炎症反应与肿瘤微环境对前列腺癌作用机制的研究进展

苏欢，陈明

(东南大学附属中大医院 泌尿外科，江苏 南京 210009)

·综述·

炎症反应与肿瘤微环境对前列腺癌作用机制的研究进展

苏欢，陈明

(东南大学附属中大医院 泌尿外科，江苏 南京 210009)

自20世纪90年代以来，大量的流行病学、临床、实验证据显示，炎症细胞在肿瘤细胞中的浸润，对于肿瘤的发生发展起着重要作用。浸润于肿瘤中的巨噬细胞、肥大细胞、中性粒细胞、T细胞、B细胞及其相关亚群，其释放的如肿瘤坏死因子(TNF)、表皮细胞生长因子(EGF)、血管内皮生长因子(VEGF)、成纤维细胞生长因子2(FGF2)等细胞因子一方面通过重构细胞外基质(ECM)、介导上皮间质转分化(EMT)促进了肿瘤的发生、生长及转移，另一方面募集了骨髓源干细胞。后者和肿瘤干细胞可分化为上皮细胞、间质肌成纤维细胞等细胞亚群，促进肿瘤生长和血管形成，同时，骨髓源干细胞对于细胞毒性T淋巴细胞(CTL)、自然杀伤(NK)细胞的抑制作用可使肿瘤细胞在免疫机制中存活。在前列腺癌中，炎症反应与前列腺增殖性炎性萎缩(PIA)密切相关。大量的前列腺穿刺病理标本发现，前列腺癌组织及癌旁组织往往伴有前列腺炎症和炎症细胞的浸润。本文作者就肿瘤微环境中免疫细胞组分、炎症反应与前列腺癌发生发展的关系最新研究进展作一综述。

前列腺癌； 炎症反应； 肿瘤微环境； 综述

前列腺癌是北美男性发病率最高的非上皮恶性肿瘤，也是造成美国男性肿瘤相关死亡的第二大原因[1]。在中国，根据2015年国家癌症登记中心的数据显示：前列腺癌发病率在男性占第七位。城镇地区前列腺癌的发病率约为10.06/105，农村地区约为4.79/105，总体死亡率达到了2.98/105[2]。前列腺癌的早期诊断和积极复查，对于疾病进程的控制及预后有极大帮助。如果已经出现癌症的远处转移，雄激素阻断治疗(ADT)可能是少数有效的治疗手段。已有学者提出晚期的前列腺癌行减瘤手术可能有助于预后，但尚需进一步的流行病学证据。大部分进行ADT的患者在两年内会出现去势抵抗(mCRPC)[3]。对此已研发出多西他赛、阿比特龙等药物，可一定程度延长预期寿命。但面对mCRPC的低生存率，有必要进行进一步的药物研发。

目前认为，前列腺癌的发病主要与持续的遗传和表观遗传变异导致的抑癌基因的失活、致癌基因表达相关。同时，病原体感染、物理化学因素、饮食等许多暴露因素也与前列腺癌发病密切相关[4- 5]。我们注意到，这些也是前列腺炎症的相关发病因素。依据美国国立卫生研究院(NIH)的分类，前列腺炎可分为急性细菌性前列腺炎、慢性细菌性前列腺炎、慢性前列腺炎/慢性盆腔疼痛综合征及无症状性前列腺炎症[6]。已有相关证据证明前三者与前列腺癌的发生发展密切相关。随着前列腺穿刺普及率逐渐提高，有症状的前列腺炎患者被检出前列腺癌的几率也随之上升。但对于多数无症状性前列腺炎患者，由于其症状和体征的特殊性，发病率难以统计。部分患者直到病理诊断出前列腺癌后才同时发现患有该疾病[7- 8]。有些前列腺癌患者可能是由于肿瘤的缓慢发展和无明显前列腺炎相关症状导致前列腺癌未能被及时发现。不妨推测，炎症反应，作为一个独立于病原体、物理化学因素的致癌因素，可以引起和促进前列腺癌的发生、发展。

