肝癌腫瘤微環(huán)境中非癌細(xì)胞成分的研究進(jìn)展與介入治療展望

林樂濤綜述，鄒英華審校

(北京大學(xué)第一醫(yī)院介入血管外科，北京 100034)

·綜述·

肝癌腫瘤微環(huán)境中非癌細(xì)胞成分的研究進(jìn)展與介入治療展望

林樂濤綜述，鄒英華*審校

(北京大學(xué)第一醫(yī)院介入血管外科，北京 100034)

肝癌腫瘤微環(huán)境中的非癌細(xì)胞成分，因其基因組的相對(duì)穩(wěn)定性而受到關(guān)注。本文從腫瘤微環(huán)境的組成及其特點(diǎn)、肝癌腫瘤微環(huán)境的組成出發(fā)，對(duì)肝癌腫瘤微環(huán)境中非癌細(xì)胞成分的3個(gè)研究新的熱點(diǎn)(外泌體、趨化因子及無生物活性條件的局部調(diào)節(jié))進(jìn)行綜述，并對(duì)其在介入治療方面的應(yīng)用進(jìn)行展望。

腫瘤微環(huán)境；外泌體；趨化因子；局部條件；介入治療

肝細(xì)胞癌(hepatocellular carcinoma， HCC)是惡性度較高的消化系統(tǒng)腫瘤，在所有惡性腫瘤中發(fā)病率居第3位，腫瘤相關(guān)死亡率居第3位[1]。我國是乙型肝炎高發(fā)國家，隨著老齡化社會(huì)的到來，肝癌患者數(shù)量持續(xù)增長。腫瘤不僅由癌細(xì)胞組成，還包括癌細(xì)胞周圍復(fù)雜的微環(huán)境。肝癌細(xì)胞以外的腫瘤微環(huán)境成分研究已成為目前的熱點(diǎn)，其與肝癌的介入治療聯(lián)合應(yīng)用的探索也不斷深入。本文就HCC腫瘤微環(huán)境中非癌細(xì)胞成分的特點(diǎn)和研究進(jìn)展做一綜述，并展望其研究成果在介入治療中的應(yīng)用方向。

1 腫瘤微環(huán)境及其特性

腫瘤微環(huán)境是腫瘤發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)移過程中所處的內(nèi)環(huán)境，包括5個(gè)方面：癌細(xì)胞及腫瘤干細(xì)胞、促腫瘤炎癥細(xì)胞、腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞、腫瘤相關(guān)血管細(xì)胞、細(xì)胞外基質(zhì)與無生物學(xué)活性液體微環(huán)境。其中，后四者為腫瘤微環(huán)境中的非癌細(xì)胞成分。有學(xué)者[2]總結(jié)腫瘤的十大生物學(xué)特性，這十大特性在腫瘤微環(huán)境中得到集中表現(xiàn)，包括：持續(xù)的增殖信號(hào)、逃避生長抑制、抵抗細(xì)胞死亡、無限復(fù)制潛能、誘導(dǎo)血管生成、組織浸潤和轉(zhuǎn)移、細(xì)胞內(nèi)能量異常、避免免疫攻擊、基因組不穩(wěn)定和突變、促進(jìn)腫瘤相關(guān)炎癥。

既往對(duì)腫瘤的研究重點(diǎn)一直集中于癌細(xì)胞本身或腫瘤干細(xì)胞，但由于癌細(xì)胞及腫瘤干細(xì)胞的基因組具有不穩(wěn)定性，患者對(duì)新研發(fā)的藥物易產(chǎn)生耐藥性。而腫瘤微環(huán)境中的非癌細(xì)胞成分的基因組相對(duì)穩(wěn)定。因此，近年對(duì)腫瘤微環(huán)境中的免疫細(xì)胞、血管生成、成纖維細(xì)胞及液體微環(huán)境的研究日益受到重視，相關(guān)的藥物臨床試驗(yàn)也不斷展開[3]。

2 HCC腫瘤微環(huán)境

HCC作為實(shí)體腫瘤，其微環(huán)境同樣由上述五大成分組成，即肝癌細(xì)胞及肝癌腫瘤干細(xì)胞、促腫瘤炎癥細(xì)胞(如星形細(xì)胞、Kupffer細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、Treg細(xì)胞)、腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞、細(xì)胞外基質(zhì)及各類細(xì)胞因子等。其中有幾類較為重要的特殊細(xì)胞：①腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞，是起源于循環(huán)的單核細(xì)胞，通過腫瘤性信號(hào)如趨化因子CCL2聚集于腫瘤周圍，由M1表型轉(zhuǎn)化為M2表型，增強(qiáng)腫瘤的干細(xì)胞特性，促進(jìn)腫瘤生長[4]；②腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞，是腫瘤間質(zhì)內(nèi)突出的細(xì)胞類型，入侵共培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)[5]表明，肝癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移過程中游走在前面的細(xì)胞總是腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞，故其與肝癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移擴(kuò)散密切相關(guān)；③星形細(xì)胞，又稱竇周細(xì)胞，是肝臟中合成膠原的主要細(xì)胞類型，將星形細(xì)胞和肝癌細(xì)胞共同植入裸鼠體內(nèi)，星形細(xì)胞可刺激肝癌的增長和侵襲，并抑制凋亡[6]。

