胰腺星状细胞在胰腺癌治疗中的应用价值研究进展

李微波，常剑，熊星铖，汤志刚

（武汉大学人民医院 普通外科，湖北 武汉 430060）

胰腺癌是致命的恶性肿瘤之一，5年生存率不足7%[1]。更全面地了解胰腺癌病理生物学的复杂性，特别是对肿瘤微环境（tumor microenvironment，TME）作用的理解可加深对胰腺癌发生、转移、耐药、免疫逃逸等的认识。胰腺癌TME一般由3个部分组成：基质成分，如胶原蛋白、纤维连接蛋白、层黏连蛋白、蛋白多糖等；
细胞成分，以胰腺癌细胞（pancreatic cancer cells，PCCs）、肿瘤相关成纤维细胞（cancer-associated fibroblasts，CAF）、髓系来源抑制细胞、肿瘤相关巨噬细胞和胰腺星状细胞（pancreatic stellate cells，PSCs）等为主；
可溶性因子，如转化生长因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）、白细胞介素1（interleukin 1，IL-1）、IL-6、IL-10、血管内皮生长因子、血小板衍生生长因子等[2]。胰腺癌TME具有间质高度纤维化、致密结缔组织增生、广泛免疫抑制及严重乏血供、乏氧等特性[3]，这些特性也使得胰腺癌的一线化疗方案陷入了极大的困境，且对胰腺癌的发生、转移、耐药、免疫逃逸等发挥了促进作用。而PSCs作为TME的重要组成部分，可通过大量分泌胶原蛋白、纤维连接蛋白、基质金属蛋白酶及各种细胞因子等重塑细胞外基质（extracellular matrix，ECM）来调节胰腺癌细胞的增殖、凋亡、侵袭和迁移等生物学行为。因此，靶向PSCs的治疗是胰腺癌TME调控的重要靶点，可能在干预胰腺癌发展、转移、耐药和免疫逃逸等方面发挥促进作用。

胰腺癌TME由PSCs铺设而成的纤维骨架、免疫细胞、内皮细胞及可溶性因子等组成[2]，在各种成分自身作用及交互作用下共同形成了适合于胰腺癌细胞生长的高度异质的微生态系统。PSCs实质是一种特殊类型的癌症相关成纤维细胞[4-5]，且具有两种不同的表型：包括静止型和激活型。健康状况下PSCs处于静止状态，静止型PSCs位于胰腺腺泡细胞的基底外侧，围绕于血管周围或导管周围，是一种富含维生素A脂滴的细胞[6]，且只能产生较少的ECM。当静止型PSCs受到一些病理因素刺激时，通过降低脂质储存和脂质代谢相关基因的表达，丢失胞质脂滴转化为肌成纤维样细胞，并表达成纤维细胞活化标志α-平滑肌肌动蛋白，且活化的PSCs有丝分裂指数和ECM分泌增加[7]。PSCs可在PCCs分泌的IL-1和TGF-α等的作用下衍生为CAF亚群，虽然这种衍生的细胞数量很小，但对调节胰腺癌TME发挥了重要作用[4]。这表明这些细胞或关键调节因子可能是胰腺癌的治疗靶点。由于PSCs活化过程具有可逆性，Sherman等[7]实验证明维生素D受体（vitamin D receptor，VDR）是PSCs激活程序的主要基因组调节因子，Han等[8]通过构建TME响应的纳米系统传递全反式维甲酸和针对热休克蛋白47的siRNA来重培养PSCs，可使PSCs由激活态逆向转化为静止态同时也抑制了ECM的增生。以活化态PSCs、VDR等为靶向的治疗措施来对肿瘤间质进行重编程，构建出一个不利于PCCs生长的TME，同时联合肿瘤导向的细胞毒及免疫药物的方案或许能有效抑制肿瘤的进展。且激活态PSCs在TME中作用是与PCCs及其他间质成分共同作用的结果，寻找这种共同作用的中枢靶点或许会为胰腺癌的治疗打开新的局面。

