成纖維細(xì)胞與成纖維細(xì)胞激活蛋白在結(jié)腸癌中的研究進(jìn)展

潘理會，佟曉波，李春輝

（1.承德醫(yī)學(xué)院，河北承德 067000；2.承德醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院）

成纖維細(xì)胞與成纖維細(xì)胞激活蛋白在結(jié)腸癌中的研究進(jìn)展

潘理會1，佟曉波1，李春輝2

（1.承德醫(yī)學(xué)院，河北承德 067000；2.承德醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院）

結(jié)腸癌；成纖維細(xì)胞；成纖維細(xì)胞激活蛋白

腫瘤發(fā)生、發(fā)展是一個錯綜復(fù)雜的生物學(xué)過程，不僅是實(shí)質(zhì)細(xì)胞本身的惡性轉(zhuǎn)變，還有賴于腫瘤微環(huán)境的作用。腫瘤微環(huán)境一般由間質(zhì)細(xì)胞、細(xì)胞外基質(zhì)（extracellular matrix， ECM）和血管構(gòu)成，其中成纖維細(xì)胞（normal fibroblasts，NFs）是主要的間質(zhì)細(xì)胞，在微環(huán)境中與癌細(xì)胞接觸，相互作用，轉(zhuǎn)化為癌相關(guān)成纖維細(xì)胞（carcinoma associated fibroblasts，CAFs）。近年來，腫瘤中CAFs的研究備受關(guān)注，這些細(xì)胞在上皮腫瘤的惡性轉(zhuǎn)變中發(fā)揮著不可忽視的作用。成纖維細(xì)胞激活蛋白（Fibroblast activation proteih，F(xiàn)AP）是活化的成纖維細(xì)胞表面上的特異性表達(dá)分子，與腫瘤的生長及侵襲密切相關(guān)?，F(xiàn)就NFs、FAP在結(jié)腸癌中的特點(diǎn)、具體作用及機(jī)制綜述如下。

1 成纖維細(xì)胞

1.1 NFs的形態(tài)與功能 成纖維細(xì)胞是疏松結(jié)締組織的主要細(xì)胞成分，細(xì)胞呈梭形或扁的星狀，具有突起。NFs在正常組織粘膜中極少增殖代謝高度保守，功能不活躍，在腫瘤組織和愈合傷口中迅速增殖、代謝，轉(zhuǎn)化為CAFs，這一互相轉(zhuǎn)化過程包含復(fù)雜的生物學(xué)變化和信號通路傳導(dǎo)的改變。CAFs在腫瘤的發(fā)生和轉(zhuǎn)移過程中的重要作用已得到研究證實(shí)，研究認(rèn)為，CAFs通過產(chǎn)生膠原、層黏連蛋白、纖維連接蛋白重塑細(xì)胞外基質(zhì)，同時分泌各種信號介質(zhì)（如細(xì)胞因子、化學(xué)因子、生長因子）和其它免疫調(diào)節(jié)物調(diào)控腫瘤的演進(jìn)［1，2］。

1.2 NFs與結(jié)腸癌 近來的研究證實(shí)，正常成纖維細(xì)胞NFs對結(jié)腸癌細(xì)胞有抑制作用，而CAFs反而促進(jìn)腫瘤的增殖。CAFs可與相鄰的結(jié)腸癌細(xì)胞直接接觸，發(fā)生細(xì)胞之間的信息交換，表達(dá)多種生物因子，改變微環(huán)境基質(zhì)成分，來調(diào)控結(jié)腸癌細(xì)胞的生物學(xué)行為，CAFs相對正常成纖維細(xì)胞NFs，在生物學(xué)效應(yīng)和分泌功能等方面均發(fā)生了明顯的變化。

