胰腺星状细胞与胰腺肿瘤微环境的关系

摘要：胰腺导管癌(PDAC)是一种破坏性极强的疾病，在最近的数10年里，患者的预后都没有明显的改善。近10余年来，研究发现，胰腺癌的发展和转移不仅取决于胰腺癌细胞，还与胰腺癌间质细胞密切相关，胰腺星状细胞是一种重要的间质细胞。一些体外和体内的实验的证据证实了胰腺星状细胞对胰腺癌发展的影响。本综述回顾了胰腺星状细胞在胰腺肿瘤微环境中起的作用及对胰腺癌的影响。抑制胰腺星状细胞从而改变肿瘤微环境，未来可能会提高胰腺癌的治疗效果。

关键词：胰腺星状细胞；胰腺癌；肿瘤微环境；细胞外基质

在2004年，胰腺星状细胞（PSCs）被发现能在慢性胰腺炎的进展中产生细胞外基质（ECM）蛋白，这其中包含了胰腺癌间质[1]。使用免疫组化分析人PDAC切片，针对星状细胞选择行标记（比如，结蛋白，胶质纤维酸性蛋白，巢蛋白，神经细胞粘附分子），与α-平滑肌肌动蛋白（α-SMA）一样被活化标记，Apte等[1]在肿瘤间质中发现了活化的PSCs，活化的PSCs是ECM蛋白的特殊来源，α-SMA信使RNA和胶原信使RNA是仅限于肿瘤间质的。他们也表明了活化的PSCs在肿瘤间质中是主要的来源。

最近，活化的PSCs被发现环绕在人胰腺癌上皮内肿瘤性病变（PanINs）周围，这表明它们可能在作用于癌症早期的发展阶段，在建立的遗传工程学小鼠(GEM)[2]中同样发现活化的PSCs环绕在PanINs周围，活化的PSC像是肿瘤的起源。

正因为在胰腺肿瘤中的PSCs和癌细胞有如此密切的联系，已经有越来越多的调查研究他们之间是如何相互作何用的。

1共培养的PSCs和癌细胞之间的相互关系

用PSCs和胰腺癌细胞细胞的共培养实验,支持了胰腺癌细胞滋养PSCs而PSCs促进了肿瘤的生长和局部侵袭的理论。胰腺癌细胞能激发PSCs的增殖和转移。癌细胞通过PSCs诱导增加ECM合成，可能是通过转化生长因子（TGF）-β1和成纤维细胞生长因子介导的，反之，PSCs的增殖与血小板源性生长因子的活化有关[3]。

1.1 PSCs增加胰腺癌细胞的增殖PSCs能够激发癌细胞增殖：癌细胞上皮标记物的表达的减少，例如钙黏着糖蛋白[4]。PSCs的这种能够促进癌细胞中上皮向间质转化的能力也许能够解释在癌细胞中加入PSCs后观察到癌细胞侵袭性增加的原因。PSCs诱导促进癌细胞增殖被认为是由细胞因子如血小板衍生生长因子(PDGF)介导的[5]，其它PSCs分泌的细胞因子包括胰岛素样生长因子、表皮生长因子、肝细胞生长因子和转化生长因子β1是否在其中起作用有待于进一步的研究来证实。

Ikenagat等[6]观察了人PSCs中有功能的不同成分，来测定它们在癌细胞中起的作用。他们从人胰腺组织中分离了一个PSCs的分子团,它表达的CD10（一个细胞膜关联的间质金属蛋白酶）的水平是增高的。表达CD10的PSCs在引导癌细胞的增殖和转移的能力是远远大于低表达CD10的PSC的。

1.2在缺氧环境下PSCs对胰腺癌的作用缺氧的环境也可能影响PSCs在胰腺肿瘤中的功能。胰腺癌微血管密度与正常的胰腺组织中相比是明显降低的[7]。肿瘤细胞在低氧环境中生长的更加迅速。在体外研究中，Eguchi等[8]发现，在低氧（1% O2）条件下，PSCs对胰腺癌侵袭能力的作用远远大于在正常氧（21% O2）条件下的。在低氧环境下，PSCs对结缔组织生长因子（CTGF）的分泌增加，并且CTGF增强了肿瘤细胞的侵袭力。这个研究指出PSCs增强肿瘤细胞侵袭力可能是由PSCs分泌的CTGF介导的。

