腫瘤微環(huán)境與卵巢癌化療耐藥機制的研究進展

馬亞南，吳楠，金焰

(中國遺傳資源保護與疾病防控教育部重點實驗室，哈爾濱醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)研究室，黑龍江哈爾濱150081)

在全球女性與癌癥相關(guān)的死亡原因中，卵巢癌(ovarian cancer，OC)位于第5位。在所有婦科惡性腫瘤中，卵巢癌的死亡率最高。2020年，我國女性卵巢癌新發(fā)病例為55 342例，死亡37 519例。其中上皮性卵巢癌(epithelial ovarian cancer，EOC)在全世界惡性腫瘤死亡中占第7位。對化療藥物耐藥性的產(chǎn)生，是卵巢癌治療失敗的重要原因。

腫瘤微環(huán)境(tumor microenvironment，TME)與卵巢癌的化療耐藥密切相關(guān)。卵巢癌是一種以獨特方式生長的實體腫瘤，它在腹腔內(nèi)發(fā)展、轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)，從而形成具有腹水、低氧和低血糖水平的獨特微環(huán)境。與其他惡性腫瘤相比，積液多發(fā)生在晚期，卵巢癌TME的特征是早期伴有腹水/腹膜液，腫瘤細胞可以通過腹膜擴散并形成轉(zhuǎn)移灶。EOC主要在腹膜腔內(nèi)擴散，并經(jīng)常伴有大量(惡性)腹水。這種腹水富含促進腫瘤的可溶性因子、細胞外囊泡、脫落癌細胞以及大量的免疫細胞，如自然殺傷(natural killer，NK)細胞、T細胞和腫瘤相關(guān)巨噬細胞(tumor-associated macrophages，TAM)，此外腹水量的增加可以促進腫瘤適宜性微環(huán)境形成，從而使卵巢癌發(fā)生化療耐藥。

1 腫瘤微環(huán)境的主要成分

腫瘤微環(huán)境包括多種細胞類型(內(nèi)皮細胞、成纖維細胞、免疫細胞等)和細胞外成分(細胞因子、生長因子、激素、細胞外基質(zhì)等)，這些成分圍繞腫瘤細胞并被血管網(wǎng)絡(luò)營養(yǎng)。

1.1 脈管系統(tǒng)

新血管的生成在腫瘤生長和轉(zhuǎn)移中起著至關(guān)重要的作用，與正常血管相比，腫瘤內(nèi)脈管系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能特性易發(fā)生改變，極易造成缺氧和營養(yǎng)供應(yīng)的缺失。缺氧會導(dǎo)致腫瘤細胞內(nèi)基因表達的改變，從而增加細胞存活率和對凋亡誘導(dǎo)的抵抗力，導(dǎo)致耐藥的產(chǎn)生。脈管系統(tǒng)的這種變化會產(chǎn)生獨特的腫瘤微環(huán)境，最終影響治療反應(yīng)。

1.2 癌癥相關(guān)的成纖維細胞

癌癥相關(guān)的成纖維細胞(cancer-associated fibroblasts，CAF)是一種永久激活的成纖維細胞，被認為具有強大的腫瘤調(diào)節(jié)作用，并在腫瘤耐藥性的形成中發(fā)揮關(guān)鍵作用。CAF占TME基質(zhì)細胞的很大比例，是TME中的重要細胞成分，其不僅對腫瘤的進展提供支持而且是少數(shù)癌細胞逃避治療的關(guān)鍵信號。

CAF的來源有3種：①駐留的成纖維細胞；②骨髓間充質(zhì)干細胞；③腫瘤基質(zhì)內(nèi)的駐留上皮或內(nèi)皮細胞。CAF激活后會執(zhí)行以下功能，包括細胞外基質(zhì)的合成和分泌以及蛋白水解酶的釋放，從而導(dǎo)致腫瘤微環(huán)境重塑。此外，CAF是生長因子、細胞因子和肝細胞生長因子的重要來源，它們共同促進腫瘤生長，血管生成和治療抵抗力。

成纖維細胞促進膠原蛋白IV、原纖維蛋白-1和細胞周期蛋白E等基質(zhì)蛋白的擴增，這些蛋白通過多種信號通路參與卵巢癌化療耐藥。癌相關(guān)成纖維細胞是炎癥性腫瘤微環(huán)境中間充質(zhì)細胞的主要成分。它們直接與癌細胞或分泌性細胞因子接觸，通過參與上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)直接或間接促進化療耐藥性。

