療藥物，有望為結直腸癌患者提供更精準、有效的治療手段，改善患者的預后，提高生存率和生活質量。這對于解決當前結直腸癌治療中面臨的難題，降低疾病的死亡率具有重要的現實意義。二、結直腸癌侵襲轉移概述2.1結直腸癌簡介結直腸癌是源于大腸腺上皮的惡性腫瘤，又被稱為大腸癌。從解剖學角度來看，其發病部位涵蓋了盲腸、升結腸、橫結腸、降結腸、乙狀結腸以及直腸等各個部位。其中，約70％的病例發生于左側大腸，乙狀結腸和直腸更是高發區域。結直腸癌在病理上存在多種類型，最常見的為腺癌，約占全部結直腸癌的大多數。腺癌又可依據分化程度進一步細分為高分化腺癌、中分化腺癌和低分化腺癌。分化程度越低，腫瘤細胞的惡性程度越高，預后往往也相對較差。除腺癌外，黏液腺癌也較為常見，而低分化腺癌、未分化腺癌、印戒細胞癌、神經內分泌癌等則相對少見。不同的病理類型在生物學行為、治療反應和預后等方面均存在差異，例如，印戒細胞癌和未分化腺癌通常具有更強的侵襲性和轉移能力，治療難度較大，患者的生存率也相對較低。在全球范圍內，結直腸癌是嚴重威脅人類健康的重大疾病之一。根據世界衛生組織國際癌癥研究機構（IARC）發布的GLOBOCAN2020數據顯示，當年全球結直腸癌新發病例高達193.16萬例，死亡病例約93.52萬例，其發病率在所有惡性腫瘤中位居第三，死亡率位居第二。并且，結直腸癌的發病率和死亡率在多數國家呈現出上升趨勢，尤其是在一些發展中國家，隨著經濟發展、生活方式西方化以及人口老齡化進程的加快，結直腸癌的發病增長更為顯著。在中國，結直腸癌同樣是發病率和死亡率較高的惡性腫瘤。2020年中國結直腸癌新發病例數達55.55萬，占全球新發病例的28.76%，死亡病例達28.62萬，占全球死亡病例的30.61%。近20年來，中國結直腸癌的發病率和死亡率均保持持續上升態勢。同時，結直腸腫瘤發病還呈現出年輕化趨勢，青年人直腸癌比例約占10%-15%。結直腸癌的發病與多種因素相關，其中不良的生活方式，如長期高脂肪、高蛋白、低膳食纖維飲食，缺乏運動，長期吸煙、過量飲酒等，是重要的誘發因素。此外，遺傳因素在結直腸癌的發病中也起到關鍵作用，約5%-20%的結直腸癌患者具有家族遺傳背景，例如家族性腺瘤性息肉病（FAP）和林奇綜合征（Lynchsyndrome）等遺傳性疾病，會顯著增加結直腸癌的發病風險。同時，炎癥性腸病，如潰瘍性結腸炎和克羅恩病，若長期不愈，也會使結直腸癌的發病風險大幅提高。2.2侵襲轉移過程2.2.1局部浸潤局部浸潤是結直腸癌侵襲轉移的起始步驟，也是腫瘤細胞向周圍組織擴散的重要方式。在這一過程中，癌細胞首先突破基底膜。基底膜是位于上皮細胞和結締組織之間的一層薄而堅韌的膜狀結構，正常情況下，它能夠有效阻擋癌細胞的擴散。然而，當癌細胞發生惡性轉化后，會分泌一系列蛋白酶，如基質金屬蛋白酶（MMPs）家族成員，其中MMP-2和MMP-9在結直腸癌的局部浸潤中發揮著關鍵作用。這些蛋白酶能夠降解基底膜的主要成分，如膠原蛋白、層粘連蛋白和纖連蛋白等，破壞基底膜的完整性，從而為癌細胞的突破創造條件。一旦癌細胞突破基底膜，便開始向腸壁各層浸潤生長。癌細胞憑借其增殖能力和遷移特性，沿著腸壁的組織間隙逐漸向黏膜下層、肌層和漿膜層浸潤。隨著浸潤的深入，癌細胞不斷破壞腸壁的正常組織結構，影響腸道的正常功能。當癌細胞侵犯到肌層時，會導致腸壁的蠕動功能減弱，患者可能出現腹痛、腹脹、排便習慣改變等癥狀。若癌細胞進一步浸潤至漿膜層，由于漿膜層缺乏有效的屏障保護，癌細胞更容易突破漿膜，向腸壁周圍的組織和器官擴散。結直腸癌的局部浸潤常常侵犯周圍器官，這對病情發展產生極為不利的影響。例如，當腫瘤位于直腸時，癌細胞可能侵犯膀胱、前列腺、子宮、陰道等盆腔器官，導致相應器官的功能障礙。若侵犯膀胱，可引起血尿、尿頻、尿急、尿痛等泌尿系統癥狀；侵犯前列腺，可導致排尿困難、尿潴留等；侵犯子宮或陰道，可出現陰道流血、性交疼痛等癥狀。當腫瘤位于結腸時，可能侵犯肝臟、十二指腸、胃等鄰近器官，引發更嚴重的并發癥。如侵犯肝臟，可導致肝功能受損，出現黃疸、腹水等癥狀，嚴重影響患者的預后。局部浸潤還會增加手術切除的難度，使得腫瘤難以完全清除，術后復發的風險顯著提高。因此，局部浸潤是結直腸癌病情惡化的重要標志，早期發現和干預對于控制病情發展至關重要。2.2.2淋巴轉移淋巴轉移在結直腸癌轉移過程中占據著舉足輕重的地位，是結直腸癌常見的轉移途徑之一。當結直腸癌細胞突破基底膜并向腸壁深層浸潤后，便有機會進入淋巴管。淋巴管廣泛分布于腸壁各層組織中，為癌細胞的轉移提供了便利的通道。癌細胞通過與淋巴管內皮細胞的相互作用，突破淋巴管的管壁，進入淋巴循環系統。這一過程涉及多種分子機制，例如癌細胞表面表達的某些黏附分子，如CD44等，能夠與淋巴管內皮細胞表面的相應配體結合，促進癌細胞的黏附和侵入。進入淋巴管的癌細胞會隨著淋巴液的流動，首先引流至局部淋巴結。對于結直腸癌而言，局部淋巴結主要包括結腸上淋巴結、結腸旁淋巴結、中間淋巴結和中央淋巴結等。在這些淋巴結中，癌細胞會不斷增殖，并逃避機體免疫系統的監視和清除。一方面，癌細胞可以通過分泌免疫抑制因子，如轉化生長因子-β（TGF-β）、白細胞介素-10（IL-10）等，抑制免疫細胞的活性，使其無法有效地識別和殺傷癌細胞。另一方面，癌細胞還可以通過偽裝自身，降低免疫細胞對其的識別能力。隨著時間的推移，癌細胞在局部淋巴結中逐漸生長形成轉移灶，導致淋巴結腫大。當局部淋巴結被癌細胞侵犯后，癌細胞會進一步通過淋巴管道轉移至遠處淋巴結。這種轉移過程通常遵循一定的順序，例如先轉移至區域淋巴結，再逐漸轉移至遠處的淋巴結，如腸系膜淋巴結、腹主動脈旁淋巴結等。遠處淋巴結的轉移意味著癌細胞已經在體內擴散到更廣泛的區域，病情進一步惡化。淋巴轉移不僅會導致淋巴結本身的病變，還會影響淋巴循環的正常功能，進而影響機體的免疫調節和物質運輸。而且，由于淋巴結遍布全身，一旦癌細胞通過淋巴系統擴散，就很難完全清除，使得治療難度大大增加。臨床研究表明，存在淋巴轉移的結直腸癌患者，其預后明顯差于無淋巴轉移的患者，5年生存率顯著降低。因此，早期檢測和干預淋巴轉移對于改善結直腸癌患者的預后具有重要意義。2.2.3血行轉移血行轉移是結直腸癌遠處轉移的主要途徑之一，對患者的預后產生極為不利的影響。當結直腸癌細胞突破腸壁的血管屏障后，便進入血液循環系統。這一過程與癌細胞的侵襲能力以及血管生成密切相關。癌細胞通過分泌多種血管生成因子，如血管內皮生長因子（VEGF）等，促進腫瘤血管的生成。