子宮來源間充質(zhì)干細(xì)胞對婦科惡性腫瘤生物學(xué)行為的影響

鄭麗紅 胡曉麗 朱雪瓊

間充質(zhì)干細(xì)胞(mesenchymal stem cell，MSC)是具有趨化腫瘤能力的多能干祖細(xì)胞，可從子宮相關(guān)組織中獲得，如臍帶、蛻膜、子宮內(nèi)膜等[1～4]。近年來研究表明，間充質(zhì)干細(xì)胞可作為載體攜帶抗腫瘤藥物或者各種基因來靶向治療惡性腫瘤，但是，間充質(zhì)干細(xì)胞會影響惡性腫瘤的生物學(xué)行為，包括婦科惡性腫瘤[5～20]。目前國內(nèi)外關(guān)于子宮來源間充質(zhì)干細(xì)胞對婦科惡性腫瘤細(xì)胞生物學(xué)行為的影響報道不一[5～16]。本文就子宮來源間充質(zhì)干細(xì)胞對婦科惡性腫瘤生物學(xué)行為的影響進(jìn)行綜述。

一、臍帶MSC對婦科惡性腫瘤的影響

1.臍帶MSC對婦科惡性腫瘤增殖的影響

(1)乳腺癌：韓麗鑫等[5]構(gòu)建荷瘤乳腺癌細(xì)胞MCF-7裸鼠模型，待腫瘤生長至50mm3時，經(jīng)尾靜脈注射人臍帶MSC 4×104個/毫升(低劑量)、2×105個/毫升(中劑量)、1×106個/毫升(高劑量)，對照組注射生理鹽水。連續(xù)觀察6周發(fā)現(xiàn)，MSC各劑量組腫瘤增長速度與對照組相比均減慢，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義；6周后剝離腫瘤，稱重后發(fā)現(xiàn)，各劑量組的腫瘤重量與對照組相比也有下降趨勢，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義。提示臍帶MSC對乳腺癌的在體生長無明顯影響。有研究者與韓麗鑫等[5]持相同觀點，認(rèn)為臍帶MSC對乳腺癌的生長沒有影響[6]。Di等[7]將乳腺癌細(xì)胞MDA-MB-231、MCF-7無血清培養(yǎng)24h后，分別更換為老化的人臍帶MSC(H2O2誘導(dǎo)、第45代)培養(yǎng)基上清液、正常的人臍帶MSC(第5代)培養(yǎng)基上清液或普通培養(yǎng)基培養(yǎng)48h，發(fā)現(xiàn)老化MSC培養(yǎng)基上清液組中MDA-MB-231和MCF-7的細(xì)胞數(shù)均較普通培養(yǎng)基組明顯增加，而正常MSC組與普通培養(yǎng)基組之間比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義；將MDA-MB-231單獨注射或分別和正常MSC、老化MSC共同注射至裸鼠皮下，每組8只裸鼠，在注射第3天，老化MSC組8只裸鼠均可見明顯結(jié)節(jié)，而正常MSC組僅4只看到明顯結(jié)節(jié)，腫瘤細(xì)胞單獨注射組僅3只觀察到結(jié)節(jié)。6周后測量腫瘤體積和重量發(fā)現(xiàn)，老化MSC組的腫瘤體積和重量明顯高于正常MSC組與普通培養(yǎng)基組，而正常MSC組與普通培養(yǎng)基組之間比較，差異則無統(tǒng)計學(xué)意義，提示正常臍帶MSC對乳腺癌細(xì)胞的增殖無明顯影響，而老化臍帶MSC在體內(nèi)、體外均能促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞的增殖。

也有研究者發(fā)現(xiàn)臍帶MSC能夠促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞的增殖。吳曉東等[8]將細(xì)胞或基質(zhì)膠混懸液注射到NOD/SCID小鼠第4個乳腺的脂肪墊下，空白組單獨注射MCF-7，試驗組1注射MCF-7和基質(zhì)膠混懸液，試驗組2注射人臍帶MSC、MCF-7和基質(zhì)膠混懸液，8周后發(fā)現(xiàn)空白組成瘤率低且體積小(3.0±0.5mm3)，試驗組1腫瘤體積稍增大(5.0±0.6mm3)，而試驗組2的腫瘤體積明顯增大(9.0±0.6mm3)，提示臍帶MSC能促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞MCF-7增殖。左偉敏等[9]將Luminal B型乳腺癌細(xì)胞BT474與人臍帶MSC共培養(yǎng)72h，對照組單獨培養(yǎng)腫瘤細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)共培養(yǎng)組細(xì)胞密度明顯增加，進(jìn)一步通過細(xì)胞生長增殖分析實驗發(fā)現(xiàn)共培養(yǎng)組細(xì)胞存活比例是對照組的148.06%，提示臍帶MSC促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞BT474增殖。

