胰腺癌化療耐藥與腫瘤微環(huán)境關(guān)系的研究進(jìn)展

楊士鳳 孫備 孔瑞

化療耐藥是大多數(shù)癌癥患者面臨的最大挑戰(zhàn)，了解腫瘤細(xì)胞耐藥的分子機(jī)制，對(duì)研究新的化療策略至關(guān)重要。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，化療耐藥可由腫瘤細(xì)胞的內(nèi)在微環(huán)境來介導(dǎo)。腫瘤微環(huán)境一般是指實(shí)體瘤所處的局部生物環(huán)境，包括癌變細(xì)胞和周圍良性基質(zhì)細(xì)胞，后者通常由炎癥細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞、脂肪細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、神經(jīng)內(nèi)分泌細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞及微血管等組成，此外還有細(xì)胞因子、生長(zhǎng)因子、低pH、低氧和各種細(xì)胞外基質(zhì)等[1]。對(duì)于實(shí)體腫瘤，尤其是胰腺癌，腫瘤微環(huán)境在耐藥性的形成中發(fā)揮重要作用[2]。因此明確腫瘤微環(huán)境在胰腺癌化療耐藥中的作用機(jī)制，并尋找逆轉(zhuǎn)胰腺癌細(xì)胞耐藥的方法具有重要意義。本文就胰腺癌的化療耐藥與腫瘤微環(huán)境之間的關(guān)系做一綜述。

一、脈管系統(tǒng)與胰腺癌化療耐藥的關(guān)系

胰腺癌脈管系統(tǒng)由血管與淋巴管構(gòu)成。胰腺癌進(jìn)展過程中脈管的生成是動(dòng)態(tài)的，與胰腺癌細(xì)胞的生長(zhǎng)密不可分[3]。由于腫瘤實(shí)質(zhì)的致密性壓迫腫瘤組織中的脈管系統(tǒng)，導(dǎo)致血液流向改變，間質(zhì)壓力增高。血管分布的不規(guī)則或缺失使得藥物難以到達(dá)胰腺癌組織內(nèi)部，且不能均勻作用于所有的腫瘤細(xì)胞，從而降低化療藥物治療效果。由此可見，脈管系統(tǒng)在胰腺癌化療耐藥中起著物理屏障作用[4-5]。

在腫瘤治療過程中，血管內(nèi)皮細(xì)胞通過分泌一些細(xì)胞因子參與腫瘤細(xì)胞對(duì)化療藥物的反應(yīng)，如阿霉素處理后能夠使胸腺內(nèi)皮細(xì)胞分泌IL-6和金屬基質(zhì)蛋白酶組織抑制劑1，產(chǎn)生一種耐藥微環(huán)境，促使少量在治療中殘存的癌細(xì)胞存活[6]。這種微小殘留病變的形成為下一步疾病的復(fù)發(fā)打下基礎(chǔ)。

二、低氧與胰腺癌化療耐藥的關(guān)系

胰腺癌是乏血供腫瘤，存在著明顯的缺氧微環(huán)境。研究發(fā)現(xiàn)胰腺癌的耐藥也與缺氧微環(huán)境有關(guān)。腫瘤細(xì)胞乏氧時(shí)，缺氧誘導(dǎo)因子(hypoxia inducing factor,HIF-1α)表達(dá)增高，為腫瘤細(xì)胞對(duì)乏氧的一種適應(yīng)性反應(yīng)。HIF-1α的活性對(duì)維持腫瘤細(xì)胞能量代謝、新生血管形成及促進(jìn)腫瘤細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移起到重要作用，與腫瘤細(xì)胞的增殖和凋亡有關(guān)[7]。近年研究顯示，人類實(shí)體瘤中HIF-1α的過表達(dá)與腫瘤的放療抵抗、化療耐藥密切相關(guān)[8]。HIF-1α參與多藥耐藥的機(jī)制主要集中在減少化療藥物在胰腺癌細(xì)胞中的蓄積和抑制化療藥物誘導(dǎo)凋亡兩個(gè)方面：一方面可能通過誘導(dǎo)耐藥蛋白p糖蛋白(P-gp)和多藥耐藥蛋白的表達(dá)提高胰腺癌細(xì)胞對(duì)化療藥物轉(zhuǎn)運(yùn)能力，導(dǎo)致化療藥物在腫瘤細(xì)胞內(nèi)的蓄積減少；另一方面，可能通過上調(diào)Bcl-2和下調(diào)Bax的表達(dá)而提高胰腺癌細(xì)胞的抗凋亡能力，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞逃避化療藥物誘導(dǎo)的凋亡[9]。

