TNF或能选择性改变肿瘤脑转移部位的血脑屏障的通透性
研究要点：
- 血脑屏障不可通透性的本质使得药物和诊断制剂无法进入，从而限制了肿瘤脑转移的早期诊断和治疗；
- 肿瘤坏死因子（TNF）有两个内源性受体（TNFR1和TNFR2），可介导内皮细胞骨架重组和内皮细胞粘附复合物的不稳定性，或可影响血脑屏障的通透性；
- 静脉给予肿瘤坏死因子或淋巴毒素能选择性改变肿瘤脑转移部位血脑屏障的通透性，这种方式能帮助发现肿瘤微转移，并且能促进化疗药物特异的达到该部位。
由于血脑屏障的存在，针对原发肿瘤的化疗进入脑转移部位的剂量有限。本研究的目的在与建立一种针对改变脑转移部位血脑屏障通透性的策略，来自于英国牛津大学的John J. Connell等将他们的研究结果发表在JNCI 10月的在线期刊上。
研究者给BALB/c小鼠行心内注射以诱导脑转移的发生。在脑转移诱导之后，研究者通过静脉注射肿瘤坏死因子（TNF）或淋巴毒素（LT），2至24小时候静脉注射钆-双吡哆基二乙三胺五乙酸、辣根过氧化物酶或带有放射性标记的曲妥珠单抗(111In-BnDTPA-Tz)。研究者通过钆增强的T1加权MRI和组学检测来在体评估血脑屏障的通透性。研究者应用SPECT在体评估大脑对111In-BnDTPA-Tz的摄取。
研究者在小鼠和人类包含肿瘤转移的脑组织中采用免疫组化方法确定内皮TNF受体的表达情况。采用ANOVA和事后分析、Wilcoxon秩和检验和Kruskal–Wallis&Dunn多重比较测试等分析了不同组间存在的差异。所有的统计检验都在双侧进行。
在脑转移部位的血管内皮的局部显著表达TNF受体1（TNFR1）。采用外源性示踪剂发现TNF或LT穿透血脑屏障的部位即为肿瘤脑转移的部位，在6小时的时候达高峰。在注射了TNF之后，与对照相比，转移部位111In-BnDTPA-Tz特异性摄取率也增高。人脑肿瘤转移的TNF受体特征与小鼠模型的特征相似，主要是血管TNFR1表达。
本研究中的数个结果描述了一种新方法，能选择性的影响肿瘤脑转移部位的血脑屏障的通透性，这种方式能帮助发现肿瘤微转移，并且可以促进化疗药物特异的达到该部位。本研究的研究者假设这种通透性主要是通过TNFR1的激活而发生的，因此具有临床应用的潜力。
研究背景：
由于血脑屏障不可通透的本质特征存在，所以在化疗过程中如何使药物达到肿瘤脑转移的部位是一大挑战，血脑屏障不可通透的本质限制了药物的通过，因此，在肿瘤部位药物很难聚积达到有效的治疗浓度。针对乳腺癌（最常发生脑转移的肿瘤之一）治疗中，能过很好的透过血脑屏障的物质的活性有限，而最具针对乳腺癌治疗活性的药物（包括多柔比星和曲妥珠单抗）则由于其亲水性的本质而无法到达中枢神经系统。
与此同时，血脑屏障的不可通透性本质的存在同样造成了下述后果，即在现行的临床金标准诊断方法——钆增强MRI——无法早期诊断小的脑转移病灶。这种诊断方法只能发现大的脑转移病灶和原发脑肿瘤，而在此时，脑大体结构的异常已经出现。此外，在晚期血脑屏障的不可通透性会限制药物到达肿瘤生长部位，但是这种不可通透性经常是不均匀的，在肿瘤的边缘血脑屏障的不可通透性较差。因此，在疾病晚期对血脑屏障的破坏和肿瘤边缘的不均匀性的存在意味着治疗很有可能是无效的。在血脑屏障完整部位的小的肿瘤转移灶能够躲避早期诊断和治疗，因此最终发展成具有症状的大的肿瘤。
为了使药物可以达到肿瘤脑转移部位，很多研究的焦点在于绕过血脑屏障使得药物进入。通过RPM-7激活缓激肽B2受体是第一个以受体介导的方法——可以瞬时改变血脑屏障通透性的药物治疗，这可以增加药物进入小鼠胶质瘤和人类胶质瘤内。然而在胶质瘤患者中所进行的临床2期研究则提示这种方法并不能够改善卡铂治疗的有效性，由于低血压这一不良反应的存在限制了卡铂剂量的增加。而还没有研究针对RMP在肿瘤脑转移中治疗有效性进行探索。
静脉输注高渗制剂甘露醇显示可以全面诱导内皮细胞收缩和紧密连接分离，因此被认为是瞬时提供路径进入脑肿瘤的手段之一。这种方法已经在人类中应用，结果提示会导致血脑屏障功能破坏。然而，由于缺乏特异性确定肿瘤所处部位的方法，会对健康脑组织造成严重的影响，而工作时间窗的狭窄会限制治疗的有效性。虽然由超声所介导的针对血脑屏障的破坏是一种潜在的技术手段，但是它取决于事先确定转移部位的位置。因此，要想更好的检测出脑转移的部位和更有效的治疗的话，在这个领域中进一步的研究是至关重要的。
既往针对增加药物渗透来进入肿瘤的基础研究已经证实重组人肿瘤坏死因子、促炎细胞因子能通过RhoA/Rho旁路来破坏肿瘤血管的内皮紧密连接处。在小鼠EL4淋巴瘤模型中，这种方法能增加药物渗透入肿瘤血管，并且促进病毒颗粒进入皮下实体移植瘤中。TNF有两个内源性受体（TNFR1和TNFR2），介导内皮细胞骨架重组和内皮细胞粘附复合物的不稳定。虽然它们的激活通常与病理生理过程相关，TNF受体激活的效果在低剂量控制之下给予的获益更大。
然而，健康成人脑微血管与外周血管不同，其会对具有穿透效应的细胞因子产生抵抗。这种抵抗可经由一系列的因素来修正，既往的研究提示将TNF注入小鼠大脑会造成局部延迟性血脑屏障破坏，这与局部炎症反应相关。我们最近的研究提示脑转移发生的早期会带来强烈的免疫反应和大脑内皮的激活。
基于这些发现，我们假设脑转移会提供一个TNF受体激活的独特环境，这与血管化生成相关，或许能带来与肿瘤相关的血脑屏障的局部和特异性的靶向“开口”。因此，本研究的主要目的在于确定TNFR1和TNFR2在与肿瘤转移相关的血管内的表达，以及确定静脉给予TNF或期内源性类似物淋巴毒素（LT）是否能特异性的增加肿瘤转移部位的血脑屏障的通透性，从而能够促进诊断物质和临床抗肿瘤药物进入。
