前列腺癌基质与疾病进展相关性的研究进展

李义峰，孙宏斌

前列腺癌(prostate cancer，PCa)在抗雄激素治疗后易获得治疗抵抗特性，预后极差，基质－上皮细胞的相互作用被认为是PCa的重要病因学机制。然而，长期以来，针对非激素依赖性前列腺癌(AI PCa)的研究集中于上皮细胞，而很少关注抗雄激素条件下基质细胞的作用。研究已证实，PCa基质中分布着一类称之为被“激活”的成纤维细胞——癌相关成纤维细胞(cancer-associatedfibroblast，CAF)，其在抗雄激素条件下对PCa上皮细胞产生重要影响［1-2］。深入研究CAF生物学特性有助于提高对PCa生长特性的认识并开拓治疗新思路和新方法。本文就此做一综述。

1 前列腺组织中基质细胞的分布和差异性

1.1 正常前列腺组织中的基质细胞 前列腺为雄激素依赖性靶器官，含有基质和上皮组分，两者间相互作用(cross-talk)，在前列腺生长发育、功能维持和疾病发生中发挥重要作用。前列腺基质中主要有两型细胞:一种是α肌动蛋白阳性而vimentin阴性的平滑肌细胞，另一种是α肌动蛋白阴性而vimentin阳性的平滑肌细胞。前者命名为平滑肌细胞，后者则称为成纤维细胞(或纤维母细胞)。基质细胞的形态是多形性的间叶细胞，其细胞表型可随内环境的改变而发生变化。在正常前列腺组织中，腺体与基质的比例约为2∶1，且基质中多分布平滑肌细胞，成纤维细胞数量则相对较少。然而，对前列腺导管系统的研究发现，在导管不同部位，基质细胞分布存在异质性。在解剖定位上，导管系统近、远端分别对应于前列腺的移行带和外周带［3］。普通光镜下通常不能很好地鉴别移行带和外周带的上皮和基质细胞，但沿尿道纵行方向的切面可观察到以基质平滑肌细胞密度为显著特点的二者交界面，即移行带间质致密，外周带疏松，亦即导管近端分布平滑肌细胞，远端分布大量成纤维细胞，而导管远端(外周带)也正是PCa易发生的部位。对正常大鼠前列腺导管系统的研究发现:导管各部位双氢睾酮(DHT)的浓度并无差异性，即近、远端细胞接受同等量的雄激素刺激，但细胞的反应性却不同，在近端区，雄激素通过平滑肌细胞旁泌TGF-β1诱导上皮细胞凋亡;而在远端区，通过成纤维细胞分泌EGF等促进上皮增殖。这就提示了基质－上皮的相互作用，即上皮细胞的行为受到基质的影响，基质细胞是关键因素［4］。

1.2 良性前列腺增生组织中的基质细胞 良性前列腺增生(BPH)是以基质增生为主的疾病，发生在移行带区，BPH基质中主要分布平滑肌细胞。但Lin等［5］观察了人BPH的基质细胞，发现平滑肌细胞存在功能变性，表现为重链肌球蛋白(MMHC)的含量显著减少。Ishigooka等［6］证实BPH间质中平滑肌细胞相对减少而成纤维细胞大量增殖。其他的病理观察也证实成纤维细胞在BPH移行带聚集成团，并形成纤维瘤样结构［7-8］，这和正常导管近端(移行带)多见平滑肌细胞分布明显有别，提示成纤维细胞有向移行带迁移和重新聚集的现象，但机制尚不明了。前列腺导管中段的基质细胞具有向两端细胞分化的功能，体外培养条件下，若细胞培养有利于刺激细胞增殖，则平滑肌细胞可进一步转化为成纤维细胞，反之，成纤维细胞有向平滑肌细胞转化的潜能。基质细胞一旦变异，上皮细胞的生物学行为将随之发生改变。此即为经典的基质－上皮旁分泌作用。