1.3 PSCs增强胰腺癌的化疗抵抗PSCs可能也与胰腺癌对放化疗的抵抗力和治疗后的复发有关系。通过共培养试验，Mantoni等[9]指出PSCs保护癌细胞免受辐射并且通过一个通路增加了癌细胞的增殖存活，这个过程需要β1整连蛋白。在癌细胞中使用小分子RNA降低β1整连蛋白和黏着斑蛋白的活性可以限制PSCs对癌细胞的放射防护作用。

胰腺癌的复发已经被发现归咎于受治疗后仍残留未受影响的癌干细胞。Hamada团队[10]发现PSCs增加了标记物的表达，例如，巢蛋白，ABCG2和LIN28,通过这些提高了癌干细胞在癌细胞中的显型。这可能因为PSCs诱导的干细胞有利于本病的复发。

2在体内研究中PSC和癌细胞之间的相互关系

Bachem团队[3]将人胰腺癌细胞单独或者联合人PSCs一起皮下注射进免疫缺陷的小鼠。他们发现与单独种植癌细胞相比，PSCs联合种植癌细胞能够更快地促进肿瘤的形成和增殖。在组织学分析中，肿瘤被发现具有显著的间质反应，这个现象支持了在体外实验中观察到的PSCs诱导癌细胞增殖的反应。但是，皮下种植的模型并没有正常生理相适应的肿瘤微环境，对研究肿瘤的转移用处不大，而转移正是胰腺癌一个突出的特征。

在早期的研究中，为了用来辨别出在正常胰腺癌肿瘤中的间质反应，Lohr等[11]将用了TGFβ1互补DNA转染的PANC-1细胞注射进裸鼠的胰腺中。他们发现PANC-1细胞诱导了肿瘤周围形成广阔的结缔组织增生，并且TGFβ1的表达增加了。尽管在这个研究中，PSCs的起的作用未被评估，但是它就跟TGFβ1一样，提高了ECM蛋白在肿瘤周围的沉积。

几年以后，Apte团队[12]利用人胰腺癌细胞悬浮液，单独或者与人原代PSCs联合直接注射进老鼠胰腺中建立了一个原位癌模型。Hwang等[13]利用胰腺癌细胞系BXPC3和永生化PSCs同样建立了一个相似的模型。两个研究同样表明了人PSCs参与了肿瘤的纤维化、局部肿瘤生长和远处转移。

Xu等[5]将雄性动物的PSCs注射进雌性裸鼠。在原位杂交中使用荧光标记，在远处转移的肿瘤中检测到Y染色体阳性的PSCs，包括肝脏，横膈膜和纵隔。PSCs与胰腺癌细胞能够一同远处转移，并且癌细胞可能更容易存活、传播和增殖。这些结果改变了转移仅仅是通过癌细胞介导这个概念，并且指明新的靶向治疗不仅针对癌细胞，间质细胞同样重要。

3靶向抑制PSCs在胰腺癌治疗中的作用

胰腺肿瘤间质促进了胰腺癌的进展是很明确的，并且它还是重要新型治疗的靶向目标。最近针对靶向PSCs的临床前试剂的研究已有了鼓舞人心的报道。Von Hoff[14]报道了在使用纳米微粒蛋白结合型紫杉醇（nab-紫杉醇）后显著的间质反应消耗，而这些是在皮下种植了患者来源的胰腺癌肿瘤的小鼠中发现的。这些间质的消耗在肿瘤中伴随着血管的扩张，而增加内皮细胞标记物m巢蛋白的表达，相比于只给与吉西他滨的小鼠，聚集度增加了2.8倍。这些发现支持了间质隔室阻断了药物输送到肿瘤细胞的概念。然而，这些研究需要在恰当的原位的胰腺癌模型上重复验证，也需要评估nab-紫杉醇在肿瘤局部和远处转移治疗上的效果。

Hh通路也被用来靶向破坏PSCs对癌细胞的影响。在GEM模型中，口服给药的IP-926,一种Smoothened（SMO）基因抑制剂（两种Hh通路夸膜受体中的一个），降低了PSCs的活化，导致基质消耗，增加了肿瘤血管和改善了吉西他滨向肿瘤的传输。然后，这是一个短暂的效应，在1~2w里，肿瘤会减小，但是肿瘤在之后的时间里会再次长大。在单独注射了BXPC3或者BXPC3和PSCs联合注射的小鼠原位胰腺癌模型中，AZD8542(另外一种SMO抑制剂)显著减小了肿瘤的体积，增加了肿瘤血管，减少了肝脏的转移。这种观察到的效果的特殊机制是不明确的，因为化合物在体内实验中并没有直接作用于抑制PSCs的活化。

