腫瘤微環(huán)境對(duì)骨肉瘤發(fā)生發(fā)展的影響

韓修國(guó) 湯亭亭

骨肉瘤是臨床上最常見(jiàn)的骨組織惡性腫瘤，好發(fā)于四肢長(zhǎng)骨干骺端，由于骨肉瘤極易發(fā)生轉(zhuǎn)移，且治療手段有限，因此預(yù)后極差［1－3］。骨肉瘤的腫瘤微環(huán)境在其進(jìn)展中發(fā)揮重要作用。以往對(duì)于骨肉瘤的研究主要集中于腫瘤細(xì)胞自身分子生物學(xué)變化，而忽視了由眾多非腫瘤細(xì)胞組成的微環(huán)境在腫瘤發(fā)生中的作用。近年來(lái)越來(lái)越多的研究［4－8］表明，腫瘤微環(huán)境在腫瘤發(fā)生發(fā)展及轉(zhuǎn)移中扮演重要角色。

正常情況下骨組織是骨的結(jié)構(gòu)主體，由不同細(xì)胞及細(xì)胞外基質(zhì)構(gòu)成，細(xì)胞外基質(zhì)中有大量骨鹽沉積，這使得骨組織成為人體最堅(jiān)硬的組織之一。而在骨肉瘤發(fā)生發(fā)展過(guò)程中，正常骨皮質(zhì)遭破壞，骨肉瘤細(xì)胞不斷侵蝕、破壞正常骨組織，導(dǎo)致骨組織中各種細(xì)胞特性發(fā)生明顯改變，此時(shí)的骨肉瘤腫瘤微環(huán)境組成包括大量活化的成纖維細(xì)胞、新生血管、浸潤(rùn)的免疫細(xì)胞及細(xì)胞外基質(zhì)成分。骨肉瘤細(xì)胞通過(guò)分泌大量生長(zhǎng)因子如轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子－β（TGF－β）［9］、血管內(nèi) 皮 生 長(zhǎng) 因 子 （VEGF）［10－11］、基 質(zhì) 金 屬 蛋 白 酶（MMP）［12］等促進(jìn)成纖維細(xì)胞增生、血管生成及炎性細(xì)胞浸潤(rùn)。而這些組分又能通過(guò)旁分泌反饋途徑刺激骨肉瘤細(xì)胞增殖，增強(qiáng)其轉(zhuǎn)移和侵襲能力。

1 腫瘤微環(huán)境中的主要細(xì)胞成分

1.1 間充質(zhì)干細(xì)胞

近年研究發(fā)現(xiàn)，間充質(zhì)干細(xì)胞（MSC）能促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)，并在腫瘤基質(zhì)形成中發(fā)揮重要作用［13］，而MSC也是骨肉瘤腫瘤微環(huán)境中的主要細(xì)胞之一。研究［14－15］發(fā)現(xiàn)，MSC可通過(guò)分泌白細(xì)胞介素（IL）－6激活骨肉瘤細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子3（STAT3）信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，從而促進(jìn)其增殖和轉(zhuǎn)移。骨肉瘤細(xì)胞也可通過(guò)TGF－β信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路維持MSC的未分化特性，從而使其分泌更多腫瘤生長(zhǎng)形成所需的細(xì)胞因子如IL－6、VEGF等［16］。有研究比較正常骨髓中的MSC與骨肉瘤組織中的MSC，發(fā)現(xiàn)兩者細(xì)胞表面標(biāo)志相似，但對(duì)酪氨酸激酶抑制劑（TKI）的反應(yīng)卻不相同，骨肉瘤組織中的 MSC對(duì)TKI的反應(yīng)更為敏感。鑒于MSC對(duì)骨肉瘤轉(zhuǎn)移的重要作用，有必要探究與酪氨酸激酶相關(guān)的信號(hào)分子表達(dá)變化，從而發(fā)現(xiàn)抑制骨肉瘤轉(zhuǎn)移的新靶點(diǎn)［17］。Mohseny等［18］研究發(fā)現(xiàn)，CDKN2基因非整倍體化和缺失可使MSC轉(zhuǎn)化為骨肉瘤細(xì)胞，表明骨肉瘤細(xì)胞可能來(lái)源于骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（BMSC）。Karnoub等［19］對(duì)乳腺癌原位腫瘤模型注射MSC，結(jié)果顯示促進(jìn)了乳腺癌轉(zhuǎn)移。而經(jīng)IL－2處理后的脂肪來(lái)源間充質(zhì)干細(xì)胞（ADSC）可明顯促進(jìn)黑色素瘤細(xì)胞增殖［20］。