1.3 前列腺癌组织中的基质细胞 雄激素是BPH和PCa最为关键的始动因素之一。但有趣的是，在同一雄激素水平刺激下，BPH仅发生在移行带而PCa多发生在外周带，即移行带的基质和上皮细胞易发生良性增生倾向，而外周带上皮细胞更易恶变，此背后应当存在更深层次的作用机制和环节。有研究发现，肽类生长因子对前列腺基质细胞的增殖及分化具有重要作用:bFGF通常以自分泌形式促进基质细胞增殖，而 TGF-β1是主要的负性调控因子。在去势的实验狗中，bFGF随雄激素水平下降呈同步下降，而 TGF-β1 却表达上调［9］。另外，雄激素还可通过TGF-β1诱导成纤维细胞向平滑肌细胞表型转化，而bFGF却可阻断之，两者的比值决定了基质细胞的增殖或分化。有人将源自PCa的基质细胞与BPH上皮细胞系BPH-1共同培养，发现BPH-1出现恶性上皮细胞的特征，甚至和正常膀胱移行上皮细胞共同培养也发现移行上皮细胞出现恶性表型［10］，而正常前列腺和BPH基质细胞间却无此作用，这表明PCa基质细胞的生物学行为已发生显著改变。病理学研究进一步证实，PCa基质细胞不同于正常前列腺基质细胞。PCa基质改变类似于组织创伤和炎症修复。其细胞外基质(ECM)不仅发生重新塑形，同时基质中出现大量新生血管、炎性细胞及一类称之为被“激活”的肌成纤维细胞，此类细胞又称为癌相关成纤维细胞(CAF)，通过旁泌多种细胞因子、黏附因子等在肿瘤恶性进展中发挥作用。因此可认为外周带上皮细胞易癌变可能与此有着必然的“质”的联系。但目前尚不清楚基质的变化是先于上皮的恶变，还是上皮的癌变导致基质细胞表型改变。但可以肯定的是，基质中CAF的出现增加了PCa恶性表型，这对于临床有极重要的实际意义。

2 前列腺癌基质与疾病进展的相关性

2.1 CAF与PCa进展的相关性 前列腺癌基质与疾病进展的相关性主要体现在PCa基质中的CAF。Hayward等［10］于1997年报道了PCa基质中表达α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)的成纤维细胞型，而正常组织成纤维细胞不表达α-SMA。这和其他学者在乳腺癌、肺癌中的发现相似，其被称为活化的或被激活的癌相关成纤维细胞。经病理学证实，此活化的PCa基质中含有共阳性表达α-SMA、波形蛋白(vimentin)的(肌)成纤维细胞、胶原组分、微血管和免疫细胞等，而平滑肌细胞则显著减少，这和正常及BPH基质细胞有着显著不同。近年来，越来越多的研究发现基质CAF在PCa疾病进展中发挥重要作用。Tomas等［11］观察了根治性切除术后 PCa组织中CAF的表达情况，发现CAF不仅与患者预后直接相关，在同一Gleason 7分的PCa中，检测CAF还有助于发现那些易出现生化复发的高危患者。同时，PCa基质中的CAF生物学特性及基因学表达均与BPH基质细胞存在显著差异性［12］。CAF也可通过促发新生血管生成等促进PCa细胞生长、局部侵犯和远处迁移［13］。此外，Ayala 等［14］报道 PCa 组织中CAF的表达可作为根治性切除术后前列腺特异性抗原(PSA)生化复发的独立预后指标，CAF表达高的患者通常预后较差，临床多伴骨、肺等远处转移，无瘤生存期明显缩短。目前普遍认为，PCa基质中CAF表达高者将加速PCa疾病进展和远处转移，与预后直接显著相关。

