胰腺癌微环境研究进展

马少军，张秀军，曹洪波

胰腺癌是最致命的恶性肿瘤之一，由于解剖位置较深，大部分患者确诊时已到中晚期，在美国5年生存率只有5%[1]。在中国，胰腺癌的发病率逐年增高，2011年新发病例及死亡人数分别为80,344和72,723[2]。外科切除仍然是胰腺长期存活的最佳机会癌症。然而，大多数患者被诊断为无法切除由于转移形成[3]。目前的治疗措施对解决该问题显得力不从心。因此，从新的分子机制深入认识胰腺癌的病理过程，成为该领域的重要科学命题。本文就近几年肿瘤微环境在胰腺癌发生、发展中的作用作以综述。

1 胰腺癌间质细胞形成的微环境及其与胰腺癌发生发展之间的相互作用对胰腺癌预后有重要的作用

胰腺癌相当于其他实体肿瘤的特别之处在于肿瘤实质周围包绕着非常致密的结缔组织。肿瘤间质大量纤维结缔组织生成是胰腺癌最为显著的组织学特征之一，间质成分常占肿瘤总体积的50%～80%[4]。胰腺癌的生物学特性不仅是通过癌基因和抑癌基因来调控，间质细胞形成的微环境对肿瘤的发生、发展也起了十分重要的作用。胰腺癌间质的细胞成分非常复杂，包含成纤维细胞、肌纤维母细胞、胰腺形状细胞、内皮细胞、周细胞、炎症细胞、神经纤维、骨髓来源的干细胞等[5-6]。有学者提出间质促进了胰腺癌的进展和转移，间质中成分增加了癌细胞的侵袭性，进而促进了肿瘤的转移；同时致密的间质可以形成癌细胞的物理屏障，阻碍化疗药物的渗入，增加了肿瘤的化疗抵抗。但是，也有学者提出不同的观点，有研究发现：肿瘤间质分泌胶原蛋白形成纤维化，可以包裹分离肿瘤细胞，阻止肿瘤细胞进一步侵袭扩散，在肿瘤发生发展过程中起到为了改善胰腺癌的预后[7-8]。诸多学者致力于研究以吉西他滨为基础联合其他药物的化疗方案，如顺铂、伊立替康、伊莎替康、培美曲塞等，但都无法明显改善患者的生存期。

目前仅仅针对肿瘤实质的传统治疗手段疗效并不理想，很大一部分原因在于对肿瘤间质在胰腺癌进展中的重要性认识不足。因此，了解肿瘤细胞与肿瘤微环境之间的相互关系有助于我们进一步认识肿瘤，阐明胰腺癌间质细胞的发生机制及其与胰腺癌发生发展之间的相互作用，将有利于寻找新的位点进行靶向治疗，并可望改善胰腺癌的预后。

2 骨髓间充质干细胞可趋化至肿瘤组织周围，参与胰腺癌肿瘤间质的形成，并影响胰腺癌的生长、侵袭、转移等生物学行为，通过多种途径调节胰腺癌生长的微环境

骨髓间充质干细胞（BMSCs）是一群异质性且具有多方向分化潜能的骨髓细胞，仅占骨髓有核细胞的0.01%～0.001%[9]。除了能够分化中胚层来源的骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞、肌细胞、周细胞之外，还可以分化为内胚层的肺、肝、肾上皮细胞和外胚层来源的神经细胞[10-11]。在创伤、炎症等疾病模型中，BMSCs募集并迁移至相应组织器官进行修复。运动荧光素、生物法光剂、正电子发射及核磁共振报告标记技术示踪，在多种肿瘤模型中尾静脉注射外源性BMSCs也发现其募集与迁移的现象[12]。移植瘤体内示踪研究表明BMSCs迁移到肿瘤部位并可以分化成为成纤维细胞、周细胞以及肌纤维母细胞等肿瘤间质中的重要成员。作为肿瘤间质的一员，BMSCs参与肿瘤间质的形成并影响肿瘤生长、侵袭、转移等生物学行为[13]。在肿瘤发生过程中，BMSCs很可能作为肿瘤细胞的来源。