然而，有研究者卻發(fā)現(xiàn)臍帶MSC能夠抑制乳腺癌細(xì)胞的增殖。Ma等[10]將乳腺腫瘤干細(xì)胞(MDA-MB-231、MCF-7及原代乳腺癌細(xì)胞來源)分別和成纖維細(xì)胞、人臍帶MSC共培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)3種乳腺腫瘤干細(xì)胞與MSC共培養(yǎng)后克隆形成數(shù)均較腫瘤細(xì)胞單獨培養(yǎng)組明顯減少，而成纖維細(xì)胞對腫瘤細(xì)胞克隆形成無明顯影響；同時也發(fā)現(xiàn)當(dāng)MSC與腫瘤干細(xì)胞的比例為1∶4和1∶2時，腫瘤細(xì)胞數(shù)均明顯減少；通過在體實驗表明，低劑量(0.5×106個/毫升)的MSC對乳腺腫瘤干細(xì)胞的生長沒有影響，而中劑量(1×106個/毫升)及高劑量(3×106個/毫升)的MSC顯著抑制乳腺腫瘤干細(xì)胞的生長。說明一定數(shù)量的臍帶MSC能夠抑制乳腺腫瘤干細(xì)胞的增殖。Gauthaman等[11]用50%、70%、100%的人臍帶MSC培養(yǎng)基上清液培養(yǎng)乳腺癌細(xì)胞系MDA-MB-231，對照組為普通培養(yǎng)基培養(yǎng)，72h后采用四甲基偶氮唑鹽微量酶反應(yīng)比色法(methyl thiazolyl tetrazolium，MTT)檢測，結(jié)果顯示細(xì)胞生長抑制率分別為16.39%、20.73%、22.96%，3種不同比例的臍帶MSC培養(yǎng)基上清液均能夠顯著抑制MDA-MB-231細(xì)胞生長；同時，該研究將蛋白含量為5、10、15μg/ml的臍帶MSC細(xì)胞裂解液加入乳腺癌細(xì)胞MDA-MB-231中，與對照組(0μg/ml組)相比，發(fā)現(xiàn)三者的細(xì)胞生長抑制率分別是39.66%、46.36%和49.10%，3個不同濃度的臍帶MSC細(xì)胞裂解液均顯著抑制乳腺癌細(xì)胞的生長。通過5-溴脫氧尿嘧啶核苷(5-Bromo-2-deoxyuridine，BrdU)檢測發(fā)現(xiàn)，50%的MSC培養(yǎng)基上清液和蛋白含量為15μg/ml的MSC細(xì)胞裂解液對腫瘤細(xì)胞生長抑制達(dá)13.64%、40.91%。因此，臍帶MSC培養(yǎng)基上清液和MSC細(xì)胞裂解液均可抑制乳腺癌細(xì)胞的增殖，且臍帶MSC細(xì)胞裂解液對乳腺癌細(xì)胞增殖的抑制更明顯。

(2)宮頸癌:林琳等[12]將人臍帶MSC與宮頸癌細(xì)胞HeLa在體外共培養(yǎng)48h后，發(fā)現(xiàn)共培養(yǎng)組的細(xì)胞增殖力(A450值：1.191±0.058)與HeLa細(xì)胞單獨培養(yǎng)組的細(xì)胞增殖力(A450值：1.172±0.069)無明顯差異。此外，將人臍帶MSC(1×105個/毫升)與HeLa細(xì)胞(1×106個/毫升)按1∶10混合后接種于裸鼠皮下，18天后觀察發(fā)現(xiàn)混合接種MSC、HeLa細(xì)胞組的腫瘤體積(1.46±0.10mm3)和重量(1.80±0.12g)均顯著高于單純接種HeLa細(xì)胞組的體積(0.850±0.043mm3)和重量(1.10±0.05g)，提示人臍帶MSC對體外HeLa細(xì)胞的增殖雖然沒有影響，但是可以促進(jìn)HeLa細(xì)胞在體內(nèi)的生長。

