胰腺星狀細胞促進胰腺癌發展及其分子機制研究進展

王超，蔣小華，嵇振嶺

(1.東南大學醫學院，江蘇 南京 210009;2.東南大學附屬中大醫院 普外二科，江蘇 南京 210009)

胰腺癌是一種比較常見的惡性腫瘤，占全部惡性腫瘤的2%，具有惡性度高、早期診斷率低、療效欠佳、預后差等特點，總體5年生存率低于5%［1］。胰腺癌的主要病理特征是大量腫瘤周圍結締組織反應。目前，對于細胞外基質(ECM)在胰腺癌的發生機制中的研究很少，大多數的研究還停留在對于胰腺癌細胞本身的生物特性上。然而，越來越多的證據顯示，ECM在胰腺癌的進展中起非常重要的作用，在胰腺癌中負責產生基質反應的細胞就是活化的胰星狀細胞(PSCs)［2］。

1998年德國學者Bachem等［3］從胰腺基質中分離出與肝星狀細胞(HSC)相似的細胞，并將其命名為PSCs，這也為研究生理和病理狀態下PSCs的生物性質提供了體外研究的基礎。正常胰腺中PSCs處于靜止狀態，當胰腺損傷時PSCs受到細胞因子、化學因子和氧化應激等刺激后活化，活化后其改變在于大量維生素A液滴的丟失、細胞形態的改變、轉變為成肌纖維細胞樣表型、表達細胞骨架蛋白、平滑肌肌動蛋白(α-SMA)，隨后表現出增殖和侵襲加強及合成過多的ECM 蛋白等性質［4］。

胰腺癌的特征是病理性的纖維化基質反應。ECM主要由纖維蛋白質和蛋白聚糖兩個大分子構成。纖維蛋白對細胞的侵襲起重要作用，因此，被認為與腫瘤的轉移相關［5］。與此同時蛋白聚糖的基因編碼突變與很多疾病有關［6］。因此推測ECM與胰腺癌臨床表現相關，胰腺癌組織病理研究結果［7］顯示，胰腺癌早期癌前病變僅有少量的正常基質圍繞在正常胰管周圍，而當癌前病變基質增加則意味著侵襲性增強。Erkan等［8］通過觀察胰腺癌組織切片，發現大量基質，尤其基質中含大量α-SMA和膠原預示著預后不良。盡管胰腺癌細胞自身可分泌ECM，但在胰腺癌中EMC蛋白合成主要來自基質細胞，而PSCs是基質反應的一個重要的調節者，因此，研究重點也趨向于PSCs對胰腺癌細胞的作用。

1 PSCs對胰腺癌細胞的作用

1.1 PSCs促進胰腺癌細胞增殖并減少其凋亡

在PSCs和胰腺癌細胞共培養所建立的模型［9］中可見，PSCs顯著影響癌細胞的增殖，而且這種作用在直接共培養時比間接共培養時更明顯。體內實驗［10］亦證實，裸鼠聯合注射PSCs與單獨注射胰腺癌細胞比較，胰腺癌發生率要高得多，并且形成的腫瘤體積更大。

PSCs可以降低多種胰腺癌細胞系的凋亡已經被證實。體內試驗可見，聯合注射PSCs和胰腺癌細胞時胰腺癌細胞凋亡減少，這與抗凋亡蛋白Bcl-2和BclxL 的表達增加相關［11］。

最新研究［12］顯示，在胰腺癌中存在一種“癌干細胞”，它導致術后腫瘤的再發。在胰腺癌細胞和PSCs間接共培養實驗中發現，PSCs提高胰腺癌細胞表達癌干細胞相關基因 ABCG2、巢蛋白和 LIN28。這也是PSCs促進胰腺癌生長的一種機制。

1.2 PSCs促進胰腺癌細胞侵襲和轉移

胰腺癌預后很差與其早期即發生淋巴和血液轉移有關。一般來說癌細胞轉移是與細胞和細胞之間的黏附力降低，細胞的運動性增加而侵襲入血管或淋巴管、進而隨著循環或滲出物轉移、最終播種在遠處有關。PSCs之所以增加胰腺癌細胞的侵襲也可能與上述過程中的某一環節相關。目前，對于腫瘤細胞通過血液或淋巴轉移的觀念已經改變。過去認為僅僅是癌細胞的轉移，而現在認為是細胞群集轉移［13］。實驗［14］觀察也證實:聯合注射PSCs和胰腺癌細胞可見腫瘤局部和遠處轉移;腫瘤組織中可見包含活化的PSCs的纖維組織。

