胰腺癌相關(guān)成纖維細(xì)胞的研究進(jìn)展*

王永紅,張弘揚(yáng) 綜述，王震俠,趙建國△ 審校

(1.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)研究生院，呼和浩特 010110；2.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院肝膽外科，呼和浩特 010050)

胰腺導(dǎo)管腺癌(pancreatic ductal adenocarcinoma，PDAC)的發(fā)病率逐年上升，具有發(fā)現(xiàn)晚、進(jìn)展快、治療手段有限，愈合差的特點(diǎn)。PDAC的特點(diǎn)是大量的非惡性間質(zhì)細(xì)胞支持癌細(xì)胞的增殖、存活和侵襲。在這些基質(zhì)細(xì)胞中，癌相關(guān)成纖維細(xì)胞(cancer-associated fibroblasts，CAFs)在促進(jìn)腫瘤生長方面發(fā)揮了重要作用。CAFs產(chǎn)生的細(xì)胞外基質(zhì)成分，為癌細(xì)胞提供生存和遷移的條件，干擾藥物輸送，調(diào)節(jié)腫瘤硬度并促進(jìn)腫瘤進(jìn)展。CAFs還分泌多種細(xì)胞因子、趨化因子和生長因子，直接和間接支持癌細(xì)胞。雖然這些CAFs衍生的因子作為癌細(xì)胞的直接生存信號(hào)，但其也通過抑制免疫效應(yīng)細(xì)胞的活性和招募免疫抑制細(xì)胞來改變免疫細(xì)胞環(huán)境，使癌細(xì)胞能夠逃避免疫監(jiān)視。CAFs是幾種亞型組成的多樣性細(xì)胞群體，具有不同功能的CAFs亞群可以抑制或促進(jìn)腫瘤的進(jìn)展。本文就近年來關(guān)于CAFs異質(zhì)性研究的重要事件、不同CAFs亞群的功能及CAFs衍生的免疫抑制因子在PDAC免疫逃避中的作用進(jìn)行綜述，以為開發(fā)有效的PDAC聯(lián)合治療提供基礎(chǔ)依據(jù)。

1 CAFs的異質(zhì)性

CAFs來源于胰腺星狀細(xì)胞(pancreatic stellate cells，PSCs)、間皮細(xì)胞、常駐成纖維細(xì)胞、間充質(zhì)干細(xì)胞和骨髓源干細(xì)胞，其標(biāo)記包括細(xì)胞外標(biāo)記：1型膠原蛋白(collagen type 1，COL1)A1、COL1A2、蛋白聚糖光蛋白聚糖(lumican，LUM)、核心蛋白聚糖(decorin，DCN)；表面標(biāo)記：平足蛋白(podoplanin，PDPN)、成纖維細(xì)胞激活蛋白(fibroblast activation protein，F(xiàn)AP)、血小板衍生生長因子受體(platelet-derived growth factor receptor，PDGFR)α、PDGFRb；細(xì)胞內(nèi)標(biāo)記：α平滑肌肌動(dòng)蛋白(α-smooth muscle actin，α-SMA)、波形蛋白(vimentin，VIM)、成纖維細(xì)胞特異性蛋白-1(fibroblast specific protein-1，F(xiàn)SP-1)[1]。最近，班伯里會(huì)議第一次明確地定義了CAFs——形態(tài)細(xì)長，上皮、內(nèi)皮和白細(xì)胞標(biāo)記物陰性,且排除上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化的癌細(xì)胞[2]。CAFs是基質(zhì)的主要成分，并分泌生長因子、炎癥配體和細(xì)胞外基質(zhì)蛋白，促進(jìn)腫瘤增殖、治療耐藥和免疫逃逸[3]。由于這些原因，CAFs歷來被認(rèn)為是促進(jìn)腫瘤的成分。然而，主要集中在針對CAFs中激活的Hedgehog信號(hào)通路研究，結(jié)果表明，在某些情況下CAFs也可能具有抑制腫瘤的功能[4]。近年隨著研究CAFs生物學(xué)新的共培養(yǎng)模型和單細(xì)胞RNA測序的發(fā)展，在PDAC小鼠模型和人PDAC組織中都發(fā)現(xiàn)了不同的CAFs亞型，并不斷出現(xiàn)新的亞群。

