间质肿瘤相关性成纤维细胞在胰腺导管腺癌中的作用

王 徐，陈 鹏，王冠男，王小明

（皖南医学院第一附属医院弋矶山医院，安徽 芜湖 241001）

据美国癌症协会统计，2018 年约有55 440 人被诊断出患有胰腺癌，约43 330 人死于胰腺癌。根据SEER的最新数据库，2013年至2018年，胰腺癌的五年生存率为7.7%。胰腺导管腺癌（PDAC）的治疗进展仍然是难以突破。手术目前仍然是治疗胰腺癌的最有效的办法，但是只有20%的胰腺癌患者有手术机会，这也使得研究和发现有效的化疗在PDAC 治疗中至关重要［1］。吉西他滨是目前胰腺癌化疗的标准药物，但是也只有23.8%的临床反应率和6.6 个月的总生存率（OS）［2-4］。特征性的间质纤维增生已在多项研究中被证实有促进肿瘤进展、侵袭、转移和耐药的作用，其对胰腺癌的治疗造成了巨大的挑战［5-6］。间质由肿瘤相关性成纤维细胞（CAFs）、免疫细胞和丰富的细胞外基质组成，所有这些都与肿瘤细胞关系密切，并提供潜在的治疗靶点［7-9］。

本文旨在通过综合最新的研究进展，概述间质CAFs 形成和特征；了解其在肿瘤进展、侵袭和转移中的作用；以及间质对PDAC耐药的影响机制。

1 PDAC相关的CAFs的形成和特征

CAFs 由骨髓来源的间充质干细胞（MSCs）、胰腺星状细胞（PSCs）和静止的成纤维细胞通过包括上皮细胞间充质转化（EMT）在内的多种激活途径发展而来。目前研究发现CAF 激活的途径包括SHH（sonic hedgehog），TGF-β，TNF-α，IL-1、6 和10［10-13］。CAFs是在生长因子和细胞因子（如CCL2、肝细胞生长因子和成纤维细胞生长因子）的辅助下，从骨髓中募集的髓源抑制细胞（MDSC）中形成的［14］。一旦激活，所有来源的CAFs 都具有很大的分泌和收缩功能。PDAC 间质的组织学特征仍在被研究中。2008 年，ERKAN 等描述了四种胶原沉积模式，并确定多达80%的肿瘤体积由基质组成［15］。LAKIOTAKI等最近发现，在人类胰腺肿瘤中，CAFs 密集排列在所有癌性结构周围，形成完整或不完整的围肿瘤环。然而，在所有的良性组织和导管周围很少有CAFs［16］。

该小组还描述了血管弹性变化，在肿瘤组织内最明显，在癌旁组织不常见。有趣的是，在癌组织周围和间质内没有发现弹性纤维。幼稚成纤维细胞、平滑肌细胞和内皮细胞通常产生弹性蛋白，而幼稚成纤维细胞在活化成CAFs 之前位于导管和外膜周围。他们的发现表明，鉴于细胞和纤维的位置不同，这些CAFs 似乎并不参与弹性纤维的沉积［16］。对其他肿瘤的研究暗示了基质活化的新机制，包括肿瘤细胞mRNA 的外体转化，以及癌旁分泌和自分泌途径的激活（如CXCR4-SDF1A）［17-18］。包括DNA甲基化在内的表观遗传机制也被发现调节参与ECM 的形成。KOHI 等最近的研究表明透明质酸（HA）的产生受DNA 甲基化调控，透明质酸是PDAC中丰富的ECM成分，是一个预后不良的标志［19-20］。

2 调控CAFs功能的分子通路

多条细胞通路被揭示参与了CAFs 功能的调节，最近，PDAC 肿瘤发生的四个关键突变之一，TP53 的缺失，也被证明影响CAFs 的形成。最近的一项研究表明，TP53突变与STAT3磷酸化相关。他们进一步表明，持续性的STAT3 激活会上调SHH 并抑制GLI3（是一种已知的抑制间质形成的转录因子）。他们在体内证实了这些发现，表明JAK2 抑制剂耗尽了间质，导致导管肿瘤细胞致密地积聚在一起，胰腺星状细胞（PSC）活性降低，胶原结构减少和改变。

CD146也被称为黑色素瘤特异性细胞粘附分子（MCAM），它对CAFs 的形成有负性调控作用。CD146基因敲除增加了CAFs的存活能力，也增加了成纤维细胞活化蛋白（FAP）和纤连蛋白（一种CAF活化的标记物）的表达［21-22］。

在激活过程中，CAFs 需要经历代谢应激，通过诱导蛋白激酶B（AKT）和抑制mTOR 号通路来激活自噬，以满足分泌细胞增加的能量需求。SU等利用线粒体解耦剂粗糠柴毒素（rottlerin）证明代谢应激改变了ECM 蛋白的基因表达和上调了CHOP（一种调节细胞命运的促凋亡转录因子）［23］。此外，促肿瘤细胞因子IL-6 被代谢应激显著下调，而免疫调节剂IL-4显著上调。

