胰腺導(dǎo)管腺癌微環(huán)境的研究進(jìn)展

胡元杰 綜述，蘇 琨，吳 濤 審校

(昆明醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院肝膽胰外科，昆明 650000)

胰腺癌是一種惡性程度極高的消化系統(tǒng)實(shí)體腫瘤，預(yù)后極差，據(jù)我國國家癌癥中心最新統(tǒng)計(jì)，其5年生存率僅為7.2%[1]。2018年國際癌癥研究機(jī)構(gòu)根據(jù)全球癌癥流行病學(xué)數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計(jì)胰腺癌是全球癌癥死亡的第七大原因，約459 000例新發(fā)病例和432 000例死亡病例，胰腺癌整體發(fā)病率在所有腫瘤中發(fā)病率不高，但病死率卻位居前列，且與許多其他癌癥不同，胰腺癌的發(fā)病率和病死率都在逐年增加[2]。胰腺導(dǎo)管腺癌(pancreatic ductal adenocarcinoma，PDAC)占胰腺癌的絕大多數(shù)，且在所有消化系統(tǒng)實(shí)體腫瘤中預(yù)后最差[3]。目前，最有效的治療方法是手術(shù)+輔助治療。然而，大多數(shù)PDAC患者起病隱匿，確診時(shí)已處于晚期，導(dǎo)致無法行手術(shù)治療。盡管PDAC的治療近些年有許多改進(jìn)，包括提高生存率的聯(lián)合化療，如輔助治療中的吉西他濱聯(lián)合卡培他濱，以及晚期疾病中使用氟尿嘧啶、亞葉酸鈣、伊立替康和奧沙利鉑(FOLFIRINOX)和吉西他濱聯(lián)合白蛋白結(jié)合型紫杉醇等，但胰腺癌患者的遠(yuǎn)期生存仍不甚理想[4]。腫瘤微環(huán)境在PDAC發(fā)生、發(fā)展及治療中起著關(guān)鍵作用，其特征是主要由大量免疫細(xì)胞、癌相關(guān)成纖維細(xì)胞、神經(jīng)元、受壓血管和大量細(xì)胞外基質(zhì)成分如膠原蛋白、纖維連接蛋白和透明質(zhì)酸組成[5]。PDAC微環(huán)境中的胰腺星狀細(xì)胞、腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞、髓源性抑制細(xì)胞等在腫瘤進(jìn)展和腫瘤免疫方面有著重要作用[6]。長期以來都有大量的研究工作集中在PDAC預(yù)防、診斷和治療上，本文旨在綜述PDAC微環(huán)境研究的最新進(jìn)展，以期了解目前國內(nèi)外PDAC微環(huán)境研究的現(xiàn)狀，為PDAC治療和微環(huán)境研究提供依據(jù)和思路。

1 PDAC腫瘤生物學(xué)

PDAC的發(fā)生、發(fā)展已經(jīng)被證明是由Kras癌基因的激活突變，導(dǎo)致腺泡導(dǎo)管化生，隨后隨著胰腺上皮內(nèi)瘤變等級(jí)的增加和多個(gè)抑癌基因的突變(包括p16/CDKN2A、TP53、SMAD4)，最終發(fā)展為PDAC[7]。從腺泡細(xì)胞到PDAC的過程中伴隨著豐富的間質(zhì)纖維化增生是復(fù)雜的微環(huán)境基礎(chǔ)。腫瘤微環(huán)境的構(gòu)成大致可分為細(xì)胞成分和非細(xì)胞成分。細(xì)胞成分包括癌相關(guān)成纖維細(xì)胞、肌成纖維細(xì)胞、胰腺星狀細(xì)胞、血管細(xì)胞和免疫細(xì)胞等。非細(xì)胞成分包括膠原蛋白、纖維結(jié)合蛋白和多種可溶性因子(細(xì)胞因子、趨化因子和細(xì)胞外基質(zhì)中的生長因子)等[5]。腫瘤微環(huán)境中的這些成分不是靜止的，而是不斷變化的，同一種成分在PDAC發(fā)生、發(fā)展的不同階段也可能發(fā)揮不同的作用。

2 基 質(zhì)