然而，有學(xué)者卻持有不同觀點。劉華等[13]將人臍帶MSC或其MSC培養(yǎng)基上清液與宮頸癌細(xì)胞HeLa共培養(yǎng)72h，對照組為普通培養(yǎng)基培養(yǎng)的HeLa細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)HeLa細(xì)胞增殖力隨著MSC比例(1/9、1/5、1/3、1/2、2/3、3/4)或MSC培養(yǎng)基濃度(5%、10%、20%、40%、60%)的增加而逐漸下降。進(jìn)一步通過集落形成實驗結(jié)果顯示，MSC條件培養(yǎng)液可抑制HeLa細(xì)胞集落形成能力。認(rèn)為MSC在體外可以抑制HeLa細(xì)胞增殖。劉世凱等[14]的研究也有類似的發(fā)現(xiàn)。因此，臍帶MSC對HeLa細(xì)胞增殖的影響可能和臍帶MSC的濃度以及共培養(yǎng)時間有關(guān)，尚待進(jìn)一步研究。

(3)卵巢癌:楊園園等[15]將綠色熒光蛋白(green fluorescent protein，GFP)標(biāo)記的人臍帶MSC與紅色熒光蛋白mcherry標(biāo)記的卵巢癌細(xì)胞OVCAR-3、SKOV-3按3∶2共培養(yǎng)，在第3、5、7天計數(shù)紅色和綠色熒光，發(fā)現(xiàn)紅色熒光標(biāo)記的卵巢癌細(xì)胞數(shù)分別為36.1%、38.1%、73.3%，腫瘤細(xì)胞比例逐漸上升，說明人臍帶MSC促進(jìn)卵巢癌細(xì)胞的增殖。

然而，也有研究發(fā)現(xiàn)臍帶MSC會抑制卵巢癌細(xì)胞的增殖。向江東等[16]用人臍帶MSC培養(yǎng)基上清液培養(yǎng)SKOV-3細(xì)胞24、48和72h，對照組用普通培養(yǎng)基，發(fā)現(xiàn)SKOV-3細(xì)胞增殖活力隨條件培養(yǎng)基作用時間增加而顯著下降，細(xì)胞增殖的抑制率分別為17.08%、35.36%、46.83%。提示臍帶MSC抑制卵巢癌細(xì)胞的增殖。Gauthaman等[11]用50%、70%、100%的臍帶來源MSC培養(yǎng)基上清液培養(yǎng)卵巢癌細(xì)胞系TOV-112D，通過MTT法檢測發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞生長抑制率分別為2.05%、3.44%、8.67%；將蛋白含量為5、10、15μg/ml的臍帶MSC細(xì)胞裂解液加入卵巢癌細(xì)胞TOV-112D中，發(fā)現(xiàn)三者的細(xì)胞生長抑制率分別是36.84%、56.84%和60.00%；通過BrdU方法比較發(fā)現(xiàn)，50%的MSC培養(yǎng)基上清液和蛋白含量為15μg/ml的MSC細(xì)胞裂解液對腫瘤細(xì)胞生長抑制達(dá)8.33%、34.33%，提示臍帶MSC抑制卵巢癌細(xì)胞的增殖，尤其是臍帶MSC細(xì)胞裂解液的抑制作用更著。

2.臍帶MSC對婦科惡性腫瘤凋亡的影響

(1)乳腺癌：Ma等[10]分別將3種不同來源的乳腺腫瘤干細(xì)胞(分別來源于MDA-MB-231、MCF-7及原代乳腺癌細(xì)胞)和人臍帶MSC共培養(yǎng)，通過流式細(xì)胞儀檢測細(xì)胞周期發(fā)現(xiàn)，乳腺癌干細(xì)胞和MSC共培養(yǎng)組中MDA-MB-231、MCF-7及原代乳腺癌細(xì)胞來源的腫瘤干細(xì)胞其G2/M期的比例分別從乳腺癌干細(xì)胞單獨培養(yǎng)組的6.20%±2.00%、7.06%±1.95%和4.86%±1.60%增長至14.31%±2.60%、12.35%±3.07%和15.39%±3.34%。檢測細(xì)胞凋亡發(fā)現(xiàn)，3種細(xì)胞的凋亡率均明顯增加，其凋亡率分別增長為26.55%±5.97%、25.80%±4.28%和29.10%±4.10%，均較乳腺腫瘤干細(xì)胞單獨培養(yǎng)組的凋亡率(<5%)顯著增長，說明臍帶MSC能夠通過阻滯乳腺癌細(xì)胞周期，從而促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞的凋亡。Gauthaman等[11]將50%的人臍帶MSC培養(yǎng)基上清液和蛋白含量為15μg/ml的MSC細(xì)胞裂解液加入到乳腺癌細(xì)胞MDA-MB-231中，發(fā)現(xiàn)其凋亡率分別較對照組(普通培養(yǎng)基)增加了13.35%、17.52%，說明臍帶MSC培養(yǎng)基的上清液和細(xì)胞裂解液均能促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞凋亡。

