來源于間充質干細胞的CAFs促進腫瘤生長

房麗君，李 劍

(南昌大學第二附屬醫院1.血液重點實驗室;2.研究生院醫學院，江西南昌330006)

間充質干細胞(mesenchymal stem cells，MSCs)與腫瘤的關系一直是研究的熱點問題，現已發現MSCs 因表面含有大量炎性因子受體，可趨向性遷移至炎性反應處，甚至腫瘤病灶處，例如乳腺癌［1］、惡性神經膠質瘤和肺癌［2］等。MSCs 的趨向性與炎性反應部位或者腫瘤病灶處所釋放的炎性因子、細胞因子和化學物質相關。遷移至腫瘤病灶處的MSCs 在腫瘤微環境的作用下分化為腫瘤相關性成纖維細胞(carcinoma-associated fibroblasts，CAFs)［3］，并通過分泌各種細胞因子來支持腫瘤自身生長，調整腫瘤代謝、重構腫瘤基質，分泌促癌因子、促進血管形成和腫瘤轉移［4］。在眾多的腫瘤基質細胞中，CAFs 是腫瘤生長和轉移的限速關鍵［5］。

1 TGF-β/Smad 信號通路是MSCs 分化為CAFs 的必由之路

當腫瘤組織逐漸增大，病灶處的成纖維細胞不能滿足腫瘤組織需要時，循環中的骨髓間充質干細胞(BM-MSCs)會遷移到腫瘤病灶處并分化為成纖維細胞。研究發現:炎性反應引起的胃癌中至少20%的CAFs 來源于BM-MSCs［6］。

在微環境的作用下，遷移至腫瘤病灶處的BMMSCs 通過TGF-β/Smad 信號通路介導分化為CAFs。研究表明［7］，腫瘤細胞所釋放的外泌體囊泡中包含轉化生長因子(transforming growth factorβ，TGF-β)［8］，可以與MSCs 上TGF-β 的Ⅰ型受體相結合，誘導Smad2/3 和P38 活化，從而實現MSCs 向CAFs 的分化。通過病毒載體將骨形態發生蛋白和激活素膜結合抑制劑(bone morphogenetic protein and activin membrane-bound inhibitor，BAMBI)的編碼基因轉載至BM-MSCs 上，合成BAMBI蛋白［9］。BAMBI 蛋白是TGF-β 的偽受體，它與TGF-βⅠ型受體的胞外區結構域相似，可與Ⅰ型受體競爭性結合Ⅱ型受體，阻礙功能性配體-受體復合物的形成。但BAMBI 缺乏Ⅰ型受體胞內區的絲氨酸/蘇氨酸激酶結構域，不具備絲氨酸/蘇氨酸激酶活性，不能磷酸化下游的Smads，從而阻斷TGF-β/Smad 的信號傳遞。結果顯示，轉載編碼BAMBI 基因的hMSCs 向CAFs 分化受到抑制，其促腫瘤生長作用也隨之消失。此外，BAMBI 也是經典Wnt/β-catenin 信號通路的正向調控因子。但轉載BAMBI 編碼基因的BM-MSCs 組中Wnt/β-catenin信號通路的正調控因子——軸蛋白2 的表達水平未發現顯著改變，說明Wnt/β-catenin 信號通路的活性沒有顯著改變;提示BAMBI 蛋白只阻斷了TGF-β/Smad 信號通路，說明MSCs 向CAFs的分化過程并不涉及Wnt/β-catenin通路。來源于卵巢癌細胞外泌囊泡中的TGF-β 可以誘導MSCs向CAFs 分化［10］，此過程中Smad2 的磷酸化增加，證明MSCs 向CAFs 分化依賴于TGF-β/Smad信號通路介導。此外，上皮性卵巢癌細胞中HOXA9 基因可控制TGF-β 的轉錄水平，增加基質中TGF-β 的表達，使MSCs 發生向CAFs 分化［11］。以上諸多研究表明，MSCs 向CAFs 的分化可通過TGF-β/Smad 信號通路完成，且此機制僅對MSCs的分化產生影響，不會影響腫瘤組織的生長和轉移，也不會影響MSCs 的腫瘤趨向性和干細胞等的本身性質［9］。目前，是否存在其他分化機制尚研究不明。

2 來源于MSCs 的CAFs/MFs 促腫瘤生長

2.1 CAFs 促腫瘤生長作用的方式

CAFs 與腫瘤微環境的相互作用主要是通過細胞間的直接接觸和細胞旁分泌細胞因子實現的。細胞間的直接接觸可以更快地促進腫瘤組織生長［12］。目前，體外研究中所采用的細胞系直接接觸共同培養的方式是體外構建腫瘤微環境最為逼真的方法［13］。

