内源性肝素是平衡血液流动性和血栓形成的重要部分。肝素酶对内源性肝素的降解似乎在癌症相关血栓形成中起着主要作用。原文：Cancers 2020, 12, 566; doi:10.3390/cancers12030566 翻译文：癌症相关高凝状态的潜在机制Nicola J. Nasser1,*, Jana Fox1and Abed Agbarya,21美国纽约州布朗克斯阿尔伯特爱因斯坦医学院蒙特菲奥里医学中心放射肿瘤科，纽约10467；jfox@montefiore.org2锡安医学中心肿瘤研究所，以色列海法31048；abed.agbarya@b-zion.org.il.收到日期:2020年2月3日；接受日期:2020年2月26日；发布日期:2020年2月29日摘要：癌症和血栓形成之间的联系已经被发现超过一个半世纪了。然而，这种相关性背后的机制还没有完全确定。癌症患者的高凝状态主要可分为两大类：I型和II型。当内源性肝素产生和降解的平衡被破坏，肿瘤分泌的肝素酶增加了内源性肝素的降解，出现I型；II型高凝状态包括所有其他病因，以及与患者、肿瘤和/或治疗相关的因素。体能不佳的患者发生静脉血栓栓塞(VTE)的风险较高。肿瘤可通过直接压迫血管而导致VTE，从而导致血液停滞。几种治疗癌症的药物与血栓形成的高风险相关。其中包括激素治疗（如他莫昔芬)，化疗(如 顺铂、沙利度胺和天冬酰胺酶)，分子靶向治疗(如乐伐替尼、奥希替尼），和抗血管生成单克隆抗体(如贝伐珠单抗和雷莫芦单抗)。关键词：癌症；血栓形成；内源性肝素；肝素酶；硫酸乙酰肝素1. 介绍自从特鲁索在1867年描述了癌症和血栓形成之间的相关性[1]以来，关于这两者之间的病因学联系还没有达成共识。导致血栓形成的三联因素包括血流动力学变化、内皮损伤/功能障碍以及血液成分的改变[2]。由于肿瘤对静脉血管的压力而引起的淤滞导致血流改变和内皮损伤。癌症患者的不良体能状态与血栓形成的较高风险相关（图1）。这可能是由于停滞，也表明这些患者的恶性肿瘤具有侵袭性，导致他们的功能退化。癌症的几种系统治疗与血栓形成相关，包括静脉血栓栓塞(VTE)和动脉血栓形成。众所周知，外科手术干预也与VTE风险增加有关。 肿瘤细胞分泌的促凝血分子是导致癌症患者高凝状态的主要原因。肝素酶是一种哺乳动物糖苷内切酶，可降解细胞表面和细胞外基质中的硫酸乙酰肝素(HS)。肝素酶在血小板和胎盘中生理性表达，并在大多数恶性肿瘤中病理过度表达。我们已经证明了肝素酶能够降解肝素和低分子量肝素(LMWH)[3]。与对照组小鼠相比，在所有组织中过度表达肝素酶的转基因小鼠的活化部分凝血酶时间(APTT)更短[3]。我们发现，相当比例的患有VTE并接受标准LMWH剂量治疗的癌症患者具有亚治疗性抗Xa活性[4]。癌细胞过度表达和分泌肝素酶导致内源性肝素的降解和高凝状态。肝素酶也被发现可以诱导血管内皮细胞和癌细胞中组织因子的表达[5]，并诱导组织因子途径抑制剂从血管表面[6]分离。图1 .与癌症相关血栓形成可由以下原因引起：（1）停滞，即肿瘤肿块对血管的直接压迫、体能状态不佳和手术后卧床休息；（2）医源性，抗肿瘤药物治疗；和(3)恶性肿瘤分泌肝素酶导致内源性肝素降解。我们建议将与癌症相关的高凝状态分为两种主要类型。I型高凝状态是由肿瘤分泌肝素酶降解内源性肝素引起的。II型高凝状态包括所有其他病因，以及与患者、肿瘤和/或治疗相关的因素。我们将首先回顾癌症相关血栓形成(II型)的经典机制，然后将重点关注肿瘤分泌的肝素酶(I型)降解内源性肝素的作用。2. 停滞肿瘤肿块对血管的直接压力可导致血管狭窄和随后的瘀滞。这导致内皮细胞上的血流动力增加，并可能诱发内皮功能障碍，从而促进血管病变的发展，导致血栓形成[7]。对狗的动物研究表明，由于腔静脉和/或主动脉的一段闭塞导致的血液瘀滞会在几分钟内形成血凝块[8,9]。体能状态不佳与高凝血症的风险增加相关。White等人研究发现，专科姑息治疗病房收治的晚期癌症患者中有三分之一患有股深静脉血栓形成(DVT)[10]。