随着对肿瘤认识的不断加深，研究者们发现TME的物理因素也是肿瘤迁移进展的一大原因。近年来的研究[9]表明，细胞在组织中会不断识别并推拉周围ECM产生微观机械力，这种细胞外的微观机械力不仅驱动着细胞的迁移和组织形态的变化，而且还激活了相关信号通路，调控细胞的分化和功能。PSCs通过分泌胶原蛋白等参与ECM的形成，对间质机械力的产生起了巨大作用[10]。ECM成分的堆积、重塑可促进间质的纤维化并使间质硬化，从而对细胞施加机械力，这也被称之为刚度。基质刚度变化可激活整合素相关通路、黏着斑激酶信号通路、YAP/TAZ相关信号通路、离子相关信号通路、Akt/CREB1通路、RhoA/Rho-Rock相关通路等促进胰腺癌的进展[11]。基质高硬度条件下激活的CAF可以通过整合素-ERK信号通路加速ECM的积累[4]。基质僵硬诱导的基质细胞如：成纤维细胞和PSCs的自噬可支持邻近癌细胞的生长[12]。Lachowski等[13]通过改变凝胶丙烯酰胺与双丙烯酰胺的比例制备不同硬度的基质，再将活化的PSCs经Matrigel培养至静止状态后分别种植与不同硬度的基质进行培养，证明了高刚度的基质可以诱导PSCs表型向分泌基质的活跃状态转变，而软基质上的PSCs则被诱导静止。从治疗角度来看，胰腺癌的僵硬微环境在维持PSCs表型方面起着关键作用，考虑药物诱导癌组织软化，明确间质硬化的具体机制，以提供合适的治疗靶点就显得尤为重要。有学者[14]提出靶向间质消融来降低其力学应激，但是，其可行性目前尚有争议，另有学者[15]认为破坏间质反而会加速胰腺癌的进展，降低胰腺癌患者的总体存活率。该如何进行以PSCs为靶向的间质疗法还有待进一步研究。

PCCs从原发部位向外迁移的过程中通常会涉及到EMT，即上皮细胞失去极性及黏附能力获得间充质细胞浸润性和游走迁移能力的过程[16]。诸多体外共培养实验都提示PSCs对PCCs的EMT过程具有促进作用[17-19]。PSCs通过旁分泌产生肝细胞生长因子来激活PCCs中的c-Met/PI3K/Akt信号通路，诱导PCCs的EMT并抑制癌细胞凋亡[20]；
PSCs所产生的Asporin这种基质蛋白与PCCs上的CD44相互作用，激活NF-κB/p65通路促进PCCs的EMT[21]。低氧状态下PSCs条件培养液能激活IL-6/ERK/NF-κB通路，使PCCs从经典的上皮表型转变为间充质表型，并促进PCCs的侵袭和迁移[22]；
缺氧条件下PSCs高表达的骨桥蛋白通过旁分泌方式激活整合素avb3-Akt/Erk-FOXM1级联通路，促进PCCs的EMT[23]；
胰腺癌中PSCs所衍生的外泌体microRNA-21作为PSCs-胰腺癌细胞通讯分子，通过诱导Ras/ERK和Ras/Akt信号通路的激活来促进胰腺癌细胞的EMT转化和迁移[5]，这些信号通路为胰腺癌患者的治疗提供了一个潜在的新靶点。虽然EMT的部分激活被认为是胰腺癌转移的主要驱动因素，但也有实验表明了EMT的抑制并没有改变胰腺癌的转移性[24]，EMT与胰腺癌转移的相关性仍是存在争议的[25]。通过靶向阻断PSCs对PCCs的EMT作用来抑制胰腺癌的转移或许并不能起到令人满意的效果，所以治疗策略应考虑同时针对其他促转移因素来延长胰腺癌患者的生存时间。

早在1924年德国生理学家Warburg就提出癌细胞通过糖有氧酵解的方式来获取能量即Warburg效应[26]。而2016年Sousa等[27]首次提出PCCs一种独特的获取能量的代谢方式，PCCs刺激PSCs通过自噬分泌丙氨酸，该途径所产生的碳取代三羧酸循环中的葡萄糖所衍生的碳来为三羧酸循环循环提供燃料，并促进非必需氨基酸和脂质的合成。而最近的研究[28]指出PCCs可以通过上调SLC38A2这种转运蛋白使得丙氨酸在PCCs内富集从而支持其能量代谢，这也证实了胰腺癌的这种独特获能方式。胰腺癌来源的IL-17B可诱导PSCs表达IL-17B受体，导致控制线粒体分裂和有丝分裂的蛋白质下调，增加线粒体活化，从而增加氧化磷酸化供能[29]。PSCs中的Cav-1-ROS信号还可以促使其与PCCs代谢耦连，从而产生高水平的糖酵解产物参与供能[30]。此外，PSCs还可调节支链氨基酸代谢[31]、捕获由PCCs释放的色氨酸所衍生的甲酸盐支持嘌呤核苷酸的合成来促进胰腺癌细胞的增殖[32]。PSCs作为胰腺癌的动力车间，为肿瘤细胞的迁移、增殖等提供强大的动力。靶向PSCs并以此阻断这种能量效应，可能是胰腺癌治疗的一个方向。而最近所提出的PSCs参与氨基酸的代谢并促进胰腺癌的进展，提示研究者们调节氨基酸的代谢可能成为胰腺癌治疗的新方向。