胰腺癌局部生長和遠處轉移過程中一個關鍵步驟是新生血管形成，而內皮細胞生長因子(VEGF)與新生血管形成密切相關，因此，胰腺癌中VEGF的上調與胰腺癌預后差相關［15］。在胰腺癌中VEGF不僅由胰腺癌細胞產生也由PSCs產生［16］。可見PSCs在胰腺癌血管生成進而促進胰腺癌細胞轉移中起重要作用。

上皮細胞-間葉細胞轉變(EMT)與胰腺癌細胞的侵襲相關，EMT的特征是上皮細胞特有的蛋白鈣粘蛋白轉變成間葉細胞特有的鈣黏素。Kikuta等［17］通過共培養實驗發現，PSCs通過減少鈣黏蛋白的表達并增強波形蛋白和Snai-1的表達從而促進EMT。雖然目前尚缺少體內研究支持，但可以推測其機制是伴隨著PSCs的活化而出現血管改變和組織纖維化，這些改變使得局部組織缺氧，最終導致了EMT。反之，胰腺癌細胞通過引起促有絲分裂和增加胰腺纖維化的發生而促進PSCs活化和增殖，增加PSCs產生ECM的能力，而ECM與胰腺癌細胞侵襲性有關;胰腺癌也分泌ECM金屬蛋白酶誘導劑(EMMPRIN)，這也導致PSCs分泌基質金屬蛋白酶(MMP2)增多，MMP2與胰腺癌細胞的侵襲性有關，其可使正常基底膜退化而利于胰腺癌的進展［18］。這也進一步促進了胰腺癌細胞的侵襲和轉移。

胰腺癌另一個顯著特征是周圍神經侵襲。研究表明PSCs增強胰腺癌神經轉移。其機制可能是:(1)PSCs直接增強胰腺癌的增殖和轉移，通過釋放大量刺激因子，提供一個適當的微環境。(2)PSCs調節胰腺癌周圍神經轉移相關分子如神經生長因子的表達。(3)PSCs誘導神經重塑，使得神經更易受到侵襲［19］。

1.3 PSCs增加胰腺癌的化療抵抗

體外實驗證實，PSCs可誘導胰腺癌細胞對化療和放療的抵抗，其機制可能是PSCs分泌層粘連蛋白和纖連蛋白，其可抗胰腺癌細胞凋亡［20］。在動物實驗中觀察到ECM中異常的膠原與蛋白聚糖的相互作用能顯著影響生理屏障。體外實驗證實，有明確膠原的腫瘤對于大分子藥物的抵抗要比無膠原的腫瘤強的多;進一步的實驗證實，在膠原缺乏和黏多糖變化不敏感的情況下大分子藥物更加容易接近腫瘤組織［21］。因此可以通過胰腺癌特定的ECM來預測大分子藥物的治療效果。

PSCs和胰腺癌細胞相互作用，胰腺癌細胞釋放致有絲分裂和纖維發生刺激劑，如轉化生長因子(TGF)、血小板源性生長因子(PDGF)、sonic hedgehog、半乳凝集素3、內皮素1和絲氨酸蛋白酶抑制劑連接蛋白2，這些使得PSCs呈現活化表型。反過來，PSCs分泌多種因子，如PDGF、基質衍生因子1、EGF、胰島素樣生長因子1(IGF-1)、成纖維細胞生長因子(FGF)、富含分泌性蛋白酸半胱氨酸基質金屬蛋白酶(SPARC)、富含小亮氨酸的蛋白聚糖、骨膜蛋白和I型膠原，這些調節腫瘤的生長、侵襲、轉移和藥物抵抗［22］。

活化的PSCs作用是產生過多的基質，然而腫瘤和基質作用機制很復雜，目前研究作用信號通路重點在于PSCs活化信號通路和PSCs分泌因子和胰腺癌細胞相互作用的信號通路。

