腫瘤微環境影響腫瘤多藥耐藥的研究進展*

潘雅娜，王 雪 綜述，羅 清 審校

(1.遵義醫學院附屬醫院，腫瘤醫院，貴州遵義 563000；2.遵義醫學院附屬醫院，腫瘤醫院，腫瘤研究室，貴州遵義 563000)

腫瘤微環境(tumormicroenvironment,TME)是腫瘤細胞生長的特殊環境，由腫瘤細胞及細胞外間質相互作用后所形成的，組成成分有：血液中的某些細胞如巨噬細胞、粒細胞、NK細胞等，以及組織中的內皮細胞、成纖維細胞、脂肪細胞、血管等[1]。TME的主要組成包括：(1)有形成分，腫瘤細胞、免疫細胞、腫瘤相關成纖維細胞、內皮細胞和脂肪細胞等；(2)物理組分，主要是細胞外基質；(3)生化組分，細胞因子、黏附分子、氧張力、酸堿度(pH值)等。近年來，TME對腫瘤多藥耐藥影響的研究已越來越多，表明二者之間有著復雜而確切的關系。改變TME、切斷耐藥途徑可降低腫瘤耐藥率，對提高腫瘤患者的生存率有重要意義。本文將近年來TME對腫瘤多藥耐藥研究新進展進行綜述。

1 各種基質細胞對腫瘤耐藥的影響

1.1 腫瘤相關巨噬細胞(tumor-associatedmacrophages，TAMs)TAMs是腫瘤間質中由單核細胞分化而來，來源于骨髓CD34骨髓祖細胞的巨噬細胞。TAMs可通過其下游信號分子MFG-E8，激活腫瘤干細胞中信號傳導和轉錄激活因子(STAT)3及SonicHedgehog信號通路，從而促進干細胞的耐藥性；TAMs介導乳腺腫瘤細胞耐藥與其分泌細胞因子影響腫瘤細胞STAT3、c-Jun氨基末端激酶(JNK)信號分子磷酸化[2]，或是通過白細胞介素(IL)-10和STAT3/Bcl-2信號通路介導耐藥[3]；在胰腺導管腺癌中，TAMs直接通過分泌胰島素樣生長因子(IGF)1、2，激活胰腺癌細胞上的胰島素/IGF受體，從而導致胰腺癌細胞耐藥[4]；臨床治療上，或許可通過減少TME中TAMs的募集與負荷、阻斷TAMs下游通路、抑制TAMs分泌細胞因子，以減少腫瘤多藥耐藥的發生。

1.2 腫瘤相關內皮細胞(tumorassociatedendothelialcells，TAECs) 血管和微淋巴管是腫瘤組織的重要組成部分，故而TAECs也是TME主要的決定因素。與普通內皮細胞相比，TAECs可通過高表達survivin來增加腦膠質瘤的耐藥；通過激活NF-κB依賴性通路促進蛋白激酶B(AKT)和血管內皮生長因子(VEGF)的表達促進肝癌細胞的存活[5]。此外，胸腺內皮細胞在多柔比星處理后，能分泌IL-6和基質金屬蛋白酶抑制劑-1(TIMP-1)，產生耐藥的微環境，幫助少量殘存癌細胞存活[6]。

1.3 肌纖維母細胞或癌相關成纖維細胞(carcinoma-associatedfibroblasts，CAFs) 肌纖維母細胞或CAFs是TME中最豐富的細胞類型，來源及明確的特征表型尚不清楚。目前發現，與正常成纖維細胞相比，CAFs增殖能力升高，細胞因子如基質細胞衍生因子(SDF)-1、VEGF、血小板衍生因子(PDGF)和 肝細胞生長因子(HGF)等分泌量增加[7]。有研究表明，CAFs分泌人分泌型卷曲相關蛋白2(SFRP2)促進WNT16B蛋白刺激耐藥經典Wnt信號通路激活導致其耐藥[8]。腫瘤細胞和CAFs可通過自分泌或旁分泌的方式，分泌IL-8、IL-1β、VEGF、腫瘤壞死因子(TNF)-α,IL-17、IL-6等，可以緩解細胞循環的進程，影響腫瘤細胞的復制；常規化療時，上述因子就會激活下游蛋白，從而調控細胞的生存和耐藥[9]。在頭頸部鱗狀細胞癌中，CAFs可引起腫瘤細胞對西妥昔單抗的耐受[6]。

