肿瘤微环境影响肿瘤多药耐药的研究进展*

潘雅娜，王 雪 综述，罗 清 审校

(1.遵义医学院附属医院，肿瘤医院，贵州遵义 563000；2.遵义医学院附属医院，肿瘤医院，肿瘤研究室，贵州遵义 563000)

肿瘤微环境(tumormicroenvironment,TME)是肿瘤细胞生长的特殊环境，由肿瘤细胞及细胞外间质相互作用后所形成的，组成成分有：血液中的某些细胞如巨噬细胞、粒细胞、NK细胞等，以及组织中的内皮细胞、成纤维细胞、脂肪细胞、血管等[1]。TME的主要组成包括：(1)有形成分，肿瘤细胞、免疫细胞、肿瘤相关成纤维细胞、内皮细胞和脂肪细胞等；(2)物理组分，主要是细胞外基质；(3)生化组分，细胞因子、黏附分子、氧张力、酸碱度(pH值)等。近年来，TME对肿瘤多药耐药影响的研究已越来越多，表明二者之间有着复杂而确切的关系。改变TME、切断耐药途径可降低肿瘤耐药率，对提高肿瘤患者的生存率有重要意义。本文将近年来TME对肿瘤多药耐药研究新进展进行综述。

1 各种基质细胞对肿瘤耐药的影响

1.1 肿瘤相关巨噬细胞(tumor-associatedmacrophages，TAMs)TAMs是肿瘤间质中由单核细胞分化而来，来源于骨髓CD34骨髓祖细胞的巨噬细胞。TAMs可通过其下游信号分子MFG-E8，激活肿瘤干细胞中信号传导和转录激活因子(STAT)3及SonicHedgehog信号通路，从而促进干细胞的耐药性；TAMs介导乳腺肿瘤细胞耐药与其分泌细胞因子影响肿瘤细胞STAT3、c-Jun氨基末端激酶(JNK)信号分子磷酸化[2]，或是通过白细胞介素(IL)-10和STAT3/Bcl-2信号通路介导耐药[3]；在胰腺导管腺癌中，TAMs直接通过分泌胰岛素样生长因子(IGF)1、2，激活胰腺癌细胞上的胰岛素/IGF受体，从而导致胰腺癌细胞耐药[4]；临床治疗上，或许可通过减少TME中TAMs的募集与负荷、阻断TAMs下游通路、抑制TAMs分泌细胞因子，以减少肿瘤多药耐药的发生。

1.2 肿瘤相关内皮细胞(tumorassociatedendothelialcells，TAECs) 血管和微淋巴管是肿瘤组织的重要组成部分，故而TAECs也是TME主要的决定因素。与普通内皮细胞相比，TAECs可通过高表达survivin来增加脑胶质瘤的耐药；通过激活NF-κB依赖性通路促进蛋白激酶B(AKT)和血管内皮生长因子(VEGF)的表达促进肝癌细胞的存活[5]。此外，胸腺内皮细胞在多柔比星处理后，能分泌IL-6和基质金属蛋白酶抑制剂-1(TIMP-1)，产生耐药的微环境，帮助少量残存癌细胞存活[6]。

1.3 肌纤维母细胞或癌相关成纤维细胞(carcinoma-associatedfibroblasts，CAFs) 肌纤维母细胞或CAFs是TME中最丰富的细胞类型，来源及明确的特征表型尚不清楚。目前发现，与正常成纤维细胞相比，CAFs增殖能力升高，细胞因子如基质细胞衍生因子(SDF)-1、VEGF、血小板衍生因子(PDGF)和 肝细胞生长因子(HGF)等分泌量增加[7]。有研究表明，CAFs分泌人分泌型卷曲相关蛋白2(SFRP2)促进WNT16B蛋白刺激耐药经典Wnt信号通路激活导致其耐药[8]。肿瘤细胞和CAFs可通过自分泌或旁分泌的方式，分泌IL-8、IL-1β、VEGF、肿瘤坏死因子(TNF)-α,IL-17、IL-6等，可以缓解细胞循环的进程，影响肿瘤细胞的复制；常规化疗时，上述因子就会激活下游蛋白，从而调控细胞的生存和耐药[9]。在头颈部鳞状细胞癌中，CAFs可引起肿瘤细胞对西妥昔单抗的耐受[6]。

