胰腺星状细胞促进胰腺癌发展及其分子机制研究进展

王超，蒋小华，嵇振岭

(1.东南大学医学院，江苏 南京 210009;2.东南大学附属中大医院 普外二科，江苏 南京 210009)

胰腺癌是一种比较常见的恶性肿瘤，占全部恶性肿瘤的2%，具有恶性度高、早期诊断率低、疗效欠佳、预后差等特点，总体5年生存率低于5%［1］。胰腺癌的主要病理特征是大量肿瘤周围结缔组织反应。目前，对于细胞外基质(ECM)在胰腺癌的发生机制中的研究很少，大多数的研究还停留在对于胰腺癌细胞本身的生物特性上。然而，越来越多的证据显示，ECM在胰腺癌的进展中起非常重要的作用，在胰腺癌中负责产生基质反应的细胞就是活化的胰星状细胞(PSCs)［2］。

1998年德国学者Bachem等［3］从胰腺基质中分离出与肝星状细胞(HSC)相似的细胞，并将其命名为PSCs，这也为研究生理和病理状态下PSCs的生物性质提供了体外研究的基础。正常胰腺中PSCs处于静止状态，当胰腺损伤时PSCs受到细胞因子、化学因子和氧化应激等刺激后活化，活化后其改变在于大量维生素A液滴的丢失、细胞形态的改变、转变为成肌纤维细胞样表型、表达细胞骨架蛋白、平滑肌肌动蛋白(α-SMA)，随后表现出增殖和侵袭加强及合成过多的ECM 蛋白等性质［4］。

胰腺癌的特征是病理性的纤维化基质反应。ECM主要由纤维蛋白质和蛋白聚糖两个大分子构成。纤维蛋白对细胞的侵袭起重要作用，因此，被认为与肿瘤的转移相关［5］。与此同时蛋白聚糖的基因编码突变与很多疾病有关［6］。因此推测ECM与胰腺癌临床表现相关，胰腺癌组织病理研究结果［7］显示，胰腺癌早期癌前病变仅有少量的正常基质围绕在正常胰管周围，而当癌前病变基质增加则意味着侵袭性增强。Erkan等［8］通过观察胰腺癌组织切片，发现大量基质，尤其基质中含大量α-SMA和胶原预示着预后不良。尽管胰腺癌细胞自身可分泌ECM，但在胰腺癌中EMC蛋白合成主要来自基质细胞，而PSCs是基质反应的一个重要的调节者，因此，研究重点也趋向于PSCs对胰腺癌细胞的作用。

1 PSCs对胰腺癌细胞的作用

1.1 PSCs促进胰腺癌细胞增殖并减少其凋亡

在PSCs和胰腺癌细胞共培养所建立的模型［9］中可见，PSCs显著影响癌细胞的增殖，而且这种作用在直接共培养时比间接共培养时更明显。体内实验［10］亦证实，裸鼠联合注射PSCs与单独注射胰腺癌细胞比较，胰腺癌发生率要高得多，并且形成的肿瘤体积更大。

PSCs可以降低多种胰腺癌细胞系的凋亡已经被证实。体内试验可见，联合注射PSCs和胰腺癌细胞时胰腺癌细胞凋亡减少，这与抗凋亡蛋白Bcl-2和BclxL 的表达增加相关［11］。

最新研究［12］显示，在胰腺癌中存在一种“癌干细胞”，它导致术后肿瘤的再发。在胰腺癌细胞和PSCs间接共培养实验中发现，PSCs提高胰腺癌细胞表达癌干细胞相关基因 ABCG2、巢蛋白和 LIN28。这也是PSCs促进胰腺癌生长的一种机制。

1.2 PSCs促进胰腺癌细胞侵袭和转移

胰腺癌预后很差与其早期即发生淋巴和血液转移有关。一般来说癌细胞转移是与细胞和细胞之间的黏附力降低，细胞的运动性增加而侵袭入血管或淋巴管、进而随着循环或渗出物转移、最终播种在远处有关。PSCs之所以增加胰腺癌细胞的侵袭也可能与上述过程中的某一环节相关。目前，对于肿瘤细胞通过血液或淋巴转移的观念已经改变。过去认为仅仅是癌细胞的转移，而现在认为是细胞群集转移［13］。实验［14］观察也证实:联合注射PSCs和胰腺癌细胞可见肿瘤局部和远处转移;肿瘤组织中可见包含活化的PSCs的纤维组织。

