腫瘤微環(huán)境
——腫瘤轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵因素

楊芳 綜述 于雁 審校

目腫瘤轉(zhuǎn)移是腫瘤研究工作的困境之一，超過90%的癌癥患者死于腫瘤轉(zhuǎn)移[1]。惡性腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移是區(qū)別正常細(xì)胞的特征之一，不同腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移能力不同，而同一種腫瘤細(xì)胞也存在具有不同轉(zhuǎn)移潛能的亞群，同時(shí)還存在轉(zhuǎn)移的器官特異性。由此可見，腫瘤轉(zhuǎn)移是一個(gè)極其復(fù)雜的過程，涉及多方面因素，不但包括腫瘤細(xì)胞本身的特征變化，還包括宿主環(huán)境的變化。腫瘤微環(huán)境是一個(gè)動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)，它包括腫瘤細(xì)胞、細(xì)胞外基質(zhì)和間質(zhì)組織等，是影響腫瘤轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵因素[2]。深入研究腫瘤微環(huán)境影響轉(zhuǎn)移的分子機(jī)制，早期識(shí)別微環(huán)境中轉(zhuǎn)移相關(guān)因子的改變可為腫瘤轉(zhuǎn)移的早期診斷及治療提供新思路。腫瘤轉(zhuǎn)移不但涉及原發(fā)腫瘤部位微環(huán)境的改變，而且還包括腫瘤細(xì)胞對(duì)繼發(fā)轉(zhuǎn)移部位微環(huán)境的適應(yīng)，本文將從這兩方面對(duì)近年來微環(huán)境中轉(zhuǎn)移相關(guān)因子的研究新進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 原發(fā)腫瘤部位相關(guān)微環(huán)境

目前認(rèn)為腫瘤轉(zhuǎn)移可大致分為兩個(gè)部分，首先是原發(fā)腫瘤部位細(xì)胞增殖、新生血管生成，腫瘤細(xì)胞穿破細(xì)胞外基質(zhì)屏障向外侵襲，隨后腫瘤細(xì)胞在繼發(fā)部位增殖形成實(shí)體瘤。原發(fā)腫瘤部位微環(huán)境主要包括腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞、腫瘤相關(guān)纖維細(xì)胞、髓源性抑制細(xì)胞、肥大細(xì)胞等，這些細(xì)胞可分泌多種細(xì)胞因子、趨化因子促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移。特定的腫瘤微環(huán)境可以通過影響腫瘤細(xì)胞的增殖、調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)移相關(guān)基因的表達(dá)水平、誘導(dǎo)血管生成、促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)的降解從而促進(jìn)轉(zhuǎn)移的發(fā)生。

1.1 腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（tumor-associated macrophages,TAMs） TAMs屬于M2d亞型巨噬細(xì)胞，起源于循環(huán)血液單核細(xì)胞或組織中的巨噬細(xì)胞，是腫瘤微環(huán)境的重要組成成分，在腫瘤進(jìn)展及轉(zhuǎn)移的各個(gè)步驟中起關(guān)鍵作用[3]。早期侵襲轉(zhuǎn)移階段，腫瘤細(xì)胞釋放趨化因子吸引巨噬細(xì)胞和其他炎癥細(xì)胞到達(dá)腫瘤周圍的基質(zhì)區(qū)域，隨后TAMs可穿透基底膜，從而使腫瘤細(xì)胞逃離基底膜的束縛到達(dá)周圍正常組織基質(zhì)，同時(shí)TAMs和腫瘤細(xì)胞均可刺激血管生成，提高細(xì)胞的侵襲性和運(yùn)動(dòng)性[4]。TAMs可通過釋放血管生成調(diào)節(jié)酶類，如基質(zhì)金屬蛋白酶-2（matrix metalloprotein 2, MMP2）、MMP-7、MMP-9、MMP-12和環(huán)氧合酶2（cyclooxygenase 2, COX2）等促進(jìn)新生血管形成，新生血管可為腫瘤生長提供營養(yǎng)和氧分，并為腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移提供路徑。TAMs還可釋放一系列直接促進(jìn)腫瘤細(xì)胞浸潤和轉(zhuǎn)移的細(xì)胞因子及生長因子，如血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor, VEGF）、腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor, TNF-α）、白介素8（interleukin 8, IL-8）和堿性成纖維細(xì)胞生長因子（basic fibroblast growth factor, bFGF）等。缺氧環(huán)境下TAMs上調(diào)表達(dá)缺氧誘導(dǎo)因子1（hypoxia inducible factor-1α, HIF1）和HIF2，HIF活化可以誘導(dǎo)血管新生促進(jìn)轉(zhuǎn)移[3,5]。