新生的腫瘤血管不僅為癌細胞提供了充足的營養和氧氣，還為癌細胞進入血液循環提供了通道。同時，癌細胞表面的一些分子，如整合素等，能夠與血管內皮細胞表面的受體結合，幫助癌細胞黏附并穿過血管內皮細胞，進入血管腔。進入血管的癌細胞隨著血流到達全身各個器官，其中肝臟、肺、骨、腦等是常見的轉移部位。肝臟是結直腸癌血行轉移最常見的靶器官，這主要是因為肝臟具有豐富的血液供應，且腸道的靜脈血首先回流至肝臟。癌細胞在肝臟內通過與肝竇內皮細胞的相互作用，穿過肝竇壁，進入肝實質，并在肝臟內增殖形成轉移灶。肺也是結直腸癌血行轉移的常見部位，癌細胞通過肺循環進入肺部，在肺部毛細血管床停留并穿出血管壁，在肺組織內生長。骨轉移在結直腸癌患者中相對較少見，但一旦發生，會引起劇烈的疼痛、病理性骨折等癥狀，嚴重影響患者的生活質量。腦轉移雖然發生率較低，但預后極差，常導致患者神經系統功能障礙，甚至危及生命。血行轉移的發生意味著結直腸癌已經發展到晚期階段，腫瘤細胞已經突破了多個生理屏障，包括腸壁、淋巴系統和血液循環系統。由于血行轉移具有全身性的特點，使得治療難度顯著增加。傳統的手術治療往往難以徹底清除全身各處的轉移灶，化療和靶向治療雖然能夠在一定程度上控制腫瘤的生長，但也面臨著耐藥和不良反應等問題。而且，血行轉移會導致多個重要器官的功能受損，進一步加重患者的病情，縮短患者的生存期。研究表明，發生血行轉移的結直腸癌患者5年生存率通常低于20%，相比無血行轉移的患者，預后明顯更差。因此，預防和治療血行轉移是提高結直腸癌患者生存率的關鍵環節之一。2.2.4種植轉移種植轉移是結直腸癌轉移的一種特殊方式，其發生過程主要是癌細胞從原發腫瘤部位脫落，進入腹腔或盆腔等體腔，然后種植在這些部位的腹膜上，形成轉移結節。當結直腸癌發展到一定階段，尤其是腫瘤侵犯到漿膜層時，癌細胞容易從腫瘤表面脫落。這是因為漿膜層缺乏有效的屏障保護，癌細胞與周圍組織的黏附力減弱。脫落的癌細胞可以隨著腹腔或盆腔內的液體流動，在腹膜表面附著、生長。例如，在患者進行體位改變、腸道蠕動或腹腔內壓力變化時，癌細胞更容易在腹膜上種植。種植轉移具有一些獨特的特點。一方面，種植轉移的癌細胞往往分布較為廣泛，可累及整個腹腔或盆腔的腹膜，使得手術切除難度極大。另一方面，種植轉移的癌細胞對化療藥物的敏感性相對較低，這是因為腹膜表面的癌細胞所處的微環境與原發腫瘤不同，藥物難以有效滲透到癌細胞周圍，從而影響化療的效果。種植轉移還會導致一系列嚴重的并發癥，如腹水的形成。癌細胞在腹膜上生長會刺激腹膜產生滲出液，同時癌細胞還會分泌一些血管活性物質，增加血管通透性，進一步加重腹水的形成。腹水的存在不僅會引起患者腹脹、腹痛等不適癥狀，還會影響患者的呼吸和消化功能，降低患者的生活質量。由于種植轉移的癌細胞分布廣泛且對化療藥物敏感性低，使得治療面臨很大的挑戰。傳統的手術治療難以徹底清除所有的轉移結節，且手術創傷較大，容易導致癌細胞的播散。化療雖然可以在一定程度上控制癌細胞的生長，但效果往往不理想。近年來，一些新的治療方法，如腹腔熱灌注化療、靶向治療和免疫治療等，在種植轉移的治療中取得了一定的進展，但總體療效仍有待提高。因此，種植轉移是結直腸癌治療中的一個難點，需要進一步深入研究其發病機制和治療策略，以改善患者的預后。2.3影響因素2.3.1腫瘤細胞特性腫瘤細胞的多種特性對結直腸癌的侵襲轉移起著關鍵作用。增殖能力是腫瘤細胞的重要特性之一。具有高增殖能力的腫瘤細胞能夠快速分裂和生長，從而增加腫瘤的體積和細胞數量。這不僅為腫瘤的侵襲轉移提供了更多的細胞來源，還使得腫瘤細胞更容易突破周圍組織的限制，向遠處擴散。研究表明，結直腸癌細胞中一些癌基因的高表達，如c-Myc基因，能夠促進細胞的增殖。c-Myc基因可以調控一系列與細胞增殖相關的基因表達，加速細胞周期進程，使細胞更快地進入分裂期。當c-Myc基因在結直腸癌細胞中過度表達時，細胞的增殖速度明顯加快，腫瘤的生長和侵襲能力也隨之增強。侵襲性是腫瘤細胞另一個重要特性。侵襲性強的腫瘤細胞具有更強的遷移和穿透能力，能夠突破基底膜和細胞外基質的屏障，向周圍組織浸潤。這一過程涉及腫瘤細胞分泌多種蛋白酶，如基質金屬蛋白酶（MMPs）。MMPs能夠降解細胞外基質中的各種成分，如膠原蛋白、層粘連蛋白等，為腫瘤細胞的遷移開辟道路。在結直腸癌中，MMP-2和MMP-9的表達水平與腫瘤的侵襲性密切相關。高表達MMP-2和MMP-9的結直腸癌細胞能夠更有效地降解細胞外基質，從而更容易穿透基底膜，向腸壁深層浸潤。黏附性也是影響結直腸癌侵襲轉移的重要因素。腫瘤細胞與細胞外基質以及其他細胞之間的黏附作用，對于腫瘤細胞的遷移和定植具有重要影響。腫瘤細胞表面的黏附分子，如整合素、E-cadherin等，能夠與細胞外基質中的配體結合，調節腫瘤細胞的黏附、遷移和侵襲行為。在結直腸癌中，E-cadherin的表達下調是常見的現象。E-cadherin是一種細胞間黏附分子，其表達下調會導致細胞間的黏附力減弱，使得腫瘤細胞更容易從原發灶脫落，進入血液循環或淋巴循環，進而發生轉移。而整合素的異常表達則會增強腫瘤細胞與細胞外基質的黏附，促進腫瘤細胞的遷移和侵襲。例如，某些整合素亞型能夠與纖維連接蛋白結合，激活下游的信號通路，促進腫瘤細胞的遷移和侵襲。不同特性的腫瘤細胞在轉移能力上存在顯著差異。低分化的結直腸癌細胞通常具有更高的增殖能力、更強的侵襲性和更低的黏附性，因此其轉移能力也更強。低分化癌細胞的細胞形態和結構與正常細胞差異較大，細胞間的連接松散，這使得它們更容易脫離原發腫瘤，進入周圍組織和血管。而且，低分化癌細胞往往表達更多的侵襲相關分子和蛋白酶，能夠更有效地降解細胞外基質，促進腫瘤細胞的遷移和侵襲。與之相反，高分化的結直腸癌細胞在形態和功能上更接近正常細胞，其增殖能力相對較弱，侵襲性較低，黏附性較高，因此轉移能力也相對較低。高分化癌細胞的細胞間連接較為緊密，細胞外基質的合成和降解相對平衡，使得腫瘤細胞不容易發生轉移。腫瘤細胞的特性是影響結直腸癌侵襲轉移的重要因素，深入研究這些特性及其分子機制，對于揭示結直腸癌的轉移規律和開發有效的治療策略具有重要意義。2.3.2腫瘤微環境腫瘤微環境是腫瘤細胞生長、增殖和轉移的重要場所，其中包含多種細胞成分、細胞外基質以及血管生成等因素，這些因素相互作用，共同影響著腫瘤的侵襲轉移。腫瘤微環境中的免疫細胞在腫瘤的侵襲轉移過程中扮演著復雜的角色。巨噬細胞是腫瘤微環境中數量較多的免疫細胞之一。腫瘤相關巨噬細胞（TAM）可分為M1型和M2型。