前列腺癌基質與疾病進展相關性的研究進展

李義峰，孫宏斌

前列腺癌(prostate cancer，PCa)在抗雄激素治療后易獲得治療抵抗特性，預后極差，基質－上皮細胞的相互作用被認為是PCa的重要病因學機制。然而，長期以來，針對非激素依賴性前列腺癌(AI PCa)的研究集中于上皮細胞，而很少關注抗雄激素條件下基質細胞的作用。研究已證實，PCa基質中分布著一類稱之為被“激活”的成纖維細胞——癌相關成纖維細胞(cancer-associatedfibroblast，CAF)，其在抗雄激素條件下對PCa上皮細胞產生重要影響［1-2］。深入研究CAF生物學特性有助于提高對PCa生長特性的認識并開拓治療新思路和新方法。本文就此做一綜述。

1 前列腺組織中基質細胞的分布和差異性

1.1 正常前列腺組織中的基質細胞 前列腺為雄激素依賴性靶器官，含有基質和上皮組分，兩者間相互作用(cross-talk)，在前列腺生長發(fā)育、功能維持和疾病發(fā)生中發(fā)揮重要作用。前列腺基質中主要有兩型細胞:一種是α肌動蛋白陽性而vimentin陰性的平滑肌細胞，另一種是α肌動蛋白陰性而vimentin陽性的平滑肌細胞。前者命名為平滑肌細胞，后者則稱為成纖維細胞(或纖維母細胞)?；|細胞的形態(tài)是多形性的間葉細胞，其細胞表型可隨內環(huán)境的改變而發(fā)生變化。在正常前列腺組織中，腺體與基質的比例約為2∶1，且基質中多分布平滑肌細胞，成纖維細胞數(shù)量則相對較少。然而，對前列腺導管系統(tǒng)的研究發(fā)現(xiàn)，在導管不同部位，基質細胞分布存在異質性。在解剖定位上，導管系統(tǒng)近、遠端分別對應于前列腺的移行帶和外周帶［3］。普通光鏡下通常不能很好地鑒別移行帶和外周帶的上皮和基質細胞，但沿尿道縱行方向的切面可觀察到以基質平滑肌細胞密度為顯著特點的二者交界面，即移行帶間質致密，外周帶疏松，亦即導管近端分布平滑肌細胞，遠端分布大量成纖維細胞，而導管遠端(外周帶)也正是PCa易發(fā)生的部位。對正常大鼠前列腺導管系統(tǒng)的研究發(fā)現(xiàn):導管各部位雙氫睪酮(DHT)的濃度并無差異性，即近、遠端細胞接受同等量的雄激素刺激，但細胞的反應性卻不同，在近端區(qū)，雄激素通過平滑肌細胞旁泌TGF-β1誘導上皮細胞凋亡;而在遠端區(qū)，通過成纖維細胞分泌EGF等促進上皮增殖。這就提示了基質－上皮的相互作用，即上皮細胞的行為受到基質的影響，基質細胞是關鍵因素［4］。

1.2 良性前列腺增生組織中的基質細胞 良性前列腺增生(BPH)是以基質增生為主的疾病，發(fā)生在移行帶區(qū)，BPH基質中主要分布平滑肌細胞。但Lin等［5］觀察了人BPH的基質細胞，發(fā)現(xiàn)平滑肌細胞存在功能變性，表現(xiàn)為重鏈肌球蛋白(MMHC)的含量顯著減少。Ishigooka等［6］證實BPH間質中平滑肌細胞相對減少而成纖維細胞大量增殖。其他的病理觀察也證實成纖維細胞在BPH移行帶聚集成團，并形成纖維瘤樣結構［7-8］，這和正常導管近端(移行帶)多見平滑肌細胞分布明顯有別，提示成纖維細胞有向移行帶遷移和重新聚集的現(xiàn)象，但機制尚不明了。前列腺導管中段的基質細胞具有向兩端細胞分化的功能，體外培養(yǎng)條件下，若細胞培養(yǎng)有利于刺激細胞增殖，則平滑肌細胞可進一步轉化為成纖維細胞，反之，成纖維細胞有向平滑肌細胞轉化的潛能。基質細胞一旦變異，上皮細胞的生物學行為將隨之發(fā)生改變。此即為經典的基質－上皮旁分泌作用。

