肿瘤微环境对胆管癌发生发展的影响及其机制研究进展

肖鹏，贾晨，何哲锋，陈泽，裴铁民，孟庆辉

哈尔滨医科大学附属第一医院，哈尔滨 150001

胆管癌是一种相对罕见的源自胆管上皮的恶性肿瘤，发病率在世界范围内逐年上升，是世界上第二大常见的肝脏系统恶性肿瘤。它包含从肝门区到胆总管下端肝内和肝外胆管的上皮恶性肿瘤。根据其发生部位，胆管癌可分为肝内、肝门周围和远端胆管癌。肝外胆管癌超过90%，其中，肝门周围胆管癌为50%，远端胆管癌为42%，而肝内胆管癌占比不到10%。胆管癌的发生通常伴随着慢性肝炎，与肝硬化、肝炎病毒感染、原发性硬化性胆管炎、肝吸虫病等疾病存在着显著的相关性[1]。胆管癌是一种恶性侵袭性疾病，由于其临床表现出现较晚、对化疗抵抗性强，因此预后较差。目前，外科手术是治疗胆管癌的首要临床选择，但治疗效果较差，5年生存率低于23.7%，复发率高[2]。

肿瘤微环境是一个复杂多变的细胞微环境，它不仅能够为肿瘤细胞的生长增殖提供所需要的物质条件，也能够通过肿瘤细胞的自分泌和旁分泌改变自身的组成成分。研究[3]表明，胆管癌细胞可以通过细胞外基质和基质细胞，分泌与肿瘤有关的调节介质来构建自身的有利环境，从而促进胆管癌细胞的增殖和增强对治疗的抵抗性。因此，明确肿瘤微环境对胆管癌发生发展的影响及其机制至关重要。

1 胆管癌肿瘤微环境

胆管癌的肿瘤微环境是一种动态的微环境，它是由胆管癌本身产生，并能够反过来影响胆管癌的发展。这种动态的环境包含了胆管癌基质细胞和细胞外基质。胆管癌相关的细胞外基质包括肿瘤微环境缺氧、外泌体、慢性炎症和炎性细胞因子；胆管癌相关的基质细胞包括免疫细胞和非免疫细胞。前者包括浸润性免疫细胞(例如调节性T细胞、调节性B细胞和肿瘤相关巨噬细胞)、肿瘤相关成纤维细胞(CAFs)和炎性细胞；非免疫细胞主要包含通过合成免疫抑制因子构建免疫抑制环境中的成纤维细胞、炎性细胞、上皮细胞及间充质干细胞(MSCs)、肝星状细胞(HSCs)和肿瘤干细胞等。MSCs能够产生诱导型一氧化氮合酶(iNOS),精氨酸酶-1和活性氧，通过阻碍干扰素-γ信号传导途径来削弱和抑制免疫细胞的抗肿瘤活性。胆管癌基质细胞可以调节癌细胞的状态与活性，并有助于免疫抑制、肿瘤侵袭和化学耐药性的产生。MSCs是一种胆管癌特异性基质细胞，它能够通过产生大量的细胞外基质，从而激活Hedgehog信号传导途径来促进胆管癌细胞的增殖与侵袭性。

2 胆管癌细胞外基质对胆管癌发生发展的影响及其机制

2.1 肿瘤微环境缺氧 缺氧是肿瘤常见的生存环境。在无氧条件下，肿瘤细胞利用糖酵解途径产生大量乳酸并提供能量供给肿瘤细胞，使其生存，这一过程也被成为Warburg效应。缺氧对肿瘤细胞的影响主要依赖缺氧诱导因子(HIF)，它由HIFα和HIFβ两个亚基组成。缺氧会通过抑制HIF亚基的羟化作用来诱导HIF的积累。随后，HIF与共激活因子p300相互作用并与HIF靶基因的启动子结合来诱导遗传的不稳定性，从而增强与肿瘤转移、侵袭、血管生成等相关癌基因的突变率[4]。对于胆管癌来说，缺氧条件能够通过上调TFF1、ADAM12、ITGA5和BIRC5等肿瘤增殖相关蛋白的表达，下调UMPS和S100P等肿瘤黏附蛋白表达，进而促进胆管癌的侵袭和增殖[5]。缺氧还可以通过肝细胞生长因子受体/细胞外调节激酶(ERK)信号通路来增强胆管癌的侵袭性[6]。肿瘤相关巨噬细胞通过激活HIF-1α进而促进肿瘤细胞表达程序性死亡配体-1，抑制细胞毒性淋巴细胞活性。由此可见，缺氧在胆管癌的信号传导通路机制及炎症细胞的调控方面有重要的作用。

