肿瘤转移是指恶性肿瘤细胞脱离原发病灶，通过各种转移方式，到达另一（些）组织或器官后得以继续增殖生长，形成性质与原发肿瘤相同或相近的继发肿瘤的全过程。肿瘤转移是恶性肿瘤有别于良性肿瘤的基本生物学特征。肿瘤的侵袭、转移受多基因及机体自身免疫状况的共同控制。

肿瘤侵袭和转移是相互关联的不同病理过程。肿瘤侵袭是指恶性肿瘤细胞从其起源部位沿组织间隙向周围组织浸润的过程，其标志是肿瘤细胞突破基底膜。肿瘤侵袭是肿瘤细胞、周围间质相互作用的结果，是肿瘤扩散的第一步。肿瘤转移是恶性肿瘤细胞从原发部位（原发瘤）侵入淋巴管、血管或体腔，至靶组织或靶器官，形成与原发肿瘤不相连续而组织学类型相同的肿瘤（继发瘤）。肿瘤侵袭是肿瘤转移的前提和基础，但并不意味着有侵袭必然有转移的发生，然而肿瘤转移必定有侵袭。如皮肤基底细胞癌、涎腺腺样囊性癌以及大多数中枢神经系统原发性恶性肿瘤，局部侵袭性明显，转移却极为罕见。恶性肿瘤转移的基本过程包括以下7个步骤（图1-6）。

在原发癌的起始阶段，肿瘤细胞生长所带的养料是通过邻近组织器官微环境渗透提供。这一阶段的肿瘤直径一般不超过1～2mm。肿瘤细胞数不超过10 ⁷个，病理上称为原位癌（carcinoma in situ）。临床上报道较多的有宫颈原位癌、食管原位癌、胃原位癌。原位癌经手术或内镜切除后预后良好。

部分肿瘤细胞分泌一种物质，使黏附因子的表达受到抑制，从而增加肿瘤细胞的运动能力，使其从原发瘤病灶上脱离形成游离细胞。这些脱落细胞通过分泌各种蛋白溶解酶，如纤维蛋白溶解酶（纤溶酶）、丝氨酸蛋白酶等，破坏细胞外基质，从而导致肿瘤细胞突破结缔组织构成的屏障进入间质，构成肿瘤在局部的蔓延。此过程也称为肿瘤浸润，是肿瘤转移的前提，但并不意味着有浸润就必然发生转移，但是有肿瘤转移则必定有浸润。肿瘤一旦发生浸润，即成为“浸润癌”，与未发生侵袭、有完整基底膜的原位癌有截然不同的预后。

原发肿瘤的生长和转移依赖于新生血管。当肿瘤直径达到或超过1～2mm时，微环境渗透提供的营养物质已不能满足肿瘤细胞的需要，需由宿主组织血循环形成的毛细血管网进入肿瘤组织。这样，肿瘤既可通过肿瘤血管从宿主获取营养和氧气，又可通过肿瘤血管源源不断地向宿主输送癌细胞，导致肿瘤转移灶形成。

肿瘤诱导形成的毛细血管网不仅与原发瘤的生长有关，而且也为侵入基质的游离肿瘤细胞进入循环系统提供了基本条件。新生毛细血管基底膜本身存在缺损，微小静脉的管壁也有缝隙，加上微小淋巴管道等脉管结构，为肿瘤细胞进入循环系统提供便利条件。肿瘤细胞也可落入体腔，形成种植性转移。

进入血循环肿瘤细胞在运送过程中大多数都被免疫系统杀灭，同时当它们通过微循环时也易受到机械剪切作用而遭到破坏。此外，瘤细胞通过毛细血管时，由细胞因子活化的内皮细胞产生的一氧化氮可引起瘤细胞溶解。只有极少的转移倾向极高的癌细胞在血循环中被血小板凝集成团形成癌栓不易被消灭，以癌栓形式存活并到达靶器官后形成转移灶。

在循环中幸存的癌细胞到达特定的继发组织或器官时，通过黏附作用锚定在毛细血管壁上，并穿透管壁逸出血管进入周围组织。这些肿瘤细胞逃避宿主的特异和非特异免疫杀伤作用，在各类GF的作用下增殖生长，最终形成转移瘤灶，长出与原发瘤不相连续而组织学类型相同的肿瘤。

当转移灶直径超过1mm时，新生毛细血管开始形成并与肿瘤连通，肿瘤细胞通过上述相同机制，可以形成新的转移癌灶。

肿瘤的侵袭与转移是一个多步骤、多因素参与的极其复杂的过程，尽管肿瘤转移的机制目前还不很清楚，但通过大量的基础研究，肿瘤转移过程中的许多关键步骤已经得到了一定程度的阐明，主要包括肿瘤黏附障碍、基质破坏、肿瘤活动能力增强和肿瘤免疫逃逸等环节。