2.2 CAF与PCa激素治疗抵抗的相关性 在PCa组织中，CAF表达雄激素受体，此点显著不同于其他恶性实体瘤。在抗雄激素条件下，CAF和PCa上皮细胞一样，同样会因激素环境的变化而产生应答反应［15］。在正常前列腺组织中，抗雄激素可致基质和上皮快速凋亡且作用持久，在成年犬的动物实验中也证实了这点。但深层次研究发现，前列腺不同区域基质细胞对雄激素撤除的应答反应并非完全一致。曾有报道，前列腺外周带基质成纤维细胞在不同年龄段随雄激素水平下降有功能活跃趋势［16］，而外周带正是PCa易发生的部位。在鼠源性Dunning PCa动物模型中，去势后28天，基质中雄激素受体(AR)表达并非和上皮细胞一样“同步”减少，基质中胶原纤维增加，出现大量新生血管，呈现出对雄激素剥脱治疗不敏感性特征［17］。表明在抗雄激素条件下，PCa基质细胞本身可产生“适应性”变化;而联合靶向PCa基质细胞的肿瘤治疗策略可显著提高PCa动物模型的外科去势效果，提示CAF极有可能在AI PCa进程中发挥重要作用。以往AI PCa的研究主要集中于PCa上皮细胞，例如发现了雄激素受体基因突变、扩增、甲基化，以及原癌基因激活、抑癌基因失活等，很少关注抗雄激素条件下基质细胞在其中的作用。体外研究发现，雄激素对前列腺上皮细胞并无直接刺激作用，还需要基质细胞来介导。去势可致成年大鼠前列腺上皮快速凋亡，但此作用需依赖基质成纤维细胞旁分泌TGF-β［18］。当成纤维细胞TGF-βⅡ型受体基因被敲除后，再行睾丸切除(去势)，前列腺上皮细胞凋亡率则显著减少，呈现出雄激素去除抵抗性特征。在雄激素－基质－上皮作用轴中，基质细胞起关键调控作用，当基质细胞变异时，上皮细胞对雄激素的应答反应将发生改变。CAF与晚期PCa患者抗雄激素治疗的临床相关性研究，目前文献报道较少［19-20］，且仅是集中于研究基质细胞AR的表达及变化。在AI PCa患者的组织标本中，可检测到基质细胞AR表达量明显下调的现象［21］。以往认为 PCa过渡到在 AI PCa阶段时，肿瘤细胞已与基质细胞不相关，但近年研究不支持此观点。Ohlson等［22］观察了PCa患者去势治疗后组织标本中 IGF-1(胰岛素样生长因子)、IGF-1mRNA水平的变化，发现IGF-1主要源于PCa基质，IGF-1 mRNA水平在去势治疗后迅速下降;但若治疗前PCa基质中AR表达低者，则去势后IGF-1 mRNA水平下降不明显，而IGF-1具有显著抑制上皮细胞凋亡的作用。表明PCa基质中AR表达低者，患者对去除雄激素治疗的敏感性差。Ishii等［23］发现在低雄激素水平环境下，即使是正常大鼠生殖窦基质细胞仍可促进AI PCa细胞生长，以上均显示基质细胞在PCa疾病进程中有着重要作用。Li等［20］在裸鼠体内AR阳性和阴性的前列腺基质永生化的端粒酶细胞系中，对激素依赖性和非依赖性前列腺癌基质AR进行分析，发现无论在体外还是体内，基质中AR表达高者，肿瘤的生长抑制作用就越明显。表明PCa基质细胞AR的表达对肿瘤生长呈现负性调控作用。Wikstrom等［21］也做了相关研究，同样也证实PCa基质中AR阳性细胞百分比与其Gleason评分、肿瘤大小、肿瘤分期、转移等呈负相关，通过COX多元线性回归分析发现PCa基质中AR表达水平可作为一独立的预后因子。以上的研究对PCa抗雄激素治疗失败带来了新的启迪，基质AR作为新型靶向目标可能对雄激素非依赖性PCa带来新的治疗手段。

目前，临床评估PCa患者抗雄激素治疗的敏感性和持续时间主要基于首次PSA反应，然而患病个体不同，此标准并无绝对价值。尤其是Gleason 6～7分的PCa患者，其个体差异更大，临床更是难以有效评估。对此类患者，发现CAF表达高者给予临床早期干预，可能对改善其预后有重要意义。其分子调控机制值得深入研究。另有研究发现，源自PCa的CAF与良性前列腺上皮细胞BPH-1重组后，CAF可诱导BPH-1出现恶性上皮细胞的特征［16］，表明CAF生物学特性已发生显著改变。目前不清楚抗雄激素治疗后CAF是否仍有此作用，还有待于实验研究进一步证实，若此得到论证，则可为AI PCa治疗开发新途径和新方法。

3 展望

早期PCa可以通过前列腺癌切除术得到根治。晚期PCa治疗的金标准则为抗雄激素治疗，但很快就会过渡到AI PCa阶段，此为治疗的难点。以往研究大多集中在上皮的基因结构和表型的变化，如今，肿瘤基质在恶性肿瘤进展中的作用成为研究热点。我国晚期PCa患者比重大，因此，研究肿瘤基质在晚期PCa中的作用具有重要意义。在晚期PCa基质中CAF为最重要的一类基质细胞，在抗雄激素条件下，CAF发生了哪些变化，又是如何影响上皮细胞，目前还知之甚少，进一步深入研究对于提高AI PCa生长特性的认识具有重要意义。而联合基质和上皮的靶向治疗可能对AI PCa的疗效更佳。

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