卵巢癌相關細胞因子的過表達及其在腫瘤微環境中作用的研究進展

熊蘊珠綜述，黃建鳴，張國楠△審校

(1．成都中醫藥大學，成都610075;2．四川省腫瘤醫院，成都610041)

腫瘤微環境(tumor microenvironment)是由腫瘤細胞、基質細胞(stromal cell)、細胞因子(cytokine)和免疫細胞等共同構成的一個病理環境，具有使組織缺氧、酸中毒、間質高壓等特點，其中大量的細胞因子和免疫炎性反應等共同作用于腫瘤細胞表面，對細胞的增殖、轉移、分化等產生重要影響［1］。卵巢癌(ovarian cancer)是免疫原性腫瘤，利用許多免疫抑制方式逃避免疫消除，且卵巢癌主要是通過在腹腔中種植和直接蔓延進行傳播［2-3］，故腹腔可能是這種疾病的微環境場所。了解卵巢癌患者腹腔腫瘤微環境中細胞因子和免疫、炎性反應等，可能是解開卵巢癌進展的關鍵之所。細胞因子是由免疫細胞和其他多種類型的細胞分泌的一類小分子蛋白質，監管宿主對感染的反應、免疫應答、炎癥和創傷，包括淋巴細胞因子、干擾素(Interferon，INF)、白細胞介素(Interleukin，IL)、腫瘤壞死因子(Tumor Necrosis Factor，TNF)和集落刺激因子(Colony Stimulating Factor，CSF)等［3］。卵巢癌微環境中細胞因子家族龐大，種類繁多，在促進卵巢癌進展中發揮重要作用，且它們各自在微環境中的復雜性決定了作用的多樣性［2］。已證實過表達的轉化生長因子 -β1(Transforming Growth Factor- β1，TGF- β1)、血管內皮生長因子(Vascular Endothelial Growth Factor，VEGF)、IL-17、IL-10、IL-6 和 IL-4、TNF 等在卵巢癌微環境中發揮重要作用，它們彼此之間相互促進，相互作用，或是通過各自介導信號傳導通路，或是通過我們目前尚不明確的機制參與促癌細胞增殖、頻繁地發生免疫逃逸和促進炎癥發生，在腹腔內形成一個廣泛的細胞因子網絡系統，影響了卵巢癌的生物學行為，從而影響了臨床的治療效果。

1 卵巢癌中過表達的細胞因子

近年來研究證明許多細胞因子在卵巢癌中過表達。Wang等［4］在用免疫組化染色法檢測的60例上皮性卵巢癌、20例交界性卵巢腫瘤、20例良性卵巢腫瘤和10例正常的卵巢癌組織中，發現TGF-β1在上皮性卵巢癌中表達的陽性率為78．33%，顯著高于它在良性卵巢腫瘤中表達陽性率65．00%(P＜0．05)和在正常卵巢組織中表達陽性率40%(P＜0．05)。Chan等［5］同樣采用免疫組化檢測 125 例(年齡在22～78歲)卵巢組織標本(其中卵巢癌組織為79例、交界性卵巢腫瘤組織為16例、良性卵巢組織為30例)中TGF-β1、VEGF和IL-10的表達水平，證實TGF-β1、VEGF和IL-10在79例卵巢癌組織中的陽性表達率分別為100%(79/79)、74．69%(59/79)和56．96%(45/79)，TGF-β1 在正常卵巢癌組織中的表達顯著低于上皮性卵巢癌、交界性卵巢腫瘤以及良性卵巢腫瘤組織(P=0．009);VEGF和IL-10在上皮性卵巢癌組織中的表達水平顯著高于交界性卵巢腫瘤組織、良性卵巢腫瘤和正常卵巢組織中的表達水平(P＜0．001);且通過Pearson相關性分析表明IL-10的過表達與VEGF的表達正相關(P ＜0．001)，相關系數為 0．327，TGF-β1 的表達與VEGF或IL-10負相關，相關系數分別為0．104和0．102(P=0．101 和 0．119)。Kato 等［6］通過 PRPCR技術研究小鼠模型中卵巢癌組織IL-17表達與微血管密度關系中發現，17份卵巢癌標本中，有11份表達 IL-17mRNA(64．7%)。Isabelle等［7］用酶聯免疫吸附試驗(ELISA)檢測38例卵巢癌患者(年齡在27～85歲之間，60．5%為 FIGO分期Ⅲ/Ⅳ期，分化級別為3級者占50%，漿液性腫瘤占67．5%)腹水中細胞因子的濃度，發現腹水中IL-6濃度的中位數是2 955pg/ml(范圍在0-31 303)，IL-8濃度的中位數為485pg/ml(范圍在0-19 620)，IL-10濃度中位數為24pg/ml。Kioi等［8］用免疫組化法分析21例卵巢腫瘤組織切片和7例正常的卵巢組織切片中IL-4R的表達，發現卵巢腫瘤組織標本中有60%呈強陽性(++)和33%呈中等陽性(+)，而正常的卵巢組織標本中沒有被染色或顯示弱陽性(+，+/-)，這表明IL-4R在卵巢腫瘤組織中的表達顯著高于它們在正常卵巢組織。Aleksandra等［9］用ELISA研究了125例卵巢腫瘤患者與70例健康女性血清中TNF、sTNF-R1和sTNF-R2的濃度，結果顯示卵巢腫瘤患者血清中TNF、sTNF-R1和sTNF-R2的濃度顯著高于它們在正常女性血清中的濃度(P＜0．0001)，且卵巢癌患者血清中的濃度最高。這些細胞因子在卵巢癌中過表達影響了它的生物學行為，并促進其發展。

