胰腺星状细胞在胰腺导管腺癌肿瘤微环境中的作用研究进展

翟永祥，王震侠

内蒙古医科大学附属医院 肝胆胰脾外科，内蒙古 呼和浩特 010050

胰腺导管腺癌（pancreatic ductal adenocarcinoma，PDAC）是一种恶性程度很高的致命性疾病，其早期症状不明显，没有特异性，相关症状直到疾病晚期才被发现，发病率和病死率居高不下，2020 年死亡率和发病率之比为0.82，5年生存率为5%[1]。到2022年，胰腺癌占所有癌症病例的3%和所有癌症死亡类型的8%[2]。肿瘤微环境在PDAC细胞的增殖和远处转移的过程中发挥着至关重要的作用，而PSCs是PDAC肿瘤微环境中重要的间质细胞。在疾病的发展过程中，胰腺星状细胞（pancreatic stellate cells，PSCs）不仅与PDAC细胞存在复杂的双向关系[3]，还与内皮细胞、免疫细胞之间相互作用，促进PDAC的发展。

1 PSCs的概述

Apte等[4]于1998 年首次分离出胰腺星状细胞。从那时起，人们开展了大量研究来了解PSCs在促进胰腺纤维化和癌症中的作用。多年来，人们普遍认为PSCs促进胰腺癌的生长、转移以及治疗抵抗。人体在健康状态下，PSCs处于静止状态，聚集在血管以及导管周围，主要位于腺泡周围，胞质中含有大量维生素A的脂滴，占胰腺实质细胞的4%～7%[4]，同时，PSCs通过分泌巢蛋白、波形蛋白、胶质纤维酸性蛋白和结蛋白来维持静止状态[5]。当胰腺受到慢性炎症、环境压力（例如氧化应激）、长期吸烟、饮酒、IL-1、IL-6、高血糖、趋化因子、细胞因子、生长因子[6]、自噬[7]、酸性肿瘤微环境[8]的影响，PSCs由静止状态转变为激活状态[9]。例如，PSCs在氧化应激的影响下，PSCs可以通过纤维调节蛋白介导的MAPK/AP-1 途径被激活，同时，在高血糖水平下会加剧PSCs中的氧化应激[10-11]。研究发现，PSCs的高自噬活性可以通过JAK2/STAT3 和PI3K/Akt/mTOR等不同信号通路激活[12-13]。此外，转化生长因子β（transforming growth factor β，TGF-β）和Sonic Hedgehog（Shh）可促进PSCs活化为肌纤维母细胞PSCs，IL-1α可促进PSCs活化为炎性PSCs。随着各种影响因素持续作用，癌细胞自分泌细胞因子和生长因子，通过细胞表面上的选定受体激活PSCs，从而达到永久激活状态[14]。因此，即使没有原始触发因素，PSCs也可以保持其激活状态，最终导致不可逆的病理性纤维化。

PSCs存在众多亚群，例如，以α-平滑肌肌动蛋白（α-smooth muscle actin，α-SMA）表达为标志的肌纤维母细胞PSCs，该亚群的细胞主要分泌胶原纤维并介导肿瘤微环境纤维化和缺氧。以炎症反应和间质高压为特征的炎性PSCs，通过募集免疫抑制细胞来诱导免疫抑制。研究发现，这两种细胞亚群功能互补，协同促进PDAC的发展[15]。PSCs的各类亚群与间质细胞相互作用，但机制尚未明确。因此，深入了解PSCs与癌细胞及其他肿瘤微环境中的间质细胞之间的相互作用，在改善癌细胞增殖、侵袭、转移以及治疗抵抗等方面起着至关重要作用。

