脂肪干細胞對乳腺癌生物學特性影響的研究進展

萬言，梁至潔，韋長元

0 引言

乳腺癌是目前最常見的女性惡性腫瘤之一[1]。乳腺癌根治術后的乳房缺失造成的形體畸形逐漸得到關注，特別是年輕患者對術后的美容要求越來越高，因此，乳房重建技術得到迅速發(fā)展。自體脂肪移植在外科的應用已經(jīng)有一百多年的歷史，如今被廣泛應用于軟組織的修復、填充以及再造[2]。因其具有非免疫原性、來源獲取較為簡易、具有自然美觀的效果等優(yōu)點，自體脂肪移植被認為是最具前景的重建技術之一[3]。這項技術已在臨床上被嘗試應用于乳腺癌乳房切除術后的乳房再造，但是傳統(tǒng)的單純脂肪移植術會有一定的吸收率[4]，導致遠期的乳腺脂肪容量保持及美容效果欠佳。有學者試圖通過細胞輔助的自體脂肪移植技術，通過增加移植顆粒中脂肪干細胞（adiposederived stem cells,ADSCs）的含量來提高脂肪細胞的成活率，已成為未來的趨勢[5-6]。ADSCs具有良好的增殖、多向分化及旁分泌等功能，優(yōu)先分化成脂肪細胞和維持成熟的脂肪移植體積，可改善乳房再造術對腫瘤患者乳房再造的再生能力，保留脂肪移植物的效果。然而，它們用于脂肪組織再生的腫瘤學安全性，在惡性腫瘤患者中受到質疑[7-8]。本文將綜述ADSCs對乳腺癌重建術的意義以及ADSCs在乳腺癌患者中的腫瘤學安全性。

1 ADSCs對乳腺癌重建技術的意義

1.1 ADSCs的生物學特性

ADSCs來源廣泛，取材相對簡單，無免疫原性，具有良好的增殖、多向分化及旁分泌等功能，是目前再生醫(yī)學領域最熱門的“種子細胞”之一。其分化潛能與間充質干細胞（mesenchymal stem cells,MSCs）類似，能夠在體外培養(yǎng)中分化出多種中胚層來源的細胞，如肌細胞、軟骨細胞、成骨細胞、內皮細胞、神經(jīng)前體細胞等。ADSCs與間充質干細胞的免疫表型有90%以上相同，其細胞類型之間的一個顯著區(qū)別是ADSCs表面上有糖蛋白CD34的存在。根據(jù)國際脂肪干細胞治療與科學聯(lián)合會（IFATS）與國際細胞治療協(xié)會（ISCT）發(fā)表的聯(lián)合聲明，ADSCs是細胞表型鑒定為CD45-、CD235A-、CD31-和CD34+的細胞群體。它們與骨髓來源的細胞（BMSCs）不同，對CD36呈陽性，對CD106呈陰性。它們也能夠進行三重差異化[9]。也有研究表明ADSCs顯示干細胞標志物CD34、CD44、CD73、CD90和CD105的一致正表達[10]，不含有CD19、CD14和CD45。由于ADSCs表現(xiàn)出與周圍細胞相似的細胞表面免疫表型，因此認為ADSCs存在于脂肪組織的血管周圍區(qū)域、成熟脂肪細胞和脂肪細胞外基質（ECM）附近的小毛細血管之間[8]。脂肪來源干細胞分泌的生長因子，如血管內皮生長因子（VEGF）、肝細胞生長因子、成纖維細胞生長因子2（FGF-2）和IGF-1，都參與血管生成和脂肪組織再生[11]。Garza等[12]研究證實了ADSCs的旁分泌效應參與了新生血管的形成，增強了重建移植物的血管分布，從此增強移植物的存活。此外，ADSCs的成脂分化被認為是脂肪移植體積的重要組成部分[13-14]。ADSCs向成熟脂肪細胞的轉變發(fā)生在兩個階段：首先通過確定干細胞并將其分化成前脂肪細胞，隨后分化成以細胞內單個脂滴的積聚為特征的成熟脂肪細胞[11]。Xu等[15]的研究發(fā)現(xiàn)ADSCs與間充質細胞具有相似的形態(tài)和多元分化能力，且具有相似的細胞表型，即具有CD90和CD29表達，且不表達CD11b或CD45。前脂肪細胞和脂肪細胞這兩種細胞類型具有相似的增殖能力和干細胞能力。成熟的脂肪細胞是終末分化的細胞，具有一定的自我更新和替代成熟脂肪細胞的能力，因此，ADSCs在重建手術中具有較強脂肪組織再生能力，可以在重建手術中用作自體和異體移植物，其優(yōu)點在于脂肪吸收速度低、組織質量高，有著較好的發(fā)展前景。

