劉星辰 蔣慧 鄭建明

海軍軍醫(yī)大學附屬長海醫(yī)院病理科，上海 200433

【提要】 PDAC是一種惡性程度極高、預后極差的消化系統(tǒng)腫瘤。研究發(fā)現(xiàn)有胰腺脂肪浸潤的人群罹患PDAC的風險增加，其機制可能是脂肪浸潤導致組織纖維化、慢性炎癥以及免疫抑制微環(huán)境等，促進了PDAC的發(fā)生發(fā)展。本文旨在總結(jié)近年來胰腺脂肪浸潤與PDAC關(guān)系的研究進展，為PDAC的預防和治療提供新的策略。

PDAC是一種惡性程度極高的消化系統(tǒng)腫瘤，其預后差，患者的5年總體生存率僅為8%[1]。由于胰腺的解剖位置較深，PDAC的早期臨床癥狀不明顯，加之缺乏特異性的腫瘤標志物，患者被確診時往往已處于中晚期。臨床上僅有15%～20%的PDAC患者在確診后能夠進行手術(shù)治療，即使進行了根治性手術(shù)，患者的5年生存率也<25%，并且極易復發(fā)[2-3]。1926年，Schaefer等首次提出了胰腺脂肪浸潤的概念，隨后Oslen的研究進一步發(fā)現(xiàn)胰腺脂肪含量和體重顯著相關(guān)。2011年，Smits 和van Geenen[4]將胰腺脂肪浸潤定義為由肥胖和代謝綜合征引起的胰腺脂肪堆積。由于氧化應(yīng)激和脂質(zhì)過氧化，脂肪浸潤的胰腺組織會發(fā)生炎癥壞死和纖維化反應(yīng)，導致胰腺功能減退，出現(xiàn)胰島功能抵抗，甚至引發(fā)血糖異常以及糖尿病[5]。近年來，越來越多的研究表明，胰腺脂肪浸潤在PDAC的發(fā)生發(fā)展過程中也起著重要作用。這些研究不僅有助于臨床醫(yī)師深入了解脂肪組織對PDAC發(fā)生發(fā)展的影響機制，同時也為PDAC的治療策略提供了新的方向。本文就胰腺脂肪浸潤在PDAC發(fā)生發(fā)展中的作用及可能機制做一綜述。

一、胰腺脂肪浸潤與PDAC關(guān)系的流行病學研究

近年來隨著人民生活方式以及膳食結(jié)構(gòu)的改變，肥胖人群日益增加。胰腺脂肪浸潤作為與肥胖關(guān)系密切的一種疾病，引起人們越來越多的關(guān)注。Maggio等[6]對24名肥胖青少年和25名非肥胖青少年進行磁共振成像檢查，發(fā)現(xiàn)肥胖組合并胰腺脂肪浸潤的比例明顯高于非肥胖組(P<0.001)。在動物實驗中，Mathur等[7]分別取30只瘦素抵抗的肥胖組小鼠和30只體型瘦的對照組小鼠的胰腺組織，發(fā)現(xiàn)肥胖小鼠組的胰腺脂肪浸潤程度要顯著高于對照組。肥胖人群常伴隨血脂異常和異位脂肪的堆積，例如骨骼肌、心臟、肝臟、胰腺等的脂肪堆積，并在這些器官中引起脂肪毒性[8-9]。脂肪組織被認為是慢性炎癥狀態(tài)中的活性內(nèi)分泌器官，通過分泌促炎因子、生長因子及氧自由基等炎癥遞質(zhì)，損傷胰腺細胞和細胞內(nèi)DNA。同時有研究表明異位脂肪堆積會產(chǎn)生特定的脂肪細胞因子，能夠誘導胰島細胞的增殖，這些因素可能共同促進了PDAC的發(fā)生發(fā)展[10-11]。Genkinger等[12]進行了基于人群的隊列研究，其結(jié)果表明肥胖使人群罹患PDAC的風險增加約50%，尤其是腹部肥胖的人群。上述研究說明肥胖與胰腺脂肪浸潤及PDAC有著密切的聯(lián)系。

