腫瘤微環(huán)境在乳腺癌發(fā)生及轉(zhuǎn)移中的研究進(jìn)展

劉俊杰 朱娟英

人體內(nèi)的正常細(xì)胞有屬于自己的微環(huán)境, 適宜的微環(huán)境讓其能發(fā)揮正常功能。某些細(xì)胞及因子可以檢測微環(huán)境中的不穩(wěn)定因素, 通過免疫或非免疫方式將其清除, 對腫瘤細(xì)胞的清除就是其中一環(huán), 但腫瘤細(xì)胞尤其特異性, 可以通過分泌各種因子或是其他物質(zhì)來塑造屬于它自己的微環(huán)境［1］, 并且影響正常微環(huán)境中的某些物質(zhì), 進(jìn)一步將其進(jìn)行招募, 從而改造正常細(xì)胞的微環(huán)境［2］。

1 BC 概述

根據(jù)全球癌癥觀察(Global Cancer Observatory)的數(shù)據(jù), 2020 年在1930 萬例新發(fā)病例和1000 萬例癌癥死亡病例中［均不包含非黑色素皮膚瘤(NMSC)、基底細(xì)胞癌］, 在女性中, BC 為最常見的癌癥(占總病例的11.7%), 并且是女性最常被診斷出的癌癥, 也是癌癥致死的主要原因［3］, 這種高死亡率主要與晚期轉(zhuǎn)移性癌癥有關(guān), 因?yàn)楫?dāng)癌癥擴(kuò)散到遠(yuǎn)處身體部位時(shí), 5 年生存率從局限性疾病的99%下降到27%。

BC 中由于雌激素受體(ER)、孕激素受體(PR)、人表皮生長因子受體-2(HER-2)表達(dá)水平的不同, 從而分成了不同的分子亞型, 當(dāng)EP/RP(+)、HER-2(-)時(shí)為Luminal A 型；Luminal B 型 則 是ER/RP 相 對 低 表達(dá), HER-2 表達(dá)增加；若ER、PR、HER-2 均為陰性,稱為三陰性乳腺癌(TNBC)［4］。其中激素受體陽性的Luminal A 亞型發(fā)病率相對最高, 預(yù)后最好。而與之相反的各受體表達(dá)皆為陰性的TNBC 亞型的預(yù)后最差［5］。

BC 一旦開始遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移, 提示不良后果, 占BC 相關(guān)死亡的大多數(shù)。主要因?yàn)锽C 轉(zhuǎn)移將會增加手術(shù)難度,并且目前尚無用于治療轉(zhuǎn)移性BC 的特效藥。BC 在不同器官中的轉(zhuǎn)移傾向性有所不同, 肺、骨、肝、腦轉(zhuǎn)移較為常見, 其中骨轉(zhuǎn)移比例多于肺轉(zhuǎn)移, 且5 年生存率高于肺轉(zhuǎn)移［6,7］, 肝轉(zhuǎn)移相較于前兩者, 生存率及預(yù)估5 年生存率均較低。

2 腫瘤細(xì)胞在微環(huán)境中的進(jìn)展與轉(zhuǎn)移

TME是由癌變細(xì)胞和非癌變細(xì)胞組成的動態(tài)實(shí)體,包括成纖維細(xì)胞、脂肪細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和免疫細(xì)胞(如巨噬細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、NK 細(xì)胞)、可溶性因子和ECM成分, 對腫瘤的惡性進(jìn)展有重要影響。

腫瘤的進(jìn)展及轉(zhuǎn)移一般是腫瘤細(xì)胞與免疫細(xì)胞相互作用的動態(tài)過程, 一般分為消除、平衡和逃逸3 個(gè)階段［8］, 不僅取決于癌細(xì)胞的特性, 還取決于它們與周圍環(huán)境和間質(zhì)的相互作用。企圖通過血道、淋巴、組織旁等途徑逃逸的腫瘤細(xì)胞被免疫細(xì)胞發(fā)現(xiàn)并抑制, 為平衡階段, 此時(shí)大部分腫瘤細(xì)胞選擇進(jìn)入休眠狀態(tài)［9］,該過程可持續(xù)數(shù)年, 看似腫瘤的轉(zhuǎn)移被遏制住了, 實(shí)則休眠癌細(xì)胞被認(rèn)為是導(dǎo)致癌癥進(jìn)展的重大原因［10］。

