乳腺癌中癌相關(guān)成纖維細(xì)胞的異質(zhì)性、免疫調(diào)節(jié)及靶向治療作用

鐘鳳梅，黃劍

(廣東醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院病理診斷與研究中心，廣東 湛江 524001)

乳腺癌組織主要由腫瘤細(xì)胞及其周圍腫瘤微環(huán)境構(gòu)成，腫瘤微環(huán)境中富含多種異質(zhì)性細(xì)胞群體，包括癌相關(guān)成纖維細(xì)胞(cancer-associated fibroblasts，CAFs)、血管內(nèi)皮細(xì)胞、脂肪細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、免疫細(xì)胞以及干細(xì)胞等，腫瘤微環(huán)境為乳腺癌細(xì)胞的增殖提供了充足的生存空間及營養(yǎng)物質(zhì)[1]。腫瘤微環(huán)境可維持腫瘤干細(xì)胞的特性，還可促進(jìn)慢性炎癥形成、腫瘤血管生成、侵襲和轉(zhuǎn)移。CAFs是乳腺癌腫瘤微環(huán)境中的最主要成分，占50%～70%[2]，并作為腫瘤微環(huán)境中最豐富的間質(zhì)細(xì)胞，通過分泌多種細(xì)胞因子、趨化因子、代謝物、蛋白酶以及細(xì)胞外基質(zhì)蛋白等參與多種信號通路，實(shí)現(xiàn)與腫瘤細(xì)胞的相互作用，進(jìn)而促進(jìn)乳腺癌的發(fā)生、發(fā)展、浸潤與轉(zhuǎn)移。CAFs能分泌多種膠原蛋白和代謝酶，重構(gòu)腫瘤間質(zhì)，在癌巢周圍形成致密堅(jiān)實(shí)的物理屏障，阻斷化療和靶向藥物殺死腫瘤細(xì)胞的作用。此外，CAFs分泌的多種免疫因子與免疫細(xì)胞相互作用，引起免疫微環(huán)境的改變，從而降低乳腺癌的治療效果[3-4]?；贑AFs促進(jìn)癌癥的生長、調(diào)控及重塑腫瘤微環(huán)境等方面的重要作用，CAFs成為乳腺癌治療的新靶點(diǎn)。現(xiàn)就乳腺癌中CAFs的異質(zhì)性、免疫調(diào)節(jié)及潛在的CAFs靶向治療作用予以綜述。

1 CAFs的異質(zhì)性

1971年，成肌纖維細(xì)胞在切口愈合中被首次識別，2006年被定義為可表達(dá)平滑肌肌動蛋白(α-smooth muscle actin，α-SMA)的活化的成纖維細(xì)胞，即CAFs，又稱為肌成纖維細(xì)胞、腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞、癌旁成纖維細(xì)胞或反應(yīng)性成纖維細(xì)胞[5-6]。光學(xué)顯微鏡下CAFs的形態(tài)與正常成纖維細(xì)胞(normal fibroblasts，NFs)相似，呈圓形、橢圓形、紡錘形，細(xì)胞核不規(guī)則，含豐富的嗜堿性細(xì)胞質(zhì)，常常出現(xiàn)在炎細(xì)胞浸潤、黏液樣變性或纖維化間質(zhì)中，亦可包圍腫瘤組織呈旋渦狀排列，是形成乳腺癌間質(zhì)反應(yīng)的主要細(xì)胞成分。電子顯微鏡下CAFs細(xì)胞質(zhì)中含大量的彈性纖維、游離核糖體、豐富的粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)以及發(fā)達(dá)的高爾基體，細(xì)胞質(zhì)外圍可觀察到纖維連接蛋白和肌絲[7]。與腫瘤細(xì)胞一樣，CAFs具有高度異質(zhì)性，常處于動態(tài)變化中。靜息狀態(tài)下，與結(jié)締組織內(nèi)NFs一樣，CAFs負(fù)責(zé)合成細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix，ECM)，支持和構(gòu)建組織骨架，并參與組織傷口修復(fù)和組織衰老的過程；激活狀態(tài)下，CAFs遷移到腫瘤間質(zhì)中，且容易轉(zhuǎn)化，促進(jìn)乳腺癌的發(fā)展[6]。因此，通常將CAFs視為腫瘤發(fā)生發(fā)展過程中的動態(tài)變化狀態(tài)，而非獨(dú)立的細(xì)胞群體。CAFs的異質(zhì)性不僅體現(xiàn)在形態(tài)上，也體現(xiàn)在來源、亞群種類以及生物標(biāo)志物等方面。