近年來TAMs分化的分子機(jī)制研究更加深入，有研究[6]表明乳腺癌中TAMs表面表達(dá)血管內(nèi)皮細(xì)胞粘附分子1（vascular cell adhesion molecular 1, Vcam-1），Vcam1可介導(dǎo)腫瘤細(xì)胞與基質(zhì)細(xì)胞間的相互粘附，并且TAMs的分化依賴于Notch信號(hào)通路及關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子RBPJ的調(diào)控，去除TAMs可恢復(fù)細(xì)胞毒性T細(xì)胞應(yīng)答從而抑制腫瘤生長，而乳腺組織中的巨噬細(xì)胞卻沒有此作用。乳腺癌缺氧組織區(qū)域中嗜酸性粒細(xì)胞趨化因子（Eotaxin）和抑瘤素M（oncostain M）高表達(dá)，可以促進(jìn)巨噬細(xì)胞分化為M2型TAMs，抑制Eotaxin和Oncostain M的表達(dá)不但可以抑制M2型TAMs在缺氧區(qū)域聚集還可以增強(qiáng)貝伐單抗的抗血管生成效應(yīng)[7]。前列腺癌中腎母細(xì)胞瘤過表達(dá)基因（nephroblastoma overexpressed, NOV/CCN3）表達(dá)上調(diào)，NOV/CCN3可以招募巨噬細(xì)胞并促進(jìn)其分化為M2型TAMs，其機(jī)制是M2型TAMs中NOV/CCN3可激活粘著斑激酶（focal adhesion kinase, FAK）/Akt/NF-kB信號(hào)通路導(dǎo)致VEGF表達(dá)增加從而促進(jìn)腫瘤血管生成[8]。Wen等[9]在卵巢癌缺氧環(huán)境下研究發(fā)現(xiàn)5-脂氧合酶（5-lipoxygenase,5-LOX）代謝物表達(dá)增加可以促進(jìn)TAMs的浸潤，其機(jī)制是通過p38信號(hào)通路上調(diào)TAMs中MMP-7的表達(dá)，增加TNFα和肝素結(jié)合性表皮生長因子的釋放，從而促進(jìn)TAMs的轉(zhuǎn)移和侵襲。動(dòng)物模型中選擇性5-LOX抑制劑可降低MMP7的表達(dá)和TAMs的數(shù)量。Yang等[10]研究還發(fā)現(xiàn)MicroRNA-19a-3p具有調(diào)節(jié)TAMs的作用，MicroRNA-19a-3p在4T1小鼠乳腺癌TAMs中表達(dá)下調(diào)，同時(shí)伴有促進(jìn)乳腺癌侵襲轉(zhuǎn)移的Fos相關(guān)抗原1基因（Fos-related antigen 1,Fra-1）表達(dá)上調(diào)。上調(diào)MicroRNA-19a-3p的表達(dá)可減少VEGF、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子3（signal transducer and activator of transcription 3, STAT3）和磷酸化STAT3的表達(dá)，細(xì)胞侵襲轉(zhuǎn)移能力下降。這也為MicroRNA在TAMs與轉(zhuǎn)移相關(guān)的研究中奠定了理論基礎(chǔ)。分子影像學(xué)的發(fā)展使活體狀態(tài)下細(xì)胞和分子水平的定性及定量研究成為現(xiàn)實(shí)，Lohela等[11]應(yīng)用活體共聚焦顯微鏡動(dòng)態(tài)觀察小鼠乳腺腫瘤中清除TAMs和樹突狀細(xì)胞亞群的狀況，從全新的角度加深了對(duì)腫瘤微環(huán)境的認(rèn)識(shí)。這些都為清除TAMs的治療提供了新思路。

