王海涛1，马小兵2 综述 畅继武3 审校
1 天津市泌尿外科研究所（300211）
2 天津市泌尿外科研究所（300211）
3 天津市泌尿外科研究所（300211）
E-mail: peterrock2000”126.com

    摘要：膀胱癌具有复杂的生物学特性，如多灶性、易复发性和异质性。本文主
要就以下内容进行简要综述：膀胱癌的克隆起源；肿瘤克隆演化过程中的遗传异质
性；癌前期病变的分子病理及膀胱癌进展的分子模型。

    癌症研究领域的巨大进展使我们对膀胱癌的分子发病机制和肿瘤演进有了更深
的理解。目前认为癌症是一种多基因进化性疾病,多步骤癌（multistage）机制也
已得到了公认并在结肠癌的研究中得到具体证实。另一重大进展是发现了肿瘤的一
般表型特征。Hanahan 等[1]最近进行了一系列动物实验,证实了肿瘤细胞发展所必
需的6 个关键环节:1.获得自主增殖信号;2.抑制生长调控信号;3.逃逸细胞凋亡;4
.细胞永生化(immortalization);5.获得肿瘤血液营养供应能力(血管生成);6.获得
侵袭转移能力。但具体到每一种肿瘤又有其独特的生物特性及发展规律，下面对膀
胱癌分子病理学方面的最新研究进展作一简要综述。

1 膀胱癌的克隆起源

    膀胱癌的一个重要特性是多灶性和易复发性，这就提出了膀胱癌的克隆起源问
题。目前有两个学说来解释这种现象，分别称为“癌野学说”（field canceriza
tion）和“单克隆起源学说”。“癌野学说”学说强调整个泌尿上皮暴露于致癌物
质，通过多步外源性、内源性途径，导致多个区域细胞独立的恶性转化，即多克隆
起源。“单克隆起源学说” 则认为癌细胞是由一个共同的前体细胞转化而来的，
然后癌细胞通过腔内种植（intraluminalseeding）或上皮内蔓延（intraepithel
ial migration）两种方式进行播散。
1.1 单克隆起源和亚克隆多样性

    综合近10 年来有关膀胱癌克隆起源的研究，大多数多灶性膀胱癌是单克隆起
源。同一患者内部不同肿瘤病灶存在相同的X 染色体失活和等位基因缺失，表明他
们来自一个共同的前体细胞，强烈支持肿瘤的单克隆起源学说[2]。另外，应用激
光捕获微显微切割技术（LCM）获取的浸润性膀胱癌的浅表和深层区室（compartm
ent）样本显示一致的抑癌基因（TSG）等位基因缺失和X 染色体失活[3]，也支持
单克隆起源学说。目前认为单克隆起源的癌细胞播散方式有“腔内种植”或“上皮
内蔓延”两种。研究合并发生的上尿路和下尿路上皮肿瘤的证据支持腔内种植是一
个重要的肿瘤播散机制[4]。相应地，Stehr[5]等采用等位基因特异性PCR(PASA)检
测手段研究了13个膀胱全切标本，结果显示：p53 突变的肿瘤细胞在上皮内的蔓延
是肿瘤克隆播散的最可能方式。Simon[6]用CGH 也证实了这一结论。另外，癌变发
生后，某些相关肿瘤克隆在克隆选择过程中可能累积另外的遗传改变，从而演化成
具有不同侵袭特性的多样性的亚克隆[3]，这也正是肿瘤内异质性（intratumoral
 heterogeneity）的遗传基础。