2.1 胰腺星狀細(xì)胞

正常人胰腺中的胰腺星狀細(xì)胞具有維持結(jié)締組織結(jié)構(gòu)的功能，通常處于靜止?fàn)顟B(tài)，占實(shí)質(zhì)細(xì)胞的4%～7%。胰腺星狀細(xì)胞中含有維生素A的細(xì)胞質(zhì)脂滴，在靜止?fàn)顟B(tài)下，胰腺星狀細(xì)胞將維生素A儲(chǔ)存在細(xì)胞質(zhì)脂滴中，并產(chǎn)生較低量的細(xì)胞外基質(zhì)。但在胰腺損傷，如慢性胰腺炎和(或)PDAC發(fā)生、發(fā)展時(shí)，胰腺星狀細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)脂質(zhì)儲(chǔ)存功能出現(xiàn)異常，增加細(xì)胞外基質(zhì)的產(chǎn)生，獲得肌成纖維細(xì)胞樣表型，并表達(dá)成纖維細(xì)胞激活標(biāo)記物——α-平滑肌肌動(dòng)蛋白(α-SMA)。這些活化的胰腺星狀細(xì)胞分泌過量的細(xì)胞外基質(zhì)成分，呈現(xiàn)出典型纖維化病理學(xué)表現(xiàn)[8]，基質(zhì)成分甚至可能占到腫瘤體積的90%。

胰腺星狀細(xì)胞在PDAC中與多種成分有著復(fù)雜而重要的作用?；罨囊认傩菭罴?xì)胞有助于分泌細(xì)胞因子[如白細(xì)胞介素(IL)-1、IL-6、IL-8和IL-10]和生長因子[如胰島素樣生長因子1(IGF1)、血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)、血小板衍生生長因子(PDGF)、成纖維細(xì)胞生長因子(FGF)、CTGF和C-X-C基序趨化因子12(CXCL12)]，促進(jìn)血管生成和癌細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲，進(jìn)而導(dǎo)致轉(zhuǎn)移[9-10]。研究表明，PDAC細(xì)胞誘導(dǎo)胰腺星狀細(xì)胞自噬分泌丙氨酸，以維持PDAC細(xì)胞在缺乏營養(yǎng)的胰腺癌環(huán)境中的生長和代謝需要,并證明干預(yù)丙氨酸的轉(zhuǎn)運(yùn)可抑制腫瘤細(xì)胞的增殖和生長[11]。最近，HESSMANN等[12]證明胰腺星狀細(xì)胞通過誘導(dǎo)PDAC癌細(xì)胞捕獲吉西他濱到細(xì)胞質(zhì)中，進(jìn)而限制了吉西他濱對(duì)癌細(xì)胞的作用和促進(jìn)PDAC耐藥。這些研究支持胰腺星狀細(xì)胞促進(jìn)PDAC癌細(xì)胞的生長和侵襲。此外胰腺星狀細(xì)胞還與腫瘤微環(huán)境中多種免疫成分串?dāng)_。例如，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明胰腺星狀細(xì)胞增加調(diào)節(jié)性T細(xì)胞、M2型巨噬細(xì)胞和髓樣來源的抑制性細(xì)胞等抑制性免疫細(xì)胞的數(shù)量，降低荷瘤小鼠脾臟和腫瘤組織中CD4+T、CD8+T細(xì)胞和M1型巨噬細(xì)胞等免疫細(xì)胞的數(shù)量,阻止有效的抗腫瘤免疫反應(yīng)[13]。胰腺星狀細(xì)胞在PDAC的生長、代謝、侵襲、轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要的促進(jìn)作用，對(duì)其進(jìn)一步研究有可能提供PDAC診治新方向。

2.2 免疫細(xì)胞

大量的纖維化和廣泛的免疫細(xì)胞浸潤都是PDAC腫瘤微環(huán)境的特征。研究證明，這些免疫細(xì)胞不僅與炎癥有關(guān)，且與PDAC的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。VUJASINOVIC等[14]對(duì)前瞻性收集的慢性胰腺炎患者資料進(jìn)行回顧性分析，進(jìn)一步證明慢性胰腺炎患者PDAC發(fā)病率的增加這一說法。即使是在PDAC的早期階段(胰腺上皮內(nèi)瘤變和胰腺導(dǎo)管內(nèi)乳頭狀黏液瘤)，免疫細(xì)胞的浸潤也提示處于免疫抑制狀態(tài)，隨病情發(fā)展由早期病變的CD4+T、CD8+T細(xì)胞浸潤為主，演變?yōu)镻DAC的調(diào)節(jié)性T細(xì)胞為主導(dǎo)的免疫抑制狀態(tài)[15]。