1.2 腫瘤相關(guān)纖維細(xì)胞（cancer-associated fibroblasts,CAFs） 腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞存在于腫瘤間質(zhì)中，通過促進(jìn)上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化和參與腫瘤血管生成促進(jìn)腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移。CAFs促進(jìn)腫瘤生長和轉(zhuǎn)移還可繼發(fā)于活性氧誘導(dǎo)的代謝應(yīng)激反應(yīng)，基質(zhì)中的成纖維細(xì)胞通過HIF1α和NF-kB信號(hào)通路發(fā)生氧化應(yīng)激、自噬、糖酵解，這些分解代謝的CAFs為腫瘤的生長創(chuàng)造了營養(yǎng)豐富的微環(huán)境[12]。CAFs可以產(chǎn)生多種細(xì)胞因子、細(xì)胞外基質(zhì)蛋白和蛋白水解酶類物質(zhì)，包括基質(zhì)細(xì)胞衍生因子1（stromal cellderived factor 1, SDF1）、肝細(xì)胞生長因子（hepatocyte growth factor, HGF）、VEGF、血小板衍生生長因子受體（platelet-derived growth factor, PDGF）、轉(zhuǎn)化生長因子β（transforming growth factor β, TGFβ）、膠原蛋白和纖維連接蛋白等[13,14]。PDGF和TGFβ信號(hào)通路是CAFs經(jīng)典下游信號(hào)通路。最新研究表明腫瘤基質(zhì)CAFs過表達(dá)PDGF受體，與易轉(zhuǎn)移和預(yù)后差密切相關(guān)。PDGF可以刺激CAFs中糖蛋白斯鈣素1（stanniocalcin-1, STC1）表達(dá)上調(diào)，原位結(jié)腸癌小鼠模型中抑制CAFs中STC1的表達(dá)可減少腫瘤細(xì)胞進(jìn)入血管，抑制細(xì)胞的上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化從而減少遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的發(fā)生[15]。提示以PDGF信號(hào)通路中關(guān)鍵分子為靶點(diǎn)的治療可能為抑制CAFs提供新途徑。Ting等[16]將前列腺基質(zhì)細(xì)胞暴露于前列腺癌細(xì)胞條件培養(yǎng)基中，觀察到基質(zhì)細(xì)胞的侵襲性增加，α平滑肌肌動(dòng)蛋白和波形蛋白表達(dá)增加，成纖維細(xì)胞分化成為CAFs表型，此過程依賴TGFβ2信號(hào)通路，給予水飛薊賓后可以直接抑制α平滑肌肌動(dòng)蛋白的表達(dá)和CAFs形成，提示水飛薊賓可能通過靶向CAFs起到預(yù)防前列腺癌進(jìn)展的作用。CAFs還可通過其他通路促進(jìn)轉(zhuǎn)移的發(fā)生，表達(dá)趨化因子14［chemokine（C-X-C motif）ligand 14, CXCL14］的CAFs中一氧化氮合成酶1（nitric oxide synthase 1, NOS1）表達(dá)上調(diào)，從而激活NRF2（NF-E2 related factor 2, NRF2）和HIF1α信號(hào)通路。NRF2信號(hào)傳導(dǎo)通路是機(jī)體抵抗內(nèi)外界氧化和化學(xué)刺激的防御性傳導(dǎo)通路，它具有雙重作用，在正常組織中可以抑制腫瘤的形成，而在腫瘤組織促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖。HIF1α信號(hào)通路是缺氧環(huán)境下促進(jìn)血管新生的重要途徑。下調(diào)NOS1的表達(dá)可減少巨噬細(xì)胞的浸潤，抑制表達(dá)CXCL14的CAFs生長，從而抑制轉(zhuǎn)移的發(fā)生[17]。提示CAFs可以作為腫瘤轉(zhuǎn)移治療中的有效靶點(diǎn)。

1.3 髓源性抑制細(xì)胞（myeloid-derived suppressor cells,MDSCs） MDSCs是一類具有免疫抑制功能的細(xì)胞群體，包括骨髓祖細(xì)胞和不成熟的髓樣細(xì)胞，可抑制T細(xì)胞反應(yīng)。腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生的多種細(xì)胞因子均可誘導(dǎo)MDSCs增殖，如COX2、IL-6、粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞集落刺激因子（granulocyte macrophage colony stimulating factor, GMCSF）、VEGF等[18]。腫瘤組織過表達(dá)COX2可產(chǎn)生大量的前列腺素E2（prostaglandin E2, PGE2），介導(dǎo)MDSCs的免疫抑制作用。體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)PGE2與其受體亞型EP2和EP4結(jié)合可激活p38MAPK/ERK信號(hào)通路，導(dǎo)致TGFβ分泌增加，單核細(xì)胞MDSCs即通過TGFβ通路抑制NK細(xì)胞的活性；沉默COX2后小鼠脾臟中CD11b+Gr1+MDSCs聚集減少，NK細(xì)胞活性增加，提示避免MDSCs的免疫抑制作用可能提高宿主的抗腫瘤反應(yīng)[19]。Oh等[20]在小鼠乳腺癌動(dòng)物模型研究中發(fā)現(xiàn)MDSCs產(chǎn)生的IL-6及IL-6可溶性受體α（soluble interleukin 6 receptor α, Sil-6Rα）可持續(xù)激活STAT3，通過IL-6轉(zhuǎn)化信號(hào)通路促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞的侵襲。高濃度的GM-CSF可導(dǎo)致MDSCs的累積，敲除轉(zhuǎn)錄因子KLF4可通過CXCL5/趨化因子受體2［chemokine(CX-C motif) receptor 2, CXCR2］途徑降低循環(huán)血中GM-CSF的濃度，減少骨髓、脾、原發(fā)腫瘤灶中MDSCs的聚集，延緩腫瘤發(fā)展，抑制肺轉(zhuǎn)移灶的形成[21]。溶酶體酸脂酶（lysosomal acid lipase, LAL）缺乏可導(dǎo)致MDSCs在多個(gè)器官中浸潤并參與炎癥反應(yīng)，提示LAL在調(diào)節(jié)MDSCs刺激腫瘤細(xì)胞增殖方面起重要作用，研究[22]還發(fā)現(xiàn)MDSCs可分泌IL-1β和TNFα，通過激活mTOR信號(hào)通路促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖。MicroRNA在調(diào)節(jié)MDSCs分化及表達(dá)過程中也起到重要作用，Wang等[23]在黑色素瘤及肺癌小鼠移植瘤模型中發(fā)現(xiàn)敲除MicroRNA155可促進(jìn)腫瘤中MDSCs的聚集，導(dǎo)致細(xì)胞因子釋放增多且腫瘤轉(zhuǎn)移能力增強(qiáng)，提示上調(diào)MicroRNA155可能抑制MDSCs的促腫瘤轉(zhuǎn)移作用。以上研究表明MDSCs在腫瘤組織中的聚集與轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，中和可誘導(dǎo)產(chǎn)生MDSCs的介質(zhì)或抑制腫瘤組織對(duì)MDSCs的招募有待進(jìn)一步研究。