1.2 多克隆起源和癌野学说
    然而，研究也证实，少部分多灶性膀胱癌来自不同的肿瘤细胞克隆，因此“癌
野学说”（field cancerization）对多灶性膀胱癌同样重要。Hartmann[7]认为大
多数多灶性膀胱癌克隆起源的研究标本取自高度恶性肿瘤，得出的结论自然很有限
，同时研究患者膀胱内不同部位、不同分期的标本（包括共存的癌前期病变、早期
病变和正常泌尿上皮的改变）能够提供更有价值的信息。最近他采用浸润癌术后的
全膀胱标本进行的两个全膀胱位图分析（whole-bladder mapping analysis），强
烈支持膀胱癌的多克隆起源。Stoehr和Hartmann[8]采用LOH 分析（9 和17p上的几
个微卫星标记）研究了4 个膀胱全切标本的完整泌尿上皮粘膜，随着LOH 率的升高
，病变部位的肿瘤恶性程度也随之增高。9LOH和17pLOH还存在于组织形态无明显变
化的正常泌尿上皮。而在非肿瘤的全切标本中，没有发现同样的改变。比较多灶性
肿瘤和膀胱内邻近的病变，结果显示同一患者存在2-3 个肿瘤细胞克隆。另一项研
究[7]进一步同时采用33 个标记的LOH 分析，p53 直接测序，CTNNB1 和FGFR3 基
因，CGH,特异性等位基因PCR 和X染色体失活分析，结果表明，染色体缺失可存在
于浸润癌的正常和发育不良的泌尿上皮内,其中浸润癌中的缺失率最高,最广泛,支
持膀胱癌发生的“癌野学说”。
    综合分析膀胱癌克隆起源在癌前期病变和浸润癌中的研究，Hafner等[9]提出
的一个膀胱癌克隆起源模型（见图1），将“单克隆起源”和“癌野学说”两者有
机结合起来，有重要参考价值。模型显示：当发生初始遗传打击时，多克隆可能存
在于癌前期病变和膀胱癌早期阶段，如上皮增生，发育不良或原位癌；在肿瘤进展
期，进一步的遗传打击可能导致某一克隆的选择性优势增殖，从而造成肿瘤在晚期
阶段的继发性单克隆特性，即所谓的假单克隆性（pseudomonoclonalty）。肿瘤的
播散可以归因于膀胱腔内种植或上皮内蔓延。随着肿瘤细胞向浸润阶段的进展，肿
瘤细胞中遗传改变的进一步累积形成了具有多样性的相关亚克隆（suclonal dive
rsity）。

2 膀胱癌异质性

    膀胱癌具有复杂的异质性（heterogeneity），其中组织形态和遗传异质性是
膀胱癌的显著特征。大多数膀胱癌（约90%）是移形细胞癌(TCC)，大部分(75-80%
)TCC表现为浅表乳头状肿瘤，并且大多数为病理I级和II级,70-80%这类病变的自然
病程是一个多中心、浅表性复发的过程，只有少部分（约10-15%）会发展到侵及肌
层或转移；另外约20%的TCC在开始就诊时表现为肌层浸润，并且预后不良[5]。根
据膀胱癌的组织病理形态、自然史及功能异质性，国内畅继武教授于1987年在国际
上最先提出了“两类癌”的概念。随后的研究提出了几个调控两类癌的分子遗传模
型。Spruck认为原位癌（CIS）罕有9qLOH，相反Ta肿瘤中则多见9q的缺失而少见p
53突变。以后又有几个学者采用更多的染色体上的变化来不断丰富了这一模型。最
近Kenowles又补充了膀胱癌的分子模型（见图2）。

    图2：膀胱癌发展的模型(基于病理和遗传基础之上,其中在表浅乳头状肿瘤中
频发的遗传改变仅有第9 号染色体的缺失和FGFR3基因突变；而绝大多数染色体增
多,缺失和扩增发生在Ta-T1 阶段或其后阶段)（参考Knowles[19]）

2.1 两类癌的遗传异质性
    一般认为9 号染色体杂和性缺失（LOH）为乳头状表浅膀胱癌的唯一遗传改变
，最近发现的癌基因FGFR3 极大地丰富了人们对I 类癌的认识，具有重要的意义。
Van Rhijn [10]研究了72 个膀胱癌患者，发现FGFR3 基因点突变率为47.2%（34/
72），所有突变均发生在pTa和 G1-2 膀胱癌（64.2%，34/53），另外19 个高分级
G3 膀胱癌没有检测到FGFR3 基因突变（p＜0.0001＝。研究中还发现与野生型FGF
R3相比，FGFR3 突变组肿瘤复发率低。因此VanRhijn 认为检测FGFR3突变可以预示
膀胱癌的良性生物特性（favorable characteristics）。最近进行的一项286 个
患者大样本多中心多因素分析结果显示，FGFR3 突变率为60%，其中I 级患者为88
%，III 级为16%。结合FGFR3 突变状态与MIB-1 蛋白表达水平可作为膀胱癌的理想
的分子分期，明显优于病理分级[11]。总之，FGFR3基因的组成性激活突变高频发
生于低分级、低分期膀胱肿瘤中,而且具有较低的复发率,预示膀胱肿瘤的良性转归
，因此可以作为I 类癌的理想标志物。有趣的是，研究证实了FGFR3基因在膀胱癌
中发挥抑制性癌基因作用（inhibitory oncogene role）。即尽管该基因突变可能
对细胞恶性转化是重要的，但对肿瘤进展无作用，属于非选择性突变。该基因的具
体致癌机制有待深入研究。
    浅表性膀胱癌有一种令人不安的发展倾向，即低分级肿瘤复发时向高分级演化
，多发性肿瘤复发时分级更易增加。这就产生一个问题：从浅表癌向深层浸润癌转
变的决定因素是什么？近年来在这方面做出了较大的努力，发现许多相关因素，比
较明确的是：参与细胞周期调控的基因及表达产物（如p53,RB, p21 (WAF1/CIP1)
 和 INK4A）参与了浅表癌的进展调控。特别是综合分析抑癌基因pRB和p53的蛋白
表达，两者同时存在异常时具有显著的预示价值（p=0.005）[12]。当然还有一个
重要的因素就是宿主微环境中肿瘤细胞与基质之间的相互作用，篇幅所现在此不再
详细论述。