目前，胰腺癌的治疗仍以手术切除为主，而术后辅助化疗也是必不可少的。常用的化疗方案如FOLFIRINOX、吉西他滨联合白蛋白结合紫杉醇或吉西他滨联合替吉奥等对延长患者生存期都具有良好的效果[33]。但胰腺癌所表现出来的化疗抵抗目前仍是一大难题。这与胰腺癌间质中广泛增生的结缔组织压迫间质血管使得化疗药物难以输送存在关系[34]，同时PSCs作为其间质主要成分之一，对胰腺癌的化疗抵抗起到关键作用，有体外共培养实验已经证明该点[35-36]。CXCL12/CXCR4轴的活化可诱导PSCs促进PCCs的化疗耐药[37]；
PSCs分泌肝细胞生长因子激活c-Met/PI3K/Akt信号通路[20,38]、分泌纤维连接蛋白促进癌细胞中ERK1/2的高活性[39]以及生成的脱氧胞苷抑制脱氧胞苷激酶对吉西他滨磷酸化[40]均可引起胰腺癌细胞对吉西他滨的抵抗。目前以PSCs为靶点的新疗法，已经显示出了较好的效果。Turaga等[41]以整合素avb3为靶点，用ProAgio蛋白特异性诱导肿瘤相关PSCs的凋亡，吸收胶原，打开塌陷的肿瘤血管，使化疗药物运输到肿瘤组织，从而提高了胰腺癌的化疗效果；
Dosch等[42]通过阻断IL-1受体1减弱PSCs释放IL-6，抑制胰腺癌细胞内STAT3通路的活化，并将吉西他滨联合使用，成功提高了小鼠模型的存活率。这也说明以PSCs为靶点的治疗，在抑制胰腺癌细胞的化疗耐药方面可能会产生令人满意的效果。

肿瘤免疫治疗被认为是当今肿瘤研究中最活跃的研究领域，旨在提高肿瘤细胞的免疫原性，刺激和增强抗肿瘤免疫反应，最终抑制肿瘤的生长和发展。Wang等[43]通过抑制PAK1基因的表达，减少了PSCs刺激的程序性死亡受体-配体1（programmed cell death-ligand 1，PD-L1）的表达，使得胰腺癌细胞对细胞毒性淋巴细胞敏感性增加，从而刺激抗肿瘤免疫；
当PSCs活化为肌成纤维细胞时，其作为胰腺癌TME中I型胶原的贡献者，调节TME的免疫反应，促进胰腺癌的进展[44]；
PSCs分泌的IL-6可以促进免疫抑制，用热休克蛋白90抑制剂处理过的PSCs可降低IL-6的分泌[45]，再联合阻断IL-6和PD-L1可以抑制肿瘤的进展[46]；
PSCs中的NF-κB通过上调CXCL12的表达减少CD8+T细胞对肿瘤的浸润和对肿瘤细胞的杀伤作用，而阻断CXCL12可增强抗肿瘤免疫[47]；
TGF-β通过激活PSCs促进肿瘤的免疫逃避，联合抑制TGF-β和PDL1可协同增加CD8+T细胞浸润和细胞毒作用来发挥抗肿瘤免疫[48]。已经有文献[49-50]指出，少部分胰腺癌患者具有T细胞高浸润性的特点，而这部分患者也表现出了较低T细胞浸润者的更好的生存期 。针对这些潜在的抗原靶点设计特定的T细胞或中和PSCs上的特定抗原来增强TME中免疫细胞的浸润也许是免疫治疗的一个新方向。

综上所述，胰腺TME中的PSCs通过多种途径影响胰腺癌的发展。关于PSCs在胰腺癌的间质消融、代谢干扰、免疫抑制等方面的贡献程度及相关靶点等问题尚不明确，仍需积极探索。近年来，癌症的免疫治疗已被认为是与手术、放化疗并列的第四支柱。而PSCs作为胰腺TME中各种生命活动的中枢，以PSCs为靶向的间质免疫疗法或许会有助于提高胰腺癌的治疗效果。

利益冲突：所有作者均声明不存在利益冲突。