2 細胞因子在卵巢癌微環境中的作用

2．1 細胞因子在卵巢癌微環境中促進腫瘤細胞增殖

卵巢癌中過表達的細胞因子在腫瘤微環境中通過不同的機制促進癌細胞增殖，使其向周圍組織、器官擴散蔓延和轉移導致病情的進一步發展。Hernan等［10］將前列腺癌PC3細胞、卵巢癌SKOV3細胞、乳腺癌MDA-MB-231細胞在無血清中饑餓16小時后接種到0．5%的小牛血清中制造一個營養枯竭的腫瘤微環境，然后用IL-4刺激這些細胞，并將它們用胰蛋白酶處理，以及用臺盼藍排斥法每隔24小時(直到72小時)細胞計數。發現隨著時間的增加，IL-4處理過的癌細胞樣品比未處理過的癌細胞計數增加，且影響這些細胞增加的IL-4的濃度在50～100ng/ml。繼續延長時間(96～120小時)用WST-1法檢測發現用IL-4處理過的癌細胞表現持續增加。這表明IL-4在營養耗竭的腫瘤微環境條件下促進這些癌細胞增殖，且本實驗還發現IL-4是通過激活Jun氨基末端激酶(JNK)通路和上調生存素(survivin)的表達來誘導這些癌細胞增殖和抑制其凋亡，從而促進腫瘤進展和轉移。有國內學者通過研究證明過表達的IL-6是通過改變細胞周期促進了卵巢癌細胞增殖，從而增加卵巢癌細胞的非依賴性生長、黏附和入侵，并不是抑制癌細胞凋亡促進卵巢癌進展［11］。Takaishi等［12］在晚期上皮性卵巢癌腹水中檢測到高濃度細胞因子IL-10、IL-6、增長相關的癌基因-α和VEGF，這些細胞因子刺激了人類卵巢癌細胞株SKOV3細胞增殖。

2．2 細胞因子在卵巢癌微環境中發生免疫抑制

卵巢癌的免疫逃逸是免疫系統中免疫抑制因子和被有效抑制增殖和克隆擴增的免疫細胞參與的一個復雜的過程［3］。輔助性T細胞(Th)對機體有著重要的免疫調節作用，根據產生細胞因子和功能的不同，可分為Th1型和Th2型等亞群，Th1型細胞因子有IL-2和INF-γ等，在抗腫瘤免疫中發揮重要作用;Th2型細胞因子包括IL-4、IL-10和IL-6等，在腫瘤中發揮免疫抑制作用［13-14］。正常生理情況下，機體中Th1/Th2處于平衡狀態［15］，當機體發生腫瘤時外周血淋巴細胞處于Th2型細胞占優勢狀態，且腫瘤本身也表現出與Th2型細胞相似的生物學行為，成為腫瘤發生免疫逃逸的重要機理之一［15］。卵巢癌中過表達的Th2型細胞因子使Th2型細胞處于優勢，使卵巢癌患者機體處于一個免疫抑制狀態，導致了卵巢癌的免疫逃逸［16］。CD4+調節性T細胞也在卵巢癌免疫抑制中發揮重要作用。調節性T細胞(Treg)是一種特異性的T細胞亞群，其主要功能是通過阻斷T細胞活化發生免疫抑制，根據其表達的叉頭蛋白3(FOXP3)、CD25和CD45RA不同水平區分的三種亞型在細胞因子促進下使卵巢癌宿主發生頻繁的免疫逃逸［12］。如在卵巢癌中過表達的IL-4、IL-10和 TGF-β等細胞因子能夠共同激活CD4+、CD25-、CD45RA+調節性 T細胞的免疫抑制能力以及誘導其表達FOXP3，使得腫瘤宿主發生免疫逃逸［17］。Chan等［4］也通過研究證實在卵巢癌微環境中過表達的VEGF和TGF-β1干涉DC細胞成熟，從而導致產生大量的未成熟的DC細胞圍繞腫瘤分泌高水平的IL-10，IL-10能促進Treg細胞傳代增殖，且TGF-β1在非抗原的特定方式(無抗原呈遞)下也誘導 CD4+、CD25+、FOXP3+、Treg細胞增殖，Treg細胞在卵巢癌微環境中增殖使患者機體內處于一個深度的免疫抑制狀態。

