腹膜轉(zhuǎn)移癌的腫瘤微環(huán)境研究進(jìn)展

海軍軍醫(yī)大學(xué)（第二軍醫(yī)大學(xué)）長(zhǎng)海醫(yī)院腫瘤科，上海 200433

腹膜是卵巢癌、胃癌和結(jié)直腸癌等腹膜腔附近的癌癥常見(jiàn)的轉(zhuǎn)移部位，據(jù)統(tǒng)計(jì)，約75%的卵巢癌患者、50%的胃癌患者和15%的結(jié)直腸癌患者在腫瘤發(fā)展過(guò)程中可出現(xiàn)腹膜轉(zhuǎn)移［1-2］。癌癥患者腫瘤出現(xiàn)腹膜轉(zhuǎn)移通常預(yù)示預(yù)后極差，目前常規(guī)的治療方法是細(xì)胞減滅術(shù)聯(lián)合腹腔熱灌注化療（cytoreductive surgery/hyperthermic intraperitoneal chemotherapy，CRS/HIPEC），但是僅適用于少數(shù)具備手術(shù)條件的患者。近年來(lái)，隨著腫瘤微環(huán)境在腫瘤發(fā)生、轉(zhuǎn)移過(guò)程中的重要性逐漸被人們所認(rèn)識(shí)，腹水和腹膜局部微環(huán)境在癌癥腹膜轉(zhuǎn)移中的病理生理學(xué)意義也逐漸被重視，已有多篇相關(guān)的研究報(bào)告陸續(xù)發(fā)表。本文對(duì)腫瘤腹膜轉(zhuǎn)移過(guò)程中腫瘤細(xì)胞、腹膜轉(zhuǎn)移癌免疫微環(huán)境以及腹膜本身發(fā)生的改變進(jìn)行綜述。

1 腹膜轉(zhuǎn)移癌相關(guān)的生物學(xué)機(jī)制

目前認(rèn)為腫瘤細(xì)胞在腹膜轉(zhuǎn)移過(guò)程中發(fā)生了一系列生物學(xué)改變，并有助于其在腹水中存活及腹膜侵襲。癌細(xì)胞能以單個(gè)細(xì)胞或多細(xì)胞球體（multicellular sphere，MCS）的形式從原發(fā)癌灶分離進(jìn)入腹腔［3］。與單個(gè)癌細(xì)胞相比，MCS可克服單個(gè)癌細(xì)胞的失巢凋亡現(xiàn)象，且能產(chǎn)生代謝物密度梯度，化療藥物難以接觸球體內(nèi)部的細(xì)胞，因此更容易對(duì)化療藥物產(chǎn)生耐藥，其遷移和侵襲能力也明顯增強(qiáng)［2，4］。MCS的這些生物學(xué)特征顯著促進(jìn)癌細(xì)胞生長(zhǎng)、轉(zhuǎn)移和耐藥，這可能是腫瘤細(xì)胞為了在轉(zhuǎn)移部位存活而發(fā)生的適應(yīng)性改變。MCS的形成與多種因素有關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)血管緊張素Ⅱ（angiotensinⅡ，AngⅡ）可顯著提高卵巢癌細(xì)胞系的MCS形成、生長(zhǎng)和侵襲能力，促進(jìn)腹膜轉(zhuǎn)移，其機(jī)制系通過(guò)直接激活絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）/細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶（extracellular signal-regulated kinase，ERK）通路和由表皮生長(zhǎng)因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）介導(dǎo)實(shí)現(xiàn)［5］。Gao等［6］研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞（cancer-associated fibroblast，CAF）能促使腹水中的癌細(xì)胞包繞在其周圍，形成特殊的MCS。CAF位于MCS的中心，通過(guò)分泌表皮生長(zhǎng)因子（epidermal growth factor，EGF）促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖和腹膜侵襲。雖然MCS的拷貝數(shù)改變（copy number alteration，CNA）和單核苷酸變異（single-nucleotide variant，SNⅤ）與原發(fā)灶相比有所差異［7］，但是仍能反映原發(fā)腫瘤92.3%～100.0%的突變情況，能有效預(yù)測(cè)原發(fā)腫瘤的生物學(xué)特征以及對(duì)化療藥物的反應(yīng)性［8］。

