癌相關成纖維細胞在口腔鱗狀細胞癌微環(huán)境中作用的研究進展

吳佳敏 夏斌 楊禾豐 許彪

昆明醫(yī)科大學附屬口腔醫(yī)院口腔頜面外科 昆明 650500

口腔鱗狀細胞癌（oral squamous cell carcinoma，OSCC）惡性程度較高，是頭頸部最常見的惡性腫瘤之一[1]。OSCC患者經(jīng)過傳統(tǒng)方法治療，預后往往較差，容易發(fā)生原發(fā)灶復發(fā)和局部淋巴轉(zhuǎn)移，并且5年生存率較低[2]。因此，尋找靶向治療腫瘤的新靶點和新的治療方法對口腔癌的診斷治療及良好的預后尤為重要。

腫瘤微環(huán)境（tumor microenvironment，TME）是指腫瘤細胞生長的周圍環(huán)境，與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、治療關系密切[3]。TME不僅存在腫瘤細胞，還包含許多基質(zhì)細胞、血管、淋巴管和胞外基質(zhì)等?；|(zhì)細胞包含了成纖維細胞、免疫細胞及內(nèi)皮細胞等[3-4]。癌相關成纖維細胞（cancer-associated fibroblast，CAF）是TME中數(shù)目最為豐富的基質(zhì)細胞之一，可以通過重塑細胞外基質(zhì)、釋放多種因子及外泌體等調(diào)節(jié)腫瘤細胞及周圍細胞，形成更加有利于腫瘤生長、侵襲、血管生成、上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）和免疫逃逸的微環(huán)境[5-7]。因此，CAF作為TME中的重要組成部分，對腫瘤的進展起著重要作用。

本文將對OSCC TME中CAF進行論述。

1 CAF 的定義、來源、標記物、激活途徑、亞型與功能

1.1 CAF的定義

通常CAF是指位于腫瘤周圍的成纖維細胞。在臨床上組織活檢時，將這一類細胞特性認為是CAF，即上皮細胞、內(nèi)皮細胞和白細胞標記物為陰性，且不具有在腫瘤細胞內(nèi)發(fā)現(xiàn)的突變，同時擁有細長的細胞形態(tài)[8-9]。

1.2 CAF的來源

通常認為CAF可以由正常成纖維細胞、骨髓間充質(zhì)干細胞、脂肪細胞和周皮細胞等分化形成，但由于存在較多因素影響，難以對CAF的來源有一個明確的結論[8-10]。

1.3 CAF的標記物

目前研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的CAF標記物有：α-平滑肌肌動蛋白（α-smooth muscle actin，α-SMA）、成纖維細胞活化蛋白（fibroblast activation protein，F(xiàn)AP）、成纖維細胞特異性蛋白1（fibroblast specific protein 1，F(xiàn)SP1）、波形蛋白（vimentin）和血小板衍生生長因子受體α/β （platelet-derived growth factor receptors-α/β，PDGFR-α/β）等。不同腫瘤CAF標記物存在差異。乳腺癌CAF標記物有α-SMA、FAP、PDGFR-α、PDGFR-β、CD29、神經(jīng)/膠質(zhì)抗原2 （neural/glial antigen 2，NG2）、FSP1、vimentin、平足蛋白（podoplanin，PDPN）等；頭頸癌CAF標記物為α-SMA、PDPN、FAP、PDGFR-α、PDGFR-β、FSP1、NG2；口腔癌CAF標記物則為α-SMA、FAP、vimentin[11]。

1.4 CAF的激活途徑

現(xiàn)研究比較明確的CAF激活途徑為：1）轉(zhuǎn)化生長因子（transforming growth factor）途徑；2）腫瘤細胞與成纖維細胞之間的相互接觸；3）促炎癥因子作用；4）重塑的細胞外基質(zhì)（extracellular matrix，ECM）；5）活性氧及代謝紊亂導致的生理應激反應；6）化學治療、放射治療導致的DNA損傷等[8]。