進(jìn)入休眠狀態(tài)的腫瘤細(xì)胞, 可通過上調(diào)或下調(diào)某些因子或是抑制某些通路, 如BC 細(xì)胞進(jìn)入休眠期時(shí),通過適應(yīng)CXC 趨化因子配體12(CXCL12)信號軸, 部分腫瘤細(xì)胞最終對免疫細(xì)胞的檢測和(或)消除變的不敏感, 從而有部分腫瘤細(xì)胞可逃避宿主免疫系統(tǒng), 這稱之為——逃逸階段。不同侵襲性的腫瘤各有不同, 如招募免疫細(xì)胞, 成為腫瘤相關(guān)的免疫細(xì)胞從而促進(jìn)免疫耐受等。此外, 腫瘤細(xì)胞必須同時(shí)逃避宿主免疫反應(yīng)和凋亡信號方能生存或(并)轉(zhuǎn)移, 與原發(fā)腫瘤相比,腫瘤首次轉(zhuǎn)移復(fù)發(fā)時(shí)的淋巴細(xì)胞浸潤較低, 提示免疫逃逸在轉(zhuǎn)移進(jìn)展中起重要作用。

3 TME 中各元素與BC 進(jìn)展及轉(zhuǎn)移的關(guān)系

BC 的器官轉(zhuǎn)移具有特異性［11］, 腫瘤細(xì)胞在這其中需要適宜生存的微環(huán)境, 正如20 世紀(jì)80 年代Paget［12］提出的轉(zhuǎn)移性“種子和土壤”理論, 也如中國古代晏子所言“橘生淮南則為橘, 生于淮北則為枳”,發(fā)生轉(zhuǎn)移的腫瘤細(xì)胞就如播散的種子一般, 當(dāng)找到了適宜的環(huán)境, 就會在那片土壤中生根發(fā)芽。一開始, 轉(zhuǎn)移的腫瘤細(xì)胞由于微環(huán)境中促血管生成因子和抑血管生長因子的作用, 生長相對緩慢, 但由于腫瘤細(xì)胞定植后的脈管系統(tǒng)往往比較扭曲, 從而衍生出一些異常血管, 加上異常血管供氧不足, 腫瘤細(xì)胞缺氧會加快促血管生成因子的產(chǎn)生, 從而加重異常脈管系統(tǒng)的形成, 久而久之促血管與抗血管生成的平衡被打破, 利于腫瘤轉(zhuǎn)移的微環(huán)境從而產(chǎn)生［13］。臨床上目前有通過運(yùn)用抗血管生成藥物如血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)抑制劑阻止轉(zhuǎn)移性腫瘤細(xì)胞的進(jìn)一步進(jìn)展［14］, 但因?yàn)樗亩拘?、低進(jìn)展生存期、腫瘤耐藥性等, 具有一定的局限性。

3.1 微環(huán)境中的免疫細(xì)胞 TME 中的免疫細(xì)胞分為髓系和淋巴系, 它們是屬于先天和適應(yīng)性免疫系統(tǒng), 在不同的癌癥及其亞型當(dāng)中具有較大的差異性［15］。

3.1.1 腫瘤相關(guān)中性粒細(xì)胞(TAN) 循環(huán)中的中性粒細(xì)胞有時(shí)會被趨化因子招募到TME 中, 從而形成腫瘤相關(guān)中性粒細(xì)胞群, 中性粒細(xì)胞積聚在癌癥患者的外周血中, 特別是在晚期患者中。Shaul 等［16］表示相對高表達(dá)的循環(huán)中性粒細(xì)胞可作為癌癥不良臨床結(jié)局中較為強(qiáng)大的生物性標(biāo)志。有相關(guān)研究表示［15］,在TNBC 中腫瘤相關(guān)中性粒細(xì)胞含量達(dá)到了90%, 而在HER-2 或是ER/PR 激素陽性的受體中含量就略微適中。