M1型巨噬細胞具有抗腫瘤活性，能夠分泌細胞因子如腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、白細胞介素-12（IL-12）等，激活T細胞和自然殺傷細胞（NK細胞），增強機體的抗腫瘤免疫反應，抑制腫瘤細胞的生長和轉移。然而，在腫瘤微環境中，M2型巨噬細胞往往占主導地位。M2型巨噬細胞可分泌多種細胞因子，如血管內皮生長因子（VEGF）、轉化生長因子-β（TGF-β）等，這些因子能夠促進腫瘤血管生成、細胞外基質重塑以及腫瘤細胞的遷移和侵襲。例如，VEGF能夠促進腫瘤血管內皮細胞的增殖和遷移，形成新的血管，為腫瘤細胞提供充足的營養和氧氣，同時也為腫瘤細胞進入血液循環提供了通道；TGF-β則可以抑制免疫細胞的活性，促進腫瘤細胞的上皮-間充質轉化（EMT），增強腫瘤細胞的侵襲能力。成纖維細胞也是腫瘤微環境中的重要細胞成分。癌相關成纖維細胞（CAF）是腫瘤微環境中活化的成纖維細胞，它們能夠分泌多種細胞因子和生長因子，如血小板衍生生長因子（PDGF）、成纖維細胞生長因子（FGF）等。這些因子可以促進腫瘤細胞的增殖、遷移和侵襲。CAF還能夠合成和分泌細胞外基質成分，如膠原蛋白、纖連蛋白等，改變細胞外基質的結構和組成，為腫瘤細胞的遷移提供有利的環境。研究表明，CAF與腫瘤細胞之間存在密切的相互作用。CAF可以通過旁分泌信號通路激活腫瘤細胞的相關信號分子，如PI3K/AKT信號通路，促進腫瘤細胞的存活和增殖；同時，腫瘤細胞也可以分泌因子激活CAF，使其進一步促進腫瘤的生長和轉移。細胞外基質在腫瘤微環境中不僅為腫瘤細胞提供物理支撐，還參與調節腫瘤細胞的生物學行為。腫瘤細胞可以通過分泌蛋白酶，如基質金屬蛋白酶（MMPs），降解細胞外基質，從而促進腫瘤細胞的遷移和侵襲。在結直腸癌中，MMP-2和MMP-9能夠降解細胞外基質中的膠原蛋白和層粘連蛋白，破壞基底膜的完整性，使得腫瘤細胞能夠突破基底膜，向周圍組織浸潤。細胞外基質中的一些成分，如纖連蛋白和透明質酸，還可以與腫瘤細胞表面的受體結合，激活細胞內的信號通路，促進腫瘤細胞的遷移和侵襲。例如，纖連蛋白可以與腫瘤細胞表面的整合素受體結合，激活FAK/Src信號通路，促進腫瘤細胞的遷移和侵襲。血管生成是腫瘤侵襲轉移的關鍵環節之一。腫瘤細胞通過分泌血管生成因子，如VEGF、堿性成纖維細胞生長因子（bFGF）等，刺激腫瘤血管內皮細胞的增殖和遷移，形成新的血管。新生的腫瘤血管不僅為腫瘤細胞提供營養和氧氣，還為腫瘤細胞進入血液循環提供了通道。腫瘤血管的結構和功能異常，使得腫瘤細胞更容易穿透血管壁，進入血液循環，從而發生遠處轉移。研究發現，抑制腫瘤血管生成可以有效地減少腫瘤細胞的轉移。例如，使用抗VEGF抗體可以阻斷VEGF與其受體的結合，抑制腫瘤血管內皮細胞的增殖和遷移，從而減少腫瘤的血行轉移。調節腫瘤微環境是抑制腫瘤轉移的潛在策略之一。可以通過調節免疫細胞的功能，促進M1型巨噬細胞的極化，抑制M2型巨噬細胞的活性，增強機體的抗腫瘤免疫反應。還可以針對CAF與腫瘤細胞之間的相互作用，開發靶向藥物，阻斷相關信號通路，抑制CAF對腫瘤細胞的促進作用。此外，抑制腫瘤血管生成也是一種有效的策略，可以通過使用血管生成抑制劑，如抗VEGF藥物、多靶點酪氨酸激酶抑制劑等，減少腫瘤血管的生成，從而抑制腫瘤細胞的轉移。2.3.3機體免疫狀態機體免疫系統在腫瘤的發生、發展和轉移過程中起著至關重要的監視和清除作用。正常情況下，機體的免疫系統能夠識別并清除體內發生惡變的腫瘤細胞，維持機體的健康平衡。這一過程主要依賴于多種免疫細胞的協同作用。T細胞是免疫系統中的關鍵細胞之一，其中細胞毒性T淋巴細胞（CTL）能夠特異性識別腫瘤細胞表面的抗原肽-主要組織相容性復合體（MHC）復合物，并通過釋放穿孔素和顆粒酶等物質，直接殺傷腫瘤細胞。NK細胞則無需預先致敏，能夠直接識別和殺傷腫瘤細胞，其殺傷作用不受MHC限制。NK細胞可以通過釋放細胞毒性物質，如穿孔素、顆粒酶和腫瘤壞死因子相關凋亡誘導配體（TRAIL）等，誘導腫瘤細胞凋亡。巨噬細胞在吞噬腫瘤細胞后，能夠將腫瘤抗原呈遞給T細胞，激活T細胞的免疫應答，進一步增強機體的抗腫瘤免疫反應。當機體免疫功能低下時，腫瘤細胞更容易逃避機體的免疫監視，從而促進侵襲轉移。免疫功能低下可能由多種因素引起，如年齡增長、長期使用免疫抑制劑、患有免疫缺陷疾病等。在這些情況下，免疫系統的功能受到抑制，免疫細胞的活性降低，導致機體對腫瘤細胞的識別和清除能力下降。腫瘤細胞可以利用免疫逃逸機制來逃避機體的免疫攻擊。腫瘤細胞可以通過下調腫瘤抗原的表達，使免疫細胞難以識別它們。腫瘤細胞還可以分泌免疫抑制因子，如TGF-β、IL-10等，抑制免疫細胞的活性。TGF-β可以抑制T細胞的增殖和活化，降低CTL的殺傷活性；IL-10則可以抑制巨噬細胞和樹突狀細胞的功能，減少腫瘤抗原的呈遞。腫瘤細胞還可以表達免疫檢查點分子，如程序性死亡受體配體1（PD-L1），與T細胞表面的程序性死亡受體1（PD-1）結合，抑制T細胞的活性，使腫瘤細胞能夠逃避T細胞的殺傷。免疫逃逸使得腫瘤細胞能夠在體內存活并不斷增殖，進而獲得侵襲和轉移的能力。腫瘤細胞在逃避免疫監視后，會逐漸積累基因突變，增強其侵襲和轉移相關的生物學特性。腫瘤細胞會分泌更多的蛋白酶，降解細胞外基質，促進腫瘤細胞的遷移和侵襲。腫瘤細胞還會通過分泌血管生成因子，促進腫瘤血管生成，為腫瘤細胞的遠處轉移提供條件。一旦腫瘤細胞進入血液循環或淋巴循環，由于免疫功能低下，機體無法有效地清除這些轉移的腫瘤細胞，它們就會在遠處器官定植并形成轉移灶。臨床研究表明，免疫功能低下的結直腸癌患者更容易發生腫瘤的侵襲轉移，預后往往較差。對于接受器官移植后長期使用免疫抑制劑的結直腸癌患者，其腫瘤復發和轉移的風險明顯高于免疫功能正常的患者。提高機體的免疫功能是預防和治療結直腸癌侵襲轉移的重要策略之一。可以通過免疫治療來增強機體的抗腫瘤免疫反應。免疫檢查點抑制劑，如抗PD-1抗體和抗PD-L1抗體，能夠阻斷PD-1/PD-L1信號通路，解除腫瘤細胞對T細胞的抑制，激活T細胞的活性，從而增強機體對腫瘤細胞的殺傷能力。腫瘤疫苗也是一種潛在的免疫治療方法，通過激發機體的特異性免疫反應，提高對腫瘤細胞的識別和清除能力。三、β-catenin與結直腸癌關系的研究進展3.1β-catenin在正常腸道組織中的表達與功能在正常腸道上皮細胞中，β-catenin主要定位于細胞膜，參與形成E-cadherin/β-catenin/α-catenin復合體。