P-gp的編碼基因MDR1啟動(dòng)子區(qū)域存在功能性的HIF - 1α 結(jié)合位點(diǎn)，缺氧微環(huán)境下HIF-1α表達(dá)上調(diào)可誘導(dǎo)胰腺癌細(xì)胞產(chǎn)生多藥耐藥表型，從而使腫瘤細(xì)胞對(duì)化療藥物表現(xiàn)出耐藥性[8,10]。有研究證實(shí)采用RNAi技術(shù)封閉HIF-1的表達(dá)可顯著甚至完全阻遏缺氧誘導(dǎo)的MDR1基因的表達(dá)，HIF-1位點(diǎn)缺失或突變時(shí)也可出現(xiàn)類似現(xiàn)象[9]。

三、巨噬細(xì)胞與胰腺癌化療耐藥的關(guān)系

腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(tumor-associated macrophages, TAMs) 是胰腺癌微環(huán)境中極其重要的一類炎癥細(xì)胞，能夠分泌多種趨化因子和細(xì)胞因子，在胰腺癌的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用。近年來越來越多的研究發(fā)現(xiàn)，巨噬細(xì)胞參與調(diào)控胰腺癌化療耐藥，其分泌產(chǎn)生的化學(xué)物質(zhì)會(huì)影響化療藥物的療效。此外一些化療藥物會(huì)影響巨噬細(xì)胞在腫瘤組織中的募集或生物學(xué)活性進(jìn)而影響其自身的抗腫瘤效應(yīng)[11]。作為腫瘤微環(huán)境中數(shù)量最多的炎癥細(xì)胞群, TAMs以兩種功能完全不同的亞型存在：發(fā)揮抑瘤作用的M1型和發(fā)揮促瘤作用的M2型。研究表明在實(shí)體瘤的惡性進(jìn)展期或晚期, TAMs多以M2型存在，其中缺氧微環(huán)境以及腫瘤組織中的各種細(xì)胞因子在TAMs發(fā)生M2型極化過程中發(fā)揮重要作用[12]。

1．TAMs增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞抵抗藥物引起化療耐藥：研究者發(fā)現(xiàn)，TAMs可通過增加分泌IL-10引起腫瘤細(xì)胞中細(xì)胞轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子STAT3的上調(diào)和Bcl-2基因表達(dá)提高，抑制caspase依賴的凋亡通路，減少吉西他濱誘導(dǎo)的胰腺癌細(xì)胞凋亡而表現(xiàn)為化療耐藥[13]。研究者們也在胰腺癌中發(fā)現(xiàn)巨噬細(xì)胞參與介導(dǎo)其對(duì)于吉西他濱和喜樹堿的耐藥，研究結(jié)果表明，TAMs的條件培養(yǎng)基對(duì)吉西他濱和喜樹堿促腫瘤細(xì)胞凋亡存在抑制作用[14]。巨噬細(xì)胞能夠通過促進(jìn)腫瘤細(xì)胞存活誘導(dǎo)化療耐藥的發(fā)生。

2．TAMs促血管生成與化療耐藥：TAMs還可影響血管生成，間接調(diào)控腫瘤對(duì)化療的敏感性。腫瘤組織中新生血管的形成為腫瘤進(jìn)一步生長(zhǎng)提供了營(yíng)養(yǎng)和氧氣。目前研究者普遍認(rèn)為，腫瘤組織中骨髓來源的巨噬細(xì)胞具有促進(jìn)腫瘤血管生成的作用[15]。 M2型TAMs可通過分泌VEGF誘導(dǎo)血管新生而促進(jìn)腫瘤的發(fā)展和演進(jìn)。許多血管生成因子，如bFGF、VEGF、TGF-α、TGF-β、TNF-α和EGF等，都被認(rèn)為是腫瘤血管生成的重要調(diào)節(jié)因子。而針對(duì)這些因子的研究發(fā)現(xiàn)其中由巨噬細(xì)胞分泌的VEGF-A與化療敏感性相關(guān)。VEGF-A能夠驅(qū)使腫瘤血管的異常生長(zhǎng)，包括形成過多的分支、終末血管以及血管滲漏，從而影響腫瘤的血流動(dòng)力學(xué)和藥物轉(zhuǎn)運(yùn)[11,16]。有學(xué)者特異性敲除髓系細(xì)胞中的VEGF-A，結(jié)果顯示，巨噬細(xì)胞中VEGF-A的敲除會(huì)抑制胰腺癌VEGFR2的磷酸化水平，導(dǎo)致血管正?；L(zhǎng)，說明這些細(xì)胞毒性藥物的化療敏感性與巨噬細(xì)胞中VEGF-A的表達(dá)相關(guān)[15]。