Metcalf等人[11]研究了卵巢癌患者血栓形成的风险。有血栓形成的患者体能状态较差，其中29.9%的患者体能状态≥2分，相比之下，无血栓形成的患者体能状态≥2分的患者为9.5%[11]。一项前瞻性研究对44例无下肢DVT症状的非卧床癌症患者进行了双侧下肢静脉多普勒超声检查[12]。34%的患者检测到无症状的深静脉血栓形成。17.4%的有一个转移部位的患者发现深静脉血栓，52.3%的有两个或多个转移部位的患者发现深静脉血栓(p<0.01)[12]。外科手术通常会增加深静脉血栓形成的风险，特别是恶性肿瘤患者。神经外科患者围手术期发现了DVT26%的高发生率，其中术前诊断为11%，术后诊断为15%[13]。Chaichana等人[14]报道了接受脑肿瘤开颅术的成年患者中DVT和肺栓塞的发生率。较差的体能状态与血栓形成相关，比值比为1.04，p值<为0.0001[14]。高龄、术前运动障碍、高级别神经胶质瘤和高血压也与围手术期发生VTE的风险增加独立相关[14]。Osaki等人研究了胃癌手术患者围手术期深静脉血栓形成的风险和发生率。术前术后DVT发生率分别为4.4%和7.2%[15]。3.与血栓形成风险增加相关的抗肿瘤药物多种癌症治疗与血栓形成风险增加有关。我们的目标并不是在本报告中涵盖所有与血栓形成风险增加相关的药物，但将重点介绍一些更常用的药物。3.1.他莫昔芬国家外科辅助乳腺和肠道项目(NSABP)，方案B-14是一项双盲、安慰剂对照试验，比较他莫昔芬在乳腺癌、腋窝淋巴结组织学阴性和雌激素受体阳性患者中的有效性。接受他莫昔芬治疗的患者有0.9%发生血栓栓塞，而接受安慰剂的患者只有0.15%发生血栓栓塞[16]。与单独使用他莫昔芬时相比，当化疗联合使用他莫昔芬时，更容易观察到血栓栓塞事件。NSABPB-20研究比较了化疗联合他莫昔芬与单独使用他莫昔芬治疗腋窝淋巴结阴性、雌激素受体阳性的乳腺癌患者。在单独使用他莫昔芬治疗的患者中，有1.8%出现VTE，而在使用环磷酰胺、甲氨蝶呤、氟尿嘧啶和他莫昔芬治疗的患者中，VTE为6.5%[17]。当他莫昔芬联合化疗时，VTE风险的增加是他莫昔芬直到化疗完成前停止使用的主要原因。3.2.化疗多项研究表明，化疗与VTE发病率的增加之间存在相关性。一项包括17284名癌症患者的回顾性分析发现，在化疗开始后12个月内，12.6%的癌症队列发生VTE，而对照组为1.4%[18]。 (a)顺铂。顺铂与VTE和动脉血栓形成的风险增加相关。纪念斯隆凯特琳癌症中心的一项回顾性分析发现，18.1%的癌症患者在顺铂治疗期间出现血栓形成。大多数病例（88%）发生在顺铂[19]启动后的前100天。一项评估与顺铂类化疗相关的VTE发生率和风险的随机对照试验的meta分析显示，VTE的风险显著增加，相对风险为1.67[20]。在接受顺铂和非顺铂化疗方案的患者中，VTE发生率分别为1.92%和0.79%[20]。英国国家癌症研究所对晚期胃食管癌患者随机接受表柔比星/（氟尿嘧啶或卡培他滨）和顺铂或奥沙利铂的的随机试验报告发现，与顺铂组相比，奥沙利铂组的血栓事件更少，分别为7.6%。和15.1%；p=0.0003[21]。 (b)沙利度胺。沙利度胺抑制白细胞介素(IL)-6的产生，同时抑制骨髓瘤细胞的增殖和激活凋亡[22]。一项使用沙利度胺和地塞米松准备自体干细胞移植治疗多发性骨髓瘤患者的研究发现，在使用或不使用低剂量预防性华法林的患者中，分别有13%和26%的患者存在VTE[23]。在新诊断的多发性骨髓瘤中，沙利度胺联合地塞米松与单独地塞米松相比的 III 期临床试验表明，在使用和不使用沙利度胺治疗的患者中，VTE 发生率分别为 19.6% 和 2.9% [24]。 (c)天冬酰胺酶。天冬酰胺酶是一种降解L-天冬酰胺的酶，可抑制肿瘤细胞中的蛋白质合成[25]。一项回顾性研究报告了4.2%的急性淋巴细胞白血病成年患者在接受L-天冬酰胺酶诱导治疗期间出现血栓并发症[26]。