胰腺导管腺癌神经侵袭的细胞学机制研究进展

张修齐，沈柏用

上海交通大学医学院附属瑞金医院胰腺中心，上海 200025

胰腺导管腺癌（pancreatic ductal adenocarcinoma，PDAC）作为最常见的胰腺恶性肿瘤，是美国第四大癌症死亡原因，其5年总生存率仅为10%。在2020年共有60 430 例新发病例以及48 220 例死亡病例［1］。PDAC 是一类高度侵袭性的恶性实体肿瘤之一，预后极差。其预后差的原因包括发现时多为晚期、早期便有转移和肿瘤化学治疗（化疗）耐药性等因素［2］。此外，PDAC 的高神经侵袭率与其较差的预后也有较强关联性。追究其神经侵袭发生的原因，需从肿瘤细胞、基质细胞以及神经周围细胞的一系列相互作用入手。本文拟从细胞学机制的角度对PDAC的神经侵袭研究进展进行综述，以期为干涉甚至逆转PDAC的神经侵犯提供理论依据。

1 PDAC与神经侵袭

神经侵袭通常被定义为在包绕神经/神经鞘的神经外膜、神经周围和神经内膜部位发现癌细胞的现象。通常癌细胞会包绕至少33%的神经［3］。这一现象已在多类肿瘤中被发现，包括头颈部鳞癌、食管癌、胰腺肿瘤、结直肠癌等恶性肿瘤。

对术后组织进行病理学研究发现，在超过80%的PDAC中均存在癌细胞神经侵袭现象，并且常发生于肿瘤早期阶段［4］。神经侵袭与PDAC 患者的病情进展、局部复发率升高、剧烈的疼痛感以及不良的预后有关［5］。研究［6］显示，发生神经侵袭的PDAC 患者的术后生存率明显低于不存在肿瘤神经侵袭的患者（P<0.05）。

尽管在PDAC患者中神经侵袭发生率极高，却从未有研究显示神经侵袭可作为肿瘤复发和患者生存期的独立预测因子。这是由于神经侵袭存在与否常被提及，而其具体特性常被忽视，包括组织学上的高度异质性，以及其与胰腺/肿瘤之间的位置关系等特殊性质［7］。因此对于神经侵袭本身展开深入研究存在一定困难。目前其发生机制尚不明确。

对于神经侵袭的发生机制有多种假说。其最初的假说是肿瘤细胞沿着神经表面覆盖的结缔组织，或通过小神经分支与神经束被动扩散的“低阻通道”实现扩散［8］。近年来，基于新的表征与实验技术的发展，学术界逐渐认识到，神经侵袭发生与否并非由单一原因驱动，而是在肿瘤细胞、肿瘤周围神经与基质之间持续、复杂的相互作用下而促成的。例如，肿瘤的分泌蛋白促使肿瘤周围的神经突向外生长、重塑与轴突的发生，这些过程反过来又启动了肿瘤细胞和神经之间的双向通信作用［9］。而分子生物学技术的发展，证明胰腺肿瘤尤其是PDAC的神经侵袭是外周神经与癌症细胞之间活跃的相互作用的结果。例如，配体-受体结合可以激活特定的信号通路，从而实现对某些特定生长因子、黏附分子和基质蛋白酶的调控，最终促进癌细胞侵入神经组织［9］。

2 神经侵袭发生相关细胞学机制

2.1 施万细胞

施万（Schwann）细胞是周围神经中最常见的一类细胞。它作为一种神经胶质细胞，在神经的修复与再生过程中承担重要任务，具有支持、引导神经元进行修复的功能，并参与到神经结构的生成过程中。正常未受到肿瘤侵犯的神经的内膜主要由轴突与施万细胞组成。施万细胞在轴突周围形成层状脂质髓鞘，它连接了α 和γ 运动轴突并能够协调两者的行为与功能；而施万细胞的另一种亚型——Ramak细胞，可与无髓鞘轴突相连接并形成Remak 束，参与自主神经轴突的组成［10］。