Houghton 等[14]行GFP转基因或野生型雄性小鼠-野生型小鼠骨髓移植后建立幽门螺杆菌诱导的慢性感染-胃癌模型。结果显示，受体体内几乎所有胃癌上皮内瘤变与大量胃癌细胞均表达供体骨髓来源细胞标记，表明上皮性肿瘤可以起源于骨髓来源细胞。Direkze等[15]发现肿瘤微环境中的BMSCs能够分化成为肌成纤维细胞、肿瘤相关成纤维细胞等参与微环境的形成。Coffelt等[16]认为BMSCs是微环境中细胞因子的一个重要来源，能够产生多种细胞因子，如IL-6、IL-10、CCL5、VEGF等，这些细胞因子能够影响肿瘤细胞生长和免疫细胞效应的发挥，并参与血管生成的调节。肿瘤细胞产物也能作用BMSCs，促使其各种分化。外周环境中的BMSCs具有与白细胞类似的向炎症部位和肿瘤生长部位定向迁移的能力，其可能能机制为组织损伤部位微环境与肿瘤微环境在某种程度上具有相似性，如低氧低营养供给、免疫细胞募集、各种细胞因子大量分泌，如基质细胞衍生因子、血小板生长因子、表皮生长因子等[17]。

然而在胰腺癌演进过程中，BMSCs的净效应是促癌还是抑癌尚无定论。有学者认为[13]：BMSCs能抑制胰腺癌细胞Aspc-1细胞的增殖，促进其凋亡，可能通过促进GSK-3β表达而抑制肿瘤细胞增殖；通过抑制Aspc-1细胞Bcl-2表达而促进肿瘤凋亡，从而抑制肿瘤的发展。Qiao等人[18]发现H7402肝癌细胞株与BMSCs共培养后，肝癌细胞系的细胞增殖减少、凋亡增加多，并且Bcl-2、C-myc、PCNA及存活素的表达下调。另有研究发现[19]，BMSCs可以通过下调PI3K-Akt活性，直接对肿瘤生长发挥抑制作用。相反地，有学者认为[20]BMSCs可迁移至DMBA诱导的胰腺癌实质与间质中，通过转分化途径参与了间质和实质的发生，通过促进胰腺癌细胞增殖、迁移与侵袭能力、间质形成以及抑制凋亡等机制促进胰腺癌的生长与转移，并认为应用BMSCs作为载体对胰腺癌进行生物学治疗的安全性有待进一步评估。

总之，BMSCs可趋化至肿瘤组织周围，参与胰腺癌肿瘤间质的形成，并影响胰腺癌的生长、侵袭、转移等生物学行为，通过多种途径调节胰腺癌生长的微环境，无论其对胰腺癌净效应是促癌还是抑癌，都有望成为调控的靶点，通过影响BMSCs生物行为对胰腺癌产生治疗作用。

3 BMSCs来源的microRNA与胰腺癌的关系

近年来，microRNA已经成为基因表达调控的“明星”分子，大量的microRNA与肿瘤病变密切相关，它们与其靶基因共同参与肿瘤细胞的增殖、迁移、侵袭、凋亡等导致肿瘤演进的重要环节。Park 等[21]用反义寡核苷酸抑制胰腺癌细胞株HS766T 中miR-21 或miR-221 的表达，发现HS766T 的凋亡数量增加3～6 倍，miR-21 抑制后，细胞停滞在G1 期，PTEN 和RECK 表达增加，miR-221 抑制后p27 表达增加，因此认为miR-21 或miR-221 能促进胰腺癌细胞的增殖，减少凋亡。Torrisani 等[22]研究发现let-7microRNA 在胰腺癌组织和细胞株中低表达，通过质粒转染或慢病毒转导合成的let-7 microRNA 恢复let-7 microRNA 的表达可显著抑制胰腺癌细胞的增殖和MAPK活性。Weiss 等[23]用研究发现在转移性胰腺癌中miR-10a存在明显的高表达，在原发胰腺癌和胰腺癌细胞株接种到斑马鱼胚胎的研究中发现miR-10a 的表达促进了胰腺癌细胞的转移能力，而抑制miR-10a 的表达能显著地抑制胰腺癌细胞的侵袭和转移灶形成。