結(jié)腸癌的惡性進(jìn)展包括細(xì)胞的惡化、增殖、浸潤和轉(zhuǎn)移多個階段、多個步驟，其中浸潤和轉(zhuǎn)移是最重要的生物學(xué)特征，在很大程度上取絕于結(jié)腸癌細(xì)胞和間質(zhì)細(xì)胞相互作用，產(chǎn)生各種分泌信號而實(shí)現(xiàn)。大量體外實(shí)驗從分子細(xì)胞學(xué)上證實(shí)，CAFs相互作用可分泌可溶性因子、黏附分子、蛋白酶等活性物質(zhì)，調(diào)節(jié)結(jié)腸癌細(xì)胞增殖、黏附、浸潤、轉(zhuǎn)移。王甜甜等［3］將結(jié)腸癌相關(guān)CAFs和正常成纖維細(xì)胞NFs分別與結(jié)腸癌細(xì)胞株HTC-116共培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)在一定時間內(nèi)，CAFs組穿過Matrigel，到達(dá)濾過膜下方的HTC-116細(xì)胞明顯增多。證明CAFs條件培養(yǎng)液具有增強(qiáng)HTC-116細(xì)胞增殖、浸潤的作用，這可能與CAFs分泌某些可溶性因子有關(guān)，通過EMC通路或促細(xì)胞生長通路而發(fā)揮作用?；|(zhì)金屬蛋白酶（MMPs）是一種蛋白水解酶，能降解基質(zhì)中各種蛋白成分，破壞組織學(xué)屏障，為腫瘤細(xì)胞的侵潤和轉(zhuǎn)移創(chuàng)造環(huán)境。細(xì)胞外基質(zhì)金屬蛋白酶誘導(dǎo)因子（EMMPRN）是腫瘤細(xì)胞表面黏附分子，能作為MMPs的誘導(dǎo)劑，刺激 MMPs的合成、分泌。張有為等［4］通過模擬體內(nèi)情況，建立NFs與高轉(zhuǎn)移性結(jié)腸癌細(xì)胞SW620雙層培養(yǎng)模型，并設(shè)SW620單獨(dú)培養(yǎng)為對照，采用微孔底膜套皿培養(yǎng)法研究NFs與結(jié)腸癌細(xì)胞SW620的相互作用對SW620細(xì)胞EMMPRIN表達(dá)的影響，發(fā)現(xiàn)共培養(yǎng)模型組中SW620細(xì)胞EMMPRN的表達(dá)在mRNA水平和蛋白水平上均顯著高于對照組，且隨著培養(yǎng)時間的延長有增加的趨勢；分析認(rèn)為，共同培養(yǎng)體系中，NFs與SW620存在著異常的相互作用，將NFs激活，轉(zhuǎn)化為CAFs，CAFs進(jìn)而刺激結(jié)腸癌細(xì)胞表達(dá)EMMPRN增加，誘導(dǎo)MMPs分泌上調(diào)，為結(jié)腸癌細(xì)胞的侵襲和擴(kuò)散開路。

也有文獻(xiàn)報道，成纖維細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞相互作用轉(zhuǎn)化過程中，伴隨產(chǎn)生一些控制著腫瘤細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)移的防御性因子，使腫瘤惡性表型消失，惡變逆轉(zhuǎn)。有研究人員將NFs和結(jié)腸癌細(xì)胞系SW480分別進(jìn)行單獨(dú)和共同培養(yǎng)，探討NFs和結(jié)腸癌細(xì)胞相互作用對胰導(dǎo)素樣生長因子結(jié)合蛋白7（IGFBP7）表達(dá)的影響，采用逆轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈反應(yīng)（Reverse Transcription-Polymerase Chain Reaction，RT-PCR）和免疫細(xì)胞化學(xué)法檢測各組細(xì)胞中IGFBP7的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)單獨(dú)培養(yǎng)組NFs和SW480細(xì)胞中IGFBP7的表達(dá)微弱，甚至無表達(dá)，而兩者共同培養(yǎng)組SW480和NFs細(xì)胞中IGFBP7在基因水平和蛋白水平均有明顯升高，提示NFs細(xì)胞和SW480的相互作用可高表達(dá)IGFBP7，介導(dǎo)結(jié)腸癌細(xì)胞的衰老和凋亡，抑制結(jié)腸癌的形成和增長［5］。