?HLUND等[5]通過三維共培養(yǎng)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)不同的CAFs亞群，肌成纖維細(xì)胞(myofibroblasts，myCAFs)和炎性CAFs(inflammatory CAFs，iCAFs)。ELA等[6]通過單細(xì)胞RNA測序證實(shí)了myCAFs和iCAFs的存在,還發(fā)現(xiàn)了一種新的CAFs亞型——抗原呈遞CAFs(antigen presentation CAFs，apCAFs)，而且iCAFs與apCAFs在2D培養(yǎng)模型中均可轉(zhuǎn)變?yōu)閙yCAFs。myCAFs位于癌細(xì)胞附近，以α-SMA高白細(xì)胞介素(interleukin,IL)-6低表達(dá)為特點(diǎn)；iCAFs則遠(yuǎn)離癌細(xì)胞，以α-SMA低IL-6高表達(dá)為特點(diǎn)；apCAFs表達(dá)主要組織相容性復(fù)合體(major histocompatibility complex,MHC)Ⅱ類和CD74類分子，但不表達(dá)共刺激分子，具有激活CD4+T細(xì)胞的能力，但水平遠(yuǎn)低于專業(yè)抗原呈遞細(xì)胞(antigen presenting cell，APC)，有可能調(diào)節(jié)胰腺腫瘤的免疫反應(yīng)。

早有研究表明維甲酸能誘導(dǎo)PSCs沉默，減少旁分泌Wnt-β-catenin信號(hào)以減緩腫瘤進(jìn)展[7]。SCHNITTERT等[8]發(fā)現(xiàn)脂氧素A4(內(nèi)源性抑炎因子，花生四烯酸代謝產(chǎn)物之一)通過抑制Smad2/3磷酸化明顯降低了轉(zhuǎn)化生長因子β(transforming growth factor β，TGF-β)誘導(dǎo)的α-SMA,COL1A1,COL3A1,PDGFRb,基質(zhì)金屬蛋白酶2(matrix metalloproteinase 2，MMP2),Wnt2B,趨化因子12(chemokine 12，CXCL12),IL-6,結(jié)締組織生長因子(connective tissue growth factor，CTGF)的表達(dá)，抑制PSCs活化，從而抑制CAFs誘導(dǎo)的促腫瘤作用。BIFFI等[9]用有機(jī)物和小鼠模型發(fā)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞衍生的IL-1激活白血病抑制因子(leukaemia inhibitory factor,LIF)/Janus激酶(janus kinase，JAK)/轉(zhuǎn)錄激活因子(signal transducer and activator of transcription，STAT)通路誘導(dǎo)iCAFs形成；TGF-β通過TGF-β/Smad2/3通路下調(diào)IL-1 Ⅰ型受體(IL1 R1)的表達(dá)促進(jìn)成纖維細(xì)胞向myCAFs轉(zhuǎn)化。BERNARD等[10]研究發(fā)現(xiàn)，iCAFs只在胰腺癌中明顯存在，而myCAFs在低級(jí)別導(dǎo)管內(nèi)乳頭狀黏液瘤(low grade intraductal papillary myxoma，LG-IPMN)中水平較低，但在高級(jí)別IPMN(high grade IPMN，HG-IPMN)中水平較高，從而提出myCAFs的激活與腫瘤進(jìn)展具有相關(guān)性，而iCAFs的增加與腫瘤從免疫監(jiān)視到免疫抑制的轉(zhuǎn)變相一致。FELDMANN等[11]研究發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)錄因子配對相關(guān)同源框1(paired related homoeobox 1，PRRX1)在一定程度上調(diào)節(jié)了PDAC腫瘤中CAFs的激活和可塑性。該研究中，PRRX1的缺失推動(dòng)了抑制腫瘤的CAFs的擴(kuò)增，導(dǎo)致腫瘤分化增加，同時(shí)改善了對吉西他濱化療的敏感性，減少了腫瘤擴(kuò)散。然而，以前Hedgehog 信號(hào)交替被提議促進(jìn)或限制腫瘤生長，最近STEELE等[12]研究發(fā)現(xiàn)，與iCAFs相比，Hedgehog 信號(hào)在成纖維細(xì)胞中被獨(dú)特地激活，并且在myCAFs中差異升高，Sonic Hedgehog 過表達(dá)促進(jìn)腫瘤生長，而平滑拮抗劑 LDE225 抑制 Hedgehog 通路會(huì)損害腫瘤生長，此外Hedgehog 通路抑制減少了 myCAFs數(shù)量并增加了 iCAFs數(shù)量，這與細(xì)胞毒性 T 細(xì)胞的減少和調(diào)節(jié)性 T 細(xì)胞的擴(kuò)增相關(guān)，與免疫抑制的增加一致。有研究還揭示了兩種功能不同的胰腺成纖維細(xì)胞譜系，CD105 陽性的胰腺成纖維細(xì)胞允許體內(nèi)腫瘤生長，而 CD105 陰性的成纖維細(xì)胞則具有高度的腫瘤抑制作用[13]。另外，使用單細(xì)胞 RNA 測序發(fā)現(xiàn) CAFs、導(dǎo)管癌細(xì)胞和免疫細(xì)胞在極致密和松散類型的 PDAC(致密型、高結(jié)締組織增生；松散型、低結(jié)締組織增生)之間存在明顯的瘤間異質(zhì)性，在松散型 PDAC 中發(fā)現(xiàn)了一種具有高度活化代謝狀態(tài)的新型 CAFs 亞型(meCAFs)[14]。meCAFs 具有高度活躍的糖酵解，而癌細(xì)胞以氧化磷酸化為主要代謝模式，松散型 PDAC 的免疫細(xì)胞比例和活性遠(yuǎn)高于致密型 PDAC，具有豐富 meCAFs 的 PDAC 患者具有較高的轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)和較差的預(yù)后，但對免疫療法的反應(yīng)明顯更好。