巨噬細(xì)胞還能夠表達(dá)內(nèi)皮酪氨酸激酶(tyrosine kinase endothelial, Tie)，對(duì)于胰腺癌血管生成具有重要作用。表達(dá)Tie-2的單核細(xì)胞/巨噬細(xì)胞高表達(dá)CD163和CD206，表現(xiàn)出M2型巨噬細(xì)胞的表型。合用血管生成素-2 (angiopoietin-2、Ang-2、Tie-2的配體) 抗體和細(xì)胞毒性藥物或抗血管生成藥物后發(fā)現(xiàn)其抗腫瘤活性能顯著提高，表明Tie-2與化療敏感性也存在一定相關(guān)性[14,17]。

3．化療藥物影響TAMs：由于腫瘤微環(huán)境在腫瘤發(fā)生和發(fā)展中的作用日益得到重視，化療藥物引發(fā)腫瘤微環(huán)境的改變導(dǎo)致其自身抗腫瘤效應(yīng)降低也不斷被發(fā)現(xiàn)。在胰腺癌中，有報(bào)道稱，吉西他濱的治療會(huì)增加巨噬細(xì)胞招募至胰腺導(dǎo)管癌腫瘤組織中，最終致其抗腫瘤活性下降，而該作用主要基于STAT3的激活，抑制caspase依賴的凋亡通路[18]。Brown等[19]研究還發(fā)現(xiàn)化療藥物，如環(huán)磷酰胺、紫杉醇、多柔比星等，在治療腫瘤時(shí)會(huì)誘發(fā)M2型TAMs富集于腫瘤血管周圍，并限制化療藥物的細(xì)胞毒性，進(jìn)而促進(jìn)腫瘤的血管再生成和復(fù)發(fā)。

四、胰腺星狀細(xì)胞(pancreatic stellate cells,PSC)與胰腺癌化療耐藥的關(guān)系

1．PSC：PSC是胰腺癌微環(huán)境內(nèi)的常見細(xì)胞，為胰腺癌細(xì)胞提供大量基質(zhì)和促進(jìn)其增殖。在正常組織中，PSC以靜止?fàn)顟B(tài)存在，胰腺實(shí)質(zhì)中PSC占有4%～7%。在培養(yǎng)小鼠模型體內(nèi)注射癌細(xì)胞和PSC可導(dǎo)致腫瘤增大與癌細(xì)胞數(shù)量的增加[20]。當(dāng)胰腺損傷或發(fā)生病變(如慢性胰腺炎或胰腺癌等)時(shí)，PSC由靜息狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂谐衫w維細(xì)胞樣特點(diǎn)的活化狀態(tài)?；罨腜SC一方面自身可對(duì)胰腺癌化療耐藥發(fā)揮作用，另一方面PSC產(chǎn)生大量因子，在胰腺癌耐藥形成中也扮演一定角色。通過共培養(yǎng)試驗(yàn)，Sousa等[21]指出PSCs保護(hù)癌細(xì)胞免受輻射并且通過β1整連蛋白增加了癌細(xì)胞的增殖活性，在癌細(xì)胞中使用小分子RNA降低β1整連蛋白和黏著斑蛋白的活性可以限制PSCs對(duì)癌細(xì)胞的放射防護(hù)作用。Ⅰ型膠原是PSC活化的主要產(chǎn)物，它促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的惡性表型，表現(xiàn)為促進(jìn)腫瘤細(xì)胞黏附、增殖和遷移，提高腫瘤細(xì)胞抗細(xì)胞毒性藥物的反應(yīng)能力。在膠原表面培養(yǎng)的癌細(xì)胞可下調(diào)5-FU引起的細(xì)胞凋亡，抗凋亡蛋白mcl-1表達(dá)增高[20]。有相關(guān)文獻(xiàn)證實(shí)，活化的PSC可以激活自噬。同時(shí)，Tagawa等[22]認(rèn)為，自噬相關(guān)的丙氨酸分泌對(duì)胰腺癌細(xì)胞的新陳代謝至關(guān)重要。有研究表明，抑制自噬可以減少胰腺癌腫瘤微環(huán)境中細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix,ECM)的生成,而ECM可促進(jìn)胰腺癌細(xì)胞的侵襲性，同時(shí)也是化療藥物輸送的物理障礙，在胰腺癌化療耐藥中發(fā)揮作用[23]。

