来源于间充质干细胞的CAFs促进肿瘤生长

房丽君，李 剑

(南昌大学第二附属医院1.血液重点实验室;2.研究生院医学院，江西南昌330006)

间充质干细胞(mesenchymal stem cells，MSCs)与肿瘤的关系一直是研究的热点问题，现已发现MSCs 因表面含有大量炎性因子受体，可趋向性迁移至炎性反应处，甚至肿瘤病灶处，例如乳腺癌［1］、恶性神经胶质瘤和肺癌［2］等。MSCs 的趋向性与炎性反应部位或者肿瘤病灶处所释放的炎性因子、细胞因子和化学物质相关。迁移至肿瘤病灶处的MSCs 在肿瘤微环境的作用下分化为肿瘤相关性成纤维细胞(carcinoma-associated fibroblasts，CAFs)［3］，并通过分泌各种细胞因子来支持肿瘤自身生长，调整肿瘤代谢、重构肿瘤基质，分泌促癌因子、促进血管形成和肿瘤转移［4］。在众多的肿瘤基质细胞中，CAFs 是肿瘤生长和转移的限速关键［5］。

1 TGF-β/Smad 信号通路是MSCs 分化为CAFs 的必由之路

当肿瘤组织逐渐增大，病灶处的成纤维细胞不能满足肿瘤组织需要时，循环中的骨髓间充质干细胞(BM-MSCs)会迁移到肿瘤病灶处并分化为成纤维细胞。研究发现:炎性反应引起的胃癌中至少20%的CAFs 来源于BM-MSCs［6］。

在微环境的作用下，迁移至肿瘤病灶处的BMMSCs 通过TGF-β/Smad 信号通路介导分化为CAFs。研究表明［7］，肿瘤细胞所释放的外泌体囊泡中包含转化生长因子(transforming growth factorβ，TGF-β)［8］，可以与MSCs 上TGF-β 的Ⅰ型受体相结合，诱导Smad2/3 和P38 活化，从而实现MSCs 向CAFs 的分化。通过病毒载体将骨形态发生蛋白和激活素膜结合抑制剂(bone morphogenetic protein and activin membrane-bound inhibitor，BAMBI)的编码基因转载至BM-MSCs 上，合成BAMBI蛋白［9］。BAMBI 蛋白是TGF-β 的伪受体，它与TGF-βⅠ型受体的胞外区结构域相似，可与Ⅰ型受体竞争性结合Ⅱ型受体，阻碍功能性配体-受体复合物的形成。但BAMBI 缺乏Ⅰ型受体胞内区的丝氨酸/苏氨酸激酶结构域，不具备丝氨酸/苏氨酸激酶活性，不能磷酸化下游的Smads，从而阻断TGF-β/Smad 的信号传递。结果显示，转载编码BAMBI 基因的hMSCs 向CAFs 分化受到抑制，其促肿瘤生长作用也随之消失。此外，BAMBI 也是经典Wnt/β-catenin 信号通路的正向调控因子。但转载BAMBI 编码基因的BM-MSCs 组中Wnt/β-catenin信号通路的正调控因子——轴蛋白2 的表达水平未发现显著改变，说明Wnt/β-catenin 信号通路的活性没有显著改变;提示BAMBI 蛋白只阻断了TGF-β/Smad 信号通路，说明MSCs 向CAFs的分化过程并不涉及Wnt/β-catenin通路。来源于卵巢癌细胞外泌囊泡中的TGF-β 可以诱导MSCs向CAFs 分化［10］，此过程中Smad2 的磷酸化增加，证明MSCs 向CAFs 分化依赖于TGF-β/Smad信号通路介导。此外，上皮性卵巢癌细胞中HOXA9 基因可控制TGF-β 的转录水平，增加基质中TGF-β 的表达，使MSCs 发生向CAFs 分化［11］。以上诸多研究表明，MSCs 向CAFs 的分化可通过TGF-β/Smad 信号通路完成，且此机制仅对MSCs的分化产生影响，不会影响肿瘤组织的生长和转移，也不会影响MSCs 的肿瘤趋向性和干细胞等的本身性质［9］。目前，是否存在其他分化机制尚研究不明。

2 来源于MSCs 的CAFs/MFs 促肿瘤生长

2.1 CAFs 促肿瘤生长作用的方式

CAFs 与肿瘤微环境的相互作用主要是通过细胞间的直接接触和细胞旁分泌细胞因子实现的。细胞间的直接接触可以更快地促进肿瘤组织生长［12］。目前，体外研究中所采用的细胞系直接接触共同培养的方式是体外构建肿瘤微环境最为逼真的方法［13］。