1.5 CAF的亞型

在一些腫瘤中發(fā)現(xiàn)CAF存在異質(zhì)性。靜止的CAF類似成纖維細胞，活化的CAF發(fā)揮促瘤作用。在胰腺導管腺癌中發(fā)現(xiàn)存在肌性CAF（myofibroblastic cancer-associated fibroblast，myCAF）、炎性CAF （inflammatory cancer-associated fibroblast，iCAF）和抗原呈遞CAF。myCAF通常位于腫瘤周圍，且α-SMA陽性，白細胞介素-6（interleukin-6，ⅠL-6）陰性；iCAF則位于腫瘤較遠，且α-SMA陰性，ⅠL-6陽性；抗原呈遞CAF則只發(fā)現(xiàn)于小鼠，并未在人身上發(fā)現(xiàn)[9,12-14]?？谇话┲蠧AF亞型的研究較少，需要進一步的研究，有可能成為破壞TME的關鍵之一。

1.6 CAF的功能

目前研究發(fā)現(xiàn)CAF涉及多種促瘤作用：1）重塑ECM；2）調(diào)節(jié)代謝；3）參與免疫調(diào)節(jié)；4）促進腫瘤生長、血管形成、EMT、遷移和侵襲；5）促腫瘤干細胞特性；6）影響腫瘤耐藥性[10-11]。

2 CAF與OSCC的交互作用

2.1 CAF改建ECM

CAF作為OSCC微環(huán)境中數(shù)目最為豐富的基質(zhì)細胞之一，能夠重塑ECM促進OSCC進展。Zhang等[15]發(fā)現(xiàn)：CAF可能通過FAK磷酸化途徑，增強賴氨酰氧化酶的表達，導致基質(zhì)膠原收縮能力的增加，膠原孔徑的減小和基質(zhì)膠原硬度的增加，并促進OSCC細胞的增殖、遷移、侵襲和EMT，從而加速OSCC的進展。CAF通過RhoA-ROCK信號調(diào)節(jié)細胞的骨架改變和YAP核定位的增加。成纖維細胞YAP活性可以重塑基質(zhì)組織，增加基質(zhì)硬度，進而促進OSCC細胞的遷移和侵襲[16]。CAF能夠重塑ECM，對腫瘤細胞侵襲軌跡的創(chuàng)造至關重要，表皮生長因子能夠協(xié)同CAF促進ECM的重塑，進一步加強頭頸鱗狀細胞癌（head and neck squamous cell carcinoma，HNSCC）的侵襲性[17]。

2.2 CAF分泌多種因子重塑TME

CAF作為TME的重要組成部分，通過分泌生長因子、修飾ECM等方式重塑TME，進而促進腫瘤發(fā)生。ⅠL-6不僅通過支持腫瘤細胞生長，而且通過促進成纖維細胞活化來介導腫瘤細胞和CAF之間的相互作用[18]。在TME中，腫瘤細胞與CAF之間的交互是相互的。例如，腫瘤細胞可以通過分泌TGF激活CAF，反過來，激活的CAF會分泌多種因子，比如TGF-β1、肝細胞生長因子（hepatocyte growth factor，HGF）、成纖維細胞生長因子、基質(zhì)細胞衍生因子1、趨化因子配體2和ⅠL-6等因子來改變TME，從而調(diào)節(jié)腫瘤細胞的遷移和侵襲。CAF通過基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase， MMP）、 RhoA-ROCK 信號等改建ECM，為腫瘤細胞的“跟隨”與“前進”提供軌道，從而促進腫瘤細胞的遷移、侵襲和耐藥[19-20]。在HNSCC中，CAF旁分泌HGF改變TME，進而促進HNSCC的增殖和侵襲[21]。腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）與TGF-β誘導內(nèi)皮細胞的內(nèi)皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化，誘導后的細胞分泌的細胞因子能夠促進OSCC的EMT，進而促進OSCC的進展[22]。CAF 分泌ⅠL-1 改建TME 促進OSCC 的侵襲[23]。

