外科手術是治療結直腸癌的重要手段。然而，實驗和臨床證據卻表明，手術本身可能會增加腫瘤復發和/或肝轉移的風險。2021年2月，來自荷蘭阿姆斯特丹大學醫學中心的Simran Grewal等人在《Biomedicines》雜志上發表了一篇題為《Surgery for Colorectal Cancer: A Trigger for Liver Metastases Development? New Insights into the Underlying Mechanisms》的綜述，總結了手術增加腫瘤轉移風險的因素和相關證據，闡明了炎癥反應在其中的觸發作用。了解這些機制后可在圍術期采取相關干預措施，降低圍術期腫瘤轉移的風險，并最終提高患者的長期生存率和生活質量。現介紹如下：

1.背景

結直腸癌(Colorectal cancer，CRC)是全球第三大最常見的癌癥，2018年新增確診病例超過100萬。腫瘤轉移是主要死因，其中肝臟是最常見的遠處轉移部位，約占初診患者的15-25%。另外18-25%的患者在首診后5年內發生遠處轉移。治療方案根據腫瘤TNM分期決定，包括手術切除，伴或不伴化療和/或放療。I-III期CRC的5年生存率高達80%，IV期CRC僅為13%左右。雖然手術切除原發腫瘤可以挽救或延長生命，但有假設認為，手術本身可能會加速腫瘤復發和/或肝轉移的發展。現已觀察到在乳腺癌術后，30%淋巴結陰性和75%淋巴結陽性的婦女仍會發生遠處轉移。在經典的腫瘤轉移過程中，腫瘤細胞經歷了復雜的級聯事件(圖1)。首先，“逃離原發腫瘤”，獲得運動性和侵襲性。新生血管為腫瘤細胞進入血液系統提供了逃離路徑。其次，與血小板結合并讓血小板覆蓋在自身表面可以保護循環腫瘤細胞（circulating tumor cells，CTCs）免受剪切應力、免疫細胞和宿主的侵害。腫瘤細胞需要“停留在一個新部位”，然后定植形成微轉移并最終形成宏觀轉移。隨著轉移級聯反應的進展，存活下來的腫瘤細胞數量遞減。

 

圖一：肝臟轉移的經典途徑：肝轉移發展的經典途徑。將單個腫瘤細胞從原發腫瘤中分離(步驟1)、腫瘤細胞進入循環系統(步驟2)、腫瘤細胞的系統運輸(步驟3)、腫瘤細胞外滲到遠處組織的實質中(步驟4)、遠處器官的定殖和肉眼可見的腫瘤的形成(步驟5)。

2. CTCs的黏附

已有研究證實CRC患者在術中或術后不久，外周和門靜脈血中CTCs數量比術前增多，這提示手術可導致腫瘤細胞的擴散。CTCs對預后有較高的獨立預測價值：每7.5 mL血液中有>5 CTCs的患者預后較差，一年內的轉移風險增加了8倍。最近的一項薈萃分析總結了20項相關研究，包括3687例患者，為外周血CTCs預測非轉移性結直腸癌患者的疾病進展和生存期提供了強有力的證據。由于CTCs定植靶器官是一個非常低效的過程，術中腫瘤細胞的擴散也許不能完全解釋高發的腫瘤轉移率。

為了形成轉移，CTCs首先需要在靶器官上粘附。粘附分子在癌細胞和靶器官細胞上表達，在轉移的進展中起關鍵作用。E-選擇素、血管細胞黏附分子(VCAM)-1和ICAM-1等黏附分子在肝轉移時表達增加。選擇素是血管細胞粘附分子，參與血液循環中白細胞、血小板和內皮細胞的粘附作用。血小板通過多種互補機制促進腫瘤發生和轉移，包括在CTCs周圍聚集形成“血小板掩蔽”，從而保護它們不受血流高剪切力的影響和免疫系統的攻擊，并釋放滲透因子和降解酶，協助腫瘤細胞從循環系統滲出。血管生成和生長因子的釋放也有助于促進腫瘤轉移。選擇素也存在于肝竇中，調節CRC細胞的的滯留和滲透。此外，腫瘤細胞衍生因子上調免疫細胞釋放細胞因子，如TNF α、IL-1和IL-6，它們增強了內皮細胞(包括肝竇內皮細胞)表面E-選擇素的表達，從而促進腫瘤細胞的粘附和轉移性生長。