3 HCC微環(huán)境非癌細(xì)胞成分的研究進(jìn)展

HCC微環(huán)境中非癌細(xì)胞成分的研究近年來取得了較多成果，如發(fā)現(xiàn)腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞、Treg細(xì)胞的高表達(dá)與患者的不良預(yù)后相關(guān)[7]，IL-2和IL-15的高表達(dá)，能減少肝癌的肝內(nèi)轉(zhuǎn)移，延長整體生存期[8]等。以下簡要介紹近期HCC腫瘤微環(huán)境中非癌細(xì)胞成分的研究熱點(diǎn)。

3.1 HCC與外泌體 外泌體是由各類細(xì)胞分泌的由膜分子包被的細(xì)小信使，包括蛋白質(zhì)、信使RNA(messenger RNA, mRNA)或微小RNA(microRNA， miRNA)等[9]。其被分泌后存在于各類體液中，在細(xì)胞間傳遞各類生物學(xué)信號(hào)。由于外泌體在血液、尿液、膽汁等體液中均可被檢測，取材方便，因此，其作為早期診斷和指導(dǎo)后續(xù)治療的生物學(xué)標(biāo)志物具有巨大前景。對(duì)HCC微環(huán)境中外泌體的研究也是近年的研究熱點(diǎn)，尤其在miRNAs方面有較多發(fā)現(xiàn)，如miR-143、miR-215、miR-221、miR-21等在HCC患者體內(nèi)呈高表達(dá)，而miR-101、miR-122則在HCC患者體內(nèi)呈低表達(dá)[10]。其中，miR-122、miR-21、miR-192的分子機(jī)制研究相對(duì)較多。體外實(shí)驗(yàn)[11]發(fā)現(xiàn)，在miR-122被敲除的肝癌細(xì)胞系，癌細(xì)胞的凋亡會(huì)受到抑制，從而促進(jìn)肝癌細(xì)胞的生長活性，表明miR-122可通過維持凋亡抑制肝癌細(xì)胞的生長。miR-21目前被認(rèn)為與miR-122具有相反的作用，miR-21在肝癌患者體內(nèi)的表達(dá)水平明顯高于正常人群，其敲除反而會(huì)促進(jìn)癌細(xì)胞的凋亡[12]。miR-192則被證明通過調(diào)節(jié)癌基因SLC39A6能夠抑制肝癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移[13]。此外，肝臟自身的干細(xì)胞也能分泌miRNA，從而發(fā)揮腫瘤抑制效應(yīng)[14]，而這一效應(yīng)的產(chǎn)生，依賴于肝臟干細(xì)胞釋放的多種miRNA，包括miR451，miR223，miR24，miR31，miR214和miR122，通過多重耐藥基因1(multidrug resistance-1， MDR-1)，巨噬細(xì)胞移動(dòng)抑制因子基因(macrophage migration inhibitory factor, MIF)，RAB14基因及轉(zhuǎn)錄因子E2F-2的下調(diào)來實(shí)現(xiàn)[15]。目前，尚有許多外泌體相關(guān)的miRNA的分子生物學(xué)機(jī)制仍不清楚，有待進(jìn)一步研究；而對(duì)外泌體的靶向藥物的局部介入治療也將是未來研究的方向。