3.1.2 腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(TAM) TAM 具有很強(qiáng)的可塑性, 可根據(jù)供氧情況、炎癥介質(zhì)和其他可溶性因子等微環(huán)境刺激分化成不同的表型。主要表型是經(jīng)典激活型(M1)和替代激活型(M2)巨噬細(xì)胞。在正常的免疫反應(yīng)期間, 大多數(shù)巨噬細(xì)胞均歸屬于M1 表型, 并參與對各種病原體的Th1 細(xì)胞因子反應(yīng)。巨噬細(xì)胞可以通過直接殺死或間接招募和激活其他免疫細(xì)胞等方式促進(jìn)抗腫瘤反應(yīng)。有研究表示TAM 與M2 型非常相似［17］, M2 表型與Th2 細(xì)胞因子相關(guān), 參與傷口愈合和組織重塑, 因此猜想在腫瘤的平衡階段, 腫瘤通過分泌某種生長因子或是細(xì)胞因子使得Th2 主導(dǎo)TME, 從而表現(xiàn)免疫抑制性。TME 中較高數(shù)量的TAM 與更嚴(yán)重的疾病和不良預(yù)后相關(guān)［18］, 其中對TAM 在BC 進(jìn)展中的作用的研究表示TAM 能夠誘導(dǎo)血管生成并腫瘤細(xì)胞外基質(zhì)進(jìn)行重塑, 模擬正常細(xì)胞以逃避宿主免疫系統(tǒng),并招募免疫抑制性白細(xì)胞入TME 中促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移。有學(xué)者提出［19］通過抑制巨噬細(xì)胞之間的募集, 將TAM重新極化為抗腫瘤表型并增強(qiáng)巨噬細(xì)胞介導(dǎo)的腫瘤細(xì)胞殺傷或吞噬作用。

3.1.3 腫瘤相關(guān)淋巴細(xì)胞(TIL) 在BC 的微環(huán)境中,CD8+T 細(xì)胞的含量是最豐富的, 其次就是CD4+T 細(xì)胞和NK 細(xì)胞［20］。TNBC 中淋巴細(xì)胞的浸潤數(shù)量極有可能＞50%, 稱為淋巴細(xì)胞為主型BC, 并且淋巴細(xì)胞的含量與最大生存獲益息息相關(guān)。雖然HER-2 型BC 中的淋巴浸潤情況與TNBC 相似, 但與生存益處的關(guān)系尚不明朗。有研究展示了T 細(xì)胞的浸潤與原發(fā)性乳腺腫瘤的預(yù)后以及對新輔助化療(NAC)之間的關(guān)系［21,22］。

3.1.4 樹突狀細(xì)胞(DC) DC 是一種專業(yè)的抗原提成細(xì)胞, 在癌癥中主要作用是啟動抗腫瘤免疫應(yīng)答。Giorello 等［23］發(fā)現(xiàn)BC 患者中DC 的CD1a(+)發(fā)生骨轉(zhuǎn)移的幾率相對較低, 可作為無骨轉(zhuǎn)移生存期(BMFS)和總生存期(OS)的獨(dú)立預(yù)后因素, 并且還發(fā)現(xiàn)DC 的CD83(+)患者發(fā)生多器官轉(zhuǎn)移的風(fēng)險(xiǎn)較低, 并可作為無病生存期(DFS)和OS 相對獨(dú)立的預(yù)后因素。此外, 漿細(xì)胞樣樹突狀細(xì)胞(pDC)作為一種獨(dú)特的前哨細(xì)胞類型, 其浸潤雖然很少被觀察到, 但腫瘤浸潤的pDC 具有較為嚴(yán)重的功能減退或異常狀態(tài)［24］, 并且與總生存率和無復(fù)發(fā)生存率的下降密切相關(guān)。因此, Kini 等［25］提出較高水平的循環(huán)pDC 可能反映了腫瘤部位浸潤較低, 被證明是BC 良好的預(yù)后因素。