肿瘤细胞的不断增殖是肿瘤浸润、转移的前提。肿瘤细胞间的接触抑制丧失，细胞呈集堆生长，内部压力明显增高，该扩张性压力有利于癌细胞向压力低的方向侵袭和转移。肿瘤细胞的结构变化和黏附力下降是肿瘤侵袭和转移的另一重要影响因素。在细胞恶变过程中，膜表面糖蛋白的糖基化增强，细胞间黏附分子表达下降，癌组织松散容易脱落。有研究表明肺癌细胞中有多种黏附分子表达发生改变。钙黏蛋白（cadherin）是钙依赖性跨膜黏附分子，介导同种细胞间的黏附，它的过表达可抑制肿瘤细胞从原发肿瘤处脱落，降低肿瘤细胞的运动及侵袭能力。E-cadherin与NSCLC的分化、局部侵袭、转移及患者预后差等方面均相关，被认为是NSCLC患者的独立预后因素。细胞黏附分子家族中整合素（integrins）可介导肿瘤细胞与细胞外基质及基底膜的黏附，有利于肿瘤的转移。NSCLC可见多种整合素表达升高。

基膜的主要成分包括Ⅳ型胶原、层粘连蛋白（laminin，LN）及多种酸性糖胺多糖等，对肿瘤转移有抵抗作用。LN是一种糖蛋白，主要存在于基膜，通过与其受体结合能调节细胞的生长、黏附、扩散和迁徙。肿瘤细胞必须穿过基底膜才能侵犯周围器官实质，而LN是基膜屏障功能的主要决定者，其表达增强具有抗肿瘤浸润和转移作用，LN表达与肺鳞癌的组织分级及淋巴结转移密切相关，但在肺腺癌则不明显。肿瘤细胞与细胞外基质（extracellular matrix，ECM）的相互作用在肿瘤浸润转移中起关键作用，肿瘤细胞分泌的基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）能溶解基膜中的Ⅳ型胶原和LN，突破基膜进入ECM的肿瘤细胞，能产生多种分解酶，包括纤溶酶、组织蛋白酶、透明质酸酶、Ⅳ型胶原酶等，分解基质成分，促使肿瘤细胞向周围组织侵袭。基质金属蛋白酶组织抑制因子（tissue inhibitors of metalloproteinases，TIMPs）是一类MMP的特异性抑制剂，为分子量相对较低的蛋白酶家族，TIMP以1∶1的比例与不同的MMP共价结合，专一地抑制后者活性。肺癌组织中TIMPs和MMPs有同步上调的现象，但前者的上调幅度要小于后者，表明两者之间的平衡被打破。与肺癌转移关系密切的MMPs有MMP-2和MMP-9，其中MMP-2与TIMP-2表达水平失衡可能是肺癌浸润发展的重要因素。有报道认为MMP-2可以作为判断NSCLC恶性程度及预后的生物学指标，TIMP可作为临床肺癌转移治疗的一个新选择。

肿瘤细胞具有类似阿米巴样运动的能力，肿瘤细胞进入或穿出血管，显然与其迁徙性移动有关。细胞移动的潜力编码于基因组中，RAS高表达的细胞移动性大。肿瘤细胞以及正常细胞产生的一些具有趋化作用的因子可以影响肿瘤细胞的运动，这些因子包括胶原蛋白分解片段、补体以及基质成分等，具有直接刺激肿瘤细胞运动的作用。Muller提出了肿瘤细胞利用趋化因子和趋化因子受体的特异性结合实现靶向性转移的理论，趋化因子CXCL12及其受体CXCR4与肿瘤细胞通过血道向肺、肝、骨、脑转移有关，可能参与NSCLC向肝、脑、骨的转移。此外，肺癌组织中CCR7、CCR1及其配体巨噬细胞炎性蛋白-1（MIP-1）表达与肺癌TNM分期、淋巴结转移正相关。

肿瘤血管生成在肿瘤发生早期即已启动，是肿瘤表型的一种独特和必需的成分。实体肿瘤的生长可分为无血管期和血管期。肿瘤在无血管期主要依靠弥散作用从周围组织获取营养物质和排泄代谢产物，所以生长较为缓慢，肿瘤直径较小，一般在1～2mm，可长期无明显进展。血管期肿瘤内出现新生毛细血管，使肿瘤细胞获得进一步生长的能力，肿瘤迅速增生并发生转移。因此，血管生成在肿瘤的生长、侵袭和演进中起非常重要的作用。采用抗血管生成来治疗肿瘤正成为肿瘤治疗的新策略，其生物学依据是正常成人血管生成机制处于关闭状态，而肿瘤组织中有活跃的新生血管生成。