1.2 破骨細(xì)胞

破骨細(xì)胞在正常骨組織中數(shù)量很少，散布于骨組織表面，是一種巨大的多核細(xì)胞，一般認(rèn)為它是由單核細(xì)胞融合而成。破骨細(xì)胞具有很強(qiáng)的溶骨、吞噬和消化能力，在骨組織內(nèi)破骨細(xì)胞與成骨細(xì)胞相輔相成，共同參與骨的生長(zhǎng)和改建［21－22］。研究表明，破骨細(xì)胞在骨肉瘤腫瘤微環(huán)境中發(fā)揮重要作用。由于破骨細(xì)胞有較強(qiáng)的溶骨作用，在骨肉瘤溶骨性破壞中破骨細(xì)胞數(shù)量較其在正常骨組織明顯增多，抑制破骨細(xì)胞增殖可明顯減少骨肉瘤造成的骨破壞［23－24］。但也有研究［25］發(fā)現(xiàn)，在骨肉瘤早期用唑來(lái)膦酸抑制破骨細(xì)胞增殖卻促進(jìn)了骨肉瘤轉(zhuǎn)移。因此，破骨細(xì)胞在骨肉瘤腫瘤微環(huán)境中的具體作用機(jī)制有待深入探討。

1.3 免疫細(xì)胞

在骨肉瘤組織中可見(jiàn)到大量免疫細(xì)胞浸潤(rùn)，但這些免疫細(xì)胞并未發(fā)揮應(yīng)有的免疫監(jiān)測(cè)作用。骨肉瘤細(xì)胞能通過(guò)對(duì)自身表面抗原修飾及改變周?chē)h(huán)境來(lái)逃避機(jī)體免疫識(shí)別與攻擊，達(dá)到免疫逃逸的目的。在骨肉瘤腫瘤微環(huán)境中，自然殺傷（NK）細(xì)胞和巨噬細(xì)胞是主要的免疫細(xì)胞，兩者具有極為重要的作用。

Tarek等［26］研究報(bào)道，NK細(xì)胞可通過(guò)識(shí)別骨肉瘤細(xì)胞表面標(biāo)志物來(lái)識(shí)別骨肉瘤細(xì)胞，隨后釋放大量細(xì)胞因子來(lái)誘導(dǎo)靶細(xì)胞裂解。Guma等［27］研究發(fā)現(xiàn)，IL－2能通過(guò)促進(jìn)NK細(xì)胞增殖來(lái)提高裸鼠骨肉瘤肺轉(zhuǎn)移生存率。因此，促進(jìn)NK細(xì)胞增殖或分泌細(xì)胞因子可抑制骨肉瘤發(fā)展。

腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（TAM）是在腫瘤中浸潤(rùn)的巨噬細(xì)胞。體外實(shí)驗(yàn)研究［28］證實(shí)，TAM對(duì)骨肉瘤具有殺傷作用。然而從骨肉瘤的發(fā)展過(guò)程來(lái)看，TAM的殺傷作用并不明顯。TAM是個(gè)多效應(yīng)細(xì)胞，在腫瘤微環(huán)境影響下，它很可能為骨肉瘤細(xì)胞建立穩(wěn)定的生存環(huán)境，如清理壞死腫瘤細(xì)胞并建立新的血運(yùn)、抑制其他免疫細(xì)胞功能、分泌促腫瘤生長(zhǎng)因子、溶解基質(zhì)等，因此也有研究指出抑制TAM能抑制骨肉瘤發(fā)生發(fā)展［29］。TAM對(duì)骨肉瘤的作用尚需進(jìn)一步研究來(lái)證實(shí)。

