白血病抑制因子在胰腺导管腺癌中的作用

谢亚兴， 史晨光， 刘晓欢， 马艳波

1 山西医科大学第一临床医学院， 太原 030000； 2 山西医科大学第一医院 普通外科， 太原 030000

胰腺癌是恶性程度极高的消化系统肿瘤之一，其预后极差，患者的5年生存率低于8%[1]。手术切除是目前唯一能根治胰腺癌的方法，但由于疾病早期缺乏典型的临床表现，往往确诊时已属于晚期，失去了根治性手术的机会，适合手术切除的患者仅占10%～20%[2]。胰腺导管腺癌(pancreatic ductal adenocarcinoma，PDAC)是一种胰腺外分泌性肿瘤，也是胰腺癌最常见的组织病理类型，占所有胰腺癌的90%以上[2]。目前对PDAC发生和进展机制的了解仍非常有限，导致缺乏可靠的生物标志物和有效的治疗方案。白血病抑制因子(leukemia inhibitory factor，LIF)是一种广泛表达且具有多种生物学功能的细胞因子，在PDAC的发展、免疫逃逸、化疗抵抗等过程中发挥着重要作用，可能成为PDAC治疗的新靶点。PDAC患者血清中LIF的水平明显升高，LIF也逐渐成为PDAC潜在的生物标志物。

1 LIF分子及其生理作用

LIF最早于1986年由Metcalf等发现，是IL-6家族的成员之一，因其可诱导小鼠M1髓系白血病细胞的分化并抑制其增殖而得名[3]。人的LIF基因位于第22号染色体上，由两个内含子和三个外显子及5′端和3′端侧翼非编码区基因构成，根据基因转录起始位点的不同可以产生LIF-D、LIF-M和LIF-T三种不同的mRNAs，LIF-T主要在细胞内表达，LIF-M主要在细胞基质中表达，LIF-D可以在细胞外液中表达[4]。

作为一种广泛表达的自分泌和旁分泌的细胞因子，当LIF暴露期间，靶细胞表面的白血病抑制因子受体(leukemia inhibitory factor receptor，LIFR)分子数量增多，LIF与靶细胞表面的LIFR/gp130二聚体结合，随后在其胞内结构域可激活JAK激酶，被激活的JAK激酶可导致下游的STAT3磷酸化，磷酸化的STAT3被转运到细胞核，进而激活靶基因的转录，完成信号转导，实现生物效应[5-6](图1)。除JAK/STAT3信号通路外，LIF还可激活AKT/mTOR、Hippo、Wnt等信号通路[7-8]。

图1 LIF的JAK/STAT3信号通路

LIF是一种广泛表达且具有多种生物学功能的细胞因子。胚胎学的相关研究[9]发现，LIF可以创造一个免疫抑制的微环境，在胚胎的着床、生长、分化、发育等过程中起重要作用。关于移植医学和自身免疫性疾病的研究也证实了LIF是一种免疫抑制因子[10]。此外，LIF还具有抑制脂蛋白脂肪酶的活性、抑制干细胞的分化、维持垂体促肾上腺皮质激素的分泌、调节肺血管和肺泡发育、影响组织和器官的形成、诱导胚胎干细胞的自我更新、参与神经元的发育和重塑、参与伤口的愈合、预防缺血性损伤等功能[6,11]。