2 PSCs活化信號通路及PSCs分泌因子與胰腺癌細胞相互作用的信號通路

2.1 促分裂原活化蛋白激酶(MAPK)通路

MAPK途徑是哺乳動物應答胞外刺激的一條重要信號轉導途徑，其家族成員包括ERK、JNK、P38MAPK。MAPK信號轉導和刺激細胞因子/趨化因子產物相關并受活化蛋白1(AP-1)和核因子-κB(NF-κB)調節，因此，許多刺激因子包括促炎因子、Toll樣受體(TLR)、血管緊張素Ⅱ、乙醇及其代謝產物和胰島素等均能激活MAPK從而活化 PSCs。Schwer等［23］報道，姜黃素能誘導 oxygenase-1(HO-1)基因表達，從而抑制ERK1/2活化作用，并因此抑制PSCs增殖。

2.2 磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)/AKT通路

大約半數的胰腺癌中存在PI3K/AKT活化增加的現象，并且這意味著預后不佳。PI3K調節磷酸化過程中產生PIP、PIP2、PIP3，吸引重要蛋白激酶到細胞膜，其中最顯著的是AKT，這與多種細胞的關鍵進程相關，包括細胞增殖、凋亡、轉錄和侵襲。在胰腺癌的致癌過程中AKT增加胰腺癌細胞的存活率［24］。另有研究［25］表明，IL-1β、TNF-α、IFN-γ 可以通過 PI3K-AKT通路使PSCs表達IL-32α，進而導致胰腺纖維化。而用CO釋放分子2(CORM-2)與PSCs共培養后可阻斷PI3K-AKT信號通路，從而抑制蛋白合成，導致細胞周期素D1和E表達的下調，使得細胞生長停滯在G0/G1階段，由此可見CORM-2抑制PSCs活化，也許可以用來治療纖維化、炎癥、腫瘤和其他因蛋白質過度合成所致疾病［26］。

2.3 JAK-STAT 通路

JAK-STAT信號通路不僅在諸多生理進程如生長調控、細胞分化、維持組織內環境穩定中發揮作用，也在致瘤作用中起重要作用。研究證實，PDGF通過Src依賴機制活化JAK2-STAT通路而促進PSCs增殖，這個過程可被Src抑制劑PP1和JAK2抑制劑AG490抑制，也被STAT3反義寡核苷酸抑制［27］。在胰腺癌發展過程中，一些因素如縮膽囊素2受體(CCK2R)可以活化JAK2/STAT3通路而促進細胞增殖，這在早期胰腺癌發展中起一定作用［28］。另外Yu等［29］研究發現，胰腺炎中氧化應激作用通過激活JAK/STAT通路而刺激細胞增殖和惡變，并能抑制其凋亡。

2.4 Hedgehog(Hh)信號通路

Hh信號通路對于胰腺癌的進展起重要作用，Hh通路對細胞很多功能的影響主要是通過hedgehog-Gli-1實現的。Gli-1是上皮細胞分化的重要調節者，它能增加上皮細胞的運動性，并能協同TGF-β誘導EMT。研究發現通過抑制轉錄因子Snail和Slug的活化來阻斷Hh信號通路可以抑制EMT，從而降低胰腺癌細胞的侵襲性，這表明Hh信號通路在胰腺癌轉移機制中發揮作用［30］。Hh信號通路成員主要有 Sonic hedgehog(SHH)和Indian hedgehog(IHH)。SHH由胰腺癌細胞產生，并在早期胰腺癌中就能被發現，它可以激活靜息的PSCs，使其表達Gli-1，從而促進成纖維細胞的遷移。研究發現抑制SHH可減少粘連，增加化療藥物的效果［31］。另外，研究發現 IHH能增加 MT1-MMP的數量并能改變MT1-MMP在PSCs表面的定位，MT1-MMP能導致基質退化而利于細胞的侵襲，因此推測IHH能增加PSCs的侵襲性［32］。

2.5 Rho/Rho 激酶通路

小GTP蛋白Rho和其下游受體Rho激酶調節肌動蛋白細胞骨架，從而在PSCs活化的過程中調節細胞形態的變化和纖維形成，說明Rho/Rho激酶途徑可以使PSCs激活，促使其增殖，增加纖維化的發生［33］。

3 小 結

綜上所述，PSCs從發現至今不過30年，卻已成為胰腺癌研究中的“寵兒”，目前對其活化機制以及其對胰腺癌發生和發展影響機制的了解僅為冰山一角。隨著對PSCs研究的不斷深入，可能逐步揭開胰腺癌的神秘面紗，PSCs活化及胰腺纖維化與胰腺癌相互作用所涉及到的多個已知信號通路可為今后胰腺癌的治療提供新的靶點。

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