1.4 成纖維細(xì)胞

成纖維細(xì)胞也是腫瘤基質(zhì)中最主要的細(xì)胞之一，但腫瘤基質(zhì)中的成纖維細(xì)胞卻是一種“被激活的成纖維細(xì)胞”［30］，被稱(chēng)為腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞（CAF）。與正常成纖維細(xì)胞相比，CAF中高表達(dá)平滑肌細(xì)胞的表面標(biāo)志，因此又稱(chēng)為肌成纖維細(xì)胞［31］。目前猜測(cè)CAF由正常成纖維細(xì)胞突變、內(nèi)皮細(xì)胞或MSC轉(zhuǎn)化而來(lái)，但學(xué)者們對(duì)其具體來(lái)源觀點(diǎn)尚不一致。CAF可促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)、血管化、產(chǎn)生炎癥及轉(zhuǎn)移［32］。它可通過(guò)分泌基質(zhì)細(xì)胞衍生因子（SDF）－1α和 MMP－1來(lái)影響腫瘤細(xì)胞的遷移；通過(guò)激活TGF－β和血小板衍化生長(zhǎng)因子C（PDGF－C）信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路來(lái)影響腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)。David等［33］研究發(fā)現(xiàn)，成纖維細(xì)胞與骨肉瘤細(xì)胞共培養(yǎng)后，與炎癥相關(guān)的IL－6、粒細(xì)胞集落刺激因子（G－CSF）和粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞集落刺激因子（GM－CSF）等水平明顯升高，因此認(rèn)為成纖維細(xì)胞可促進(jìn)骨肉瘤形成過(guò)程的炎癥反應(yīng)。

2 新生血管

在骨肉瘤發(fā)生過(guò)程中，骨肉瘤組織快速生長(zhǎng)使其處于缺氧、營(yíng)養(yǎng)匱乏的狀態(tài)，這就要求血管新生以滿足其生長(zhǎng)需要。腫瘤組織血管生成需要腫瘤細(xì)胞或基質(zhì)細(xì)胞分泌刺激因子，引起內(nèi)皮細(xì)胞增殖及基底膜和細(xì)胞外基質(zhì)降解，然后內(nèi)皮細(xì)胞遷移、重構(gòu)，以出芽方式形成新的毛細(xì)血管。VEGF是腫瘤血管生成中最重要的因子，它在許多骨肉瘤細(xì)胞系中高表達(dá)。Tzeng等［34］研究表明，IL－6可通過(guò)激活骨肉瘤細(xì)胞中的凋亡信號(hào)調(diào)節(jié)激酶1（ASK－1）／p38／激活蛋白－1（AP－1）表達(dá)來(lái)激活 VEGF，促進(jìn)腫瘤血管生成。另有研究［35］表明，CCL5／CCR5軸也可促進(jìn)VEGF誘導(dǎo)的血管生成。實(shí)際上，在腫瘤缺氧的情況下，CCL5／CCR5軸不但能夠誘導(dǎo)血管生成，還可以誘導(dǎo)高侵襲腫瘤細(xì)胞亞型生成［36］，在此過(guò)程中低氧誘導(dǎo)因子（HIF）起了關(guān)鍵作用。與正常血管相比，腫瘤新生血管十分異常，其組織混亂、層次感缺乏，這是由于在腫瘤組織中營(yíng)養(yǎng)分布不均勻造成的。因此，抗血管生成治療可使腫瘤血管生成正?；?，并提高腫瘤的化療敏感性［37］。

