胰腺星狀細(xì)胞在胰腺導(dǎo)管腺癌腫瘤微環(huán)境中的作用研究進(jìn)展

翟永祥，王震俠

內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院 肝膽胰脾外科，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010050

胰腺導(dǎo)管腺癌（pancreatic ductal adenocarcinoma，PDAC）是一種惡性程度很高的致命性疾病，其早期癥狀不明顯，沒有特異性，相關(guān)癥狀直到疾病晚期才被發(fā)現(xiàn)，發(fā)病率和病死率居高不下，2020 年死亡率和發(fā)病率之比為0.82，5年生存率為5%[1]。到2022年，胰腺癌占所有癌癥病例的3%和所有癌癥死亡類型的8%[2]。腫瘤微環(huán)境在PDAC細(xì)胞的增殖和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，而PSCs是PDAC腫瘤微環(huán)境中重要的間質(zhì)細(xì)胞。在疾病的發(fā)展過程中，胰腺星狀細(xì)胞（pancreatic stellate cells，PSCs）不僅與PDAC細(xì)胞存在復(fù)雜的雙向關(guān)系[3]，還與內(nèi)皮細(xì)胞、免疫細(xì)胞之間相互作用，促進(jìn)PDAC的發(fā)展。

1 PSCs的概述

Apte等[4]于1998 年首次分離出胰腺星狀細(xì)胞。從那時起，人們開展了大量研究來了解PSCs在促進(jìn)胰腺纖維化和癌癥中的作用。多年來，人們普遍認(rèn)為PSCs促進(jìn)胰腺癌的生長、轉(zhuǎn)移以及治療抵抗。人體在健康狀態(tài)下，PSCs處于靜止?fàn)顟B(tài)，聚集在血管以及導(dǎo)管周圍，主要位于腺泡周圍，胞質(zhì)中含有大量維生素A的脂滴，占胰腺實(shí)質(zhì)細(xì)胞的4%～7%[4]，同時，PSCs通過分泌巢蛋白、波形蛋白、膠質(zhì)纖維酸性蛋白和結(jié)蛋白來維持靜止?fàn)顟B(tài)[5]。當(dāng)胰腺受到慢性炎癥、環(huán)境壓力（例如氧化應(yīng)激）、長期吸煙、飲酒、IL-1、IL-6、高血糖、趨化因子、細(xì)胞因子、生長因子[6]、自噬[7]、酸性腫瘤微環(huán)境[8]的影響，PSCs由靜止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榧せ顮顟B(tài)[9]。例如，PSCs在氧化應(yīng)激的影響下，PSCs可以通過纖維調(diào)節(jié)蛋白介導(dǎo)的MAPK/AP-1 途徑被激活，同時，在高血糖水平下會加劇PSCs中的氧化應(yīng)激[10-11]。研究發(fā)現(xiàn)，PSCs的高自噬活性可以通過JAK2/STAT3 和PI3K/Akt/mTOR等不同信號通路激活[12-13]。此外，轉(zhuǎn)化生長因子β（transforming growth factor β，TGF-β）和Sonic Hedgehog（Shh）可促進(jìn)PSCs活化為肌纖維母細(xì)胞PSCs，IL-1α可促進(jìn)PSCs活化為炎性PSCs。隨著各種影響因素持續(xù)作用，癌細(xì)胞自分泌細(xì)胞因子和生長因子，通過細(xì)胞表面上的選定受體激活PSCs，從而達(dá)到永久激活狀態(tài)[14]。因此，即使沒有原始觸發(fā)因素，PSCs也可以保持其激活狀態(tài)，最終導(dǎo)致不可逆的病理性纖維化。

