炎性微環境與肝癌的研究范文

本站小編為你精心準備了炎性微環境與肝癌的研究參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

《腫瘤雜志》2015年第十一期

肝癌在世界范圍內位居引起腫瘤相關死亡病因的第3位［1］。由于手術后的局部復發和轉移，肝癌患者的5年生存率低于5%［2］。目前，其發病機制尚未完全明了。近年來，炎性反應與腫瘤間的關系越來越受到重視，在腫瘤中出現的炎性細胞和炎性介質也表明炎性反應與癌癥的核心能力獲得有關［3］。肝癌與炎性反應之間的關系成為學者關注的熱點。90%的肝癌由慢性肝臟損害發展而來，因此它是一種腫瘤周圍炎性微環境與腫瘤細胞之間相互作用引起的與炎性反應密切相關的腫瘤。肝癌基質環境由肝星狀細胞、巨噬細胞和內皮細胞等構成，他們對肝癌的啟動、進展和轉移有重要的作用。同時，腫瘤細胞也對這些細胞產生影響，構造一個適合維持腫瘤生長的微環境。肝癌細胞與這些基質細胞相互作用，產生許多炎性因子[如：白細胞介素（interleukin，IL）-6、IL-8、IL-17和腫瘤壞死因子-α（tumornecrosisfactor-α，TNF-α）等]，與腫瘤基質環境共同構成了有利于肝癌細胞增殖的炎性微環境。本文主要對炎性微環境中各種細胞因子和炎性細胞與肝癌發生間關系的研究進展進行綜述。

1炎性因子與肝癌發生和發展的關系

1.1IL在動物模型中，IL-6的表達與肝炎迅速進展為肝癌有關［5］。IL-8是單核細胞和淋巴細胞強有力的趨化因子，可以誘導腫瘤血管生成和轉移的發生［6］。研究顯示，缺乏IL-17，小鼠肝癌細胞的生長被抑制，而給予重組IL-17則可重新促進小鼠肝癌細胞的生長。IL-17促進肝癌細胞生長主要是通過抑制CD8＋T細胞的抗腫瘤反應實現的。研究表明，IL-17A誘導腫瘤細胞產生趨化因子配體5，促進髓源性抑制細胞（myeloidderivedsuppressorcell，MDSC）在趨化因子配體5/趨化因子受體2依賴性的腫瘤部位浸潤。IL-17A促進MDSC的抑制活性，增強腫瘤的免疫抑制。此外，作為一種正反饋，MDSC可誘導T細胞通過IL-1β和IL-23產生誘導分泌IL-17A的γδ-T細胞，IL-17A可提高MDSC產生IL-1β和IL-23的能力［7］。另外，IL-17還可以通過激活蛋白激酶B（proteinkinaseB，PKB，又稱Akt）通路，由IL-6/Janus酪氨酸蛋白激酶（2Janusprotein-tyrosinekinase2，JAK2）/信號轉錄激活因子（3signaltransducerandactivatoroftranscription3，STAT3）直接作用于肝癌細胞，發揮促進腫瘤的作用［8］。IL-8和IL-17可通過活化血管內皮生長因子（vascularendothelialgrowthfactor，VEGF）誘導新血管的生成。此外，它們還可以通過增強基質金屬蛋白酶（matrixmetalloproteinases，MMP）-2和-9的活性而增加惡性腫瘤潛在的轉移能力。肝癌組織中神經降壓素（neurotensin，NTS）表達上調，同時伴隨著肝癌組織中局部微環境炎性反應的上調和上皮-間質轉化（epithelial-mesenchymaltransition，EMT）發生的增多。90.91%的NTS（＋）的肝癌組織中存在IL-8，且其表達水平與NTS蛋白的表達水平呈顯著正相關，該現象提示在肝癌中NTS/IL-8信號通路的激活與肝癌局部微環境炎性反應加劇、EMT增多和預后不良有關。同時發現，肝癌組織中NTS和IL-8的表達水平共同上調者則VEGF和MMP-9的表達水平也上調［2］。在炎性微環境中，肝癌細胞通過p38絲裂原激活的蛋白激酶（mitogenactivatedproteinkinase，MAPK）、細胞外信號調節激酶l/（2extracellularsignal-regulatedkinasel/2，ERK1/2）和磷脂酰肌醇3-激酶（phosphatidylinositol-3kinase，PI3K）/Akt信號通路自動生成IL-8，其中p38MAPK是一個激活核因子-κB（nuclearfactorkappaB，NF-κB）信號通路和調節IL-8表達的核心因素［10］。IL-8的主要作用為（1）誘導EMT發生，增加腫瘤細胞的轉移和浸潤能力；（2）與JAK2/STAT3/鋅指轉錄因子Snail信號通路相關。因此，腫瘤組織中浸潤的巨噬細胞可以通過IL-8激活JAK2/STAT3/Snail信號通路從而誘導肝癌細胞發生EMT［11］。研究發現，根據腫瘤細胞分泌的IL-10水平將36例乙型肝炎誘發的肝癌患者分為低IL-10分泌組和高IL-10分泌組。在低IL-10分泌組腫瘤組織中，腫瘤浸潤淋巴細胞（tumorinfiltratinglymphocytes，TILs）群中包括較多增殖能力強且產生干擾素-γ（interferon-γ，IFN-γ）的細胞；而高IL-10分泌組腫瘤組織中TILs的增殖能力與腫瘤細胞分泌IL-10的水平呈負相關。在乙型肝炎病毒（hepatitisBvirus，HBV）誘導的肝癌中，腫瘤組織分泌低水平的IL-10，導致TILs的活性增強［12］。