2.3 CAF調(diào)節(jié)代謝

CAF在腫瘤代謝中起主要調(diào)節(jié)作用，特別是通過幾種代謝途徑的失調(diào)，包括糖代謝、氨基酸代謝和脂質(zhì)代謝[24]。

Warburg等[25]發(fā)現(xiàn)了腫瘤細胞在進展過程中消耗大量葡萄糖的現(xiàn)象，并提出了Warburg效應。隨著腫瘤代謝組學研究[11]的深入，發(fā)現(xiàn)了CAF與腫瘤細胞之間存在著交互作用，這種交互作用促成了不同腫瘤的不同代謝影響。6-磷酸果糖-2-激酶/果糖-2,6-二磷酸酶3 （6-phosphofructo-2-kinase/fructose-2,6-biphosphatase 3，PFKFB3）能夠促進CAF的糖酵解能力，阻斷PFKFB3驅(qū)動的糖酵解，激活PGC-1α信號通路，可以減弱CAF的促血管生成能力[26]。lncRNA H19/miR-675-5p/PFKFB3信號通路參與了CAF糖酵解途徑，促進口腔癌的生長[27]。過表達TRAP1能夠減少CAF氧化磷酸化代謝，進而抑制OSCC的進展[28]。Zhang等[29]發(fā)現(xiàn)，在CAF中ⅠTGB2的上調(diào)，激活PⅠ3K/AKT/mTOR信號通路，增強糖酵解活性，產(chǎn)生乳酸。乳酸在OSCC被吸收代謝產(chǎn)生煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（nicotinamide adenine dinucleotide，NADH），然后在線粒體氧化磷酸化系統(tǒng)中氧化產(chǎn)生三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP），促進OSCC的進展。在卵巢癌中，CAF通過谷氨酰胺合成酶產(chǎn)生高水平的谷氨酰胺（glutamine，Gln），產(chǎn)生的Gln被輸送到卵巢癌細胞并被谷氨酰胺酶轉(zhuǎn)化為谷氨酸，為三羧酸循環(huán)提供能量，進一步促進腫瘤細胞的生長[24,30]。在結直腸癌中，CAF通過上調(diào)脂肪酸合酶的表達，產(chǎn)生更多的脂肪酸（fatty acids，F(xiàn)A）；產(chǎn)生的FA被結直腸癌細胞吸收，促進腫瘤細胞的遷移[24,31]。

OSCC的氨基酸代謝和脂質(zhì)代謝的研究仍然較少，需要進一步的研究。

2.4 CAF參與免疫調(diào)節(jié)

CAF分泌Wnt家族成員2（Wnt family member 2，WNT2）通過SOCS3/p-JAK2/p-STAT3信號通路抑制樹突狀細胞介導的免疫反應[32]。CAF分泌ⅠL-1β通過NF-κB信號通路誘導腫瘤細胞趨化因子CCL22上調(diào)，參與調(diào)節(jié)性T細胞（regulatory T cell，Treg） 浸潤來重塑TME[33]。OSCC 中的低CD68+CAF亞群有利于TME中Treg的募集，并導致OSCC患者的不良預后[34]。CAF通過CXCL12/CXCR4途徑誘導單核細胞分化為M2巨噬細胞，進而促進OSCC腫瘤干細胞特性和OSCC細胞增殖[35]。

2.5 CAF 分泌多種因子以促進腫瘤生長、遷移、侵襲、血管生成和干細胞特性

低氧微環(huán)境CAF通過旁分泌途徑釋放細胞因子絲甘蛋白聚糖（serglycin，SRGN），促進HNSCC細胞中β-連環(huán)蛋白（β-catenin）的核轉(zhuǎn)位，激活Wnt/β-catenin信號通路，從而增強HNSCC細胞的干細胞特性和化學治療耐藥性，進一步加強腫瘤的進展[36]。CAF通過旁分泌途徑分泌HGF，靶向細胞間質(zhì)上皮轉(zhuǎn)換因子（cellular-mesenchymal epithelial transition factor，c-Met）調(diào)節(jié)己糖激酶-Ⅱ、磷酸果糖激酶和乳酸運輸載體（monocarborxylat transporter 1，MCT1）的乳酸分泌，從而調(diào)控HNSCC糖酵解。反過來，HNSCC分泌堿性成纖維細胞生長因子能夠誘導p44/42 MAPK磷酸化，進而調(diào)節(jié)CAF中HGF的產(chǎn)生，同時促進CAF的增殖和遷移[37]。CAF分泌ⅠL-6誘導HNC中骨橋蛋白的上調(diào)，通過NF-κB信號通路促進HNC的生長、遷移和侵襲等，推動腫瘤的發(fā)展[38]。腫瘤細胞分泌ⅠL-1β激活成纖維細胞轉(zhuǎn)化為CAF，激活的CAF分泌CXCL1作用于腫瘤細胞和CAF表面的CXCR受體，促進腫瘤細胞的轉(zhuǎn)移和侵襲[39]。CAF來源外泌體miR-382-5p促進OSCC的侵襲[40]。成纖維細胞攝入缺氧HNSCC外泌體源miR-192和miR-215，下調(diào)CAV1，并激活TGF-β信號，從而向CAF轉(zhuǎn)化，促進HNSCC 的缺氧TME 的重塑[41]。Li 等[42]發(fā)現(xiàn)，CAF 通過細胞外囊泡促進OSCC 的血管生成。PGC-1α/PFKFB3信號能夠調(diào)節(jié)CAF的糖酵解能力，進而增強CAF的促血管生成能力[26]。OSCC細胞通過細胞間接觸的方式上調(diào)CAF中NOTCH3的表達，參與血管生成[43]。

