馬 馳,林 玲,胡 敏,袁粒星 (.四川大學華西第二醫(yī)院公共實驗室,出生缺陷與相關婦兒疾病教育部重點實驗室;.四川大學華西第二醫(yī)院科技部,四川 成都 6004)
長期以來,學者對腫瘤生物學方面的研究主要集中于腫瘤細胞本身,忽略了腫瘤微環(huán)境對其的影響,導致人類的抗腫瘤之路異常艱難。近年來,隨著研究的不斷深入,腫瘤微環(huán)境相關研究領域取得了飛速的進展,成為國內外研究熱點之一。腫瘤微環(huán)境作為腫瘤細胞的“庇護所”,其異質性、動態(tài)性和可重塑性不僅為腫瘤的生長、侵襲及轉移創(chuàng)造各種有利條件,并在誘導腫瘤細胞獲得耐藥性方面發(fā)揮著重要作用[1]。
卵巢癌被稱之為“沉默殺手”,是死亡率最高的婦科惡性腫瘤,目前主要采用腫瘤細胞減滅術聯合以鉑類 (DDP)為基礎的術后化療作為治療手段[2]?;熌退幨锹殉舶桶l(fā)和治療失敗的主要因素,致使其5年生存率一直徘徊在40%左右[3]。本文主要綜述腫瘤微環(huán)境介導卵巢癌耐藥的相關研究新進展,以期為卵巢癌的靶向治療提供新思路。
1988年,近代病理學之父Paget S提出腫瘤生長的“種子與土壤”學說,1979年Lord正式提出了“腫瘤微環(huán)境”概念[4],腫瘤微環(huán)境主要由腫瘤細胞、免疫細胞、間質細胞和細胞外基質(ECM)組成[5],成分復雜多樣,具有組織缺氧、低PH、間質高壓等特點,大量生長因子、蛋白水解酶及免疫炎性反應等共同作用于腫瘤細胞,通過各自介導的信號傳遞通路,或彼此的相互作用、相互促進,參與腫瘤發(fā)生發(fā)展及耐藥性的產生。
卵巢癌具有獨特的腫瘤微環(huán)境,宿主細胞特別是活化的間皮細胞大量排列于腹膜腔內,網膜的脂肪細胞是轉移性病灶的首選位點,其次腹水微環(huán)境影響并維持腹水中腫瘤細胞獨特表型和惡性行為,促進卵巢癌的增殖、轉移與耐藥;反之卵巢癌的發(fā)展可促進調節(jié)腹水中基質成分組成,并刺激基質分化為親腫瘤表型以促進卵巢癌進展、介導免疫逃逸與治療抵抗[6]。各種細胞因子的腹水水平與卵巢癌患者的無復發(fā)生存率(RFS)或總生存期(OS)之間存在高度顯著相關性。
2.1 腫瘤相關巨噬細胞(TAMs):巨噬細胞是腫瘤間質最主要的免疫細胞,傳統(tǒng)研究認為巨噬細胞是機體抵抗侵害時的第一道屏障,可直接殺傷腫瘤細胞或通過抗原呈遞誘導機體免疫應答來抗腫瘤。但近年來的研究發(fā)現,巨噬細胞是一把雙刃劍,具有殺傷腫瘤細胞和促進腫瘤細胞生長的雙重作用。Heather J.Dalton等人研究[7]表明,從骨髓中招募到腫瘤微環(huán)境中的巨噬細胞通過下調血管內皮生長因子受體(VEGFR-1和VEGFR-3)表達,同時誘導血管生成通路,促進腫瘤細胞逃避抗VEGF治療,誘導耐藥;在抗VEGF治療的耐藥模型小鼠中,使用雙膦酸鹽耗竭巨噬細胞可阻止腫瘤生長,延長模型小鼠的生存期。