1.2 ADSCs輔助的脂肪移植在乳腺癌患者乳房重建中的應用

近年來，隨著對脂肪干細胞生物學特性的研究不斷深入以及應用的開展，自體脂肪移植的臨床應用范圍更加廣泛，操作方式也不斷更新。從早期僅做軟組織凹陷填充，到后來通過負壓抽吸獲得顆粒脂肪，進行分離純化后再實施移植，如今通過自體ADSCs進行體外擴增后再與脂肪復合進行移植[16]。由于ADSCs的生物學特性，以及其易獲取、微創(chuàng)治療等特有優(yōu)勢，其輔助的脂肪移植在乳腺癌患者乳房重建中有著很大的發(fā)展?jié)摿ΑＳ醒芯匡@示，通過ADSCs輔助的脂肪移植技術，患者對乳房外觀以及整體滿意度均超過或等于平均滿意度[17]。

2 ADSCs輔助脂肪移植在乳腺癌患者中腫瘤學安全性的研究進展

雖然ADSCs輔助脂肪移植技術的效果已被基礎實驗及臨床廣泛證實，但是其在乳腺癌術后重建中的應用一直存在爭議，ADSCs及其所形成的微環(huán)境對乳腺癌細胞的作用是否會促進乳腺癌的進展是共同爭議的重點問題。目前開展的基礎實驗已經(jīng)發(fā)現(xiàn)ADSCs對乳腺癌的增殖、上皮間質化及乳腺癌腫瘤組織的血管新生具有一定的影響。

2.1 ADSCs對乳腺癌細胞增殖的影響

Zhao等[18]的研究中報道ADSCs可明顯增強乳腺癌細胞的增殖及轉移能力，并揭示了ADSCs可能是通過釋放某些細胞因子來促進乳腺腫瘤的增殖，在眾多由ADSCs分泌的細胞因子中，CXCL5水平的增加最顯著，并且是通過旁分泌和內分泌作用促進乳腺癌細胞增殖的關鍵因子。Eterno等[19]研究顯示，體外實驗中與ADSCs共同培養(yǎng)的乳腺癌細胞增殖率和侵襲能力增加。在體內，同時將乳腺癌細胞和ADSCs共注射到裸鼠中，結果顯示ADSCs不分化成脂肪細胞，而是整合到腫瘤基質中，加劇原發(fā)性乳腺癌細胞的致瘤性，形成的腫瘤體積較大并且高度血管化，后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)ADSCs可能是通過HGF/c-Met信號轉導來促進腫瘤發(fā)展，其結果傾向于乳腺癌細胞影響ADSCs行為，以維持其自身的生長和轉化，這是腫瘤發(fā)展和轉移擴散的保證。Gebremeskel等[20]通過培養(yǎng)小鼠脂肪來源的干細胞以及小鼠乳腺癌細胞，發(fā)現(xiàn)脂肪來源的干細胞促進乳腺癌細胞增殖以及體外和體內的侵襲能力。