該復合體對于維持細胞間的緊密黏附起著不可或缺的作用。從結構上看，E-cadherin是一種跨膜蛋白，其胞外結構域能夠與相鄰細胞的E-cadherin相互作用，形成鈣依賴的黏附連接。而β-catenin則與E-cadherin的胞質區結合，再通過α-catenin與細胞內的肌動蛋白細胞骨架相連。這種連接方式不僅使上皮細胞緊密排列，形成連續的上皮屏障，還能夠傳遞細胞間的信號，調節細胞的形態和功能。在腸道上皮組織中，這種緊密的細胞黏附有助于維持腸道黏膜的完整性，防止細菌、毒素等有害物質的侵入。當腸道受到病原體感染時，正常的細胞黏附結構能夠限制病原體的擴散，保護腸道組織免受損傷。β-catenin在正常腸道組織中還參與Wnt信號通路的傳導。在正常生理狀態下，Wnt信號通路處于相對穩定的低水平激活狀態，這對于維持腸道干細胞的自我更新和分化平衡至關重要。腸道干細胞位于腸道隱窩的底部，具有自我更新和分化為多種腸道上皮細胞的能力。Wnt信號通路的適度激活能夠促進腸道干細胞的增殖和維持其干性。當Wnt信號激活時，β-catenin在細胞內積累并進入細胞核，與TCF/LEF轉錄因子結合，啟動一系列靶基因的轉錄。這些靶基因包括一些與細胞增殖、分化和存活相關的基因，如c-Myc、CyclinD1、Axin2等。c-Myc基因能夠促進細胞的增殖和代謝，CyclinD1基因參與細胞周期的調控，Axin2基因則是Wnt信號通路的反饋調節因子。通過調節這些靶基因的表達，β-catenin能夠維持腸道干細胞的正常功能，確保腸道上皮細胞的不斷更新和修復。在腸道受到損傷時，Wnt信號通路會被進一步激活，促使腸道干細胞增殖和分化，以修復受損的組織。β-catenin在腸道正常發育過程中也發揮著重要作用。在胚胎發育時期，Wnt/β-catenin信號通路對于腸道的形態發生和組織分化至關重要。研究表明，在小鼠胚胎發育過程中，敲除β-catenin基因會導致腸道發育異常，表現為腸道結構紊亂、上皮細胞分化受阻等。這是因為β-catenin參與了腸道上皮細胞的命運決定和組織形態的構建。在腸道發育的早期階段，β-catenin的表達和激活模式決定了腸道干細胞的分化方向，使其能夠分化為不同類型的上皮細胞，如吸收細胞、杯狀細胞、潘氏細胞等。β-catenin還參與了腸道隱窩-絨毛結構的形成，對于維持腸道的正常形態和功能具有重要意義。在維持腸道穩態方面，β-catenin同樣發揮著關鍵作用。腸道穩態是指腸道內環境的相對穩定，包括腸道上皮細胞的更新、腸道菌群的平衡以及免疫調節等多個方面。β-catenin通過調節腸道干細胞的功能和細胞間的黏附，維持腸道上皮細胞的正常更新和修復。β-catenin還參與了腸道免疫調節，能夠調節免疫細胞的活性和細胞因子的分泌。研究發現，在腸道炎癥模型中，β-catenin的表達和功能異常會導致腸道免疫失衡，加重炎癥反應。這表明β-catenin在維持腸道免疫穩態中起著重要的調節作用。3.2結直腸癌中β-catenin的異常表達3.2.1表達水平變化大量臨床樣本檢測數據表明，β-catenin在結直腸癌組織中存在顯著的表達水平變化及異常定位情況。在正常結直腸黏膜中，β-catenin主要定位于細胞膜，參與形成E-cadherin/β-catenin/α-catenin復合體，發揮維持細胞間黏附的重要作用。何渝軍等人運用免疫組化法對25例正常結直腸粘膜和65例結直腸癌組織中β-catenin的表達進行檢測，結果顯示正常結直腸粘膜β-catenin蛋白表達幾乎全部定位于細胞膜上。而在結直腸癌組織中，β-catenin的表達特征發生明顯改變，細胞膜表達有不同程度的缺失，細胞漿和細胞核異位表達明顯增加，異位表達率為63.1%，細胞膜表達缺失率為70.8%。高明和呂永添應用免疫組化方法對92例結直腸癌組織及20例正常結腸組織中的β-catenin的異常表達情況進行檢測，發現20例正常結腸組織中100％可見連續的β-catenin細胞膜染色，異常表達率為零；92例結直腸癌組織中β-catenin膜表達的缺失率為72.83％，異常表達率為64.13％。覃業軍等人通過免疫組織化學EnVision二步法檢測90例散發性結直腸癌（SCRC）和22例散發性結直腸腺瘤標本的β-catenin基因表達，結果表明正常結直腸粘膜中β-catenin表達定位于細胞膜上，未見胞漿胞核的異常表達；而在SCRC中β-catenin的胞漿和胞核表達率分別為88.9％和41.1％，顯著高于散發性結直腸腺瘤。β-catenin的表達水平變化及異常定位與結直腸癌的腫瘤分期、分級密切相關。何渝軍等人的研究還發現，結直腸癌β-catenin的異位表達率與腫瘤分化程度、臨床分期和淋巴結轉移有關，低分化腺癌明顯高于高分化腺癌，Dukes'A+B期明顯低于Dukes'C+D期，有淋巴結轉移組明顯高于無淋巴結轉移組。楊丞等人選取結直腸癌及對應的癌旁黏膜組織各52例，通過免疫組化檢測發現，β-catenin蛋白的表達在結直腸癌組陽性率為65.38%，在對照組陽性率為23.08%，且結腸癌中β-catenin蛋白高表達與結腸癌的T分期、臨床分期、脈管侵犯呈相關性。另一項針對217例結直腸癌患者的研究中，采用免疫組織化學染色檢測發現，在管狀腺癌和乳頭狀腺癌的腫瘤主體、浸潤前緣β-catenin核表達體陽性率高于黏液或印戒細胞癌。低級別管狀腺癌的腫瘤芽核陽性率明顯高于高級別管狀腺癌。翟梅娟等人通過對腫瘤芽和β-catenin表達與結直腸癌預后關系的研究發現，腫瘤浸潤深度達漿膜層以外、存在神經周圍侵犯、TNM分期高時腫瘤芽陽性率高，而腫瘤芽陽性且β-catenin陰性的患者預后較差。這些研究結果均表明，β-catenin的異常表達在結直腸癌的發生、發展過程中具有重要作用，其表達水平變化及異常定位可作為判斷結直腸癌侵襲、轉移和預后的重要指標。3.2.2突變情況β-catenin基因突變在結直腸癌中具有一定的發生頻率，且存在常見的突變位點。覃業軍等人對90例SCRC標本進行研究，以PCR擴增和直接測序檢測β-catenin基因第3外顯子突變，結果僅有1例在β-catenin第3外顯子發生點突變，為雜合性突變，即41密碼子ACC→GCC，蘇氨酸變成丙氨酸，突變率約1％；22例散發性腺瘤未發現第3外顯子突變。雖然β-catenin基因突變在結直腸癌中的總體突變率相對較低，但研究表明其突變對腫瘤的發生發展具有重要影響。β-catenin基因突變會導致其蛋白結構和功能的改變，進而影響腫瘤的發生發展。