1.4 肥大細(xì)胞（mast cells, MC） MC是一種人體中廣泛分布的免疫細(xì)胞，來源于骨髓造血祖細(xì)胞，剛進(jìn)入外周血時(shí)處于未成熟狀態(tài)，當(dāng)進(jìn)入外周組織后成熟并定居[24]。生理狀態(tài)下它參與組織重塑、傷口修復(fù)，病理狀態(tài)下MC分泌多種生物活性物質(zhì)，如組胺、白三烯參與機(jī)體過敏反應(yīng)，還能夠釋放多種生長因子如FGF-2、VEGF、TGF-β等促進(jìn)腫瘤血管生成，影響腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移[25]。

在Snail過表達(dá)且具有KARS突變的胰腺導(dǎo)管腺癌小鼠模型中MC數(shù)目增加，干細(xì)胞生長因子（stem cell factor,SCF）表達(dá)增加，同時(shí)發(fā)現(xiàn)在人原發(fā)胰腺導(dǎo)管腺癌腫瘤組織中Snail過表達(dá)也與MC浸潤增加相關(guān)，并且與SCF的表達(dá)呈正相關(guān)[26]。另有研究[27]證實(shí)表達(dá)SCF的腫瘤組織可以招募MC至原發(fā)腫瘤部位，通過釋放MMP9、VEGF等調(diào)節(jié)因子促進(jìn)腫瘤早期階段的發(fā)展，在此過程中KIT下游信號(hào)通路FES酪氨酸蛋白激酶起關(guān)鍵作用。

MC還可與MDSCs相互作用，增加MDSCs的免疫抑制功能，協(xié)同增加細(xì)胞因子IL-6、IL-13、TNF-α和巨噬細(xì)胞炎性蛋白1α（macrophage inflammatory protein 1α,MIP-1α）的產(chǎn)生[28]。Martin等[29]研究發(fā)現(xiàn)MDSCs表面表達(dá)組胺受體（histamine receptor, HR）1、HR2和HR3，MC釋放的組胺與MDSCs表面HR結(jié)合后可使MDSCs過表達(dá)精氨酸酶1（Arginase 1, Arg1）和誘導(dǎo)型一氧化氮合酶iNOS，增加IL-4和IL-13表達(dá)，從而促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移，應(yīng)用HR1或HR2拮抗劑可阻斷組胺介導(dǎo)的MDSCs增殖作用。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)MC對(duì)MDSCs的轉(zhuǎn)運(yùn)也十分重要，在MC缺乏的鼠模型中并未觀察到MDSCs轉(zhuǎn)運(yùn)到肝臟的現(xiàn)象。由此可見肥大細(xì)胞和其所釋放的組胺參與了MDSCs的免疫調(diào)節(jié)過程。