存在于炎症反应中的炎症细胞可以促进血管生成，造成DNA损伤，重构细胞外基质(ECM)、介导上皮间质转分化(EMT)，促进了肿瘤的发生、生长及转移。其释放的细胞因子同样具有促进肿瘤生长的作用[9]。Yamanishi等[10]发现在前列腺癌中存在抑癌基因p53的突变，这可能与前列腺慢性炎症过程中产生的氧化自由基和氮代谢物导致DNA损伤相关。因此，进一步研究炎症反应、肿瘤微环境与前列腺癌的相关性，对于前列腺癌的进一步治疗，具有显而易见的重要意义。现就前列腺癌与炎症反应的相关最新进展作一总结。

1 免疫细胞与前列腺癌

既往已知炎症反应的主要作用是促进伤口的愈合、组织修复以及对抗各类感染。然而在21世纪伊始，有学者发现，炎症反应尤其是慢性炎症反应，其中的免疫细胞浸润于肿瘤中并且促进肿瘤生长,例如肝癌、胃癌、食管癌、结肠癌和膀胱癌等。其主要机制为促进血管生成、造成DNA损伤、改变微环境以促进肿瘤生长和逃避免疫应答[10- 11]。在前列腺癌中，同样有大量临床对照试验、Meta分析证实，炎症反应可以促进前列腺癌的生长[12- 13]。 通过检索既往文献[14- 17]，我们总结出以下几种参与其中的免疫细胞，并对其在前列腺癌进展中的作用做一总结和回顾。

1.1 肿瘤相关的巨噬细胞(TAM)

TAM是多种炎症细胞因子的来源。目前将其分为两类：抑瘤性的M1和致瘤性的M2[18]。目前的研究主要集中在其亚型M2，它有助于组织修复和血管再生。Lanciotti等[18- 19]发现在接受ADT治疗的前列腺癌患者病理切片中，TAMs计数较低组(<22)预后明显优于计数较高组(>22)(P< 0.001)。由此可见TAM可能是一个良好的前列腺癌预测标志物。另外，如果阻断对前列腺中的巨噬细胞的补充，则可以一定程度上降低前列腺癌的发病率，延缓mCRPC的发生，即使用非甾体类抗炎药可以降低肿瘤的危险性[20]。但是目前还不能明确除M2型外，其他巨噬细胞的各个亚型分别的作用，这还需要进一步的研究。

1.2 中性粒细胞和肥大细胞

有很多学者关注于中性粒细胞和肥大细胞，但研究结果并不完全一致。既往观点认为，存在于肿瘤周围的肥大细胞可以促进癌症的发展和进程。抑制其生成和募集，或许可以成为前列腺癌早期治疗的手段之一[21]。然而，Pittoni等[22]通过实验发现，在TRAMP前列腺癌小鼠模型中，当肥大细胞被抑制后，已经高度分化的癌细胞生长被抑制，但同时刺激了更具侵略性的神经内分泌性癌细胞生长。也就是说，前列腺癌的侵犯性明显提高。这提醒我们，在针对免疫细胞时进行治疗时，需谨慎衡量其副作用。

1.3 B细胞

B细胞是上述细胞中研究较为透彻的一类。它释放的细胞因子激活IκB kinase α (IKKα)加速了去势抵抗。另外，成纤维细胞在化学去势、化疗后会生成CXC趋化因子13(CXCL13)，与前列腺癌恶性程度、肿瘤转移密切相关。低氧环境下，它可以募集B细胞参与雄激素的抵抗过程。有学者发现IKKα使转录因子E2F1磷酸化，促进了上皮细胞祖细胞和前列腺癌细胞核转位，通过与共活化剂CBP的协同作用，补充到基因靶点Bmi1，从而实现了雄激素依赖的前列腺癌干细胞的更新[23- 24]。