2 PSCs与PDAC细胞之间的相互作用

越来越多证据表明，PDAC细胞可以募集和激活PSCs。癌细胞通过分泌血小板衍生因子对PSCs产生趋化作用，同时分泌大量旁分泌细胞因子，如TGF-β、Shh和IL-1以激活 PSCs。同时PSCs为癌细胞形成一个间质高压和缺氧的肿瘤微环境，协助癌细胞的增殖和治疗抵抗。此外，研究发现，小的非编码RNA（miRNA）也介导着PSCs和癌细胞之间的相互作用。癌细胞与PSCs的共培养导致miR-210的表达增加。但miR-210 的表达可以被ERK及PI3K/Akt信号通路途径的抑制剂抑制。而抑制miR-210表达降低了Vimentin和Snail-1 的表达以及细胞迁移，并增加了与PSCs共培养的癌细胞中β-连环蛋白的膜相关表达，表明其在调节EMT和癌细胞迁移中的作用[16]。

此外，PSCs刺激PDAC细胞增殖和侵袭，并抑制其凋亡，从而促进癌细胞存活。PSCs通过分泌TGF-β促进上皮-间质转化（epithelial mesenchymal transition，EMT）或通过Wnt/β-连环蛋白途径促进EMT诱导癌细胞发生侵袭[17]，可表现为上皮标志物（E-钙黏蛋白和细胞角蛋白）表达减少，间质标志物（波形蛋白）表达增加以及紧密连接蛋白Z0-1水平降低[18-19]。同时PSCs可分泌的Ⅰ型胶原蛋白，与癌细胞相互作用，加强了α2/β1整合素黏着斑激酶信号通路[20]，促进癌细胞的侵袭。除了分泌Ⅰ型胶原蛋白外，PSCs还表达半乳糖凝集素3、血小板反应蛋白-2、基质细胞衍生因子和神经生长因子，这些已被证明可促进癌细胞的侵袭[21]。此外，在缺氧条件下，PSCs外泌体衍生的miR-4465和miR-616-3p也可促进癌细胞的侵袭[22]。Bachem等[23]发现PSCs可促进癌细胞的生长增殖，在免疫功能低下的小鼠中使用皮下异种移植，当将PSCs共同注射到小鼠的侧腹时，癌细胞的生长速度会增加。注射两种细胞类型的小鼠产生的肿瘤明显大于单独注射癌细胞的小鼠，表现出肿瘤微环境纤维化增加以及癌细胞的增殖得到加强。据报道，PSCs还可以激活肥大细胞产生IL-13和类胰蛋白酶，刺激癌细胞和PSCs的增殖[24]。

3 PSCs与内皮细胞之间的相互作用

PDAC的一个显著特征表现为缺氧微环境，而PSCs的作用失衡可能会导致缺氧微环境的产生。PSCs能够表达几种促血管生成以及抗血管生成因子。其中促血管生成因子包括血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）和血管生成素-1，它们刺激内皮细胞的增殖和血管形成。在含氧量异常的条件下，PSC通过VEGF诱导内皮细胞增殖，然而在癌细胞出现的情况下，PSCs对内皮细胞的增殖作用受到抑制。血管抑制因子包括血管抑制素-1和内皮抑素，它们会抑制血管生成，PSCs维持着肿瘤微环境中血管生成的动态平衡[25]。而当这种平衡状态被打破，持续激活的PSCs产生大量的细胞外基质（extracellular matrix，ECM），导致其沉积并形成纤维化，压迫扭曲肿瘤微环境中的血管造成缺氧，而缺氧又会继续激活PSCs，从而产生更多的ECM，加重纤维化，形成缺氧-纤维化循环，此外缺氧能够增强PDAC细胞的遗传不稳定性和EMT[26-27]。缺氧激活的PSCs对骨膜蛋白、胶原蛋白Ⅰ、VEGF和纤连蛋白的表达增加。其中，骨膜蛋白是一种促进ECM合成的细胞黏附蛋白，促进缺氧-纤维化循环[28]。已有证据表明，缺氧状态下的PSCs比正常状态下的PSCs更能增强癌细胞的侵袭性，由于在缺氧状态下PSCs分泌结缔组织生长因子，使癌细胞免于凋亡并增强其侵袭性[29]。