2 轉(zhuǎn)移瘤部位微環(huán)境

Steven Paget關(guān)于腫瘤轉(zhuǎn)移的“土壤和種子”理論是腫瘤研究史上的里程碑事件。腫瘤細(xì)胞在轉(zhuǎn)移部位的增殖是轉(zhuǎn)移瘤形成的基礎(chǔ)條件，轉(zhuǎn)移靶器官的微環(huán)境決定了轉(zhuǎn)移灶最終能否形成。肺、肝、骨、腦是最常見的腫瘤轉(zhuǎn)移靶器官，不同靶器官可釋放不同的細(xì)胞因子招募腫瘤細(xì)胞，并促進(jìn)細(xì)胞增殖、誘導(dǎo)血管生成，最終形成轉(zhuǎn)移灶。在此過程中腫瘤細(xì)胞也可通過旁分泌等方式釋放有利于自身生存的各種細(xì)胞因子塑造合適的微環(huán)境定居。因此，腫瘤細(xì)胞與靶器官微環(huán)境之間的相互作用完成了復(fù)雜的轉(zhuǎn)移過程，二者缺一不可。

2.1 肺轉(zhuǎn)移灶微環(huán)境 肺組織是腫瘤轉(zhuǎn)移最常見的靶器官，這可能與肺組織的解剖結(jié)構(gòu)和生物學(xué)特性密切相關(guān)。肺毛細(xì)血管密集含氧豐富，可為腫瘤細(xì)胞的增殖提供便利條件。大量的肺泡巨噬細(xì)胞還可以分泌多種細(xì)胞因子，促進(jìn)細(xì)胞運(yùn)動(dòng)、侵襲及新生血管生成。

2.1.1 肺轉(zhuǎn)移灶細(xì)胞外基質(zhì) 肺轉(zhuǎn)移灶的形成與細(xì)胞外基質(zhì)成分，如巨噬細(xì)胞，MDSCs等密切相關(guān)。Qian等[30]在乳腺癌肺轉(zhuǎn)移模型中用三種不同的方法清除巨噬細(xì)胞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)清除巨噬細(xì)胞不但影響肺部轉(zhuǎn)移瘤的生長，而且影響轉(zhuǎn)移腫瘤細(xì)胞在肺部的種植，因此得出結(jié)論，巨噬細(xì)胞在肺轉(zhuǎn)移灶的形成和生長中是必需的。肝細(xì)胞癌肺轉(zhuǎn)移的研究中發(fā)現(xiàn)肺部微環(huán)境還受干擾素α的調(diào)節(jié)，干擾素α（interferon α, IFN-α）可以通過抑制肺部巨噬細(xì)胞的浸潤，下調(diào)MMP9的表達(dá)從而調(diào)節(jié)肺部微環(huán)境抑制肺轉(zhuǎn)移灶的形成[31]。轉(zhuǎn)錄因子Nrf2也可以通過調(diào)節(jié)MDSCs影響肺轉(zhuǎn)移的形成，Satoh等[32]研究發(fā)現(xiàn)缺乏Nrf2的小鼠肺癌模型更容易發(fā)生肺轉(zhuǎn)移，其機(jī)制是由于敲除Nrf2導(dǎo)致MDSCs增加，MDSCs可以利用活性氧簇（reactive oxygen species, ROS）改變T細(xì)胞受體復(fù)合物從而減弱CD81T細(xì)胞免疫效應(yīng)。

2.1.2 轉(zhuǎn)移瘤細(xì)胞攜帶原發(fā)灶“土壤” 除了細(xì)胞外基質(zhì)的變化影響腫瘤細(xì)胞的種植，循環(huán)血液中的腫瘤細(xì)胞也可以攜帶原發(fā)瘤部位的基質(zhì)成分轉(zhuǎn)移到肺部，包括激活的成纖維細(xì)胞等。研究表明當(dāng)轉(zhuǎn)移的腫瘤細(xì)胞伴隨腫瘤基質(zhì)細(xì)胞碎片進(jìn)入循環(huán)血液時(shí)，腫瘤細(xì)胞的存活能力更強(qiáng)，可以為它們?cè)诜尾康姆N植和初期生長提供有利環(huán)境。當(dāng)CAFs隨腫瘤細(xì)胞進(jìn)入轉(zhuǎn)移部位時(shí)可以通過分泌VEGF促進(jìn)腫瘤血管生成，清除部分CAFs后可減少肺轉(zhuǎn)移灶數(shù)目[33]。

2.2 肝轉(zhuǎn)移灶微環(huán)境 肝臟是許多惡性腫瘤轉(zhuǎn)移的靶器官，這與肝臟的特殊結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，肝臟血流豐富，具有雙重血供，含有眾多的免疫細(xì)胞成分。轉(zhuǎn)移的腫瘤細(xì)胞通過血液循環(huán)到達(dá)肝臟與肝血竇的微環(huán)境相互作用。肝血竇細(xì)胞具有雙重作用，既可以抑制腫瘤細(xì)胞定居，也可以有利于它們的存活和生長，腫瘤細(xì)胞的最終結(jié)局主要受粘附分子、骨髓衍生細(xì)胞和趨化因子的影響。