1.4 脂肪细胞 研究发现，脂肪组织(adiposetissue)以氨基酸和游离脂肪酸的形式为癌细胞提供燃料，已被证明会导致癌细胞抵抗化疗诱导的细胞凋亡[10]；脂肪细胞可分泌IL-6，磷酸化细胞周期关卡激酶(Chk)-1,从而促进肿瘤细胞的放疗耐受；同时可证明脂肪细胞参数可以描述早期乳腺癌的TME，并提示潜在病灶的生长及局部浸润[11]。

2 微环境中细胞因子对肿瘤多药耐药的影响

有研究表明，骨髓瘤细胞中激活的IL-6受体可激活Jak2-Stat3通路，诱导抗凋亡基因Bcl-xl过表达，导致耐药[12]；在卵巢癌细胞中，IL-6通过上调耐药相关基因，如多药耐药基因(MDRl)、谷胱甘肽转移酶(GST)-π；凋亡抑制基因，如bcl-2、bcl-xL、X连锁凋亡抑制蛋白(XIAP)的表达，活化Ras/MEK/ERK和P1/Akt信号传导通路等诱导化疗耐药[13]；VEGF过表达可诱导软组织肉瘤对化疗药物的耐受[14]。在慢性淋巴瘤B细胞中，VEGF可直接与信号传导及STAT1和STAT3相互作用，通过上调抗凋亡的髓细胞白血病基因(Mcl)-1和XIAP等的表达抑制细胞死亡。HGF介导阿法替尼原发耐药可能是通过激活Met/P1/Akt、Me/MAPK/ERK信号通路及参与上皮-间质转化(EMT)进程[15]，也通过可刺激c-Met磷酸化，诱导对化疗敏感的两种人肺癌细胞PC-9和H292对吉非替尼产生耐药[16]。

3 微环境中黏附分子对肿瘤多药耐药的影响

黏附分子包括整合素、选择蛋白、钙黏素、共结合蛋白聚糖等，与细胞或细胞间的相互接触和结合有关，使细胞与细胞间、细胞与基质间发生黏附，可参与细胞识别、活化及信号传导等过程。有研究表明抑制β1整合素可明显增加HER-2阳性乳腺癌细胞对曲妥单抗和帕妥珠单抗等靶向药物的敏感性；同时，单独培养的乳腺癌细胞与三维基质中培养的乳腺癌细胞对化疗药物的反应存在明显差异，提示细胞对药物的反应具有很大的环境依赖性[17]；整合素介导的黏附耐药作用同样在其他多种肿瘤中得到证实[18-20]；胶质细胞瘤中，通过α5β1整合素/Akt轴，α5β1整合素蛋白过表达和活化包括在EMT样程序在内的β-连环蛋白的靶基因，可以诱导肿瘤细胞迁移增加及耐药。

4 乏氧对肿瘤多药耐药的影响

肿瘤细胞处于低氧环境进而导致耐药发生，有以下几种原因：大多数低氧细胞存在细胞周期停滞，还可诱导p27的表达，使细胞分裂停滞于G1/S期，而大部分抗癌药物靶向于增殖迅速的肿瘤细胞[21]；大多数低氧细胞离血管较远，药物很难从血管弥散至肿瘤细胞，因此导致肿瘤耐药；低氧可诱使过表达的硫蛋白与重金属离子结合，降低铂类药物对肿瘤细胞DNA的损伤，并激活DNA修复酶，修复铂类和烷化剂药物对DNA造成的损伤；低氧同时可激活低氧诱导因子(HIF)家族，启动下游P-gp耐药基因的转录，将药物由泵出细胞，从而降低细胞内药物浓度；此外，低氧可引起p53基因突变率增加，细胞凋亡出现障碍，从而导致细胞耐药[22-24]。

5 pH对肿瘤多药耐药的影响

乳酸堆积(warburg效应)[25]和CO2是肿瘤酸性环境形成的物质基础。微环境中乳酸代谢产物而不能被及时清除，导致肿瘤细胞外pH值偏酸，而肿瘤细胞内pH值呈中性或碱性，故而部分碱性药物难以被细胞摄取而导致化疗耐药，如多柔比星、米托蒽醌、长春新碱等[26]。GERWECK等[26]在移植了人类肿瘤的活体小鼠上注射葡萄糖提高肿瘤细胞内外pH差值后，比较苯丁酸氮芥(弱酸性)与多柔比星(弱碱性)的治疗疗效，结果提示苯丁酸氮芥的抗肿瘤作用增强而多柔比星减弱。另有研究表明，细胞外酸性环境可通过诱导溶酶体移动至细胞外周的包膜前突，从而促使溶酶体胞吐[27]，这也说明细胞外环境的酸化可使酸性细胞器介导的药物外排作用增强。

