肿瘤相关成纤维细胞在口腔鳞状细胞癌中的作用及其靶向治疗的研究进展

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　　[摘要] 口腔鳞状细胞癌（OSCC）是世界排名第六的恶性肿瘤，5年生存率不足50%，其发病机制目前尚未完全阐明。肿瘤相关成纤维细胞（CAFs）作为肿瘤微环境中的重要细胞成分之一，在肿瘤的侵袭、转移及血管生成中发挥重要的作用。CAFs主要通过分泌生长因子、修饰细胞外基质、支持血管生成以及抑制抗肿瘤免疫应答来促进肿瘤的发生发展。以CAFs作为治疗靶点，可以有效地抑制OSCC的侵袭和转移，限制肿瘤血管生成，进而为OSCC的干预提供新的治疗策略。本文就CAFs在OSCC的作用及其靶向治疗的研究进展进行综合论述。
　　[关键词] 肿瘤相关成纤维细胞;口腔鳞状细胞癌;侵袭;转移;治疗
　　[中图分类号] R739.8          [文献标识码] A          [文章编号] 1673-7210（2019）05（b）-0029-04
　　[Abstract] Oral squamous cell carcinoma （OSCC） is the sixth most common malignant tumor in the world with a five-year survival rate of less than 50%. Its pathogenesis has not been fully elucidated. Cancer-associated fibroblasts （CAFs）， as one of the important cellular components in the tumor microenvironment， play an important role in tumor invasion， metastasis and angiogenesis. CAFs promote tumor development mainly by releasing growth factors， modifying extracellular matrix， supporting angiogenesis， and inhibiting anti-tumor immune responses. CAFs-targeted therapy may effectively inhibit the invasion and metastasis of OSCC， and limit tumor angiogenesis， which provides new strategies for the treatment of OSCC. This article comprehensively discusses the advance research on the role of CAFs in OSCC and its targeted therapy.
　　[Key words] Cancer-associated fibroblasts; Oral squamous cell carcinoma; Invasion; Metastasis; Treatment
　　口腔鳞状细胞癌（oral squamous cell carcinoma，OSCC）是世界排名第六的恶性肿瘤，尽管OSCC的相关研究不断深入，但其发病机制目前尚未完全阐明，OSCC的5年生存率仍不足50%[1]。研究表明，肿瘤相关成纤维细胞（cancer-associated fibroblasts，CAFs）在OSCC的发生发展中发挥着重要的作用[2-3]。本文就CAFs在OSCC的作用及其靶向治疗的研究进展进行综合论述。
　　1 CAFs
　　CAFs大部分来源于驻留的成纤维细胞，也可以源自其他细胞群体而不是常驻的成纤维细胞[4]。一部分CAFs通过上皮间充质转化（epithelial mesenchymal transition，EMT）进而由上皮细胞分化而来;一些通过内皮细胞转变为具有CAFs样表型的细胞;另外，与血管相连的周细胞，可以血小板衍生生长因子（PDGF）依赖的方式转化为CAFs。此外，在肝脏和胰腺肿瘤中，通常参与器官再生的星状细胞在肿瘤发生时参与纤维化，使其成为CAFs的可能来源，还有一些存在于骨髓中的间充质干细胞可以被肿瘤细胞间质吸引，成为CAFs的重要来源[5-7]。
　　成纤维细胞、免疫细胞、毛细血管、基底膜和细胞外基质周围的肿瘤细胞和大量可溶性因子构成肿瘤微环境（tumor microenvironment，TME）[8]。相关研究[9]表明，肿瘤尤其是上皮肿瘤最初形成的时候，肿瘤细胞分泌的转化生长因子-β（TGF-β）、血小板衍生生长因子（PDGF）、表皮生长因子（EGF）和成纤维细胞生长因子（FGF），可以招募间质组织中驻留的成纤维细胞，进而将静止的成纤维细胞变成活化状态，成为CAFs。成纤维细胞作为肿瘤微环境的主要成分，可以通过释放相應的细胞因子，与肿瘤细胞等其他细胞相互作用，进而对肿瘤的发展进行调控[10-11]。