2.2.1腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞

腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞在許多腫瘤中被發(fā)現(xiàn)，具有免疫抑制作用，并且由于其促進(jìn)腫瘤生長、侵襲、轉(zhuǎn)移和血管生成的能力，通常與預(yù)后不良相關(guān)。根據(jù)巨噬細(xì)胞的功能對(duì)其進(jìn)行分類，分為M1型和M2型(常用CD163、CD204和CD206識(shí)別)[16]。M1型主要分布在PDAC微環(huán)境的非腫瘤炎癥區(qū)，而M2型主要分布在腫瘤炎癥區(qū)，是腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞的主要部分且與預(yù)后不良相關(guān),腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞的作用可能與其數(shù)量和空間定位密切相關(guān)[17]。一項(xiàng)動(dòng)物試驗(yàn)證明，炎性單核細(xì)胞和組織內(nèi)巨噬細(xì)胞都是腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞的來源，意外的是胰腺組織內(nèi)的腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞有相當(dāng)一部分來源于胚胎發(fā)育過程駐留在胰腺組織內(nèi)的巨噬細(xì)胞，其在腫瘤進(jìn)展過程中通過原位增殖進(jìn)行擴(kuò)張。單核細(xì)胞來源的腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞在抗原呈遞中發(fā)揮著更有效的作用，而胚胎來源的腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞顯示出更高的促纖維化因子表達(dá)，表明它們?cè)诩?xì)胞外基質(zhì)的產(chǎn)生和重塑中的特殊作用；且還證明人PDAC組織中腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞亞群類似于小鼠胚胎來源的腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞[18]。目前有一些針對(duì)腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞的潛在治療靶點(diǎn)，例如動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明抗CD47處理可以增加荷瘤小鼠腫瘤內(nèi)M1巨噬細(xì)胞，減少M(fèi)2巨噬細(xì)胞，重塑荷瘤小鼠的瘤內(nèi)巨噬細(xì)胞。此外，抗CD47處理還增加了腫瘤內(nèi)CD8+T細(xì)胞的數(shù)量，并使T細(xì)胞簇向著更活化的簇重塑[19]。

2.2.2髓源性抑制細(xì)胞

髓源性抑制細(xì)胞是由未成熟髓系細(xì)胞組成的混合物，包括兩種類型的細(xì)胞：粒細(xì)胞型和單核細(xì)胞型。然而，由于目前缺乏明確的表面標(biāo)記物，識(shí)別困難。腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生粒-巨噬細(xì)胞集落刺激因子，吸引未成熟的髓系細(xì)胞聚集，并使其向髓源性抑制細(xì)胞分化。然后，髓源性抑制細(xì)胞抑制CD4+T和CD8+T細(xì)胞，削弱CD8+T細(xì)胞免疫監(jiān)視功能，促進(jìn)具有免疫抑制功能的調(diào)節(jié)性T細(xì)胞擴(kuò)張[20]。HASNIS等[21]使用原位胰腺癌模型研究發(fā)現(xiàn)，與每周單獨(dú)吉西他濱相比，每周吉西他濱治療聯(lián)合吉西他濱節(jié)律化療(MC，即每天小劑量給藥)一定程度上能抑制髓源性抑制細(xì)胞浸潤、腫瘤轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)。值得注意的是，與MC吉西他濱方案相比，每周單獨(dú)使用吉西他濱治療觀察到更多腫瘤血管生成和腫瘤動(dòng)員的髓源性抑制細(xì)胞，這與促動(dòng)素2(PK2，參與髓源性抑制細(xì)胞動(dòng)員和分化的因子)的表達(dá)增加有關(guān)[21]，或許靶向PK2的方法可用于預(yù)防化療誘導(dǎo)的PDAC的髓源性抑制細(xì)胞動(dòng)員，改善患者的預(yù)后。類似的靶點(diǎn)還有α-烯醇化酶(ENO1)、CXCR2、尿激酶型纖溶酶原及其受體[20]。

2.2.3腫瘤浸潤性T細(xì)胞

PDAC的微環(huán)境基質(zhì)中T細(xì)胞的主要成分是CD3+T、CD4+T和CD8+T細(xì)胞。CD4+Th細(xì)胞分化為兩個(gè)亞群Th1和Th2。Th1細(xì)胞分泌IL-2和γ-干擾素，負(fù)責(zé)介導(dǎo)細(xì)胞免疫。Th2也被稱為調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Treg細(xì)胞),它分泌IL-4、IL-5、IL-9、IL-10和IL-13，參與體液免疫反應(yīng)。Th1細(xì)胞參與細(xì)胞免疫殺傷腫瘤細(xì)胞，研究證明，Th1和(或)CD8+T細(xì)胞水平較高的患者生存時(shí)間明顯延長[22]。然而，在PDAC微環(huán)境中主要的CD4+T細(xì)胞是Th2細(xì)胞，以往的大多數(shù)研究表明Th2細(xì)胞在PDAC中發(fā)揮主要的免疫抑制作用，與患者的預(yù)后不良相關(guān)，但最近有動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明Th2細(xì)胞的減少加速了PDAC的發(fā)生、發(fā)展[23]。