但也有研究證明ADSCs在體外抑制腫瘤生長。Serhal等[21]在通過ADSCs與肝癌細胞共培養(yǎng)實驗中發(fā)現(xiàn)，肝癌細胞增殖率受到顯著抑制，細胞凋亡率增加。ADSCs能夠誘導非小細胞肺癌、肝癌、結腸癌和胃癌細胞死亡[22-25]。MSCs來源細胞可以促進某些類型的腫瘤生長，也可以抑制某些腫瘤的侵襲和轉移，這可以通過MSC來源的復雜性、所涉及的惡性細胞類型以及MSC與腫瘤細胞之間的相互作用來解釋。MSCs來源細胞的數(shù)量和微環(huán)境也可能影響腫瘤細胞的生長或抑制。Ryu等[26]的研究表明，高密度培養(yǎng)的ADSCs及其條件培養(yǎng)基已被證明能夠在體外抑制MCF-7細胞的生長，這是ADSCs在高密度培養(yǎng)中表達IFN-β而導致STAT1活化的結果。Sun等[27]使用類似于前期研究的動物模型，證明ADSCs并未增加腫瘤進展或轉移，而是抑制乳腺癌MDA-MB-231細胞的能力。ADSCs對乳腺癌細胞間質增殖是促進還是抑制，仍需通過進一步的研究來探索。

2.2 ADSCs對乳腺癌細胞上皮間質化的影響

上皮間質化（epithelial to mesenchymal transition,EMT）指細胞表型由上皮狀態(tài)向間質狀態(tài)轉變的過程，包括細胞極性的喪失、E-cadherin的表達下調、間質性標志基因表達上調以及侵襲能力加強[28]，發(fā)生EMT的腫瘤細胞會獲得轉移的潛能，是腫瘤發(fā)展、復發(fā)以及轉移的關鍵因素。

Rowan等[29]研究發(fā)現(xiàn)ADSCs在體外與MDAMB-231細胞共培養(yǎng)時常常圍繞MDA-MB-231細胞簇，而MDA-MB-231細胞發(fā)生遷移的情況增加。ADSCs增加MDA-MB-231細胞轉移的幾種機制中，最顯著的是腫瘤細胞中EMT的誘導，表明DSCs在異體移植模型中顯著增加MDA-MB-231癌細胞的遷移和轉移，這可能是由于促進了轉移過程的早期步驟。局部腫瘤微環(huán)境組織中的干細胞能夠與腫瘤細胞相互作用并且在腫瘤進展和生長中起關鍵作用，其中ADSCs對癌細胞的形態(tài)具有深遠影響，如以旁分泌的方式促進EMT，進而增強癌細胞遷移和侵襲能力。Xu等[30]在研究中發(fā)現(xiàn)ADSCs不僅可以通過旁分泌中TGF-β1信號轉導在MCF7細胞中引發(fā)EMT，而且在長時間共培養(yǎng)后也可以導致MCF7細胞維持穩(wěn)定的間充質狀態(tài)。Chen等[31]發(fā)現(xiàn)，經(jīng)ADSCs處理的MCF-7細胞間充質標志物Vimentin表達顯著上調，上皮標記物E-鈣黏蛋白表達下調，表明實驗中MCF-7細胞轉移可能是由ADSC分泌細胞因子誘導的EMT的結果。盡管目前的這些文獻都發(fā)現(xiàn)ADSCs可能促進乳腺癌細胞EMT，但是在原發(fā)腫瘤部位誘導EMT的刺激因素尚不明，缺乏體內實驗的證據(jù)，還有待進一步的探究。

