胰腺癌細胞與胰腺星狀細胞相互作用的研究進展

張巍巍 解祥軍 趙麗萍 王青

·綜述與講座·

胰腺癌細胞與胰腺星狀細胞相互作用的研究進展

張巍巍 解祥軍 趙麗萍 王青

胰腺星狀細胞(pancreatic stellate cell, PSC)是1998年德國學者Bachem等[1]從胰腺基質中分離出的細胞，因其活化后可產生細胞外基質(ECM)及降解 ECM相關酶類，而 ECM和基底膜的降解被認為是腫瘤侵襲轉移的首要步驟，因而已成為探討胰腺癌的侵襲轉移機制的焦點。

隨著對腫瘤轉移認識的不斷提高，人們逐漸發現，進入血液或淋巴轉移的腫瘤成分不僅僅是單一的腫瘤細胞而是一些細胞團(簇)[2]。體外及體內實驗均表明PSC與胰腺癌腫瘤細胞形成團簇從原發癌中脫離并進入血液或淋巴循環而發生遠處轉移，且PSC從腫瘤細胞中分離并在轉移灶(如肝臟)構建腫瘤微環境(土壤)，使腫瘤細胞定向趨化，歸巢遷移并定植生長。因此，胰腺癌的發生、發展與胰腺腫瘤細胞和星狀細胞的相互作用密切相關[3]。

一、胰腺癌細胞作用于PSC

1．胰腺癌細胞促進PSC的活化和增殖：PSC是胰腺癌細胞毗鄰最近的細胞，胰腺癌細胞可分泌轉化生長因子-β1(TGF-β1)、結締組織生長因子(CTGF)、白介素-1(IL-1)、IL-6、IL-8、堿性成纖維細胞生長因子(bFGF)、腫瘤壞死因子(TNF-α)等刺激PSC活化。早期研究[4-5]即已發現PSC的活化受胰腺癌細胞的影響,鄰近胰腺癌細胞的PSC活化明顯增加,而遠離胰腺癌細胞的PSC無活化。將三種胰腺癌細胞系MIA PaCa-2、PANC1和AsPC-1培養的上清液作用于原代培養的PSCs,通過[H3]胸苷結合力判斷PSC增殖情況。培養16 h后,[H3]胸苷結合力較常規培養的PSC增加6倍,并具有濃度依賴性。以PANC1培養上清液培養PSC,PSC的DNA合成加快,PSC數量增多，提示PANC1分泌物可刺激PSC增殖[ 6]。

2．胰腺癌細胞促進PSC的分泌：我們的實驗研究發現[7]，胰腺癌細胞及PSC聯合培養后細胞外基質金屬蛋白酶誘導劑(EMMPRIN)表達增加，而EMMPRIN可誘導生成基質金屬蛋白酶(MMP)，從而降解細胞外基質利于腫瘤的轉移；體外實驗表明，聯合培養胰腺癌細胞Aspc1和PSC，上清液中血管內皮生長因子(VEGF)的分泌增加，且VEGF分泌量有時間依賴性，VEGF高表達的腫瘤周圍血供豐富、轉移概率高。同時PSC分泌的其他血管生長因子如TGF-β1、血小板源性生長因子(PDGF)及肝細胞生長因子(HGF)等亦在胰腺癌血管形成中發揮重要作用。

二、PSC作用于胰腺癌細胞

1．PSC可促進胰腺癌細胞生長：Fujita等[8]構建表達綠色熒光蛋白(GFP)的腫瘤細胞，并將其與PSC直接聯合培養，觀察到直接聯合培養較取細胞培養液與細胞的間接培養更有利于腫瘤細胞的生長，并可激活Notch通路，促進腫瘤生長。Xu等[9]將胰腺癌細胞AsPC-1和人腫瘤源性PSC(Cancer-Associated human PSC，CAhPSC)聯合注入鼠尾靜脈，其形成腫瘤直徑明顯大于AsPC-1單獨注入及AsPC-1與正常人PSC(Normal human PSC，NhPSC)聯合注入。通過免疫組化等分析，AsPC-1和CAhPSC的聯合注入所形成的腫瘤中腫瘤細胞密度增大、增長快，腫瘤纖維化程度高，而單獨注射PSC(CAhPSC或NhPSC)無腫瘤生長。這些發現表明PSC本身不具備腫瘤潛能，而是通過促進胰腺癌細胞的增殖從而促進腫瘤的生長。

2．PSC可促進胰腺癌細胞遷移：Kikuta等[10]將胰腺癌細胞PANC1、SUIT-2與PSC聯合培養，通過劃板試驗發現，細胞接觸松散并散開，利于細胞遷移。Ikenaga等[11]用流式細胞儀篩選出CD10+PSCs，體內及體外實驗證實其可分泌大量MMP3，而敲除了MMP3的PSC降低了胰腺癌細胞SUIT-2和PANC1的侵襲能力。Xu等[9]將AsPC-1和CAhPSC聯合注入鼠尾靜脈后，發現肝臟等轉移的瘤結節組織中α-平滑肌肌動蛋白(α-SMA)表達增加，表明活化的PSC數目增加。這一重大發現證明了PSC可能具有血行或淋巴轉移的潛能，從而推測PSC在轉移灶構建腫瘤微環境，誘導腫瘤細胞遷移。