1.3 前列腺癌組織中的基質細胞 雄激素是BPH和PCa最為關鍵的始動因素之一。但有趣的是，在同一雄激素水平刺激下，BPH僅發(fā)生在移行帶而PCa多發(fā)生在外周帶，即移行帶的基質和上皮細胞易發(fā)生良性增生傾向，而外周帶上皮細胞更易惡變，此背后應當存在更深層次的作用機制和環(huán)節(jié)。有研究發(fā)現(xiàn)，肽類生長因子對前列腺基質細胞的增殖及分化具有重要作用:bFGF通常以自分泌形式促進基質細胞增殖，而 TGF-β1是主要的負性調控因子。在去勢的實驗狗中，bFGF隨雄激素水平下降呈同步下降，而 TGF-β1 卻表達上調［9］。另外，雄激素還可通過TGF-β1誘導成纖維細胞向平滑肌細胞表型轉化，而bFGF卻可阻斷之，兩者的比值決定了基質細胞的增殖或分化。有人將源自PCa的基質細胞與BPH上皮細胞系BPH-1共同培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)BPH-1出現(xiàn)惡性上皮細胞的特征，甚至和正常膀胱移行上皮細胞共同培養(yǎng)也發(fā)現(xiàn)移行上皮細胞出現(xiàn)惡性表型［10］，而正常前列腺和BPH基質細胞間卻無此作用，這表明PCa基質細胞的生物學行為已發(fā)生顯著改變。病理學研究進一步證實，PCa基質細胞不同于正常前列腺基質細胞。PCa基質改變類似于組織創(chuàng)傷和炎癥修復。其細胞外基質(ECM)不僅發(fā)生重新塑形，同時基質中出現(xiàn)大量新生血管、炎性細胞及一類稱之為被“激活”的肌成纖維細胞，此類細胞又稱為癌相關成纖維細胞(CAF)，通過旁泌多種細胞因子、黏附因子等在腫瘤惡性進展中發(fā)揮作用。因此可認為外周帶上皮細胞易癌變可能與此有著必然的“質”的聯(lián)系。但目前尚不清楚基質的變化是先于上皮的惡變，還是上皮的癌變導致基質細胞表型改變。但可以肯定的是，基質中CAF的出現(xiàn)增加了PCa惡性表型，這對于臨床有極重要的實際意義。

2 前列腺癌基質與疾病進展的相關性

2.1 CAF與PCa進展的相關性 前列腺癌基質與疾病進展的相關性主要體現(xiàn)在PCa基質中的CAF。Hayward等［10］于1997年報道了PCa基質中表達α-平滑肌肌動蛋白(α-SMA)的成纖維細胞型，而正常組織成纖維細胞不表達α-SMA。這和其他學者在乳腺癌、肺癌中的發(fā)現(xiàn)相似，其被稱為活化的或被激活的癌相關成纖維細胞。經病理學證實，此活化的PCa基質中含有共陽性表達α-SMA、波形蛋白(vimentin)的(肌)成纖維細胞、膠原組分、微血管和免疫細胞等，而平滑肌細胞則顯著減少，這和正常及BPH基質細胞有著顯著不同。近年來，越來越多的研究發(fā)現(xiàn)基質CAF在PCa疾病進展中發(fā)揮重要作用。Tomas等［11］觀察了根治性切除術后 PCa組織中CAF的表達情況，發(fā)現(xiàn)CAF不僅與患者預后直接相關，在同一Gleason 7分的PCa中，檢測CAF還有助于發(fā)現(xiàn)那些易出現(xiàn)生化復發(fā)的高?；颊摺Ｍ瑫r，PCa基質中的CAF生物學特性及基因學表達均與BPH基質細胞存在顯著差異性［12］。CAF也可通過促發(fā)新生血管生成等促進PCa細胞生長、局部侵犯和遠處遷移［13］。此外，Ayala 等［14］報道 PCa 組織中CAF的表達可作為根治性切除術后前列腺特異性抗原(PSA)生化復發(fā)的獨立預后指標，CAF表達高的患者通常預后較差，臨床多伴骨、肺等遠處轉移，無瘤生存期明顯縮短。目前普遍認為，PCa基質中CAF表達高者將加速PCa疾病進展和遠處轉移，與預后直接顯著相關。