當β-catenin基因發生突變時，可能使β-catenin蛋白的磷酸化位點發生改變，使其難以被降解復合體識別和降解，從而導致細胞內β-catenin的積累。積累的β-catenin進入細胞核，持續激活Wnt信號通路，啟動下游一系列靶基因的轉錄，促進腫瘤細胞的增殖、遷移和侵襲。研究發現，攜帶β-catenin基因突變的結直腸癌細胞具有更強的增殖能力和侵襲能力，更容易發生轉移。β-catenin基因突變還可能影響腫瘤細胞對化療藥物的敏感性，使得腫瘤治療難度增加。有研究表明，β-catenin基因突變的結直腸癌患者對某些化療藥物的耐藥性更高，預后相對較差。雖然β-catenin基因突變在結直腸癌中的發生頻率不高，但突變所帶來的影響不容忽視，深入研究其突變機制和對腫瘤生物學行為的影響，對于結直腸癌的診斷、治療和預后評估具有重要意義。3.3β-catenin異常與結直腸癌臨床病理特征的關聯β-catenin的異常表達與結直腸癌的臨床病理特征之間存在緊密聯系。在腫瘤大小方面，雖然目前相關研究相對較少，但部分研究表明，β-catenin的異常表達可能與腫瘤的生長速度和大小相關。有研究推測，由于β-catenin異常激活可促進腫瘤細胞的增殖，進而可能導致腫瘤體積增大。然而，這一觀點還需要更多大規模的臨床研究來進一步證實。在浸潤深度上，眾多研究顯示β-catenin的異常表達與結直腸癌的浸潤深度密切相關。覃業軍等人對90例散發性結直腸癌（SCRC）標本進行研究，發現SCRC的β-catenin核表達率在浸潤型生長方式中高于隆起型生長方式，核表達多為灶性分布，主要在腫瘤浸潤前沿呈陽性表達。這表明β-catenin的異常表達可能促進腫瘤細胞向腸壁深層浸潤，突破基底膜和周圍組織的屏障，從而加深浸潤程度。楊丞等人的研究也指出，結腸癌中β-catenin蛋白高表達與結腸癌的T分期呈相關性，T分期越高，提示腫瘤浸潤深度越深，進一步說明β-catenin異常表達與腫瘤浸潤深度的正相關關系。在淋巴結轉移方面，大量研究證實β-catenin的異常表達與結直腸癌的淋巴結轉移顯著相關。何渝軍等人對65例結直腸癌組織的研究發現，有淋巴結轉移組的β-catenin異位表達率明顯高于無淋巴結轉移組。高明和呂永添對92例結直腸癌組織的檢測結果也表明，結直腸癌組織中β-catenin膜表達缺失與淋巴結轉移有關。張果等人在結直腸腺癌差分化細胞群的研究中發現，β-catenin蛋白核表達與淋巴結轉移有關。這些研究結果均提示，β-catenin的異常表達可能通過促進腫瘤細胞的遷移和侵襲能力，使腫瘤細胞更容易進入淋巴管，從而增加淋巴結轉移的風險。遠處轉移方面，雖然直接研究β-catenin與結直腸癌遠處轉移關系的文獻相對較少，但基于β-catenin在腫瘤侵襲轉移過程中的重要作用，以及其與淋巴結轉移的密切關聯，可以推測β-catenin的異常表達可能也與遠處轉移相關。由于β-catenin異常激活可增強腫瘤細胞的侵襲能力，使腫瘤細胞更容易進入血液循環，進而導致遠處器官的轉移。目前這方面還需要更多針對性的研究來深入探討。β-catenin異常表達對患者生存率有著顯著影響。翟梅娟等人通過對217例結直腸癌患者的研究發現，腫瘤芽陽性且β-catenin陰性的患者預后較差。何渝軍等人認為β-catenin蛋白的異常表達是判斷結直腸癌預后的良好指標，其異常表達可能提示患者預后不佳。高明和呂永添也指出，β-catenin異常表達率高提示患者預后效果不佳。這些研究表明，β-catenin的異常表達可作為評估結直腸癌患者預后的重要指標之一，β-catenin異常表達的患者往往生存率較低，預后更差。β-catenin的異常表達在評估結直腸癌患者預后中具有重要價值。通過檢測β-catenin的表達水平和定位情況，可以為臨床醫生提供重要的信息，幫助判斷患者的病情進展和預后情況，從而制定更合理的治療方案。對于β-catenin異常表達的患者，可能需要更積極的治療策略，如加強術后輔助治療、密切監測病情變化等。而對于β-catenin表達正常的患者，治療方案可以相對保守。β-catenin還可能作為預測患者對治療反應的指標，為個性化治療提供依據。四、β-catenin在結直腸癌侵襲轉移中的作用4.1體外實驗證據4.1.1細胞增殖實驗細胞增殖是腫瘤發生發展的重要基礎，而MTT實驗和CCK-8實驗是常用的檢測細胞增殖能力的方法。MTT實驗原理基于活細胞線粒體中的琥珀酸脫氫酶能夠將外源性的MTT（四氮唑鹽）還原為不溶性的藍紫色結晶甲瓚（Formazan），并沉積在細胞中，而死細胞無此功能。通過特定的有機溶劑溶解甲瓚，利用酶標儀在特定波長下測定其吸光度值，吸光度值與活細胞數量呈正相關，從而反映細胞的增殖情況。CCK-8實驗則是利用細胞內的脫氫酶將CCK-8試劑中的WST-8（四唑鹽）還原為水溶性的橙黃色甲瓚產物，同樣通過酶標儀檢測吸光度值來衡量細胞的增殖活性，具有操作簡便、靈敏度高、重復性好等優點。許多研究運用MTT實驗和CCK-8實驗，深入探究了β-catenin對結直腸癌細胞增殖能力的影響。彭肅等人將ABCA8基因過表達慢病毒感染SW480細胞，分為對照（Blank）組、空載（Vector）組、ABCA8過表達（Oe-ABCA8）組、Vector+HLY78組和Oe-ABCA8+HLY78組，其中Wnt/β-catenin信號通路激動劑HLY78干預濃度為10μmol/L。采用CCK-8法檢測各組細胞增殖活性，結果顯示，與Blank組比較，Oe-ABCA8組SW480細胞增殖活性顯著降低（P＜0.05）。這表明過表達ABCA8可抑制SW480細胞的增殖，進一步研究發現其作用機制可能與抑制Wnt/β-catenin信號傳導有關。當ABCA8過表達時，可能通過某種途徑抑制了β-catenin的活性，從而阻斷了Wnt/β-catenin信號通路，使得與細胞增殖相關的基因表達受到抑制，進而降低了細胞的增殖能力。武雪亮等人通過脂質體法將人結直腸癌細胞系SW480細胞轉染后分為6組，分別為SOX7NC組、SOX7mimic組、SOX7NC+H2O2組、SOX7mimic+H2O2組、SOX7NC+PHPS1組、SOX7mimic+PHPS1組。采用CCK-8法檢測SW480細胞的增殖，結果表明SOX7mimic抑制了SW480細胞的增殖（P＜0.01）。研究發現SOX7可通過靶向調控SHP-2/Wnt/β-catenin/ROS通路，抑制Wnt、β-catenin等相關蛋白的表達，從而抑制細胞增殖。