一项对来自17项涉及天冬酰胺酶治疗的前瞻性试验的1752名患者进行的荟萃分析显示，有症状的血栓形成率为5.2%[27]。英国ALL2003年的研究报告，在1824例接受治疗的患者中，3.2%发生了与天冬酰胺酶相关的静脉血栓形成 [28]。在患有血栓形成前危险因素（如蛋白 C 缺乏、蛋白 S 缺乏、抗凝血酶缺乏或莱顿因子 V）的白血病患者中同时使用强的松和天冬酰胺酶是大多数情况下静脉血栓形成的原因[29]。3.3.分子靶向治疗(d)来伐替尼是一种口服药物，可抑制多种受体酪氨酸激酶，包括血管内皮生长因子受体、成纤维细胞生长因子受体和血小板源性生长因子受体α[30]。一项使用来伐替尼治疗晚期放射性碘难治性甲状腺癌患者的2期临床试验报告显示，3%的患者出现肺栓塞，3%的患者出现DVT[31]。(e)奥西替尼是一种表皮生长因子受体抑制剂，与血栓形成风险增加有关。剂量递增研究显示，2.4%的治疗患者发生了肺栓塞[32]。Shiroyama 等人最近报道了奥西替尼治疗后奥西替尼诱导的VTE。[33].3.4.抗血管生成单克隆抗体(f)贝伐单抗。贝伐单抗是一种靶向循环中血管内皮生长因子（VEGF）的单克隆抗体。在伊立替康、氟尿嘧啶和亚叶酸中加入贝伐单抗可改善转移性结直肠癌患者的生存期；然而，与单独接受化疗患者相比，贝伐单抗治疗的患者的血栓事件发生率更高(分别为19.4%和16.2%，p=0.26)[34]。对5项随机对照试验的数据进行分析发现，与单独化疗相比，贝伐单抗联合化疗与动脉血栓栓塞风险增加相关，风险比为2.0[35]。一项对20项随机对照试验的荟萃分析发现，在接受贝伐单抗治疗的患者中，动脉血栓形成事件的发生率为3.3%[36]。这项荟萃分析显示，贝伐单抗治疗的不同恶性肿瘤发生动脉血栓事件的风险不同，肾细胞癌患者的相对风险最高为3.72，结直肠癌患者的相对风险为1.89[36]。 (g) 雷莫芦单抗。雷莫芦单抗是一种单克隆抗体, 靶向 VEGF 受体 2 的细胞外结构域，从而阻止其被VEGF激活[37]。一项关于雷莫芦单抗的I期药理学和生物学研究报告了5.4%的患者发生DVT[37]。一项比较雷莫芦单抗与安慰剂联合二线化疗治疗转移性结直肠癌患者的研究报告显示，雷莫芦单抗和安慰剂治疗的VTE无显著差异，分别为8.2%和6.3%[38]。4. 肝素和硫酸乙酰肝素“肝素”一词来源于希腊语单词“肝素”或肝脏，它最初是从这个组织中分离出来的[39]。1925年，Howell描述了内源性肝素在血液流动性中的作用[40]。硫酸乙酰肝素是一个由多个密切相关但又不同的多糖物种组成的家族[41]。肝素在结构上与硫酸乙酰肝素相关，但具有较高的N和O-硫酸盐含量[41]。N-乙酰氨基葡萄糖和葡萄糖醛酸的单位形成硫酸乙酰肝素[42]。硫酸乙酰肝素在所有哺乳动物癌症细胞表面和细胞外基质中广泛表达[43]，并在细胞间的相互作用中发挥多种作用。 影响硫酸乙酰肝素蛋白聚糖生物合成的突变与多种疾病有关，包括辛普森-戈拉比-贝梅尔综合征和埃勒斯-丹洛斯综合征[42]。大多数商业肝素生产来自猪肠或牛肺[44,45]。多项研究表明，肝素和低分子量肝素(LMWH)可以延长癌症患者的生存期[46–49]。5. 肝素酶肝素酶作为一种酶原产生，并通过组织蛋白酶L的蛋白水解裂解而被激活[50]。这种蛋白水解导致了肝素酶的两个亚基的产生，它们异二聚化形成活性酶[51]。肝素酶的酶活性形式[50,52]降解细胞表面和细胞外基质中的硫酸乙酰肝素[53,54]。我们和其他人已经证明了肝素酶能够降解肝素[3,55]和低分子量肝素[3]。我们发现，肝素酶降解肝素和低分子量肝素可以中和这些分子的抗凝血特性[3]。此外，我们还发现，与对照组小鼠相比，在其所有组织中过表达肝素酶的转基因小鼠具有更短的活化部分凝血活酶时间[3]，这可能是由于肝素酶降解了内源性肝素。在生理条件下，肝素酶主要在血小板[56–58]和胎盘[59–63]中表达。肝素酶在血小板中发挥多种作用。当损伤发生时，血小板被招募到伤口区域，在那里它们从细胞内颗粒中分泌300多种活性物质[64]。