血管生成是一系列复杂的过程。一般认为，血管生成的基本步骤是：①血管生成因子的产生过多使之与抑制因子失衡，导致内皮细胞激活，产生血管生成表型；②血管部位细胞外基质改变、基底膜降解，内皮细胞芽生、增殖和迁移；③新生内皮细胞索形成管状毛细血管襻及管腔；④新生血管管腔的贯通。

内皮细胞及血管周细胞具有形成血管腔隙并分支连接成毛细血管的遗传学特性；当肿瘤组织中瘤细胞和巨噬细胞等产生大量血管生成因子，打破与血管生成抑制因子之间的平衡时，内皮细胞呈现血管生成的表型。在血管生成因子作用下，微静脉、毛细血管舒张、内皮细胞伸展，对血管生成因子刺激的敏感性增加；以MMPs为主的蛋白酶使局部基底膜降解。同时内皮细胞做定向增生、迁移，形成毛细血管芽。周细胞环绕内皮细胞增殖、迁移，但这一过程对内皮细胞的增殖和迁移有抑制作用。最后，新生血管形成并逐渐连通，进行肿瘤微血管的分化和塑型。

肿瘤组织微血管数量和形态在肿瘤病理诊断和预后判断上具有重要的辅助作用。肿瘤微血管不仅在形态上不同于正常血管，而且在生物学功能上也有其特殊性。

肿瘤组织内新生的　管分布常常无规律，存在不均一性。血管生成最活跃、微血管密度最高的区域被称为“血管热点区”，这也是进行肿瘤微血管密度测定的依据。很多肿瘤的微血管新生主要分布在肿瘤生长活跃的边缘。肿瘤的新生血管管腔不规则，表现为狭窄、扩张或扭曲，可呈血窦状、条索状。管壁结构不完善，厚薄不均，甚至仅有一层内皮细胞，缺乏基底膜；内皮细胞较幼稚，细胞间隙大，常有周细胞的增生，缺乏完善的平滑肌层。肿瘤血管的结构缺陷是这些血管具有高通透性的结构基础，也是肿瘤转移途径之一。近年来，有研究发现，瘤细胞之间可以产生进行营养物质运输的腔隙，形成特殊的“血管拟态（vasculogenic mimicry）”，提示部分瘤细胞可以不依赖传统形态上的血管而生存。这一发现引起了人们的极大兴趣。

肿瘤微血管具有低反应性、高通透性和低供氧能力等特性。由于肿瘤内新生的微血管在结构上的不完善，所以存在着对一些血管活性物质反应性较低的特性。肿瘤微血管高通透性的机制除了上述结构基础外，瘤组织中高表达的血管内皮细胞生长因子起了重要的促进作用。内皮细胞的幼稚、增生、肥大，基底膜的增厚和肿胀，血管管腔间的狭窄，使得这些微血管供氧能力低于正常组织中的微血管。

肿瘤血管生成是一个极其复杂的过程，包括选择性降解血管基底膜和周围的细胞外基质、内皮细胞分裂、游走和增殖，这些过程受血管生成诱导剂和抑制物调节。影响血管生成的因子源于肿瘤细胞、内皮细胞、成纤维细胞及巨噬细胞等浸润细胞，多种肿瘤血管生成因子，从不同环节促进血管生成。组织中存在的内源性血管生成抑制因子，则对血管生成起抑制作用。

血管生成的始动需要血管生成因子。一系列血管生成因子、细胞因子、细胞外基质和黏附分子及其抑制物，以及代谢性和机械性因子均参与了血管生成过程。已知的血管生成因子有数十种，包括FGF家族、血管内皮细胞生长因子（VEGF）家族及其受体、血管生成素（angiopoietins，Ang）家族及其受体家族，以及EGF、PDGF、TGF-β等。其中，VEGF和Ang家族是已知的特异性作用于内皮细胞的生长因子，在血管生成中作用可能也是最为重要的。

VEGF又称血管通透性因子（vascular permeability factor，VPF），为分子量34～45kD的同源二聚体糖蛋白，属于碱性蛋白。VEGF扩散力强，易于到达靶细胞，是已知最强烈的直接激活血管生成的蛋白质。近年又发现其他一些与VEGF功能相似、结构上有一定同源性的多肽因子，包括胎盘生长因子（PLGF）、VEGF相关因子（VRF）、VEGF相关蛋白（VRP），以及VEGF-D/FIGF和VEGF-E等成员，它们共同构成VEGF家族。VEGF的表达受 RAS基因和 p53基因调节， RAS基因上调VEGF的表达，而野生型 p53基因则减少VEGF的表达。过度的VEGF表达使血管生成急剧增加，导致肿瘤扩展，具有重要的肿瘤生物学意义。

