腫瘤微環(huán)境對(duì)膽管癌發(fā)生發(fā)展的影響及其機(jī)制研究進(jìn)展

肖鵬，賈晨，何哲鋒，陳澤，裴鐵民，孟慶輝

哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院，哈爾濱 150001

膽管癌是一種相對(duì)罕見的源自膽管上皮的惡性腫瘤，發(fā)病率在世界范圍內(nèi)逐年上升，是世界上第二大常見的肝臟系統(tǒng)惡性腫瘤。它包含從肝門區(qū)到膽總管下端肝內(nèi)和肝外膽管的上皮惡性腫瘤。根據(jù)其發(fā)生部位，膽管癌可分為肝內(nèi)、肝門周圍和遠(yuǎn)端膽管癌。肝外膽管癌超過(guò)90%，其中，肝門周圍膽管癌為50%，遠(yuǎn)端膽管癌為42%，而肝內(nèi)膽管癌占比不到10%。膽管癌的發(fā)生通常伴隨著慢性肝炎，與肝硬化、肝炎病毒感染、原發(fā)性硬化性膽管炎、肝吸蟲病等疾病存在著顯著的相關(guān)性[1]。膽管癌是一種惡性侵襲性疾病，由于其臨床表現(xiàn)出現(xiàn)較晚、對(duì)化療抵抗性強(qiáng)，因此預(yù)后較差。目前，外科手術(shù)是治療膽管癌的首要臨床選擇，但治療效果較差，5年生存率低于23.7%，復(fù)發(fā)率高[2]。

腫瘤微環(huán)境是一個(gè)復(fù)雜多變的細(xì)胞微環(huán)境，它不僅能夠?yàn)槟[瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)增殖提供所需要的物質(zhì)條件，也能夠通過(guò)腫瘤細(xì)胞的自分泌和旁分泌改變自身的組成成分。研究[3]表明，膽管癌細(xì)胞可以通過(guò)細(xì)胞外基質(zhì)和基質(zhì)細(xì)胞，分泌與腫瘤有關(guān)的調(diào)節(jié)介質(zhì)來(lái)構(gòu)建自身的有利環(huán)境，從而促進(jìn)膽管癌細(xì)胞的增殖和增強(qiáng)對(duì)治療的抵抗性。因此，明確腫瘤微環(huán)境對(duì)膽管癌發(fā)生發(fā)展的影響及其機(jī)制至關(guān)重要。

1 膽管癌腫瘤微環(huán)境

膽管癌的腫瘤微環(huán)境是一種動(dòng)態(tài)的微環(huán)境，它是由膽管癌本身產(chǎn)生，并能夠反過(guò)來(lái)影響膽管癌的發(fā)展。這種動(dòng)態(tài)的環(huán)境包含了膽管癌基質(zhì)細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)。膽管癌相關(guān)的細(xì)胞外基質(zhì)包括腫瘤微環(huán)境缺氧、外泌體、慢性炎癥和炎性細(xì)胞因子；膽管癌相關(guān)的基質(zhì)細(xì)胞包括免疫細(xì)胞和非免疫細(xì)胞。前者包括浸潤(rùn)性免疫細(xì)胞(例如調(diào)節(jié)性T細(xì)胞、調(diào)節(jié)性B細(xì)胞和腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞)、腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞(CAFs)和炎性細(xì)胞；非免疫細(xì)胞主要包含通過(guò)合成免疫抑制因子構(gòu)建免疫抑制環(huán)境中的成纖維細(xì)胞、炎性細(xì)胞、上皮細(xì)胞及間充質(zhì)干細(xì)胞(MSCs)、肝星狀細(xì)胞(HSCs)和腫瘤干細(xì)胞等。MSCs能夠產(chǎn)生誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(iNOS),精氨酸酶-1和活性氧，通過(guò)阻礙干擾素-γ信號(hào)傳導(dǎo)途徑來(lái)削弱和抑制免疫細(xì)胞的抗腫瘤活性。膽管癌基質(zhì)細(xì)胞可以調(diào)節(jié)癌細(xì)胞的狀態(tài)與活性，并有助于免疫抑制、腫瘤侵襲和化學(xué)耐藥性的產(chǎn)生。MSCs是一種膽管癌特異性基質(zhì)細(xì)胞，它能夠通過(guò)產(chǎn)生大量的細(xì)胞外基質(zhì)，從而激活Hedgehog信號(hào)傳導(dǎo)途徑來(lái)促進(jìn)膽管癌細(xì)胞的增殖與侵襲性。