臨床常見(jiàn)到某些腫瘤更傾向于轉(zhuǎn)移到某些特定部位的現(xiàn)象，其背后的機(jī)制尚未深入闡明，可能與某些腫瘤相關(guān)基因的異常改變有關(guān)［9］。已有多項(xiàng)研究提示，腫瘤腹膜轉(zhuǎn)移具有特異的基因表達(dá)異常傾向。Kleivi等［10］研究發(fā)現(xiàn)，結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移灶與腹膜轉(zhuǎn)移灶發(fā)生DNA拷貝數(shù)變化所在的染色體位置有所差別，轉(zhuǎn)錄譜特征也有所不同。Ⅴarghese等［11］分析發(fā)現(xiàn)，結(jié)腸癌和闌尾癌發(fā)生肝轉(zhuǎn)移灶和腹膜轉(zhuǎn)移灶的基因表達(dá)譜存在差異，而且進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)結(jié)腸癌腹膜轉(zhuǎn)移灶與闌尾癌腹膜轉(zhuǎn)移灶之間具有相似的基因表達(dá)譜特征。Yong等［12］提出依據(jù)結(jié)直腸癌原發(fā)腫瘤部位和KRAS基因突變等參數(shù)，有助于預(yù)測(cè)腫瘤發(fā)生腹膜轉(zhuǎn)移、肝轉(zhuǎn)移或肺轉(zhuǎn)移的風(fēng)險(xiǎn)。這些研究結(jié)果均提示癌癥向不同部位的轉(zhuǎn)移可能存在不同的機(jī)制。研究癌細(xì)胞在腹膜轉(zhuǎn)移過(guò)程中的生物學(xué)機(jī)制，有助于確立更具針對(duì)性的靶向治療策略。

2 腹膜轉(zhuǎn)移癌局部免疫微環(huán)境的影響

腹膜覆蓋于腹腔臟器表面，主要由內(nèi)臟脂肪組織（visceral adipose tissue，ⅤAT）組成，其上分布的不透明斑點(diǎn)稱為乳斑，乳斑中存在巨噬細(xì)胞、T細(xì)胞、B細(xì)胞等多種免疫細(xì)胞，這些免疫細(xì)胞部分本就存在于腹腔內(nèi)，部分通過(guò)高內(nèi)皮細(xì)胞微靜脈（又稱高內(nèi)皮微靜脈、高內(nèi)皮靜脈，high endothelial venules，HEⅤ）從外周血中招募而來(lái)，且能從乳斑自由地移動(dòng)到腹腔并回到乳斑［13］。臨床實(shí)踐中，時(shí)常存在經(jīng)免疫治療后，即使部分患者腫瘤未消退，腹水卻消失明顯的現(xiàn)象，推測(cè)可能是因?yàn)槊庖忒煼ǜ纳屏烁顾木植课h(huán)境，活化了腹水中包括CD8+T細(xì)胞在內(nèi)的多種免疫細(xì)胞，從而使堵塞了腹膜淋巴管的癌細(xì)胞被殺滅后再通，腹水回流通暢所致。目前的研究表明，T細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞能促進(jìn)腫瘤細(xì)胞在腹膜的侵襲和增殖。

2.1 T淋巴細(xì)胞殺傷腫瘤功能受到抑制

T淋巴細(xì)胞是主要的抗腫瘤免疫細(xì)胞之一，其中CD8+T細(xì)胞是發(fā)揮殺傷效應(yīng)的主要亞群，多種免疫治療通過(guò)對(duì)CD8+T細(xì)胞的激活、改造而發(fā)揮作用。在卵巢癌腹膜轉(zhuǎn)移的患者中，腹水T淋巴細(xì)胞的存在，尤其是CD8+T細(xì)胞的存在，與總體生存率呈正相關(guān)，T淋巴細(xì)胞的缺失與治療失敗相關(guān)［14］。Nakano等［15］對(duì)胃癌患者腹水和外周血T淋巴細(xì)胞進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)腹水CD8+T細(xì)胞中程序性死亡［蛋白］-1（programmed death-1，PD-1）+T細(xì)胞和TIM-3+T細(xì)胞所占比例高于外周血，且CD8+T細(xì)胞中PD-1+、TIM-3+細(xì)胞比例較高的患者預(yù)后較差。除了免疫檢查點(diǎn)分子表達(dá)升高之外，T細(xì)胞代謝功能也受到抑制。卵巢癌腹水中的癌細(xì)胞通過(guò)誘導(dǎo)T細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，抑制T細(xì)胞線粒體呼吸功能，從而抑制T細(xì)胞毒性［16］。CD8+T細(xì)胞是腹水中極有潛力的免疫效應(yīng)細(xì)胞，腹水中的T細(xì)胞在分離后，通過(guò)一定的刺激也可以提高其增殖及分泌細(xì)胞因子的能力，恢復(fù)其殺傷腫瘤細(xì)胞的能力［17］。小鼠體外實(shí)驗(yàn)中，組成性分泌白細(xì)胞介素（interleukin，IL）-2的嵌合抗原受體T細(xì)胞（chimeric antigen receptor T-cell，CAR-T）能克服免疫抑制性的腹水微環(huán)境，有效抑制卵巢癌［18］。探索CD8+T細(xì)胞在腹水中的活化狀態(tài)、設(shè)法提高腹水CD8+T細(xì)胞的殺傷活性，值得進(jìn)一步探索研究。