6 微环境中免疫因子对肿瘤多药耐药的影响

人体免疫系统通过识别肿瘤特异性抗原、肿瘤相关抗原，产生T细胞免疫应答清除肿瘤细胞。免疫球蛋白B7-CD28家族成员之一的程序性死亡受体(PD)-1，其配体PD-L1在许多恶性肿瘤中高表达，如非小细胞肺癌(NSCLC)、肾细胞癌、乳腺癌等[28-30]，大量实验证明免疫检查点阻滞剂抗PD-1、抗PD-L1抗体有阻断PD-1/PD-L1信号通路的作用，导致化疗耐药[31]。ZARETSKY等[32]发现，参与干扰素受体信号的途径及抗原呈递的通路存在缺陷，或许与黑色素瘤患者对PD-1免疫疗法耐药有关，该研究发现4例患者中的2例患者，编码干扰素受体相关激酶(JAK)1和JAK2的基因功能突变、野生型等位基因缺失，JAK1和JAK2的突变导致缺乏干扰素γ，导致其对癌细胞的抗增殖作用不敏感，从而出现了耐药。

7 肿瘤血管对肿瘤多药耐药的影响

TME的异常可造成肿瘤血管曲张、多分支、整体分布不规则，肿瘤血管壁可见中断、狭窄及血管基底膜或血管平滑肌细胞缺失等变现[1]，影响药物进入肿瘤内部，导致肿瘤细胞缺氧，间接影响肿瘤对化疗药物的敏感性。抑制VEGF及其受体目前已成为肿瘤的抗血管生成治疗点的热点，但抗血管生成药物同样存在耐药的现象，通常只需数月，便会出现肿瘤的生长、进展和转移[33]。近两年已有大量实验研究其耐药机制，如，LINDHOLM等[34]研究发现，除了VEGF信号通路，另有其他重要的通路与肿瘤血管生成有关，如基底细胞样肿瘤模型中，同时使用贝伐珠单抗和PI3K/mTOR信号通路抑制剂可明显抑制肿瘤生长。晚期肾细胞癌中，临床观察发现，除外VEGF，其他血管生成因子，如成纤维细胞生长因子b(bFGF)、HGF、IL-6，在抗血管生成治疗进展之前出现增长[35]，可猜测当VEGF信号通路被阻断后可能会代偿性地使微环境中其他生长因子增多，从而导致了抗VEGF治疗耐药。

8 展 望

化疗是肿瘤治疗中重要的方式之一，而多药耐药往往导致患者化疗失败。已有大量研究表明肿瘤多药耐药的产生与肿瘤细胞所处的微环境密切相关，在肿瘤治疗中，TME的重要作用日渐凸显，如何改变微环境因素似乎可以成为影响肿瘤耐药的新治疗方法。不断深入对TME与肿瘤多药耐药相关关系的研究，将增强对肿瘤生物学的本质及特性的认识，为肿瘤多药耐药的有效预防及治疗提供新的见解及方法。有研究使用多重刺激的树突状纳米组件可以分级地突破耐药性的顺序生理屏障，从而抑制细胞耐药[36]；RNA干扰技术已经在耐药性人肺癌细胞内通过靶向干扰MDR1基因的表达而达到了多药耐药的效果[37]；如何通过抑制PI3K/Akt通路从而达到抑制肿瘤细胞耐药的目的，已成为研究肿瘤耐药的热点。

然而，TME变化复杂，影响因素多，其中的有形成分、物理组分、生化组分之间的关系错综复杂，相互协调、促进或相互拮抗，同时，TME中对肿瘤多药耐药的许多机制尚不明确，导致抗肿瘤治疗出现多药耐药而治疗失败。调控TME以逆转多药耐药的研究大多还停留于体外细胞实验及早期动物实验阶段，还需要更多的活体实验或者临床试验来验证相关疗效及不良作用。

[1]RODVOLDJJ,ZANETTIM.TumormicroenvironmentonthemoveandtheAselliconnection[J].SciSignal,2016,9(434):13-20.