2．3 細胞因子在卵巢癌微環境中促進炎癥發生

慢性炎癥發生是促進卵巢腫瘤生長和癌癥進展的重要原因之一，在腫瘤中促進炎癥發生的重要因素包括自由基、細胞因子、NF-κβ信號、信號傳導和轉錄激活因子-3(STAT-3)、誘導型一氧化氮合酶(iNOS)、環氧合酶 -2(COX-2)、前列腺素以及VEGF，它們已證明存在卵巢癌中，并通過促進慢性炎癥發生而導致癌癥的進展［18］。細胞因子在促進卵巢癌微環境中炎癥的發生起著至關重要的作用，它能激活促炎癥的其他因素，共同促進卵巢癌進展。如Hagen等［19］通過基因表達譜富集分析法對52例TNF過表達的卵巢癌活檢組織樣品進行研究，證實TNF的過表達與血管生成、細胞黏附、細胞周期和炎癥信號之間有相關性，且這些樣本中檢測到T細胞、中性粒細胞、骨髓細胞、單核細胞和B細胞也顯著增加(P＜0．0001)，從而促進了卵巢癌微環境中慢性炎癥的發生。在晚期卵巢癌患者腹水中過表達的IL-10、IL-6相互作用激活STAT-3信號通路，誘導巨噬細胞增殖，從而促進炎癥發生［11］。IL-17也誘導IL-6產生，激活IL-6-STAT-3信號通路促炎癥發生，并且IL-17能上調促生成基因和血管生成基因，促進卵巢癌發生發展［20］。Kato等［5］對 17 份卵巢癌標本研究發現，卵巢癌組織中血管數量在11份陽性表達IL-17的卵巢癌標本中的比例為［(173．4 ±55．1)/mm2］，明顯高于 6 份IL-17呈陰性表達的卵巢癌標本［(107．7 ±57．8)/mm2］。Clendenen等［21］采用液相芯片(Luminex xMap)技術對230例病例對照組和432例被促進炎癥的細胞因子標記 物 (IL-1β、IL-2、IL-4、IL-5、IL-6、IL-10、IL-12p40、IL-12p70、IL-13、TNF-α、IL-1Ra、sIL-1RII、sIL-2Ra、sIL-4R、sIL-6R、sTNF-R1 和 sTNF-R2)標記的實驗組進行評估卵巢癌風險和炎癥介質循環水平之間的關聯中證明，IL-4(P=0．01)、IL-6(P=0．01)、IL-12(P=0．01)和 IL-13(P=0．04)這些細胞因子可能參與上皮性卵巢癌中炎癥的發生，并增加這種疾病的進展的風險。

3 結語

目前卵巢癌早期診斷較為困難，臨床上一經診斷大多數已是晚期，此病引起婦女死亡率要比其它婦科惡性腫瘤高，至今5年總生存率仍約為30%［22］。故研究卵巢癌微環境以及探討這個微環境中相關因素對卵巢癌生物學行為的影響，對卵巢癌的臨床治療有著十分重要的意義。綜上所述，卵巢癌中過表達的細胞因子在卵巢癌微環境中的作用機制;如何下調這些在卵巢癌中過表達因子來改善腹腔局部的腫瘤微環境，抑制細胞增殖、提高機體的免疫能力和抑制炎癥發生，使機體與腫瘤共同生存，達到患者能夠長久帶瘤生存;以及研究細胞因子抑制藥物輔助化療藥物的臨床應用，從而起到治療卵巢癌的作用等。這些都是值得進一步研究的課題，為卵巢癌臨床治療的研究提供了新思路。

［1］ 季 芳，狄 文．腫瘤微環境影響卵巢癌生物學行為的研究進展［J］．國際婦產科學雜志，2012，39(4):352-355．

［2］ Yigit R，Figdor CG，Zusterzeel PL，et al．Cytokine analysis as a tool to understand tumor-host interaction in ovarian cancer［J］．Eur J Cancer，2011，47(12):1883-1889．