2.2.1 肝血竇 腫瘤細(xì)胞在經(jīng)過肝血竇血管時(shí)受到機(jī)械應(yīng)力發(fā)生變形，成團(tuán)的腫瘤細(xì)胞在阻塞肝血竇血管時(shí)可以導(dǎo)致血流受阻發(fā)生短暫的缺血觸發(fā)炎癥反應(yīng)，肝竇內(nèi)皮細(xì)胞（hepatic sinusoidal endothelial cells, HSEC）釋放NO和IFN-γ上調(diào)腫瘤細(xì)胞內(nèi)的FasL，局部的kupffer細(xì)胞還釋放多種細(xì)胞因子（IL-6、IL-8、TNF-α）和趨化因子（單核細(xì)胞趨化蛋白1、MIP-1α、MIP-2）活化NK細(xì)胞起到殺傷作用，這些因素均可以使腫瘤細(xì)胞受損或死亡。而另一方面肝血竇的炎癥也可以促進(jìn)腫瘤細(xì)胞粘附在血管內(nèi)皮細(xì)胞，使腫瘤細(xì)胞逃離kupffer細(xì)胞和NK細(xì)胞的殺傷。這其中細(xì)胞表面粘附分子E-選擇素、VCAM-1、細(xì)胞間粘附分子1（intercellular cell adhesion molecule-1, ICAM-1）和癌胚抗原（carcino enbryonic antigen, CEA）起重要作用，它們使腫瘤細(xì)胞在肝血竇中達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。轉(zhuǎn)移早期形成階段肝血竇的中性粒細(xì)胞數(shù)量明顯增加，它主要是通過與腫瘤細(xì)胞結(jié)合共定位在肝血竇中，同時(shí)伴有CXCL1的表達(dá)增加，清除中性粒細(xì)胞后肝臟腫瘤細(xì)胞的種植明顯減少。提示中性粒細(xì)胞募集腫瘤細(xì)胞的作用在肝轉(zhuǎn)移形成中十分重要[34]。

2.2.2 趨化因子和趨化因子受體 研究[35]表明多種趨化因子和趨化因子受體在肝轉(zhuǎn)移形成中起促進(jìn)作用，如下調(diào)腫瘤基質(zhì)和造血細(xì)胞CC類趨化因子受體1（C-C motif chemokine receptor-2, CCR1）的表達(dá)可以減少肝臟中單核細(xì)胞的浸潤，減緩腫瘤生長。ShRNA敲除CXCL1后可以抑制結(jié)腸癌肝轉(zhuǎn)移瘤細(xì)胞的增殖和浸潤，CXCL1促進(jìn)腫瘤形成的機(jī)制可能是通過NF-κB和Akt信號(hào)通路[36]。抑制CC趨化因子2[the chemokine (C-C motif) ligand 2, CCL2]/CCR2信號(hào)通路可以減少CD11b/Gr1髓源細(xì)胞的數(shù)量，減少腫瘤負(fù)荷，因此骨髓衍生細(xì)胞在肝臟微環(huán)境中的作用也不容忽視[37]。CCL20/CCR6、CCR3/CXCL10等都可以促進(jìn)肝轉(zhuǎn)移瘤的形成。

此外，肝轉(zhuǎn)移微小病灶形成后，蛋白酶降解細(xì)胞外基質(zhì)和新生血管的形成可擴(kuò)大肝轉(zhuǎn)移灶的范圍。肝臟微環(huán)境成分與腫瘤細(xì)胞相互作用最終決定轉(zhuǎn)移瘤的結(jié)局。

2.3 骨轉(zhuǎn)移灶微環(huán)境 肺癌、乳腺癌、前列腺癌及甲狀腺癌發(fā)生骨轉(zhuǎn)移的幾率高達(dá)70%，骨轉(zhuǎn)移嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量，而目前仍沒有有效的治療手段。骨微環(huán)境包括成骨細(xì)胞、破骨細(xì)胞、造血細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞等，與腫瘤細(xì)胞相互作用影響轉(zhuǎn)移的發(fā)生。