1.1CAFs來源的多樣性 CAFs的來源主要有：①由腫瘤細(xì)胞分泌的多種因子激活腫瘤間質(zhì)中靜息態(tài)NFs產(chǎn)生，被認(rèn)為是CAFs的重要來源，其機(jī)制可能是乳腺癌細(xì)胞通過旁分泌或自分泌的方式分泌某些生長因子或細(xì)胞因子[如轉(zhuǎn)化生長因子(transforming growth factor，TGF)-β]作用于NFs，促進(jìn)其分化為CAFs；②由CXC趨化因子配體16刺激骨髓來源干細(xì)胞分化產(chǎn)生，包括骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞和造血干細(xì)胞；③由乳腺癌上皮細(xì)胞通過上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化以及血管內(nèi)皮細(xì)胞通過內(nèi)皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化產(chǎn)生；④由血管平滑肌細(xì)胞及周細(xì)胞轉(zhuǎn)化而來；⑤由人脂肪源性干細(xì)胞轉(zhuǎn)化而來；⑥腫瘤間質(zhì)細(xì)胞內(nèi)維生素A的缺乏導(dǎo)致間質(zhì)細(xì)胞高表達(dá)α-SMA，誘導(dǎo)腫瘤間質(zhì)細(xì)胞(如肝臟星形細(xì)胞)向CAFs轉(zhuǎn)化[8]。

1.2CAFs亞群的多樣性 在基因角度上，CAFs來源的多樣性決定著其亞群的多樣性，雖然目前無法確切識別和分離出CAFs的具體亞群和數(shù)量，但可以通過識別CAFs表面的某些分子標(biāo)志物區(qū)分CAFs亞群，探討其生物學(xué)功能。表達(dá)α-SMA的CAFs亞群與肌成纖維細(xì)胞具有相同的生物學(xué)特征，可引起細(xì)胞收縮遷移和基質(zhì)蛋白分泌，并通過旁分泌與腫瘤細(xì)胞相互作用[9]；表達(dá)CD146的CAFs亞群可增加乳腺癌雌激素受體的表達(dá)，提高內(nèi)分泌治療的敏感性[10]；表達(dá)CD44的CAFs亞群可激活Hedgehog信號通路促進(jìn)胰島素樣生長因子2的表達(dá)，引起紫杉醇耐藥[11]；表達(dá)CD10和GPR77的CAFs亞群通過補(bǔ)體信號激活核因子κB維持腫瘤干細(xì)胞特性，促進(jìn)乳腺癌耐藥[12]；表達(dá)組織相容性復(fù)合物(major histocompatibility complex，MHC)Ⅱ和CD74的CAFs亞群參與調(diào)節(jié)T細(xì)胞的發(fā)育和啟動[13]；表達(dá)程序性細(xì)胞死亡配體(programmed cell death-ligand，PD-L)1和PD-L2的CAFs亞群通過激活Toll樣受體4 或γ干擾素信號通路，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞逃避免疫監(jiān)視[14]?？傊?，CAFs作為腫瘤微環(huán)境中的異質(zhì)性細(xì)胞群體，具有不同的子集和亞群以及不同的表型和功能，在惡性腫瘤進(jìn)展中可起到抑癌或促癌的雙重作用[15]。未來應(yīng)從CAFs細(xì)胞、分子和功能方面區(qū)分CAFs亞群，細(xì)化CAFs分子標(biāo)記組合，對不同組織腫瘤亞群和抗腫瘤亞群進(jìn)行分類，鑒定出具有促進(jìn)腫瘤特性的CAFs群體，通過識別某些特定的分子標(biāo)記定義CAFs亞型，并了解它們的功能和機(jī)制。

1.3CAFs生物標(biāo)志物多樣性 CAFs生物學(xué)標(biāo)志物的表達(dá)亦呈多樣性。表達(dá)于CAFs，可用于評估腫瘤預(yù)后良好的標(biāo)志物有成纖維細(xì)胞活化蛋白[16]、基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMP)-2、MMP-9[17]等；可用于評估腫瘤預(yù)后不良的標(biāo)志物有α-SMA(目前臨床應(yīng)用最廣的標(biāo)志物之一)、平足蛋白、成纖維細(xì)胞特異蛋白-1[18]、波形蛋白、細(xì)胞黏合素C[19]等。MHCⅡ是最近新發(fā)現(xiàn)的CAFs生物學(xué)標(biāo)志物，可能與腫瘤的免疫調(diào)節(jié)有關(guān)[13]。雖然CAFs可來源于上皮細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞，但CAFs均不表達(dá)上皮或內(nèi)皮標(biāo)志物，如細(xì)胞角蛋白、血小板內(nèi)皮細(xì)胞黏附分子(CD31和CD34)。盡管這些CAFs標(biāo)志物可用于預(yù)測人類乳腺癌的預(yù)后，但由于CAFs亞群的多樣性，目前尚未發(fā)現(xiàn)可作為乳腺癌預(yù)后獨(dú)立預(yù)測因子的具體特異性標(biāo)志物類型。