　　2 CAFs在OSCC的作用
　　2.1 CAFs与OSCC的交互作用
　　CAFs主要通过其与肿瘤细胞之间的交互作用对肿瘤进行调控。肿瘤细胞分泌大量的细胞因子释放到TME中，其中部分细胞因子直接作用于成纤维细胞，在将其转化为CAFs的同时，诱导CAFs分泌白细胞介素-6（IL-6）等因子与肿瘤细胞进行“交流”，激活肿瘤细胞内相应信号传导通路，进而调节肿瘤的增殖、侵袭和转移。
　　2.2.1 CAFs在OSCC侵袭和转移中的作用  在TME中，CAFs以自分泌和旁分泌的方式向TME分泌大量因子，除了EGF和肝细胞生长因子（HGF）等经典生长因子之外，还包括分泌型卷曲相关蛋白1、IGF类似家族成员1和2以及膜分子（整联蛋白α11和多配体结合蛋白-1）以及IL-10、TGF-β、肿瘤坏死因子（TNF）、γ干扰素（IFN-γ）和IL-6[12]。这些细胞因子可以通过作为启动EMT的信号进而改变肿瘤细胞的侵袭转移能力，并改变周围和远处非肿瘤细胞的细胞生理特性，以允许肿瘤细胞的传播。CAFs通过这些细胞因子调控肿瘤细胞的生物学特性，进而影响OSCC的侵袭和转移[13-16]。 　　CAFs與OSCC的交互过程中，CAFs分泌生长因子、趋化因子、细胞因子和蛋白水解酶等，选择性改变细胞外基质成分，进而促进肿瘤细胞的侵袭转移，这些因子可以通过不同的信号通路，包括TGF-β级家族不同成员的信号通路、Wnt信号通路（经典Wnt/β-catenin通路或非经典Wnt/细胞通路）、Notch信号通路、NF-κB信号通路、整合素连接激酶（ILK）信号通路、尿激酶型纤溶酶原激活剂受体（uPAR）信号通路、PI3K/AKT/mTOR信号通路进而促进OSCC发生侵袭和转移[17]。研究表明，在HNSCC细胞和CAFs相互作用过程中，可以观察到TGF-β、血管内皮生长因子（VEGF）、TNF-α、HGF、IL-1α、IL-1β、IL-6和IL-33的水平升高进而促进头颈磷状细胞癌的侵袭转移[2]。
　　2.2.2 CAFs在OSCC血管生成中的作用  CAFs在产生反应性基质方面发挥着关键作用，这种反应性基质在肿瘤进展促进组织修复反应中发挥重要作用。大多数的CAFs均来源于组织中驻留的成纤维细胞，这些成纤维细胞在TGF-β的作用下获得了由静止变成活化的状态，而且还具有进一步增殖和运动性，和更加强大的ECM生物合成以及ECM沉积能力。CAFs分泌一些酶，比如，赖氨酰氧化酶（LOX）和羟化酶，它们可以催化胶原蛋白向弹性蛋白以及其他ECM分子的交联。从而通过控制肿瘤基质的生物力学性质，包括僵硬度、弹性和组织间液体压力，间接影响血管生成和肿瘤血液供应。
　　CAFs产生细胞外基质，并且是肿瘤微环境中的促血管生成因子和骨髓细胞化学引诱物的重要来源[12，18]。不同来源的CAFs分别对肿瘤的血管生成起着作用，由脂肪细胞转变而来的CAFs通过分泌促炎和促血管生成细胞因子，释放由血管生成内皮细胞消耗的脂肪酸来刺激肿瘤周围血管生成。周细胞转变而来的CAFs为血管生成血管提供促有利生存条件。血管生成对于OSCC的发生发展是重要且必须的。由肿瘤细胞和基质细胞产生的介质维持血管生成，并提供氧和营养物质以允许肿瘤细胞繁殖、侵入附近组织和转移。恶性肿瘤的生长、侵袭和转移取决于受促血管生成因子和抗血管生成因子调控的微血管[19]。
　　CAFs在肿瘤中具有良好的促血管生成功能，研究[20]表明，在动物实验模型中，把CAFs和癌细胞共同植入小鼠体内，会增加血管生成速度，同时减少癌细胞休眠状态进而加速小鼠肿瘤生长。CAFs分泌VEGFA、血管生成素1、碱性成纤维细胞增殖因子、TGF-β1、PDGFC、TNF-α、肝细胞生长因子、胰岛素样生长因子-1和单核细胞趋化蛋白-1（MCP-1）等来加速血管生成。PDGFC通过进一步刺激CAFs分泌促血管生成生长因子如FGF2和骨桥蛋白来维持血管生成。CAFs分泌因子通过吸引血管ECs并从骨髓中募集单核细胞，例如通过CXCL12-CXCR4来增强肿瘤血管生成。
　　3 CAFs靶向治疗
　　与肿瘤细胞相反，CAFs具有遗传稳定性并且很少发生突变，因此CAFs可以成为癌症治疗的有效靶点。由CAFs诱导的治疗抵抗的机制主要有5个：①CAFs通过生长因子、趋化因子和细胞因子如HGF、IL-6和CXCL12的旁分泌激活EMT并维持肿瘤细胞的干性，针对该机制进行干预可以抑制肿瘤发生的启动[21]。②不直接消耗肿瘤基质，通过间接灭活CAFs实现ECM重塑将会达到影响癌细胞的化疗敏感性[22]。③CAFs以动态方式适应癌细胞的代谢需求，通过操纵与CAFs相关的代谢重编程可以对抗癌症。④最新研究发现，通过直接消耗CAFs来降低更多低分化肿瘤的存活率和增强其免疫抑制[23-24]。⑤通过抑制TME中肿瘤细胞和CAFs之间串扰的特定因素，可以有效治疗肿瘤[25-26];另外，可以通过控制金属蛋白酶抑制剂（TIMP）家族的蛋白质的表达，来自CAFs中TIMP家族的蛋白质的表达，影响ECM和基质细胞的结构组织。TIMPs表达的缺失或减少会引起MMP功能的增加，从而达到治疗肿瘤的效果。另外，研究表明，CAFs分泌的TGF-β也可以在不同的情况下抑制或促进肿瘤发生[27]。靶向CAFs分泌的TGF-β可以有效克服肿瘤的癌细胞抗性，同时可以通过干预EGFR-TKIs降低耐药性。