巨噬細(xì)胞在骨肉瘤腫瘤微環(huán)境的血管生成中發(fā)揮重要作用。近年研究發(fā)現(xiàn)，在IL－34作用下巨噬細(xì)胞可聚集并使血管生成加速［38］，而IL－8也有異曲同工之處，這在非小細(xì)胞肺癌中尤為明顯［39］。在骨肉瘤中何種細(xì)胞因子與巨噬細(xì)胞關(guān)系最為密切，尚需進(jìn)一步探討。

3 骨肉瘤腫瘤微環(huán)境靶向治療

隨著對(duì)骨肉瘤腫瘤微環(huán)境認(rèn)識(shí)的加深，學(xué)者們認(rèn)識(shí)到靶向腫瘤微環(huán)境可能是骨肉瘤治療的新方向。目前針對(duì)骨肉瘤腫瘤微環(huán)境的靶向治療方法主要有靶向MSC介導(dǎo)的基因［40］、通過(guò)靶向抑制破骨細(xì)胞分化來(lái)抑制骨肉瘤造成的骨破壞［23，41－42］及靶向血管生成等。MSC介導(dǎo)的基因靶向治療是基于MSC對(duì)腫瘤組織的趨向性，使基因修飾的MSC作為投送藥物的細(xì)胞載體。破骨細(xì)胞在骨肉瘤形成過(guò)程中的作用仍具有爭(zhēng)議，但研究［43］證實(shí)靶向作用于破骨細(xì)胞形成過(guò)程中的巨噬細(xì)胞集落刺激因子（M－CSF）和 核 因 子－κ B 受 體 活 化 因 子 配 體（RANKL）可抑制骨肉瘤所造成的骨破壞。雙膦酸鹽類(lèi)藥物可通過(guò)抑制破骨細(xì)胞分化和功能來(lái)抑制骨丟失。有研究顯示，這些藥物靶向作用于骨肉瘤細(xì)胞同樣具有抑制腫瘤生長(zhǎng)作用，且能增強(qiáng)骨肉瘤對(duì)化療藥物的敏感性［44－45］，同時(shí)還能抑制骨肉瘤血管生成［46］。但這類(lèi)藥物能否用于骨肉瘤的臨床治療還存在爭(zhēng)議。貝伐單抗作為血管生成靶向治療中的VEGF抗體目前正處于二期臨床研究，其與化療藥物同時(shí)治療肺癌已通過(guò)臨床驗(yàn)證［47］，但是否能用于骨肉瘤的臨床治療還有待更多研究。值得一提的是，趨化因子受體家族成員CXCR4與VEGF關(guān)系十分密切，可能可成為抑制腫瘤血管生成的靶點(diǎn)［48］。HIF－1α是腫瘤血管生成的關(guān)鍵因子，在低氧條件下 HIF－1α能增加 VEGF表達(dá)［49］，因此其為潛在靶點(diǎn)毋庸置疑。此外，過(guò)表達(dá)STAT3與腫瘤進(jìn)展密切相關(guān)，STAT3抑制劑CDDD－Me能明顯抑制骨肉瘤細(xì)胞增殖且誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡［50］，新的STAT3抑制劑LLL12能直接抑制骨肉瘤腫瘤模型中的血管生成［51］。因此，STAT3可能是骨肉瘤血管靶向治療的新靶點(diǎn)。除STAT3外，雷帕霉素靶蛋白（mTOR）抑制劑FIM－A可抑制骨肉瘤細(xì)胞增殖并減少 VEGF和 HIF－1α的分泌［52］。

綜上所述，腫瘤微環(huán)境可能在骨肉瘤發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用。對(duì)骨肉瘤腫瘤微環(huán)境的深入研究將為骨肉瘤早期診斷及有效治療帶來(lái)希望。腫瘤微環(huán)境靶向治療在體外實(shí)驗(yàn)和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)上已顯示出了有效作用，但還缺乏確切的臨床資料來(lái)支持。這些靶向治療在抗骨破壞及抗血管生成的同時(shí)，是否會(huì)對(duì)機(jī)體正常組織造成影響和產(chǎn)生不良反應(yīng)，仍有待深入研究。

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