乳腺癌肿瘤相关成纤维细胞（CAF）促进肿瘤的发生、增殖、浸润、转移和耐药，同时参与血管和淋巴管生成、...
本文来源：肿瘤研究与临床, 2021,33(3) : 233-236.
DOI: 10.3760/cma.j.cn115355-20200218-00060
本文引用：毕恺欣, 张亚芬, 郝语晨, 等. 肿瘤相关成纤维细胞在乳腺癌中的研究进展 [J] .
摘要：肿瘤组织是肿瘤细胞、基质细胞和细胞外基质的复合体，它们构成了一个无序、具有攻击性的微环境，在肿瘤的发生发展中起着不可或缺的作用。在乳腺癌中，肿瘤相关成纤维细胞（CAF）不仅促进肿瘤的发生、增殖、浸润、转移和耐药，同时参与血管生成、淋巴管生成、细胞外基质重塑、重构微环境等诱发癌症的事件。因此，靶向CAF为肿瘤治疗提供了新策略。文章就CAF在乳腺癌中的研究进展进行综述。
Hanahan和Weinberg提出癌症的7个特征，即持续增殖的信号、逃避生长抑制、抵抗细胞凋亡、持续复制基因、诱导血管生成、激活侵袭、转移的能力以及肿瘤微环境（TME），这些特性使得肿瘤生长和转移成为可能[1,2]。越来越多的研究显示，微环境在乳腺癌发生发展中的重要性[3]。宿主不断对肿瘤细胞产生反应，导致肿瘤组织在正常器官、组织中堆积。这种肿瘤与宿主之间复杂的相互作用被称为TME。TME包括肿瘤相关成纤维细胞（CAF）在内的有形成分、细胞外基质（ECM）（即物理组分）及生化组分构成。TME也可以控制肿瘤的进展和转移[4,5]。而CAF是TME中大量参与肿瘤进展的异质性基质细胞[6]。CAF通过直接相互作用、旁分泌等促进肿瘤的进展，并降低肿瘤细胞对内分泌治疗和化疗等的敏感性[3]。目前抗癌治疗在逐渐探索以靶向基质为目的的策略，而基质中最有代表性的就是CAF，本文旨在探讨乳腺CAF在肿瘤进展中的作用及意义。
1、CAF在乳腺癌发生、发展中的作用
CAF最初被定义为α平滑肌激动蛋白（α-SMA）阳性瘤周CAF[7]。形态学上被描述为散布在肿瘤基质中的梭形细胞[8]。尽管已有成熟的分子标记[9]，但由于基质细胞同时存在于正常组织和肿瘤组织中，且具有高度异质性，所以仍缺乏特异的标志物。
既往普遍认为CAF由肿瘤细胞转化而来[5,10]，但研究表明CAF在遇到伤口或炎症时被激活，最终在肿瘤细胞生成前已存在[11]。激活的CAF通过自分泌和（或）旁分泌途径分泌细胞因子，促进肿瘤的生长及其生物学特性。除了分泌经典生长因子，例如表皮生长因子（EGF）和肝细胞生长因子（HGF），肿瘤细胞也可以诱导CAF分泌生长因子，从而呈现一个促进肿瘤生长和维持肿瘤存活的正反馈。细胞因子也是一组重要的促生长诱导因子。例如，基质细胞衍生因子1（SDF-1）可激活CAF，触发癌细胞释放同源受体CXC趋化因子受体4（CXCR4），促进肿瘤细胞的生长[3]。
2、CAF促进乳腺癌侵袭转移
乳腺癌的侵袭和转移是一个多步骤、循序渐进的过程[3,12]，包括：肿瘤的侵袭性生长、ECM的降解、肿瘤进入血液或淋巴系统中并存活、扩散至全身毛细血管，及扩散至远处器官。证据表明CAF广泛参与了上述步骤[13]。