2.6 CAF影響腫瘤耐藥性

CAF能夠上調(diào)自噬相關蛋白LC3和Beclin1的表達，通過自噬激活舌鱗狀細胞癌的順鉑抗性[44]。CAF分泌MK上調(diào)lncRNA ANRⅠL的表達，促進OSCC的順鉑抗性[45]。CAF分泌表面結合血管內(nèi)皮生長因子的細胞外囊泡以耐貝伐珠單抗的方式促進血管生成[42]。OSCC腫瘤干細胞來源細胞外囊泡促進成纖維細胞向CAF的轉(zhuǎn)化，激活的 CAF促進OSCC細胞的成瘤能力和順鉑抗性[46]。CAF來源外泌體miR-196a通過靶向CDKN1B和ⅠNG5促進HNC細胞的增殖和順鉑抗性[47]。

3 CAF作為OSCC治療的潛在新靶點

CAF能夠通過多種途徑分泌細胞因子、趨化因子、炎癥因子和外泌體等促進腫瘤的生長、增殖、遷移、侵襲和血管形成，以及在重塑細胞外基質(zhì)，代謝調(diào)節(jié)，免疫調(diào)節(jié)和腫瘤耐藥性方面發(fā)揮重要作用[48]。同時，作為TME中數(shù)目最為豐富的基質(zhì)細胞，靶向破壞CAF與周圍細胞的交互環(huán)境，能夠在OSCC的治療中提供一種新的思路。

NOTCH3+CAF參與OSCC血管生成進而促進腫瘤的生長。Tarextumab是一種能夠抑制NOTCH2和NOTCH3功能的人單克隆抗體，在治療胰腺癌和肺小細胞癌的Ⅱ期臨床試驗中進行了測試，并發(fā)現(xiàn)這些腫瘤細胞表現(xiàn)出失調(diào)的NOTCH2 和NOTCH3活性。類似的，在OSCC治療中也可以采取靶向NOTCH3+CAF的藥物，抑制腫瘤血管的形成，進而抑制腫瘤發(fā)展[43]。

Wang等[49]發(fā)現(xiàn)，在OSCC和CAF中具有高表達的酸性富半胱氨酸分泌蛋白可結合人血清白蛋白（human serum albumin，HSA）。將吲哚菁綠（indocyanine green，ⅠCG）與順鉑（cisplatin，DDP）合成的配位化合物ⅠCG-DDP，然后封裝進HSA中形成新型復合納米顆粒（HSA-ⅠCG-DDP NP）。酸性富半胱氨酸分泌蛋白介導的內(nèi)吞作用可以增強腫瘤細胞和CAF對HSA-ⅠCG-DDP NP的攝取。通過體外、體內(nèi)的研究發(fā)現(xiàn)，相比于單一治療，HSA-ⅠCG-DDP NP具有更好的靶向治療效果。

TGF-βRⅡ過表達影響PKM2功能，抑制CAF中的糖代謝，從而抑制口腔癌生長。揭示了TGFβRⅡ在CAF糖代謝中的作用，并提示靶向TGFβRⅡ可能是一種潛在的治療口腔癌的方法[50]。

熱休克因子1（heat shock factor 1，HSF1）在多種惡性腫瘤中高度表達，基質(zhì)細胞中HSF1的激活與患者不良預后密切相關。CAF中過表達HSP1能促進OSCC細胞EMT、增殖、遷移和侵襲。并且HSF1在CAF與OSCC細胞中的高表達與不良預后和總生存期顯著相關。以CAF作為靶向治療及預防的對象，為OSCC的臨床治療及預防提供了一種新的思路[51]。