具體來說，SOX7可能通過調節SHP-2的活性，影響Wnt/β-catenin信號通路的傳導，使得β-catenin無法正常激活下游與細胞增殖相關的基因，最終抑制了細胞的增殖。史友權等人構建包含sFRP2蛋白全長的pcDNA3.1質粒，進行質粒轉染，使得sFRP2在HCT116細胞中的表達上調。通過細胞計數試劑盒（CCK-8）實驗檢測sFRP2表達上調后對結直腸癌細胞增殖能力的影響，結果顯示，測量sFRP2轉染組、對照組和空載質粒組在12、24、36、48、60h的吸光度值，sFRP2轉染組與對照組及空載質粒組比較，在60h時細胞增殖速度明顯減慢（P=0.026和P=0.023）。這表明sFRP2表達上調可抑制結直腸癌細胞的增殖，可能是因為sFRP2的上調影響了β-catenin的表達或活性，進而影響了與細胞增殖相關的信號通路。這些研究結果表明，β-catenin在結直腸癌細胞的增殖過程中發揮著重要作用，通過調控β-catenin的表達或活性，可以顯著影響結直腸癌細胞的增殖能力。當β-catenin被抑制時，結直腸癌細胞的增殖受到抑制，這為結直腸癌的治療提供了潛在的靶點。在未來的研究中，可以進一步深入探究β-catenin調控結直腸癌細胞增殖的具體分子機制，以及如何通過干預β-catenin來更有效地抑制腫瘤細胞的增殖。4.1.2細胞遷移與侵襲實驗細胞遷移與侵襲能力是腫瘤細胞發生侵襲轉移的關鍵因素，Transwell實驗和劃痕實驗是常用的檢測細胞遷移和侵襲能力的方法。Transwell實驗通過使用Transwell小室來模擬細胞穿越基底膜的行為，小室由一個多孔的聚碳酸酯膜和上下兩個室組成。在研究細胞遷移時，將細胞接種在上室，下室加入含有趨化因子的培養液，細胞會受到趨化因子的吸引，通過膜上的孔隙遷移到下室，最后通過染色和計數遷移到下室的細胞數量，來評估細胞的遷移能力。而在檢測細胞侵襲能力時，需要在小室的多孔膜上添加Matrigel基質膠，模擬細胞外基質，細胞需要降解基質膠并穿過孔隙才能到達下室，以此來檢測細胞的侵襲能力。劃痕實驗則是在培養的細胞單層上制造一個劃痕，然后觀察細胞在一定時間內對劃痕的修復能力，通過測量劃痕愈合的寬度或面積，來評估細胞的遷移能力。這種方法操作簡單、直觀，能夠實時觀察細胞的遷移過程。大量研究運用Transwell實驗和劃痕實驗，深入探討了β-catenin對結直腸癌細胞遷移和侵襲能力的作用。彭肅等人將ABCA8基因過表達慢病毒感染SW480細胞，并設置不同處理組。采用Transwell實驗檢測各組細胞遷移與侵襲細胞數量，結果顯示，與Blank組比較，Oe-ABCA8組SW480細胞遷移與侵襲細胞數量顯著減少（P＜0.05）。這表明過表達ABCA8可抑制SW480細胞的遷移和侵襲能力，其作用機制可能與抑制Wnt/β-catenin信號傳導有關。ABCA8過表達可能通過抑制β-catenin的活性，進而影響了下游與細胞遷移和侵襲相關的基因表達，如MMP-9等，使得細胞降解細胞外基質和遷移的能力下降。武雪亮等人將人結直腸癌細胞系SW480細胞轉染后分為多組。通過細胞劃痕實驗和Transwell侵襲遷移實驗檢測SW480細胞的侵襲遷移能力，結果表明SOX7mimic抑制了SW480細胞的遷移和侵襲能力（P＜0.01）。研究發現SOX7可通過靶向調控SHP-2/Wnt/β-catenin/ROS通路，抑制Wnt、β-catenin等相關蛋白的表達，從而抑制細胞的遷移和侵襲。SOX7可能通過調節SHP-2的活性，影響Wnt/β-catenin信號通路，使得β-catenin無法激活下游與細胞遷移和侵襲相關的基因，如N-cadherin等，導致細胞的遷移和侵襲能力受到抑制。史友權等人構建包含sFRP2蛋白全長的pcDNA3.1質粒，轉染HCT116細胞。采用劃痕實驗檢測sFRP2表達上調后對結直腸癌細胞遷移能力的影響，結果顯示，以空白組0h和48h劃痕兩側距離之差作為標準，sFRP2轉染組劃痕兩側距離比空白組、空載質粒組較遠，遷移速度明顯較慢（t=16.890，P=0.001和t=7.206，P=0.002）。通過Transwell實驗檢測sFRP2表達上調后對直腸癌侵襲能力的影響，結果表明sFRP2轉染組透膜細胞數明顯少于對照組和空載質粒組，侵襲能力明顯降低。這表明sFRP2表達上調可抑制結直腸癌細胞的遷移和侵襲能力，可能是因為sFRP2影響了β-catenin的表達或活性，進而影響了細胞遷移和侵襲相關的信號通路。這些研究結果一致表明，β-catenin在結直腸癌細胞的遷移和侵襲過程中起著關鍵作用。通過調節β-catenin的表達或活性，可以有效抑制結直腸癌細胞的遷移和侵襲能力。這為深入理解結直腸癌的侵襲轉移機制提供了重要依據，也為開發針對結直腸癌侵襲轉移的治療策略提供了新的靶點。未來的研究可以進一步探索β-catenin調控結直腸癌細胞遷移和侵襲的具體分子機制，以及如何通過干預β-catenin來更有效地抑制腫瘤細胞的遷移和侵襲。4.1.3上皮-間質轉化（EMT）相關實驗上皮-間質轉化（EMT）是指上皮細胞在特定的生理和病理條件下向間質細胞轉化的過程。在這個過程中，上皮細胞會失去其極性和細胞間的緊密連接，獲得間質細胞的特性，如更強的遷移和侵襲能力。EMT過程伴隨著一系列相關標志物的表達變化，其中E-cadherin是上皮細胞的標志性蛋白，它主要介導上皮細胞間的黏附連接。在EMT過程中，E-cadherin的表達會顯著下調，導致細胞間的黏附力減弱，使得上皮細胞更容易脫離上皮層，發生遷移和侵襲。N-cadherin和Vimentin則是間質細胞的標志性蛋白。N-cadherin主要表達于間質細胞和神經嵴來源的細胞，在EMT過程中，其表達會上調，促進細胞與細胞外基質的黏附，增強細胞的遷移能力。Vimentin是一種中間絲蛋白，主要存在于間質細胞中，其表達上調也是EMT的重要標志之一，它參與細胞骨架的重塑，有助于細胞獲得更強的遷移和侵襲能力。眾多研究通過檢測EMT相關標志物的表達變化，深入探討了β-catenin在誘導結直腸癌細胞發生EMT過程中的作用機制。申志華等人采用免疫組織化學方法檢測了EMT標志物E-cadherin、β-catenin、Vimentin在大腸癌組織中的表達情況。結果顯示，大腸癌組織E-cadherin、β-catenin的陽性表達率明顯低于癌旁組織，Vimentin的陽性表達率明顯高于癌旁組織，差異具有統計學意義（P＜0.05）。