癌病變：癌細胞轉移的血行特性（簡要版）

張國柱

癌細胞擁有驅動轉移（metastasis）的多重分子機制和避開免疫系統監控的能力，達成遠距轉移的潛在可能。

癌細胞的遠距轉移並非是隨機的過程，而是有跡可尋。這是因為解剖型態和相對應的血管系統規劃了循環腫瘤細胞（circulating tumor cells，CTCs）、胞外囊泡（extracellular vesicles，EVs）和腫瘤因子的行進路徑，造成標的器官（target organ）的轉移。

例如原發性大腸癌好發鄰近淋巴結、肝臟和肺臟轉移；原發性胰臟癌好發肝臟轉移；原發性乳癌好發鄰近淋巴結、肝臟、肺臟、骨頭以及腦部轉移；⋯⋯。

除了解剖型態和相對應的血管路徑之外，CTCs 的命運與轉移亦受流體血行特性（characteristics of fluid dynamics）的影響。

原發性腫瘤細胞透過解離而進入循環系統，流體流量決定了 CTCs 的生存或死亡的命運。腫瘤細胞利用血液、淋巴液和組織間隙液等三種體液（body fluids）在淋巴管和血管内運行到有利於癌細胞生長的環境，造成遠距標的器官轉移。

體液流速（fluid velocity）、血管尺度（vascular size）和流體剪應力（shear stress）等血行特性都是影響 CTCs 在循環系統中存亡的重要因子。舉例來說，作用在 CTCs 上高強度的剪應力能夠造成癌細胞的碎裂和死亡；然而低至中等程度的剪應力卻有利於 CTCs 在血管内的滯留（arrest）和外滲（extravasation）。

實體腫瘤微環境（solid tumor microenvironment）能夠誘發血管新生和淋巴管新生，形成交錯、複雜的網絡，其組織間隙液具低流速、低剪應力的黏滯層流（viscouslaminar flow）。腫瘤核心和腫瘤週邊形成壓力梯度，引導解離的癌細胞、胞外囊泡和腫瘤衍生物進入淋巴系統，再經由靜脈循環運行、遷移至遠距標的器官，造成侵襲和轉移。

在淋巴系統，流體的流動幾乎是低流速、低振幅的脈態層流，主要是由黏滯力（viscous force）所驅動，有利於 CTCs 的生存、滯留、淋巴結定殖與隨之而來的血源性傳播。相反地，動脈系統具有高流速、高頻、高振幅的脈態層流或擾流，可造成 CTCs 的碎裂、死亡和細胞週期的停滯，降低癌細胞生存的機率。相對於動脈血流，靜脈血流主要是低流速、中頻、低至中振幅之脈態層流，有利於 CTCs 與其他血球細胞產生交互作用，規避免疫系統的監控，有助於 CTCs 的滯留與形成聚落，促成第二器官的定殖。此外 CTCs 的滲出絕大多數都發生在微血管，因為低流速、低剪應力有利於 CTCs 的生存，並在微血管內皮細胞穩定黏著、滯留與外滲。

由此可知體液血行特性對 CTCs 的命運與轉移，具有不容忽視的影響。