總之，CAFs是異質(zhì)的細(xì)胞群體，既可以促進(jìn)腫瘤，也可以抑制腫瘤。更多地了解PDAC中CAFs表型及功能的轉(zhuǎn)化，對于理解其對胰腺腫瘤發(fā)生各個(gè)階段微環(huán)境依賴性的影響至關(guān)重要，并將為如何最好地針對這些促腫瘤功能提供信息。

2 CAFs在免疫抑制微環(huán)境中的作用

PDAC腫瘤微環(huán)境由CAFs、免疫細(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[15]。CAFs通過以下兩方面干擾免疫細(xì)胞與腫瘤細(xì)胞間信息交流，促進(jìn)腫瘤免疫逃逸，導(dǎo)致腫瘤的浸潤與轉(zhuǎn)移。

2.1 降低免疫效應(yīng)細(xì)胞功能

CAFs對T細(xì)胞的影響可分為四類:(1)下調(diào)細(xì)胞數(shù)量；(2)誘導(dǎo)分化；(3)上調(diào)免疫檢查點(diǎn)；(4)抑制瘤內(nèi)浸潤。有研究發(fā)現(xiàn)，CAFs產(chǎn)生TGF-β誘導(dǎo)基因克隆3(TGF-β induced gene-human clone3,βig-h3)蛋白直接作用于腫瘤特異性CD8+T 細(xì)胞，抑制其增殖和分化[16]。CAFs在腫瘤來源的腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)和IL-1β的作用下分泌胸腺基質(zhì)淋巴細(xì)胞生成素(thymic stromal lymphopoietin，TSLP)，表達(dá)TSLP受體的樹突狀細(xì)胞被激活后上調(diào)TSLP受體，分泌吸引Th2的趨化因子IL-4，并獲得TSLP依賴性的Th2極化能力，誘導(dǎo)和聚集Th2細(xì)胞，進(jìn)一步增強(qiáng)了STAT-3、蛋白激酶B(protein kinase B,AKT)、絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases,MAPK)的激活，促進(jìn)了胰腺癌細(xì)胞的增殖[17]。TANG等[18]研究表明，CAFs過表達(dá)半乳糖凝集素1，阻止CD3+T細(xì)胞浸潤胰腺腫瘤，降低CD4+T和CD8+T細(xì)胞的活性，還減少Th1型細(xì)胞因子[IL-2和γ干擾素(interferon-gamma,IFN-γ)]的產(chǎn)生和增強(qiáng)Th2型細(xì)胞因子(IL-4和IL-5)的產(chǎn)生，促進(jìn)了免疫豁免。此外，CAFs釋放前列腺素E2促進(jìn)了T細(xì)胞免疫球蛋白黏蛋白分子-3(T cell immunoglobulin and mucin-containing protein-3,TIM-3)、程序性死亡分子-1(programmed death-1,PD-1)、細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞相關(guān)抗原-4(cytotoxic T lymphocyte associated antigen-4,CTLA-4)和淋巴細(xì)胞活性基因-3(lymphocyte-activation gene-3,LAG-3)在增殖 T 細(xì)胞中的表達(dá)，表達(dá)免疫檢查點(diǎn)的增殖 T 細(xì)胞產(chǎn)生較少的 IFN-γ、TNF-α 和 CD107a，表明 CAFs 誘導(dǎo) CD4+和 CD8+T 細(xì)胞上免疫檢查點(diǎn)的表達(dá)，這有助于降低免疫功能[19]。