Rebours等[13]對110例因神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤而接受胰腺手術(shù)的患者進行研究，探討胰腺脂肪浸潤與胰腺上皮內(nèi)瘤變(pancreatic intraepithelial neoplasia，PanIN)的關(guān)系，其中72例(65%)PanIN患者中小葉外脂肪浸潤39例(28%，P=0.0051)，小葉內(nèi)脂肪浸潤71例(51%，P<0.0001)，38例(35%)無PanIN患者中小葉外脂肪浸潤13例(5%)，小葉內(nèi)脂肪浸潤13例(5%)。在單變量和多變量的分析模型中，胰腺脂肪浸潤都是PanIN病變發(fā)生的主要危險因素，尤其是小葉內(nèi)部的脂肪浸潤(OR=17.86，95%CI4.935～88.12)。導管內(nèi)乳頭狀黏液性腫瘤(intraductal papillary mucinous neoplasms，IPMNs)是PDAC的癌前病變，Kashiwagi等[14]通過CT測量，發(fā)現(xiàn)胰腺脂肪含量與IPMNs具有顯著相關(guān)性。

Toyama等[15]和Makay等[16]的病理研究發(fā)現(xiàn)一些PDAC患者的胰腺實質(zhì)中存在脂肪浸潤。Hori等[17]對187例行胰十二指腸切除術(shù)的患者進行研究，其中PDAC組102例，對照組85例，通過分析其胰腺切片上脂肪細胞所占的區(qū)域大小來評估胰腺脂肪浸潤的程度，結(jié)果發(fā)現(xiàn)PDAC組胰腺脂肪浸潤的面積明顯大于對照組(中位數(shù)26%比15%，P<0.001)，在調(diào)整了性別、年齡、體重指數(shù)、糖尿病史、PDAC家族史及其他干擾因素后，結(jié)果顯示PDAC的發(fā)病風險隨著胰腺脂肪浸潤面積的增加呈上升趨勢，其中脂肪浸潤面積10%～20%的風險比為2.3(95%CI0.8～6.2)，脂肪浸潤面積>20%的風險比為6.1(95%CI2.4～15.2)，同時研究還發(fā)現(xiàn)PDAC的分化類型和分期與胰腺脂肪浸潤的程度無關(guān)。Fukuda等[18]對183例接受遠端胰腺切除術(shù)的患者進行回顧性研究，結(jié)果表明胰腺CT密度測定的胰腺脂肪浸潤與PDAC存在著獨立相關(guān)性。

二、胰腺脂肪浸潤促進PDAC發(fā)生發(fā)展的機制

研究證明，高脂肪飲食可以通過特定的脂肪細胞因子使胰腺組織出現(xiàn)分散且嚴重的脂肪浸潤，進一步導致胰腺組織的炎癥和纖維化，最終促進PanIN和PDAC的發(fā)生發(fā)展[19-20]。PDAC是一種以胰腺星狀細胞(pancreatic stellate cells，PSCs)和其他細胞外基質(zhì)成分大量浸潤為特征的高度纖維化性腫瘤，且PSCs和其他細胞外基質(zhì)成分能夠直接促進癌細胞的生長及轉(zhuǎn)移[21-22]。在PDAC的發(fā)展過程中，由于含有消化酶的腺泡細胞遭到破壞，組織周圍浸潤著多種類型的免疫細胞，腫瘤微環(huán)境中會發(fā)生強烈的炎癥反應(yīng)和纖維化，導致胰腺組織形態(tài)明顯變化。近幾年研究發(fā)現(xiàn)，胰腺脂肪浸潤和PDAC腫瘤微環(huán)境之間也會發(fā)生復雜的相互作用，增加腫瘤微環(huán)境的炎癥反應(yīng)及纖維化，促進腫瘤的發(fā)展，同時阻礙了化療藥物的傳遞和療效[23]。其具體機制如下。