β-連環(huán)蛋白（β-cat）是一種介導(dǎo)細(xì)胞黏附和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的多功能蛋白，為Wnt信號傳導(dǎo)通路的重要調(diào)解因子。游離β-cat在胞質(zhì)內(nèi)與T細(xì)胞因子和淋巴樣增強(qiáng)因子（Tcf/Lef）蛋白結(jié)合形成復(fù)合物，穿梭入核內(nèi)，啟動基因轉(zhuǎn)錄，介導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)導(dǎo)信號通路，使腫瘤細(xì)胞分化紊亂，增殖過度，導(dǎo)致癌瘤的形成。Morin等［6］發(fā)現(xiàn)，結(jié)腸癌的發(fā)生與β-cat有關(guān)。Vermeulen等［7］報道，結(jié)腸癌CAFs與結(jié)腸癌細(xì)胞共培養(yǎng)時，結(jié)腸癌細(xì)胞核中β-cat增多，Wnt信號通路活性增強(qiáng)，將二者共同注入小鼠體內(nèi)，結(jié)果癌瘤形成時間縮短，表明CAFs也可通過調(diào)整結(jié)腸癌干細(xì)胞表型增加癌變潛能，促進(jìn)結(jié)腸癌的演進(jìn)。Koukourakis等［8］報道，CAFs還與結(jié)腸癌細(xì)胞可互補(bǔ)代謝途徑，分解結(jié)腸癌細(xì)胞產(chǎn)生的毒性代謝產(chǎn)物，緩沖結(jié)腸癌細(xì)胞產(chǎn)生的酸性物質(zhì)，促進(jìn)結(jié)腸癌演進(jìn)。

腫瘤細(xì)胞可分泌一些細(xì)胞因子和蛋白酶來重塑基質(zhì)微環(huán)境，使癌周間質(zhì)適合并支持腫瘤的轉(zhuǎn)移，叫作腫瘤反應(yīng)性間質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)［9］，結(jié)腸癌細(xì)胞可釋放生長因子，如轉(zhuǎn)化生長因子（TGF-β），IGF等使成纖維細(xì)胞聚集活化，進(jìn)而參與癌細(xì)胞的增生、轉(zhuǎn)移等病理生理過程。Sappino等［10］報道，結(jié)腸癌細(xì)胞釋放TGF-β誘導(dǎo)間質(zhì)反應(yīng)，促使CAFs活化，CAFs又分泌各種生長因子、膠原、蛋白酶和相應(yīng)的抑制物，反過來影響癌細(xì)胞本身。Nosho等［11］報道，在結(jié)腸癌組織中，IGF-I、IGF-Ⅱ的過表達(dá)使MMP-7的表達(dá)增加，MMP-7又促進(jìn)結(jié)腸癌CAFs的增生和遷移［12］。以上研究說明，結(jié)腸癌細(xì)胞釋放各種細(xì)胞因子激活CAFs，進(jìn)而調(diào)節(jié)結(jié)腸癌的發(fā)展。

2 成纖維細(xì)胞激活蛋白

2.1 FAP的分子結(jié)構(gòu)與生物學(xué)活性 FAP是活化的成纖維細(xì)胞膜表面的特異性蛋白，也可以說是一種Ⅱ型膜結(jié)合糖蛋白，屬絲氨酸蛋白酶家族。分子結(jié)構(gòu)包括胞漿區(qū)、跨膜區(qū)、胞外區(qū)三部分，由761個氨基酸組成，其中胞漿區(qū)是由6個氨基酸組成的短肽鏈，跨膜區(qū)是由19個氨基酸組成的疏水跨膜片段固定在細(xì)胞膜上，其余大部分氨基酸胞暴露在細(xì)胞外微環(huán)境中，這一區(qū)域?qū)儆诎鈪^(qū)，是關(guān)鍵的酶催化區(qū)所在。FAP在不同哺乳動物細(xì)胞中的糖基化水平不同，有單體和二聚體兩種形式，單體不具有蛋白水解酶，二聚體具有二肽酶和膠原酶雙重活性，可以水解基質(zhì)中二肽酶的底物、明膠及I型膠原，降解ECM，有利于腫瘤細(xì)胞的遠(yuǎn)部位侵襲。2.2 FAP與結(jié)腸癌 FAP通過降解膠原成分、增加微血管生成而促進(jìn)腫瘤增殖生長，協(xié)助腫瘤侵襲、轉(zhuǎn)移。有文獻(xiàn)報道［13］，敲除FAP基因能增加膠原蛋白的積累，降低腫瘤血管密度，抑制腫瘤細(xì)胞增殖，降低癌相關(guān)成纖維細(xì)胞含量。研究證實(shí)［14］，成纖維細(xì)胞活化的驅(qū)動因子之一FAP與結(jié)腸癌患者的臨床和預(yù)后有密切關(guān)系。Okada等［15］在結(jié)腸癌中FAP表達(dá)的研究結(jié)果顯示，F(xiàn)AP表達(dá)與侵襲深度呈正相關(guān)。Henry等［16］臨床研究發(fā)現(xiàn)，間質(zhì)高表達(dá)FAP的結(jié)腸癌患者容易出現(xiàn)病灶的轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)，采用免疫組化法對結(jié)腸癌病人及模型鼠樣本切片分析發(fā)現(xiàn)，樣本中FAP陽性大于93%，且FAP的表達(dá)量與腫瘤分化程度成反比，說明FAP對結(jié)腸癌的早期發(fā)展更為重要。這些研究提示：遏制FAP的陽性表達(dá)、阻斷CAFs的活化通路、改善腫瘤間質(zhì)微環(huán)境是結(jié)腸癌免疫治療、基因治療的有效途徑。