1.2腫瘤生長因子-β（tumorgrowthfactor-β，TGF-β）和TNF-α在用二乙基亞硝胺誘導的小鼠肝癌模型中，TGF-β的表達水平上調。TGF-β可促進分化的Foxp3（＋）CD4（＋）T細胞在體外的增殖。然而，TGF-β受體特異性抑制劑Sm-16可阻斷TGF-β通路，抑制肝癌的進展，下調Foxp3（＋）CD4（＋）T細胞的比例。在肝癌患者中，Foxp3（＋）CD4（＋）T細胞與TGF-β之間也存在關聯，TGF-β的表達水平與肝癌的進展有關。TGF在肝癌的進展中是必須的，其通過介導Foxp3（＋）CD4（＋）T細胞極化而參與肝癌的進展過程［13］。肝細胞生長因子（hepatocytegrowthfactor，HGF）是由巨噬細胞分泌的，其與惡性腫瘤的轉移有關。TNF和HGF在腫瘤微環境中的過度表達與肝癌的低分化和微血管浸潤有關。肝臟炎性微環境可促進肝癌病理分級的下降和肝癌微血管的侵犯［14］。TNF-α可顯著誘導p38MAPK、ERK和Akt的磷酸化以及肝癌細胞分泌IL-8，IL-8在啟動促進腫瘤生長及影響患者預后的炎性微環境中起著至關重要的作用［10］。骨髓間充質干細胞在炎性反應的影響下可促進肝癌轉移。用IFN-γ和TNF-α預處理骨髓間充質干細胞后的上清液處理肝癌細胞可以模擬骨髓間充質干細胞對肝癌轉移的促進作用。用上述上清液處理肝癌細胞，可導致EMT發生，EMT的發生與骨髓間充質干細胞受細胞因子刺激后產生TGF-β有關。聯合應用IFN-γ和TNF-α可以上調骨髓間充質干細胞TGF-β的表達，促進肝癌的轉移及肝癌細胞EMT的發生，肝癌中出現EMT者無瘤間期更短且整體存活率更低。由此推測，在腫瘤炎性微環境中的骨髓間充質干細胞可以通過TGF-β誘導的EMT促進腫瘤的轉移［15］。