1．纖維化反應(yīng)：胰腺脂肪浸潤中積累著許多功能失調(diào)的肥大脂肪細胞，這些細胞能夠引起胰腺組織局部的炎癥和纖維化反應(yīng)[24]。在Incio等[23]的PDAC小鼠模型研究中，他們發(fā)現(xiàn)肥胖老鼠組內(nèi)臟脂肪組織中的脂肪細胞變得又大又多，并且周圍還發(fā)生許多與其相關(guān)的纖維化反應(yīng)。同時他們在PDAC的腫瘤微環(huán)境當中發(fā)現(xiàn)，在富含脂肪細胞或靠近脂肪組織的腫瘤區(qū)域內(nèi)，纖維化反應(yīng)更為強烈。也有報道指出腫瘤微環(huán)境中的肥大脂肪細胞部分是由于腫瘤侵犯了周圍白色脂肪組織所造成的[4,25]。纖維化反應(yīng)的另外一個特點是細胞外基質(zhì)膠原蛋白的產(chǎn)生，當脂肪細胞周圍的膠原蛋白增多，說明胰腺脂肪浸潤能加劇PDAC腫瘤微環(huán)境當中的纖維化反應(yīng)。Incio等[23]利用二次諧波產(chǎn)生(second harmonic generation, SHG)圖像，發(fā)現(xiàn)代表纖維性膠原的SHG信號在肥胖PDAC小鼠的腫瘤區(qū)域中明顯加強，通過免疫熒光觀察到膠原蛋白Ⅰ在上述區(qū)域中的表達也顯著增加。另一種與纖維化反應(yīng)相關(guān)的細胞外基質(zhì)成分透明質(zhì)酸在肥胖小鼠PDAC腫瘤區(qū)域中的水平也明顯提高。研究同樣發(fā)現(xiàn)PSCs的α平滑肌肌動蛋白的表達水平與腫瘤區(qū)域內(nèi)膠原蛋白Ⅰ的表達水平密切相關(guān)。在肥胖小鼠組中，免疫熒光顯示活化PSCs的α平滑肌肌動蛋白表達水平明顯增加，且同樣是在PDAC胰腺脂肪浸潤的區(qū)域，與膠原蛋白Ⅰ表達相關(guān)的PSCs的比例增加了2～3倍。這些結(jié)論說明在肥胖患者中，PDAC可能采取了一種纖維化脂肪微環(huán)境的方法來達到侵襲鄰近脂肪組織的目的。值得注意的是，在不同體重的小鼠模型中，膠原蛋白Ⅰ的表達水平和PDAC腫瘤面積的大小無關(guān)，這表明肥胖帶來的腫瘤大小本身可能并不是觀察到的肥胖小鼠胰腺組織纖維化的原因。

PDAC的化療效果有賴于腫瘤組織內(nèi)灌注血管的數(shù)量和效率，胰腺脂肪浸潤引起的纖維化反應(yīng)會減少血管灌注，阻礙化療藥物的傳遞和療效，最終促進腫瘤的生長。在Incio等[23]的研究中，肥胖組小鼠的灌注血管占腫瘤面積的百分比從2.5%降到了0.75%，作者進一步測量了化療藥物5-氟尿嘧啶在肥胖組小鼠體內(nèi)的吸收情況，與非肥胖對照組相比，肥胖顯著降低了腫瘤對該藥的吸收，降低了化療效果。同時研究還發(fā)現(xiàn)血管緊張素Ⅱ1型受體(angiotension Ⅱ type 1 receptor, AT1)信號通路在纖維化反應(yīng)中起了重要作用，肥胖加強了AT1的下游信號通路，例如p38、ERK、AKT及其靶蛋白pS6和4EBP1的激活，以及上調(diào)了AT1通路的幾個目標基因，包括Col1a2、 Tgfβ1和基質(zhì)金屬蛋白酶基因[26-29]。該研究使用AT1受體抑制劑氯沙坦和AT1受體缺陷型小鼠模型進行研究，結(jié)果顯示與非肥胖PDAC小鼠對照組相比，氯沙坦治療和 AT1受體基因阻斷能夠降低肥胖小鼠的纖維化反應(yīng)，具有直接的抗腫瘤作用，并且還能增強5-氟尿嘧啶對腫瘤的治療效果。Chauhan等[26]的研究結(jié)果與上述結(jié)論一致，其研究發(fā)現(xiàn)氯沙坦能夠通過抑制血小板反應(yīng)蛋白-1，抑制下游TGF-β1的激活，進而降低PSCs相關(guān)膠原蛋白和透明質(zhì)酸的生成。氯沙坦還能夠通過抑制結(jié)締組織生長因子的表達破壞腫瘤基質(zhì)的穩(wěn)定性，抑制內(nèi)皮素-1的表達，減少成纖維細胞的活化，并降低PSCs的密度。氯沙坦通過這些機制最終達到抑制胰腺組織內(nèi)纖維化反應(yīng)的目的。研究還證實了PSCs同樣表達AT2受體，但其具有抗纖維化作用，與AT1受體的促纖維化作用相反。

