间充质干细胞及其与肿瘤关系的研究进展

张玉玲，吴 宁

(1遵义医学院，贵州遵义563003;2南京医科大学附属南京医院)

自上世纪70年代间充质干细胞(MSCs)首次从骨髓中被分离发现后，研究人员已经自包括肿瘤在内的几乎所有组织中分离出MSCs。目前，MSCs因其独特的生物学特性已经在肝脏疾病、心血管疾病、内分泌疾病以及神经系统疾病等多个领域展开了试验性应用，并取得令人鼓舞的效果。现将MSCs及其与肿瘤关系的研究进展综述如下。

1 MSCs的特性

1.1 多向分化能力 目前已有多项实验证明，MSCs在体外细胞因子诱导或细胞内基因的调控作用下可分化为脂肪、肌肉、神经、皮肤以及肝脏等多种组织细胞［1］，并且在连续传代或冻存复苏后仍具有多向分化潜能和增殖能力。

1.2 免疫调节能力 近年来研究证明，MSCs具有强大的免疫调节机能。在非炎症环境下，机体内MSCs可以高表达低密度组织相容性复合物(MHC)-Ⅰ类分子，低表达 MHC-Ⅱ类分子以及共刺激分子 CD40、CD80、CD86，而后两者都是T细胞激活所不可或缺的。共刺激分子缺乏时T细胞活化的第二信号丧失，导致Th细胞的无反应性，进而出现耐受原性和低免疫原性［2］。MSCs表达 MHC-Ⅰ有极其重要的作用:保护MSCs免受NK细胞的杀伤作用，因MHC-Ⅰ可使NK或NK样细胞对异物或者肿瘤细胞杀伤功能下调［3］。此外，MSCs也可抑制B细胞和树突状细胞的生长和分化，从而抑制免疫呈递;能表达大量细胞因子，如前列腺素E(PGE)-2、NO、IL-10、人类白细胞抗原G(HLAG)、γ 干扰素(IFN-γ)、肝细胞生长因子(HGF)等，抑制T细胞、NK细胞等表达，从而发挥减少局部炎症反应和免疫反应的作用。上述研究证明MSCs不仅具有相对低免疫的特性，还具有强大的免疫抑制和抗炎特性。Jing等［4］认为，MSCs在原发性肝癌(HCC)的炎症微环境中能使TGF-β过表达，从而促进HCC的上皮—间质转化(EMT)过程，最终导致肿瘤转移和复发。

1.3 靶向归巢能力 归巢是指自体或外源性干细胞在多种因素的影响下，自血管内皮细胞迁移至靶向组织并定植存活的过程。MSCs可以归巢到所有发生炎症的部位，包括缺血的心肌组织、受伤的皮肤组织、放射治疗后的黏膜组织，但具体机制尚不明确，多数学者认为与炎症发生部位分泌的一些黏附因子、趋化因子、生长因子及相关生物轴有着密切的关联，如基质细胞源性因子1(SDF-1)与其受体CXCR4结合形成的SDF-1/CXCR4轴是促进MSCs向炎症归巢最重要的生物轴［5］。Deng等将TRAIL通过慢病毒的方式转染到MSCs后使其稳定表达，结果发现体内外携带TRAIL基因的MSCs对肝脏肿瘤的增殖侵袭具有明显的抑制作用。Seo等以小鼠黑色素瘤模型和宫颈癌模型证实，MSCs作为IL-6载体的抑癌效果明显优于腺病毒载体;对多种给药途径的疗效研究发现，利用内置含有转染MSCs的人工基膜对肿瘤的生长抑制作用最为明显，且部分有免疫缺陷的小鼠对肿瘤的诱发具有抵抗能力。多位学者相继将 IFN-β、色素上皮衍生因子(PEDF)、CX3CL1、血管内皮生长因子受体(VEGFR)-1、诱导型一氧化氮合成酶(iNOS)和单纯疱疹病毒胸苷激酶(HSV-TK)等各类抑癌基因转入不同来源的MSCs内，分别用于黑色素瘤、乳腺癌、肺癌、神经胶质瘤、恶性胶质瘤、宫颈癌、前列腺癌、纤维肉瘤等模型的治疗，均取得突破性的成果。

2 MSCs与肿瘤细胞的关系

干细胞和肿瘤关系密切。很多学者认为肿瘤细胞很可能源于肿瘤干细胞(CSC)，且干细胞与肿瘤细胞具备很多共同之处:①较高的端粒酶活性;②强大的自我更新能力以及增殖能力;③自我更新信号通路(如Wnt、Notch、Shh信号通路在调节干细胞自我更新及肿瘤细胞生长过程中均发挥作用);④分化能力;⑤强大的迁移能力;⑥干细胞是癌变的靶标，MSCs具备典型抑癌基因失活、癌基因激活状态的肿瘤细胞特性［6］。近年来，越来越多的研究证实，MSCs在肿瘤的生长转移过程中扮演着两种截然相反的作用，虽然这种矛盾的现象目前尚无明确解释，但其原因可能是MSCs的组织来源和处理方式不同的观点已经被越来越多的学者认可。Tian等［7］将骨髓间充质干细胞(BM-MSCs)分别与肺癌细胞A549及食管癌细胞Eca-109进行共培养，结果两种肿瘤细胞的增殖、侵袭能力均受到明显抑制;然而将相同来源的MSCs与上述肿瘤细胞混合注射至裸鼠皮下后，肿瘤的生长水平却明显提高。Kamoub等［8］发现，体外注射MSCs到肿瘤周围能有效促进肿瘤生长，但注射到远离肿瘤部位时无明显效果，从而认为MSCs的促肿瘤生长作用是通过与肿瘤细胞直接接触或者旁分泌某些促生长因子产生的。Dasari等也发现，MSCs注射时机、途径、剂量及部位不同均可直接影响其对肿瘤的作用。目前多数学者认为，MSCs与肿瘤细胞混合后注入试验动物体内常表现出促瘤生长作用，而在肿瘤模型建立后再注入MSCs多呈现抑瘤作用。另有学者［9，10］分别将人肝癌组织来源的MSCs(LC-MSCs)和肝脏正常组织来源的MSCs(LN-MSCs)作用于肝癌细胞，结果发现两者在体内外都能促进肝癌细胞的生长和转移，尤以前者为著;Qiao等［11］发现，胎儿皮肤来源的 MSCs及BM-MSCs对肝脏肿瘤细胞的生长、转移起抑制作用。