3.1.5 NK 細(xì)胞 NK 細(xì)胞作為天然淋巴細(xì)胞, 在腫瘤免疫監(jiān)測、抑制生長和預(yù)防轉(zhuǎn)移性播散中發(fā)揮重要作用。Jin 等［26］發(fā)現(xiàn)BC 細(xì)胞可以通過調(diào)節(jié)PI3K/Akt/GSK-3β/ROS/eIF2B 通路來調(diào)節(jié)NK 細(xì)胞的活性及對腫瘤細(xì)胞的敏感性, 從而促進(jìn)BC 的生長和肺轉(zhuǎn)移。NK 細(xì)胞中對自然殺傷細(xì)胞2 組D(NKG2 d)配體和DNAX 附屬因子(DNAM-1)配體的討論和研究是較為常見的, 特別是腫瘤中相對低表達(dá)的人類白細(xì)胞抗原(HLA)。一些較為經(jīng)典的HLA, 如HLA-A、HLA-B、HLA-C, 是抗腫瘤免疫所必須的, 如果缺失,則會導(dǎo)致腫瘤的免疫逃逸［27］。一些非經(jīng)典的HLA, 如HLA-G, 也參與著腫瘤的進(jìn)展及轉(zhuǎn)移。Zheng 等［28］研究發(fā)現(xiàn)HLA-G 參與其同源受體人類免疫球蛋白樣轉(zhuǎn)錄子(ILT)-2、ILT-4 和殺傷細(xì)胞免疫球蛋白樣受體2 dL4(KIR2 dL4)在免疫細(xì)胞上的表達(dá), 并且KIR2 dL4作為目前發(fā)現(xiàn)與HLA-G 結(jié)合的唯一受體, 可以介導(dǎo)并擾亂BC 微環(huán)境中免疫檢查點(diǎn)與細(xì)胞因子之間的復(fù)雜關(guān)系, 從而誘導(dǎo)免疫抑制并導(dǎo)致免疫逃逸的發(fā)生, 而造成腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移。

一項(xiàng)研究［29］表示在腫瘤細(xì)胞休眠的過程中, NK細(xì)胞會選擇性的增加, 活化的肝星狀細(xì)胞(aHSCs)一方面可以通過分泌趨化因子CXCL12 作用于CXCR4 受體, 使得NK 細(xì)胞增殖性減弱, 另一方面通過干擾素γ信號通路使腫瘤細(xì)胞維持休眠狀態(tài), 抑制BC 細(xì)胞的轉(zhuǎn)移。

3.2 非免疫細(xì)胞對微環(huán)境的影響

3.2.1 癌相關(guān)成纖維細(xì)胞(CAF) CAF 可由多種細(xì)胞衍生而來, 一旦衍生成為CAF, 將不可逆轉(zhuǎn)并且可以逃避凋亡信號［30］。CAF 之前被普遍的認(rèn)為可通過多種機(jī)制促進(jìn)癌細(xì)胞的生長和侵襲［30,31］。然而, 近期研究表明, 在某些情況下, CAF 也可能會成為抑制腫瘤轉(zhuǎn)移進(jìn)展的因素［32,33］。CAF 具有四個(gè)亞群, 其中在TNBC 富集的CAFS1 亞群被強(qiáng)調(diào)為免疫抑制的主要成員, 因?yàn)樗鰪?qiáng)了調(diào)節(jié)性T 細(xì)胞抑制T 效應(yīng)子增殖的能力［34］。由于CAF 具有不同的蛋白質(zhì)表達(dá)譜并且它們轉(zhuǎn)錄的mRNA 也有所不同, 可通過比如整合素β3-p38 MAPK信號傳導(dǎo)促進(jìn)BC 細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移活化［35］, 這可能也與患者的生存率降低、腫瘤的分化不良以及腫瘤的轉(zhuǎn)移息息相關(guān)。