2 CAFs對乳腺癌的免疫調(diào)節(jié)

乳腺癌的進(jìn)展受到多因素的作用，不僅是單個(gè)腫瘤細(xì)胞的克隆性增殖，亦受腫瘤間質(zhì)成分的影響以及腫瘤微環(huán)境中多種信號通路的調(diào)控，其中腫瘤細(xì)胞以細(xì)胞因子、趨化因子、生長因子、黏附分子為傳遞信號與CAFs進(jìn)行信息交流，共同搭建動態(tài)網(wǎng)絡(luò)——腫瘤微環(huán)境，并共同調(diào)控腫瘤微環(huán)境中的免疫應(yīng)答反應(yīng)[20-21]。

2.1CAFs對免疫細(xì)胞的調(diào)節(jié) CAFs是免疫逃避的關(guān)鍵細(xì)胞。因其異質(zhì)性以及功能的多樣性，被認(rèn)為CAFs可吸引間充質(zhì)干細(xì)胞、髓源性抑制細(xì)胞、CD4+CD25+叉頭框蛋白3+調(diào)節(jié)性T細(xì)胞等具有抑制T細(xì)胞和自然殺傷細(xì)胞(natural killer cell，NK細(xì)胞)，介導(dǎo)各種免疫細(xì)胞亞群進(jìn)入腫瘤微環(huán)境，并通過分泌某些細(xì)胞因子和(或)趨化因子抑制免疫細(xì)胞的功能，尤其是抑制調(diào)節(jié)性T細(xì)胞、細(xì)胞毒素T細(xì)胞、NK細(xì)胞、腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞等免疫細(xì)胞的功能，促進(jìn)乳腺癌的進(jìn)展[21-22]。一方面，CAFs能夠抑制效應(yīng)T細(xì)胞的增殖，并通過分泌CXC趨化因子配體12，吸引CD4+CD25+T淋巴細(xì)胞進(jìn)入腫瘤間質(zhì)，將其轉(zhuǎn)化為CD25+叉頭框蛋白3+T細(xì)胞，引起三陰性乳腺癌腫瘤微環(huán)境出現(xiàn)免疫抑制，產(chǎn)生耐藥；另一方面，CAFs可釋放一氧化氮直接抑制CD4+CD8+T細(xì)胞的增殖，并通過分泌白細(xì)胞介素-4、白細(xì)胞介素-6等引起M2型巨噬細(xì)胞數(shù)量增多，進(jìn)而抑制T細(xì)胞功能[3,20,23-24]。此外，CAFs吸引巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、T細(xì)胞等遷移到癌旁間質(zhì)內(nèi)，使其無法進(jìn)入癌組織內(nèi)發(fā)揮正常腫瘤免疫殺傷功能[4]。綜上所述，CAFs可以不同方式改變腫瘤微環(huán)境中免疫細(xì)胞的免疫功能，影響免疫應(yīng)答反應(yīng)，導(dǎo)致免疫抑制。目前對CAFs在調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞和免疫治療反應(yīng)的作用尚不明確，需要更多研究的確定。

