間充質干細胞及其與腫瘤關系的研究進展

張玉玲，吳 寧

(1遵義醫學院，貴州遵義563003;2南京醫科大學附屬南京醫院)

自上世紀70年代間充質干細胞(MSCs)首次從骨髓中被分離發現后，研究人員已經自包括腫瘤在內的幾乎所有組織中分離出MSCs。目前，MSCs因其獨特的生物學特性已經在肝臟疾病、心血管疾病、內分泌疾病以及神經系統疾病等多個領域展開了試驗性應用，并取得令人鼓舞的效果。現將MSCs及其與腫瘤關系的研究進展綜述如下。

1 MSCs的特性

1.1 多向分化能力 目前已有多項實驗證明，MSCs在體外細胞因子誘導或細胞內基因的調控作用下可分化為脂肪、肌肉、神經、皮膚以及肝臟等多種組織細胞［1］，并且在連續傳代或凍存復蘇后仍具有多向分化潛能和增殖能力。

1.2 免疫調節能力 近年來研究證明，MSCs具有強大的免疫調節機能。在非炎癥環境下，機體內MSCs可以高表達低密度組織相容性復合物(MHC)-Ⅰ類分子，低表達 MHC-Ⅱ類分子以及共刺激分子 CD40、CD80、CD86，而后兩者都是T細胞激活所不可或缺的。共刺激分子缺乏時T細胞活化的第二信號喪失，導致Th細胞的無反應性，進而出現耐受原性和低免疫原性［2］。MSCs表達 MHC-Ⅰ有極其重要的作用:保護MSCs免受NK細胞的殺傷作用，因MHC-Ⅰ可使NK或NK樣細胞對異物或者腫瘤細胞殺傷功能下調［3］。此外，MSCs也可抑制B細胞和樹突狀細胞的生長和分化，從而抑制免疫呈遞;能表達大量細胞因子，如前列腺素E(PGE)-2、NO、IL-10、人類白細胞抗原G(HLAG)、γ 干擾素(IFN-γ)、肝細胞生長因子(HGF)等，抑制T細胞、NK細胞等表達，從而發揮減少局部炎癥反應和免疫反應的作用。上述研究證明MSCs不僅具有相對低免疫的特性，還具有強大的免疫抑制和抗炎特性。Jing等［4］認為，MSCs在原發性肝癌(HCC)的炎癥微環境中能使TGF-β過表達，從而促進HCC的上皮—間質轉化(EMT)過程，最終導致腫瘤轉移和復發。

1.3 靶向歸巢能力 歸巢是指自體或外源性干細胞在多種因素的影響下，自血管內皮細胞遷移至靶向組織并定植存活的過程。MSCs可以歸巢到所有發生炎癥的部位，包括缺血的心肌組織、受傷的皮膚組織、放射治療后的黏膜組織，但具體機制尚不明確，多數學者認為與炎癥發生部位分泌的一些黏附因子、趨化因子、生長因子及相關生物軸有著密切的關聯，如基質細胞源性因子1(SDF-1)與其受體CXCR4結合形成的SDF-1/CXCR4軸是促進MSCs向炎癥歸巢最重要的生物軸［5］。Deng等將TRAIL通過慢病毒的方式轉染到MSCs后使其穩定表達，結果發現體內外攜帶TRAIL基因的MSCs對肝臟腫瘤的增殖侵襲具有明顯的抑制作用。Seo等以小鼠黑色素瘤模型和宮頸癌模型證實，MSCs作為IL-6載體的抑癌效果明顯優于腺病毒載體;對多種給藥途徑的療效研究發現，利用內置含有轉染MSCs的人工基膜對腫瘤的生長抑制作用最為明顯，且部分有免疫缺陷的小鼠對腫瘤的誘發具有抵抗能力。多位學者相繼將 IFN-β、色素上皮衍生因子(PEDF)、CX3CL1、血管內皮生長因子受體(VEGFR)-1、誘導型一氧化氮合成酶(iNOS)和單純皰疹病毒胸苷激酶(HSV-TK)等各類抑癌基因轉入不同來源的MSCs內，分別用于黑色素瘤、乳腺癌、肺癌、神經膠質瘤、惡性膠質瘤、宮頸癌、前列腺癌、纖維肉瘤等模型的治療，均取得突破性的成果。

2 MSCs與腫瘤細胞的關系

干細胞和腫瘤關系密切。很多學者認為腫瘤細胞很可能源于腫瘤干細胞(CSC)，且干細胞與腫瘤細胞具備很多共同之處:①較高的端粒酶活性;②強大的自我更新能力以及增殖能力;③自我更新信號通路(如Wnt、Notch、Shh信號通路在調節干細胞自我更新及腫瘤細胞生長過程中均發揮作用);④分化能力;⑤強大的遷移能力;⑥干細胞是癌變的靶標，MSCs具備典型抑癌基因失活、癌基因激活狀態的腫瘤細胞特性［6］。近年來，越來越多的研究證實，MSCs在腫瘤的生長轉移過程中扮演著兩種截然相反的作用，雖然這種矛盾的現象目前尚無明確解釋，但其原因可能是MSCs的組織來源和處理方式不同的觀點已經被越來越多的學者認可。Tian等［7］將骨髓間充質干細胞(BM-MSCs)分別與肺癌細胞A549及食管癌細胞Eca-109進行共培養，結果兩種腫瘤細胞的增殖、侵襲能力均受到明顯抑制;然而將相同來源的MSCs與上述腫瘤細胞混合注射至裸鼠皮下后，腫瘤的生長水平卻明顯提高。Kamoub等［8］發現，體外注射MSCs到腫瘤周圍能有效促進腫瘤生長，但注射到遠離腫瘤部位時無明顯效果，從而認為MSCs的促腫瘤生長作用是通過與腫瘤細胞直接接觸或者旁分泌某些促生長因子產生的。Dasari等也發現，MSCs注射時機、途徑、劑量及部位不同均可直接影響其對腫瘤的作用。目前多數學者認為，MSCs與腫瘤細胞混合后注入試驗動物體內常表現出促瘤生長作用，而在腫瘤模型建立后再注入MSCs多呈現抑瘤作用。另有學者［9，10］分別將人肝癌組織來源的MSCs(LC-MSCs)和肝臟正常組織來源的MSCs(LN-MSCs)作用于肝癌細胞，結果發現兩者在體內外都能促進肝癌細胞的生長和轉移，尤以前者為著;Qiao等［11］發現，胎兒皮膚來源的 MSCs及BM-MSCs對肝臟腫瘤細胞的生長、轉移起抑制作用。