2．PSC分泌的細(xì)胞因子：活化的PSC能夠促進(jìn)轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(transforming growth factor，TGF-β)的分泌，同時(shí)TGF-β作為PSC的激活劑，使PSC激活進(jìn)而對(duì)胰腺癌的微環(huán)境形成起到重要作用[24]。相關(guān)研究表明胰腺癌的多藥耐藥機(jī)制主要與MDR1及其編碼的P-gp蛋白有關(guān),而P-gp蛋白與蛋白激酶C-α(PKCα)密切相關(guān)，其表達(dá)與作用的發(fā)揮依賴于PKCα。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，TGF-β1可上調(diào)PKCα蛋白的表達(dá)，胰腺癌組織中TGF-β1與P-gp的表達(dá)及PKCα的膜轉(zhuǎn)移呈正相關(guān)，TGF-β1也可增加胰腺癌細(xì)胞中P-gp及PKCα的表達(dá)，同時(shí)發(fā)現(xiàn)TGF-β1可增加胰腺癌細(xì)胞對(duì)敏感藥物的耐受性，從而初步證實(shí)了TGF-β1與胰腺癌的耐藥相關(guān)，且可能是通過上調(diào)P-gp及PKCα蛋白的表達(dá)而實(shí)現(xiàn)的[25]。

髓源抑制細(xì)胞(myeloid-derivedsuppressor cells，MDSCs)含量的增加被證實(shí)與胰腺癌患者總體生存率的降低相關(guān)[26]。胰腺癌細(xì)胞自身可產(chǎn)生粒巨系集落刺激因子(granulocyte-macrophage colony-stimulating factor，GM-CSF)，促進(jìn)MDSCs的增殖。在腫瘤微環(huán)境中，GM-CSF可以同時(shí)促進(jìn)PSC的存活并通過GM-CSF介導(dǎo)免疫抑制。同時(shí)，PSC也分泌一系列對(duì)MDSCs的發(fā)育和功能至關(guān)重要的生長(zhǎng)因子，其中IL-6可以通過JAK/STAT途徑調(diào)控MDSC的功能，阻斷IL-6可以導(dǎo)致STAT的下游信號(hào)減弱，而STAT下游的信號(hào)通路則是PSC和PSC再分泌IL-6的重要保障[22]。PSC分泌的IL-6不僅是PSC自身活性的保證，同時(shí)也可以通過JAK/STAT途徑促使MDSCs激活聚集，從而通過抑制抗腫瘤免疫增加胰腺癌細(xì)胞的存活能力，表現(xiàn)為對(duì)化療藥物耐藥。

五、微囊泡對(duì)胰腺癌化療耐藥的影響

微囊泡是一種由磷脂雙層膜構(gòu)成的細(xì)胞外囊泡，可由任何類型的細(xì)胞釋放分泌，由于其缺乏特定的靶點(diǎn)和特征不能準(zhǔn)確定義，但其釋放是一個(gè)受到調(diào)節(jié)的過程[27]。微泡不僅在胰腺癌的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮重要作用，在胰腺癌的化療耐藥中也扮演重要角色。微泡本身可將化療藥物包裹局限，使腫瘤細(xì)胞周圍的藥物濃度降低，對(duì)腫瘤細(xì)胞殺傷力下降而表現(xiàn)出耐藥性。相關(guān)研究表明吉西他濱作用于腫瘤細(xì)胞可促進(jìn)藥物轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白ENT1、MRP1、MRP5和P-gp的表達(dá)，這些蛋白在促進(jìn)藥物進(jìn)入胰腺腫瘤細(xì)胞的同時(shí)進(jìn)一步促進(jìn)微泡的包裹局限作用，將更多的化療藥物轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入微泡，使敏感性細(xì)胞表現(xiàn)出耐藥性[28]。

胰腺癌細(xì)胞的胞外呈酸性環(huán)境，而且細(xì)胞微囊泡也呈現(xiàn)酸性[27]。腫瘤胞外的酸性環(huán)境在一定程度上限制藥物進(jìn)入細(xì)胞或?qū)⑺幬镏泻头纸?，同時(shí)將藥物滯留在酸性的細(xì)胞微囊泡中以阻止其到達(dá)作用靶點(diǎn)，從而降低其對(duì)胰腺癌細(xì)胞的殺傷作用，表現(xiàn)出藥物抵抗[29]。

綜上所述，明確胰腺癌細(xì)胞的化療耐藥機(jī)制對(duì)改善胰腺癌的預(yù)后至關(guān)重要。目前針對(duì)胰腺癌的化療主要靶向胰腺癌細(xì)胞，往往忽略了腫瘤微環(huán)境所帶來的影響。由于腫瘤微環(huán)境的個(gè)體差異性及復(fù)雜性，使其誘導(dǎo)的耐藥機(jī)制也更復(fù)雜，因此，應(yīng)對(duì)腫瘤微環(huán)境如何誘導(dǎo)化療耐藥的機(jī)制進(jìn)行深入了解和研究，為提高胰腺癌的化療有效率尋找新的途徑和方法。