3.2 趨化因子的局部調(diào)節(jié) 趨化因子是一類具有趨化作用的分泌型小分子蛋白質(zhì)，能夠誘導(dǎo)各種類型的細(xì)胞定向遷移。趨化因子結(jié)構(gòu)相似，多數(shù)趨化因子有4個(gè)保守的半胱氨酸，根據(jù)靠近N端的前兩個(gè)半胱氨酸的相對(duì)位置，可分為 C、CC、CXC和CX3C4這4個(gè)亞族[16]。在肝癌微環(huán)境各組成間的相互作用中，趨化因子扮演著重要的角色。在CXC家族中，趨化因子CXCL8能夠募集中性粒細(xì)胞，并使其分泌基質(zhì)金屬蛋白酶9(matrix metalloproteinase 9， MMP-9)，從而促進(jìn)癌細(xì)胞的浸潤。此外，CXCL8還能直接刺激肝癌細(xì)胞的生長，并調(diào)節(jié)肝癌微環(huán)境的血管生成。CXCL12也能促進(jìn)腫瘤的生長、轉(zhuǎn)移。而CC家族的趨化因子，如CCL2、CCL3、CCL5、CCL20等，主要募集各種白細(xì)胞，其中CD8+T細(xì)胞和NK細(xì)胞主要發(fā)揮抗腫瘤效應(yīng)，而Treg細(xì)胞和腫瘤相關(guān)的巨噬細(xì)胞則可介導(dǎo)免疫逃逸[17]。然而，以上述趨化因子或趨化因子受體為靶點(diǎn)的新藥臨床試驗(yàn)大部分以失敗告終[18]，原因主要在于趨化因子與受體相互作用的冗余性，即1個(gè)趨化因子有多個(gè)受體，而1個(gè)趨化因子受體又對(duì)應(yīng)多種趨化因子。因此，破壞局部趨化因子的濃度梯度成為一種新的思路。趨化因子發(fā)揮趨化作用，依賴于以趨化因子釋放點(diǎn)為中心、向四周遞減的濃度梯度。Weber等[19]發(fā)現(xiàn)，趨化因子CCL21需附著于細(xì)胞外基質(zhì)中的糖胺聚糖，才可形成穩(wěn)定的濃度梯度，當(dāng)局部注射類肝素破壞糖胺聚糖后，CCL21的濃度梯度則被破壞，無法趨化樹突狀細(xì)胞等細(xì)胞至腫瘤微環(huán)境之中。但這一結(jié)論有待進(jìn)一步在其他趨化因子中加以印證，并向肝癌的局部介入治療推廣。

3.3 無生物活性條件的局部調(diào)節(jié) 腫瘤微環(huán)境中的局部無生物學(xué)活性條件，如酸堿度、含氧量等，在近年得到了重視。其中，靶向腫瘤內(nèi)乳酸陰離子和氫離子的動(dòng)脈導(dǎo)管化療栓塞術(shù)(targeting-intratumoral-lactic-acidosis TACE， TILA-TACE)為調(diào)節(jié)局部酸堿條件的一大臨床突破。腫瘤中含有大量乳酸，乳酸解離成乳酸陰離子和氫離子，兩者能夠提高腫瘤細(xì)對(duì)葡萄糖的利用率，在葡萄糖含量較少時(shí)，僅利用微量葡萄糖即可維持生存。將這一發(fā)現(xiàn)與目前腫瘤介入治療中比較成熟的經(jīng)導(dǎo)管動(dòng)脈化療栓塞術(shù)(transcatheter arterial chemoembolization， TACE)相結(jié)合，先局部灌注碳酸氫鈉以中和乳酸和氫離子，再栓塞肝癌的供應(yīng)血管，可減少營養(yǎng)物質(zhì)的供應(yīng)，從而達(dá)到治療腫瘤的目的。有學(xué)者[20]對(duì)40例原發(fā)性HCC患者行TILA-TACE治療，發(fā)現(xiàn)其客觀反應(yīng)率高達(dá)100%，患者累計(jì)中位生存期超過3.5年。此外，含氧量的研究也是一個(gè)研究關(guān)注點(diǎn)，尤其在TACE治療中受到廣泛關(guān)注。TACE治療中栓塞血管在切斷腫瘤的營養(yǎng)供應(yīng)同時(shí)，也制造了一個(gè)缺氧環(huán)境，而缺氧會(huì)促進(jìn)腫瘤的生長，這一特點(diǎn)在肝癌中表現(xiàn)尤為明顯，低氧誘導(dǎo)因子-1(hypoxia inducible factor-1, HIF-1)在其中發(fā)揮了重要作用，能夠促進(jìn)血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor， VEGF)依賴的腫瘤血管的生成，而HIF-1α是決定HIF-1活性的重要亞單位[21]。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)[22]表明，聯(lián)合穿刺瘤內(nèi)注射HIF-1α的RNA干擾病毒與TACE治療，HIF-1α的RNA干擾通過抑制TACE誘導(dǎo)的HIF-1α,VEGF的升高來抑制腫瘤的生長，延長生存期，降低肺轉(zhuǎn)移，從而改善TACE治療肝癌的療效，其后續(xù)臨床應(yīng)用方面，將會(huì)有更進(jìn)一步的探索。