1.4 脂肪細胞 研究發現，脂肪組織(adiposetissue)以氨基酸和游離脂肪酸的形式為癌細胞提供燃料，已被證明會導致癌細胞抵抗化療誘導的細胞凋亡[10]；脂肪細胞可分泌IL-6，磷酸化細胞周期關卡激酶(Chk)-1,從而促進腫瘤細胞的放療耐受；同時可證明脂肪細胞參數可以描述早期乳腺癌的TME，并提示潛在病灶的生長及局部浸潤[11]。

2 微環境中細胞因子對腫瘤多藥耐藥的影響

有研究表明，骨髓瘤細胞中激活的IL-6受體可激活Jak2-Stat3通路，誘導抗凋亡基因Bcl-xl過表達，導致耐藥[12]；在卵巢癌細胞中，IL-6通過上調耐藥相關基因，如多藥耐藥基因(MDRl)、谷胱甘肽轉移酶(GST)-π；凋亡抑制基因，如bcl-2、bcl-xL、X連鎖凋亡抑制蛋白(XIAP)的表達，活化Ras/MEK/ERK和P1/Akt信號傳導通路等誘導化療耐藥[13]；VEGF過表達可誘導軟組織肉瘤對化療藥物的耐受[14]。在慢性淋巴瘤B細胞中，VEGF可直接與信號傳導及STAT1和STAT3相互作用，通過上調抗凋亡的髓細胞白血病基因(Mcl)-1和XIAP等的表達抑制細胞死亡。HGF介導阿法替尼原發耐藥可能是通過激活Met/P1/Akt、Me/MAPK/ERK信號通路及參與上皮-間質轉化(EMT)進程[15]，也通過可刺激c-Met磷酸化，誘導對化療敏感的兩種人肺癌細胞PC-9和H292對吉非替尼產生耐藥[16]。

3 微環境中黏附分子對腫瘤多藥耐藥的影響

黏附分子包括整合素、選擇蛋白、鈣黏素、共結合蛋白聚糖等，與細胞或細胞間的相互接觸和結合有關，使細胞與細胞間、細胞與基質間發生黏附，可參與細胞識別、活化及信號傳導等過程。有研究表明抑制β1整合素可明顯增加HER-2陽性乳腺癌細胞對曲妥單抗和帕妥珠單抗等靶向藥物的敏感性；同時，單獨培養的乳腺癌細胞與三維基質中培養的乳腺癌細胞對化療藥物的反應存在明顯差異，提示細胞對藥物的反應具有很大的環境依賴性[17]；整合素介導的黏附耐藥作用同樣在其他多種腫瘤中得到證實[18-20]；膠質細胞瘤中，通過α5β1整合素/Akt軸，α5β1整合素蛋白過表達和活化包括在EMT樣程序在內的β-連環蛋白的靶基因，可以誘導腫瘤細胞遷移增加及耐藥。

4 乏氧對腫瘤多藥耐藥的影響

腫瘤細胞處于低氧環境進而導致耐藥發生，有以下幾種原因：大多數低氧細胞存在細胞周期停滯，還可誘導p27的表達，使細胞分裂停滯于G1/S期，而大部分抗癌藥物靶向于增殖迅速的腫瘤細胞[21]；大多數低氧細胞離血管較遠，藥物很難從血管彌散至腫瘤細胞，因此導致腫瘤耐藥；低氧可誘使過表達的硫蛋白與重金屬離子結合，降低鉑類藥物對腫瘤細胞DNA的損傷，并激活DNA修復酶，修復鉑類和烷化劑藥物對DNA造成的損傷；低氧同時可激活低氧誘導因子(HIF)家族，啟動下游P-gp耐藥基因的轉錄，將藥物由泵出細胞，從而降低細胞內藥物濃度；此外，低氧可引起p53基因突變率增加，細胞凋亡出現障礙，從而導致細胞耐藥[22-24]。

5 pH對腫瘤多藥耐藥的影響

乳酸堆積(warburg效應)[25]和CO2是腫瘤酸性環境形成的物質基礎。微環境中乳酸代謝產物而不能被及時清除，導致腫瘤細胞外pH值偏酸，而腫瘤細胞內pH值呈中性或堿性，故而部分堿性藥物難以被細胞攝取而導致化療耐藥，如多柔比星、米托蒽醌、長春新堿等[26]。GERWECK等[26]在移植了人類腫瘤的活體小鼠上注射葡萄糖提高腫瘤細胞內外pH差值后，比較苯丁酸氮芥(弱酸性)與多柔比星(弱堿性)的治療療效，結果提示苯丁酸氮芥的抗腫瘤作用增強而多柔比星減弱。另有研究表明，細胞外酸性環境可通過誘導溶酶體移動至細胞外周的包膜前突，從而促使溶酶體胞吐[27]，這也說明細胞外環境的酸化可使酸性細胞器介導的藥物外排作用增強。