由于T細(xì)胞在免疫治療中發(fā)揮核心作用，效應(yīng)T細(xì)胞濾入腫瘤部位的減少嚴(yán)重?fù)p害了胰腺癌免疫治療的療效。CD8+T細(xì)胞與腫瘤細(xì)胞在瘤旁室相互作用，但在CAFs分泌的細(xì)胞因子的影響下，傾向于向間質(zhì)室遷移。有研究表明，PDAC中包繞著癌細(xì)胞的FAP+CAFs產(chǎn)生趨化因子CXCL12，與T細(xì)胞上CXCL12的受體CXCR4結(jié)合，阻止CD8+T細(xì)胞到達(dá)瘤旁區(qū)域與癌細(xì)胞接觸[20]。CAFs產(chǎn)生的膠原蛋白阻礙T細(xì)胞浸潤，但其機(jī)制仍有很大的爭議。研究發(fā)現(xiàn)間質(zhì)內(nèi)T細(xì)胞分布不均，大多數(shù)T細(xì)胞傾向于居住在遠(yuǎn)離腫瘤部位的低密度膠原區(qū)[21]。然而，有研究小組駁斥了胰腺基質(zhì)在阻止T細(xì)胞聚集中的作用，該研究發(fā)現(xiàn)更高水平的COL1的沉積與明顯的T細(xì)胞亞群的增加有關(guān)，而不是阻礙浸潤[22]。盡管這些研究得出了截然不同的結(jié)論，但是iCAFs比其他成纖維細(xì)胞具有更強(qiáng)的分泌能力，而myCAFs在該報(bào)道中被研究，認(rèn)為胰腺間質(zhì)不會(huì)損害T細(xì)胞浸潤[22]。因此，一個(gè)可能的假設(shè)是，CXCL12-CXCR4串?dāng)_主要是由iCAFs介導(dǎo)，其阻礙T細(xì)胞的浸潤，而myCAFs允許T細(xì)胞到達(dá)腫瘤簇，對免疫有益。SUN等[23]研究表明，IL-33在PDAC中高水平表達(dá)具有特異性，iCAFs是PDAC腫瘤微環(huán)境中衍生IL-33的主要來源,IL-33受體ST2的主要表達(dá)于腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(tumor-associated macrophages，TAM)，誘導(dǎo)TAM向M2型轉(zhuǎn)變并產(chǎn)生CXCL3，CXCL3受體CXCR2表達(dá)于CAFs，并誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞向myCAFs轉(zhuǎn)變并產(chǎn)生Ⅲ型膠原蛋白，促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移。有研究還發(fā)現(xiàn)，COL1的缺失雖能降低胰腺腫瘤中基質(zhì)膠原蛋白1水平，但卻加速PDAC進(jìn)展，其原因可能是促進(jìn)骨髓源性抑制細(xì)胞(myeloid-derived suppressor cells，MDSC)的募集,降低了T/B淋巴細(xì)胞比率，導(dǎo)致了免疫抑制，而CXCR2和CCR2的抑制劑可使其逆轉(zhuǎn)[24]。最近單細(xì)胞RNA測序結(jié)合細(xì)胞交互CellphoneD B(細(xì)胞受體配體互作分析工具)配體-受體分析對免疫細(xì)胞耗竭和肝星狀細(xì)胞(hepatic stellate cells,HSC)選擇性敲除小鼠的研究，揭示了由myCAFs分泌的透明質(zhì)酸和iCAFs分泌的肝細(xì)胞生長因子(hepatocyte growth factor,HGF)的促腫瘤機(jī)制與 myCAFs表達(dá)的COL1相反，后者通過機(jī)械抑制腫瘤擴(kuò)散來抑制腫瘤生長，在保留COL1的同時(shí)，靶向促進(jìn)腫瘤的CAFs介質(zhì)，可能會(huì)將CAFs從促腫瘤轉(zhuǎn)化為抑制腫瘤[25]。GORCHS等[26]學(xué)者使用 2 維和 3 維細(xì)胞培養(yǎng)模型研究了卡泊三醇(一種維生素 D3 類似物)對人胰腺 CAFs 和 T 細(xì)胞活化的影響:降低CAFs 的增殖和遷移；減少促腫瘤因子前列腺素 E2、IL-6、骨膜素和白血病抑制因子的釋放；促進(jìn) PD-L1 上調(diào)，可影響 T 細(xì)胞介導(dǎo)的腫瘤免疫監(jiān)視；減少 T 細(xì)胞增殖和 IFN-γ、顆粒酶 B 和 IL-17 的產(chǎn)生，但增加 IL-10 的分泌。這表明卡泊三醇降低了 CAFs 的腫瘤支持活性，但同時(shí)降低了 T 細(xì)胞效應(yīng)功能，這可能會(huì)損害患者的腫瘤免疫監(jiān)視。

