胰腺癌肝转移的分子机制研究进展

唐玉娇 王丰梅

青海大学附属医院病理科（西宁810000）

国际癌症研究机构发布的一项关于2018年全球癌症现状的数据显示，胰腺癌是男性和女性癌症死亡的第七大原因[1]。2018年国家癌症中心[2]发布的2003-2013年居民癌症数据显示，胰腺癌的发病率位列所有恶性肿瘤的第10位。胰腺癌是一种具有侵袭性的恶性肿瘤，患者5年生存率不到5%，大多数患者确诊时常处于晚期或转移性胰腺癌阶段[3]。而在转移性胰腺癌中，肝转移最为多见，其治疗方式更是一个难题。目前我们对胰腺癌生物学的了解和治疗方法的研究进展尚未显著改善其整体生存情况。针对胰腺癌肝转移的新治疗方法的研究开展尤为重要，这便需要对胰腺癌肝转移的生物学特性、发病机制进行深入研究，进而采取措施对胰腺癌肝转移患者进行早期诊断和有效治疗，以提高患者生存率和生存质量。

1 胰腺癌肝转移与肝微环境的关系

近期肝脏微环境已成为肿瘤肝转移机制研究的一个热点，关于肝脏微环境与胰腺癌肝转移相互作用的实验研究也开始逐渐增多并取得了一些成绩。肿瘤细胞分泌的外泌体（exosome）对转移前微环境的形成至关重要。利用外泌体作为生物标记物是生物医学和临床研究中的一个研究方向。COSTA-SILVA等[4]证明Kupffer细胞能够捕获胰腺原发肿瘤分泌的外泌体，促进肝细胞分泌转化生长因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）、肝星型细胞（hepatic stellate cell，HSC）产生纤维连接蛋白（fibronectin）以及肝脏招募骨髓来源细胞（bone marrow-derived cells，BMDCs），这一过程导致肿瘤转移前肝微环境的形成。该研究还发现巨噬细胞迁移抑制因子（macrophage migration inhibitory factor，MIF）在胰腺导管腺癌（pancreatic ductal adenocarcinoma，PDAC）分泌的外泌体中高表达，这说明外泌体及外泌体高表达的MIF可能成为胰腺癌肝转移的诊断指标。外泌体在胰腺肿瘤细胞的增殖、转移、耐药性及诊断与治疗等多个方面，发挥了一定作用，在肿瘤耐药中的作用也得到了验证[5]。有研究表明包括各种促使细胞侵袭和转移成分，例如紧密连接蛋白-1（claudin-1，CLDN 1）、表皮生长因子受体（epidermal growth factor receptor，EGFR）在内的已知因素在非恶性胰腺上皮细胞和胰腺癌细胞模型分泌的外泌体中显著上调[6]。这让学者们对进一步研究肿瘤发生后不同细胞如何改变其外泌体组成以及这些外泌体在受体细胞中转移、启动和调节肿瘤发生过程中的具体作用仍存在疑问。

肿瘤分泌因子可以调控肝细胞（hepatocyte）、HSC以及Kupffer细胞等一系列细胞及分子在肝微环境引发炎症反应，促进胰腺癌肝转移。但最近LEE等[7]的研究表明小鼠胰腺癌早期模型中非恶性细胞分泌白介素-6（interleukin-6，IL-6）到血液，刺激肝细胞转录激活因子3（signal transducer and activator of transcription 3，STAT3）信号激活及髓系细胞趋化蛋白血清淀粉样蛋白A1和A2（serum amyloid A1 and A2，合称SAA）增加。SAA蛋白通过募集BMDCs促进HSC活化，以启动纤维化反应增加纤维化沉积，使肝脏建立一个支持癌细胞扩散的微环境。并且任何涉及IL-6的炎症过程（包括肥胖和心血管疾病）都可能改变肝脏并增加其对癌症转移的易感性。这为寻找预防转移前微环境形成及靶向肝细胞治疗的方法提供了依据。同时也有研究表明MAMs（metastasis-associated macrophages）激活了HSC向成纤维细胞的转化，形成了支持转移性肿瘤生长的纤维微环境[8]。肝间质细胞决定了转移过程中胰腺导管上皮细胞的休眠状态和肿瘤干细胞的特性。HSC可在肝脏转移的微环境中诱导胰腺癌休眠，而微环境从含HSC切换到含肌成纤维细胞（hepatic myofibroblasts，HMFs）的肝间质（如HSC被炎症信号激活时）时，为肿瘤细胞的定植和生长创造了条件[9-10]。胰腺癌前病变组织可分泌金属蛋白酶组织抑制因子-1（tissue inhibitor of metalloproteinases-1，TIMP1），通过CD63信号通路激活HSC，在肝脏形成转移前微环境[11]。KNAACK等[12]的研究进一步证明肝微环境决定了胰腺导管上皮细胞（pancreatic ductal epithelial cells，PDECs）的干细胞特性和分化能力，从而对PDAC的肝转移产生了重大作用。