PSCs存在眾多亞群，例如，以α-平滑肌肌動蛋白（α-smooth muscle actin，α-SMA）表達(dá)為標(biāo)志的肌纖維母細(xì)胞PSCs，該亞群的細(xì)胞主要分泌膠原纖維并介導(dǎo)腫瘤微環(huán)境纖維化和缺氧。以炎癥反應(yīng)和間質(zhì)高壓為特征的炎性PSCs，通過募集免疫抑制細(xì)胞來誘導(dǎo)免疫抑制。研究發(fā)現(xiàn)，這兩種細(xì)胞亞群功能互補(bǔ)，協(xié)同促進(jìn)PDAC的發(fā)展[15]。PSCs的各類亞群與間質(zhì)細(xì)胞相互作用，但機(jī)制尚未明確。因此，深入了解PSCs與癌細(xì)胞及其他腫瘤微環(huán)境中的間質(zhì)細(xì)胞之間的相互作用，在改善癌細(xì)胞增殖、侵襲、轉(zhuǎn)移以及治療抵抗等方面起著至關(guān)重要作用。

2 PSCs與PDAC細(xì)胞之間的相互作用

越來越多證據(jù)表明，PDAC細(xì)胞可以募集和激活PSCs。癌細(xì)胞通過分泌血小板衍生因子對PSCs產(chǎn)生趨化作用，同時分泌大量旁分泌細(xì)胞因子，如TGF-β、Shh和IL-1以激活 PSCs。同時PSCs為癌細(xì)胞形成一個間質(zhì)高壓和缺氧的腫瘤微環(huán)境，協(xié)助癌細(xì)胞的增殖和治療抵抗。此外，研究發(fā)現(xiàn)，小的非編碼RNA（miRNA）也介導(dǎo)著PSCs和癌細(xì)胞之間的相互作用。癌細(xì)胞與PSCs的共培養(yǎng)導(dǎo)致miR-210的表達(dá)增加。但miR-210 的表達(dá)可以被ERK及PI3K/Akt信號通路途徑的抑制劑抑制。而抑制miR-210表達(dá)降低了Vimentin和Snail-1 的表達(dá)以及細(xì)胞遷移，并增加了與PSCs共培養(yǎng)的癌細(xì)胞中β-連環(huán)蛋白的膜相關(guān)表達(dá)，表明其在調(diào)節(jié)EMT和癌細(xì)胞遷移中的作用[16]。

此外，PSCs刺激PDAC細(xì)胞增殖和侵襲，并抑制其凋亡，從而促進(jìn)癌細(xì)胞存活。PSCs通過分泌TGF-β促進(jìn)上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial mesenchymal transition，EMT）或通過Wnt/β-連環(huán)蛋白途徑促進(jìn)EMT誘導(dǎo)癌細(xì)胞發(fā)生侵襲[17]，可表現(xiàn)為上皮標(biāo)志物（E-鈣黏蛋白和細(xì)胞角蛋白）表達(dá)減少，間質(zhì)標(biāo)志物（波形蛋白）表達(dá)增加以及緊密連接蛋白Z0-1水平降低[18-19]。同時PSCs可分泌的Ⅰ型膠原蛋白，與癌細(xì)胞相互作用，加強(qiáng)了α2/β1整合素黏著斑激酶信號通路[20]，促進(jìn)癌細(xì)胞的侵襲。除了分泌Ⅰ型膠原蛋白外，PSCs還表達(dá)半乳糖凝集素3、血小板反應(yīng)蛋白-2、基質(zhì)細(xì)胞衍生因子和神經(jīng)生長因子，這些已被證明可促進(jìn)癌細(xì)胞的侵襲[21]。此外，在缺氧條件下，PSCs外泌體衍生的miR-4465和miR-616-3p也可促進(jìn)癌細(xì)胞的侵襲[22]。Bachem等[23]發(fā)現(xiàn)PSCs可促進(jìn)癌細(xì)胞的生長增殖，在免疫功能低下的小鼠中使用皮下異種移植，當(dāng)將PSCs共同注射到小鼠的側(cè)腹時，癌細(xì)胞的生長速度會增加。注射兩種細(xì)胞類型的小鼠產(chǎn)生的腫瘤明顯大于單獨(dú)注射癌細(xì)胞的小鼠，表現(xiàn)出腫瘤微環(huán)境纖維化增加以及癌細(xì)胞的增殖得到加強(qiáng)。據(jù)報道，PSCs還可以激活肥大細(xì)胞產(chǎn)生IL-13和類胰蛋白酶，刺激癌細(xì)胞和PSCs的增殖[24]。