癌细胞的迁移和侵袭是转移的先决条件。在原发部位，肿瘤细胞获得迁移和侵袭性表型的过程被称为上皮-间质转化过程（EMT）。EMT的发生、肿瘤受到的机械压力、新血管生成、共游走肿瘤细胞、促淋巴管生成、ECM重塑以及重新编码TME均协助乳腺癌侵袭和转移[3]。
2.1 促进EMT发生
多种信号通路中，包括环氧化酶-2（COX-2）、核因子κB（NF-κB）、低氧诱导因子1（HIF-1）、转化生长因子β（TGF-β）等信号转导，CAF通过减少E-钙黏蛋白（E-cadherin）的表达而激活EMT，使肿瘤细胞间黏附性丧失，致转移侵袭力提高[14]。
2.2 参与ECM的重塑
ECM的结构和基本性质，例如数量、组成或形貌动态的变化促进了细胞增殖、存活、迁移和转移。CAF通过破坏ECM的极性、结构和完整性促进上皮细胞转化，激活ECM重塑酶的表达调控ECM。例如，CAF可产生广泛的MMP家族和纤溶酶原激活剂以直接降解ECM，加剧ECM异常[3,15]。在这些酶的基础上，CAF降解ECM形成隧道，为癌细胞的侵入和通过提供途径[16]。
2.3 促进血管生成和促淋巴管生成
CAF通过分泌SDF-1，一方面吸引内皮祖细胞到肿瘤组织中，另一方面诱导肿瘤细胞生成血管内皮生长因子（VEGF）间接促进血管生成[15]，给予肿瘤生长所需营养[17]。CAF可促进肿瘤细胞向淋巴结的转移，mCAF也可促进从已有的淋巴管中产生新的淋巴管，从而在乳腺癌的发展中起到恶性的作用。而淋巴管内皮细胞表达血管内皮生长因子受体3（VEGFR-3），被认为是淋巴管生成的主要调节因子[3]。
2.4 '携带'肿瘤细胞
组织中的机械压力（eg血流流速、血管挤压产生的压力）使得循环肿瘤细胞难以生存，而CAF可以帮助其生存：肿瘤细胞可以和肿瘤相关基质细胞组成细胞团，以'抱团'形式在循环中移动（称共游走），CAF是这些基质细胞中最常见的细胞类型。CAF对共游走肿瘤细胞具有生存优势，可提高肿瘤细胞的转移效率[18]。
2.5 施加压力促肿瘤生长
Karagiannis等[19]提出CAF通过机械压力促进肿瘤细胞的扩张、侵袭和转移的假设。简单说，CAF是由肿瘤细胞分泌的因子富集的，并且通过改变细胞黏附特性、抑制去纤维化和形成簇状结构而在瘤周整合成CAF队列，从肿瘤周边移动到核心。在此假设中，CAF队列中不同位置的细胞受到不同的压力、阻力，称CAF队列的梯度力学，肿瘤周围的力学差异，对肿瘤侵袭前沿施加压力，促进肿瘤细胞的侵袭性生长[19,20]。
2.6 重新编码TME
肿瘤细胞的葡萄糖代谢与正常细胞有显著差异。前者在有氧条件下主要吸收高水平的葡萄糖并分泌乳酸，称为'Warburg效应'[21]。TME中处于乏氧状态，CAF可以促使微环境中α-肾上腺素能α通路激活，导致乳酸氢化酶的上调和葡萄糖消耗增加，加快肿瘤生长。
3、CAF与乳腺癌肿瘤干细胞（CSC）的关系