[2]何林燕,杨翠霞,王文涓,等.肿瘤相关巨噬细胞诱导乳腺癌耐药的实验研究[J].检验医学,2014,29(9):903-908.

[3]YANGC,HEL,HEP,etal.Increaseddrugresistanceinbreastcancerbytumor-associatedmacrophagesthroughIL-10/STAT3/bcl-2signalingpathway[J].MedOncol,2015,32(2):352-360.

[4]IRELANDL,SANTOSA,AHMEDMS,etal.Chemoresistanceinpancreaticcancerisdrivenbystroma-derivedinsulin-likegrowthfactors[J].CancerRes,2016,76(23):6851-6863.

[5]MENGF,HENSONR,PATELT.ChemotherapeuticstressselectivelyactivatesNF-kappaB-dependentAKTandVEGFexpressioninlivercancer-derivedendothelialcells[J].AmJPhysiolCellPhysiol,2007,293(2):749-760.

[6]GILBERTLA,HEMANNMT.DNAdamage-mediatedinductionofachemoresistantniche[J].Cell,2010,143(3):355-366.

[7]POLANSKAUM,ORIMOA.Carcinoma-associatedfibroblasts:non-neoplastictumour-promotingmesenchymalcells[J].JCellPhysiol,2013,228(8):1651-1657.

[8]SUNY,ZHUD,CHENF,etal.SFRP2augmentsWNT16Bsignalingtopromotetherapeuticresistanceinthedamagedtumormicroenvironment[J].Oncogene,2016,35(33):4321-4334.

[9]GONCALVES-RIBEIROS,GUILLENDN,BERDIEL-ACERM,etal.Carcinoma-associatedfibroblastsaffectsensitivitytooxaliplatinand5FUincolorectalcancercells[J].Oncotarget,2016,7(37):59766-59780.

[10]SHENGX,MITTELMANSD.Theroleofadiposetissueandobesityincausingtreatmentresistanceofacutelymphoblasticleukemia[J].FrontPediatr,2014,2(53):53-60.

[11]DOBBSJL,SHIND,KRISHNAMURTHYS,etal.Confocalfluorescencemicroscopytoevaluatechangesinadipocytesinthetumormicroenvironmentassociatedwithinvasiveductalcarcinomaandductalcarcinomainsitu[J].IntJCancer,2016,139(5):1140-1149.

[12]WUW,MAD,WANGP,etal.Potentialcrosstalkoftheinterleukin-6-hemeoxygenase-1-dependentmechanisminvolvedinresistancetolenalidomideinmultiplemyelomacells[J].FEBSJ,2016,283(5):834-849.

[13]王越,李灵芝,叶路,等.白细胞介素6诱导卵巢上皮性癌细胞对化疗药物产生耐药的机制研究[J].中华妇产科杂志,2010,45(9):691-698.

[14]ZHANGL,HANNAYJA,LIUJ,etal.Vascularendothelialgrowthfactoroverexpressionbysofttissuesarcomacells:implicationsfortumorgrowth,metastasis,andchemoresistance[J].CancerRes,2006,66(17):8770-8778.

[15]康小红,王立芳,曹飞,等.肿瘤微环境中肝细胞生长因子介导H1975肺癌细胞对afatinib产生原发耐药[J].中华肿瘤杂志,2013,35(10):732-736.

[16]玄香兰,安昌善,周彩存.肝细胞生长因子诱导敏感非小细胞肺癌细胞对吉非替尼耐药及机制的研究[J].中国肺癌杂志,2013,16(1):1-6.

[17]WEIGELTB,LOAT,PARKCC,etal.HER2signalingpathwayactivationandresponseofbreastcancercellstoHER2-targetingagentsisdependentstronglyonthe3Dmicroenvironment[J].BreastCancerResTreat,2010,122(1):35-43.

[18]YUM,WANGJ,MULLERDJ,etal.InPC3prostatecancercellsephrinreceptorscrosstalktoβ1-integrinstostrengthenadhesiontocollagentypeⅠ[J].SciRep,2015(5):8206-8210.

[19]YANGD,SHIJ,FUH,etal.Integrinβ1modulatestumourresistancetogemcitabineandservesasanindependentprognosticfactorinpancreaticadenocarcinomas[J].TumourBiol,2016,37(9):12315-12327.