3 PSCs與內(nèi)皮細(xì)胞之間的相互作用

PDAC的一個顯著特征表現(xiàn)為缺氧微環(huán)境，而PSCs的作用失衡可能會導(dǎo)致缺氧微環(huán)境的產(chǎn)生。PSCs能夠表達(dá)幾種促血管生成以及抗血管生成因子。其中促血管生成因子包括血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）和血管生成素-1，它們刺激內(nèi)皮細(xì)胞的增殖和血管形成。在含氧量異常的條件下，PSC通過VEGF誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞增殖，然而在癌細(xì)胞出現(xiàn)的情況下，PSCs對內(nèi)皮細(xì)胞的增殖作用受到抑制。血管抑制因子包括血管抑制素-1和內(nèi)皮抑素，它們會抑制血管生成，PSCs維持著腫瘤微環(huán)境中血管生成的動態(tài)平衡[25]。而當(dāng)這種平衡狀態(tài)被打破，持續(xù)激活的PSCs產(chǎn)生大量的細(xì)胞外基質(zhì)（extracellular matrix，ECM），導(dǎo)致其沉積并形成纖維化，壓迫扭曲腫瘤微環(huán)境中的血管造成缺氧，而缺氧又會繼續(xù)激活PSCs，從而產(chǎn)生更多的ECM，加重纖維化，形成缺氧-纖維化循環(huán)，此外缺氧能夠增強(qiáng)PDAC細(xì)胞的遺傳不穩(wěn)定性和EMT[26-27]。缺氧激活的PSCs對骨膜蛋白、膠原蛋白Ⅰ、VEGF和纖連蛋白的表達(dá)增加。其中，骨膜蛋白是一種促進(jìn)ECM合成的細(xì)胞黏附蛋白，促進(jìn)缺氧-纖維化循環(huán)[28]。已有證據(jù)表明，缺氧狀態(tài)下的PSCs比正常狀態(tài)下的PSCs更能增強(qiáng)癌細(xì)胞的侵襲性，由于在缺氧狀態(tài)下PSCs分泌結(jié)締組織生長因子，使癌細(xì)胞免于凋亡并增強(qiáng)其侵襲性[29]。

4 PSCs與免疫細(xì)胞之間的相互作用

PDAC腫瘤微環(huán)境中浸潤著各種類型的免疫細(xì)胞，如T細(xì)胞、B細(xì)胞、NK細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、M2巨噬細(xì)胞以及髓源性抑制細(xì)胞（myeloid-derived suppressor cells，MDSCs）[30]。其中，CD8+T細(xì)胞浸潤已被證明與患者的存活與預(yù)后息息相關(guān)，而巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞以及高水平MDSCs的浸潤會降低生存率[31]。據(jù)了解，癌細(xì)胞可以通過產(chǎn)生粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子來抑制細(xì)胞免疫，逃避宿主的免疫系統(tǒng)。同時，PSCs也在這一過程中發(fā)揮一些間接作用。PSCs通過分泌趨化因子CXC配體12 對CD8+T細(xì)胞產(chǎn)生趨化作用，這可能解釋了在腫瘤微環(huán)境中觀察到被“隔離”的CD8+T細(xì)胞以及隨后T細(xì)胞無法進(jìn)入腫瘤周圍區(qū)域的原因，最終阻礙了T細(xì)胞的抗腫瘤作用。此外一項(xiàng)體外研究表明，由PSCs表達(dá)的β-半乳糖苷結(jié)合凝集素（例如半乳糖凝集素-1）與N-乙酰乳糖胺結(jié)合誘導(dǎo)T細(xì)胞凋亡，從而抑制免疫反應(yīng)，同時維持腫瘤免疫抑制微環(huán)境[32]。