胰腺癌局部生长和远处转移过程中一个关键步骤是新生血管形成，而内皮细胞生长因子(VEGF)与新生血管形成密切相关，因此，胰腺癌中VEGF的上调与胰腺癌预后差相关［15］。在胰腺癌中VEGF不仅由胰腺癌细胞产生也由PSCs产生［16］。可见PSCs在胰腺癌血管生成进而促进胰腺癌细胞转移中起重要作用。

上皮细胞-间叶细胞转变(EMT)与胰腺癌细胞的侵袭相关，EMT的特征是上皮细胞特有的蛋白钙粘蛋白转变成间叶细胞特有的钙黏素。Kikuta等［17］通过共培养实验发现，PSCs通过减少钙黏蛋白的表达并增强波形蛋白和Snai-1的表达从而促进EMT。虽然目前尚缺少体内研究支持，但可以推测其机制是伴随着PSCs的活化而出现血管改变和组织纤维化，这些改变使得局部组织缺氧，最终导致了EMT。反之，胰腺癌细胞通过引起促有丝分裂和增加胰腺纤维化的发生而促进PSCs活化和增殖，增加PSCs产生ECM的能力，而ECM与胰腺癌细胞侵袭性有关;胰腺癌也分泌ECM金属蛋白酶诱导剂(EMMPRIN)，这也导致PSCs分泌基质金属蛋白酶(MMP2)增多，MMP2与胰腺癌细胞的侵袭性有关，其可使正常基底膜退化而利于胰腺癌的进展［18］。这也进一步促进了胰腺癌细胞的侵袭和转移。

胰腺癌另一个显著特征是周围神经侵袭。研究表明PSCs增强胰腺癌神经转移。其机制可能是:(1)PSCs直接增强胰腺癌的增殖和转移，通过释放大量刺激因子，提供一个适当的微环境。(2)PSCs调节胰腺癌周围神经转移相关分子如神经生长因子的表达。(3)PSCs诱导神经重塑，使得神经更易受到侵袭［19］。

1.3 PSCs增加胰腺癌的化疗抵抗

体外实验证实，PSCs可诱导胰腺癌细胞对化疗和放疗的抵抗，其机制可能是PSCs分泌层粘连蛋白和纤连蛋白，其可抗胰腺癌细胞凋亡［20］。在动物实验中观察到ECM中异常的胶原与蛋白聚糖的相互作用能显著影响生理屏障。体外实验证实，有明确胶原的肿瘤对于大分子药物的抵抗要比无胶原的肿瘤强的多;进一步的实验证实，在胶原缺乏和黏多糖变化不敏感的情况下大分子药物更加容易接近肿瘤组织［21］。因此可以通过胰腺癌特定的ECM来预测大分子药物的治疗效果。

PSCs和胰腺癌细胞相互作用，胰腺癌细胞释放致有丝分裂和纤维发生刺激剂，如转化生长因子(TGF)、血小板源性生长因子(PDGF)、sonic hedgehog、半乳凝集素3、内皮素1和丝氨酸蛋白酶抑制剂连接蛋白2，这些使得PSCs呈现活化表型。反过来，PSCs分泌多种因子，如PDGF、基质衍生因子1、EGF、胰岛素样生长因子1(IGF-1)、成纤维细胞生长因子(FGF)、富含分泌性蛋白酸半胱氨酸基质金属蛋白酶(SPARC)、富含小亮氨酸的蛋白聚糖、骨膜蛋白和I型胶原，这些调节肿瘤的生长、侵袭、转移和药物抵抗［22］。

活化的PSCs作用是产生过多的基质，然而肿瘤和基质作用机制很复杂，目前研究作用信号通路重点在于PSCs活化信号通路和PSCs分泌因子和胰腺癌细胞相互作用的信号通路。