6 微環境中免疫因子對腫瘤多藥耐藥的影響

人體免疫系統通過識別腫瘤特異性抗原、腫瘤相關抗原，產生T細胞免疫應答清除腫瘤細胞。免疫球蛋白B7-CD28家族成員之一的程序性死亡受體(PD)-1，其配體PD-L1在許多惡性腫瘤中高表達，如非小細胞肺癌(NSCLC)、腎細胞癌、乳腺癌等[28-30]，大量實驗證明免疫檢查點阻滯劑抗PD-1、抗PD-L1抗體有阻斷PD-1/PD-L1信號通路的作用，導致化療耐藥[31]。ZARETSKY等[32]發現，參與干擾素受體信號的途徑及抗原呈遞的通路存在缺陷，或許與黑色素瘤患者對PD-1免疫療法耐藥有關，該研究發現4例患者中的2例患者，編碼干擾素受體相關激酶(JAK)1和JAK2的基因功能突變、野生型等位基因缺失，JAK1和JAK2的突變導致缺乏干擾素γ，導致其對癌細胞的抗增殖作用不敏感，從而出現了耐藥。

7 腫瘤血管對腫瘤多藥耐藥的影響

TME的異常可造成腫瘤血管曲張、多分支、整體分布不規則，腫瘤血管壁可見中斷、狹窄及血管基底膜或血管平滑肌細胞缺失等變現[1]，影響藥物進入腫瘤內部，導致腫瘤細胞缺氧，間接影響腫瘤對化療藥物的敏感性。抑制VEGF及其受體目前已成為腫瘤的抗血管生成治療點的熱點，但抗血管生成藥物同樣存在耐藥的現象，通常只需數月，便會出現腫瘤的生長、進展和轉移[33]。近兩年已有大量實驗研究其耐藥機制，如，LINDHOLM等[34]研究發現，除了VEGF信號通路，另有其他重要的通路與腫瘤血管生成有關，如基底細胞樣腫瘤模型中，同時使用貝伐珠單抗和PI3K/mTOR信號通路抑制劑可明顯抑制腫瘤生長。晚期腎細胞癌中，臨床觀察發現，除外VEGF，其他血管生成因子，如成纖維細胞生長因子b(bFGF)、HGF、IL-6，在抗血管生成治療進展之前出現增長[35]，可猜測當VEGF信號通路被阻斷后可能會代償性地使微環境中其他生長因子增多，從而導致了抗VEGF治療耐藥。

8 展 望

化療是腫瘤治療中重要的方式之一，而多藥耐藥往往導致患者化療失敗。已有大量研究表明腫瘤多藥耐藥的產生與腫瘤細胞所處的微環境密切相關，在腫瘤治療中，TME的重要作用日漸凸顯，如何改變微環境因素似乎可以成為影響腫瘤耐藥的新治療方法。不斷深入對TME與腫瘤多藥耐藥相關關系的研究，將增強對腫瘤生物學的本質及特性的認識，為腫瘤多藥耐藥的有效預防及治療提供新的見解及方法。有研究使用多重刺激的樹突狀納米組件可以分級地突破耐藥性的順序生理屏障，從而抑制細胞耐藥[36]；RNA干擾技術已經在耐藥性人肺癌細胞內通過靶向干擾MDR1基因的表達而達到了多藥耐藥的效果[37]；如何通過抑制PI3K/Akt通路從而達到抑制腫瘤細胞耐藥的目的，已成為研究腫瘤耐藥的熱點。

然而，TME變化復雜，影響因素多，其中的有形成分、物理組分、生化組分之間的關系錯綜復雜，相互協調、促進或相互拮抗，同時，TME中對腫瘤多藥耐藥的許多機制尚不明確，導致抗腫瘤治療出現多藥耐藥而治療失敗。調控TME以逆轉多藥耐藥的研究大多還停留于體外細胞實驗及早期動物實驗階段，還需要更多的活體實驗或者臨床試驗來驗證相關療效及不良作用。

[1]RODVOLDJJ,ZANETTIM.TumormicroenvironmentonthemoveandtheAselliconnection[J].SciSignal,2016,9(434):13-20.