腫瘤微環(huán)境中的巨噬細(xì)胞稱為腫瘤周圍巨噬細(xì)胞（tumor-associated macrophage，TAM），來源于遷移到微環(huán)境中的單核細(xì)胞，具有免疫抑制作用，同時巨噬細(xì)胞捕獲PDAC衍生的外泌體，導(dǎo)致其極化為M2型，產(chǎn)生促癌因子[33]。此外，當(dāng)靜止?fàn)顟B(tài)下的PSCs與巨噬細(xì)胞系共培養(yǎng)時，星狀細(xì)胞表現(xiàn)出與肌成纖維細(xì)胞形態(tài)一致的形態(tài)變化。在肝素結(jié)合EGF存在的情況下，許多與巨噬細(xì)胞共培養(yǎng)的星狀細(xì)胞對于其活化標(biāo)志物α-SMA表現(xiàn)為陽性。在同一項(xiàng)研究中，發(fā)現(xiàn)PSCs具有調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞功能的潛力，部分功能是通過PSCs分泌IL-6誘導(dǎo)多種細(xì)胞因子所導(dǎo)致的[34]。PSCs通過分泌炎癥細(xì)胞因子（如IL-16）誘導(dǎo)MDSC遷移到胰腺癌腫瘤微環(huán)境，產(chǎn)生免疫抑制的作用，與此同時，持續(xù)的刺激信號以及缺氧導(dǎo)致這些細(xì)胞分化為TAM樣細(xì)胞，具有較高的促腫瘤活性[35]。

5 治療抵抗中的PSCs和PDAC細(xì)胞

肌纖維母細(xì)胞PSCs介導(dǎo)ECM的大量形成，產(chǎn)生致密的纖維化腫瘤微環(huán)境，并在PDAC細(xì)胞外形成生理屏障，保護(hù)癌細(xì)胞免受藥物干預(yù)和免疫識別，導(dǎo)致治療抵抗[36]，而炎性PSCs表達(dá)透明質(zhì)酸合成酶1（hyaluronic acid synthase-1，HAS1）和HAS2，合成透明質(zhì)酸（hyaluronan，HA），其中低分子HA誘導(dǎo)癌細(xì)胞遷移，高分子HA介導(dǎo)腫瘤間質(zhì)形成高壓環(huán)境，最高可達(dá)100 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa），形成物理屏障。間質(zhì)中的高壓環(huán)境壓迫血管，導(dǎo)致血管塌陷，阻礙氧氣、營養(yǎng)物質(zhì)及治療藥物（例如吉西他濱）的輸送，導(dǎo)致治療抵抗[37]。同時，在ECM蛋白中，膠原蛋白I和纖連蛋白增加ERK1/2 磷酸化，減弱吉西他濱誘導(dǎo)的細(xì)胞周期停滯，并促進(jìn)細(xì)胞增殖[38]。活化的PSCs通過旁分泌生長因子，例如胰島素樣生長因子1（insulin-like growth factor-1，IGF1）和IGF2、白血病抑制因子和肝細(xì)胞生長因子作用于癌細(xì)胞，通過促進(jìn)有絲分裂和信號通路的過度激活來防止吉西他濱誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡。此外，PSCs釋放的代謝物脫氧胞苷與吉西他濱競爭脫氧胞苷激酶介導(dǎo)的磷酸化，保護(hù)癌細(xì)胞免受吉西他濱的毒性作用[39]。

6 小結(jié)與展望

PSCs作為PDAC腫瘤微環(huán)境的重要間質(zhì)細(xì)胞之一，與腫瘤微環(huán)境中的其他基質(zhì)成分存在著重要的相互作用，是PDAC的增殖、轉(zhuǎn)移，治療抵抗的過程中重要的參與者。同時，PSCs與其他間質(zhì)細(xì)胞之間的相互作用也可作為胰腺癌治療過程中的重要治療靶點(diǎn)。但是，由于目前缺乏足夠的臨床試驗(yàn)以及PSCs與PDAC腫瘤微環(huán)境各種間質(zhì)細(xì)胞的具體作用機(jī)制尚未完全明確，尤其是導(dǎo)致PDAC化療抵抗的機(jī)制等問題還有待進(jìn)一步研究，希望可以從PDAC腫瘤微環(huán)境角度完善治療方案，提高患者的生存率。