胰腺導管腺癌微環境的研究進展

胡元杰 綜述，蘇 琨，吳 濤 審校

(昆明醫科大學第二附屬醫院肝膽胰外科，昆明 650000)

胰腺癌是一種惡性程度極高的消化系統實體腫瘤，預后極差，據我國國家癌癥中心最新統計，其5年生存率僅為7.2%[1]。2018年國際癌癥研究機構根據全球癌癥流行病學數據庫統計胰腺癌是全球癌癥死亡的第七大原因，約459 000例新發病例和432 000例死亡病例，胰腺癌整體發病率在所有腫瘤中發病率不高，但病死率卻位居前列，且與許多其他癌癥不同，胰腺癌的發病率和病死率都在逐年增加[2]。胰腺導管腺癌(pancreatic ductal adenocarcinoma，PDAC)占胰腺癌的絕大多數，且在所有消化系統實體腫瘤中預后最差[3]。目前，最有效的治療方法是手術+輔助治療。然而，大多數PDAC患者起病隱匿，確診時已處于晚期，導致無法行手術治療。盡管PDAC的治療近些年有許多改進，包括提高生存率的聯合化療，如輔助治療中的吉西他濱聯合卡培他濱，以及晚期疾病中使用氟尿嘧啶、亞葉酸鈣、伊立替康和奧沙利鉑(FOLFIRINOX)和吉西他濱聯合白蛋白結合型紫杉醇等，但胰腺癌患者的遠期生存仍不甚理想[4]。腫瘤微環境在PDAC發生、發展及治療中起著關鍵作用，其特征是主要由大量免疫細胞、癌相關成纖維細胞、神經元、受壓血管和大量細胞外基質成分如膠原蛋白、纖維連接蛋白和透明質酸組成[5]。PDAC微環境中的胰腺星狀細胞、腫瘤相關巨噬細胞、髓源性抑制細胞等在腫瘤進展和腫瘤免疫方面有著重要作用[6]。長期以來都有大量的研究工作集中在PDAC預防、診斷和治療上，本文旨在綜述PDAC微環境研究的最新進展，以期了解目前國內外PDAC微環境研究的現狀，為PDAC治療和微環境研究提供依據和思路。

1 PDAC腫瘤生物學

PDAC的發生、發展已經被證明是由Kras癌基因的激活突變，導致腺泡導管化生，隨后隨著胰腺上皮內瘤變等級的增加和多個抑癌基因的突變(包括p16/CDKN2A、TP53、SMAD4)，最終發展為PDAC[7]。從腺泡細胞到PDAC的過程中伴隨著豐富的間質纖維化增生是復雜的微環境基礎。腫瘤微環境的構成大致可分為細胞成分和非細胞成分。細胞成分包括癌相關成纖維細胞、肌成纖維細胞、胰腺星狀細胞、血管細胞和免疫細胞等。非細胞成分包括膠原蛋白、纖維結合蛋白和多種可溶性因子(細胞因子、趨化因子和細胞外基質中的生長因子)等[5]。腫瘤微環境中的這些成分不是靜止的，而是不斷變化的，同一種成分在PDAC發生、發展的不同階段也可能發揮不同的作用。

2 基 質

2.1 胰腺星狀細胞

正常人胰腺中的胰腺星狀細胞具有維持結締組織結構的功能，通常處于靜止狀態，占實質細胞的4%～7%。胰腺星狀細胞中含有維生素A的細胞質脂滴，在靜止狀態下，胰腺星狀細胞將維生素A儲存在細胞質脂滴中，并產生較低量的細胞外基質。但在胰腺損傷，如慢性胰腺炎和(或)PDAC發生、發展時，胰腺星狀細胞的細胞質脂質儲存功能出現異常，增加細胞外基質的產生，獲得肌成纖維細胞樣表型，并表達成纖維細胞激活標記物——α-平滑肌肌動蛋白(α-SMA)。這些活化的胰腺星狀細胞分泌過量的細胞外基質成分，呈現出典型纖維化病理學表現[8]，基質成分甚至可能占到腫瘤體積的90%。