2.2 腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞促進(jìn)癌癥腹膜侵襲

巨噬細(xì)胞是腹水中含量最為豐富的免疫細(xì)胞，占腹水細(xì)胞成分的45%～60%［19］。巨噬細(xì)胞在不同的環(huán)境刺激下產(chǎn)生不同的表型，包括經(jīng)典活化的M1型巨噬細(xì)胞和選擇性活化的M2型巨噬細(xì)胞。M1型巨噬細(xì)胞產(chǎn)生IL-12、IL-23和腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor α，TNF-α）等促炎性的細(xì)胞因子，可清除病原體和腫瘤等抗原成分。而M2型巨噬細(xì)胞分泌轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β（transforming growth factor-β，TGF-β），血小板源性生長(zhǎng)因子（platelet-derived growth factor，PDGF）和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（vascular endothelial growth factor，ⅤEGF），促進(jìn)傷口愈合和清除細(xì)胞碎片，發(fā)揮抑制炎癥的作用。腹水微環(huán)境中的巨噬細(xì)胞與腫瘤細(xì)胞相互作用，表型逐漸發(fā)生變化，被稱為腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（tumor-associated macrophage，TAM），多呈M2型。TAM促使腫瘤干細(xì)胞（cancer stem cell，CSC）圍繞在其周圍形成MCS，通過(guò)分泌IL-6和激活WNT信號(hào)通路以維持CSC的干性，促進(jìn)MCS耐藥和腹膜侵襲［20］。除作用于腫瘤細(xì)胞外，TAM還抑制腹水中T細(xì)胞功能、抑制T細(xì)胞向腫瘤微環(huán)境浸潤(rùn)，促進(jìn)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞形成，抑制免疫系統(tǒng)對(duì)腫瘤細(xì)胞的清除。抑制巨噬細(xì)胞在腹膜轉(zhuǎn)移癌微環(huán)境中的聚集、減少巨噬細(xì)胞數(shù)量、激活巨噬細(xì)胞的抗腫瘤功能是目前正在探索的靶向巨噬細(xì)胞的免疫治療手段。

2.3 中性粒細(xì)胞創(chuàng)造有利于腫瘤轉(zhuǎn)移的微環(huán)境

中性粒細(xì)胞來(lái)源于骨髓，是機(jī)體應(yīng)對(duì)病原體或組織損傷的第一道防線，構(gòu)成炎癥的重要參與者，正常情況下，在腹水細(xì)胞成分中含量小于1%［19］。在腹膜出現(xiàn)抗原刺激時(shí)，中性粒細(xì)胞主要通過(guò)大網(wǎng)膜乳斑中的HEⅤ進(jìn)入腹腔。中性粒細(xì)胞能釋放細(xì)胞因子、趨化因子和顆粒蛋白，為腫瘤的生長(zhǎng)創(chuàng)造有利的微環(huán)境［21］。在小鼠腹腔注射卵巢癌細(xì)胞后，中性粒細(xì)胞主要聚集在網(wǎng)膜乳斑HEⅤ周圍，之后卵巢癌細(xì)胞便出現(xiàn)在此處，而用抗體抑制中性粒細(xì)胞之后，卵巢癌細(xì)胞的聚集明顯減少［19］。在適宜的刺激下，中性粒細(xì)胞釋放顆粒蛋白和染色質(zhì)，形成胞外殺菌網(wǎng)絡(luò)（neutrophil extracellular trap，NET），結(jié)合并殺死病原體，這是中性粒細(xì)胞特有的作用形式［22］。在小鼠腹膜處誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞NET能引起廣泛的網(wǎng)膜轉(zhuǎn)移。肽?；嚢彼崦搧啺泵?（peptidylarginine deiminase 4，PAD4）對(duì)NET形成至關(guān)重要［23］，敲除中性粒細(xì)胞PAD4，能抑制NET形成，減少腹膜轉(zhuǎn)移。腹水中細(xì)胞裂解形成的線粒體DNA激活中性粒細(xì)胞，促進(jìn)NET的產(chǎn)生，與更差的預(yù)后有關(guān)［24］。以上研究說(shuō)明中性粒細(xì)胞能誘導(dǎo)癌細(xì)胞在腹膜上定植，NET的形成可能在其中發(fā)揮部分作用。此外，研究者發(fā)現(xiàn)中性粒細(xì)胞產(chǎn)生的白三烯能選擇性地?cái)U(kuò)增高致瘤性的癌細(xì)胞亞群，有助于癌細(xì)胞在遠(yuǎn)處組織的定植。抑制白三烯生成酶—花生四烯酸5脂氧合酶能抑制中性粒細(xì)胞的促腫瘤轉(zhuǎn)移效果［25］?；罨闹行粤＜?xì)胞通過(guò)產(chǎn)生H2O2抑制T細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞因子的能力［26］，并通過(guò)表達(dá)精氨酸酶1（arginase-1，ARG1）消耗細(xì)胞外L-精氨酸從而抑制T細(xì)胞增殖［27］。由于其在腹膜轉(zhuǎn)移癌中的促進(jìn)作用，抑制中性粒細(xì)胞功能是目前值得探索的治療方向。