1.3 免疫細胞

免疫細胞包括天然免疫細胞和適應(yīng)性免疫細胞。天然免疫細胞包括巨噬細胞、肥大細胞、嗜中性粒細胞、樹突狀細胞、髓樣來源的抑制細胞和自然殺傷細胞等。適應(yīng)性免疫細胞包括T細胞和B淋巴細胞，通過直接接觸或通過趨化因子和細胞因子信號與腫瘤細胞相互作用。重要的是，免疫細胞既可促進也可阻抑化療效果，并且可以改變其激活狀態(tài)和在TME中的定位。

TAM是TME中治療反應(yīng)的關(guān)鍵調(diào)節(jié)劑。在實體瘤中，TAM的主要來源是循環(huán)單核細胞，而不是在腫瘤內(nèi)部的常駐巨噬細胞。骨髓中的單核細胞衍生自骨髓祖細胞，它們可以通過血液循環(huán)進入腫瘤，然后分化為巨噬細胞。巨噬細胞可根據(jù)其極化狀態(tài)分為M1和M2亞型。M1巨噬細胞可被Th1細胞因子干擾素γ和微生物產(chǎn)物激活。相反，M2巨噬細胞因Th2細胞因子而分化。M1巨噬細胞被認為具有殺腫瘤作用，而M2巨噬細胞則促進腫瘤發(fā)生。M1和M2型TAM均可塑且可逆。在卵巢癌中，腫瘤微環(huán)境在TAM的功能極化調(diào)節(jié)中起著重要作用。體外和體內(nèi)實驗表明，TAM介導(dǎo)了對多種化療藥物的耐藥性。

1.4 腫瘤相關(guān)內(nèi)皮細胞

腫瘤相關(guān)內(nèi)皮細胞(tumor-associated endothelial cells，TECs)與正常上皮細胞的不同之處在于對增殖、遷移、生長因子和化學(xué)治療藥物的反應(yīng)。越來越多的證據(jù)表明，腫瘤細胞會觸發(fā)TECs的免疫抑制活性，從而影響抗腫瘤免疫力和化療抵抗。

TECs降低E-選擇素(E-selectin)、細胞間黏附分子1(intercellular adhesion molecule 1，ICAM1)、ICAM2和血管細胞黏附分子1的表達，從而破壞腫瘤特異性細胞毒性T細胞募集到腫瘤病變中。此外，TECs選擇性地允許免疫抑制性髓樣細胞從血液遷移到腫瘤中，從而削弱了抗腫瘤免疫反應(yīng)。TME中的TECs還可以通過表面免疫抑制性蛋白的表達來抑制T細胞功能，抑制蛋白包括程序性細胞死亡配體PDL1和PDL2。TECs還可以釋放影響T細胞反應(yīng)和治療的可溶性因子，包括前列腺素E2、白介素-6(interleukin-6，IL-6)、轉(zhuǎn)化生長因子β(transforming growth factor β，TGF-β)和血管內(nèi)皮生長因子，抑制機體的免疫反應(yīng)。

1.5 細胞外基質(zhì)

細胞外基質(zhì)(extracellular matrix，ECM)在卵巢癌組織中的基質(zhì)比例可高達83%。與正常組織相比，腫瘤基質(zhì)與TME內(nèi)所有細胞類型產(chǎn)生的ECM改變有關(guān)，從而導(dǎo)致復(fù)雜的纖維網(wǎng)絡(luò)。ECM不僅在腫瘤的侵襲和遷移中起重要作用，而且也會影響藥物治療的敏感性。

ECM的成分包括膠原蛋白、纖連蛋白、層黏連蛋白、玻連蛋白、腱生蛋白-C等。ECM的組成成分、細胞間相互作用以及腫瘤細胞結(jié)構(gòu)構(gòu)成了藥物輸送的物理障礙。具有良好膠原蛋白網(wǎng)絡(luò)和較小體積EC外，通過將藥物與ECM的成分結(jié)合而隔離藥物也可以達到抑制藥物滲透到腫瘤的更深區(qū)域的目的。