[2]何林燕,楊翠霞,王文涓,等.腫瘤相關巨噬細胞誘導乳腺癌耐藥的實驗研究[J].檢驗醫學,2014,29(9):903-908.

[3]YANGC,HEL,HEP,etal.Increaseddrugresistanceinbreastcancerbytumor-associatedmacrophagesthroughIL-10/STAT3/bcl-2signalingpathway[J].MedOncol,2015,32(2):352-360.

[4]IRELANDL,SANTOSA,AHMEDMS,etal.Chemoresistanceinpancreaticcancerisdrivenbystroma-derivedinsulin-likegrowthfactors[J].CancerRes,2016,76(23):6851-6863.

[5]MENGF,HENSONR,PATELT.ChemotherapeuticstressselectivelyactivatesNF-kappaB-dependentAKTandVEGFexpressioninlivercancer-derivedendothelialcells[J].AmJPhysiolCellPhysiol,2007,293(2):749-760.

[6]GILBERTLA,HEMANNMT.DNAdamage-mediatedinductionofachemoresistantniche[J].Cell,2010,143(3):355-366.

[7]POLANSKAUM,ORIMOA.Carcinoma-associatedfibroblasts:non-neoplastictumour-promotingmesenchymalcells[J].JCellPhysiol,2013,228(8):1651-1657.

[8]SUNY,ZHUD,CHENF,etal.SFRP2augmentsWNT16Bsignalingtopromotetherapeuticresistanceinthedamagedtumormicroenvironment[J].Oncogene,2016,35(33):4321-4334.

[9]GONCALVES-RIBEIROS,GUILLENDN,BERDIEL-ACERM,etal.Carcinoma-associatedfibroblastsaffectsensitivitytooxaliplatinand5FUincolorectalcancercells[J].Oncotarget,2016,7(37):59766-59780.

[10]SHENGX,MITTELMANSD.Theroleofadiposetissueandobesityincausingtreatmentresistanceofacutelymphoblasticleukemia[J].FrontPediatr,2014,2(53):53-60.

[11]DOBBSJL,SHIND,KRISHNAMURTHYS,etal.Confocalfluorescencemicroscopytoevaluatechangesinadipocytesinthetumormicroenvironmentassociatedwithinvasiveductalcarcinomaandductalcarcinomainsitu[J].IntJCancer,2016,139(5):1140-1149.

[12]WUW,MAD,WANGP,etal.Potentialcrosstalkoftheinterleukin-6-hemeoxygenase-1-dependentmechanisminvolvedinresistancetolenalidomideinmultiplemyelomacells[J].FEBSJ,2016,283(5):834-849.

[13]王越,李靈芝,葉路,等.白細胞介素6誘導卵巢上皮性癌細胞對化療藥物產生耐藥的機制研究[J].中華婦產科雜志,2010,45(9):691-698.

[14]ZHANGL,HANNAYJA,LIUJ,etal.Vascularendothelialgrowthfactoroverexpressionbysofttissuesarcomacells:implicationsfortumorgrowth,metastasis,andchemoresistance[J].CancerRes,2006,66(17):8770-8778.

[15]康小紅,王立芳,曹飛,等.腫瘤微環境中肝細胞生長因子介導H1975肺癌細胞對afatinib產生原發耐藥[J].中華腫瘤雜志,2013,35(10):732-736.

[16]玄香蘭,安昌善,周彩存.肝細胞生長因子誘導敏感非小細胞肺癌細胞對吉非替尼耐藥及機制的研究[J].中國肺癌雜志,2013,16(1):1-6.

[17]WEIGELTB,LOAT,PARKCC,etal.HER2signalingpathwayactivationandresponseofbreastcancercellstoHER2-targetingagentsisdependentstronglyonthe3Dmicroenvironment[J].BreastCancerResTreat,2010,122(1):35-43.

[18]YUM,WANGJ,MULLERDJ,etal.InPC3prostatecancercellsephrinreceptorscrosstalktoβ1-integrinstostrengthenadhesiontocollagentypeⅠ[J].SciRep,2015(5):8206-8210.