　　4 小结
　　CAFs是肿瘤微环境的重要组成部分，与肿瘤微环境其他细胞相互作用，可以促进OSCC的增殖、侵袭和转移，在OSCC的发生发展中扮演着不可或缺的角色。TME靶向治疗的主要挑战是肿瘤内细胞类型的异质性以及癌细胞与其环境之间的动态相互作用[28-30]。CAFs具有稳定的基因组，不含有恶性突变，针对CAFs进行靶向干预可以有效克服上述挑战。深入研究CAFs在TME的作用及其机制，可以为OSCC的干预提供新的治疗策略。
　　[参考文献]
　　[1]  Afzali P，Ward BB. Management of the neck in oral squamous cell carcinoma： background，classification，and current philosophy [J]. Oral Maxillofac Surg Clin North Am，2019，31（1）：69-84.
　　[2]  Dourado MR，Guerra ENS，Salo T，et al. Prognostic value of the immunohistochemical detection of cancer-associated fibroblasts in oral cancer： A systematic review and meta-analysis [J]. J Oral Pathol Med，2018，47（5）：443-453.
　　[3]  Liang LZ，Luo HJ，He QF，et al. Investigation of cancer-associated fibroblasts and p62 expression in oral cancer before and after chemotherapy [J]. J Cranio-MaxilloFac Surg，2018，46（4）：605-610. 　　[4]  LeBleu VS，Kalluri R. A peek into cancer-associated fibroblasts：origins，functions and translational impact [J]. Dis Model Mech，2018，11（4）：dmm029447.
　　[5]  Buchsbaum RJ，Oh SY. Breast cancer-associated fibroblasts：where we are and where we need to go [J]. Cancers （Basel），2016，8（2）：19-38.
　　[6]  Weber CE，Kothari AN，Wai PY，et al. Osteopontin mediates an MZF1-TGF-beta 1-dependent transformation of mesenchymal stem cells into cancer-associated fibroblasts in breast cancer [J]. Oncogene，2015，34（37）：4821-4833.
　　[7]  Atala A. Mesenchymal stem cells are recruited and activated into carcinoma-associated fibroblasts by prostate cancer microenvironment-derived TGF-beta 1 [J]. J Urol，2016，34（10）：2536-2547.
　　[8]  Chiavarina B，Turtoi A. Collaborative and defensive fibroblasts in tumor progression and therapy resistance [J]. Curr Med Chem，2017，24（26）：2846-2859.
　　[9]  Kuzet SE，Gaggioli C. Fibroblast activation in cancer：when seed fertilizes soil [J]. Cell Tissue Res，2016，365（3）：607-619.
　　[10]  Kalluri R. The biology and function of fibroblasts in cancer [J]. Nat Rev Cancer，2016，16（9）：582-598.