在GEM小鼠模型中基质成分透明质酸酶（联合吉西他滨）靶向治疗最近有相关报道，减小了肿瘤的体积，增加了生存总时间。这与肿瘤间质中大量的纤维胶原和活化的PSCs的减少相关的。

综上所述，虽然PSCs发现的时间并不长，但是却成为胰腺癌研究中的焦点。PSCs和胰腺癌之间存在着复杂的相互关系，随着研究的深入，PSCs和胰腺癌微环境之间的关系会有越来越多的发现，针对间质和癌细胞联合靶向治疗为胰腺癌的临床治疗提供了新方向。但是直至目前为止，究竟胰腺癌细胞-间质细胞分泌的诸多细胞因子在胰腺癌微环境中如何相互作用。如何寻找阻断二者相互协同作用的治疗靶点，胰腺癌细胞微环境改变与肿瘤发生关系究竟如何等等，这些重要问题尚需进一步深入的研究和探讨。

参考文献:

[1]Apte MV, Park S, Phillips PA, et al. Desmoplastic reaction in pancreatic cancer: role of pancreatic stellate cells[J].Pancreas,2004,29:179 -187.

[2]Pandol S, Gukovskaya A, Edderkaoui M, et al. Epidemiology, risk factors, and the promotion of pancreatic cancer: role of the stellate cell[J].J Gastroenterol Hepatol,2012,27(Suppl 2):127-134.

[3]Bachem MG, Schunemann M, Ramadani M, et al. Pancreatic carcinoma cells induce fibrosis by stimulating proliferation and matrix synthesis of stellate cells[J].Gastroenterology,2005,128:907-921.

[4]Kikuta K, Masamune A, Watanabe T, et al. Pancreatic stellate cells promote epithelial-mesenchymal transition in pancreatic cancer cells[J].Biochem Biophys Res Commun,2010,403:380 -384.

[5]Xu Z, Vonlaufen A, Phillips PA, et al. Role of pancreatic stellate cells in pancreatic cancer metastasis[J].Am J Pathol,2010,177: 2585-2596.

[6]Ikenaga N, Ohuchida K, Mizumoto K, et al. CD10+pancreatic stellate cells enhance the progression of pancreatic cancer[J].Gastroenterology,2010,139:1041-1051, 1051 e1-e8.

[7]Erkan M，Reiser-Erkan c，Michalski CW，et a1．Cancer-stellate cell interactions perpetuate the hypoxia-fibrosis cycle in pancreatic ductal adenocaroinoma[J]．Neoplasia，2009，11(5)：497-508．

[8]Eguchi D, Ikenaga N, Ohuchida K, et al. Hypoxia enhances the interaction between pancreatic stellate cells and cancer cells via increased secretion of connective tissue growth factor[J].J Surg Res,2012,6.

[9]Mantoni TS, Lunardi S, Al-Assar O, et al. Pancreatic stellate cells radioprotect pancreatic cancer cells through beta1-integrin signaling[J].Cancer Res,2011,71:3453-3458.

[10]Hamada S, Masamune A, Takikawa T, et al. Pancreatic stellate cells enhance stem cell-like phenotypes in pancreatic cancer cells[J].Biochem Biophys Res Commun,2012,421:349 -354.

[11]Lohr M, Schmidt C, Ringel J, et al. Transforming growth factor-beta1 induces desmoplasia in an experimental model of human pancreatic carcinoma[J].Cancer Res,2001,61:550 -555.

[12]Vonlaufen A, Joshi S, Qu C, et al. Pancreatic stellate cells: partners in crime with pancreatic cancer cells. Cancer Res,2008,68:2085-2093.

[13]Hwang RF, Moore TT, Hattersley MM, et al. Inhibition of the hedgehog pathway targets the tumor-associated stroma in pancreatic cancer[J].Mol.Cancer Res,2012,10:1147-1157.

[14]Von Hoff DD, Ramanathan RK, Borad MJ, et al. Gemcitabine plus nabpaclitaxel is an active regimen in patients with advanced pancreatic cancer: a phase I/II trial[J].J Clin Oncol 2011,29:4548-4554.编辑/申磊