2 膽管癌細(xì)胞外基質(zhì)對(duì)膽管癌發(fā)生發(fā)展的影響及其機(jī)制

2.1 腫瘤微環(huán)境缺氧 缺氧是腫瘤常見的生存環(huán)境。在無(wú)氧條件下，腫瘤細(xì)胞利用糖酵解途徑產(chǎn)生大量乳酸并提供能量供給腫瘤細(xì)胞，使其生存，這一過(guò)程也被成為Warburg效應(yīng)。缺氧對(duì)腫瘤細(xì)胞的影響主要依賴缺氧誘導(dǎo)因子(HIF)，它由HIFα和HIFβ兩個(gè)亞基組成。缺氧會(huì)通過(guò)抑制HIF亞基的羥化作用來(lái)誘導(dǎo)HIF的積累。隨后，HIF與共激活因子p300相互作用并與HIF靶基因的啟動(dòng)子結(jié)合來(lái)誘導(dǎo)遺傳的不穩(wěn)定性，從而增強(qiáng)與腫瘤轉(zhuǎn)移、侵襲、血管生成等相關(guān)癌基因的突變率[4]。對(duì)于膽管癌來(lái)說(shuō)，缺氧條件能夠通過(guò)上調(diào)TFF1、ADAM12、ITGA5和BIRC5等腫瘤增殖相關(guān)蛋白的表達(dá)，下調(diào)UMPS和S100P等腫瘤黏附蛋白表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)膽管癌的侵襲和增殖[5]。缺氧還可以通過(guò)肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子受體/細(xì)胞外調(diào)節(jié)激酶(ERK)信號(hào)通路來(lái)增強(qiáng)膽管癌的侵襲性[6]。腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞通過(guò)激活HIF-1α進(jìn)而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞表達(dá)程序性死亡配體-1，抑制細(xì)胞毒性淋巴細(xì)胞活性。由此可見，缺氧在膽管癌的信號(hào)傳導(dǎo)通路機(jī)制及炎癥細(xì)胞的調(diào)控方面有重要的作用。

2.2 外泌體 外泌體是腫瘤微環(huán)境的重要組成部分，它包含microRNAs、DNA片段和蛋白質(zhì)，是癌細(xì)胞與免疫細(xì)胞、腫瘤微環(huán)境之間重要的溝通者，對(duì)腫瘤生長(zhǎng)發(fā)揮了重要調(diào)控作用。Rong等[7]發(fā)現(xiàn)外泌體能夠通過(guò)釋放大量的免疫抑制因子(TGF-β)來(lái)抑制免疫反應(yīng)進(jìn)而促進(jìn)腫瘤的進(jìn)展。在膽管癌中，外泌體通過(guò)阻止細(xì)胞因子誘導(dǎo)的殺傷細(xì)胞產(chǎn)生腫瘤壞死因子(TNF)和穿孔素來(lái)使癌細(xì)胞逃脫免疫攻擊[8]。腫瘤微環(huán)境中的外泌體也可以通過(guò)誘導(dǎo)β-catenin和E-cadherin通路來(lái)促進(jìn)膽管癌的發(fā)生發(fā)展進(jìn)程[9]。