2.3.1 溶骨性骨轉(zhuǎn)移 TGF-β信號(hào)通路在乳腺癌細(xì)胞造成溶骨性破壞中起重要調(diào)節(jié)作用，最新研究表明另一條信號(hào)通路肝癌缺失基因1（deleted in liver cancer 1, DLC1）-Rho信號(hào)通路可特異性調(diào)節(jié)乳腺癌細(xì)胞在骨隨中定植，Yufeng Wang等在乳腺癌小鼠模型中敲除DLC1可使骨轉(zhuǎn)移增加，其機(jī)制是由于DLC1缺失導(dǎo)致Rho-ROCK信號(hào)通路激活，RhoGTP酶可與細(xì)胞分裂周期蛋白42（cell division cycle 42, CDC42）協(xié)同調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞骨架及運(yùn)動(dòng)特性，還可以調(diào)節(jié)TGFβ誘導(dǎo)的SMAD3接頭區(qū)域磷酸化從而激活甲狀旁腺激素類激素（parathyroid hormone-like hormone,PTHLH）的轉(zhuǎn)錄，腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生的PTHLH可以作用于成骨細(xì)胞，改變骨基質(zhì)中核因子κB活化因子受體配體（receptor of activator of NF-κB ligand, RANKL）/正骨保護(hù)素（osteoprotegerin, OPG）的比率，誘導(dǎo)破骨細(xì)胞成熟導(dǎo)致骨破壞的發(fā)生，因此骨轉(zhuǎn)移微環(huán)境中DLC1-Rho信號(hào)通路特異性調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞對(duì)TGF-β信號(hào)通路的反應(yīng)，從而重建溶骨性微環(huán)境為腫瘤細(xì)胞定植提供條件[38]。

2.3.2 成骨性骨轉(zhuǎn)移 前列腺癌骨轉(zhuǎn)移通常為成骨性骨轉(zhuǎn)移，前列腺癌細(xì)胞可以產(chǎn)生一系列骨形態(tài)發(fā)生蛋白（bone morphogenetic proteins, BMP），其中BMP6可以增加腫瘤的侵襲特性，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)抑制BMP6的表達(dá)可以抑制成骨細(xì)胞活性，縮小骨內(nèi)轉(zhuǎn)移灶的大小，但并不能影響皮下腫瘤的大小，提示BMP6可以促進(jìn)前列腺癌細(xì)胞侵入骨微環(huán)境[39]。

除此之外，骨轉(zhuǎn)移微環(huán)境中還含有一些細(xì)胞因子和趨化因子，如PDGF、CXCL12等。三陰性乳腺癌更易發(fā)生骨轉(zhuǎn)移是由于這種類型的乳腺癌腫瘤細(xì)胞Src活性更高，其PI3K-Akt信號(hào)通路易被CXCL12和胰島素樣生長因子1（insulin-like growth factor, IGF1）激活，而骨髓微環(huán)境比其他轉(zhuǎn)移靶器官含有更豐富的CXCL12和IGF1從而更易吸引腫瘤細(xì)胞到達(dá)骨髓[40]。

2.4 腦轉(zhuǎn)移灶微環(huán)境 40%以上的肺癌和乳腺癌患者出現(xiàn)腦轉(zhuǎn)移，腫瘤細(xì)胞可穿過血腦屏障在腦部微環(huán)境下存活并增殖，而大部分藥物難以通過血腦屏障到達(dá)腦部殺滅腫瘤細(xì)胞，這在很大程度上加大了腦轉(zhuǎn)移的治療難度。腦轉(zhuǎn)移灶的形成機(jī)制復(fù)雜，包括微環(huán)境中的血管重建、血腦屏障的破壞和腫瘤細(xì)胞穿透血腦屏障后的增殖等。

2.4.1 腦微環(huán)境中的血管重建 腦轉(zhuǎn)移灶中血管重建主要是通過VEGF的作用，VEGF作為促血管生成因子在腦轉(zhuǎn)移瘤中表達(dá)升高，它能夠使血管通透性增加，使纖維蛋白溶酶等更容易進(jìn)入細(xì)胞間質(zhì)，還能促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞遷移從而有助于血管重建[41]。

2.4.2 血腦屏障的破壞 血腦屏障的破壞是由于腫瘤細(xì)胞影響了臨近內(nèi)皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能，三陰性乳腺癌中大腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞（brain microvascular endothelial cells,BMEC)過表達(dá)血管生成素2（angiopoietin-2, Ang-2），它可以改變緊密連接蛋白ZO-1和緊密連接蛋白claudin-5的結(jié)構(gòu)從而增加血腦屏障的通透性。應(yīng)用Ang2的中和抗體可以逆轉(zhuǎn)BMEC的不穩(wěn)定，防止血腦屏障被破壞[42]。神經(jīng)肽P物質(zhì)（neuropeptide substance P, SP）也與血腦屏障破壞相關(guān)，乳腺癌細(xì)胞分泌的SP可以調(diào)節(jié)細(xì)胞粘附并促進(jìn)腫瘤細(xì)胞遷移到BMEC。SP可以激活BMEC產(chǎn)生TNF-α和Ang-2增加血腦屏障通透性，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中SP抑制劑可以明顯減少腫瘤細(xì)胞在大腦的定植[43]。Sevenich等[44]最近研究發(fā)現(xiàn)巨噬細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞都能夠產(chǎn)生組織蛋白酶S（Cathepsin S），它能通過水解連接粘附分子JAM-B特異性調(diào)節(jié)血腦屏障的遷移。藥物抑制Cathepsin S表達(dá)可以減少腦轉(zhuǎn)移的發(fā)生。因此恢復(fù)血腦屏障的完整性可抑制腦轉(zhuǎn)移的發(fā)生和發(fā)展。