在低分化大腸癌組織中，E-cadherin、β-catenin的陽性表達率明顯低于高-中分化組織，Vimentin的陽性表達率明顯高于高-中分化組織。這表明在結直腸癌發生發展過程中，β-catenin的表達變化與EMT密切相關。β-catenin作為一種多功能蛋白質，可與E-cadherin結合形成復合體，促進細胞間粘附性的穩定。當β-catenin表達下調時，E-cadherin/β-catenin復合物的穩定性受到影響，導致細胞間粘附力下降，從而促進癌細胞侵襲能力的提升，進而誘導EMT的發生。龐云等人收集直腸癌及合并糖尿病患者的腫瘤組織及非腫瘤組織，分為對照組和腫瘤組，根據是否合并糖尿病又分為伴及不伴糖尿病組。用免疫組化檢測晚期糖基化終末產物（AGE）及其相應受體（RAGE）、上皮標志物鈣黏連蛋白E（E-cad）、β-連環蛋白（β-catenin）、波形蛋白（vimentin）。結果表明，β-catenin主要染色于胞質內，且兩個腫瘤組染色較對照組更深（P＜0.01）。與對照組相比，不伴糖尿病組及伴糖尿病中β-catenin和vimentin表達均增高，E-cad表達降低（P＜0.01）。在同一分化狀態下，伴糖尿病組中β-catenin和vimentin表達水平較不伴糖尿病組高，E-cad較之降低（P＜0.01）。這說明在結直腸癌中，β-catenin的表達上調與E-cadherin表達下調、Vimentin表達上調相關，進一步證實了β-catenin在誘導EMT過程中的重要作用。β-catenin可能通過激活相關信號通路，如Wnt/β-catenin信號通路，調節EMT相關轉錄因子的表達，進而影響E-cadherin、N-cadherin和Vimentin等標志物的表達，促進結直腸癌細胞發生EMT。這些研究充分說明，β-catenin在結直腸癌細胞發生EMT過程中發揮著關鍵作用，通過調節β-catenin的表達和活性，可以影響EMT相關標志物的表達，從而調控結直腸癌細胞的侵襲轉移能力。這為深入了解結直腸癌侵襲轉移的分子機制提供了重要線索，也為開發針對結直腸癌的治療策略提供了新的靶點。未來的研究可以進一步深入探究β-catenin調控EMT的具體分子機制，以及如何通過干預β-catenin來有效抑制結直腸癌細胞的EMT過程和侵襲轉移能力。4.2體內實驗證據4.2.1動物模型構建構建結直腸癌動物模型是研究β-catenin在結直腸癌侵襲轉移中作用的重要手段，常用的模型包括裸鼠皮下移植瘤模型和原位移植瘤模型。裸鼠皮下移植瘤模型的構建相對簡便。首先，選取健康的BALB/c裸鼠，通常為4-6周齡，體重在18-22g之間，飼養于無特定病原體（SPF）環境中，以確保實驗結果不受病原體干擾。實驗前，將處于對數生長期的結直腸癌細胞（如SW480、HCT116等細胞系）用胰蛋白酶消化，制成單細胞懸液。用75%酒精消毒裸鼠右側腋下或背部皮膚，然后用1ml注射器吸取適量細胞懸液（細胞密度一般為1×10^7-5×10^7個/ml，注射體積為0.1-0.2ml），在皮下進行注射。為了使細胞更好地生長，可將細胞與基質膠按1:1比例混合后注射。基質膠能夠為腫瘤細胞提供營養環境，有助于腫瘤細胞的黏附和增殖。注射后，定期觀察裸鼠的一般狀況，包括飲食、活動、精神狀態等，同時使用游標卡尺測量腫瘤的大小，一般每3-5天測量一次，記錄腫瘤的長徑（a）和短徑（b），按照公式V=1/2×a×b2計算腫瘤體積。待腫瘤長至合適大小（通常直徑達到1-2cm）時，即可進行后續實驗。原位移植瘤模型的構建則更能模擬腫瘤在體內的自然生長環境。以小鼠為例，首先將小鼠用戊巴比妥鈉（劑量一般為30-50mg/kg）腹腔注射麻醉，然后將其仰臥固定于手術臺上。在無菌條件下，沿腹部正中線切開皮膚和腹膜，暴露結腸或直腸。將對數生長期的結直腸癌細胞（細胞密度一般為1×10^6-1×10^7個/ml）用微量注射器注射到腸壁的漿膜下或黏膜下。為了防止細胞泄漏，可在注射后用醫用膠或縫線對注射部位進行封閉。也可以將腫瘤組織切成約1mm3的小塊，直接植入腸壁。隨后，逐層縫合腹膜和皮膚，術后給予小鼠抗生素（如青霉素，劑量一般為5-10萬單位/kg）以預防感染，并觀察小鼠的恢復情況。定期通過影像學檢查（如MRI、CT等）觀察腫瘤的生長和轉移情況，也可在實驗終點時處死小鼠，解剖觀察腫瘤的大小、形態、轉移部位及轉移發生率等。在構建動物模型時，為了研究β-catenin對腫瘤侵襲轉移的影響，可采用多種方法調控β-catenin的表達。可以通過基因轉染技術，將β-catenin過表達質粒或小干擾RNA（siRNA）轉染到結直腸癌細胞中。在轉染β-catenin過表達質粒時，首先將處于對數生長期的結直腸癌細胞接種于6孔板中，待細胞融合度達到50%-70%時，按照脂質體轉染試劑的說明書，將β-catenin過表達質粒與脂質體混合，然后加入到細胞培養液中，孵育一定時間（一般為4-6小時）后，更換為新鮮培養液。繼續培養24-48小時后，收集細胞，檢測β-catenin的表達水平，確保過表達效果。再將轉染后的細胞用于構建動物模型。對于siRNA轉染，同樣按照上述步驟，將針對β-catenin的siRNA與脂質體混合后轉染細胞，以降低β-catenin的表達。也可以使用藥物干預，如使用Wnt/β-catenin信號通路激動劑（如HLY78）或抑制劑（如XAV939）處理動物或細胞。在動物實驗中，可將激動劑或抑制劑通過腹腔注射、灌胃等方式給予小鼠，劑量和給藥頻率根據具體藥物和實驗設計而定。通過這些方法，可以觀察β-catenin表達改變對腫瘤侵襲轉移的影響。4.2.2腫瘤生長與轉移觀察在構建好結直腸癌動物模型并調控β-catenin表達后，需要對腫瘤的生長與轉移情況進行密切觀察。腫瘤生長方面，定期使用游標卡尺測量腫瘤的大小是常用的方法。一般每隔3-5天測量一次腫瘤的長徑（a）和短徑（b），按照公式V=1/2×a×b2計算腫瘤體積。以時間為橫坐標，腫瘤體積為縱坐標，繪制腫瘤生長曲線，通過生長曲線可以直觀地了解腫瘤的生長速度和變化趨勢。在腫瘤轉移觀察方面，主要通過解剖動物來確定轉移部位及轉移發生率。在實驗終點時，將動物處死，仔細解剖觀察肝臟、肺臟、淋巴結等常見轉移部位。對于肝臟轉移，可將肝臟取出后，肉眼觀察表面是否有轉移結節，結節的大小、數量和分布情況。將肝臟組織切成薄片，進行蘇木精-伊紅（HE）染色，在顯微鏡下觀察是否有癌細胞浸潤，進一步確定轉移情況。