2 LIF在PDAC中的作用

2.1 LIF与肿瘤微环境的发育 肿瘤微环境(tumor microenvironment，TME)由肿瘤相关成纤维细胞(cancer-associated fibroblasts，CAFs)、肿瘤相关巨噬细胞(tumour-associated macrophages，TAMs)、调节性T淋巴细胞(regulatory T cells，Tregs)、B淋巴细胞、树突状细胞、内皮细胞和周细胞等多种细胞组成，在肿瘤发生的早期即可出现，对肿瘤的生长、发展、侵袭、转移及耐药性均有一定的促进作用[12-13]。PDAC中，LIF可直接与CAFs表面的LIFR/gp130二聚体结合并通过JAK/STAT3信号通路来诱导CAFs的活化，活化的CAFs通过诱导细胞外基质(extracellular matrix，ECM)的重塑并诱导免疫抑制细胞向肿瘤区聚集来触发TME的形成和维持TME的发展[12-13]。研究[13]表明，CXCL9和CCL2是CD8+T淋巴细胞肿瘤浸润和TAMs 募集中的关键趋化因子，LIF可调节CXCL9和CCL2的表达，导致肿瘤组织中TAMs的募集，进而促进TME的发育。LIF还可通过刺激Foxp 3的表达、抑制CD4+T淋巴细胞中的RORγt和IL-6诱导的Th17细胞的发育来控制Tregs的发育和增殖，从而促进TME的发育[14]。

2.2 LIF促进肿瘤生长、侵袭和转移 ECM的重塑、JAK/STAT3信号通路依赖的基因转录和上皮间质转化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)是维持PDAC生长、侵袭和转移的主要机制。ECM是细胞外微环境的主要成分，主要由多种结构蛋白、连接蛋白和蛋白多糖等非细胞成分组成，是细胞生存和活动的场所，可以通过整合素或其他细胞表面受体与细胞直接发生作用，ECM的重塑可导致肿瘤的生长、侵袭和转移能力的增强[15-16]。LIF可通过自分泌的方式直接结合于CAFs，CAFs可参与促侵袭性ECM的重塑。此外，LIF的旁分泌也可激活促侵袭性ECM的重塑。JAK1和JAK2抑制剂鲁索利替尼和抗LIF治疗均可抑制ECM的重塑，进而减少肿瘤的生长、侵袭和转移[17]。

在PDAC的TME中，LIF可通过旁分泌的方式激活癌细胞中的JAK/STAT3信号通路，最终导致调控细胞周期、细胞凋亡、血管生成和增强细胞侵袭性的相关基因转录，进而促进PDAC的生长、侵袭和转移[18]。PDAC中STAT3的活化被证明是完全依赖于LIF的存在，在LIFR敲除或抗LIF治疗的PDAC模型中，STAT3的磷酸化则被抑制[17]。与未治疗的对照组相比，抗LIF靶向治疗可使肿瘤的生长速度显著下降[8]。

EMT是上皮细胞获得间质细胞侵袭和转移能力的过程，在PDAC的早期阶段即可发生，癌细胞在EMT过程中侵袭能力和耐药性得到增强[19]。胰腺星状细胞和癌细胞产生的细胞因子，如LIF和组织因子等，都能促进EMT的发生，从而增强肿瘤的侵袭与转移能力[18]。在EMT过程中，癌细胞脱离基底膜，间质特性的获得与E-钙黏蛋白等细胞黏附因子的下调与迁移表型的获得有关[20-21]。在PDAC小鼠模型中，外周输注LIF可促进EMT的形成，而抗LIF抗体则可抑制EMT的形成[18]。

2.3 LIF与嗜神经侵袭 嗜神经侵袭在PDAC早期即可发生，是导致PDAC预后较差的主要因素之一，PDAC复发率高、患者生存时间短、神经性疼痛发生率高均与之有关[22]。目前，嗜神经侵袭在PDAC中的作用机制尚未完全阐明，SonicHedgehog信号通路可能是PDAC中嗜神经侵袭的作用机制之一[23]。最近的一项研究[24]表明，在PDAC的TME中，CAFs分泌的LIF可通过旁分泌的方式在邻近的施万细胞中激活JAK/STAT3信号通路，进而增强施万细胞的可塑性并促进施万细胞的分化及迁移，此过程与嗜神经侵袭密切相关。此外，LIF还能通过增加神经元突起数目和胞体面积来参与背根神经节神经元的重塑过程，这种作用的强度与LIF的水平有关，在PDAC患者和PDAC小鼠模型中，瘤内神经密度与其LIF滴度呈正相关，并且给PDAC小鼠模型注射LIF阻断抗体可显著降低其瘤内神经密度[24]。