(2)宮頸癌：劉華等[13]將人臍帶MSC或其條件培養(yǎng)基與宮頸癌細(xì)胞HeLa共培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)MSC條件培養(yǎng)基上調(diào)HeLa細(xì)胞中促凋亡分子P53、Bax及caspase-3基因表達(dá)，下調(diào)凋亡抑制因子Bcl-2及survivin表達(dá)，提示臍帶MSC可以促進(jìn)宮頸癌細(xì)胞的凋亡。

(3)卵巢癌:向江東等[16]用人臍帶MSC培養(yǎng)基上清液培養(yǎng)SKOV-3細(xì)胞24、48以及72h，對照組用普通培養(yǎng)基，通過碘化丙啶(propidium iodide，PI)染色發(fā)現(xiàn)與對照組相比，SKOV-3細(xì)胞隨條件培養(yǎng)基作用時間的增加凋亡細(xì)胞逐漸增多。提示臍帶MSC促進(jìn)卵巢癌細(xì)胞的凋亡。Gauthaman等[11]也發(fā)現(xiàn)人臍帶MSC能夠促進(jìn)卵巢癌細(xì)胞的凋亡。

綜上可知，臍帶MSC能促進(jìn)乳腺癌、宮頸癌和卵巢癌等腫瘤細(xì)胞的凋亡。

3.臍帶MSC對婦科惡性腫瘤侵襲和遷移的影響

(1)乳腺癌：Gauthaman等[11]用50%的人臍帶MSC培養(yǎng)基的上清液和蛋白含量為15μg/ml的MSC細(xì)胞裂解液處理乳腺癌細(xì)胞MDA-MB-231發(fā)現(xiàn)，腫瘤細(xì)胞的遷移率分別下降21.14%、32.97%，可見臍帶MSC培養(yǎng)基的上清液和細(xì)胞裂解液均可明顯抑制乳腺癌細(xì)胞的遷移。

但是，有研究卻發(fā)現(xiàn)臍帶MSC促進(jìn)乳腺癌的遷移。韓麗鑫等[5]構(gòu)建荷瘤乳腺癌細(xì)胞MCF-7裸鼠，待腫瘤生長至50mm3時，經(jīng)尾靜脈注射人臍帶MSC 4×104個/毫升(低劑量組)、2×105個/毫升(中劑量組)、1×106個/毫升(高劑量組)，對照組注射生理鹽水。6周后發(fā)現(xiàn)中高劑量組各有1只動物出現(xiàn)肺轉(zhuǎn)移，提示臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞可促進(jìn)乳腺癌的轉(zhuǎn)移。Di等[7]將老化的人臍帶MSC培養(yǎng)基上清液、正常的人臍帶MSC培養(yǎng)基上清液或普通培養(yǎng)基和MDA-MB-231間接共培養(yǎng)一定時間，發(fā)現(xiàn)各組細(xì)胞遷移數(shù)分別為346.7±6.8、159.2±3.7和84.4±5.4，提示臍帶MSC培養(yǎng)基上清液能夠促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞的遷移，尤其是老化的臍帶MSC。

(2)卵巢癌:Gauthaman等[11]還發(fā)現(xiàn)人臍帶MSC可抑制卵巢癌細(xì)胞的遷移。將50%的臍帶來源MSC培養(yǎng)基上清液和蛋白含量為15μg/ml的MSC細(xì)胞裂解液加入到卵巢癌細(xì)胞TOV-112D中，其遷移率較對照組(普通培養(yǎng)基)分別下降了26.08%、38.93%。

有關(guān)臍帶MSC對婦科惡性腫瘤侵襲和遷移的影響的研究尚少，仍有待進(jìn)一步研究。

二、蛻膜MSC對婦科惡性腫瘤的影響

1.蛻膜MSC對婦科惡性腫瘤增殖的影響

乳腺癌：Vegh等[17]用甲基亞硝基脲(N-nitroso-N-methylurea，NMU)誘導(dǎo)小鼠形成乳腺癌，通過尾靜脈每周注射人蛻膜MSC 1.5×106個/毫升，持續(xù)注射5周，對照組注射培養(yǎng)基，第10周處死并分析腫瘤數(shù)量及原發(fā)腫瘤體積、重量發(fā)現(xiàn)，MSC組形成的腫瘤數(shù)量較對照組明顯減少，原發(fā)腫瘤體積、重量亦較對照組明顯減小，提示蛻膜MSC能抑制乳腺腫瘤的形成及生長。