多种细胞及因子的相互作用促成了胰腺癌肝转移与肝脏微环境之间的复杂关系，其促进了胰腺癌肝转移这一过程的发生。然而许多分子机制均处于初步发现的阶段，对临床诊治及预后的指导意义也十分有限。因此胰腺癌肝转移微环境亟需更加系统全面地深入研究，为进一步阐明胰腺癌肝转移的分子机制扩宽思路。

2 胰腺癌肝转移与上皮间充质转化（epithelial mesenchymal transition，EMT）的关系

肿瘤转移是一个涉及众多转移机制及相关分子事件的复杂过程。细胞迁移是恶性肿瘤发展进程及转移过程中最关键的因素之一。EMT是指在某些特殊的生理或病理条件下，上皮细胞通过降低细胞间黏附失去极性，转换成具有转移和侵袭能力、能在细胞基质间自由移动的间质细胞的过程。这是多种细胞因子及信号通路参与的过程，其最终导致继发性肿瘤的发生。EMT的关键是上皮肿瘤细胞获得间充质表型，并伴有上皮标记物（例如 E-cadherin、细胞角蛋白）表达缺失[13]。SANNINO等[14]研究发现，与非胰腺癌对照组相比，BCL9L（B-cell CLL/lymphoma 9-like）在 PDAC细胞株及患者组织中表达上调。在分子水平上，BCL9L的缺失引起E-cadherin水平的升高，同时增加了β-catenin在质膜上的蓄积，即使在EMT诱导剂TGF-β的存在下也是如此，这与BCL9L基因敲除后胰腺癌细胞具有强烈的上皮表型有关。异种移植小鼠胰腺癌模型显示BCL9L基因敲除后肝转移的数量显著减少。此发现强调了BCL9L对EMT以及胰腺癌细胞的进展和转移的重要性。直接靶向该蛋白可能是有效拮抗PDAC侵袭和转移的有效途径。Asporin是一种细胞外基质蛋白，研究表明，Asporin通过旁分泌和自分泌方式促进胰腺癌细胞的EMT、侵袭和迁移，这表明Asporin可能是胰腺癌肝转移的一个预后指标[15]。OSM（oncostatin M）是IL-6细胞因子家族成员，是间充质干细胞和肿瘤干细胞表型的重要驱动因子[16]。SMIGIEL等[17]的研究报道了OSM可诱导ZEB1（the E-cadherin repressor）、Snail和 OSMR（OSM receptor）的表达，增强间充质表型。这些数据同样表明OSM有能力调节上皮间充质转换（EMT）可塑性程序，从而促进肿瘤的发生。作用于OSM/OSMR轴的治疗靶点也许能阻止或逆转PDAC患者及不良预后相关的侵袭性间充质和肿瘤干细胞表型。深入研究胰腺癌肿瘤细胞EMT过程中的相关分子机制，对胰腺癌肝转移的诊断与治疗具有重要意义。