近年來，抗腫瘤藥物在發(fā)展細(xì)胞毒性藥物的基礎(chǔ)上引入分子靶向藥物的開發(fā)，抗體靶向治療取得了一定的成果。抗FAP活化位點(diǎn)的抗體可抑制FAP的催化活性，減弱腫瘤的生長［17］。鑒于FAP的高度特異性，可為腫瘤靶向藥物的研發(fā)提供新靶位。Loeffler等［18］采用一種DNA疫苗阻斷FAP的表達(dá)，單獨(dú)使用或聯(lián)合化療均可抑制原發(fā)結(jié)腸癌的生長和轉(zhuǎn)移，并且提高了化療藥物的吸收和療效，證明靶向FAP的疫苗對結(jié)腸癌治療極具潛力。目前，國外已有一些靶向FAP特異性的抗結(jié)腸癌藥物應(yīng)用于臨床。Scott等［19］將人源抗FAP抗體西羅珠單抗Sibrutuzumab用于臨床試驗，在26例結(jié)腸癌和轉(zhuǎn)移性肺癌患者中，除了2例副反應(yīng)嚴(yán)重中止試驗外，其余24例患者注射Sibrutuzumab后癥狀均有明顯緩解，耐受性良好，相對安全，表明該抗體對治療轉(zhuǎn)移性腫瘤效果良好。Cheng等［20］研究證實(shí)，F(xiàn)AP多克隆抗體作用人結(jié)腸癌細(xì)胞HT229異位移植瘤后，能夠有效地抑制癌瘤的生長。

在腫瘤微環(huán)境中，CAFs與癌細(xì)胞相比，基因較穩(wěn)定，不易產(chǎn)生抗原丟失和藥物耐受；FAP在腫瘤間質(zhì)中CAFs上呈陽性高表達(dá)，靶位豐富，且無個體差異。所以，以載體細(xì)胞CAFs為特異性標(biāo)記物，以其表面抗原FAP為理想靶分子，將為結(jié)腸癌的免疫定位、病理診斷提供較有前景的靶目標(biāo)。

3 問題與展望

CAFs對結(jié)腸癌細(xì)胞的生物學(xué)特性產(chǎn)生重要影響，F(xiàn)AP與結(jié)腸癌細(xì)胞的分化程度和侵襲深度密切相關(guān)。研究表明，F(xiàn)AP、CAFs在結(jié)腸癌發(fā)生、發(fā)展中起到重要的作用，這方面的研究有助于從分子細(xì)胞學(xué)上揭示結(jié)腸癌的發(fā)病機(jī)理，對結(jié)腸癌早期診斷及靶向治療有重要意義。然而，目前國內(nèi)外對CAFs的體內(nèi)研究還不夠深入，有關(guān)CAFs活化及FAP作用的具體分子介導(dǎo)機(jī)制尚不明確，有待于進(jìn)一步探究。

［1］Rrown B，Lindberg K，Reing J，et al.The basement membrane component of biologic Scaffolds derived from extracellular matrix［J］.Tissue Eng，2006，13（3）：519-526.

［2］武劍，鄧紅.癌相關(guān)成纖維細(xì)胞與腫瘤細(xì)胞相互作用對腫瘤發(fā)生發(fā)展的影響［J］.浙江大學(xué)學(xué)報（醫(yī)學(xué)版），2008，37（2）：212-217.

［3］王甜甜，陸建波，普蘋，等.癌相關(guān)成纖維細(xì)胞對結(jié)腸癌細(xì)胞增殖侵襲力的影響［J］.臨床與實(shí)驗病理雜志，2013，29（5）：511-515.