4 PSCs与免疫细胞之间的相互作用

PDAC肿瘤微环境中浸润着各种类型的免疫细胞，如T细胞、B细胞、NK细胞、中性粒细胞、M2巨噬细胞以及髓源性抑制细胞（myeloid-derived suppressor cells，MDSCs）[30]。其中，CD8+T细胞浸润已被证明与患者的存活与预后息息相关，而巨噬细胞和中性粒细胞以及高水平MDSCs的浸润会降低生存率[31]。据了解，癌细胞可以通过产生粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子来抑制细胞免疫，逃避宿主的免疫系统。同时，PSCs也在这一过程中发挥一些间接作用。PSCs通过分泌趋化因子CXC配体12 对CD8+T细胞产生趋化作用，这可能解释了在肿瘤微环境中观察到被“隔离”的CD8+T细胞以及随后T细胞无法进入肿瘤周围区域的原因，最终阻碍了T细胞的抗肿瘤作用。此外一项体外研究表明，由PSCs表达的β-半乳糖苷结合凝集素（例如半乳糖凝集素-1）与N-乙酰乳糖胺结合诱导T细胞凋亡，从而抑制免疫反应，同时维持肿瘤免疫抑制微环境[32]。

肿瘤微环境中的巨噬细胞称为肿瘤周围巨噬细胞（tumor-associated macrophage，TAM），来源于迁移到微环境中的单核细胞，具有免疫抑制作用，同时巨噬细胞捕获PDAC衍生的外泌体，导致其极化为M2型，产生促癌因子[33]。此外，当静止状态下的PSCs与巨噬细胞系共培养时，星状细胞表现出与肌成纤维细胞形态一致的形态变化。在肝素结合EGF存在的情况下，许多与巨噬细胞共培养的星状细胞对于其活化标志物α-SMA表现为阳性。在同一项研究中，发现PSCs具有调节巨噬细胞功能的潜力，部分功能是通过PSCs分泌IL-6诱导多种细胞因子所导致的[34]。PSCs通过分泌炎症细胞因子（如IL-16）诱导MDSC迁移到胰腺癌肿瘤微环境，产生免疫抑制的作用，与此同时，持续的刺激信号以及缺氧导致这些细胞分化为TAM样细胞，具有较高的促肿瘤活性[35]。

5 治疗抵抗中的PSCs和PDAC细胞

肌纤维母细胞PSCs介导ECM的大量形成，产生致密的纤维化肿瘤微环境，并在PDAC细胞外形成生理屏障，保护癌细胞免受药物干预和免疫识别，导致治疗抵抗[36]，而炎性PSCs表达透明质酸合成酶1（hyaluronic acid synthase-1，HAS1）和HAS2，合成透明质酸（hyaluronan，HA），其中低分子HA诱导癌细胞迁移，高分子HA介导肿瘤间质形成高压环境，最高可达100 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa），形成物理屏障。间质中的高压环境压迫血管，导致血管塌陷，阻碍氧气、营养物质及治疗药物（例如吉西他滨）的输送，导致治疗抵抗[37]。同时，在ECM蛋白中，胶原蛋白I和纤连蛋白增加ERK1/2 磷酸化，减弱吉西他滨诱导的细胞周期停滞，并促进细胞增殖[38]。活化的PSCs通过旁分泌生长因子，例如胰岛素样生长因子1（insulin-like growth factor-1，IGF1）和IGF2、白血病抑制因子和肝细胞生长因子作用于癌细胞，通过促进有丝分裂和信号通路的过度激活来防止吉西他滨诱导的细胞死亡。此外，PSCs释放的代谢物脱氧胞苷与吉西他滨竞争脱氧胞苷激酶介导的磷酸化，保护癌细胞免受吉西他滨的毒性作用[39]。

6 小结与展望

PSCs作为PDAC肿瘤微环境的重要间质细胞之一，与肿瘤微环境中的其他基质成分存在着重要的相互作用，是PDAC的增殖、转移，治疗抵抗的过程中重要的参与者。同时，PSCs与其他间质细胞之间的相互作用也可作为胰腺癌治疗过程中的重要治疗靶点。但是，由于目前缺乏足够的临床试验以及PSCs与PDAC肿瘤微环境各种间质细胞的具体作用机制尚未完全明确，尤其是导致PDAC化疗抵抗的机制等问题还有待进一步研究，希望可以从PDAC肿瘤微环境角度完善治疗方案，提高患者的生存率。