2.2 外泌体 外泌体是肿瘤微环境的重要组成部分，它包含microRNAs、DNA片段和蛋白质，是癌细胞与免疫细胞、肿瘤微环境之间重要的沟通者，对肿瘤生长发挥了重要调控作用。Rong等[7]发现外泌体能够通过释放大量的免疫抑制因子(TGF-β)来抑制免疫反应进而促进肿瘤的进展。在胆管癌中，外泌体通过阻止细胞因子诱导的杀伤细胞产生肿瘤坏死因子(TNF)和穿孔素来使癌细胞逃脱免疫攻击[8]。肿瘤微环境中的外泌体也可以通过诱导β-catenin和E-cadherin通路来促进胆管癌的发生发展进程[9]。

2.3 慢性炎症和炎性细胞因子 已有越来越多的研究结果证实肿瘤是由慢性炎症演变而来的。适宜的炎症反应可减轻机体病原性因素的损伤，而慢性炎症则会通过诱导树突状细胞产生免疫抑制因子使癌细胞逃避免疫攻击。炎性细胞因子是细胞间信号传递的介质，它不仅在正常细胞中发挥作用，也可以在包括胆管癌等多种癌症的细胞调控网络中发挥调控作用。肿瘤微环境中与炎症相关的细胞因子包括白细胞介素-1β、IFN-γ和TNF-α，它们可以诱导胆管癌细胞分泌iNOS来催化NO产生，而NO能够通过氧化DNA并抑制DNA修复酶活性来加速胆管癌的进展过程。除此之外，IL-6、IL-8、IL-10、IL-18等多种细胞因子在炎症进展及胆管癌生成过程中也起到了促进作用。这些肿瘤因子既可以参与肿瘤微环境的形成，也可以通过调控免疫刺激及免疫抑制过程来参与胆管癌的进展过程。在今后的临床治疗中，我们可以通过对炎性反应过程中的细胞因子进行靶向调节，从而为胆管癌的治疗及预后提供新的方向及选择。

3 胆管癌基质细胞对胆管癌发生发展的影响及其机制

3.1 成纤维细胞 CAFs是构成肿瘤微环境的重要组成成分，它主要来自骨髓前体细胞、肝脏和胰腺星形细胞、MSCs、内皮细胞、静息的成纤维细胞以及某些类型的表皮细胞。它的快速增殖、高度异质性及蛋白分泌能力等特性决定了其与一般成纤维细胞的不同。通过遗传谱系测定实验，Rinkevich等[10]发现CAFs与胆管癌发生发展机制有关。CAFs聚集到胆管癌形成区域，进而转化为“活性成纤维细胞”，它们便成为了胆管癌基质细胞的主要组成成分。这些CAFs通过产生成纤维细胞特异性蛋白-1、成纤维细胞活化蛋白来诱导胆管癌细胞的增殖和侵袭[11]。胆管癌细胞被大量的成纤维细胞所围绕，它们会促进胆管癌细胞和胆管上皮细胞的生长，缩短胆管癌患者的生存期。在胆管癌中，骨膜素的过表达将激活胞膜上的ITGα5β1受体，从而通过PI3K/AKT促进胆管癌的侵袭[12]。骨膜素也因此被视为胆管癌肿瘤进展和预后不良的肿瘤标志物。除此之外，CAFs表达的SDF-1因子也能够通过与SDF-1/CXCR4蛋白相互作用来促进肿瘤的侵袭和转移，这一进程能够被TNF-α促进。总的来说，CAFs产生的SDF-1和胆管癌细胞分泌的TGF-β1因子在增强胆管癌细胞的增殖、侵袭和转移性方面产生了重要作用。通过肿瘤微环境的调节，CAF可调控肿瘤微环境中的固有免疫和适应性免疫系统，其分泌的ECM蛋白、细胞因子和趋化因子等相关蛋白因子可以影响机体的肿瘤微环境成分，进而调控胆管癌的肿瘤免疫系统，但具体的调控机制尚待进一步研究。

3.2 炎性细胞 炎性细胞包括单核细胞、粒细胞、淋巴细胞、肥大细胞等多种具有免疫功能的细胞。炎性细胞和肿瘤细胞释放的炎性介质会影响炎症和肿瘤的生成过程，而炎性介质的产生和释放过程主要受MAPK途径调控[13]。由机械损伤、寄生虫损害和免疫病原学因素导致的慢性炎症是引起肝纤维化和肝硬化进而促进胆管癌发生的重要因素之一。STAT家族，特别是STAT3，可以被炎性因子激活并在炎性病变组织中高表达，与胆管癌的进展及预后有关[14]。在免疫刺激及免疫抑制方面，Th2炎性细胞因子、转化生长因子、血管内皮生长因子及趋化因子等细胞因子在肿瘤的调控过程中占据着重要的地位。除此之外，已有研究表明，IL-1β、IL-11、IL-17、IL-18、TNF等促炎性细胞因子在促进胆管癌细胞增殖、转移和侵袭方面发挥着重要的调控作用，是肿瘤微环境的重要调控因子。综上所述，炎性细胞和相关的基质细胞在胆管癌的增殖、侵袭和转移方面产生了重要作用。

