肿瘤微环境与卵巢癌化疗耐药机制的研究进展

马亚南，吴楠，金焰

(中国遗传资源保护与疾病防控教育部重点实验室，哈尔滨医科大学医学遗传学研究室，黑龙江哈尔滨150081)

在全球女性与癌症相关的死亡原因中，卵巢癌(ovarian cancer，OC)位于第5位。在所有妇科恶性肿瘤中，卵巢癌的死亡率最高。2020年，我国女性卵巢癌新发病例为55 342例，死亡37 519例。其中上皮性卵巢癌(epithelial ovarian cancer，EOC)在全世界恶性肿瘤死亡中占第7位。对化疗药物耐药性的产生，是卵巢癌治疗失败的重要原因。

肿瘤微环境(tumor microenvironment，TME)与卵巢癌的化疗耐药密切相关。卵巢癌是一种以独特方式生长的实体肿瘤，它在腹腔内发展、转移和复发，从而形成具有腹水、低氧和低血糖水平的独特微环境。与其他恶性肿瘤相比，积液多发生在晚期，卵巢癌TME的特征是早期伴有腹水/腹膜液，肿瘤细胞可以通过腹膜扩散并形成转移灶。EOC主要在腹膜腔内扩散，并经常伴有大量(恶性)腹水。这种腹水富含促进肿瘤的可溶性因子、细胞外囊泡、脱落癌细胞以及大量的免疫细胞，如自然杀伤(natural killer，NK)细胞、T细胞和肿瘤相关巨噬细胞(tumor-associated macrophages，TAM)，此外腹水量的增加可以促进肿瘤适宜性微环境形成，从而使卵巢癌发生化疗耐药。

1 肿瘤微环境的主要成分

肿瘤微环境包括多种细胞类型(内皮细胞、成纤维细胞、免疫细胞等)和细胞外成分(细胞因子、生长因子、激素、细胞外基质等)，这些成分围绕肿瘤细胞并被血管网络营养。

1.1 脉管系统

新血管的生成在肿瘤生长和转移中起着至关重要的作用，与正常血管相比，肿瘤内脉管系统的结构和功能特性易发生改变，极易造成缺氧和营养供应的缺失。缺氧会导致肿瘤细胞内基因表达的改变，从而增加细胞存活率和对凋亡诱导的抵抗力，导致耐药的产生。脉管系统的这种变化会产生独特的肿瘤微环境，最终影响治疗反应。

1.2 癌症相关的成纤维细胞

癌症相关的成纤维细胞(cancer-associated fibroblasts，CAF)是一种永久激活的成纤维细胞，被认为具有强大的肿瘤调节作用，并在肿瘤耐药性的形成中发挥关键作用。CAF占TME基质细胞的很大比例，是TME中的重要细胞成分，其不仅对肿瘤的进展提供支持而且是少数癌细胞逃避治疗的关键信号。

CAF的来源有3种：①驻留的成纤维细胞；②骨髓间充质干细胞；③肿瘤基质内的驻留上皮或内皮细胞。CAF激活后会执行以下功能，包括细胞外基质的合成和分泌以及蛋白水解酶的释放，从而导致肿瘤微环境重塑。此外，CAF是生长因子、细胞因子和肝细胞生长因子的重要来源，它们共同促进肿瘤生长，血管生成和治疗抵抗力。

成纤维细胞促进胶原蛋白IV、原纤维蛋白-1和细胞周期蛋白E等基质蛋白的扩增，这些蛋白通过多种信号通路参与卵巢癌化疗耐药。癌相关成纤维细胞是炎症性肿瘤微环境中间充质细胞的主要成分。它们直接与癌细胞或分泌性细胞因子接触，通过参与上皮-间质转化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)直接或间接促进化疗耐药性。

1.3 免疫细胞

免疫细胞包括天然免疫细胞和适应性免疫细胞。天然免疫细胞包括巨噬细胞、肥大细胞、嗜中性粒细胞、树突状细胞、髓样来源的抑制细胞和自然杀伤细胞等。适应性免疫细胞包括T细胞和B淋巴细胞，通过直接接触或通过趋化因子和细胞因子信号与肿瘤细胞相互作用。重要的是，免疫细胞既可促进也可阻抑化疗效果，并且可以改变其激活状态和在TME中的定位。