［4］張有為，鄧紅，陳平圣，等.成纖維細(xì)胞與大腸癌細(xì)胞相互作用對大腸癌細(xì)胞表達(dá)EMMPRN的影響［J］.現(xiàn)代醫(yī)學(xué)，2007，35（3）：174-177.

［5］申秀錦，張有為，鄧紅，等.成纖維細(xì)胞與結(jié)腸癌細(xì)胞相互作用對IGFBP7表達(dá)的影響［J］.浙江大學(xué)學(xué)報（醫(yī)學(xué)版），2009，38（2）：151-157.

［6］Morin PJ， Sparks， Korrinek V， et al. Activation of beta-catenin-Tcf signaling in colon cancer by mutations in beta-catenin or APC［J］. Science，1997，275：1787-1790.

［7］Vemeulen L，De Sousa E，Melo F，et al.Wnt activity def ines colon cancer stem cells and is regulated by the microenvironment［J］.Net Cell Biol，2010，12（5）：468-476.

［8］Kouourakis MI，Giatromanolaki A， Harris AL， et al. Comparison of metabolic pathwangs bethwangs between cancer cells and stromal cells in colorectal carcinomas：a metabolic survival role for tumor associated stroma［J］.Cancer Res，2006，66（2）：632-637.

［9］Bhowmick NA，Neilson EG，Moses HL.Stromal fibroblasts in cancer initiation and progression ［J］.Nature，2004，432（7015）：332-337.

［10］Sappino AP，Schürch W，Gabbiani G.Differentiation repertoire of f ibroblastic cells： expression of cytoskeletal proteins as marker of phenotypic modulations［J］.Lab Invest，1990， 63（2）：144-161.

［11］Nosho K，Yamamoto H，Taniguchi H，et al.Interplay of insulin-Like growth factor-Ⅱ，insulin- Like growth factor-Ⅰ，insulin-Like growth factor-Ⅰreceptor，COX-2，and matrix met alloproteinase-7， play key roles in the early stage of colorectal carcinogenesis［J］. Clin Cancer Res，2004，10（23）：7950-7957.

［12］Elainers E，Duval C， McCaiq C，et al.Insulin-Like growth factor binding protein-5 is a target of matrix metalloproteinase-7：implications for epithelial-mesenchymal signaling［J］. Cancer Res，2005，65（16）：7363-7369.

［13］Santos AM， Jung J， Aziz N， et al.Targeting f ibroblast activation protein inhibits tumor strmagenesis and growth in mice［J］.J Clin Invest，2009，119（12）：3613-3615.

［14］Cheng JD， Dunbrack RL Jr， Valianou M， et al. Promotion of tumor growth by murine fibroblast activation protein，a serine protease，in an animal model［J］.Cancer Res，2002，62（16）：4767-4772.

［15］Okada K，Cheng WT，Iwsasa S，et al.Seprase，a membrane-type serine protease，has different expression pattems in intestinal-and diffuse-type gastric cancer［J］.Oncology，2003，65（4）： 363-370.

［16］Henry LR， Lee HO， Lee JS，et al.Clinical implications of f ibroblast activation protein in patients with coion cancer［J］.Clin Cancer Res，2007，13（6）：1736-1741.

［17］Herrero-Ruiz J，Mora-Santos M，Giráldez S，et al.βTrCP controls the lysosome-mediated degradation of CDK1，whose accumulation correlates with tumor malignancy［J］.Oncotarget，2014，5（17）：7563-7574.

［18］Loffler M，Krüger JA， Niethammer AG ，et al.Targeting tumorassociated fibroblasts improves cancer chemotherapy by increasing intratumora drug uptake［J］.J Clin Invest，2006，116（7）：1955-1962.

［19］Scott AM，Wiseman G，Welt S，et al.A phase I dose escalation study of sibrotuzumab in patients with advanced or metastatic fibroblast activation-protein-positive cancer［J］.Clin Cancer Res，2003，9（5）：1639-1647.

［20］Togo S，Polanska UM，Horimoto Y，et al.Carcinoma-associated fibroblasts are a promising therapeutic target［J］.Cancers（Basel），2013，5（1）：149-169.

R735.3

A

1004-6879（2015）03-0241-03

2015-11-04）