2.2 CAF與PCa激素治療抵抗的相關性 在PCa組織中，CAF表達雄激素受體，此點顯著不同于其他惡性實體瘤。在抗雄激素條件下，CAF和PCa上皮細胞一樣，同樣會因激素環(huán)境的變化而產生應答反應［15］。在正常前列腺組織中，抗雄激素可致基質和上皮快速凋亡且作用持久，在成年犬的動物實驗中也證實了這點。但深層次研究發(fā)現(xiàn)，前列腺不同區(qū)域基質細胞對雄激素撤除的應答反應并非完全一致。曾有報道，前列腺外周帶基質成纖維細胞在不同年齡段隨雄激素水平下降有功能活躍趨勢［16］，而外周帶正是PCa易發(fā)生的部位。在鼠源性Dunning PCa動物模型中，去勢后28天，基質中雄激素受體(AR)表達并非和上皮細胞一樣“同步”減少，基質中膠原纖維增加，出現(xiàn)大量新生血管，呈現(xiàn)出對雄激素剝脫治療不敏感性特征［17］。表明在抗雄激素條件下，PCa基質細胞本身可產生“適應性”變化;而聯(lián)合靶向PCa基質細胞的腫瘤治療策略可顯著提高PCa動物模型的外科去勢效果，提示CAF極有可能在AI PCa進程中發(fā)揮重要作用。以往AI PCa的研究主要集中于PCa上皮細胞，例如發(fā)現(xiàn)了雄激素受體基因突變、擴增、甲基化，以及原癌基因激活、抑癌基因失活等，很少關注抗雄激素條件下基質細胞在其中的作用。體外研究發(fā)現(xiàn)，雄激素對前列腺上皮細胞并無直接刺激作用，還需要基質細胞來介導。去勢可致成年大鼠前列腺上皮快速凋亡，但此作用需依賴基質成纖維細胞旁分泌TGF-β［18］。當成纖維細胞TGF-βⅡ型受體基因被敲除后，再行睪丸切除(去勢)，前列腺上皮細胞凋亡率則顯著減少，呈現(xiàn)出雄激素去除抵抗性特征。在雄激素－基質－上皮作用軸中，基質細胞起關鍵調控作用，當基質細胞變異時，上皮細胞對雄激素的應答反應將發(fā)生改變。CAF與晚期PCa患者抗雄激素治療的臨床相關性研究，目前文獻報道較少［19-20］，且僅是集中于研究基質細胞AR的表達及變化。在AI PCa患者的組織標本中，可檢測到基質細胞AR表達量明顯下調的現(xiàn)象［21］。以往認為 PCa過渡到在 AI PCa階段時，腫瘤細胞已與基質細胞不相關，但近年研究不支持此觀點。Ohlson等［22］觀察了PCa患者去勢治療后組織標本中 IGF-1(胰島素樣生長因子)、IGF-1mRNA水平的變化，發(fā)現(xiàn)IGF-1主要源于PCa基質，IGF-1 mRNA水平在去勢治療后迅速下降;但若治療前PCa基質中AR表達低者，則去勢后IGF-1 mRNA水平下降不明顯，而IGF-1具有顯著抑制上皮細胞凋亡的作用。表明PCa基質中AR表達低者，患者對去除雄激素治療的敏感性差。Ishii等［23］發(fā)現(xiàn)在低雄激素水平環(huán)境下，即使是正常大鼠生殖竇基質細胞仍可促進AI PCa細胞生長，以上均顯示基質細胞在PCa疾病進程中有著重要作用。Li等［20］在裸鼠體內AR陽性和陰性的前列腺基質永生化的端粒酶細胞系中，對激素依賴性和非依賴性前列腺癌基質AR進行分析，發(fā)現(xiàn)無論在體外還是體內，基質中AR表達高者，腫瘤的生長抑制作用就越明顯。表明PCa基質細胞AR的表達對腫瘤生長呈現(xiàn)負性調控作用。Wikstrom等［21］也做了相關研究，同樣也證實PCa基質中AR陽性細胞百分比與其Gleason評分、腫瘤大小、腫瘤分期、轉移等呈負相關，通過COX多元線性回歸分析發(fā)現(xiàn)PCa基質中AR表達水平可作為一獨立的預后因子。以上的研究對PCa抗雄激素治療失敗帶來了新的啟迪，基質AR作為新型靶向目標可能對雄激素非依賴性PCa帶來新的治療手段。

目前，臨床評估PCa患者抗雄激素治療的敏感性和持續(xù)時間主要基于首次PSA反應，然而患病個體不同，此標準并無絕對價值。尤其是Gleason 6～7分的PCa患者，其個體差異更大，臨床更是難以有效評估。對此類患者，發(fā)現(xiàn)CAF表達高者給予臨床早期干預，可能對改善其預后有重要意義。其分子調控機制值得深入研究。另有研究發(fā)現(xiàn)，源自PCa的CAF與良性前列腺上皮細胞BPH-1重組后，CAF可誘導BPH-1出現(xiàn)惡性上皮細胞的特征［16］，表明CAF生物學特性已發(fā)生顯著改變。目前不清楚抗雄激素治療后CAF是否仍有此作用，還有待于實驗研究進一步證實，若此得到論證，則可為AI PCa治療開發(fā)新途徑和新方法。

3 展望

早期PCa可以通過前列腺癌切除術得到根治。晚期PCa治療的金標準則為抗雄激素治療，但很快就會過渡到AI PCa階段，此為治療的難點。以往研究大多集中在上皮的基因結構和表型的變化，如今，腫瘤基質在惡性腫瘤進展中的作用成為研究熱點。我國晚期PCa患者比重大，因此，研究腫瘤基質在晚期PCa中的作用具有重要意義。在晚期PCa基質中CAF為最重要的一類基質細胞，在抗雄激素條件下，CAF發(fā)生了哪些變化，又是如何影響上皮細胞，目前還知之甚少，進一步深入研究對于提高AI PCa生長特性的認識具有重要意義。而聯(lián)合基質和上皮的靶向治療可能對AI PCa的療效更佳。

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