TAM是TME中治疗反应的关键调节剂。在实体瘤中，TAM的主要来源是循环单核细胞，而不是在肿瘤内部的常驻巨噬细胞。骨髓中的单核细胞衍生自骨髓祖细胞，它们可以通过血液循环进入肿瘤，然后分化为巨噬细胞。巨噬细胞可根据其极化状态分为M1和M2亚型。M1巨噬细胞可被Th1细胞因子干扰素γ和微生物产物激活。相反，M2巨噬细胞因Th2细胞因子而分化。M1巨噬细胞被认为具有杀肿瘤作用，而M2巨噬细胞则促进肿瘤发生。M1和M2型TAM均可塑且可逆。在卵巢癌中，肿瘤微环境在TAM的功能极化调节中起着重要作用。体外和体内实验表明，TAM介导了对多种化疗药物的耐药性。

1.4 肿瘤相关内皮细胞

肿瘤相关内皮细胞(tumor-associated endothelial cells，TECs)与正常上皮细胞的不同之处在于对增殖、迁移、生长因子和化学治疗药物的反应。越来越多的证据表明，肿瘤细胞会触发TECs的免疫抑制活性，从而影响抗肿瘤免疫力和化疗抵抗。

TECs降低E-选择素(E-selectin)、细胞间黏附分子1(intercellular adhesion molecule 1，ICAM1)、ICAM2和血管细胞黏附分子1的表达，从而破坏肿瘤特异性细胞毒性T细胞募集到肿瘤病变中。此外，TECs选择性地允许免疫抑制性髓样细胞从血液迁移到肿瘤中，从而削弱了抗肿瘤免疫反应。TME中的TECs还可以通过表面免疫抑制性蛋白的表达来抑制T细胞功能，抑制蛋白包括程序性细胞死亡配体PDL1和PDL2。TECs还可以释放影响T细胞反应和治疗的可溶性因子，包括前列腺素E2、白介素-6(interleukin-6，IL-6)、转化生长因子β(transforming growth factor β，TGF-β)和血管内皮生长因子，抑制机体的免疫反应。

1.5 细胞外基质

细胞外基质(extracellular matrix，ECM)在卵巢癌组织中的基质比例可高达83%。与正常组织相比，肿瘤基质与TME内所有细胞类型产生的ECM改变有关，从而导致复杂的纤维网络。ECM不仅在肿瘤的侵袭和迁移中起重要作用，而且也会影响药物治疗的敏感性。

ECM的成分包括胶原蛋白、纤连蛋白、层黏连蛋白、玻连蛋白、腱生蛋白-C等。ECM的组成成分、细胞间相互作用以及肿瘤细胞结构构成了药物输送的物理障碍。具有良好胶原蛋白网络和较小体积EC外，通过将药物与ECM的成分结合而隔离药物也可以达到抑制药物渗透到肿瘤的更深区域的目的。

2 卵巢癌的化疗耐药性

卵巢癌的首选化疗药物是铂类和紫杉醇，并且大多数卵巢癌患者对首选的铂类和紫杉醇化疗初次治疗均敏感。但不幸的是，大多数患者会在6~12个月内复发并死于化疗耐药。

化疗耐药，即肿瘤对抗肿瘤药物细胞毒性敏感性的丧失，是癌症患者临床治疗中的主要限制因素。卵巢癌细胞的化疗耐药严重制约了抗肿瘤药物效能的发挥，这是卵巢癌治疗失败的重要原因。大部分原发性卵巢癌在化疗之初能够对抗肿瘤药物产生反应，但通常随后便会由于先天或后天耐药的克隆扩增而成为难治性卵巢癌，最终发展为复发性耐药卵巢癌。

3 肿瘤微环境介导的卵巢癌耐药

卵巢癌与TME之间的相互作用使得癌细胞可以逃避凋亡并产生耐药性。肿瘤微环境介导卵巢癌耐药仅在癌细胞与微环境接触时出现，当从微环境中移出时，它们则可以恢复药物敏感性。本文对其机制的探究将从以下三方面展开。

3.1 可溶性因子和基质细胞介导的卵巢癌耐药性

TME富含肿瘤细胞或基质细胞分泌的细胞因子和生长因子等各种可溶性因子，这些可溶性因子与基质细胞均有助于卵巢癌耐药性的发生。

已经报道的可溶性因子介导的卵巢癌耐药主要包括：转化生长因子β(transforming growth factor β，TGF-β)超家族成员骨形态发生蛋白9(bone morphogenetic protein 9，BMP-9)在卵巢癌中可以促进癌细胞增殖和EMT，从而导致顺铂耐药。在卵巢癌干细胞中，缺氧和阿霉素(adriamycin，ADR)可以诱导转录因子低氧诱导因子2α(hypoxia inducible factor 2α，HIF-2α)过表达，HIF-2α可以促进人乳腺癌抗性蛋白的表达和ADR转运从而导致ADR耐药。另外在卵巢癌组织中，CAFs通过JAK2/STAT3通路刺激分泌细胞因子IL-6并进一步激活EMT，最终增强紫杉醇耐药。