2.3 慢性炎癥和炎性細(xì)胞因子 已有越來(lái)越多的研究結(jié)果證實(shí)腫瘤是由慢性炎癥演變而來(lái)的。適宜的炎癥反應(yīng)可減輕機(jī)體病原性因素的損傷，而慢性炎癥則會(huì)通過(guò)誘導(dǎo)樹突狀細(xì)胞產(chǎn)生免疫抑制因子使癌細(xì)胞逃避免疫攻擊。炎性細(xì)胞因子是細(xì)胞間信號(hào)傳遞的介質(zhì)，它不僅在正常細(xì)胞中發(fā)揮作用，也可以在包括膽管癌等多種癌癥的細(xì)胞調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮調(diào)控作用。腫瘤微環(huán)境中與炎癥相關(guān)的細(xì)胞因子包括白細(xì)胞介素-1β、IFN-γ和TNF-α，它們可以誘導(dǎo)膽管癌細(xì)胞分泌iNOS來(lái)催化NO產(chǎn)生，而NO能夠通過(guò)氧化DNA并抑制DNA修復(fù)酶活性來(lái)加速膽管癌的進(jìn)展過(guò)程。除此之外，IL-6、IL-8、IL-10、IL-18等多種細(xì)胞因子在炎癥進(jìn)展及膽管癌生成過(guò)程中也起到了促進(jìn)作用。這些腫瘤因子既可以參與腫瘤微環(huán)境的形成，也可以通過(guò)調(diào)控免疫刺激及免疫抑制過(guò)程來(lái)參與膽管癌的進(jìn)展過(guò)程。在今后的臨床治療中，我們可以通過(guò)對(duì)炎性反應(yīng)過(guò)程中的細(xì)胞因子進(jìn)行靶向調(diào)節(jié)，從而為膽管癌的治療及預(yù)后提供新的方向及選擇。

3 膽管癌基質(zhì)細(xì)胞對(duì)膽管癌發(fā)生發(fā)展的影響及其機(jī)制

3.1 成纖維細(xì)胞 CAFs是構(gòu)成腫瘤微環(huán)境的重要組成成分，它主要來(lái)自骨髓前體細(xì)胞、肝臟和胰腺星形細(xì)胞、MSCs、內(nèi)皮細(xì)胞、靜息的成纖維細(xì)胞以及某些類型的表皮細(xì)胞。它的快速增殖、高度異質(zhì)性及蛋白分泌能力等特性決定了其與一般成纖維細(xì)胞的不同。通過(guò)遺傳譜系測(cè)定實(shí)驗(yàn)，Rinkevich等[10]發(fā)現(xiàn)CAFs與膽管癌發(fā)生發(fā)展機(jī)制有關(guān)。CAFs聚集到膽管癌形成區(qū)域，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為“活性成纖維細(xì)胞”，它們便成為了膽管癌基質(zhì)細(xì)胞的主要組成成分。這些CAFs通過(guò)產(chǎn)生成纖維細(xì)胞特異性蛋白-1、成纖維細(xì)胞活化蛋白來(lái)誘導(dǎo)膽管癌細(xì)胞的增殖和侵襲[11]。膽管癌細(xì)胞被大量的成纖維細(xì)胞所圍繞，它們會(huì)促進(jìn)膽管癌細(xì)胞和膽管上皮細(xì)胞的生長(zhǎng)，縮短膽管癌患者的生存期。在膽管癌中，骨膜素的過(guò)表達(dá)將激活胞膜上的ITGα5β1受體，從而通過(guò)PI3K/AKT促進(jìn)膽管癌的侵襲[12]。骨膜素也因此被視為膽管癌腫瘤進(jìn)展和預(yù)后不良的腫瘤標(biāo)志物。除此之外，CAFs表達(dá)的SDF-1因子也能夠通過(guò)與SDF-1/CXCR4蛋白相互作用來(lái)促進(jìn)腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移，這一進(jìn)程能夠被TNF-α促進(jìn)?？偟膩?lái)說(shuō)，CAFs產(chǎn)生的SDF-1和膽管癌細(xì)胞分泌的TGF-β1因子在增強(qiáng)膽管癌細(xì)胞的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移性方面產(chǎn)生了重要作用。通過(guò)腫瘤微環(huán)境的調(diào)節(jié)，CAF可調(diào)控腫瘤微環(huán)境中的固有免疫和適應(yīng)性免疫系統(tǒng)，其分泌的ECM蛋白、細(xì)胞因子和趨化因子等相關(guān)蛋白因子可以影響機(jī)體的腫瘤微環(huán)境成分，進(jìn)而調(diào)控膽管癌的腫瘤免疫系統(tǒng)，但具體的調(diào)控機(jī)制尚待進(jìn)一步研究。