3.2.2 癌相關(guān)脂肪細(xì)胞(CAA) 脂肪細(xì)胞是乳腺組織中最大的組成部分。異常脂肪細(xì)胞, 特別是癌相關(guān)脂肪細(xì)胞群(CAAs), 與正常相比, 能夠釋放多種脂肪因子, 如瘦素、脂聯(lián)素、白細(xì)胞介素-6(IL-6)、趨化因子配體(CCL)2 和CCL5, 對BC 的發(fā)生發(fā)展產(chǎn)生影響。有研究表明肥胖與絕經(jīng)后BC 轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)之間有流行病學(xué)聯(lián)系［36］。此外, 隨著腫瘤的侵襲, 加之基底膜的破壞,BC 細(xì)胞和脂肪細(xì)胞密切接觸, 導(dǎo)致兩種細(xì)胞類型的表型和功能改變［37］。在體內(nèi)外, 浸潤性腫瘤周圍的脂肪細(xì)胞都表現(xiàn)出脂質(zhì)含量和脂肪細(xì)胞標(biāo)記物的低表達(dá),以及一種以蛋白酶和促炎細(xì)胞因子過表達(dá)為特征的激活狀態(tài), 對于組織中脂肪細(xì)胞某些指標(biāo)的檢測可能可以作為BC 細(xì)胞侵襲性強(qiáng)弱的依據(jù)。

3.2.3 內(nèi)皮細(xì)胞(EC) 腫瘤的脈管系統(tǒng)一般相對異常, 從而導(dǎo)致組織供氧不足, 進(jìn)而使得TME 中促血管生成與抗血管生成間的平衡被打破, 這也有助于腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移［38］。缺氧狀態(tài)下機(jī)體會誘導(dǎo)缺氧誘導(dǎo)因子(HIF-1α)的表達(dá), HIF-1α 是參與血管生成和轉(zhuǎn)移行為基因的轉(zhuǎn)錄因子, 包括VEGF、基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)和整合素等, 將刺激腫瘤血管生成, 加之新生的血管形態(tài)較差, 其滲透性更強(qiáng), 間接的促進(jìn)了腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移［39］。另外有研究表示EC 具有促進(jìn)TNBC 轉(zhuǎn)移的潛能, Zhang 等［40］表示TNBC 細(xì)胞可以產(chǎn)生纖溶酶原激活劑抑制劑-1(PAI-1), 作用于EC 中趨化因子CCL5, 刺激它的表達(dá)和分泌, 然后通過旁分泌的方式使得CCL5 與TNBC 膜結(jié)合。這進(jìn)一步刺激PAI-1 的產(chǎn)生, 形成一個(gè)正反饋回路。此外, 在TNBC 患者的組織中, PAI-1 的表達(dá)與血管生成和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移相關(guān), 表明靶向PAI-1 抑制TNBC 轉(zhuǎn)移具有潛在的臨床意義。

4 總結(jié)與展望

TME 在BC 進(jìn)展和轉(zhuǎn)移中起重要的作用, 對腫瘤進(jìn)展休眠期的把控, 可以極大的削弱腫瘤的轉(zhuǎn)移, 維持正常的微環(huán)境或是逆轉(zhuǎn)TME, 目前也有探究通過研制藥物使腫瘤維持在休眠期, 維持微環(huán)境的穩(wěn)態(tài)。微環(huán)境中各因子的變化都可對腫瘤的進(jìn)展和轉(zhuǎn)移產(chǎn)生或大或小的作用, 腫瘤細(xì)胞可以通過適應(yīng)免疫細(xì)胞的作用,讓微環(huán)境為它的腫瘤逃逸服務(wù), 那些特定的細(xì)胞群, 如TIL、TAM 或DC 等在腫瘤的增殖、侵襲或轉(zhuǎn)移方面都展現(xiàn)了不小的價(jià)值。有研究表明［24］, 髓系起源的樹突狀細(xì)胞(mDC)被發(fā)現(xiàn)在早期BC 的TME 中常有浸潤,常浸潤早期BC。猜想也許通過檢測微環(huán)境中各免疫及非免疫細(xì)胞的含量, 或者免疫通路的產(chǎn)物來預(yù)測腫瘤的變化、侵襲性強(qiáng)弱。

盡管TME 對于BC 的具體作用知之甚少, 但是這些發(fā)現(xiàn)也強(qiáng)調(diào)了微環(huán)境在BC 預(yù)后和治療中的重要性,會對TME 中細(xì)胞之間的相互作用有更好的理解。假如讓微環(huán)境中免疫及非免疫細(xì)胞提升對腫瘤細(xì)胞的抗性,或是重置腫瘤對于免疫細(xì)胞的抑制性, 或許可以降低腫瘤細(xì)胞逃逸的可能性。