2 PSCs活化信号通路及PSCs分泌因子与胰腺癌细胞相互作用的信号通路

2.1 促分裂原活化蛋白激酶(MAPK)通路

MAPK途径是哺乳动物应答胞外刺激的一条重要信号转导途径，其家族成员包括ERK、JNK、P38MAPK。MAPK信号转导和刺激细胞因子/趋化因子产物相关并受活化蛋白1(AP-1)和核因子-κB(NF-κB)调节，因此，许多刺激因子包括促炎因子、Toll样受体(TLR)、血管紧张素Ⅱ、乙醇及其代谢产物和胰岛素等均能激活MAPK从而活化 PSCs。Schwer等［23］报道，姜黄素能诱导 oxygenase-1(HO-1)基因表达，从而抑制ERK1/2活化作用，并因此抑制PSCs增殖。

2.2 磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)/AKT通路

大约半数的胰腺癌中存在PI3K/AKT活化增加的现象，并且这意味着预后不佳。PI3K调节磷酸化过程中产生PIP、PIP2、PIP3，吸引重要蛋白激酶到细胞膜，其中最显著的是AKT，这与多种细胞的关键进程相关，包括细胞增殖、凋亡、转录和侵袭。在胰腺癌的致癌过程中AKT增加胰腺癌细胞的存活率［24］。另有研究［25］表明，IL-1β、TNF-α、IFN-γ 可以通过 PI3K-AKT通路使PSCs表达IL-32α，进而导致胰腺纤维化。而用CO释放分子2(CORM-2)与PSCs共培养后可阻断PI3K-AKT信号通路，从而抑制蛋白合成，导致细胞周期素D1和E表达的下调，使得细胞生长停滞在G0/G1阶段，由此可见CORM-2抑制PSCs活化，也许可以用来治疗纤维化、炎症、肿瘤和其他因蛋白质过度合成所致疾病［26］。

2.3 JAK-STAT 通路

JAK-STAT信号通路不仅在诸多生理进程如生长调控、细胞分化、维持组织内环境稳定中发挥作用，也在致瘤作用中起重要作用。研究证实，PDGF通过Src依赖机制活化JAK2-STAT通路而促进PSCs增殖，这个过程可被Src抑制剂PP1和JAK2抑制剂AG490抑制，也被STAT3反义寡核苷酸抑制［27］。在胰腺癌发展过程中，一些因素如缩胆囊素2受体(CCK2R)可以活化JAK2/STAT3通路而促进细胞增殖，这在早期胰腺癌发展中起一定作用［28］。另外Yu等［29］研究发现，胰腺炎中氧化应激作用通过激活JAK/STAT通路而刺激细胞增殖和恶变，并能抑制其凋亡。

2.4 Hedgehog(Hh)信号通路

Hh信号通路对于胰腺癌的进展起重要作用，Hh通路对细胞很多功能的影响主要是通过hedgehog-Gli-1实现的。Gli-1是上皮细胞分化的重要调节者，它能增加上皮细胞的运动性，并能协同TGF-β诱导EMT。研究发现通过抑制转录因子Snail和Slug的活化来阻断Hh信号通路可以抑制EMT，从而降低胰腺癌细胞的侵袭性，这表明Hh信号通路在胰腺癌转移机制中发挥作用［30］。Hh信号通路成员主要有 Sonic hedgehog(SHH)和Indian hedgehog(IHH)。SHH由胰腺癌细胞产生，并在早期胰腺癌中就能被发现，它可以激活静息的PSCs，使其表达Gli-1，从而促进成纤维细胞的迁移。研究发现抑制SHH可减少粘连，增加化疗药物的效果［31］。另外，研究发现 IHH能增加 MT1-MMP的数量并能改变MT1-MMP在PSCs表面的定位，MT1-MMP能导致基质退化而利于细胞的侵袭，因此推测IHH能增加PSCs的侵袭性［32］。

2.5 Rho/Rho 激酶通路

小GTP蛋白Rho和其下游受体Rho激酶调节肌动蛋白细胞骨架，从而在PSCs活化的过程中调节细胞形态的变化和纤维形成，说明Rho/Rho激酶途径可以使PSCs激活，促使其增殖，增加纤维化的发生［33］。

3 小 结

综上所述，PSCs从发现至今不过30年，却已成为胰腺癌研究中的“宠儿”，目前对其活化机制以及其对胰腺癌发生和发展影响机制的了解仅为冰山一角。随着对PSCs研究的不断深入，可能逐步揭开胰腺癌的神秘面纱，PSCs活化及胰腺纤维化与胰腺癌相互作用所涉及到的多个已知信号通路可为今后胰腺癌的治疗提供新的靶点。

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