4 介入治療展望

HCC腫瘤微環(huán)境中的非癌細(xì)胞組分，由于其基因組的相對(duì)穩(wěn)定性，具有較好的研究前景。但對(duì)腫瘤微環(huán)境中非癌細(xì)胞成分的調(diào)控也存在一個(gè)明顯的問題，即靜脈或口服用藥的全身作用。以抑制血管生成、調(diào)節(jié)腫瘤免疫的治療為例，如全身給藥，則不可避免地會(huì)影響全身的血管、免疫狀態(tài)，出現(xiàn)比較明顯的不良反應(yīng)。其中，血管生成類藥物的不良反應(yīng)包括消化系出血、血栓栓塞、高血壓等。研究[23]報(bào)道，因嚴(yán)重的出血，舒尼替尼與索拉非尼藥效對(duì)比的第3期臨床試驗(yàn)不得不中止。而介入方法的局部針對(duì)性治療，在該方面研究的臨床轉(zhuǎn)化上具有明顯的優(yōu)勢，未來在介入治療的研究中可注意以下幾個(gè)方面。

4.1 注重相關(guān)藥物動(dòng)脈給藥劑型的研發(fā) 未來應(yīng)注重針對(duì)肝癌腫瘤微環(huán)境中非癌細(xì)胞組分的藥物的動(dòng)脈劑型研發(fā)，展開肝癌局部介入治療的臨床試驗(yàn)，明確其療效。同時(shí)，應(yīng)對(duì)比靜脈給藥劑型，監(jiān)測其不良反應(yīng)。還可進(jìn)一步結(jié)合載藥微球等形式，探索藥物的局部持續(xù)給藥效果。

4.2 聯(lián)合治療 針對(duì)腫瘤微環(huán)境的多個(gè)特性，在介入治療上應(yīng)該多管齊下，增強(qiáng)肝癌的治療效果。TILA-TACE治療便是從血管和液體兩個(gè)腫瘤微環(huán)境特點(diǎn)入手進(jìn)行治療，在聯(lián)合治療方面給出了很好的示范[20]。未來可在TACE治療中探究多種針對(duì)腫瘤微環(huán)境的藥物聯(lián)合應(yīng)用的療效，還可結(jié)合射頻消融、微波消融、肝動(dòng)脈放療栓塞等多種介入治療方式，探索療效更好的治療方案。

4.3 避免誘導(dǎo)新變異 Rozhok等[24]研究發(fā)現(xiàn)，癌癥更多是變異細(xì)胞適應(yīng)環(huán)境的進(jìn)化產(chǎn)物。盡管將治療目標(biāo)鎖定在腫瘤細(xì)胞周圍的成分，其基因組較為穩(wěn)定，不易產(chǎn)生耐藥性，但如腫瘤周圍環(huán)境急劇改變，仍可能會(huì)造成腫瘤細(xì)胞中能適應(yīng)這一微環(huán)境的突變亞群成為優(yōu)勢亞群，進(jìn)而繼續(xù)增長。因此，在針對(duì)微環(huán)境的介入治療過程中不宜操之過急，尤其對(duì)晚期肝癌患者，嚴(yán)格控制對(duì)藥物敏感的癌細(xì)胞和耐藥癌細(xì)胞之間的平衡，可能是一種更好的治療策略[7]。

4.4 挖掘介入療效預(yù)測指標(biāo) 在TACE、射頻消融等局部介入治療后，HCC腫瘤微環(huán)境中的非細(xì)胞組分必然受到影響，并可反映在相關(guān)的分子上。后續(xù)可在介入治療前后，檢測肝癌相關(guān)外泌體等腫瘤微環(huán)境非細(xì)胞組分子的表達(dá)變化，挖掘與療效關(guān)系密切的分子，找到更好地監(jiān)測療效的參考指標(biāo)，并進(jìn)一步明確肝癌介入治療的最佳獲益群體。

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Research progresses on non-cancer-cell component of tumor microenvironment in hepatocellular carcinoma and prospect of interventional therapy

LINLetao，ZOUYinghua*

(DepartmentofInterventionalRadiologyandVascularSurgery,PekingUniversityFirstHospital，Beijing100034，China)

The non-cancer-cell component of the tumor microenvironment in hepatocellular carcinoma (HCC) has drawn the attention of the researchers because of its relative stability of the genome. The composition and characteristics of the tumor microenvironment and the composition of the tumor microenvironment in hepatocellular carcinoma were introduced in this article. Besides, the recent studies about the non-cancer-cell component of the tumor microenvironment in HCC were reviewed from three aspects: The exosomes, the chemokines and the local conditions without biological activity. The application of non-cancer-cell in interventional treatment in the future was also discussed.

Tumor microenvironment; Exosome; Chemokine; Local condition; Interventional therapy

林樂濤(1992—)，男，廣東汕頭人，博士，醫(yī)師。研究方向：介入放射學(xué)。E-mail: LLT1379@126.com

鄒英華，北京大學(xué)第一醫(yī)院介入血管外科，100034。

E-mail: yinghzou@139.com

2017-02-02

2017-03-26

R735.7; R816

A

1672-8475(2017)06-0378-04

10.13929/j.1672-8475.201702022