整合素是由α和β亞基異質二聚體組成的跨膜糖蛋白。它們介導細胞粘附，并直接與ECM成分，如纖維連接蛋白和膠原結合。整合素表達模式的改變與許多類型的癌癥有關。整合素通過上調基質金屬蛋白酶基因的表達，促進ECM蛋白酶激活和功能，參與轉移級聯反應。整合素異源二聚體與靶器官ECM蛋白相互作用導致腫瘤細胞在肝竇內附著，最終導致腫瘤細胞外滲和隨后的器官定植。

創傷是原發腫瘤切除過程中不可避免的，它可引發全身炎癥反應并導致免疫細胞的快速激活。這些細胞是諸如活性氧(reactive oxygen species，ROS)等炎癥介質的強大生產者。實驗表明，ROS孵育間皮細胞可增強黏附分子ICAM-1和VCAM-1的表達以此增加腫瘤細胞對間皮細胞的粘附。此外，腹部手術后腹壁間皮和肝臟微血管受到損害。這導致了細胞間隙的形成和細胞外基質(ECM)蛋白的暴露——腫瘤細胞較好的粘附位點。將腫瘤細胞與抗整合素亞基抗體孵育，可防止手術誘導的腫瘤細胞在腹膜或肝臟粘附和生長。

3.吻合口瘺與細菌移位

大約有8-10%的患者在結腸腫瘤切除后會發生吻合口瘺。近期的薈萃分析顯示吻合口瘺使結直腸癌的局部復發率增加，長期生存率降低。結直腸手術會導致細菌移位進入循環系統和腹腔。在術后患者的血漿中檢測到LPS，其濃度的增高導致腸道通透性增高，提示術后腸上皮屏障功能受損。同樣，在動物模型中發現，腹腔注射LPS增加了腫瘤細胞在肝臟的黏附，這可以解釋發生吻合口瘺的腫瘤患者預后較差。

4. 手術導致免疫細胞的活化

細菌成分通過作用于Toll樣受體(TLRs)有效觸發炎癥免疫反應。LPS是TLR4的主要配體，多種類型的免疫細胞表達TLR4。當術中細菌成分釋放時，Kupffer細胞(KCs)和多形核細胞(PMNs) 被激活，表達識別細菌產物的TLRs。這導致高水平細胞因子的釋放和ROS的產生。ROS增強間皮細胞粘附分子ICAM-1和VCAM-1的表達。此外，在體外實驗中，將內皮細胞層暴露于ROS可導致內皮細胞脫離和減少，隨后增強腫瘤細胞與暴露的細胞外基質蛋白的粘附。在實驗大鼠模型中，體內產生的ROS對肝臟血管系統的完整性有破壞作用，導致CTCs能夠粘附的ECM成分暴露。

免疫系統可能是決定癌癥患者預后的一個重要因素。基于量化統計CD3和CD8細胞，現已開發出一種對腫瘤進行分類的評分系統：“熱”（或“炎性”）腫瘤中有大量T細胞浸潤，并且具有強大的適應性免疫系統觸發抗腫瘤反應。“冷”腫瘤中T細胞存在于腫瘤的邊緣(排除型)，或者不存在(免疫抑制型)，宿主免疫系統無法有效地進行T細胞介導的免疫反應。因此，“熱”比“冷”腫瘤患者的預后可能更好。腫瘤內巨噬細胞的增多與CRC患者的無病生存是否相關尚未達成共識。巨噬細胞在腫瘤的進展中是一把雙刃劍——既能促進腫瘤的清除，又能刺激腫瘤的生長。根據表型不同，炎性巨噬細胞(又稱M1或經典活化巨噬細胞)參與炎癥反應、病原體清除和抗腫瘤免疫。相反，免疫調節型巨噬細胞(又稱M2或替代性活化巨噬細胞)與免疫抑制反應、傷口愈合和促腫瘤生長相關，包括誘導血管生成和促轉移。

術后促炎和抗炎免疫反應的失衡可能削弱抗腫瘤細胞毒性，或促進免疫調節和傷口愈合，從而促進轉移。術中和術后急性期反應引發全身炎癥反應，導致先天免疫細胞被迅速激活，隨后細胞因子產生增加。在遠處轉移形成中起主導作用的細胞因子如腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor, TNF)α、IL-1和IL-6在術后釋放。這些細胞因子可以通過增強黏附分子的表達，增加腫瘤細胞的黏附。為了平衡急性期反應的影響，代償性抗炎介質被釋放。在免疫缺陷小鼠和接受免疫抑制治療的患者中，不平衡的全身代償性抗炎反應可能導致患者術后易受感染，并削弱抗腫瘤免疫。總之，“手術誘導的肝轉移”代表了另一種始于術中和術后的轉移途徑，它縮短了經典轉移模型中幾個步驟。（圖二）