2 卵巢癌的化療耐藥性

卵巢癌的首選化療藥物是鉑類和紫杉醇，并且大多數(shù)卵巢癌患者對首選的鉑類和紫杉醇化療初次治療均敏感。但不幸的是，大多數(shù)患者會在6~12個月內(nèi)復(fù)發(fā)并死于化療耐藥。

化療耐藥，即腫瘤對抗腫瘤藥物細胞毒性敏感性的喪失，是癌癥患者臨床治療中的主要限制因素。卵巢癌細胞的化療耐藥嚴(yán)重制約了抗腫瘤藥物效能的發(fā)揮，這是卵巢癌治療失敗的重要原因。大部分原發(fā)性卵巢癌在化療之初能夠?qū)鼓[瘤藥物產(chǎn)生反應(yīng)，但通常隨后便會由于先天或后天耐藥的克隆擴增而成為難治性卵巢癌，最終發(fā)展為復(fù)發(fā)性耐藥卵巢癌。

3 腫瘤微環(huán)境介導(dǎo)的卵巢癌耐藥

卵巢癌與TME之間的相互作用使得癌細胞可以逃避凋亡并產(chǎn)生耐藥性。腫瘤微環(huán)境介導(dǎo)卵巢癌耐藥僅在癌細胞與微環(huán)境接觸時出現(xiàn)，當(dāng)從微環(huán)境中移出時，它們則可以恢復(fù)藥物敏感性。本文對其機制的探究將從以下三方面展開。

3.1 可溶性因子和基質(zhì)細胞介導(dǎo)的卵巢癌耐藥性

TME富含腫瘤細胞或基質(zhì)細胞分泌的細胞因子和生長因子等各種可溶性因子，這些可溶性因子與基質(zhì)細胞均有助于卵巢癌耐藥性的發(fā)生。

已經(jīng)報道的可溶性因子介導(dǎo)的卵巢癌耐藥主要包括：轉(zhuǎn)化生長因子β(transforming growth factor β，TGF-β)超家族成員骨形態(tài)發(fā)生蛋白9(bone morphogenetic protein 9，BMP-9)在卵巢癌中可以促進癌細胞增殖和EMT，從而導(dǎo)致順鉑耐藥。在卵巢癌干細胞中，缺氧和阿霉素(adriamycin，ADR)可以誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄因子低氧誘導(dǎo)因子2α(hypoxia inducible factor 2α，HIF-2α)過表達，HIF-2α可以促進人乳腺癌抗性蛋白的表達和ADR轉(zhuǎn)運從而導(dǎo)致ADR耐藥。另外在卵巢癌組織中，CAFs通過JAK2/STAT3通路刺激分泌細胞因子IL-6并進一步激活EMT，最終增強紫杉醇耐藥。

同樣，基質(zhì)細胞對卵巢癌的化療耐藥也有貢獻。已有研究表明，基質(zhì)細胞含量升高也將導(dǎo)致腫瘤對化療藥的敏感性下降，在高間質(zhì)細胞比率患者中，60%的患者出現(xiàn)鉑耐藥性復(fù)發(fā)，明顯高于低間質(zhì)細胞比率的患者，且證明高基質(zhì)細胞比率是鉑耐藥性復(fù)發(fā)的陽性指標(biāo)。另外一項研究表明脂肪間充質(zhì)干細胞(adipose tissue-derived stromal cells，ADSC)與EOC細胞間接共培養(yǎng)導(dǎo)致了較低水平的Caspase-3激活，同時導(dǎo)致胞內(nèi)低水平鉑積累，進而導(dǎo)致順鉑耐藥。

3.2 細胞黏附介導(dǎo)的卵巢癌耐藥性

腫瘤細胞與微環(huán)境的結(jié)合被認為是治療抗性的開始，稱為細胞黏附介導(dǎo)的耐藥性(cell adhesion-mediated resistance，CAM-DR)。腫瘤細胞與基質(zhì)的附著可能觸發(fā)幾種信號傳導(dǎo)途徑，導(dǎo)致對抗癌療法的敏感性降低。