3 CAFs在癌症增殖、进展和侵袭中的作用

PDAC 间质中的CAFs 在肿瘤细胞增殖和侵袭过程中起着重要的作用，其作用机制逐渐被阐明［24］。除了CAFs 对PDAC 肿瘤细胞的自分泌和旁分泌的影响外，另有外泌体相关途径和肿瘤代谢途径促进肿瘤细胞的增殖。

有相关研究表明，CAFs 中转录因子ETV1 的过表达上调了EMT 和MMP 调控因子，包括SLUG、SNAIL、TWIST、vimentin、ZEB1、ZEB2 和MMP9 等从而增强了肿瘤的侵袭能力［25］。

另一个在肿瘤和CAFs 相互作用中发挥关键作用的因素是FAP。FAP 在ECM 的形成、血管生成、细胞运动、免疫抑制以及最终的临床结果中发挥着重要作用［26］。KAWASE 等证实了FAP 在癌细胞侵袭和EMT 中的作用，也发现了其可以通过PDAC 细胞中的Rb 蛋白的磷酸化来活化细胞周期进展。他们也证明了TGF-β可以诱导FAP的表达［27］。

在前面提到的间质形成的负性调节因子CD146和MCAM 也被发现在肿瘤的侵袭和进展中有一定的作用。有研究发现CD146 的降低可能是通过NFkB 通路的抑制而增强肿瘤细胞的迁移和侵袭以及显著地上调生长因子和促炎基因，包括SDF1A、CXCL1、CCL5、肝细胞生长因子（HGF）和COX［22］。

此外，WAGHRAY 等还将癌相关间充质干细胞（CA-MSCs）定义为CAFs的一个亚群，并证明了它们在粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF）介导的侵袭中发挥一定的作用［28］。

4 CAFs在调节转移中的作用

HEEG 等发现转录因子ETV1 的过表达显著增加了小鼠模型中微、大转移的发生率［25］。NIELSON等证明PDAC 肝转移瘤中间质的调控是独特的，并且依赖于免疫相互作用，而这些免疫的相互作用这实际上可能先于癌细胞转移。该小组在小鼠腹腔内注射小鼠PDAC 细胞系KPC，发现最初是炎症性单核细胞，随后是转移相关巨噬细胞（MAMs）积聚在肝脏中。他们进一步证实了肝脏中MAMs是骨髓来源的，而不是未成熟的Kupffer 细胞［29-31］。同组样本，通过消除巨噬细胞的迁移，经脾脏内KPC 注射后发现转移和成纤维细胞活化的发生率降低。作为CAFs 的子集，肿瘤相关的巨噬细胞在增强了肿瘤的侵袭能力同时也在肿瘤的转移过程中有着重要的作用［29］。

5 CAFs在耐药中的作用

有研究显示CAFs 可以通过物理屏障、旁分泌和 改 变 肿 瘤 细 胞 的 形 态 来 促 进 化 疗 耐 药［3，5-6］。WORMANN 等证明，当使用JAK2 抑制剂时，吉西他滨可显著降低肿瘤生长，提高总生存率［22］。另一个耐药调控是SDF1A/CXCR4 轴。已知的增殖、迁移和侵袭诱导剂也被发现可以通过IL-6 活化的FAK/AKT 通路促进化学耐药［32］。SDF1A 在CAFs 中表达的同时，CXCR4 也在PDAC 细胞中表现活跃，其中IL-6也被诱导表达，这再次说明CAFs与肿瘤细胞之间存在密切的相互作用。DULUC 等证实了IL-6 在肿瘤和CAFs 相互影响中的作用，并证明了mTOR/4E-BP1 轴在化学耐药方面的重要性。研究小组还发现，包括IL-6在内的CAFs分泌因子可以诱导癌细胞产生凋亡抑制剂生存素［33］。

不同的研究结果对间质诱导耐药的物理屏障理论提出了质疑。最近，AIELLO 等在小鼠模型中发现，在稀疏间质和致密间质的转移灶中化疗药物含量都很大程度的降低。然而，对于PDAC 转移瘤中间质的特点和功能却知之甚少［29］。ZECHNER 等确实发现，在二甲双胍和吉西他滨联合治疗的原发性肿瘤中，二甲双胍能更好地抑制促结缔组织增生的间质附近的癌细胞，而吉西他滨能抑制距离间质较远的细胞的增殖［34］。HESLER 等表明，在共培养模型中，CAFs 作为CYR61 的来源，通过下调介导细胞对吉西他滨摄取的核苷转运体来诱导化学耐药［35］。总之，目前的一些研究仍然不能充分解释CAFs在化学耐药中的能力，需要进一步的研究去探索其在PDAC化学耐药中的机制。