3 胰腺癌肝转移与淋巴、血管转移的关系

淋巴及血管转移是胰腺癌肝转移的重要途径，淋巴管及血管的生成在肿瘤细胞转移过程中起着关键作用。与其他实体肿瘤一样，胰腺癌的生长和转移依赖于血管生成，多种促血管生成因子、细胞因子参与血管生成过程。有研究表明STAT3通过调节血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）的表达，进而调节人胰腺肿瘤的血管生成、生长和转移[18]。白介素-8（interleukin-8，IL-8）已被认为是肿瘤血管生成的关键介导因子[19]。据报道，核转录因子-κB（nuclear factor-κB，NF-κB）在血管生成、生长中也起关键作用。抑制NF-κB活性时将通过下调多种血管生成分子（包括VEGF和IL-8）来抑制血管生成，从而抑制肿瘤的生长和转移，靶向NF-κB可能是控制胰腺癌生长和转移的一种潜在途径[20]。与NF-κB相反，Xantohumol能显著抑制胰腺癌细胞中VEGF和IL-8的表达。并且Xantohumol通过抑制NF-κB活性来抑制血管的生成[21]。胰腺癌细胞还可分泌白介素-35（interleukin-35，IL-35）招募单核细胞，促进血 管生成基因 CXCL 1、CXCL 8（C-X-C motif chemokine ligand 1、C-X-C motif chemokine ligand 8）的表达，以刺激血管生成[22]。

促进淋巴管生成的相关分子同参与血管生成的分子相似。血管内皮生长因子-D（VEGF-D）在促进人胰腺导管癌淋巴管生成和淋巴转移中起着重要作用[23]。PDAC患者血管内皮生长因子-C（VEGF-C）与VEGF-D表达增加，与淋巴管浸润增加、淋巴结转移有关[24]。针对静脉及瘤内血管内皮生长因子-C的shRNA治疗能显著抑制肿瘤生长，下调VEGF-C mRNA表达，降低肿瘤微淋巴管密度，抑制肿瘤细胞激增[25]。除VEGF外，还有一些其他分子参与淋巴管的生成。例如抑制胚胎发育的重要分子SHH（Sonic hedgehog）可促进胰腺癌模型小鼠的淋巴管生成和淋巴结转移，增加胰腺癌转移的潜能[26]，说明SHH可为胰腺癌肝转移靶向治疗提供思路。

4 胰腺癌细胞迁移性和侵袭性的获得

胰腺癌细胞迁移性和侵袭性的获得是胰腺癌转移过程中的重要条件，肿瘤细胞与其微环境之间的相互作用促进了胰腺癌细胞的侵袭和迁移。有研究发现从胰腺癌转移灶中分离出的巨噬细胞能分泌高水平的颗粒蛋白，而Kupffer细胞不分泌高水平的颗粒蛋白，提示单核巨噬细胞的募集是PDAC转移的关键步骤，为胰腺癌细胞获得迁移性和侵袭性创造了机会[8]。胰腺星状细胞（pancreatic stellate cells，PSCs）在肿瘤的侵袭和迁移中起着更为重要的作用。PSCs分泌的肝细胞生长因子（hepatocyte growth factor，HGF）与胰腺癌细胞表面的原癌基因 c-Met（tyrosine-protein kinase Met）结合，通过HGF/c-Met/survivin途径促进其侵袭和迁移。p53/p21对这一通路具有负调控作用[27]。基质细胞衍生因子-1（stromal cell-derived factor 1，SDF-1）也是与胰腺癌细胞侵袭有关的因素。半乳糖凝集素1（Galectin-1）通过激活NF-κB信号通路，诱导PSCs分泌SDF-1促进胰腺癌细胞的迁移和侵袭[28]。Ⅰ型胶原（type I collagen COL-I）是肿瘤基质中最丰富的成分，通过诱导胰腺癌细胞中金属蛋白酶（matrix metalloproteinase 2/9，MMP-2/9）的不同表达，对胰腺癌的转移产生重要影响[29]。研究胰腺癌细胞获得迁移性和侵袭性的分子调控机制有利于我们理解胰腺癌肝转移的发生发展。

近年来长链非编码RNA（long non-coding RNA，lncRNA）以及微RNA（microRNA，miRNA）成为肿瘤研究领域一个新的热点。lncRNA可以作为癌基因或抑癌基因，成为新的诊断和预后的分子标记[30]。miRNA是一类细胞内源性非编码的单链RNA，具有调控蛋白翻译转录的功能[31]。最近研究发现lncRNA PCAT-1基因敲除后可抑制胰腺癌细胞迁移和侵袭，且RNA结合基序蛋白5（RNA-binding motif protein 5，RBM5）的mRNA 和蛋白表达随着PCAT-1的基因敲除而上调，表明PCAT-1可通过抑制RBM5促进胰腺癌细胞的侵袭和迁移。而LncRNA LINC 00339在胰腺癌组织和细胞中明显过度表达，并通过下调miR-497-5p来增加胰岛素样生长因子1受体（insulin like growth factor 1 receptor，IGF1R）的表达，从而促进细胞增殖、侵袭和迁移[32-33]，这些发现为胰腺癌的治疗提供了新的潜在治疗靶点。很多研究已经证明了miRNA在肿瘤启动、发生发展中的重要作用，例如MMP 1参与胰腺癌的转移，microRNA hsa-miR-623直接抑制MMP 1，并抑制IL-8诱导的胰腺癌转移[34]。针对这些RNA的靶向治疗在未来可能具有诊断潜力和治疗前景，如果能找到这些研究发现的内在关联，使其连接成一个有序的网络体系，这将便于我们更好地理解胰腺癌细胞获得迁移性和侵袭性的分子调控机制，也将会对胰腺癌肝转移的治疗产生更好的整体指导意义。