2.2CAFs重構(gòu)腫瘤間質(zhì) ECM重構(gòu)以及腫瘤間質(zhì)纖維組織增生是許多實(shí)體腫瘤的特征之一[25]。正常情況下，位于實(shí)質(zhì)周圍的正常間質(zhì)細(xì)胞，通過分泌生長因子及骨架支撐作用維持正常組織結(jié)構(gòu)的完整性。血管內(nèi)皮細(xì)胞和周細(xì)胞可維持血管的完整性，保證組織中氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)的輸送，NFs則負(fù)責(zé)構(gòu)建ECM，應(yīng)對結(jié)締組織內(nèi)的機(jī)械壓力；當(dāng)腫瘤發(fā)生后，CAFs可分泌血管內(nèi)皮生長因子，刺激生成豐富的腫瘤血管網(wǎng)，還可表達(dá)多種重構(gòu)ECM物質(zhì)，如Ⅰ型膠原蛋白、Ⅴ型膠原蛋白、ⅩⅣ型膠原蛋白、MMP、金屬肽酶以及重構(gòu)ECM分子等[24]。異常血管的生成、膠原蛋白的沉積以及重構(gòu)的ECM共同重建腫瘤間質(zhì)，在癌巢周圍形成堅(jiān)硬致密的“圍墻”，阻斷了CD8+T細(xì)胞對腫瘤細(xì)胞的攻擊[3,25]。CAFs產(chǎn)生大量的TGF-β誘導(dǎo)蛋白與其同源受體整合素β3相互作用，可抑制腫瘤特異性CD8+T細(xì)胞和F4/80巨噬細(xì)胞活化和增殖；CAFs產(chǎn)生的TGF-β誘導(dǎo)蛋白耗竭后，CD8+T細(xì)胞功能激活，進(jìn)而抑制腫瘤細(xì)胞生長、誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡[26]。CAFs分泌的細(xì)胞黏合素C通過調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞吞噬膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞的能力以及刺激膠質(zhì)母瘤細(xì)胞釋放炎癥刺激因子，影響腫瘤微環(huán)境中免疫細(xì)胞功能[27]。CAFs分泌的MMP不僅可降解正常ECM成分，還降低了NK細(xì)胞的活性。重構(gòu)后的ECM可正反饋刺激間質(zhì)內(nèi)NFs轉(zhuǎn)化為CAFs[26]。由此可見，CAFs是腫瘤間質(zhì)重建的主要驅(qū)動者，參與腫瘤間質(zhì)重建的免疫抑制信號分子的釋放大多數(shù)由CAFs分泌，并引起免疫細(xì)胞功能的改變，調(diào)節(jié)腫瘤微環(huán)境中免疫細(xì)胞的浸潤。

2.3腫瘤代謝產(chǎn)物調(diào)控CAFs 在乳腺癌腫瘤微環(huán)境中，腫瘤細(xì)胞和腫瘤間質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生的代謝物的異常積累也可促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的生長和轉(zhuǎn)移，促進(jìn)免疫耐受和治療耐藥[28]。高代謝情況下，腫瘤細(xì)胞攝取葡萄糖增多，以致葡糖糖相對供應(yīng)不足，腫瘤細(xì)胞發(fā)生糖酵解產(chǎn)生乳酸引起腫瘤微環(huán)境中CAFs分泌TGF-β，TGF-β的增多引起磷酸烯醇丙酮酸的缺乏，進(jìn)一步抑制活化T細(xì)胞的功能，促進(jìn)CD4+T細(xì)胞向輔助性T細(xì)胞2表型轉(zhuǎn)化，促進(jìn)腫瘤微環(huán)境中免疫抑制反應(yīng)的形成[4,21]。此外，由CAFs產(chǎn)生的免疫調(diào)節(jié)代謝物R-2-羥戊二酸通過激活核因子κB信號通路參與免疫應(yīng)答反應(yīng)。

CAFs也是多種免疫調(diào)節(jié)代謝酶的主要來源，如環(huán)加氧酶-2、色氨酸2-3二氧酶等均可引起調(diào)節(jié)性T細(xì)胞數(shù)量增多，并抑制NK細(xì)胞、細(xì)胞毒性T細(xì)胞的功能[4]。最近研究發(fā)現(xiàn)，CAFs產(chǎn)生的代謝酶——煙酰胺N-甲基轉(zhuǎn)移酶(nicotinamide N-methyltransferase，NNMT)是CAFs參與腫瘤性ECM分泌全過程的主要代謝調(diào)節(jié)劑，NNMT蓄積導(dǎo)致S-腺苷蛋氨酸的耗竭和組蛋白甲基化的減少，而組蛋白甲基化與腫瘤間質(zhì)中廣泛基因突變有關(guān)[29]。NNMT可改變卵巢高級別漿液性癌的腫瘤微環(huán)境，促進(jìn)卵巢高級別漿液性癌的轉(zhuǎn)移，但NNMT在乳腺癌進(jìn)展及腫瘤免疫微環(huán)境改變中的作用還需要更多研究的證實(shí)。

2.4表面分子調(diào)控CAFs 正常情況下，NFs可表達(dá)MHCⅠ，但抗原呈遞CAFs可表達(dá)MHCⅡ表面分子，在腫瘤相關(guān)抗原刺激下，可誘導(dǎo)CD4+T細(xì)胞功能衰竭，影響腫瘤免疫微環(huán)境。目前，以MHCⅡ表面分子為調(diào)控媒介，CAFs與相關(guān)抗原呈遞作用的確切位點(diǎn)尚不清楚。某些CAFs亞群可表達(dá)激活Toll樣受體4或γ干擾素信號通路的PD-L1、PD-L2，支持腫瘤細(xì)胞進(jìn)行免疫逃避。研究顯示，表面分子腫瘤壞死因子超家族成員中，共刺激分子OX40及其配體OX40L可通過OX40/OX40L信號通路激活記憶CD4+T細(xì)胞的功能，誘導(dǎo)CD4+CD25+T細(xì)胞進(jìn)入乳腺癌腫瘤微環(huán)境中。此外，其他CAFs表面分子如雙肽肽酶4、連接黏附分子2、免疫檢查點(diǎn)B7-H3、鈣粘連蛋白11等亦可通過介導(dǎo)免疫細(xì)胞遷移、增殖、分化，促進(jìn)腫瘤微環(huán)境形成免疫逃逸[4,23]。