細胞黏附介導(dǎo)耐藥涉及的信號通路較多，目前已報道的信號通路主要包括COL1/ITGB1、c-Met/PI3K/AKT和葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白78(glucoregulatory protein 78，GRP78)信號通路，這些通路的激活減輕了紫杉醇對細胞增殖的抑制作用和細胞凋亡，從而導(dǎo)致了卵巢癌化療耐藥性的產(chǎn)生。另外有研究報道，在卵巢癌的臨床標(biāo)本中，較高的耐藥性和較差的預(yù)后與CAM-DR相關(guān)標(biāo)志物(如CD44、CD147、α5或β1整合素亞基)呈正相關(guān)。

3.3 免疫反應(yīng)介導(dǎo)的耐藥性

TAM介導(dǎo)腫瘤治療的耐藥性，機制主要包括以下幾方面。第一，順鉑和卡鉑化學(xué)療法，通過刺激腫瘤細胞和誘導(dǎo)分泌IL-10促進巨噬細胞M2型極化，巨噬細胞來源的IL-10抑制樹突狀細胞中IL-12的表達，從而阻斷有效適應(yīng)性反應(yīng)的激活；第二，TAMs可以增強癌癥干細胞(cancer stem cells，CSCs)的腫瘤干性，保護CSCs免受化療損傷，從而促進了治療耐藥性；第三，TAM來源的組織蛋白酶可能會減弱癌細胞的化學(xué)治療反應(yīng)；第四，TAMs可以誘導(dǎo)胞苷脫氨酶上調(diào)，其在轉(zhuǎn)運至癌細胞后會消耗腫瘤胞內(nèi)化療藥物，從而介導(dǎo)獲得性化療耐藥。

卵巢癌中鉑類耐藥性由癌細胞和腫瘤微環(huán)境共同介導(dǎo)。癌細胞中上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化程序的激活可能導(dǎo)致抗性克隆的富集。這些過程可能會受到腫瘤相關(guān)巨噬細胞的影響，巨噬細胞是高度可塑性的細胞群體，通過形成微環(huán)境卵巢癌細胞參與腫瘤的發(fā)展和對治療的反應(yīng)。

卵巢癌細胞系耐藥性的發(fā)展伴隨著遷移，克隆形成和轉(zhuǎn)錄因子表達上調(diào)，并與細胞干性和EMT有關(guān)。卵巢癌細胞使巨噬細胞向M2型分化，而巨噬細胞在順鉑敏感癌細胞中可誘導(dǎo)EMT和干性相關(guān)基因表達。有研究者將卵巢癌中外泌體與巨噬細胞共培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)miR-1246轉(zhuǎn)移到M2型巨噬細胞，然后通過Cav1/p-gp/M2型巨噬細胞軸促進化療耐藥性。在人類卵巢癌中，TAM浸潤和CCR2表達與腫瘤細胞中的ZEB1相關(guān)，其中CCL2和CD74是卵巢癌患者不良預(yù)后的標(biāo)記物，并且TAM中的ZEB1是人類卵巢癌存活率較低的一個因素。

另一項研究證明，成纖維細胞與效應(yīng)T細胞之間相互調(diào)節(jié)，從而影響了高級別漿液性卵巢癌中癌細胞對順鉑的反應(yīng)。成纖維細胞釋放硫醇，而導(dǎo)致細胞內(nèi)谷胱甘肽水平升高和腫瘤細胞中鉑DNA的積累減少，由此產(chǎn)生了非遺傳性腫瘤耐藥性，此耐藥性可通過外源性補充干擾素γ或激活的CD8T細胞加以克服。

4 結(jié)語

腫瘤微環(huán)境與卵巢癌化療耐藥性密切相關(guān)，耐藥機制主要包括可溶性因子和基質(zhì)細胞介導(dǎo)的耐藥性、細胞粘附介導(dǎo)的耐藥性和免疫反應(yīng)介導(dǎo)的耐藥性三方面。卵巢癌耐藥的產(chǎn)生大大降低了患者的生存時間導(dǎo)致了高的死亡率，因此解決化療耐藥性顯得尤為重要。目前對腫瘤微環(huán)境耐藥的研究尚在進行中，并且有可能成為卵巢癌化療耐藥性產(chǎn)生的重要機制。隨著對腫瘤微環(huán)境的深入研究，它將為卵巢癌化療耐藥的機制探究和解決方案帶來新的思路和希望。