1.4 T细胞

目前关于T细胞的研究主要集中于CD3+，CD4+和CD8+T细胞，这些细胞与前列腺癌进展密切相关，可作为预后判断的标志物之一。Flammiger等[25]对3 261 例前列腺癌根治性切除的患者组织样本进行T细胞和B细胞计数，样本中CD3+计数很高或很低组相较于T细胞计数位于中等水平的组，无复发生存率明显降低，未测出CD3+细胞组的无复发生存率最低。遗憾的是该横断面研究仅针对CD3+T细胞，没有对T细胞其他亚型进行进一步分析。另外一项研究针对CD4+和CD8+T细胞，研究发现肿瘤组织中浸润的CD4+细胞越多，患者的肿瘤预后越差。对于局部或局部进展的前列腺癌，CD4+细胞可能是唯一起到预后预测作用的细胞[26]。 易于理解的是，低计数组的患者可能是由于未能有效地形成抗肿瘤免疫应答而无法清除肿瘤，而高计数组为何不能起到清除肿瘤的作用？我们进行合理推测：可能是由于瘤内的高计数的T细胞为不活跃的，又或是因为高密度的T细胞具有致瘤性。已有文献报道，肿瘤中的Treg细胞会抑制免疫应答。另外，既往已证实ERG基因参与了炎症通路对前列腺癌的促进作用。Flammiger等[25]还发现，高表达ERG蛋白的前列腺肿瘤中往往有更多的CD3+细胞，这可能与T细胞在肿瘤微环境的迁移有关。

2 肿瘤微环境与前列腺癌

肿瘤主要因其远处转移的特点而表现为高危险性。肿瘤作为第一死亡原因的患者，大部分都是因肿瘤的转移所致。骨、淋巴结、腹膜后是前列腺癌远处转移的主要靶点[2]。在转移过程中，细胞外基质的改变起到了重要作用。细胞外基质是一个复杂的组成结构，它包括了各种层粘连蛋白、胶原蛋白、纤维连接蛋白和蛋白多糖，为周围的细胞提供基础结构支撑，并参与细胞信号传导、繁殖和凋亡。本文从细胞凋亡、肿瘤血管生成及干细胞与前列腺癌细胞的关系进行阐释。

2.1 细胞凋亡

细胞凋亡主要由外源性即线粒体依赖性凋亡和内源性即死亡受体依赖性两种途径组成。前者主要因缺氧、感染、紫外线损伤等引起，后者主要由肿瘤坏死因子(TNF)等调控[27]。由此有学者发现了炎症反应引起的肿瘤微环境改变与肿瘤细胞间的关系：免疫细胞分泌炎症因子TNF、IL- 6、IL- 7、IL- 8、RANTES和巨噬细胞炎症蛋白- 1b等。同样的，炎症反应还会激活生长因子例如碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)、转化生长因子(TGF- β)[28]。这些细胞因子活化了周围的基质细胞，进而重塑细胞外基质。随着上述过程的发生，细胞外基质被破坏。正常组织中，破坏细胞外基质后，细胞缺少与周围细胞、基质的联系，无法独立生存和繁殖，就会出现以半胱天冬酶依赖的细胞凋亡，目前称之为失巢凋亡[27]。然而抵抗失巢凋亡是肿瘤细胞的标志性特征之一，它脱离细胞外基质后仍可存活，表现为侵袭性，宏观上即体现为肿瘤的侵袭和转移[29]，肿瘤细胞实现局部和远处转移。

2.2 血管生成

无论正常组织还是肿瘤组织，都需要血管供应养分、运送代谢产物，但是除胚胎发育之外，血管的形成往往是暂时的。然而不同的是，在许多炎症相关的疾病和肿瘤中，血管形成表现为持续性。细胞因子如IL- 1、IL- 6、IL- 8、TNF、G- CSF、M- CSF等促进血管生成[30]，肿瘤细胞可以释放血管内皮生长因子(VEGF)、碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)、IL- 8，两者相互作用下，浸润于肿瘤中的炎症反应即加速了血管生成[31]。