2.4.3 腫瘤細(xì)胞穿透血腦屏障后增殖的分子機(jī)制 腫瘤細(xì)胞穿透血腦屏障后大部分細(xì)胞死亡，存活的細(xì)胞可與毛細(xì)血管表面粘附并圍繞毛細(xì)血管生長，其機(jī)制尚未完全闡明。有研究[45]表明纖維蛋白溶酶可通過兩種途徑抑制癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移，一是將星形膠質(zhì)細(xì)胞中凋亡相關(guān)因子配體FasL轉(zhuǎn)換為癌細(xì)胞旁分泌死亡信號(hào)途徑，或者通過抑制軸突探路分子L1細(xì)胞粘附分子（L1 cell adhesion molecular, L1CAM）起作用。而腦轉(zhuǎn)移灶中絲氨酸蛋白酶抑制劑（serine protease inhibitors, Serpins）可抑制纖維蛋白溶酶的生成并通過保護(hù)癌細(xì)胞逃避死亡生物程序及促進(jìn)血管的共選擇作用保證腦轉(zhuǎn)移灶中癌細(xì)胞的存活。Woditschka等[46]發(fā)現(xiàn)乳腺癌腦轉(zhuǎn)移灶中乳腺癌1號(hào)基因環(huán)狀結(jié)構(gòu)域1（BRCA1 associated RING domain 1, BARD1）和DNA修復(fù)基因RAD51過表達(dá)，將過表達(dá)BARD1或RAD51的細(xì)胞注入鼠尾靜脈僅出現(xiàn)腦轉(zhuǎn)移而未形成肺轉(zhuǎn)移灶，體外實(shí)驗(yàn)中過表達(dá)BARD1和RAD51的細(xì)胞可干擾DNA損傷修復(fù)，從而誘導(dǎo)細(xì)胞生長和克隆增殖，其過表達(dá)與微環(huán)境中活性氧誘導(dǎo)的內(nèi)源性基因毒性應(yīng)激相關(guān)，應(yīng)用氧自由基清除劑可以抑制BRAD1和RAD51誘導(dǎo)的細(xì)胞增殖及轉(zhuǎn)移，提示研究腦轉(zhuǎn)移灶細(xì)胞增殖的分子機(jī)制有利于開發(fā)小分子抑制劑治療腦轉(zhuǎn)移[47]。

3 展望

從傳統(tǒng)的放化療到分子靶向治療，原發(fā)腫瘤的治療已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展，而轉(zhuǎn)移瘤的治療是目前研究的一大難題。腫瘤微環(huán)境不但影響腫瘤轉(zhuǎn)移的發(fā)生和發(fā)展，還會(huì)影響原發(fā)腫瘤的治療療效。雖然目前有很多臨床前研究和臨床實(shí)驗(yàn)陸續(xù)發(fā)現(xiàn)和驗(yàn)證微環(huán)境中的治療靶點(diǎn)，并取得一定的進(jìn)展，但由于腫瘤微環(huán)境復(fù)雜多變，異質(zhì)性極高，仍有很多機(jī)制不明。推動(dòng)微環(huán)境的研究工作仍有很多問題亟需解決：如何更精確的模擬體內(nèi)微環(huán)境？如何發(fā)現(xiàn)腫瘤微環(huán)境獨(dú)有的特征？如何早期識(shí)別微轉(zhuǎn)移灶，將轉(zhuǎn)移的苗頭扼殺在萌芽之中？如何避免靶向腫瘤微環(huán)境藥物的毒副作用？腫瘤的治療療效判斷目前有RECIST標(biāo)準(zhǔn)作為指導(dǎo)，那么又該如何評(píng)價(jià)靶向微環(huán)境治療的療效？如何根據(jù)腫瘤轉(zhuǎn)移的時(shí)間特異性和空間特異性進(jìn)行合理的治療？如何有效利用針對(duì)微環(huán)境的治療降低腫瘤復(fù)發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)？靶向藥物治療中會(huì)出現(xiàn)耐藥，那么微環(huán)境中的治療靶點(diǎn)會(huì)不會(huì)在治療壓力下發(fā)生表觀遺傳學(xué)的改變？總之，腫瘤微環(huán)境的研究成功將是腫瘤治療的另一大突破，解決每一個(gè)難題都將為攻克癌癥提供新視角。