VEGF在几乎所有的人体肿瘤和肿瘤细胞株中皆有过表达，VEGF165、VEGF121是两种最常见的VEGF分子。VEGF及其受体在肿瘤中的表达常与肿瘤分化程度密切相关。VEGF通过其受体VEGFR促进内皮增殖、分化、迁移和原始血管形成。VEGF不仅是内皮细胞特异的强效有丝分裂原，而且能促进内皮细胞产生并调节纤溶酶原激活物及其抑制因子，增加血管通透性等特性，在血管生成中发挥重要作用，缺氧是VEGF的一个强烈的诱导因子。在正常肺组织中，VEGF的表达率仅为6.7%，而在肺癌组织中，VEGF的表达率可达70.2%。VEGF表达阳性者的微血管计数和肿瘤内微血管密度，均高于VEGF阴性者。VEGF在肺癌组织中表达水平与原发肿瘤大小、淋巴结转移状态、肿瘤病理分期、癌细胞分化程度等有密切关系。

Ang是RNase超家族中唯一具有促血管生成能力的成员，也是目前已知的所有血管生成因子中独具核糖核酸酶活性的因子，已知有Ang-1、Ang-2、Ang-3和Ang-4。Ang参与血管生成的各个阶段，是其他血管生成因子诱导血管生成的枢纽。Tie受体家族包括Tie-1和Tie-2。Tie-2是Ang特异性受体，表达于内皮细胞，具有酪氨酸激酶活性。Ang-1与Tie-2受体结合，促进内皮细胞与血管壁细胞相互作用，使原始血管塑型、成熟，并维持和稳定其成熟性。Ang-2的功能与Ang-1相拮抗，阻止Tie-2的活化，参与血管的重塑和内膜的去稳定作用。Ang-2通过拮抗Ang-1破坏肿瘤血管的同时也松解了血管结构、消除血管基底膜和周围细胞对血管形成的限制，并激活内皮细胞，在残余肿瘤细胞大量分泌VEGF的情况下，内皮细胞迅速发生增殖、侵袭、迁徙，新生血管开始芽生，但由于Ang-2的持续高表达拮抗了Ang-1的作用，所以新生的肿瘤血管管壁不完整，渗透性高。在这个过程中Ang-2起到了早期的促血管退化和继之的启动新生血管形成的双重作用，是肿瘤形成的早期标志物之一，上述机制已在恶性胶质瘤模型、乳腺癌模型及Lewis肺癌转移瘤模型中得到证实。Ang-2对NSCLC血管生成的作用具有VEGF依赖性。

肿瘤组织中存在内源性血管生成因子和抑制因子，二者共同调控着肿瘤间质的血管生成过程和程度。抑制内皮生长的内源性蛋白在生理状态下可能对维持正常的血管内皮低复制率起作用。内源性血管生成抑制物可抵消血管生成因子刺激新生血管生长的能力。大多数抑制物以活性形式分泌，一部分仍需细胞外蛋白水解作用释放其抗血管生成的活性部分。肿瘤细胞、瘤内成纤维细胞和外膜细胞均可分泌内源性抗血管生成因子。部分内源性的内皮抑制因子在体内抑制血管生成的作用已被证实，其中包括血小板因子-4、血小板反应蛋白、干扰素α-2a、TIMP、胎盘增殖素相关蛋白、IL-12、血管抑素和内皮稳定素等。

肿瘤转移与机体免疫状态的关系备受关注。肿瘤细胞可通过对自身表面抗原的修饰或改变肿瘤微环境来逃避机体的免疫识别与攻击，这一生物行为促进了肿瘤浸润转移的发生。其发生机制表现为，肿瘤细胞合成免疫抑制因子；肿瘤细胞表面缺乏MHCⅡ，低表达MHCⅠ分子；机体缺乏第二信号导致免疫耐受；机体的免疫监视功能低下。肺癌局部的细胞免疫以T淋巴细胞为主，浸润程度与患者生存率密切相关。在NSCLC患者中，细胞膜表面负性协同刺激分子B7-H4的表达在肿瘤细胞免疫逃避中发挥重要作用，可以抑制T细胞增殖、细胞因子分泌和细胞周期，负性调节T细胞介导的免疫反应，引起肿瘤免疫逃逸。B7-H4还可通过下调转录因子的表达，抑制T细胞IL-2、INF-γ和IL-10的分泌，抑制T细胞的活化和增殖。另外，NSCLC组织中普遍存在Fas与INF-γ表达的下调，与癌细胞逃脱机体免疫系统的监视密切相关，其参与了肺癌的发生与发展。在SCLC，有研究表明浸润淋巴细胞CD25低表达可能促进肿瘤生长及转移，并且CD25表达水平在SCLC临床发展的早期和晚期并无明显差异，说明了肿瘤局部淋巴细胞的抗瘤免疫效应伴随肿瘤的存在而持续存在，是一种低效免疫。