2炎性微環境中的細胞成分與肝癌發生和發展的關系

2.1肝星狀細胞（hepatocellularstellatecell，HSC）肝臟微環境在肝癌形成、發展和復發中起著重要的作用，目前認為肝臟發生肝癌和復發的潛在的原因主要是肝纖維化和肝硬化，炎性環境中的成分變化可促進肝癌的發展。特別因活化的HSC在肝纖維化和肝硬化中發揮關鍵作用，被認為與導致肝癌發生的微環境有關。對143例肝癌患者的組織標本進行免疫組織化學檢測發現，活化的HSC優先影響單核細胞群，將單核細胞群基因表達從促進炎性反應轉變為抑制免疫反應發生。此外，活化的HSC和單核細胞在肝臟微環境中相互作用，增強肝癌細胞遷移和腫瘤球形成的能力，從而促進腫瘤的侵襲性。肝癌細胞微環境中活化的HSC細胞和單核細胞的相互作用，在促進肝癌演進的過程中發揮重要的作用［16］。通過基質重塑和血管生成形成一個有利于腫瘤生成的微環境，與此同時肝細胞表型向可移動細胞變化。肝細胞和活化的HSC之間通過可溶性介質相互作用，在肝癌的進展中起著重要的作用。肝細胞與活化的HSC間的相互作用，可能對腫瘤局部微環境產生很大的影響，特別是MMPs介導的細胞外基質（extracellularmatrix，ECM）形成和血管生成，可促進腫瘤的生長和轉移。肝細胞與活化的HSC相互作用可誘導MMP2活化，增強ECM的重塑。研究發現，除VEGF和MMPs的表達上調外，HSC還可能通過招募除內皮細胞外的其他細胞（特別是免疫細胞），誘導趨化因子的表達增強，建立腫瘤生存的微環境［6］。肝癌細胞和HSC之間的交互作用在調整肝癌細胞的生物學行為方面作用較大。研究表明，CD147是肝癌細胞和HSC相互作用的關鍵分子。腫瘤條件培養液和CD147可促進細胞的增殖，激活HSCLX-2，使LX-2細胞平滑肌肌動蛋白-α（smoothmuscleactin-α，α-SMA）、I型膠原和基質金屬蛋白酶組織抑制劑-（1tissueinhibitorofmatrixmetalloproteinases-1，TIMP-1）的表達水平上調，從而使MMP2分泌增加。CD147可促進HSC的活化，是大鼠肝癌細胞和HSC相互作用的關鍵分子［17］。HSC重組ECM后造成的促炎性反應和促纖維化環境常可導致肝癌發生。給裸鼠模型聯合注射肝癌HepG2細胞和HSCLX-2后發現，腫瘤細胞的生長能力增強，說明肝癌HepG2細胞和HSCLX-2在腫瘤的進展中有交互作用。血管生成素是肝癌介導的HSC活化作用中的新成員，可加速肝癌的發展。肝癌細胞介導的血管生成素的分泌可誘導甚至加重HSC的活化，促進ECM重塑活化。相反，血管生成素的拮抗劑可能影響腫瘤微環境，減少血管形成和減緩裸鼠肝癌模型體內的腫瘤生長［18］。在酸性培養環境下，通過ERK可引起HSC的活化，活化的HSC和HSC分泌的骨橋蛋白（osteopontin，OPN）可促進肝癌細胞在體內外的轉移和遷移［19］。HSC在體內外通過上調VEGF的表達而促進血管的生成。研究發現，將小鼠肝癌H22細胞聯合活化的HSC注射至小鼠肝葉形成腫瘤后，應用免疫組織化學法檢測腫瘤組織中CD34和VEGF的表達，結果發現與單獨注射H22細胞組比較，H22細胞聯合活化HSC組形成的腫瘤有更強的細胞遷移和血管形成能力。且活化的HSC從肝癌原發腫瘤部位遷移至轉移部位［20］。HSC是形成肝癌腫瘤微環境的關鍵成分。與單純注射肝癌HepG2細胞的裸鼠相比，聯合注射肝癌HepG2細胞和HSCLX-2的裸鼠，腫瘤生長速度更快、腫瘤直徑和質量更大。由于腫瘤細胞增殖的增加和凋亡的減少，導致腫瘤細胞數量增加，腫瘤細胞與LX2細胞間的纖維連接增加，生成更多的腫瘤血管。因此，HSC對促進肝癌的生長有著重要的作用［21］。活化的HSC可促進肝癌細胞的生長，不僅可以提高腫瘤血管和淋巴管的生成，而且還可以顯著增加荷瘤小鼠脾臟、骨髓和腫瘤組織中免疫抑制細胞Foxp3（＋）CD4（＋）T細胞和MDSC的數量。在體外實驗中，與小鼠肝癌H22細胞共培養后，HSC可增加調節性T細胞和MDSCs的比例。HSC在肝癌微環境中，可通過增加免疫抑制細胞的數量而促進肝癌的進展［22］。對基質細胞衍生因子-1/趨化因子受體4軸在肝癌進展中作用的研究發現，基質細胞衍生因子-1和趨化因子受體4在HSCLX-2中的表達水平較高。肝癌HepG2細胞與HSCLX-2共培養或外源性給予基質細胞衍生因子-1后，肝癌細胞表現出發生EMT時，其遷移能力增強的特征；而敲除趨化因子受體4的肝癌HepG2細胞，其遷移能力減弱、EMT被抑制。因此，HSC可通過基質細胞衍生因子-1/趨化因子受體4軸促進肝癌細胞的侵襲能力。