　　[11]  Sakamoto A，Kunou S，Shimada K，et al. Pyruvate secreted from patient-derived cancer-associated fibroblasts supports survival of primary lymphoma cells [J]. Cancer Sci，2019，110（1）：269-278.
　　[12]  Dasari S，Fang Y，Mitra KA. Cancer associated fibroblasts：naughty neighbors that drive ovarian cancer progression [J]. Cancers （Basel），2018，10（11）：E406.
　　[13]  Harper J，Sainson RC. Regulation of the anti-tumour immune response by cancer-associated fibroblasts [J]. Semin Cancer Biol，2014，25：69-77.
　　[14]  Ziani L，Chouaib S，Thiery J. Alteration of the Antitumor immune Response by Cancer-Associated Fibroblasts [J]. Front Immunol，2018，9：414.
　　[15]  Otomo R，Otsubo C，Matsushima-Hibiya Y，et al. TSPAN12 is a critical factor for cancer-fibroblast cell contact-mediated cancer invasion [J]. Proc Natl Acad Sci USA，2014， 111（52）：18691-18696.
　　[16]  Yu BB，Wu KL，Wang X，et al. Periostin secreted by cancer-associated fibroblasts promotes cancer stemness in head and neck cancer by activating protein tyrosine kinase 7 [J]. Cell Death Dis，2018，9（11）：1082.
　　[17]  Wang LL，Zhang F，Cui JY，et al. CAFs enhance paclitaxel resistance by inducing EMT through the IL-6/JAK2/STAT3 pathway [J]. Oncol Rep，2018，39（5）：2081-2090.
　　[18]  Kashima H，Noma K，Ohara T，et al. Cancer-associated fibroblasts （CAFs） promote the lymph node metastasis of esophageal squamous cell carcinoma [J]. Int J Cancer，2019，144（4）：828-840. 　　[19]  Santi A，Kugeratski FG，Zanivan S. Cancer associated fibroblasts：the architects of stroma remodeling [J]. Proteomics，2018，18（5-6）：e1700167.
　　[20]  de Palma M，Biziato D，Petrova TV. Microenvironmental regulation of tumour angiogenesis [J]. Nat Rev Cancer，2017，17（8）：457-474.
　　[21]  Shibue T，Weinberg RA. EMT，CSCs，and drug resistance：the mechanistic link and clinical implications [J]. Nat Rev Clin Oncol，2017，14（10）：611-629.
　　[22]  Luo HJ，Tu G，Liu ZM，et al. Cancer-associated fibroblasts：A multifaceted driver of breast cancer progression [J]. Cancer Lett，2015，361（1）：155-163.
　　[23]  Albrengues J，Bertero T，Grasset E，et al. Epigenetic switch drives the conversion of  fibroblasts into proinvasive cancer-associated fibroblasts [J]. Nat Commun，2015，6：10204.
　　[24]  Ishii N，Araki K，Yokobori T，et al. Conophylline suppresses pancreatic cancer desmoplasia and cancer-promoting cytokines produced by cancer-associated fibroblasts [J]. Cancer Sci，2019，110（1）：334-344.
　　[25]  Tanaka K，Miyata H，Sugimura K，et al. miR-27 is associated with chemoresistance in esophageal cancer through transformation of normal fibroblasts to cancer-associated fibroblasts [J]. Carcinogenesis，2015，36（8）：894-903.
　　[26]  Peng C，Zou X，Xia W，et al. Integrin alpha- beta 6 plays an bi-directional regulation role between colon cancer cells and cancer-associated fibroblasts [J]. Biosci Rep，2018，38（6）：BSR20180243.
　　[27]  Wu XF，Ruan L，Yang Y，et al. Analysis of gene expression changes associated with human carcinoma-associated fibroblasts in non-small cell lung carcinoma [J]. Biol Res，2017，50 （1）：6.
　　[28]  Hirata E，Girotti MR，Viros A，et al. Intravital imaging reveals how BRAF inhibition generates drug-tolerant microenvironments with high integrin beta 1/FAK signaling [J]. Cancer Cell，2015，27（4）：574-588.
　　[29]  Mezawa Y，Orimo A. The roles of tumor and metastasis-promoting carcinoma-associated fibroblasts in human carcinomas [J]. Cell Tissue Res，2016，365（3）：675-689.
　　[30]  Gascard P，Tlsty TD. Carcinoma-associated fibroblasts：orchestrating the composition of malignancy [J]. Genes Dev，2016，30（9）：1002-1019.
　　（收稿日期：2018-11-30  本文編辑：苏   畅）
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