3.3 上皮细胞和MSCs 转移是癌症的主要特征，同时也是患者癌症致死率的主要相关因素，它与上皮细胞和MSCs转化有关。上皮细胞和MSCs主要参与了上皮间充质转化的过程。MSCs通过细胞因子和趋化因子聚集到肿瘤的细胞基质中，成为调节肿瘤形成和肿瘤进展的肿瘤来源MSCs。MSCs包括MSC1和MSC2两种类型，MSC2能促进肿瘤的生长和转移进程，MSC1则不能。MSCs能够通过VEGF通路和CCL5因子来促进肿瘤进展，但它们对肿瘤的作用在不同条件下会有所不同[15]。上皮间充质转化能够诱导上皮细胞发生形态变化，促进细胞的转移和侵袭，并与循环肿瘤细胞的形成有关。胆管癌是一种发生在胆管上皮细胞的恶性肿瘤，在miR-21和Kruppel-like因子4的影响下，上皮细胞可以通过Akt和ERK1/2通路促进上皮间充质转化，进而促进胆管癌的生长和转移[16]。综上所述，上皮细胞和MSCs在胆管癌的生长和转移过程中起着不可替代的作用。目前，针对肿瘤微环境及MSCs的靶向药尚处于研究阶段，这可以为胆管癌的治疗提供一个新的方向。

3.4 HSCs HSCs是一种特殊的基质细胞，它位于肝窦的窦上皮细胞中，在肝纤维化和肝硬化过程中，它能够分化成为肌成纤维细胞，后者已被证明是通过释放α-SMA和EGFR信号来促进胆管癌生长和发展的关键因素[17]。HSCs能够被细胞因子、趋化因子及多种信号通路激活，例如NF-κB、TGF-β、PDGF和Hedgehog信号通路，它们能够在HSCs和胆管癌细胞中转化传导信号[18]。华支睾吸虫能够产生蛋白复合物来激活肝纤维化和炎症过程中的HSCs，进而通过相关介质促进胆管癌的进展过程[19～21]。更重要的是，HSCs可以通过分泌IL-β来增强胆管癌细胞中CXCL5的表达，从而促进胆管癌细胞和CAFs间的信号传导来加快胆管癌的进程[22]。HSCs和血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)之间的相互作用可以通过AngⅡ/AngⅡ受体通路来诱导胆管癌细胞的增殖[23]。由此可见，HSCs在胆管癌的信号传导通路机制调控方面发挥着重要的作用。

3.5 肿瘤干细胞 肿瘤干细胞是一组具有自我更新、自我增殖和分化能力的细胞，它也是胆管癌基质细胞的重要参与者。现已证实，肿瘤干细胞在胆管癌中广泛存在。Laminin-332存在于胆管癌的肿瘤干细胞基因中，与胆管癌的化学耐药性及抑制状态有关[24]。胆管癌中CD274的低表达能够影响肿瘤干细胞与癌细胞的相互作用，从而促进肿瘤的进展过程，并帮助癌细胞逃脱免疫反应[25]。综上所述，肿瘤干细胞与胆管癌的发生和进展过程有着紧密的关联，但目前的研究较少且缺乏相关的实验结果验证，希望在不远的未来，肿瘤干细胞这一新兴且不可忽视的领域可以为胆管癌的定向治疗提供新的方向。

总之，肿瘤微环境在胆管癌的增殖、侵袭和进展过程中起着重要作用。从目前对胆管癌的研究中可以看出，微环境缺氧、外泌体等细胞外基质,促炎性细胞因子、CAFs、炎症细胞、上皮细胞、MSCs、HSCs和肿瘤干细胞等基质细胞在胆管癌的进展过程中扮演着重要的角色。胆管癌与肿瘤微环境复杂多变的相互作用机制，促进了胆管癌恶性潜能的形成，为胆管癌的药物定向治疗提供了潜在的研究方向。胆管癌的肿瘤微环境定向治疗方法旨在通过阻断肿瘤因子和趋化因子的功能来干扰肿瘤发生的信号传导通路，从而将活化的基质细胞募集到肿瘤的发生区域并诱导胆管癌相关基质细胞凋亡，进而抑制胆管癌的进展过程。胆管癌肿瘤微环境中的其他成分也可能成为癌症治疗的药物靶标。未来，探索胆管癌与肿瘤微环境之间准确而完整的调控机制，将为确切有效地治疗胆管癌提供指导和方向。