近来对于施万细胞的研究热度只增不减，其中一个重要的原因便是众多研究显示，施万细胞与肿瘤细胞之间具有多种形式的相互作用。首先，施万细胞可通过髓鞘相关糖蛋白与神经细胞黏附分子或者分泌蛋白L1 细胞黏附分子（L1 cell adhesion molecules，L1CAM）与肿瘤细胞发生直接作用。此外，施万细胞可以通过分泌蛋白与肿瘤细胞进行通信，最典型的一种蛋白便是L1CAM。L1CAM蛋白可以通过激活下游信号传导转录激活因子-3（signal transducer and activator of transcription-3，STAT3）通路，上调基质金 属 蛋 白 酶-2/9 （matrix metalloproteinase-2/9，MMP2/MMP9）的表达，最终促进肿瘤细胞神经侵袭的发生［11］。在转基因小鼠模型中，相较于对照组，抗L1CAM 组中神经侵袭现象得到显著缓解，由此可见施万细胞中L1CAM 蛋白的分泌或许是神经侵袭发生的重要中间环节。

除了与肿瘤细胞间存在相互作用，施万细胞亦可作用于免疫细胞。研究［12］显示，施万细胞与肿瘤相关巨噬细胞（tumor-associated macrophage，TAM）也存在相互作用。施万细胞可以通过分泌趋化因子配体-2［chemokine （C-C motif） ligand 2，CCL2］将TAM 募集到神经侵袭发生位点，TAM 再通过趋化因子受体-2（C-C-motif receptor 2，CCR2）通路进一步分化为组织蛋白酶B高表达的特定巨噬细胞。而这类特定巨噬细胞高表达的组织蛋白酶B可以通过降解胶原蛋白Ⅳ加重神经损伤，并促进肿瘤细胞对神经的侵袭。

在PDAC 细胞的间充质-上皮转化过程中，施万细胞也扮演着重要角色。有研究将PDAC细胞与施万细胞共培养，发现共培养体系整体呈现片状外观，且E-钙黏蛋白这类特异性表达蛋白的水平升高，证明施万细胞可以通过激活PDAC肿瘤微环境中肿瘤细胞的间充质-上皮转化机制，促进胰腺及胰周神经中肿瘤的定植与存活，从而促进神经侵犯的发生［13］。

肿瘤微环境对施万细胞亦有促进作用。PDAC 肿瘤微环境中存在着大量富集的白介素6（interleukin-6，IL-6），当其与施万细胞结合后，其自身的STAT3通路可被激活［14］，反过来同样促进施万细胞的迁移与生长，促进神经侵袭的发生。

由此可见，施万细胞通过与PDAC肿瘤微环境中各组成元素间的相互作用，对于肿瘤的生长、增殖、神经侵袭均有着显著的影响。因此，全面地研究施万细胞的生理活动及其分泌作用有助于更好地理解PDAC 发生神经侵袭的机制，从而为有效逆转PDAC的神经侵袭、预防PDAC的复发提供新思路。

2.2 TAM

众所周知，TAM 与PDAC 的免疫抑制肿瘤微环境有关。因此，近年来TAM 在PDAC 神经侵袭中的作用机制也引起了较多关注。有研究［15］通过对PDAC 病理标本进行免疫组织化学检测发现，在被肿瘤侵袭的神经周围，CD68+和CD163+细胞侵袭现象远多于未被肿瘤侵袭的神经周围（P<0.05）。另有研究［16］显示CD163+TAM 会抑制PDAC 细胞中15-羟基前 列 腺 素 脱 氢 酶 （15-hydroxyprostaglandin dehydrogenase，15-HPGD）的表达，而低水平的15-HPGD 与PDAC 神经侵袭的发生存在一定相关性，通过下调15-HPGD 的表达，TAM 可实现促进神经侵袭的发生。

PDAC 细胞同样也会对TAM 有所影响。研究［17］显示，由PDAC 分泌的集落刺激因子1 （colonystimulating factor 1）可以募集并激活TAM；活化的TAM 可以产生胶质细胞源神经营养因子（glial-cell line-derived neurotrophic factor，GDNF），在一定程度上修复受损的神经并促进神经生长，从而促进神经侵犯的发生。神经内膜巨噬细胞作为一种参与细胞防御与周围神经再生的小胶质细胞/巨噬细胞亚群，可以分泌高水平的GDNF，使得PDAC 细胞上的转染重排（rearranged during transfection，RET）受体磷酸化，促进其神经侵袭［11］。CCR2信号的激活是巨噬细胞作用于PDAC 细胞促进其侵犯神经的另一个方式［17］。在动物模型中进行的一项研究［18］显示，活化的TAM可以刺激人类PDAC 细胞分泌机制金属蛋白酶-1（matrix metallopeptidase-1，MMP1），MMP1 又可进一步诱导背根神经节（dorsal root ganglion，DRG）细胞释放神经元P 物质（substance P，SP），继而通过级联反应活化杀伤细胞凝集素样受体亚家族B成员1 （killer cell lectin-like receptor subfamily B member 1，KLRB1）、丝裂原活化蛋白激酶（mitogenactivated protein kinase，MAPK）途径，从而在体内、体外诱导神经侵犯的发生。基于上述机制，当将PDAC 细胞与TAM 及DRG 细胞培养时，TAM 可迅速被招募，而后神经侵袭迅速启动［19］。此外，TAM 分泌的白介素8（interleukin-8，IL-8）也可通过作用于细胞外信号调节蛋白激酶1/2（extracellular-regulated kinase 1/2，ERK1/2）通路辅助肿瘤细胞神经侵袭的发生［20］。