2.3 干细胞

20世纪90年代Bonnet等[32]学者初次在急性髓性白血病中发现了肿瘤干细胞，随后有大量研究证实肿瘤干细胞也存在于其他类型的肿瘤中，如前列腺癌[33- 34]。肿瘤干细胞是指在肿瘤中具有自我更新能力并能继续增殖为不同亚型的细胞，这些细胞构成了肿瘤的主体。肿瘤干细胞与正常干细胞的不同之处在于，后者往往仅以少量细胞存在于组织中，受到严格的监控，避免其增殖过度；而前者大量存在于肿瘤组织，并不断进行增殖和分化。

有研究显示，肿瘤微环境内的各种信号对于肿瘤干细胞的生存、自我更新、侵袭和转移起到了重要的作用[35- 37]。肿瘤干细胞可以与周围其他细胞互动合作，利用正常细胞的功能。例如，在SPARC蛋白的调控下，非肿瘤干细胞亚群可以富集到肿瘤干细胞的侵袭过程当中，使其侵袭效率提高，并且获得更多的有致瘤倾向的干细胞[38]。另外，肿瘤的缺氧、能量供给不足，可以诱导肿瘤细胞的重组，从中检测到干细胞标志物CD44、Oct- 3/4、Nanog明显增多，同样增多的还有抗药物分子和抗凋亡蛋白[39- 41]。

许多接受根治性前列腺癌手术患者的随访情况良好，但在数年之后却发现了骨转移，这个现象与播散性肿瘤细胞(disseminated tumor cells，DTCs)相关[42]。存在于循环系统中的肿瘤细胞，可以在早期就种植于骨髓等离原发灶较远处，与骨髓造血干细胞共存或取代其在微环境中的位置，并且一直处于休眠或抑制状态，直到出现临床上的转移。

骨髓起源的间充质干细胞(BM- MSCs)同样有促进肿瘤生长的作用。Luo等[43]发现BM- MSCs可以被募集到前列腺癌细胞中，从而扩大了肿瘤干细胞的数量，增强其侵袭性。它分泌的CCL5通过乏氧诱导因子2α(hypoxia inducible factor 2α，HIF2α)抑制雄激素受体信号通路。当前列腺癌细胞与BM- MSCs共同培养时，生长为具有干细胞特性的悬浮球形结构。另外，这些前列腺癌细胞中也能够检测到CD133、CCT4、Sox2等干细胞标志物。另有报道显示，BM- MSCs可以释放TGF- β，它诱导细胞因子如MMP- 2/9的释放，从而加速前列腺癌的侵袭[44]。总之，BM- MSCs对于肿瘤的促进作用主要表现为促进肿瘤血管形成、介导免疫抑制[45]、构造肿瘤干细胞微环境等。因此，不妨研究针对BM- MSCs的治疗方式，相信会有较为广阔的前景。

3 小 结

在各种类型的肿瘤中，炎症反应与肿瘤的形成、发展、转移、预后都具有一定的相关性。炎症细胞促进肿瘤细胞增殖和血管形成，构造适宜肿瘤生长的微环境，并诱导一系列基因突变。其主要途径为重构细胞外基质、介导上皮间质转分化、募集骨髓源干细胞、介导和抑制免疫应答，使肿瘤细胞在免疫机制中存活。同时要注意到的是，炎症反应与肿瘤微环境之间密不可分，它们共同促进了肿瘤的形成和发展。目前，炎症和肿瘤转移间的相互作用机制不断被发掘，相信会产生新的治疗思路并发现新的治疗靶点。

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2016- 11- 22

2017- 06- 24

国家自然科学基金资助项目(6590000147)

苏欢(1992-)，男，甘肃天水人，医学硕士。 E- mail:Suhuan2014@163.com

陈明 E- mail:mingchenseu@gmail.com

苏欢，陈明. 炎症反应与肿瘤微环境对前列腺癌作用机制的研究进展[J].东南大学学报:医学版,2017,36(5)：847- 851.

R737.25;R364.5

A

1671- 6264(2017)05- 0847- 05

10.3969/j.issn.1671- 6264.2017.05.033

(本文编辑：何彦梅)