圖二：手術誘發的肝臟轉移：原發性結直腸癌的手術切除(步驟1)導致細菌產物(LPS)和腫瘤細胞的釋放(步驟2)。腫瘤細胞的系統運輸(3)和產生ROS的枯否細胞和多形核細胞(4)的激活，這導致內皮下細胞外基質的暴露。

5. 圍術期預防轉移的干預措施

（1）限制手術創傷大小?

手術清除了腫瘤負荷但增加了CTCs黏附的機會，因此最大的挑戰不是切除腫瘤而是預防腫瘤轉移。動物實驗中，與對照組或剖腹組（假手術組）相比，結腸切除組的大鼠肝臟上粘附了更多的腫瘤細胞。這提示減少組織損傷可能會改善患者預后。目前，腹腔鏡手術因其術中出血少，術后恢復快，疼痛少，住院時間短，是CRC治療的首選，但其是否對腫瘤結局有利尚不清楚。Lacy等早期進行的一項納入219名患者的研究比較了腹腔鏡輔助和開放結腸切除術在腫瘤復發和生存率方面的療效。結果顯示，腹腔鏡輔助結腸切除術患者的總體生存率高于開放手術。然而，這項研究是有爭議的，因為這些結果只能在最近兩項大型試驗的亞組患者中重現，即巴塞羅那試驗和腹腔鏡或開放結直腸癌切除術(COLOR)試驗。巴塞羅那試驗發現腹腔鏡輔助組的癌癥相關死亡率明顯低于開放手術組，p = 0.03，然而此差異是由III期患者的亞組結果造成的；COLOR II試驗中，兩組患者術后3年的長期局部復發率均為5%。然而，對于治療直腸下三分之一腫瘤，腹腔鏡手術的局部復發率低于開放手術，3年無病生存率為分別為74.8%和70.8%，差異無統計學意義。因此，除外特定的亞組，腹腔鏡手術在腫瘤患者的總體預后方面可能并不優于開放手術。

（2）降低炎癥反應

動物模型中，ROS清道夫治療最初導致腫瘤細胞粘附性降低，但卻促進了肝轉移瘤的生長，可能由于ROS在巨噬細胞殺死腫瘤細胞中了發揮了作用。開發出半衰期短的ROS清道夫治療以抑制早期ROS的產生，減少肝血管損傷和腫瘤細胞粘附，同時保留巨噬細胞的長期功能是未來的研究方向。圍術期使用COX抑制劑治療(阻斷兒茶酚胺和/或前列腺素)對生存率的影響尚不確定。

（3）口服抗生素以凈化消化道

人體消化道內的微生物組成了微生物生態系統。近年來，DNA和RNA測序技術表明，微生物群落的多樣性和代謝相互作用對感染和疾病的發展有很大影響。當腸道平衡被打破，潛在的致病性微生物就會促進疾病和感染性并發癥的發生，如手術部位感染(SSI)和吻合口漏(AL)。消化道選擇性凈化(Selective Decontamination of the Digestive Tract, SDD)是通過口服不可吸收的抗生素來清除腸道內潛在的致病性微生物（主要為需氧革蘭氏陰性菌、金黃色葡萄球菌和真菌），最大限度地減少內源性感染的影響。2009年，Roos等RCT研究顯示，各種胃腸道手術接受SDD治療的患者感染性并發癥和吻合口瘺的發生率顯著降低。最近，ELECT多中心隨機對照試驗的結果顯示：SDD減少了結直腸癌切除術后的感染性并發癥，但沒有明顯減少吻合口瘺。一項系統綜述和薈萃分析顯示：術前口服抗生素（OAB）聯合機械性腸道準備（MBP）和標準靜脈預防性使用抗生素顯著降低擇期結直腸癌切除術患者SSI和AL的發生率。

圖三：SDD治療、單純麻醉、剖腹或結腸切除術的大鼠肝臟每視野(fov)腫瘤細胞數。** p < 0.01。