2.3 胰腺星状细胞

在正常的胰腺组织中，仅有极少量的胰腺星状细胞（pancreatic stellate cell，PSC）存在，其大多以静息的状态分布于腺体周围。当胰腺细胞发生癌变时，PDAC 细胞可分泌血小板源性生长因子（plateletderived growth factor，PDGF）、转 化 生 长 因 子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）等细胞因子；这些细胞因子与PSC表面受体结合后，通过活化下游ERK、p38 丝裂原活化蛋白激酶（p38 mitogenactivated protein kinase，p38MAPK）、Janus 激酶-信号转导子与转录激活因子（Janus kinase-signal transducer and activator of transcription，JAK-STAT）等通路促进PSC 的活化、增殖［21］。活化的PSC 可通过旁分泌的形式分泌多种生长因子，激活表皮生长因子受体（epidermal growth factor receptor，EGFR）与磷脂酰肌醇3 激酶-蛋白激酶B-雷帕霉素靶蛋白-S6 激酶 （phosphatidylinositol 3-kinase-protein kinase Bmammalian target of rapamycin-S6 kinase，PI3K-AKTmTOR-S6K） 信号通路，促进PDAC 细胞的生长、增殖［21］。

近年来，PSC 与PDAC 神经侵袭间存在的密切关联也引起了学术界较多关注。首先，有研究［22］显示PSC 可以调节神经侵袭相关分子的表达，比如TGFβ，一种由PSC 分泌的生长因子，可以通过激活间变性 淋 巴 瘤 激 酶-5 （anaplastic lymphoma kinase 5，ALK-5） 通路而诱导PSC 中神经生长因子（nerve growth factor，NGF）的表达。当受到TGF-β刺激时，PSC 可以分泌NGF；对PSC 离心取上清液后发现其上清液可以显著刺激神经轴突的生长［23］。有学者［24］研究证明，在低浓度的TGF-β 环境中，NGF 的趋化活性显著增强，可促进小胶质细胞的迁移。其次，PSC 是PDAC 肿瘤微环境中细胞外基质（extracellular matrix，ECM）最主要的分泌者，而ECM 可通过下调低亲和力p75 神经营养蛋白受体（p75 neurotrophic receptor，p75 NTR）的表达来促进轴突的生长。小鼠模型研究发现，p75 NTR 的表达与PDAC 神经侵犯的发生呈负相关［25］。

PDAC 肿瘤微环境中的PSC 具有促进神经生长的作用。而PDAC 肿瘤细胞也可反过来作用于PSC，进而实现对PDAC免疫微环境的调节，并最终诱导肿瘤神经侵袭的发生。LI 等［20］的研究显示，PDAC 细胞分泌的刺猬蛋白（sonic hedgehog protein，Shh）对PSC有一定激活作用，可促进神经的生长与癌细胞的神经侵袭。

由此可见，PSC 可通过细胞因子的分泌等途径对PDAC 细胞及神经产生不同的影响，在PDAC 的神经侵袭过程中发挥重要作用。而回顾性研究表明，切除样本中神经侵袭病灶的数量与患者生存率显著相关［26］，因此对PSC 的活性进行抑制或调控，或许可以实现对PDAC 神经侵袭进程的延缓，从而改善PDAC患者的预后。

2.4 T细胞

T 细胞作为人体特异性免疫系统中的重要效应细胞，在抵抗细菌、病毒等外来病原体与杀伤癌细胞等方面扮演着不可或缺的重要角色。截至目前未有研究显示T 细胞的行为与肿瘤神经侵袭的发生相关；反之，研究显示，肿瘤神经侵袭的发生会影响T细胞的募集与肿瘤免疫的发生。