［3］ Claudia C Preston，Ellen L Goode，Lynn C Hartmann，et al．Immunity and immune suppression in human ovarian cancer［J］．Immunotherapy，2011，3(4):539-556．

［4］ Wang ST，Liu JJ，Wang CZ，et al．Expression and correlation of Lewis y antigen and TGF- β1 in ovarian epithelial carcinoma［J］．Oncol Rep，2012，27(4):1065-1071．

［5］ Liu CZ，Zhang L，Chang XH，et al．Overexpression and immunosuppressive function of transforming growth factor 1，vascular endothelial growth factor and interleukin-10 in epithelial ovarian cancer［J］．Chin J Cancer Res，2012，24(2):130-137．

［6］ Kato T，Furumoto H，Onisi Y，et al．Expression of IL-17 mRNA in ovarian cancer［J］．Biochem Biohys Res Commun，2001．282(3):735-73．

［7］ Isabelle Matte，Denis Lane，Claude Laplante，et al．Profiling of cytokines in human epithelial ovarian cancer ascites［J］．Am J Cancer Res，2012，2(5):566-580．

［8］ Kioi M，Takahashi S，Kawakami M，et al．Expression and Targeting of interleukin-4 Receptor for Primary and Advanced Ovarian Cancer Therapy［J］．Cancer Res，2005，65(18):8388-8396．

［9］ Aleksandra MP，Zdzislawa KA，Justyna S．Higher serum levels of tumour necrosis factor and its soluble receptors are associated with ovarian tumours［J］．Arch Med Sci，2012，8(5):848-853．

［10］ Hernan R，Matthew JC，Chi Y，et al．IL-4 induces proliferation in prostate cancer PC3 cells under nutrient-depletion stress through the activation of the JNK-pathway and surviving upregulation［J］．J Cell Binchem，2012，113(5):1569-1580．

［11］ Wang Y，Li L，Guo X，et al．Interleukin-6 signaling regulates anchorage-independent growth，proliferation，adhesion and invasion in human ovarian cancer cells［J］．Cytokine，2012，59(2):228-236．

［12］ Takaishi K，Komohara Y，Tashiro H，et al．Involvement of M2-polarized macrophages in the ascites from advanced epithelial ovarian carcinoma in tumor progression via Stat3 activation［J］．Cancer Sci，2010，101(10):2128-2136．

［13］ Mosmann TR，Cherwinski H，Bond MW，et al．Two types of murine helper T cell clone．I．Definition according to profiles of lymphokine activities and secreted protins．1986．［J］．J Immunol，2005，175(1):5-14．

［14］姚金晶，陳宜濤．Th1/Th2平衡調節與疾病發生的研究進展［J］．現代生物醫學進展，2009，9(13):2597-2600．

［15］ Tabata T，Hazama S，Yoshino S，et al．Th2 subset dominance among peripheral blood T lymphocytes in patients with digestive cancers［J］．Am J Surg，1999，173(3):203-208．

［16］ Aoki Y，Tsuneki I，Sasaki M，et al．Analysis of TH1 and TH2 cells by intracellular cytokine detection with flow cytometry in patients with ovarian cancer［J］．Gynecol Obstet Invest，2000，50(3):207-211．

［17］ Zhao X，Ye F，Chen L，et al．Human epithelial ovarian carcinoma cell-derived cytokines cooperatively induce activated CD4+CD25-CD45RA+naive T cells to express forkhead box protein 3 and exhibit suppressive ability in vito［J］．Cancer Sci，2009，100(11):2143-2151．

［18］ Macciò A，Madeddu C．Inflammation and ovaian cancer［J］．Cytokine，2012，58(2):133-147．

［19］ Hagen K，Probir C，D．Andrew L，et al．A dynamic inflammatory cytoine netmork in the human ovarian cancer microenvironment［J］．Cancer Res，2012，72(1):66-75．

［20］ Wang L，Yi T，Kortylewski M，et al．IL-17 can promote tumor growth through an IL-6-Stat3 signaling pathway［J］．J Exp Med，2009，206(7):1457-1464．

［21］ Clendenen TV，Lundin E，Zeleniuch-Jacquotte A，et al．Circulating inflammation markers and risk of epithelial ovarian cancer［J］．Cancer Epidemiol Biomarkers Prev，2011，20(5):799-810．

［22］ Su Z，Graybill WS，Zhu Y．Detection and monitoring of ovarian cancer［J］．Clin Chim Acta，2013，415:341-345．