3 MSCs影响肿瘤生长的机制

3.1 影响肿瘤微环境 MSCs在肿瘤微环境中可通过直接转化为肿瘤细胞或分泌生长因子促进肿瘤生长。朱伟等从胃癌组织标本中分离出胃癌间充质干细胞(GC-MSCs)，发现其形态、表面标志、特异基因表达及多向分化潜能均与BM-MSCs相似;将BMMSCs在肿瘤微环境中培养后，其可向肿瘤相关成纤维细胞(TAFs)转化，表达 α-平滑肌肌动蛋白(SMA)、波形蛋白等多种特异性标志。由此认为MSCs是肿瘤微环境的重要组成部分。MSCs通过分泌大量的细胞因子影响肿瘤的生长和转移。Lin等［12］将前列腺癌细胞接种到裸鼠一侧皮下(对照组)，1周后将预混合MSCs的肿瘤细胞接种到裸鼠对侧皮下(实验组)，结果显示实验组肿瘤较对照组明显增大，且成纤维细胞生长因子2(FGF-2)表达明显升高。Davatchi等［13］及 Cuiffo 等［14］发现，MSCs可通过分泌CCL5促进肿瘤细胞从微血管渗出和转移。其后研究发现，MSCs可分泌促进肿瘤生长和转移的细胞因子［如 HGF、TNF-α、TGF-β、归巢关联细胞黏附分子(HCAM)、SDF-1、IFN-γ、神经营养因子3(NT-3)、淋巴细胞功能关联抗原(LFA3)、IL-6等］、抑制肿瘤生长转移的细胞因子［Dickkopf1(DKK-1)［11］］、促血管生成因子［血管生成素 1(Ang-1)、VEGF、血小板衍生因子(PDGF)、成纤维细胞生长因子(FGF)］等。MSCs可以通过分化为肿瘤血管外周细胞来促进体内肿瘤血管的生成，从而达到促进肿瘤生长的效果［15，16］;还可在肿瘤微环境中分化为TAFs，构成肿瘤基质部分，从而促进肿瘤的生长［17］。此外，MSCs分泌的某些细胞因子可通过作用于MSCs与肿瘤细胞间的信号通路实现对肿瘤生长转移的调控。Atsuta等［18］通过体内外实验证实，MSCs可通过表达凋亡相关因子配体Fas-L作用于Fas/Fas-L信号通路诱导多发性骨髓瘤细胞凋亡;Liu等［19］发现脐带来源的MSCs可抑制胆管癌细胞HCCC-9810的增殖，并认为此过程是通过糖原合成激酶GSK-3及作用于Wnt/β-catenin和 PI3K/Akt信号通路实现的;然而Lin等［20］发现，人脂肪来源MSCs培养上清制备的外泌体可使乳腺癌细胞MCF7的侵袭能力明显增强，并证实Wnt信号通被激活是关键原因。此外，MSCs可通过Wnt/β-catenin、JAK2/STAT3、PI3K/Akt、TGF-β/Smad［21，22］等多条信号通路与肿瘤产生相互影响。

3.2 影响机体免疫调节能力 MSCs具有强大的免疫调节能力，其在体内可通过抑制T淋巴细胞分化，使其滞留在G0/G1期而促进肿瘤细胞的生长和转移［15］，还对B细胞、NK细胞、巨噬细胞等多种免疫细胞有不用程度的调节作用。输注MSCs对肿瘤的促进作用很有可能是通过抑制机体免疫功能造成的，比如仅将B16黑色素瘤细胞移植到同基因小鼠体内不会形成肿瘤。

3.3 影响EMT过程 目前很多研究证实癌症的进展和远处转移主要与其发生了EMT有关，而MSCs能够促进癌细胞发生EMT。MSCs分泌的蛋白参与癌细胞的生长和远处转移［23］，其中TGF-β1是肿瘤细胞发生EMT的主要启动者，可通过与转录因子形成正反馈环促进肿瘤细胞向间质表型转化［24］;HGF可诱导小细胞肺癌的 EMT［25］。Mele 等［26］研究证实MSCs可通过与结直肠癌细胞的直接接触及分泌TGF-β1诱导结直肠癌发生EMT，机制是使结直肠癌细胞发生EMT的相关基因上调、E-cadherin下调，并获得间质细胞形态。Martin等［27］发现MSC与乳腺癌细胞共培养可促进后者发生EMT，使其细胞形态和生长方式发生改变，最终促进乳腺癌的远处转移。另有学者［28］则发现MSCs可通过诱导胰腺癌细胞发生EMT促进胰腺癌的进展。

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