2.蛻膜MSC對婦科惡性腫瘤侵襲和遷移的影響

(1)卵巢癌：So等[18]將人蛻膜MSC與卵巢癌細(xì)胞IGROV-1、SKOV-3按1∶1共培養(yǎng)1周，通過細(xì)胞因子芯片分析，發(fā)現(xiàn)共培養(yǎng)組的培養(yǎng)基中IL-6的分泌增加。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，用IL-6處理卵巢癌細(xì)胞后，通過Western blot法及RT-PCR檢測發(fā)現(xiàn)，處理組的MMP-2、MMP-9的表達(dá)較未處理組明顯增加，Snail表達(dá)增加、E-cadherin表達(dá)下降，通過劃痕實驗和侵襲實驗發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞的遷移和侵襲能力也明顯增加，提示蛻膜MSC通過IL-6促進(jìn)卵巢癌細(xì)胞的上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化，從而促進(jìn)其侵襲和轉(zhuǎn)移。

(2)子宮內(nèi)膜癌：So等[18]也發(fā)現(xiàn)人蛻膜MSC可以通過IL-6促進(jìn)子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞Ishikawa的上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化，從而促進(jìn)其侵襲和轉(zhuǎn)移。

三、其他MSC對婦科惡性腫瘤的影響

有研究發(fā)現(xiàn)，羊水和子宮內(nèi)膜來源MSC也能夠抑制婦科惡性腫瘤的增殖。Ghafarzadeh等[19]將人羊水MSC與乳腺癌細(xì)胞T47D共培養(yǎng)5天，發(fā)現(xiàn)共培養(yǎng)組較腫瘤細(xì)胞單獨培養(yǎng)組的細(xì)胞增殖活性明顯下降，提示羊水MSC抑制乳腺癌細(xì)胞的增殖。Bu等[20]用人月經(jīng)血來源的子宮內(nèi)膜MSC培養(yǎng)基上清液處理卵巢癌細(xì)胞SKOV-3、HO-8910，發(fā)現(xiàn)隨著MSC培養(yǎng)基濃度(0、50%、100%)的增加，細(xì)胞增殖力逐漸下降，并呈現(xiàn)濃度依賴；將SKOV-3和人子宮內(nèi)膜MSC混合后注射到裸鼠皮下，以單獨注射卵巢癌細(xì)胞作為對照組。在注射后的第14、28天，發(fā)現(xiàn)混合注射組的腫瘤體積明顯小于對照組，同時也發(fā)現(xiàn)混合注射組的腫瘤重量明顯小于對照組，故推測人子宮內(nèi)膜MSC在體內(nèi)和體外均能抑制卵巢癌細(xì)胞的增殖。

四、展 望

近年來，MSC的腫瘤靶向性使其成為細(xì)胞治療研究的一大熱點。研究發(fā)現(xiàn)，間充質(zhì)干細(xì)胞可作為載體細(xì)胞攜帶TRAIL、IL-21、IFN-β等因子靶向治療腫瘤[5～7]。然而，MSC會影響惡性腫瘤的生物學(xué)行為，包括婦科惡性腫瘤。并且，子宮來源間充質(zhì)干細(xì)胞對婦科惡性腫瘤生物學(xué)行為的影響報道不一。因此，本文就子宮來源間充質(zhì)干細(xì)胞對婦科惡性腫瘤生物學(xué)行為的影響進(jìn)行綜述。筆者研究發(fā)現(xiàn)，臍帶MSC能促進(jìn)乳腺癌、宮頸癌和卵巢癌細(xì)胞的凋亡，但是臍帶MSC對乳腺癌、宮頸癌和卵巢癌細(xì)胞增殖的影響尚無定論；蛻膜MSC抑制乳腺癌的生長、促進(jìn)卵巢癌和子宮內(nèi)膜癌的侵襲和遷移；羊水MSC抑制乳腺癌的增殖；子宮內(nèi)膜MSC抑制卵巢癌細(xì)胞的增殖。子宮來源MSC對婦科惡性腫瘤確實有作用，并且可能和MSC的作用濃度和作用時間相關(guān)，但是MSC對婦科惡性腫瘤生物學(xué)行為的影響尚無定論。因此，無論選取何種組織來源的間充質(zhì)干細(xì)胞作為靶向載體治療婦科惡性腫瘤時，其生物安全性問題都有待于進(jìn)一步研究。