[19]YANGD,SHIJ,FUH,etal.Integrinβ1modulatestumourresistancetogemcitabineandservesasanindependentprognosticfactorinpancreaticadenocarcinomas[J].TumourBiol,2016,37(9):12315-12327.

[20]RENNERG,NOULETF,MERCIERMC,etal.Expression/activationofα5β1integrinislinkedtotheβ-cateninsignalingpathwaytodrivemigrationingliomacells[J].Oncotarget,2016,7(38):62194-62207.

[21]KUMARS,VAIDYAM.HypoxiainhibitsmesenchymalstemcellproliferationthroughHIF1α-dependentregulationofP27[J].MolCellBiochem,2016,415(1/2):29-38.

[22]HORRéEN,GORTEH,VANDERGROEPP,etal.Hypoxia-induciblefactor1alphaisessentialforhypoxicp27inductioninendometrioidendometrialcarcinoma[J].JPathol,2008,214(1):38-45.

[23]YANGY,YANGX,YANGY,etal.Exosomes:apromisingfactorinvolvedincancerhypoxicmicroenvironments[J].CurrMedChem,2015,22(36):4189-4195.

[24]W?RMANNSM,SONGL,JAIJ，etal.LossofP53functionactivatesJAK2-STAT3signalingtopromotepancreatictumorgrowth,stromamodification,andgemcitabineresistanceinmiceandisasso[J].Gastroenterology,2016,151(1):180-193.

[25]魏慧君,郭麗麗,李林,等.warburg效應及其對腫瘤轉移的影響[J].中國肺癌雜志,2015,18(3):179-183.

[26]GERWECKLE,VIJAYAPPAS,KOZINS.TumorpHcontrolstheinvivoefficacyofweakacidandbasechemotherapeutics[J].MolCancerTher,2006,5(5):1275-1279.

[27]STEFFANJJ,SNIDERJL,SKALLIO，etal.Na+/H+exchangersandRhoAregulateacidicextracellularpH-inducedlysosometraffickinginprostatecancercells[J].Traffic,2009,10(6):737-753.

[28]VELCHETIV,SCHALPERKA,CARVAJALDE,etal.Programmeddeathligand-1expressioninnon-smallcelllungcancer[J].LabInvest,2014,94(1):107-116.

[29]JOSEPHRW,MILLISSZ,CARBALLIDOEM,etal.PD-1andPD-L1expressioninrenalcellcarcinomawithsarcomatoiddifferentiation[J].CancerImmunolRes,2015,3(12):1303-1307.

[30]SUM,HUANGCX,DAIAP.Immunecheckpointinhibitors:therapeutictoolsforbreastcancer[J].AsianPacJCancerPrev,2016,17(3):905-910.

[31]YANGCY,LINMW,CHANGYL,etal.Programmedcelldeath-ligand1expressioninsurgicallyresectedstageⅠpulmonaryadenocarcinomaanditscorrelationwithdrivermutationsandclinicaloutcomes[J].EurJCancer,2014,50(7):1361-1369.

[32]ZARETSKYJM,GARCIA-DIAZA,SHINDS,etal.MutationsassociatedwithacquiredresistancetoPD-1blockadeinmelanoma[J].NEnglJMed,2016,375(9):819-829.

[33]DEOLIVEIRARL,HAMMA,MAZZONEM.Growingtumorvessels:morethanonewaytoskinacat-implicationsforangiogenesistargetedcancertherapies[J].MolAspectsMed,2011,32(2):71-87.

[34]LINDHOLMEM,KROHNM,IADEVAIAS,etal.Proteomiccharacterizationofbreastcancerxenograftsidentifiesearlyandlatebevacizumab-inducedresponsesandpredictseffectivedrugcombinations[J].ClinCancerRes,2014,20(2):404-412.

[35]PORTAC,PAGLINOC,IMARISIOI,etal.Changesincirculatingpro-angiogeniccytokines,otherthanVEGF,beforeprogressiontosunitinibtherapyinadvancedrenalcellcarcinomapatients[J].Oncology,2013,84(2):115-122.

[36]LIY,XUX,ZHANGX,etal.Tumor-specificmultiplestimuli-activateddendrimericnanoassemblieswithmetabolicblockadesurmountchemotherapyresistance[J].ACSNano,2017,11(1):416-429.

[37]王子瑞,白鳳,張小英,等.GGI/MDR1siRNA逆轉A549/DDP細胞多藥耐藥的研究[J].藥學學報,2017,52(2):309-317.