[20]RENNERG,NOULETF,MERCIERMC,etal.Expression/activationofα5β1integrinislinkedtotheβ-cateninsignalingpathwaytodrivemigrationingliomacells[J].Oncotarget,2016,7(38):62194-62207.

[21]KUMARS,VAIDYAM.HypoxiainhibitsmesenchymalstemcellproliferationthroughHIF1α-dependentregulationofP27[J].MolCellBiochem,2016,415(1/2):29-38.

[22]HORRÉEN,GORTEH,VANDERGROEPP,etal.Hypoxia-induciblefactor1alphaisessentialforhypoxicp27inductioninendometrioidendometrialcarcinoma[J].JPathol,2008,214(1):38-45.

[23]YANGY,YANGX,YANGY,etal.Exosomes:apromisingfactorinvolvedincancerhypoxicmicroenvironments[J].CurrMedChem,2015,22(36):4189-4195.

[24]WÖRMANNSM,SONGL,JAIJ，etal.LossofP53functionactivatesJAK2-STAT3signalingtopromotepancreatictumorgrowth,stromamodification,andgemcitabineresistanceinmiceandisasso[J].Gastroenterology,2016,151(1):180-193.

[25]魏慧君,郭丽丽,李林,等.warburg效应及其对肿瘤转移的影响[J].中国肺癌杂志,2015,18(3):179-183.

[26]GERWECKLE,VIJAYAPPAS,KOZINS.TumorpHcontrolstheinvivoefficacyofweakacidandbasechemotherapeutics[J].MolCancerTher,2006,5(5):1275-1279.

[27]STEFFANJJ,SNIDERJL,SKALLIO，etal.Na+/H+exchangersandRhoAregulateacidicextracellularpH-inducedlysosometraffickinginprostatecancercells[J].Traffic,2009,10(6):737-753.

[28]VELCHETIV,SCHALPERKA,CARVAJALDE,etal.Programmeddeathligand-1expressioninnon-smallcelllungcancer[J].LabInvest,2014,94(1):107-116.

[29]JOSEPHRW,MILLISSZ,CARBALLIDOEM,etal.PD-1andPD-L1expressioninrenalcellcarcinomawithsarcomatoiddifferentiation[J].CancerImmunolRes,2015,3(12):1303-1307.

[30]SUM,HUANGCX,DAIAP.Immunecheckpointinhibitors:therapeutictoolsforbreastcancer[J].AsianPacJCancerPrev,2016,17(3):905-910.

[31]YANGCY,LINMW,CHANGYL,etal.Programmedcelldeath-ligand1expressioninsurgicallyresectedstageⅠpulmonaryadenocarcinomaanditscorrelationwithdrivermutationsandclinicaloutcomes[J].EurJCancer,2014,50(7):1361-1369.

[32]ZARETSKYJM,GARCIA-DIAZA,SHINDS,etal.MutationsassociatedwithacquiredresistancetoPD-1blockadeinmelanoma[J].NEnglJMed,2016,375(9):819-829.

[33]DEOLIVEIRARL,HAMMA,MAZZONEM.Growingtumorvessels:morethanonewaytoskinacat-implicationsforangiogenesistargetedcancertherapies[J].MolAspectsMed,2011,32(2):71-87.

[34]LINDHOLMEM,KROHNM,IADEVAIAS,etal.Proteomiccharacterizationofbreastcancerxenograftsidentifiesearlyandlatebevacizumab-inducedresponsesandpredictseffectivedrugcombinations[J].ClinCancerRes,2014,20(2):404-412.

[35]PORTAC,PAGLINOC,IMARISIOI,etal.Changesincirculatingpro-angiogeniccytokines,otherthanVEGF,beforeprogressiontosunitinibtherapyinadvancedrenalcellcarcinomapatients[J].Oncology,2013,84(2):115-122.

[36]LIY,XUX,ZHANGX,etal.Tumor-specificmultiplestimuli-activateddendrimericnanoassemblieswithmetabolicblockadesurmountchemotherapyresistance[J].ACSNano,2017,11(1):416-429.

[37]王子瑞,白凤,张小英,等.GGI/MDR1siRNA逆转A549/DDP细胞多药耐药的研究[J].药学学报,2017,52(2):309-317.