3 腹膜脂質(zhì)成分為癌細(xì)胞代謝提供能量

腹膜富含脂肪，脂肪細(xì)胞是其重要組成成分，也是腹腔脂質(zhì)、細(xì)胞因子和脂肪因子的主要來(lái)源，研究表明脂肪細(xì)胞也參與癌癥的轉(zhuǎn)移［28］。癌細(xì)胞生長(zhǎng)旺盛，需要大量能量，而腫瘤微環(huán)境缺氧、呈酸性，抑制丙酮酸進(jìn)入三羧酸循環(huán)，抑制線粒體功能，迫使癌細(xì)胞改變代謝模式，轉(zhuǎn)而通過(guò)脂肪酸的β氧化獲得能量［28］。在大多數(shù)癌癥中，癌細(xì)胞脂肪酸合成增加，而卵巢癌細(xì)胞脂肪酸合成減少，但β氧化卻增加［29］，提示卵巢癌細(xì)胞可能利用了外源性脂肪。卵巢癌腹膜轉(zhuǎn)移灶的癌細(xì)胞中含有豐富的脂滴，研究者利用熒光染色證實(shí)脂滴來(lái)源于腹膜脂肪細(xì)胞，說(shuō)明腫瘤細(xì)胞可以“吸收”腹膜脂肪細(xì)胞的脂滴。如果不加以干預(yù)，該“吸收”過(guò)程會(huì)導(dǎo)致富含脂肪的網(wǎng)膜轉(zhuǎn)變?yōu)閹缀鯖](méi)有脂肪細(xì)胞的實(shí)體腫瘤，即“餅狀網(wǎng)膜”［29］。脂肪酸結(jié)合蛋白4（fatty acid-binding protein 4，F(xiàn)ABP4）是一種脂質(zhì)伴侶蛋白，在長(zhǎng)鏈脂肪酸的攝取、轉(zhuǎn)運(yùn)及代謝調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用。研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)ABP4在原發(fā)性卵巢腫瘤中表達(dá)較低，而在卵巢癌腹膜轉(zhuǎn)移腫瘤中，尤其是在腫瘤-脂肪細(xì)胞交界處表達(dá)上調(diào)［29］。FABP4也存在于內(nèi)皮細(xì)胞中，調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞增殖，促進(jìn)血管生成［30］。抑制FABP4后，癌細(xì)胞內(nèi)的脂質(zhì)積聚減少，增殖能力下降，腹膜侵襲能力降低，腫瘤微血管密度也降低［29］。抑制腫瘤細(xì)胞利用腹膜脂肪的能量，是抑制腹膜轉(zhuǎn)移癌極具前景的研究方向。

4 展望

腹膜轉(zhuǎn)移癌是臨床常見(jiàn)的難題，目前的CRS/HIPEC只適用于少數(shù)具備手術(shù)條件的患者，大多數(shù)患者仍然缺乏有效的治療手段。隨著免疫治療取得重大突破，癌性腹水的免疫功能也逐漸被重視起來(lái)，腹膜轉(zhuǎn)移癌的局部微環(huán)境逐漸被眾多學(xué)者關(guān)注和研究?，F(xiàn)有的研究結(jié)果表明，腹膜轉(zhuǎn)移癌的生物學(xué)特征發(fā)生了顯著改變，腹膜局部免疫微環(huán)境也有明顯異常，腹膜脂質(zhì)更是腹膜轉(zhuǎn)移癌微環(huán)境中的特殊組分，針對(duì)腹膜轉(zhuǎn)移癌的局部微環(huán)境的深入研究，將有助于揭示腹膜轉(zhuǎn)移的機(jī)制，并為開(kāi)拓新型治療方法提供重要的線索。