3.2 炎性細(xì)胞 炎性細(xì)胞包括單核細(xì)胞、粒細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、肥大細(xì)胞等多種具有免疫功能的細(xì)胞。炎性細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞釋放的炎性介質(zhì)會(huì)影響炎癥和腫瘤的生成過(guò)程，而炎性介質(zhì)的產(chǎn)生和釋放過(guò)程主要受MAPK途徑調(diào)控[13]。由機(jī)械損傷、寄生蟲損害和免疫病原學(xué)因素導(dǎo)致的慢性炎癥是引起肝纖維化和肝硬化進(jìn)而促進(jìn)膽管癌發(fā)生的重要因素之一。STAT家族，特別是STAT3，可以被炎性因子激活并在炎性病變組織中高表達(dá)，與膽管癌的進(jìn)展及預(yù)后有關(guān)[14]。在免疫刺激及免疫抑制方面，Th2炎性細(xì)胞因子、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子及趨化因子等細(xì)胞因子在腫瘤的調(diào)控過(guò)程中占據(jù)著重要的地位。除此之外，已有研究表明，IL-1β、IL-11、IL-17、IL-18、TNF等促炎性細(xì)胞因子在促進(jìn)膽管癌細(xì)胞增殖、轉(zhuǎn)移和侵襲方面發(fā)揮著重要的調(diào)控作用，是腫瘤微環(huán)境的重要調(diào)控因子。綜上所述，炎性細(xì)胞和相關(guān)的基質(zhì)細(xì)胞在膽管癌的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移方面產(chǎn)生了重要作用。

3.3 上皮細(xì)胞和MSCs 轉(zhuǎn)移是癌癥的主要特征，同時(shí)也是患者癌癥致死率的主要相關(guān)因素，它與上皮細(xì)胞和MSCs轉(zhuǎn)化有關(guān)。上皮細(xì)胞和MSCs主要參與了上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化的過(guò)程。MSCs通過(guò)細(xì)胞因子和趨化因子聚集到腫瘤的細(xì)胞基質(zhì)中，成為調(diào)節(jié)腫瘤形成和腫瘤進(jìn)展的腫瘤來(lái)源MSCs。MSCs包括MSC1和MSC2兩種類型，MSC2能促進(jìn)腫瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移進(jìn)程，MSC1則不能。MSCs能夠通過(guò)VEGF通路和CCL5因子來(lái)促進(jìn)腫瘤進(jìn)展，但它們對(duì)腫瘤的作用在不同條件下會(huì)有所不同[15]。上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化能夠誘導(dǎo)上皮細(xì)胞發(fā)生形態(tài)變化，促進(jìn)細(xì)胞的轉(zhuǎn)移和侵襲，并與循環(huán)腫瘤細(xì)胞的形成有關(guān)。膽管癌是一種發(fā)生在膽管上皮細(xì)胞的惡性腫瘤，在miR-21和Kruppel-like因子4的影響下，上皮細(xì)胞可以通過(guò)Akt和ERK1/2通路促進(jìn)上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化，進(jìn)而促進(jìn)膽管癌的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移[16]。綜上所述，上皮細(xì)胞和MSCs在膽管癌的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移過(guò)程中起著不可替代的作用。目前，針對(duì)腫瘤微環(huán)境及MSCs的靶向藥尚處于研究階段，這可以為膽管癌的治療提供一個(gè)新的方向。