2.2 来源于MSCs 的CAFs 分泌的主要细胞因子及其促肿瘤生长

2.2.1 基质细胞衍生因子-1(stromal cell-derived factor-1，SDF-1):来源于MSCs 的CAFs 可持续性分泌SDF-1，不断招募外周内皮祖细胞(endothelial progenitor cells，EPCs)进入肿瘤组织，进而促进肿瘤生长及其血管形成。实验表明，注射抗SDF-1 抗体的小鼠体内肿瘤的体积、重量明显减小，微血管密度降低了53%，EPCs 占肿瘤组织细胞总数的比重也缩小了36%。并且该实验还证实了此抗体所结合的是CAFs 分泌的SDF-1，并非肿瘤细胞自身分泌［14］。由此可见，CAFs 所分泌的SDF-1 在肿瘤生长、血管形成方面起到重要作用。

2.2.2 白细胞介素6(interleukin-6，IL-6):IL-6 是一个26 kd 的多肽，其主要作用为:调节B 细胞的生长和分化，增强CTL、NK 细胞的杀伤效应，刺激造血干细胞的增生分化等。在肿瘤组织中，IL-6 可以激活JAK/STAT 信号通路［15］，增加肿瘤细胞内皮素-1(endothelin-1，ET-1)的分泌，导致内皮细胞中Akt和ERK 活化［16］，从而促进肿瘤细胞增殖、抑制细胞凋亡;并且它可以协同SDF-1 增强肿瘤招募EPCs的能力，促进微血管形成。

2.2.3 TGF-β:TGF-β 对大多数内皮细胞、上皮细胞、间质细胞等都有生长抑制作用，它可以将细胞可逆性地阻断于G1期;但是在肿瘤生长过程中，它的调控作用却具有双向性。在肿瘤的发生早期，TGF-β 信号通路的正常传导对肿瘤的发生具有抑制作用;而在肿瘤的中晚期，CAFs 所分泌的TGF-β过多，反而可促进肿瘤组织转移和增强肿瘤的侵袭性［17］。

2.2.4 血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF):肿瘤的生长速度快，组织内容易形成一个低氧并营养相对不足的环境。因此运输氧气和营养物质的微血管的构建在肿瘤的发展过程中起到了关键作用。VEGF 是目前已知最强的促血管生成因子，MSCs 促肿瘤组织血管形成的作用主要是通过VEGF 而实现的［18］，此外MSCs分泌的外泌物中微小RNA(miRNA)也可通过激活细胞外信号调节激酶1/2(extracellular signal-regulated kinase1/2，ERK1/2)通路来增强VEGF 的表达［19］，从而增强其内皮细胞的招募能力，促进肿瘤血管形成。

2.2.5 趋化因子CCL5(chemokine C-C motif ligand 5，CCL5):MSCs 通过旁分泌CCL5 增强肿瘤细胞的侵袭和转移能力［20］，但这种增强效应具有可逆性［21］，可以被CCL5 抗体所消除。由CAFs 分泌的CCL5 可以增大肿瘤的侵袭面积，但是不会改变肿瘤的浸润深度［22］。这就表明，CCL5 可能主要影响肿瘤表面细胞的侵袭能力，而非所有肿瘤细胞。

3 问题与展望

研究表明，MSCs 还可通过上皮间质转化(epithelial to mesenchymal transition，EMT)［23］及抑制机体免疫系统［24］等方面来促进肿瘤生长。它对肿瘤促生长作用的各种机制，以及各机制间的关联仍有待进一步研究。此外，MSCs 也有抑制肿瘤生长的作用，可能途径如下:1)阻滞细胞周期的进展和促进凋亡;2)抑制AKT 活性;3)下调核因子κB 的表达;4)下调Wnt 通路［25］。这两种截然相反的作用或许与细胞培养方式、模型的构建、不同类型肿瘤间的差异性等因素有关。

或许MSCs 在肿瘤微环境中起到的是一个协调官的作用，既可以促进又可以抑制细胞增殖，在不同的刺激因素作用下，同一条细胞信号通路起到的作用或许不尽相同，得到的结果亦不同。现有实验还仅局限于单一研究某一具体因素对肿瘤的影响，并没有考虑细胞因子间的累加效应，也很少考虑到暴露时间长短对研究结果的影响，更忽略不同基质细胞间的相互影响。然而，在肿瘤组织的三维立体空间中，影响其生物学特性的因素众多且是相互作用的，MSCs 对肿瘤的合效应究竟如何?对不同的肿瘤合效应是否不一样?要解决这些疑问，建立尽可能与体内肿瘤相似的肿瘤模型或许能使研究得到更加真实可靠的结果，才能使MSCs 在攻克肿瘤难关中发挥重要作用。

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