6 CAFs参与肿瘤免疫抑制的机制

6.1 CAFs 可以抑制细胞毒性T 细胞的功能众所周知，细胞毒性T 细胞是杀伤肿瘤细胞的主要免疫细胞，这其中更以CD8+T细胞为主，而间质细胞可以通过抑制此途径从而进一步抑制其杀伤肿瘤细胞的能力。在间质细胞中表现最为明显的就是CAFs。这个过程非常复杂，目前的相关研究表明CAFs 可以通过分泌多种细胞因子参与其中。如壳多糖酶3 样蛋白1（chitinase 3-like-1，CHI3L1）、FAP+CAF 分泌高水平增高以及CAF 中IL-6、CXC 族趋 化因 子8（chemokine C-X-C motif 8，CXCL8）、TNF、转化生长因子β1（transforming growth factorβ1，TGFβ1）和血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）基因表达水平增高，上述这些因子均有不同程度抑制T细胞功能的作用［36-39］。

6.2 CAFs 上调节免疫抑制性细胞的功能肿瘤的恶性表现主要是侵袭和转移，而其中发挥重要作用的是一些免疫抑制性细胞的存在，这其中主要包括了这些细胞包括髓系来源抑制性细胞（MDSCs）、肿瘤相关巨噬细胞（TAM）等［40］。CAFs 可以通过促进这些免疫抑制细胞的分化以及聚集间接地发挥免疫抑制作用。

6.3 CAFs 调节胞外基质结构胞外基质（ECM）的密度和结构可影响免疫细胞在肿瘤组织的浸润程度，结构致密的纤维化胞外基质可作为物理屏障阻止T 细胞浸润和接触肿瘤细胞。CAFs 可分泌胞外基质成分，如纤维蛋白和Ⅰ型胶原，并产生纤维蛋白的癌胚异构体，通过其自身收缩性向ECM 施加压力，还可通过加强基质各成分之间交连以增加ECM 强度，最终产生致密而坚硬的ECM，不利于免疫细胞浸润［41-43］。

基于间质细胞的这些机制，目前关于肿瘤的免疫治疗也围绕此而大范围展开。

7 针对间质细胞的治疗策略

本综述中的许多研究揭示了潜在的药物靶点，其中一些已经在临床前和临床中进行了研究。临床试验中第一个间质靶向治疗药物是SHH 抑制剂。尽管多项试验仍在进行中，但有一些试验失败了，主要原因是其与临床前数据的结果存在显著差异。

在一种利用全反式维甲酸（ATRA）的治疗方法中，研究药物与吉西他滨联合使用，可减少细胞增殖和肿瘤侵袭，并增强癌细胞的凋亡［43］。

肿瘤间质中存在的SPARC 被认为可以有机螯合nab-紫杉醇，从而提高其在初步临床试验中的疗效。富含半胱氨酸型酸性蛋白（SPARC）与治疗反应之间的关系与总体生存率的增加有关，然而目前SPARC的存在普遍认为与较差的预后有关［43］。

Ⅰb 期临床试验令人鼓舞的结果可能预示着针对间质治疗在PDAC 治疗中的前景。聚乙二醇化重组透明质酸酶（PEGPH20）联合吉西他滨具有良好的耐受性。通过对组织学上高表达透明质酸（HA）的肿瘤和低表达透明质酸的肿瘤的疗效进行分析发现，高HA 肿瘤的无进展生存（PFS）和OS 分别为7.2和13个月，低HA肿瘤的无进展生存（PFS）和OS分别为3.5 和5.7 个月。临床前数据显示透明质酸的明显减少，微血管腔直径会增加4倍，从而增加了24 小时内进入肿瘤的药物传递量。综上所述，这个小的初步临床试验结果表明PEGPH20 在表达高水平HA的肿瘤中可能是最有效的［44］。

JAK2 抑制剂莫美洛替尼目前正在作为nab-紫杉醇和吉西他滨的辅料进行研究。另一种JAK2 抑制剂鲁索替尼的Ⅱ期试验数据显示，在高炎症亚组中的OS有显著改善；然而，由于缺乏证明的有效性，Ⅲ期试验最近被终止［45］。

DULUC 等有效地使用了帕瑞肽，一种类似于生长抑素的抑制剂来抑制CAFs 的分泌能力，通过研究发现它可以降低肿瘤的生长和化疗的耐药性［33］。生长抑素类似物已安全应用于临床数十年，其中大部分已在胰腺神经内分泌肿瘤中使用。这也为临床治疗PDAC探索提供了一条有望的途径。

8 小 结

研究PDAC 的间质，对于改善这种致死性肿瘤的治疗具有很大的潜力。本文综述了间质形成的机制和对肿瘤进展、侵袭、转移和耐药的影响，但是仍然需要大量的进一步创新性的研究去不断的探索胰腺癌的相关机制和治疗方法。