3.4 HSCs HSCs是一種特殊的基質(zhì)細(xì)胞，它位于肝竇的竇上皮細(xì)胞中，在肝纖維化和肝硬化過(guò)程中，它能夠分化成為肌成纖維細(xì)胞，后者已被證明是通過(guò)釋放α-SMA和EGFR信號(hào)來(lái)促進(jìn)膽管癌生長(zhǎng)和發(fā)展的關(guān)鍵因素[17]。HSCs能夠被細(xì)胞因子、趨化因子及多種信號(hào)通路激活，例如NF-κB、TGF-β、PDGF和Hedgehog信號(hào)通路，它們能夠在HSCs和膽管癌細(xì)胞中轉(zhuǎn)化傳導(dǎo)信號(hào)[18]。華支睪吸蟲能夠產(chǎn)生蛋白復(fù)合物來(lái)激活肝纖維化和炎癥過(guò)程中的HSCs，進(jìn)而通過(guò)相關(guān)介質(zhì)促進(jìn)膽管癌的進(jìn)展過(guò)程[19～21]。更重要的是，HSCs可以通過(guò)分泌IL-β來(lái)增強(qiáng)膽管癌細(xì)胞中CXCL5的表達(dá)，從而促進(jìn)膽管癌細(xì)胞和CAFs間的信號(hào)傳導(dǎo)來(lái)加快膽管癌的進(jìn)程[22]。HSCs和血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)之間的相互作用可以通過(guò)AngⅡ/AngⅡ受體通路來(lái)誘導(dǎo)膽管癌細(xì)胞的增殖[23]。由此可見，HSCs在膽管癌的信號(hào)傳導(dǎo)通路機(jī)制調(diào)控方面發(fā)揮著重要的作用。

3.5 腫瘤干細(xì)胞 腫瘤干細(xì)胞是一組具有自我更新、自我增殖和分化能力的細(xì)胞，它也是膽管癌基質(zhì)細(xì)胞的重要參與者?，F(xiàn)已證實(shí)，腫瘤干細(xì)胞在膽管癌中廣泛存在。Laminin-332存在于膽管癌的腫瘤干細(xì)胞基因中，與膽管癌的化學(xué)耐藥性及抑制狀態(tài)有關(guān)[24]。膽管癌中CD274的低表達(dá)能夠影響腫瘤干細(xì)胞與癌細(xì)胞的相互作用，從而促進(jìn)腫瘤的進(jìn)展過(guò)程，并幫助癌細(xì)胞逃脫免疫反應(yīng)[25]。綜上所述，腫瘤干細(xì)胞與膽管癌的發(fā)生和進(jìn)展過(guò)程有著緊密的關(guān)聯(lián)，但目前的研究較少且缺乏相關(guān)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證，希望在不遠(yuǎn)的未來(lái)，腫瘤干細(xì)胞這一新興且不可忽視的領(lǐng)域可以為膽管癌的定向治療提供新的方向。

總之，腫瘤微環(huán)境在膽管癌的增殖、侵襲和進(jìn)展過(guò)程中起著重要作用。從目前對(duì)膽管癌的研究中可以看出，微環(huán)境缺氧、外泌體等細(xì)胞外基質(zhì),促炎性細(xì)胞因子、CAFs、炎癥細(xì)胞、上皮細(xì)胞、MSCs、HSCs和腫瘤干細(xì)胞等基質(zhì)細(xì)胞在膽管癌的進(jìn)展過(guò)程中扮演著重要的角色。膽管癌與腫瘤微環(huán)境復(fù)雜多變的相互作用機(jī)制，促進(jìn)了膽管癌惡性潛能的形成，為膽管癌的藥物定向治療提供了潛在的研究方向。膽管癌的腫瘤微環(huán)境定向治療方法旨在通過(guò)阻斷腫瘤因子和趨化因子的功能來(lái)干擾腫瘤發(fā)生的信號(hào)傳導(dǎo)通路，從而將活化的基質(zhì)細(xì)胞募集到腫瘤的發(fā)生區(qū)域并誘導(dǎo)膽管癌相關(guān)基質(zhì)細(xì)胞凋亡，進(jìn)而抑制膽管癌的進(jìn)展過(guò)程。膽管癌腫瘤微環(huán)境中的其他成分也可能成為癌癥治療的藥物靶標(biāo)。未來(lái)，探索膽管癌與腫瘤微環(huán)境之間準(zhǔn)確而完整的調(diào)控機(jī)制，將為確切有效地治療膽管癌提供指導(dǎo)和方向。