胰腺星狀細胞在PDAC中與多種成分有著復雜而重要的作用。活化的胰腺星狀細胞有助于分泌細胞因子[如白細胞介素(IL)-1、IL-6、IL-8和IL-10]和生長因子[如胰島素樣生長因子1(IGF1)、血管內皮生長因子(VEGF)、血小板衍生生長因子(PDGF)、成纖維細胞生長因子(FGF)、CTGF和C-X-C基序趨化因子12(CXCL12)]，促進血管生成和癌細胞的增殖、遷移和侵襲，進而導致轉移[9-10]。研究表明，PDAC細胞誘導胰腺星狀細胞自噬分泌丙氨酸，以維持PDAC細胞在缺乏營養的胰腺癌環境中的生長和代謝需要,并證明干預丙氨酸的轉運可抑制腫瘤細胞的增殖和生長[11]。最近，HESSMANN等[12]證明胰腺星狀細胞通過誘導PDAC癌細胞捕獲吉西他濱到細胞質中，進而限制了吉西他濱對癌細胞的作用和促進PDAC耐藥。這些研究支持胰腺星狀細胞促進PDAC癌細胞的生長和侵襲。此外胰腺星狀細胞還與腫瘤微環境中多種免疫成分串擾。例如，動物實驗證明胰腺星狀細胞增加調節性T細胞、M2型巨噬細胞和髓樣來源的抑制性細胞等抑制性免疫細胞的數量，降低荷瘤小鼠脾臟和腫瘤組織中CD4+T、CD8+T細胞和M1型巨噬細胞等免疫細胞的數量,阻止有效的抗腫瘤免疫反應[13]。胰腺星狀細胞在PDAC的生長、代謝、侵襲、轉移中發揮重要的促進作用，對其進一步研究有可能提供PDAC診治新方向。

2.2 免疫細胞

大量的纖維化和廣泛的免疫細胞浸潤都是PDAC腫瘤微環境的特征。研究證明，這些免疫細胞不僅與炎癥有關，且與PDAC的發生、發展密切相關。VUJASINOVIC等[14]對前瞻性收集的慢性胰腺炎患者資料進行回顧性分析，進一步證明慢性胰腺炎患者PDAC發病率的增加這一說法。即使是在PDAC的早期階段(胰腺上皮內瘤變和胰腺導管內乳頭狀黏液瘤)，免疫細胞的浸潤也提示處于免疫抑制狀態，隨病情發展由早期病變的CD4+T、CD8+T細胞浸潤為主，演變為PDAC的調節性T細胞為主導的免疫抑制狀態[15]。

2.2.1腫瘤相關巨噬細胞

腫瘤相關巨噬細胞在許多腫瘤中被發現，具有免疫抑制作用，并且由于其促進腫瘤生長、侵襲、轉移和血管生成的能力，通常與預后不良相關。根據巨噬細胞的功能對其進行分類，分為M1型和M2型(常用CD163、CD204和CD206識別)[16]。M1型主要分布在PDAC微環境的非腫瘤炎癥區，而M2型主要分布在腫瘤炎癥區，是腫瘤相關巨噬細胞的主要部分且與預后不良相關,腫瘤相關巨噬細胞的作用可能與其數量和空間定位密切相關[17]。一項動物試驗證明，炎性單核細胞和組織內巨噬細胞都是腫瘤相關巨噬細胞的來源，意外的是胰腺組織內的腫瘤相關巨噬細胞有相當一部分來源于胚胎發育過程駐留在胰腺組織內的巨噬細胞，其在腫瘤進展過程中通過原位增殖進行擴張。單核細胞來源的腫瘤相關巨噬細胞在抗原呈遞中發揮著更有效的作用，而胚胎來源的腫瘤相關巨噬細胞顯示出更高的促纖維化因子表達，表明它們在細胞外基質的產生和重塑中的特殊作用；且還證明人PDAC組織中腫瘤相關巨噬細胞亞群類似于小鼠胚胎來源的腫瘤相關巨噬細胞[18]。目前有一些針對腫瘤相關巨噬細胞的潛在治療靶點，例如動物實驗證明抗CD47處理可以增加荷瘤小鼠腫瘤內M1巨噬細胞，減少M2巨噬細胞，重塑荷瘤小鼠的瘤內巨噬細胞。此外，抗CD47處理還增加了腫瘤內CD8+T細胞的數量，并使T細胞簇向著更活化的簇重塑[19]。

2.2.2髓源性抑制細胞

髓源性抑制細胞是由未成熟髓系細胞組成的混合物，包括兩種類型的細胞：粒細胞型和單核細胞型。然而，由于目前缺乏明確的表面標記物，識別困難。腫瘤細胞產生粒-巨噬細胞集落刺激因子，吸引未成熟的髓系細胞聚集，并使其向髓源性抑制細胞分化。然后，髓源性抑制細胞抑制CD4+T和CD8+T細胞，削弱CD8+T細胞免疫監視功能，促進具有免疫抑制功能的調節性T細胞擴張[20]。HASNIS等[21]使用原位胰腺癌模型研究發現，與每周單獨吉西他濱相比，每周吉西他濱治療聯合吉西他濱節律化療(MC，即每天小劑量給藥)一定程度上能抑制髓源性抑制細胞浸潤、腫瘤轉移和復發。值得注意的是，與MC吉西他濱方案相比，每周單獨使用吉西他濱治療觀察到更多腫瘤血管生成和腫瘤動員的髓源性抑制細胞，這與促動素2(PK2，參與髓源性抑制細胞動員和分化的因子)的表達增加有關[21]，或許靶向PK2的方法可用于預防化療誘導的PDAC的髓源性抑制細胞動員，改善患者的預后。類似的靶點還有α-烯醇化酶(ENO1)、CXCR2、尿激酶型纖溶酶原及其受體[20]。