上述研究表明，胰腺CAFs通過釋放趨化因子、細(xì)胞因子和生長因子，改變T細(xì)胞的遷移、分化和細(xì)胞毒活性，促進(jìn)免疫逃逸，從而成為腫瘤微環(huán)境的重要調(diào)節(jié)因子。因此，需要一種更微調(diào)、更細(xì)微的方法來有效地靶向CAFs的促癌環(huán)節(jié)，而不改變其抑癌作用，而且不造成不良反應(yīng)。

2.2 增強(qiáng)免疫抑制細(xì)胞的作用

MDSCs是骨髓來源的一群異質(zhì)性細(xì)胞，是樹突狀細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和粒細(xì)胞的前體，具有明顯抑制免疫細(xì)胞應(yīng)答的能力。MDSC可以通過消耗淋巴細(xì)胞所需的營養(yǎng)物質(zhì)、產(chǎn)生氧化應(yīng)激等多種機(jī)制，抑制T細(xì)胞和自然殺傷細(xì)胞等細(xì)胞毒性淋巴細(xì)胞清除腫瘤的能力。CAFs與髓樣細(xì)胞之間的密切相互作用加速了纖維化的形成，影響髓樣細(xì)胞的分化和極化。通過Luminex 分析表明，PSC產(chǎn)生細(xì)胞因子[IL-6、血管內(nèi)皮細(xì)胞生長因子(vascular endothelial cell growth factor,VEGF)、巨噬細(xì)胞集落刺激因子(macrophage colony stimulating factor，M-CSF)]和趨化因子[基質(zhì)細(xì)胞衍生因子-1(stromal cell derived factor-1,SDF-1)、單核細(xì)胞趨化蛋白-1(monocyte chemotactic protein-1,MCP-1)]，促進(jìn)外周血單核細(xì)胞分化為MDSC(CD11b+CD33+)表型和多形核 CD11b+CD33+CD15+細(xì)胞亞群，MDSC抑制T淋巴細(xì)胞增殖[27]。此外，F(xiàn)AP的表達(dá)增加了來自CAFs的CCL2水平，CCL2通過結(jié)合其受體CCR2介導(dǎo)MDSCs的招募[28]。TAM分M1和M2型，M1主要負(fù)責(zé)Th1細(xì)胞的反應(yīng)和分泌促炎細(xì)胞因子，增強(qiáng)炎癥并參與腫瘤的早期發(fā)展，而M2則表現(xiàn)出較低的抗原提呈效率，并產(chǎn)生大量的抗炎細(xì)胞因子，通過促進(jìn)血管生成和免疫抑制導(dǎo)致腫瘤進(jìn)展。CAFs分泌M-CSF，促進(jìn)單核細(xì)胞產(chǎn)生ROS，誘導(dǎo)TAM向M2轉(zhuǎn)化，促進(jìn)腫瘤進(jìn)展[29]。

3 總結(jié)與展望

雖然干預(yù)CAFs可為抗腫瘤治療提供一個(gè)有效的靶點(diǎn)，但因細(xì)胞異質(zhì)性，需要找出更加精確的干預(yù)靶點(diǎn)，更詳細(xì)、更深人地了解其分子機(jī)制。不同細(xì)胞因子刺激后被激活的CAFs在功能上有何區(qū)別、能否把“活化狀態(tài)”的CAFs轉(zhuǎn)為“靜息狀態(tài)”的成纖維細(xì)胞、CAFs能否被“馴化”成抗腫瘤型的CAFs、不同亞型的CAFs功能上有何不同及其原因，以及不同亞型的CAFs與免疫細(xì)胞之間串?dāng)_的機(jī)制及apCAFs的作用等都將是今后研究的方向。