2.2 浸润性膀胱癌位置区室的异质性
    最近的研究表明浸润性膀胱癌存在位置区室（topographic compartments）异
质性，即膀胱壁内不同侵袭深度的肿瘤细胞存在遗传改变的差异。Diaz-Cano 等[
13]报告31.8%的肌层浸润膀胱癌存在侵袭深度的遗传异质性。Diaz-Cano通过对不
同深度的浸润膀胱癌的比较研究发现：两个肿瘤细胞克隆选择过程可能决定了膀胱
癌位置区室的异质性。其一，抑癌基因NF-1 等位基因缺失常（75%）发生在浸润性
膀胱癌粘膜肌层 (muscular membrane，MM) 以上的表浅区室。NF-1基因产物可以
抑制Ras，而Ras蛋白在不成熟和增殖细胞中表达水平高。因此，NF-1 抑制效力的
缺陷有助于提高肿瘤细胞的增殖活性。其他研究发现，高分级的TCC 中NF-1mRNA 
和蛋白表达水平下降也支持NF-1在膀胱癌进展中的重要性，特别是浅表部位的膀胱
癌[14]。其二， p53 等位基因缺失常发生在膀胱癌MM以下的深层区室，这可能代
表了肿瘤细胞选择的结果。这与以前报道的17pLOH 代表了浅表膀胱癌进展中的晚
期事相吻合。p53 基因突变产物不能有效地将发生遗传异常的细胞阻滞于G1期而诱
发其凋亡[15]。

    膀胱癌位置区室的异质性同时也反映了肿瘤细胞动力学（增殖和凋亡）调控失
常。研究证实，浸润性膀胱癌可以分为两个截然不同的细胞动力学位置区室。Bla
nes 等[3]研究72 个肌层浸润TCC 患者，结果显示浅层区室与深层区室相比具有更
高的增值活性（包括有丝分裂细胞计数，Ki-67 指数和增殖指数）。86%的深层区
室和63%的浅层区室的原位末端标记（insitu end labeling ,ISEL）小于1%(p＝0
.05)。这些资料表明：MM以上的浅表位置区室中，肿瘤细胞以高增殖活性为特征；
而MM 以下却表现为增殖和凋亡活性都下调，这与不同TSG的等位基因缺失类型相一
致，即浅层区室和深层区室的肿瘤细胞分别以NF-1和p53的等位基因缺失为特征。
尽管一般认为，凋亡随肿瘤进展而上调，但低增殖活性肿瘤细胞凋亡下调有助于遗
传异常的累积，与肿瘤的分子演化密切有关[16]。