2.2.3腫瘤浸潤性T細胞

PDAC的微環境基質中T細胞的主要成分是CD3+T、CD4+T和CD8+T細胞。CD4+Th細胞分化為兩個亞群Th1和Th2。Th1細胞分泌IL-2和γ-干擾素，負責介導細胞免疫。Th2也被稱為調節性T細胞(Treg細胞),它分泌IL-4、IL-5、IL-9、IL-10和IL-13，參與體液免疫反應。Th1細胞參與細胞免疫殺傷腫瘤細胞，研究證明，Th1和(或)CD8+T細胞水平較高的患者生存時間明顯延長[22]。然而，在PDAC微環境中主要的CD4+T細胞是Th2細胞，以往的大多數研究表明Th2細胞在PDAC中發揮主要的免疫抑制作用，與患者的預后不良相關，但最近有動物實驗表明Th2細胞的減少加速了PDAC的發生、發展[23]。

CD8+T細胞，是負責抗腫瘤免疫的主要效應細胞,在PDAC患者的抗腫瘤免疫中發揮著重要作用，研究表明，PDAC微環境中的CD8+T細胞水平與患者的預后呈正相關[22]。PDAC患者的預后還與CD8+T細胞的空間定位有關，腫瘤中心和腫瘤邊緣之間的CD8+T細胞存在明顯差異，腫瘤中心的CD8+T細胞浸潤非常少，研究發現腫瘤中心的CD8+T細胞浸潤多的患者生存期相對延長[24]，說明阻礙CD8+T細胞發揮抗腫瘤免疫作用的不僅與數量有關，還與其空間分布有關。目前，單劑量的免疫檢查點抑制劑難以對PDAC發揮作用，最近的一項體外實驗證明使用程序性死亡蛋白-1(PD-1)阻斷劑聯合C-X-C趨化因子4型受體(CXCR4)阻斷劑后，在活體顯微鏡下觀察到PDAC腫瘤微環境中的CD8+T細胞從腫瘤邊緣的基質遷移到腫瘤細胞旁，加速腫瘤細胞凋亡[25]。雖然目前這種聯合阻斷的機制尚未完全闡明，但這個研究證明了腫瘤邊緣浸潤的CD8+T細胞仍然具有潛在的抗腫瘤活性，可以通過聯合免疫療法重新激活，這一發現為PDAC聯合免疫治療的合理選擇提供了新的依據。

Th2細胞與CD8+T細胞之間的關系一直在困擾著研究學者。JANG等[26]通過動物實驗和體外實驗證明Th2細胞可以通過結合CD11c+樹突狀細胞使其處于免疫抑制的狀態，進而抑制CD8+T細胞活化和抗腫瘤細胞毒性作用，導致(不論早期或晚期)PDAC病情進展和腫瘤生長。他們在動物實驗中證明，使用人類白喉毒素(DT)耗盡PDAC微環境中的Th2細胞后，腫瘤浸潤CD4+T和CD8+T細胞激活和擴增明顯增多，疾病進展明顯延遲，腫瘤體積的明顯減少和生存期的延長。

2.3 細胞外基質

細胞外基質是一個由結構蛋白、銜接蛋白、蛋白聚糖和酶組成的致密網絡，存在于所有組織中，為組織穩態提供支持。在PDAC微環境中，細胞外基質的沉積明顯增加,主要是Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ型膠原蛋白。膠原蛋白是腫瘤基質的生物活性成分，不僅僅具有結構支架的作用，而且對癌細胞增殖、存活和轉移有直接影響。LAKLAI等[27]研究表明，高表達透明質酸和Ⅰ型膠原蛋白的患者的總體存活率比不表達的患者差，然而，當以這種方式研究全部膠原蛋白時，未觀察到與患者預后的相關性。

3 小 結

目前，PDAC仍然是一種難治療的消化系統實體腫瘤，預后極差。腫瘤微環境的研究在不斷加深，學者們也逐步認識到了其中許多復雜的成分和相互關系，在這個過程中涌現了許多非常有潛力的診斷、檢測、治療和預后評估的新方法，有的甚至已經取得一定的臨床效果。但目前PDAC患者的遠期生存仍不理想，還需要對PDAC的腫瘤微環境繼續深入研究，探尋更多、更有效的診療方法。