腫瘤相關巨噬細胞(TAMs)對所處不同微環(huán)境具備可塑性。卵巢癌微環(huán)境因缺氧、聚集的大量炎性因子及腫瘤因子,會選擇性誘導TAMs發(fā)生M2型極化[8-9],發(fā)揮免疫抑制作用介導化療耐藥。研究表明[10],高密度TAMs浸潤的卵巢癌組織中,CD2+5的腫瘤侵潤淋巴細胞(TIL)表型增多,CD8+的TIL表型減少,抑制性細胞因子IL-10和生長轉化因子-β(TGF-β)表達增加,殺傷性細胞因子IL-2和γ干擾素(IFN-γ)表達減少,從而抑制細胞免疫應答介導腫瘤細胞耐藥。谷琎在研究中發(fā)現在卵巢癌患者中,TAMs通過分泌TGF-β等細胞因子[11],參與TGF-β等通路的信號改變,以促進卵巢癌對鉑類的耐藥。
2.2 炎性介質:炎性細胞因子(如IL-1、IL-6、IL-8、IL-17及IL-18等)以抑制免疫系統(tǒng),促進腫瘤相關的炎性微環(huán)境,上調多藥耐藥相關基因(MDR1),抑制凋亡蛋白如Bcl-2、Bcl-xL與XIAP,激活Ras/MEK/ERK和PI3K/AKT信號通路等方式介導卵巢癌耐藥[12]。IL-6通過自分泌和旁分泌途徑激活STAT3信號通路,導致卵巢癌腫瘤細胞對順鉑藥效產生抵抗,利用STAT3 siRNA阻斷STAT3信號通路可降低IL-6誘導的抗凋亡作用,增加順鉑藥效[13];趙雅瑮等人研究[14]表明,分泌型IL-6主要觸發(fā)胞內STAT3、PI3K、MAPK和MAPK通路,改變腫瘤轉移和凋亡相關基因的表達,誘導卵巢癌細胞對他莫西芬耐藥。YueWang等人從體內、體外實驗證實,IL-6、IL-8通過抑制caspase-3的酶原激活,細胞凋亡受抑,促進卵巢癌化療耐藥[15-16]。IL-17A可作用于IL-17RA并激活Gli1介導的Hh信號通路,進而促進耐藥相關分子ABCG2和MDR1表達,加劇以DDP為基礎的卵巢癌化療耐藥性[17]。
腫瘤相關成纖維細胞(CAFs)是腫瘤間質中最豐富的基質細胞類型之一,可分泌大量的細胞因子、趨化因子、生長因子和受體介導卵巢癌細胞耐藥。CAFs分泌的肝細胞生長因子(HGF)與特異性受體c-Met結合,觸發(fā)下游磷酸肌醇3-激酶(PI3K)/Akt通路,上調葡萄糖調節(jié)蛋白78(GRP78),介導卵巢癌耐藥[5];通過分泌趨化因子配體CCL5,可顯著提高卵巢癌細胞 STAT3和 Akt的磷酸化水平,激活 STAT3和PI3K/Akt信號通路,促進卵巢癌細胞對順鉑的耐藥性[18];也可分泌基質來源因子1(SDF-1),促進腫瘤細胞增殖與克隆形成能力,提高細胞同源重組修復能力介導順鉑耐藥[19]。Weimin Wang等人研究[20]發(fā)現CAFs通過釋放谷胱甘肽和半胱氨酸來減少順鉑在卵巢癌細胞中的積累,從而導致腫瘤細胞攝取半胱氨酸和GSH來提高細胞內GSH含量,影響它們對腫瘤細胞的保護作用,最終導致順鉑耐藥。
卵巢癌微環(huán)境中細胞因子及相關受體種類繁多,在介導卵巢癌化療耐藥方面發(fā)揮著多樣性作用。李慧等人通過研究[21]發(fā)現,在卵巢癌順鉑耐藥細胞中的肝素結合表皮生長因子(HB-EGF)表達水平明顯高于敏感細胞,抑制HB-EGF的表達,以增強卵巢癌對順鉑的敏感性。HB-EGF介導卵巢癌順鉑耐藥的相關機制與下調耐藥細胞中EGFR、ERCC 1蛋白的表達量相關。Du J等人通過抑制胰島素樣生長因子(IGF)信號通路,減少MRP2表達,逆轉卵巢癌細胞順鉑耐藥[22]。