2．慢性炎癥作用：Hori等[30]的研究發(fā)現(xiàn)高脂肪飲食引起脂肪細胞因子、炎癥因子的增加，并上調(diào)與生長發(fā)育有關(guān)基因的表達，例如單核細胞趨化蛋白1、IL-1β、環(huán)氧化酶2(cyclooxygenase-2, COX-2)、胰島素、胰島素樣生長因子1(insulin-like growth factor 1, IGF-1)和細胞周期蛋白D1等。Philip等[19]使用基因工程小鼠模型進行研究，發(fā)現(xiàn)高脂肪飲食使小鼠出現(xiàn)胰腺脂肪浸潤，并增強其體內(nèi)致癌基因K-ras的活性，增加COX-2的表達，以及活化下游的細胞外信號調(diào)節(jié)激酶，使小鼠出現(xiàn)嚴重的慢性胰腺炎和纖維化，進一步發(fā)展為PanIN和PDAC，且其PanIN病變是對照組的6倍。而在熱量限制的對照組小鼠體內(nèi)，研究發(fā)現(xiàn)血清IGF-1的水平降低，促炎基因表達下降，例如S100a9、F4/80、巨噬細胞趨化因子Ccl2。作者使用COX-2抑制劑塞來昔布或條件敲除小鼠COX-2基因，結(jié)果顯示實驗組小鼠體內(nèi)的炎癥反應(yīng)、纖維化水平以及PanIN的發(fā)展程度都明顯低于對照組。高脂肪飲食和肥胖導致胰腺脂肪浸潤，脂肪細胞通過分泌各種脂肪因子、細胞因子和炎癥因子，誘導胰腺組織出現(xiàn)慢性炎癥狀態(tài)，接著致癌基因Kras被激活，導致下游COX-2、Erk、NFκB 的表達增加，慢性炎癥反應(yīng)加重，逐漸出現(xiàn)慢性胰腺炎和PanIN，最終發(fā)展為PDAC[19,31]。其中高脂肪飲食和肥胖也可以通過IGF-1信號通路直接增強NFκB 的表達[32]。