同样，基质细胞对卵巢癌的化疗耐药也有贡献。已有研究表明，基质细胞含量升高也将导致肿瘤对化疗药的敏感性下降，在高间质细胞比率患者中，60%的患者出现铂耐药性复发，明显高于低间质细胞比率的患者，且证明高基质细胞比率是铂耐药性复发的阳性指标。另外一项研究表明脂肪间充质干细胞(adipose tissue-derived stromal cells，ADSC)与EOC细胞间接共培养导致了较低水平的Caspase-3激活，同时导致胞内低水平铂积累，进而导致顺铂耐药。

3.2 细胞黏附介导的卵巢癌耐药性

肿瘤细胞与微环境的结合被认为是治疗抗性的开始，称为细胞黏附介导的耐药性(cell adhesion-mediated resistance，CAM-DR)。肿瘤细胞与基质的附着可能触发几种信号传导途径，导致对抗癌疗法的敏感性降低。

细胞黏附介导耐药涉及的信号通路较多，目前已报道的信号通路主要包括COL1/ITGB1、c-Met/PI3K/AKT和葡萄糖调节蛋白78(glucoregulatory protein 78，GRP78)信号通路，这些通路的激活减轻了紫杉醇对细胞增殖的抑制作用和细胞凋亡，从而导致了卵巢癌化疗耐药性的产生。另外有研究报道，在卵巢癌的临床标本中，较高的耐药性和较差的预后与CAM-DR相关标志物(如CD44、CD147、α5或β1整合素亚基)呈正相关。

3.3 免疫反应介导的耐药性

TAM介导肿瘤治疗的耐药性，机制主要包括以下几方面。第一，顺铂和卡铂化学疗法，通过刺激肿瘤细胞和诱导分泌IL-10促进巨噬细胞M2型极化，巨噬细胞来源的IL-10抑制树突状细胞中IL-12的表达，从而阻断有效适应性反应的激活；第二，TAMs可以增强癌症干细胞(cancer stem cells，CSCs)的肿瘤干性，保护CSCs免受化疗损伤，从而促进了治疗耐药性；第三，TAM来源的组织蛋白酶可能会减弱癌细胞的化学治疗反应；第四，TAMs可以诱导胞苷脱氨酶上调，其在转运至癌细胞后会消耗肿瘤胞内化疗药物，从而介导获得性化疗耐药。

卵巢癌中铂类耐药性由癌细胞和肿瘤微环境共同介导。癌细胞中上皮-间质转化程序的激活可能导致抗性克隆的富集。这些过程可能会受到肿瘤相关巨噬细胞的影响，巨噬细胞是高度可塑性的细胞群体，通过形成微环境卵巢癌细胞参与肿瘤的发展和对治疗的反应。

卵巢癌细胞系耐药性的发展伴随着迁移，克隆形成和转录因子表达上调，并与细胞干性和EMT有关。卵巢癌细胞使巨噬细胞向M2型分化，而巨噬细胞在顺铂敏感癌细胞中可诱导EMT和干性相关基因表达。有研究者将卵巢癌中外泌体与巨噬细胞共培养，发现miR-1246转移到M2型巨噬细胞，然后通过Cav1/p-gp/M2型巨噬细胞轴促进化疗耐药性。在人类卵巢癌中，TAM浸润和CCR2表达与肿瘤细胞中的ZEB1相关，其中CCL2和CD74是卵巢癌患者不良预后的标记物，并且TAM中的ZEB1是人类卵巢癌存活率较低的一个因素。

另一项研究证明，成纤维细胞与效应T细胞之间相互调节，从而影响了高级别浆液性卵巢癌中癌细胞对顺铂的反应。成纤维细胞释放硫醇，而导致细胞内谷胱甘肽水平升高和肿瘤细胞中铂DNA的积累减少，由此产生了非遗传性肿瘤耐药性，此耐药性可通过外源性补充干扰素γ或激活的CD8T细胞加以克服。

4 结语

肿瘤微环境与卵巢癌化疗耐药性密切相关，耐药机制主要包括可溶性因子和基质细胞介导的耐药性、细胞粘附介导的耐药性和免疫反应介导的耐药性三方面。卵巢癌耐药的产生大大降低了患者的生存时间导致了高的死亡率，因此解决化疗耐药性显得尤为重要。目前对肿瘤微环境耐药的研究尚在进行中，并且有可能成为卵巢癌化疗耐药性产生的重要机制。随着对肿瘤微环境的深入研究，它将为卵巢癌化疗耐药的机制探究和解决方案带来新的思路和希望。