3．PSC可抑制胰腺癌細胞凋亡：體外實驗[12-13]證明，PSC可通過分泌粘連蛋白和纖維連接蛋白來抑制胰腺癌細胞凋亡。體內實驗[12]亦表明將PSC和胰腺癌細胞聯合注入鼠體內與單獨注射腫瘤細胞相比，其上調了抗凋亡蛋白Bcl-2和Bcl-xL，抑制了腫瘤細胞的凋亡。此外，凋亡抑制蛋白survivin的增多在胰腺癌中也發揮了一定作用。腫瘤細胞凋亡減少會影響化療藥治療效果，這也是胰腺癌化療效果差的原因之一。

現已分離并構建出腫瘤源性PSC(Cancer-Associated human PSC)、靜止期PSC及永生化PSC[14-15]。盡管普遍認為活化的PSC主要來源于激活的靜止期PSC，但亦有資料[10，16]顯示它還有其他的來源。Zeisberg等[17]研究發現，內皮細胞在TGF-β1的作用下有轉化成活化的肌源成纖維細胞的能力，在胰島素瘤中血管平滑肌細胞同樣具有這種基質轉化的潛能,且聯合培養胰腺癌細胞與PSC可促進上皮-間質轉化。

目前，有報道PSC活化可能抑制胰腺癌生長。K?ninger等[18]指出，PSC可高表達CTGF，而CTGF升高與腫瘤分化好、存活長呈正相關，提示其介導的結締組織形成不利于腫瘤細胞生長。PSC可分泌核心蛋白聚糖(Decorin)[18]，Decorin在胰腺癌的生長過程中起到負性調控作用,通過控制基質聚集、膠原纖維形成,與生長因子結合而抑制腫瘤生長。這一機制尚待進一步研究。

三、問題與展望

胰腺癌腫瘤微環境能促進腫瘤生長、侵襲,保護其免受免疫系統的攻擊。其中，胰腺癌細胞與PSC相互作用為胰腺癌的發生、發展奠定了堅實的基礎[19]。但其接觸密度、相互作用時間的不同是否使腫瘤細胞產生接觸抑制而抑制腫瘤的生長尚需進一步研究。再則，臨床中，胰腺癌腫瘤體積小而轉移程度高，是否與胰腺癌細胞-PSC相互作用接觸抑制致瘤體縮小但卻激活了其轉移潛能使惡性程度增高的假設更待進一步明確。因此，兩種細胞的相互作用為我們今后研究腫瘤微環境開辟了新路。

[1] Bachem MG, Schneider E, Gross H, et al. Identification, culture, and characterization of pancreatic stellate cells in rats and humans. Gastroenterology,1998,115:421.

[2] Vonlaufen A,Phillips PA,Xu Z,et al.Pancreatic stellate cells and pancreatic cancer cells: an unholy alliance.Cancer Res,2008,68: 7707-7710.

[3] Farrow B, Albo D, Berger DH. The role of the tumor microenvironment in the progression of pancreatic cancer.J Surg Res,2008,149:319-328.

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

[5] Yen TW，Aardal NP，Bronner MP，et al．Myofibroblasts are responsible for the desmoplastic reaction surrounding hum an pancreatic carcinom as．Surgery,2002,131：129-134.

[6] Sawai H, Okada Y, Funahashi H, et al. Interleukin 1 alpha enhances the aggressive behavior of pancreatic cancer cells by regulating the alpha 6 beta1 integrin and urokinase plasminogen activator receptor expression. BMC Cell Biol, 2006,7:8.

[7] Zhang W,Erkan M,Abiatari I,et al.Expression of extracellular matrix metalloproteinase inducer (EMMPRIN/CD147) in pancreatic neoplasm and pancreatic stellate cells.Cancer Biol Ther,2007,6:218-227.

[8] Fujita H, Ohuchida K, Mizumoto K, et al.Tumor-stromal interactions with direct cell contacts enhance proliferation of human pancreatic carcinoma cells.Cancer Sci,2009,100:2309-2317.

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

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

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

[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] Vaquero EC, Edderkaoui M, Nam KJ, et al.Extracellular matrix proteins protect pancreatic cancer cells from death via mitochondrial and nonmitochondrial pathways.Gastroenterology,2003,125:1188-1202.

[14] Vonlaufen A, Phillips PA, Yang L, et al.Isolation of quiescent human pancreatic stellate cells: a promising in vitro tool for studies of human pancreatic stellate cell biology.Pancreatology,2010,10:434-443.

[15] Farrow B, Rowley D, Dang T, et al.Characterization of tumor-derived pancreatic stellate cells.J Surg Res, 2009, 157:96-102.

[16] Direkze NC, Hodivala-Dilke K, Jeffery R, et al. Bone marrow contribution to tumor-associated myofibroblasts and fibroblasts. Cancer Res,2004,64:8492-8495.

[17] Zeisberg EM, Potenta S, Xie L, et al. Discovery of endothelial to mesenchymal transition as a source for carcinoma-associated fibroblasts.Cancer Res,2007,67:10123-10128.

[18] K?ninger J, Giese NA, di Mola FF, et al.Overexpressed decorin in pancreatic cancer: potential tumor growth inhibition and attenuation of chemotherapeutic action.Clin Cancer Res,2004,10:4776-4783.

[19] Dunér S, Lopatko Lindman J, Ansari D, et al. Pancreatic Cancer: The Role of Pancreatic Stellate Cells in Tumor Progression. Pancreatology, 2011, 10:673-681.

2010-12-28)

(本文編輯：呂芳萍)

10.3760/cma.j.issn.1674-1935.2011.03.028

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王青，Email: Wangqingqingdao@yahoo.cn