2.4 LIF与肿瘤干细胞的自我更新 肿瘤干细胞是肿瘤组织内具有自我更新能力的肿瘤细胞，是肿瘤出现转移、耐药、复发的重要因素[25]。在PDAC中，LIF可诱导肿瘤干细胞的自我更新和细胞分化停滞，且LIF是IL-6家族中唯一能调节肿瘤干细胞自我更新的细胞因子。维持CD133、CD24、CD44、Nestin、CXCR4、EpCAM、ABCG2、c-Met等的表达能力是肿瘤干细胞的标志[26]。在KRAS突变的PDAC中，LIF可作为CD44表达的驱动因子，LIF的这种作用是通过抑制Hippo信号通路进而激活转录因子复合物YAP/TEAD来实现的[26]。

2.5 LIF与免疫耐受 PDAC一直被认为是一种免疫静态性的肿瘤[27]。相关研究[28]表明，PDAC的TME免疫应答水平的降低主要与其内具有丰富的巨噬细胞和Tregs有关，LIF可能是将淋巴细胞亚群募集到TME的主要驱动因素之一。肿瘤免疫耐受依赖于CD8+T淋巴细胞和 TAMs的浸润。前文提到，LIF可调节CXCL9和CCL2的表达，导致肿瘤组织中CD8+T淋巴细胞的浸润和TAMs的募集，进而增强肿瘤的免疫耐受能力。

2.6 LIF与放化疗抵抗 化疗抵抗在肿瘤的生长和侵袭中发挥着重要作用。除了可通过促进EMT和诱导肿瘤干细胞的自我更新来增强PDAC的化疗抵抗外，LIF还可增强药物转运体ABCG2蛋白在细胞表面的表达水平，从而增加其化疗抵抗[5]。此外，LIF也可以通过抑制抑癌基因p53的表达，促进癌细胞的增殖和耐药。LIF通过JAK/STAT3信号通路诱导ID1的表达，ID1上调p53负调节因子MDM2的表达，使p53泛素化并使其降解，从而增强肿瘤的化疗耐药[29]。

目前文献资料中关于LIF与PDAC放疗抵抗的研究相对缺乏，然而相关研究[30]表明，LIF可以激活mTORC1/P70S6K信号通路，进而抑制肿瘤细胞中的DNA损伤反应、增强肿瘤的放疗抵抗。可溶性LIF阻断剂sLIFR和mTOR抑制剂雷帕霉素在体外和体内均能抑制癌细胞的生长，提高癌细胞对放射治疗的敏感性[30]。此外，LIF诱导的p53活性下降也是肿瘤出现放疗抵抗的原因之一[29]。

2.7 LIF与恶病质 恶病质多发生于癌症晚期，提示预后不良。LIF可通过JAK/STAT3信号通路激活脂肪甘油三酯脂肪酶介导的脂肪细胞脂解，而脂肪细胞的脂解是肿瘤恶病质发生的基础[31]。此外，LIF与肿瘤恶病质的肌肉萎缩也有关[32]。Kandarian等[33]的研究中，将LIF基因被敲除的小鼠作为实验组，将LIF基因未被敲除的小鼠作为对照组，研究结果显示实验组较对照组小鼠出现体质量下降、肌肉减少、脂肪减少等症状的比例低55%～75%。