血管內皮生長因子(VEGF)、血小板衍生生長因子(PDGF)和成纖維細胞生長因子(FGF)是主要的促腫瘤血管生成因子,通過選擇性地與同源受體結合介導化療耐藥。VEGF-A,VEGF-C和VEGF-D經常同時在卵巢癌中的高表達,有助于抵抗貝伐單抗療效[23];Aust S等人研究[24]表明VEGF在卵巢癌中過度表達,與順鉑耐藥性的增加有關;Mengjun Zhang發(fā)現[25]在以鉑類為基礎化療的卵巢癌病例中,耐藥病例過表達PDGF顯著高于敏感對照組,表明PDGF與卵巢癌鉑類耐藥有關。
卵巢癌腫瘤細胞中過度表達表皮生長因子受體(EGFR)時,化療藥物耐藥性增加,使用受體酪氨酸激酶(RTK)抑制劑能增強EGFR的高表達,并導致化療敏感性降低;臨床研究表明,使用EGFR抑制劑gefitinib應用于難治性和復發(fā)性卵巢癌患者的臨床治療,療效有所提高[26]。Rong Yu等人證實集落刺激因子受體(CSF-1R)上調可激活Akt和ERK1/2信號通路,導致CAOV-3細胞順鉑耐藥卵巢癌[27];順鉑和CSF-1R抑制劑可有效抑制異種移植腫瘤的生長。
卵巢癌在生長過程中,由于能量供給與消耗之間的不平衡,在腫瘤局部形成了缺氧的微環(huán)境,缺氧誘導因子-1α(HIF-1α)是介導細胞低氧反應的關鍵核轉錄因子,對卵巢癌多藥耐藥的形成起到多方面作用。張媛媛等人研究發(fā)現多藥耐藥基因1(MDR1)的基因啟動子區(qū)有與HIF-1功能性的低氧反應元件(HRE),表明MDR1是受HIF-1調控的靶基因,HIF-1可以誘導MDR1/P-gp的表達增加,增強腫瘤的耐藥性[28]。ZhihongAi等人下調HIF-1α可促進耐藥癌細胞線粒體氧化磷酸化從而產生過量活性氧導致細胞死亡,改善耐藥卵巢癌細胞對順鉑的反應[29]。薛惠榮等人通過沉默HIF-1α基因,可同時下調腫瘤細胞中MDR1與Bcl-2的表達,既抑制腫瘤細胞將胞內的多種抗腫瘤藥物排除細胞外,提高細胞內化療藥物的濃度,又可抑制腫瘤細胞抗凋亡基因的表達,促進細胞凋亡[30]。通過這兩方面的作用增加卵巢癌耐藥對順鉑的敏感性,進而達到逆轉卵巢癌耐藥的目的。WenjingSu等人研究[31]表明,藥物那可丁可通過抑制HIF-1α和HIF-1調控的基因產物,增加耐藥卵巢癌細胞對順鉑的敏感性。
卵巢癌的耐藥是多基因、多因素共同作用的結果,腫瘤微環(huán)境概念的提出為研究卵巢癌的耐藥性提供全新視角。卵巢癌微環(huán)境脂質信號網絡如多不飽和脂肪酸(PUFA)、溶血磷脂酸(LPA)積極參與細胞因子信號傳導[6],建立了一種特異的微環(huán)境,對播散性卵巢癌細胞具有強烈的生長促進作用,但脂質是否介導卵巢癌耐藥還有待進一步研究。另外,腫瘤微環(huán)境中各種細胞成分及細胞外基質是一個整體,目前的研究多局限于單個細胞或細胞因子的研究,建立多種因素共同影響腫瘤微環(huán)境的研究模型至關重要。
綜上所述,腫瘤微環(huán)境可通過誘導產生多藥耐藥基因、耐藥蛋白、抑制細胞免疫、促進炎性反應、參與細胞代謝等途徑介導卵巢癌化療耐藥。隨著對腫瘤微環(huán)境與卵巢癌耐藥的相互關系深入研究,將為改善卵巢癌耐藥、轉移及復發(fā)的防治帶來新的希望。