CD8+T細(xì)胞，是負(fù)責(zé)抗腫瘤免疫的主要效應(yīng)細(xì)胞,在PDAC患者的抗腫瘤免疫中發(fā)揮著重要作用，研究表明，PDAC微環(huán)境中的CD8+T細(xì)胞水平與患者的預(yù)后呈正相關(guān)[22]。PDAC患者的預(yù)后還與CD8+T細(xì)胞的空間定位有關(guān)，腫瘤中心和腫瘤邊緣之間的CD8+T細(xì)胞存在明顯差異，腫瘤中心的CD8+T細(xì)胞浸潤非常少，研究發(fā)現(xiàn)腫瘤中心的CD8+T細(xì)胞浸潤多的患者生存期相對(duì)延長[24]，說明阻礙CD8+T細(xì)胞發(fā)揮抗腫瘤免疫作用的不僅與數(shù)量有關(guān)，還與其空間分布有關(guān)。目前，單劑量的免疫檢查點(diǎn)抑制劑難以對(duì)PDAC發(fā)揮作用，最近的一項(xiàng)體外實(shí)驗(yàn)證明使用程序性死亡蛋白-1(PD-1)阻斷劑聯(lián)合C-X-C趨化因子4型受體(CXCR4)阻斷劑后，在活體顯微鏡下觀察到PDAC腫瘤微環(huán)境中的CD8+T細(xì)胞從腫瘤邊緣的基質(zhì)遷移到腫瘤細(xì)胞旁，加速腫瘤細(xì)胞凋亡[25]。雖然目前這種聯(lián)合阻斷的機(jī)制尚未完全闡明，但這個(gè)研究證明了腫瘤邊緣浸潤的CD8+T細(xì)胞仍然具有潛在的抗腫瘤活性，可以通過聯(lián)合免疫療法重新激活，這一發(fā)現(xiàn)為PDAC聯(lián)合免疫治療的合理選擇提供了新的依據(jù)。

Th2細(xì)胞與CD8+T細(xì)胞之間的關(guān)系一直在困擾著研究學(xué)者。JANG等[26]通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和體外實(shí)驗(yàn)證明Th2細(xì)胞可以通過結(jié)合CD11c+樹突狀細(xì)胞使其處于免疫抑制的狀態(tài)，進(jìn)而抑制CD8+T細(xì)胞活化和抗腫瘤細(xì)胞毒性作用，導(dǎo)致(不論早期或晚期)PDAC病情進(jìn)展和腫瘤生長。他們?cè)趧?dòng)物實(shí)驗(yàn)中證明，使用人類白喉毒素(DT)耗盡PDAC微環(huán)境中的Th2細(xì)胞后，腫瘤浸潤C(jī)D4+T和CD8+T細(xì)胞激活和擴(kuò)增明顯增多，疾病進(jìn)展明顯延遲，腫瘤體積的明顯減少和生存期的延長。

2.3 細(xì)胞外基質(zhì)

細(xì)胞外基質(zhì)是一個(gè)由結(jié)構(gòu)蛋白、銜接蛋白、蛋白聚糖和酶組成的致密網(wǎng)絡(luò)，存在于所有組織中，為組織穩(wěn)態(tài)提供支持。在PDAC微環(huán)境中，細(xì)胞外基質(zhì)的沉積明顯增加,主要是Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ型膠原蛋白。膠原蛋白是腫瘤基質(zhì)的生物活性成分，不僅僅具有結(jié)構(gòu)支架的作用，而且對(duì)癌細(xì)胞增殖、存活和轉(zhuǎn)移有直接影響。LAKLAI等[27]研究表明，高表達(dá)透明質(zhì)酸和Ⅰ型膠原蛋白的患者的總體存活率比不表達(dá)的患者差，然而，當(dāng)以這種方式研究全部膠原蛋白時(shí)，未觀察到與患者預(yù)后的相關(guān)性。

3 小 結(jié)

目前，PDAC仍然是一種難治療的消化系統(tǒng)實(shí)體腫瘤，預(yù)后極差。腫瘤微環(huán)境的研究在不斷加深，學(xué)者們也逐步認(rèn)識(shí)到了其中許多復(fù)雜的成分和相互關(guān)系，在這個(gè)過程中涌現(xiàn)了許多非常有潛力的診斷、檢測(cè)、治療和預(yù)后評(píng)估的新方法，有的甚至已經(jīng)取得一定的臨床效果。但目前PDAC患者的遠(yuǎn)期生存仍不理想，還需要對(duì)PDAC的腫瘤微環(huán)境繼續(xù)深入研究，探尋更多、更有效的診療方法。