BMSCs在不同microRNA的调节下可定向向不同类型细胞进行分化，miR-128可调控大鼠BMSCs分化为神经元样细胞，BMSCs通过miR-29c可抑制前列腺癌细胞增殖，mir-205可调节BMSCs分化成成骨细胞。然而BMSCs在来源的microRNA在胰腺癌中的作用鲜有报道。根据microRNA参与了胰腺癌进展多个病理环节，推测BMSCs来源的microRNA对胰腺癌有重要的调节作用，是BMSCs对胰腺癌演进促癌或者抑癌不同净效应的关键调节靶点，BMSCs来源的microRNA变化可望成为新的药物治疗胰腺癌的药效机制聚焦点。

4 胰腺炎、高血糖与胰腺肿瘤微环境的关系

胰腺炎与胰腺癌发生之间密切相关性[24]。在胰腺产生炎症时，因为大量的腺泡细胞会产生消化酶，同时伴有胰腺的纤维化和萎缩，在胰腺组织中与胰腺癌相关的腺泡出现萎缩（腺泡萎缩 CAA）。腺泡萎缩的病理特征表现为腺泡-导管化生（ADM）。在肿瘤侵袭中的腺泡-导管化生与胰腺癌的原位小鼠模型中的细胞侵袭和结缔组织形成相关，对切除的人类肿瘤的分析显示癌症相关ADM区域对肿瘤坏死因子α（TGFα）呈阳性，并且该TGFα表达与原发肿瘤大小和较短的存活时间相关。基因表达分析鉴定了癌症相关ADM，散发性ADM和慢性胰腺炎ADM的不同表型谱。这些发现表明，驱动ADM的机制根据特定的组织微环境而不同，并且癌症相关的ADM和腺泡萎缩有助于肿瘤细胞侵入局部胰腺实质[25]。

越来越多的证据表明糖尿病与胰腺癌的发展和进展以及胰腺癌患者的死亡有关[26-27]。研究发现，高葡萄糖水平可以促进胰腺癌的增殖和侵袭，以及上皮 -间质转化（EMT）和转移[28]。最近的研究证明，高血糖可以诱导细胞缺氧并产生线粒体活性氧[29]。由于其无血管形态，胰腺肿瘤通常缺氧[30]。在缺氧环境中，胰腺癌细胞表达高水平的缺氧诱导因子1α（HIF-1α）。HIF-1α的靶基因促进侵袭性表型，促进肿瘤生长，侵袭和转移[31]。在肿瘤细胞中，已知高葡萄糖水平在常氧和缺氧条件下均可促进HIF-1α的表达[32]。与正常血糖组中的个体相比，患有糖尿病的胰腺癌患者具有更高水平的HIF-1α表达以及胆管侵入和更大的肿瘤体积。用链脲佐菌素（STZ）治疗的糖尿病裸鼠表现出较大的肿瘤，并且比对照小鼠更可能发生肝转移。在一些腺泡细胞中，糖尿病小鼠胰腺的腺泡细胞显示出内质网明显扩张，核间隙增加以及染色质接近细胞膜。糖尿病原位异种移植组中Hypoxyprobe-1和HIF-1α的表达面积大于对照组。相应高葡萄糖和CoCl 2浓度、BxPC-3癌细胞系中HIF-1α的表达水平增加。高葡萄糖诱导的侵袭能力，迁移能力和MMP-9表达通过对HIF-1α特异的siRNA来抵消。所以，提升高血糖与预后不良之间的关联可归因于胰腺癌的微环境缺氧[33]。

总之，肿瘤微环境中的BMECs参与胰腺癌肿瘤间质的形成，并影响胰腺癌的生长、侵袭、转移等生物学行为，通过多种途径调节胰腺癌生长的微环境，BMECs来源的microRNA对胰腺癌有重要的调节作用，是BMSCs对胰腺癌演进促癌或者抑癌不同净效应的关键调节靶点，是否可以通过影响BMECs的细胞生物学特性，调节相关蛋白和microRNA，胰腺腺泡细胞萎缩导致导管上皮化生有助于肿瘤细胞侵入局部胰腺实质，高血糖使胰腺癌的微环境缺氧，促进侵袭性表型，促进肿瘤生长，侵袭和转移，改变胰腺癌瘤体生存的微环境，从而达到抑制胰腺癌的治疗目的。将是胰腺癌药物治疗研究的一个方向。