Hanley等[52]發(fā)現(xiàn)，抑制NOX4能夠減弱肌成纖維細胞向CAF的轉(zhuǎn)化，并且具有抑制腫瘤生長的作用。這為臨床上靶向CAF用于治療OSCC提供了新的證據(jù)。

作為有機納米材料的替代品，無機納米材料因其可預測的性能而被廣泛應用研究。Xia等[53]的研究發(fā)現(xiàn)，金納米粒子（gold nanoparticle，GNP）表現(xiàn)巨大的抗CAF潛力，并且最小的GNP具有更強的抗CAF潛力。3 nm的GNP能夠抑制CAF的遷移、細胞活性以及與OSCC細胞的交互，進而抑制腫瘤的生長。這為納米藥物靶向CAF破壞TME，治療OSCC提供了一種新的治療思路。

Ko等[54]結合臨床OSCC數(shù)據(jù)集基因Meta分析，提取了FN1、TGFB2、TGFBR2和TGFBⅠ作為CAF豐度的指標，即CAF指數(shù)。在OSCC患者中，CAF指數(shù)比EMT評分更能預測患者預后生存情況。CAF指數(shù)可能可以作為EMT評分在預后預測方面的一個有用補充指標。

4 小結與展望

CAF作為TME中數(shù)目最為豐富的基質(zhì)細胞，不僅能夠重塑細胞外基質(zhì)，調(diào)節(jié)代謝，協(xié)助免疫逃逸，還能促進腫瘤的血管生成、生長、EMT、遷移和侵襲等[55]。盡管對CAF的研究日益深入，但仍然存在很多問題需要解決。

CAF的細胞形態(tài)和成纖維細胞相似，以及缺少CAF獨特的特異性標記，對于CAF的鑒定仍然存在問題。這就意味著很難直接靶向CAF來破壞腫瘤細胞生長的環(huán)境，也意味著目前已知的標記物仍然存在非常大的局限性。尤其在OSCC中CAF的標記物已被用于研究的是α-SMA、FAP、vimentin，這就需要研究者進一步去探索新的標記物，為OSCC的早期診斷、臨床治療及預后做出貢獻。

對于未來CAF的臨床應用，筆者有以下的一些猜想：1）對于已經(jīng)活化的CAF，是否能夠?qū)AF靜止，甚至逆向分化回到成纖維細胞，同時抑制成纖維細胞的活化，進而破了腫瘤細胞的生長環(huán)境；2）是否能夠抑制CAF分泌各種因子和外泌體等物質(zhì)，切斷CAF與周圍環(huán)境的交互；3）是否能夠找到新型生物材料及藥物能夠直接靶向作用于CAF；4）能否在靶向腫瘤細胞治療的同時，靶向CAF進行聯(lián)合治療，來增強OSCC 的治療效果。

精準醫(yī)療的概念是否也提示要針對CAF的異質(zhì)性來進行精準分類和治療。針對CAF的異質(zhì)性，是否能夠找到不同亞型CAF的共同標記物，以及不同亞型CAF的特異性亞型CAF標記物。如果能夠精確地找到腫瘤細胞周圍存在的各種CAF，同時對于不同CAF進行精準打擊，擊破各種CAF之間的交互以及CAF與腫瘤細胞之間的交互。這或許是將來CAF的研究方向之一，以及應用于臨床精準治療的方向之一。由于OSCC中CAF異質(zhì)性的研究較少，筆者也提出了一些自己的猜想：1）可能OSCC TME中存在較多的myCAF，這可能意味著可以考慮纖維化治療；2） 又或者存在較多iCAF，這可能提示需要同時輔助抗炎治療；3）甚至TME中存在多種仍未發(fā)現(xiàn)的CAF亞型，它們可能發(fā)揮協(xié)同作用，促進腫瘤進展。目前較多的研究僅僅只是籠統(tǒng)的圍繞著CAF，這可能是導致CAF研究存在較多的局限性原因之一?；蛟S精確細分不同亞型的CAF，精準靶向CAF亞型，可能成為OSCC靶向CAF的突破口之一。

利益沖突聲明：作者聲明本文無利益沖突。