3 LIF作为PDAC的生物标志物

LIF是PDAC潜在的生物标志物。血清中LIF的水平可通过ELISA法测定，现有ELISA试剂盒的检测阈值根据生产商的不同从0到2000 pg/mL不等。PDAC的LIF水平数据最初是通过对小鼠模型的研究得到的。现有的人体研究[18]显示，PDAC患者和健康对照组的血清LIF浓度中位数存在很大差异，PDAC患者的血清LIF浓度中位数可达到200 pg/mL，而健康人血清LIF浓度中位数仅为4 pg/mL。良性胰腺疾病的血清LIF水平与健康对照组之间无显著性差异[24]。在另一项试验[18]中，将PDAC小鼠模型作为实验组，慢性胰腺炎小鼠模型作为对照组，分别监测两组小鼠血清LIF水平的变化，结果显示从第5周开始，实验组小鼠的血清LIF水平逐渐增加，而对照组小鼠的血清LIF水平一直处于低水平。在全身治疗过程中通过连续监测PDAC患者血清LIF水平发现，PDAC患者血清LIF水平与疗效相关， 并且LIF在判断患者对治疗反应方面的作用是优于CA19-9的[18]。此外，PDAC患者血清LIF水平与肿瘤的分化程度也有关，肿瘤的分化程度越高，LIF水平越低[24]。

除了LIF外，LIF蛋白与LIF mRNA也是PDAC潜在的生物标志物。LIF在PDAC患者中的阳性表达率为健康人的7倍，从健康对照组到胰腺囊肿、慢性胰腺炎、PDAC，LIF相关蛋白和mRNA的表达水平逐渐增高[24]。一项对于早期PDAC患者的研究[18]结果显示，高LIF mRNA表达的患者中位生存时间(7个月)显著低于低LIF mRNA表达的患者(19个月)，并且总生存期超过2年的PDAC患者的LIF表达水平也显著低于生存期较短的PDAC患者，这说明LIF mRNA的表达对PDAC预后也有一定的预测作用。

4 LIF的治疗意义

LIF可通过多种机制增强PDAC的增殖和侵袭能力，使其成为PDAC潜在的治疗靶点。人源化抗LIF单克隆抗体MSC-1可阻断LIF信号，在原位小鼠模型中，MSC-1对胶质母细胞瘤、非小细胞性肺癌、卵巢癌、结直肠癌和PDAC等多种类型的癌症均有效，并且MSC-1对LIF高表达的癌症患者的Ⅰ期临床试验已在美国、加拿大等地启动。此外，LIF抑制剂ELIFR-fc可与LIFR竞争性结合LIF，阻断了LIF信号，延缓了PDAC的发展和侵袭[34]。由于LIF只能与LIFR/gp130二聚体结合，使LIFR成为阻断LIF作用的另一个重要治疗靶点。在PDAC细胞系和PDAC小鼠模型中，LIFR抑制可有效阻断LIF诱导的嗜神经侵袭[24]。在另一项试验[18]中，将PDAC癌细胞表面LIFR基因敲除的小鼠作为实验组，未进行LIFR基因敲除的小鼠作为对照组，结果发现实验组的生存时间显著长于对照组。此外，mTOR抑制剂雷帕霉素可抑制mTORC 1/P70S6K信号通路，减弱肿瘤的生长和辐射抗性[30]。JAK1和JAK2抑制剂鲁索利替尼和STAT3抑制剂Napabucasin的Ⅲ期临床试验的失败，表明阻断LIF主要的下游信号通路可能并不会出现与临床前研究中直接抗LIF治疗相似的效果，而且可能存在比JAK/STAT3更具治疗意义的其他下游信号通路[35]。

5 小结

近年来，各种理论和研究结果显示LIF与PDAC关系密切，针对LIF的靶向治疗在控制PDAC进展、缓解患者疼痛、改善患者预后等方面均有重要作用，LIF也逐渐成为PDAC潜在的生物标志物。然而，目前关于LIF在PDAC中研究还只是管中窥豹，并且尚缺乏大规模的临床研究与长期的疗效观察，抗LIF靶向治疗的应用时机、给药途径、用法用量、毒副作用等问题还有待进一步探讨。当然，PDAC治疗是一个综合治疗的过程，将抗LIF靶向治疗与外科手术治疗、化学治疗、放射治疗、介入治疗等有机结合在一起，有望为PDAC患者带来福音。

利益冲突声明：所有作者均声明不存在利益冲突。

作者贡献声明：谢亚兴负责文献搜索及文献分析并撰写论文；史晨光、刘晓欢参与修改论文；马艳波负责拟定写作思路，指导撰写文章并最后定稿。