这些分子其中之一是肝素酶[55]。肝素酶参与的第一步是实现体内平衡。肝素酶在血液伤口微环境中降解内源性血浆肝素，促进血栓的形成（图2）。第二步是促进伤口愈合。肝素酶降解受伤组织的细胞外基质中破碎的硫酸乙酰肝素残基，清除伤口区域，使疤痕形成和组织愈合。随后产生一层新的硫酸乙酰肝素覆盖愈合的组织。肝素酶在胎盘中高水平表达[59,61-63]，并有助于这一关键器官的高血管密度。图2. 血小板在血液中循环。从左到右：正常情况下，血小板在血液循环中处于非活性状态。当内皮损伤发生时，血液从受伤的血管中漏出，血小板被招募到伤口区域。血小板脱颗粒，使其含量降低。血小板分泌的肝素酶降解伤口区域内血液界面的内源性肝素，以促进凝块的形成。肝素酶也能降解损伤区域的硫酸乙酰肝素残留物，作为伤口愈合的初始步骤。我们已经克隆了肝素酶的多个剪接变体[54,65-67]；它们都缺乏肝素酶的酶活性。缺乏外显子5的乙酰肝素酶剪接体5克隆自人类肾细胞癌[65]。我们克隆了地下盲鼹鼠(Spalax)的肝素酶及其多个剪接变体[53,54,66,68]，并对其硫酸乙酰肝素结构进行了表征[68]。Spalax肝素酶的剪接体36作为野生型酶的显性负性因子，在动物模型中抑制硫酸乙酰肝素降解、肿瘤生长和转移[54]。6.I型癌症相关的高凝状态I型癌症相关的高凝状态是一个术语，我们建议将其定义为癌症患者中由于缺乏足够的内源性肝素来维持血液的液态形式而导致的血栓形成事件。这主要是由于肿瘤分泌的肝素酶降解内源性肝素。肝素酶似乎是唯一降解硫酸乙酰肝素的内切糖苷酶[69]。肝素酶在大多数恶性肿瘤中均有表达。胰腺癌的肝素酶mRNA水平比正常胰腺组织的水平高出30倍以上[70]。Kim等人使用原位杂交法检测肝素酶，发现它在78%的胰腺肿瘤中表达，而在正常的胰腺组织中都没有表达[71]。肝素酶过度表达与肺癌的血管生成和淋巴管生成相关[72]。Cohen等人结果显示，肝素酶在75%的肺癌患者中过表达，其表达与患者生存期呈负相关[73]。一项共纳入3891例胃癌患者的27项研究的meta分析显示，胃癌中肝素酶表达的升高与浸润深度、淋巴结转移和TNM分期的临床病理特征相关[74]。所有这些恶性肿瘤都与血栓形成的高风险相关，而I型高凝状态可能是其主要原因。I型高凝状态可能发生在其他情况下，如在妊娠[75]中，胎盘肝素酶降解内源性肝素可能导致血栓形成。妊娠期抗凝剂的选择是低分子量肝素[75]，这是一种肝素酶的竞争性抑制剂[3,4,53]。多发性创伤患者也可能有血栓形成的风险[76]。血栓形成风险的增加可能是由于活化的血小板大量分泌肝素酶和内源性肝素的降解。7.II 型癌症相关的高凝状态II型癌症相关的高凝状态是指癌症患者中与低内源性肝素水平无关的血栓形成事件。可能是由于这里讨论的各种原因造成的。这包括不佳的体能状态，由于肿瘤肿块对血管造成的压力而导致的停滞，或与药物相关的血栓形成（图1）。8. 血栓形成是癌症患者的预后因素在VTE发作的同时或发作后一年内诊断出的癌症与癌症晚期和预后不良相关[77]。癌症患者发生VTE和出血的风险更高[78]。姑息性化疗开始时的早期VTE被证明是转移性胰腺癌患者的一个不良预后因素[79]。胰腺癌患者在化疗开始后1.5个月内出现早发性VTE被发现是生存结果的负面预测因素[80]。在癌症和急性VTE患者中，低分子量肝素比口服香豆素衍生物更能有效降低血栓栓塞复发风险，且不增加出血风险[47，81]。这可能是由于低分子量肝素对肝素酶的抑制作用[3]。9. 结论和未来的发展方向内源性肝素是平衡血液流动性和血栓形成的重要部分。肝素酶对内源性肝素的降解似乎在癌症相关血栓形成中起着主要作用。鉴于新的口服药物的引入，开发替代的非侵入性方法来使用肝素而不是皮下或静脉注射，可以使这种药物在癌症患者中更具吸引力[82,83]。此外，开发将内源性肝素从体内的储存库动员到循环中的方法可能成为治疗癌症相关血栓形成的最佳方法。 （责任编辑：dawenwu）