2.2腫瘤相關巨噬細胞（tumorassociatedmacrophage，TAM）巨噬細胞是腫瘤組織中浸潤白細胞的重要組成部分，在肝癌的進展中起著關鍵作用。TAM的選擇激活與肝癌的發展有很大的相關性。T細胞免疫球蛋白分子3（Tcellimmunoglobulinmolecules3，Tim-3）在巨噬細胞中高表達，且在某些情況下可以調節巨噬細胞的功能。干擾巨噬細胞Tim-3的表達，可顯著抑制巨噬細胞的選擇激活，且在體外和小鼠體內都可抑制肝癌細胞的生長。阻斷IL-6表達可在體外逆轉Tim-3抑制肝癌細胞生長的效應。TAM對肝癌的發生、進展、血管生成、轉移及耐藥等發揮重要作用。TAM是肝癌組織中重要的免疫細胞亞群，可介導共抑制分子B7同源染色體3的表達，共抑制分子B7同源染色體3通過調節STAT3信號通路而介導TAM向M2型TAM極化，加速肝癌的發展［26］。在裸鼠肝癌原位模型中，注射M2型巨噬細胞的肝癌體積較大，是對照組的3.26倍。在體外實驗中，與M2型巨噬細胞共培養的肝癌MHC97L細胞增殖迅速，且遷移能力也增強，二者分別增加了1.3倍和3.2倍。在肝癌患者中，由肝癌細胞誘導的M2型巨噬細胞源性的C-C類趨化因子22可以顯著提高腫瘤的轉移能力和血管浸潤能力。M2型巨噬細胞和C-C類趨化因子22可以通過Snail途徑激活和提高肝癌MHC97L細胞的EMT能力［27］。與巨噬細胞共培養后，肝癌細胞的轉移和侵襲能力增強，并可上調Snail和N-Cadherin的表達，下調E-Cadherin的表達，且在巨噬細胞共培養體系中IL-8的表達水平上調［11］。

2.3內皮細胞內皮細胞在血管生成過程中有重要作用。當人臍靜脈內皮細胞（humanumbilicalveinendothelialcells，HUVECs）中過表達微RNA-302c時，HUVECs細胞的遷移能力下降，內皮細胞-間充質細胞轉換（endothelial-to-mesenchymaltransition，EndMT）標志的表達發生改變，血管內皮-鈣黏蛋白的表達上調，β-catenin、成纖維細胞特異蛋白（1fibroblastspecificprotein1，FSP1）和α-SMA的表達下調。當肝癌細胞和過表達微RNA-302c的HUVECs共培養或聯合注射裸鼠時，肝癌細胞的生長被抑制；當微RNA-302c被抑制時，則出現相反的結果。肝癌細胞分泌的VEGF、表皮生長因子（epidermalgrowthfactor，EGF）和血小板衍生生長因子（plateletderivedgrowthfactor，PDGF）可以將臨近非腫瘤組織中的內皮細胞、血循環中的內皮細胞和骨髓的內皮祖細胞吸引到尚未形成血管的部位［29］。肝癌細胞尤其是鄰近腫瘤壞死區域的肝癌細胞通常高表達VEGF，VEGF的表達水平上調可以促進新生血管的生成。從肝癌組織中分離獲得的內皮細胞具有抗化療和抗血管生成抑制劑的作用，且與腫瘤高轉移有關［25］。混合注射HUVECs和肝癌MHCC97H細胞的裸鼠較單純注射MHCC97H細胞者皮下成瘤能力更強；經檢測發現，與細胞侵襲和轉移有關的基因表達水平明顯上調。體外實驗中，相比用內皮細胞基底培養液培養的肝癌MHCC97H細胞，收集HUVECs條件培養液后加入肝癌MHCC97H細胞，發現其增殖、侵襲和轉移能力增強，同時條件培養液激活了肝癌細胞的PI3K/Akt和ERK1/2通路。內皮細胞在加強肝癌細胞生存、侵襲和轉移能力中發揮作用［32］。

3結語

炎性反應與腫瘤的發生關系密切。在腫瘤發生的過程中，多種炎性因子和細胞參與構成腫瘤發生的炎性微環境，其中各種細胞和細胞因子通過不同的作用機制與腫瘤細胞之間互相影響，為腫瘤細胞提供一個“合適的”炎性微環境，并參與腫瘤的發生、侵襲和轉移過程。肝癌的發生和發展是多因素共同作用的結果，對炎性反應與肝癌間關系的研究也從單一因子的研究發展到對炎性反應和腫瘤發展過程中各個因子之間的聯系和相互作用的研究，為進一步闡明肝癌發生的分子生物學機制和為肝癌的治療提供新的靶點和新的方法。

作者：王鳳梅 李超 賈文玲 楊雪蓮 單位：甘肅省武威腫瘤醫院 肝病科 胸外科