3 MSCs影響腫瘤生長的機制

3.1 影響腫瘤微環境 MSCs在腫瘤微環境中可通過直接轉化為腫瘤細胞或分泌生長因子促進腫瘤生長。朱偉等從胃癌組織標本中分離出胃癌間充質干細胞(GC-MSCs)，發現其形態、表面標志、特異基因表達及多向分化潛能均與BM-MSCs相似;將BMMSCs在腫瘤微環境中培養后，其可向腫瘤相關成纖維細胞(TAFs)轉化，表達 α-平滑肌肌動蛋白(SMA)、波形蛋白等多種特異性標志。由此認為MSCs是腫瘤微環境的重要組成部分。MSCs通過分泌大量的細胞因子影響腫瘤的生長和轉移。Lin等［12］將前列腺癌細胞接種到裸鼠一側皮下(對照組)，1周后將預混合MSCs的腫瘤細胞接種到裸鼠對側皮下(實驗組)，結果顯示實驗組腫瘤較對照組明顯增大，且成纖維細胞生長因子2(FGF-2)表達明顯升高。Davatchi等［13］及 Cuiffo 等［14］發現，MSCs可通過分泌CCL5促進腫瘤細胞從微血管滲出和轉移。其后研究發現，MSCs可分泌促進腫瘤生長和轉移的細胞因子［如 HGF、TNF-α、TGF-β、歸巢關聯細胞黏附分子(HCAM)、SDF-1、IFN-γ、神經營養因子3(NT-3)、淋巴細胞功能關聯抗原(LFA3)、IL-6等］、抑制腫瘤生長轉移的細胞因子［Dickkopf1(DKK-1)［11］］、促血管生成因子［血管生成素 1(Ang-1)、VEGF、血小板衍生因子(PDGF)、成纖維細胞生長因子(FGF)］等。MSCs可以通過分化為腫瘤血管外周細胞來促進體內腫瘤血管的生成，從而達到促進腫瘤生長的效果［15，16］;還可在腫瘤微環境中分化為TAFs，構成腫瘤基質部分，從而促進腫瘤的生長［17］。此外，MSCs分泌的某些細胞因子可通過作用于MSCs與腫瘤細胞間的信號通路實現對腫瘤生長轉移的調控。Atsuta等［18］通過體內外實驗證實，MSCs可通過表達凋亡相關因子配體Fas-L作用于Fas/Fas-L信號通路誘導多發性骨髓瘤細胞凋亡;Liu等［19］發現臍帶來源的MSCs可抑制膽管癌細胞HCCC-9810的增殖，并認為此過程是通過糖原合成激酶GSK-3及作用于Wnt/β-catenin和 PI3K/Akt信號通路實現的;然而Lin等［20］發現，人脂肪來源MSCs培養上清制備的外泌體可使乳腺癌細胞MCF7的侵襲能力明顯增強，并證實Wnt信號通被激活是關鍵原因。此外，MSCs可通過Wnt/β-catenin、JAK2/STAT3、PI3K/Akt、TGF-β/Smad［21，22］等多條信號通路與腫瘤產生相互影響。

3.2 影響機體免疫調節能力 MSCs具有強大的免疫調節能力，其在體內可通過抑制T淋巴細胞分化，使其滯留在G0/G1期而促進腫瘤細胞的生長和轉移［15］，還對B細胞、NK細胞、巨噬細胞等多種免疫細胞有不用程度的調節作用。輸注MSCs對腫瘤的促進作用很有可能是通過抑制機體免疫功能造成的，比如僅將B16黑色素瘤細胞移植到同基因小鼠體內不會形成腫瘤。

3.3 影響EMT過程 目前很多研究證實癌癥的進展和遠處轉移主要與其發生了EMT有關，而MSCs能夠促進癌細胞發生EMT。MSCs分泌的蛋白參與癌細胞的生長和遠處轉移［23］，其中TGF-β1是腫瘤細胞發生EMT的主要啟動者，可通過與轉錄因子形成正反饋環促進腫瘤細胞向間質表型轉化［24］;HGF可誘導小細胞肺癌的 EMT［25］。Mele 等［26］研究證實MSCs可通過與結直腸癌細胞的直接接觸及分泌TGF-β1誘導結直腸癌發生EMT，機制是使結直腸癌細胞發生EMT的相關基因上調、E-cadherin下調，并獲得間質細胞形態。Martin等［27］發現MSC與乳腺癌細胞共培養可促進后者發生EMT，使其細胞形態和生長方式發生改變，最終促進乳腺癌的遠處轉移。另有學者［28］則發現MSCs可通過誘導胰腺癌細胞發生EMT促進胰腺癌的進展。

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