2.2 來源于MSCs 的CAFs 分泌的主要細胞因子及其促腫瘤生長

2.2.1 基質細胞衍生因子-1(stromal cell-derived factor-1，SDF-1):來源于MSCs 的CAFs 可持續性分泌SDF-1，不斷招募外周內皮祖細胞(endothelial progenitor cells，EPCs)進入腫瘤組織，進而促進腫瘤生長及其血管形成。實驗表明，注射抗SDF-1 抗體的小鼠體內腫瘤的體積、重量明顯減小，微血管密度降低了53%，EPCs 占腫瘤組織細胞總數的比重也縮小了36%。并且該實驗還證實了此抗體所結合的是CAFs 分泌的SDF-1，并非腫瘤細胞自身分泌［14］。由此可見，CAFs 所分泌的SDF-1 在腫瘤生長、血管形成方面起到重要作用。

2.2.2 白細胞介素6(interleukin-6，IL-6):IL-6 是一個26 kd 的多肽，其主要作用為:調節B 細胞的生長和分化，增強CTL、NK 細胞的殺傷效應，刺激造血干細胞的增生分化等。在腫瘤組織中，IL-6 可以激活JAK/STAT 信號通路［15］，增加腫瘤細胞內皮素-1(endothelin-1，ET-1)的分泌，導致內皮細胞中Akt和ERK 活化［16］，從而促進腫瘤細胞增殖、抑制細胞凋亡;并且它可以協同SDF-1 增強腫瘤招募EPCs的能力，促進微血管形成。

2.2.3 TGF-β:TGF-β 對大多數內皮細胞、上皮細胞、間質細胞等都有生長抑制作用，它可以將細胞可逆性地阻斷于G1期;但是在腫瘤生長過程中，它的調控作用卻具有雙向性。在腫瘤的發生早期，TGF-β 信號通路的正常傳導對腫瘤的發生具有抑制作用;而在腫瘤的中晚期，CAFs 所分泌的TGF-β過多，反而可促進腫瘤組織轉移和增強腫瘤的侵襲性［17］。

2.2.4 血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF):腫瘤的生長速度快，組織內容易形成一個低氧并營養相對不足的環境。因此運輸氧氣和營養物質的微血管的構建在腫瘤的發展過程中起到了關鍵作用。VEGF 是目前已知最強的促血管生成因子，MSCs 促腫瘤組織血管形成的作用主要是通過VEGF 而實現的［18］，此外MSCs分泌的外泌物中微小RNA(miRNA)也可通過激活細胞外信號調節激酶1/2(extracellular signal-regulated kinase1/2，ERK1/2)通路來增強VEGF 的表達［19］，從而增強其內皮細胞的招募能力，促進腫瘤血管形成。

2.2.5 趨化因子CCL5(chemokine C-C motif ligand 5，CCL5):MSCs 通過旁分泌CCL5 增強腫瘤細胞的侵襲和轉移能力［20］，但這種增強效應具有可逆性［21］，可以被CCL5 抗體所消除。由CAFs 分泌的CCL5 可以增大腫瘤的侵襲面積，但是不會改變腫瘤的浸潤深度［22］。這就表明，CCL5 可能主要影響腫瘤表面細胞的侵襲能力，而非所有腫瘤細胞。

3 問題與展望

研究表明，MSCs 還可通過上皮間質轉化(epithelial to mesenchymal transition，EMT)［23］及抑制機體免疫系統［24］等方面來促進腫瘤生長。它對腫瘤促生長作用的各種機制，以及各機制間的關聯仍有待進一步研究。此外，MSCs 也有抑制腫瘤生長的作用，可能途徑如下:1)阻滯細胞周期的進展和促進凋亡;2)抑制AKT 活性;3)下調核因子κB 的表達;4)下調Wnt 通路［25］。這兩種截然相反的作用或許與細胞培養方式、模型的構建、不同類型腫瘤間的差異性等因素有關。

或許MSCs 在腫瘤微環境中起到的是一個協調官的作用，既可以促進又可以抑制細胞增殖，在不同的刺激因素作用下，同一條細胞信號通路起到的作用或許不盡相同，得到的結果亦不同。現有實驗還僅局限于單一研究某一具體因素對腫瘤的影響，并沒有考慮細胞因子間的累加效應，也很少考慮到暴露時間長短對研究結果的影響，更忽略不同基質細胞間的相互影響。然而，在腫瘤組織的三維立體空間中，影響其生物學特性的因素眾多且是相互作用的，MSCs 對腫瘤的合效應究竟如何?對不同的腫瘤合效應是否不一樣?要解決這些疑問，建立盡可能與體內腫瘤相似的腫瘤模型或許能使研究得到更加真實可靠的結果，才能使MSCs 在攻克腫瘤難關中發揮重要作用。

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