3 CAFs為乳腺癌潛在治療靶點(diǎn)

在乳腺癌治療中，放療、化療、靶向藥物治療均通過阻斷或激活某些信號通路直接抑制腫瘤細(xì)胞的增殖。CAFs作為乳腺癌腫瘤微環(huán)境中調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答反應(yīng)的關(guān)鍵細(xì)胞，可促進(jìn)腫瘤細(xì)胞逃避免疫監(jiān)視，形成免疫抑制微環(huán)境。僅針對腫瘤細(xì)胞治療乳腺癌的療效較局限，針對CAFs靶向治療結(jié)合腫瘤微環(huán)境，采用綜合性乳腺癌治療方案是更有效的乳腺癌治療途徑。目前，可能有效的乳腺癌潛在靶向CAFs療法有：①逆轉(zhuǎn)CAFs促瘤表型成抑瘤表型；②靶向CAFs表面蛋白；③靶向促瘤型CAFs的分泌因子、趨化因子；④靶向促瘤CAFs亞群；⑤抑制CAFs的激活；⑥逆轉(zhuǎn)CAFs成NFs[30]；⑦靶向CAFs分泌的免疫因子，恢復(fù)腫瘤微環(huán)境中NK細(xì)胞和CD8+T細(xì)胞的免疫功能[31]?；谏鲜隼碚摶A(chǔ)，一部分靶向CAFs藥物正在研發(fā)中。靶向CAFs表面的膜結(jié)合酶成纖維細(xì)胞活化蛋白可顯著抑制腫瘤細(xì)胞的生長；利用腎素-血管緊張素抑制劑可干擾CAFs介導(dǎo)的TGF-β信號通路，減輕免疫抑制反應(yīng)并提高T細(xì)胞的細(xì)胞毒性，從而顯著提高乳腺癌的免疫治療效果[32]。然而，由于CAFs處于動態(tài)變化中，消除CAFs有時(shí)反而加速了疾病的進(jìn)展，如消除CAFs可使胰腺癌出現(xiàn)免疫抑制，導(dǎo)致患者生存期縮短[33]?？梢?，CAFs具有促瘤和抑瘤雙重功能，需要選擇性消除促瘤CAFs亞群，保留抑瘤CAFs亞群，阻止腫瘤細(xì)胞免疫逃逸，增加癌巢中免疫細(xì)胞的浸潤數(shù)量，從而發(fā)揮細(xì)胞毒性功能。

4 小 結(jié)

CAFs是腫瘤微環(huán)境中具有高度異質(zhì)性和強(qiáng)大可塑性的間質(zhì)細(xì)胞群，兼具促瘤、抑瘤雙相功能，通過調(diào)節(jié)乳腺癌腫瘤微環(huán)境中免疫細(xì)胞功能、重構(gòu)腫瘤間質(zhì)、以腫瘤代謝產(chǎn)物及表面分子為媒介影響腫瘤免疫微環(huán)境，協(xié)助癌細(xì)胞實(shí)現(xiàn)免疫逃逸，引起乳腺癌進(jìn)展。因此，基于CAFs在免疫抑制中發(fā)揮的關(guān)鍵作用，CAFs可作為增強(qiáng)乳腺癌免疫治療的新靶點(diǎn)。靶向CAFs對恢復(fù)免疫監(jiān)測、逆轉(zhuǎn)腫瘤免疫抑制微環(huán)境，治療乳腺癌尤為重要。但是，由于CAFs的生物學(xué)特性多樣，CAFs靶向藥物的研發(fā)較復(fù)雜，未來對乳腺癌個(gè)體化、多元化治療的研究多集中于CAFs靶向治療，可提高乳腺癌化學(xué)敏感性、增強(qiáng)機(jī)體免疫細(xì)胞功能、減少抑制免疫信號通路的激活，對于預(yù)防性干預(yù)腫瘤免疫抑制微環(huán)境的形成，最大限度地提高乳腺癌免疫治療的療效具有重要意義。