對于肺轉移，同樣先肉眼觀察肺表面是否有轉移結節，再進行HE染色，在顯微鏡下觀察。淋巴結轉移的檢測則需要仔細解剖并收集周圍的淋巴結，如腸系膜淋巴結、腹主動脈旁淋巴結等，進行病理切片檢查，判斷是否有癌細胞轉移。通過統計發生轉移的動物數量與總動物數量的比值，計算出轉移發生率。一些研究的實驗結果表明，β-catenin對腫瘤的生長和轉移有著顯著影響。有研究將β-catenin過表達的結直腸癌細胞接種到裸鼠皮下，發現腫瘤的生長速度明顯加快。與對照組相比，過表達組的腫瘤體積在相同時間內顯著增大，腫瘤生長曲線斜率更大。在轉移方面，過表達β-catenin的結直腸癌細胞更容易發生肝臟和肺臟的轉移，轉移發生率明顯高于對照組。而抑制β-catenin的表達或活性后，腫瘤的生長速度受到抑制，腫瘤體積減小，轉移發生率也顯著降低。另一項研究通過給予小鼠Wnt/β-catenin信號通路抑制劑，發現腫瘤的生長受到明顯抑制，腫瘤細胞的侵襲和轉移能力也顯著下降，肝臟和肺臟的轉移結節數量明顯減少。這些結果表明，β-catenin在結直腸癌的體內生長和轉移過程中起著關鍵作用。通過調控β-catenin的表達或活性，可以有效抑制腫瘤的生長和轉移。這為進一步深入研究β-catenin在結直腸癌侵襲轉移中的作用機制提供了重要的體內實驗依據，也為開發針對結直腸癌的治療策略提供了新的方向。在未來的研究中，可以進一步探索β-catenin調控腫瘤生長和轉移的具體分子機制，以及如何更有效地利用這些機制來治療結直腸癌。五、β-catenin影響結直腸癌侵襲轉移的分子機制5.1Wnt/β-catenin信號通路的激活5.1.1經典Wnt信號通路介紹經典Wnt信號通路是一條在生物進化過程中高度保守的信號傳導途徑，在胚胎發育、組織穩態維持以及腫瘤發生發展等過程中發揮著至關重要的作用。該通路的主要組成成分包括細胞外的Wnt蛋白、細胞膜上的受體卷曲蛋白（Frizzled，Fz）和低密度脂蛋白受體相關蛋白5/6（LRP5/6）、細胞質中的散亂蛋白（Dishevelled，Dvl）、β-catenin以及由腺瘤性結腸息肉病蛋白（APC）、軸蛋白（Axin）、糖原合成酶激酶-3β（GSK-3β）和酪蛋白激酶1α（CK1α）組成的降解復合體，還有細胞核內的轉錄因子T細胞因子/淋巴增強因子（TCF/LEF）家族。在正常生理狀態下，當Wnt信號未激活時，細胞內的β-catenin與降解復合體緊密結合。首先，CK1α將β-catenin的Ser45位點磷酸化，隨后GSK-3β依次將β-catenin的Thr41、Ser37、Ser33位點磷酸化。磷酸化后的β-catenin被β-轉導素重復序列包含蛋白（β-TrCP）識別，進而通過泛素-蛋白酶體途徑被降解，使得細胞內β-catenin維持在較低水平。此時，細胞核內的TCF/LEF轉錄因子與共抑制因子Groucho結合，抑制下游靶基因的轉錄。當Wnt信號激活時，Wnt蛋白與細胞膜上的受體Fz和共受體LRP5/6結合，形成Wnt-Fz-LRP5/6復合物。該復合物招募并激活細胞質中的Dvl蛋白。Dvl蛋白通過其DEP結構域與LRP5/6的胞內段相互作用，使得LRP5/6發生磷酸化。磷酸化的LRP5/6與Axin結合，導致降解復合體解體。同時，Dvl蛋白還可以抑制GSK-3β的活性，阻止β-catenin的磷酸化和降解。隨著β-catenin降解的抑制，細胞內β-catenin逐漸積累。積累的β-catenin進入細胞核，與TCF/LEF轉錄因子結合，取代共抑制因子Groucho，并招募共激活因子如B細胞淋巴瘤因子9（BCL-9）、Pygopus等，形成β-catenin/TCF/LEF轉錄激活復合體，從而啟動下游一系列靶基因的轉錄。這些靶基因包括c-Myc、CyclinD1、MMP-7、VEGF等，它們參與細胞的增殖、分化、遷移、侵襲以及腫瘤血管生成等生物學過程。5.1.2β-catenin在通路中的核心作用β-catenin在Wnt信號通路中處于核心地位，是信號傳導的關鍵效應分子。當Wnt信號通路激活時，β-catenin在細胞質中的積累是其發揮作用的重要起始步驟。由于降解復合體的失活，β-catenin逃脫了磷酸化和降解的命運，其在細胞質中的濃度逐漸升高。這一過程涉及多個分子的相互作用，Dvl蛋白對GSK-3β的抑制以及降解復合體的解體，都為β-catenin的積累創造了條件。例如，研究發現，在小鼠胚胎干細胞中，當Wnt信號激活時，Dvl蛋白的表達上調，通過抑制GSK-3β的活性，使得β-catenin在細胞質中迅速積累。β-catenin進入細胞核是其調控基因轉錄的關鍵環節。β-catenin具有核定位信號，當在細胞質中積累到一定程度后，它會通過核孔復合體進入細胞核。進入細胞核的β-catenin與TCF/LEF轉錄因子緊密結合，形成穩定的轉錄復合體。β-catenin的C末端結構域與TCF/LEF的N末端結構域相互作用，這種相互作用改變了TCF/LEF的構象，使其從轉錄抑制狀態轉變為轉錄激活狀態。研究表明，在結直腸癌細胞中，當β-catenin發生突變，導致其與TCF/LEF的結合能力增強時，下游靶基因的轉錄活性顯著提高，細胞的增殖和侵襲能力也明顯增強。β-catenin與TCF/LEF結合后，招募共激活因子，啟動下游靶基因的轉錄。共激活因子BCL-9和Pygopus等與β-catenin/TCF/LEF復合體相互作用，它們可以通過與染色質重塑復合物、轉錄起始復合物等相互作用，促進靶基因的轉錄起始和延伸。以c-Myc基因為例，β-catenin/TCF/LEF復合體結合到c-Myc基因的啟動子區域，招募共激活因子，使得染色質結構變得松散，促進RNA聚合酶II與啟動子結合，從而啟動c-Myc基因的轉錄。c-Myc基因編碼的蛋白是一種重要的轉錄因子，它可以調控一系列與細胞增殖、代謝相關的基因表達，促進腫瘤細胞的增殖和生長。又如CyclinD1基因，其啟動子區域也含有β-catenin/TCF/LEF的結合位點，β-catenin的激活可以上調CyclinD1的表達，CyclinD1與細胞周期蛋白依賴性激酶4（CDK4）結合，促進細胞從G1期進入S期，加速細胞周期進程，進而促進腫瘤細胞的增殖。MMP-7基因的表達也受β-catenin的調控，MMP-7是一種基質金屬蛋白酶，它可以降解細胞外基質，為腫瘤細胞的遷移和侵襲提供條件。當β-catenin激活時，MMP-7的表達上調，