3．免疫抑制微環(huán)境：功能失調(diào)的肥大脂肪細胞分泌了許多細胞因子，其中一些因子形成了可以促進纖維化反應(yīng)的持續(xù)炎癥狀態(tài)，還有一些因子通過募集骨髓來源的免疫細胞形成免疫抑制微環(huán)境，例如IL-1β和IL-6[24,33-34]。Incio等[23]在肥胖PDAC小鼠模型中發(fā)現(xiàn)腫瘤微環(huán)境中浸潤著大量骨髓來源的腫瘤相關(guān)性中性粒細胞(tumor-associated neutrophils，TAN)，其中大多數(shù)TAN的細胞表面標志為Gr-1+CD11b+Ly6G+，研究表明這是一種髓系免疫抑制性細胞，參與形成小鼠PDAC的免疫抑制微環(huán)境[33]。TAN主要分布在富含活化PSCs的區(qū)域，一般在PDAC的進展早期發(fā)揮作用，使用抗Ly6G的抗體來減少PDAC中的TAN，能夠顯著降低PSCs的數(shù)量、活化程度、AT1以及膠原蛋白的表達水平，并且可以提高PDAC中灌注血管的表面積和數(shù)量，抑制PDAC的發(fā)展。胰腺脂肪浸潤能夠增加細胞因子IL-1β的表達水平，并且能夠誘導IL-6、TNF-α、 IL-12和CXCL1 的表達增加。對肥胖PDAC小鼠模型使用抗IL-1β抗體，發(fā)現(xiàn)對TAN、調(diào)節(jié)性T細胞以及平滑肌肌動蛋白的表達都起到了明顯的抑制作用，并且升高了CD8+細胞毒性T細胞的水平，進而重組了免疫抑制微環(huán)境，抑制了PDAC的發(fā)展。研究還發(fā)現(xiàn)不僅脂肪細胞能夠分泌IL-1β，70%的TAN自身也能夠分泌IL-1β，這可能形成了一種自分泌機制，進而促進TAN的募集，加強胰腺組織的炎癥和纖維化反應(yīng)[23]。

4．其他機制：目前許多研究認為機械力作用引起的細胞改變在各種疾病中都發(fā)揮了重要作用。細胞內(nèi)外力的平衡可以調(diào)節(jié)細胞的凋亡、增殖、黏附以及遷移，一旦這種平衡被打破，腫瘤就可能會發(fā)生。此外，腫瘤微環(huán)境中實體組織成分所形成的壓力可能會壓縮灌注血管，導致腫瘤化療效果的下降。在胰腺脂肪浸潤中，大量肥大的脂肪細胞、增多的PSCs、TAN以及組織微環(huán)境中的其他成分，共同形成了密度較高的細胞微環(huán)境，這可能會對周圍組織施加額外的壓力，甚至限制血管的灌注，促進胰腺組織的纖維化和炎癥反應(yīng)，導致PDAC的發(fā)生發(fā)展[35]。Incio等[23]使用氯沙坦治療肥胖PDAC小鼠，發(fā)現(xiàn)可以降低細胞間的機械壓力，并減少肥胖PDAC小鼠的腫瘤生長。這一結(jié)論可能為今后的臨床治療提供新的線索，即通過降低細胞外基質(zhì)剛度使腫瘤細胞外基質(zhì)正?；赡芤戎苯觿h除基質(zhì)成分更有效、更安全。干細胞調(diào)控在胰腺脂肪浸潤與PDAC的關(guān)系中也發(fā)揮著重要作用。成熟的白色脂肪組織作為人體中能夠調(diào)控能量代謝的脂肪儲備，可以通過分泌信號蛋白對營養(yǎng)和激素信號作出反應(yīng)。有研究指出，白色脂肪組織具有組織再生和干細胞調(diào)節(jié)功能，這使脂肪細胞處于癌癥發(fā)生發(fā)展多個方面的中心環(huán)節(jié)[36]。

綜上所述，胰腺脂肪浸潤和PDAC之間的關(guān)系密切。最新的研究進展為脂肪浸潤促進PDAC的發(fā)生發(fā)展提供了一個可信的細胞和分子生物學解釋，脂肪細胞通過各種機制與腫瘤微環(huán)境中的細胞發(fā)生相互作用，形成炎癥和纖維化反應(yīng)，促進PDAC的發(fā)展，阻礙了治療。目前現(xiàn)有的PDAC治療方法只能提供有限的生存益處。臨床上迫切需要能夠提高PDAC患者生存率的替代療法。在不給宿主帶來過多附帶損害的前提下，系統(tǒng)靶向地治療TAN、PSCs、IL-1β以及胰腺脂肪浸潤是否可行?相信隨著對胰腺脂肪浸潤和PDAC關(guān)系的進一步深入研究，PDAC的治療方法會不斷地改進與提高，甚至出現(xiàn)全新的治療方法。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突