2.3 ADSCs對乳腺癌血管新生的影響

腫瘤血管生成是腫瘤生長的關鍵，也是預后的重要影響因素。腫瘤細胞的生長和轉移取決于腫瘤組織中血管的形成及密度[32]。腫瘤細胞通過增加缺氧誘導因子-1α（HIF-1α）和VEGF的表達來募集骨髓來源的血管內皮祖細胞（BM-EPCs），兩者在血管生成過程中發(fā)揮重要作用[33]。內皮祖細胞和腫瘤細胞的相互作用可以增強血管生成，在腫瘤細胞的生長和轉移中起關鍵作用[34]?，F(xiàn)已證明ADSCs通過分泌生長因子來促進血管生成，并具有向血管內皮細胞分化的能力[35-37]。Chandler等[38]研究表明，乳腺癌細胞信號轉導可能破壞正常的ADSCs功能，形成促進腫瘤發(fā)生的物理化學微環(huán)境，乳腺癌細胞分泌的可溶性因子通過指導ADSCs的行為來增強腫瘤基質中的促血管生成細胞群。Li等[39]研究表明，c-Kit+ADSCs可以通過c-Kit和IL-3的協(xié)同效應招募EPC來促進乳腺癌的腫瘤血管生成和生長，并建議在干細胞增強脂肪移植的重建工作中，可能需要鑒定ADSCs的不同表型，應避免如c-Kit+表型的ADSCs用于乳房再造。Wang等[40]研究表明ADSCs分泌的CXCL1/8可以促進乳腺癌細胞MCF7和ZR-75-30生長，并且促進乳腺癌血管生成。從以上的研究可以發(fā)現(xiàn)，ADSCs對于腫瘤血管新生有一定的促進作用，腫瘤的血管生成影響著乳腺癌患者的預后，進一步表明ADSCs對于血管新生的作用也將是今后的研究方向。

2.4 ADSCs在乳腺癌患者中腫瘤學安全性的臨床研究

很多臨床研究的結果并不鼓勵在癌癥患者中使用ADSCs進行乳房重建，ADSCs對乳腺癌的增殖、上皮間質化、血管生成的影響及其旁分泌的作用研究都提示了其在腫瘤安全性方面的影響，這些腫瘤微環(huán)境中錯綜復雜的相互作用也說明了ADSCs為乳腺癌生長創(chuàng)造出了良好的環(huán)境，促進了乳腺癌的生長、惡性進展以及浸潤轉移，并很可能提高乳腺癌的復發(fā)率。如Chaput等[41]的臨床報告顯示，癌癥患者在腫瘤根除后進行脂肪移植更容易出現(xiàn)復發(fā)的情況。Petit等[42-43]篩選了歐洲腫瘤研究所（IEO）乳腺癌數(shù)據(jù)庫中的321名患者，發(fā)現(xiàn)自體脂肪移植的上皮內瘤變患者（n=37）局部復發(fā)率增加（10.8%），他們后續(xù)的隊列研究中得出自體脂肪移植會增加術后復發(fā)的風險，尤其是上皮內瘤變的患者。但也有一些臨床研究表明乳房腫瘤切除后脂質填充與乳腺癌復發(fā)率無關。如Kronowitz等[44]進行的回顧性研究中，篩選了34年間719名接受乳房腫瘤切除后脂質填充的患者，局部或全身復發(fā)或第二乳腺癌并沒有增加。盡管乳腺癌患者術后進行脂肪移植乳房重建，ADSCs的再生特性被證明能夠獲得良好的美學效果，改善組織的健康狀況，但是，如果保乳手術后殘留的癌細胞持續(xù)存在，ADSCs可能是癌癥復發(fā)的促進因素，可能加劇乳腺癌細胞的攻擊性和轉移性擴散，這在腫瘤學安全性上需要謹慎考慮。

3 問題與展望

ADSCs在自體脂肪移植中的輔助應用是未來的發(fā)展趨勢，目前ADSCs對乳腺癌發(fā)展的作用機制并不明確，但應用在乳腺癌術后重建患者中依舊有風險，其腫瘤學安全性在各個方面都有待更深入的研究，臨床方面的應用也各有爭論，所以在乳房重建時如何做到利用ADSCs的再生功能實現(xiàn)重建的良好美學效果，同時又降低術后復發(fā)的風險，實現(xiàn)腫瘤學安全性，還需要進行良好設計的隨機對照試驗，并進行長期的隨訪工作，制定出脂肪干細胞移植的適應證以及相關手術操作的標準化，以減少復發(fā)風險。此外，乳腺癌術后進行脂肪干細胞移植的時機以及移植手術患者的選擇也是一個值得考慮的問題。