3 膀胱癌的癌前期病变

3.1 原位癌（CIS）和泌尿上皮结构不良（dysplasia）
    一般认为扁平型泌尿上皮病变是实质性膀胱癌的癌前病变。因为这类病变常很
小，较少有系统的分子遗传学研究报道。Hartmann 等[17，5]应用显微切割技术和
全基因组扩增（I-PEP-PCR）技术，采用FISH 和LOH 分析研究了CIS的染色体改变
，其中，84%患者存在17p13.1 的缺失，而72%的样本中存在p53突变。有趣的是，
9 号染色体缺失率高达86%，几乎等于17p13.1 缺失，预示9 号染色体缺失好像对
乳头状瘤和CIS的发展都非常重要。这些资料在最近的15 个膀胱全切标本的更多位
点的LOH 分析中得到证实[7]。既然9 号染色体缺失既存在于乳头状瘤又存在于CI
S，表明它不能用作区分两类癌的分子标记。Kiementy早在1994 年就发现：泌尿上
皮结构不良频繁出现于CIS 和泌尿上皮癌，这些病变对膀胱癌发展具有重要的预示
价值。为了确定泌尿上皮结构不良的分子遗传改变，Hartmann[17，5]分析了一系
列中度结构不良（moderate dysplasia ）(前WHO分级中的DII)患者，发现75%的患
者存在9 号染色体的缺失，53%存在17p13.1 LOH，直接测序揭示了67%中度结构不
良患者中存在p53 基因突变。总之，上述研究结果显示，与CIS 相比，泌尿上皮结
构不良显示了一个非常近似的遗传谱改变。这个发现符合这个假设,即泌尿上皮的
结构不良是CIS 一个可能的癌前病变，支持最新的WHO分级标准。因此许多目前诊
断为中度结构不良（moderate dysplasia）的患者，现在可以认为是CIS 或高分级
上皮内肿瘤。然而，也必须认识到，目前研究中分析的所有结构不良标本均来自恶
性程度已知肿瘤的活检标本，至于原发性结构不良的临床重要性和分子改变仍不得
而知。

3.2 泌尿上皮增生（hyperplasia）
    Koss 和Sarma 最早据两个病理研究推测“泌尿上皮增生”为膀胱乳头状癌的
癌前期病变。然而这些研究都没有区分乳头状和平坦型增生，并且单纯非典型增生
的恶性潜能还不清楚。平坦型增生主要表现为泌尿上皮的层次显著增厚，没有细胞
学的非典型性改变，在新的WHO 分级中作为无恶性潜能的泌尿上皮病变。然而，相
比之下，Hartmann [17] 采用FISH 研究了乳头状癌病人中平坦型增生病变的分子
改变，结果显示了高频（70%）发生的9 号染色体缺失。有趣的是，检测到的分子
改变与同时发生的乳头状癌是一致的。另外，Obermann [8]采用9 号染色体和17号
染色体的LOH 分析和全基因组杂交（CGH）也证实了同样的结果。该研究发现，73
%上皮增生病人存在9p 缺失，一个病人显示p53 基因(11p13.1)缺失，CGH 分析显
示了另外的染色体缺失区域：2p,4,5p,6q,11p,13 和18q；染色体增多（gains）有
12，14，16p 和17 染色体。这些都是膀胱癌进展中典型的遗传学改变。乳头状增
生已经证实是一个可能的癌前病变，因为LOH 分析中检测到频发的染色体缺失区域
：9q,9p 和18p,少发8p,10q,11p,17p[18]。总之，这些资料强烈支持泌尿上皮增生
的一个亚型可能是乳头状癌的癌前病变。另外，增生中也检测到的遗传改变与浸润
癌和CIS 中的一致，支持如下假设：一些泌尿上皮的增生，尽管缺乏非典型增生的
细胞学证据，也是可能的浸润癌和CIS 的癌前病变。

4 膀胱癌分子病理演化模型
    根据膀胱癌的分子病理学改变以及突出的表型改变，最近Knowles[19]提出了
一个新的膀胱癌进展模型（见图2）。。

5 结论
    总之，至今人们已经鉴定了许多明显的与膀胱癌发生、进展相关的分子遗传事
件,并且随着肿瘤整体水平上（如基因组、蛋白质组）研究的进展,我们逐渐会获得
更为详尽的基因组范围内膀胱癌分子遗传学及基因表达的信息，这无疑会有助于我
们更精确地限定特定组织病理形态膀胱癌相对应的遗传型和表型变化“谱”。但是
我们也必须认识到肿瘤发病的精确调节规律,包括分子事件发生的特定顺序和组合
还远未阐明。最大的障碍之一是如何获得发生在同一个肿瘤患者中的精确分子遗传
顺序（sequence）。分子病理学技术的发展已经是这一目标成为可能。多种高效显
微切割技术系统可以精确获取肿瘤细胞的DNA标本，实时定量PCR 技术的逐步完善
允许对基因进行定量和计量表达研究。相信这些技术将有助于我们阐明膀胱癌发生
、发展和演化的分子机制、临床早期诊断、指导分子分期，并最终制定肿瘤的个性
化治疗打下基础。

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