乙酰胆碱（acetylcholine，Ach）作为一种由迷走神经产生的神经递质，其水平在存在神经侵袭的PDAC 病理样本中显著升高，而Ach 的升高会抑制T细胞的募集，从而影响由T 细胞介导的肿瘤免疫作用［27］。一旦被PDAC 细胞捕获，Ach 会通过组蛋白去乙酰化酶（histone deacetylase，HDAC）介导的组蛋白去乙酰化作用抑制PDAC 细胞中趋化因子配体5（chemokine C-C motif ligand 5，CCL5）的表达；在低水平的CCL5 情况下，CD8+T 细胞难以被募集到肿瘤部位，从而使得肿瘤微环境整体处于免疫抑制状态［27］，这为通过迷走神经切断术阻止肿瘤发生神经侵袭的可行性提供了理论依据。

2.5 单核细胞

单核细胞作为机体防御系统的重要组成部分，目前普遍被认为是巨噬细胞及树突状细胞的前身。关于单核细胞在胰腺肿瘤神经侵袭之间相关性报道较少，然而根据BAKST 等［12］的研究，单核细胞的募集及分化或与神经侵袭发生有关。在肿瘤沿神经发生局部扩散过程中，由CCL-CCR2 介导的炎性单核细胞（inflammatory monocyte，IM）的募集为其中一个重要的环节，IM 可被优先招募至神经侵袭部位，继而分化为巨噬细胞并产生组织蛋白酶B，增强神经侵袭。由此可见，靶向单核细胞的募集/分化过程可能是治疗神经侵袭的可行策略，其仍有待于进一步研究。

3 PDAC神经侵袭的临床意义与展望

近年来，PDAC 发生神经侵袭常被视为预后较差的标志，这主要表现在发生神经侵袭的PDAC患者的总生存期显著降低、疼痛致使患者术后生活质量较差等方面。一项针对PDAC 神经侵袭的回顾性研究［28］显示，发生神经侵袭是无病生存期的独立危险因素，由此可作为PDAC 患者的重要预后预测指标。此外，研究［29］也已证实腹膜转移率与神经侵袭的发生高度相关。由此可见在疾病的进展过程中，通过患者是否发生肿瘤神经侵袭或有助于判断患者疾病的预后，从而做到早干预，提高诊疗主观能动性。

肿瘤患者的疼痛多是由于癌细胞发生神经侵袭、破坏神经鞘正常结构从而在局部引起神经性疼痛。基于此机制，近年来通过抑制癌细胞神经侵袭来缓解肿瘤患者疼痛已成为一大研究方向。在PDAC小鼠模型中，一类针对神经营养性受体酪氨酸激酶-1（neurotrophic tyrosine receptor kinase 1，NTRK-1）及细胞周期蛋白依赖性激酶（cyclin-dependent kinase，CDK）的双重抑制剂已被证明可有效地抑制疼痛的发生［12］。这或许代表了一类提高PDAC 患者生活质量的新研究方向。

神经侵袭在PDAC 的高复发率、高疼痛率中扮演了重要的角色。肿瘤微环境中各类细胞与神经细胞之间的相互作用是促使PDAC 发生神经侵袭的重要因素。了解和探讨其复杂的相互作用机制有助于在细胞层面上实现对神经侵袭过程的干涉。研究技术的进步也为进一步探索细胞层面的机制提供了可能。例如，高速双光子成像技术及活体动物成像系统（rat conscious animal positron emission computed tomography，RatCAP）的发展或可实现在不影响机体正常生理功能的同时，对细胞活动进行实时的成像观测。超高分辨率成像技术的发展或许亦可促进科学界对细胞进行更为深入的了解。未来或可借助新辅助化疗或细胞治疗等手段控制PDAC 的神经侵袭的发生。总的来说，限制或逆转神经侵袭的发生，或许能够进一步拓宽PDAC 的治疗手段，为未来提高PDAC 的5 年生存率及无病生存率提供新的依据。

利益冲突声明/Conflict of Interests

所有作者声明不存在利益冲突。

All authors disclose no relevant conflict of interests.

作者贡献/Authors'Contributions

张修齐完成综述构思、选题，并负责文献资料的采集与全文的撰写，沈柏用指导文章的撰写。所有作者均阅读并同意了最终稿件的提交。

ZHANG Xiuqi selected topics， and was responsible for the collection of literature and the writing of the full text. SHEN Baiyong supervised the writing of the text. All the authors have read the last version of paper and consented for submission.

·Received：2022-02-25

·Accepted：2022-05-22

·Published online：2022-06-28