5 胰腺癌肝转移与肿瘤免疫反应

胰腺癌发病隐匿，早期诊断困难，患者常在就诊时已发生肝转移，导致治疗方式受到限制。直到如今，关于胰腺癌肝转移患者是否应该行外科治疗的研究仍然没有定论。介入治疗也许能够改善患者的生存率，但其中一些方案尚处于起步和改进阶段[35]。随着肿瘤免疫学的发展及对肿瘤分子生物学研究的深入，免疫治疗成为了肿瘤转移治疗方面受关注的热点。CD4+CD25+FoxP3+调节性T细胞（Tregs）被定义为抑制性T细胞，其通过多种途径抑制肿瘤免疫，例如通过表达T淋巴细胞相关蛋白4（cytotoxic T-lymphocyte associated protein 4，CTLA-4）和分泌IL-10、TGF-β在免疫抑制中发挥重要作用。在生理状态下，Tregs有助于调节对自身抗原的免疫耐受，防止自身免疫，而在肿瘤中，Tregs通过抑制效应T细胞功能来抑制抗肿瘤免疫反应[36]。胰腺癌细胞表达CTLA-4、程序性死亡受体-1（Programmed cell death protein-1，PD-1）及程序性死亡受体-配体1（PD-L1）抑制T细胞功能[37]。

近来关于胰腺癌肝转移的免疫治疗方式也取得了一些进展。在针对免疫检查点分子的治疗方面，临床前和临床试验展现了一些希望。免疫检查点是指大量与免疫系统相连的抑制性通路，这些通路对于维持正常组织的免疫耐受十分重要，肿瘤会选择某些免疫检查点作为免疫抵抗的主要机制，尤其是针对肿瘤抗原特异性T淋巴细胞的免疫抵抗机制[38]。胰腺癌等肿瘤可利用免疫检查点抑制剂来阻断这一通路而重新激活机体抗肿瘤免疫反应。但免疫检查点抑制剂的单一疗法治疗胰腺癌肝转移的效果并不理想，而将免疫检查点抑制剂与化疗、肿瘤疫苗、T淋巴细胞增强剂联合使用治疗效果明显提升[39]。胰腺癌作为一种侵袭力强、预后差的肿瘤，其有效治疗的发展仍是一条艰辛之路，所幸是我们逐渐看见了一些希望。

6 结语与展望

胰腺癌肝转移是一个多因素、多事件、多基因综合参与的复杂过程，不可否认近年来其分子生物学研究方面取得了很大进展，但其在指导临床诊治及预后评估方面所起到的作用仍远远不够，亟待全面系统的深入研究。胰腺癌转移前肝脏微环境与胰腺导管癌细胞之间相互作用，激活HSC，启动纤维化反应，为胰腺癌肝转移创建土壤条件。近来研究表明外泌体对胰腺癌转移前肝微环境的形成作用重大，但胰腺癌细胞分泌外泌体所含的具体物质及其作用机制仍有待研究，这很有可能为胰腺癌早期诊断及靶向治疗提供一些新的思路。上皮间充质转化能力为胰腺癌细胞的移植创造了条件，血管、淋巴管的生成及胰腺癌细胞侵袭性、转移性的获得共同促进了胰腺癌肝转移的进展与发生。肿瘤免疫抑制作用为胰腺癌肝转移的发生扫清了重要障碍，免疫治疗方式的后续研究进展是值得我们努力与期待的治疗方向。希望随着人们对胰腺癌肝转移机制不断深入的研究与认识，该疾病的临床早期诊断、预后评估技能及靶向治疗效果能提到有效提升。