美国癌症研究协会定义CSC是肿瘤中具有自我更新能力并能产生异质性肿瘤细胞的细胞[22]。它可以主动重塑其周围环境，以维持利于自身生长的环境，而TME也可以反作用于CSC。这种相互的串扰是肿瘤生长和发展、维持干性以及治疗抵抗的基本和关键组成部分，阻断交互通路或可以治疗肿瘤。中山大学宋尔卫课题组发现细胞膜蛋白CD10和GPR77阳性肿瘤相关CAF（CD10 GPR77 CAF）可以维持乳腺CSC的干性[23]：在新辅助化疗后，乳腺肿瘤样本中的CSC比例与CD10 GPR77 CAF的表达水平呈正相关，表明CAF亚群可能建立了一个维持CSC生存的微环境；将人体肿瘤组织体外建模移植到小鼠体内，给予抗GPR77治疗后，PET-CT发现肿瘤组织明显缩小。有研究者进行类似实验，将MCF-7乳腺癌细胞与乳腺CAF或正常CAF一同注射到裸鼠皮下，结果显示与乳腺CAF共同移植组的肿瘤体积大于对照组[24]。除此以外，CAF的微血管可以通过miR-221介导非CSC向CSC转变[25]。
4、CAF与乳腺癌耐药的关系
研究显示，CAF是乳腺癌治疗中内分泌、化疗和靶向治疗抵抗的原因。CAF分泌的Ⅰ型胶原可降低肿瘤对化疗药物的吸收[3]。除此以外，CAF还通过维持细胞增殖、提供支持性ECM、诱导乳腺癌细胞EMT、提高肿瘤细胞生存率等途径导致耐药。CAF也可以通过提高基质硬度降低治疗反应产生耐药[26]。宋尔卫团队建立人源肿瘤异种移植模型，发现CAF分泌白细胞介素6（IL-6）、IL-8持续激活NF-κB通路，进而维持肿瘤细胞干性化疗耐受；且CAF的数目与乳腺癌预后、化疗敏感性相关；以及靶向CAF细胞膜上的GPR77蛋白能减少肿瘤干细胞的数目增强肿瘤的化疗敏感性[23]。众所周知，雌激素可以通过与受体相互作用或通过受体独立的机制诱导乳腺癌的发生，而CAF除了分泌生长因子、细胞因子和蛋白酶外，还合成和分泌雌激素[25,27]。因此，CAF与乳腺癌细胞交互通路中相关的特异性生物标志物，或可以预测内分泌治疗的疗效，以及研发新的治疗靶点，甚至逆转乳腺癌的耐药，成为治疗反应的预测指标。
5、CAF与乳腺癌免疫治疗的关系
研究表明，CAF活化蛋白α（FAP-α）阳性CAF能保护肿瘤细胞免受肿瘤坏死因子和干扰素介导的T细胞坏死，并能通过表达CXC基序趋化因子配体将T细胞从肿瘤细胞中分离出来。CAF也可以诱导免疫抑制细胞，当CAF被抑制时，免疫抑制细胞减少[21]。CAF也被证明通过分泌IL-6和IL-8将巨噬细胞聚集到肿瘤中并激活NF-κB通路，达到免疫抑制、促进TME的目的[23]。研究表明，CAF的转化过程中依赖于NAD（P）氧化酶4（NOX4），NOX4抑制剂可以靶向CAF，从而抑制CAF的促癌能力，这也提示在癌症综合治疗中联合使用NOX4抑制剂可能改善预后[28,29]。有研究显示，敲除CAF的GPR77基因后IL-6、IL-8的分泌显著减少，沉默GPR77基因表达后CSC的富集和诱导化疗抵抗的能力被削弱[23]。除此以外，Hedgehog信号通路抑制剂维莫德吉（vismodegib）被证实可以明显减缓CAF和CSC的扩增[28]。
无论是抑制CAF活化还是靶向CAF在改善治疗效果方面都显示出巨大的潜力，尽管实验和临床应用之间仍存在距离，但这些令人鼓舞的结果可能加速未来的临床应用。
6、结语
ME和乳腺癌细胞间复杂且又有相互联系，不仅存在于CAF与肿瘤细胞生物学之间，还存在于CAF、ECM、炎性细胞等微环境成员之间。考虑到这一作用，CAF被认为是微环境重要组成部分，在乳腺癌治疗中有着广阔的前景。
利益冲突 所有作者均声明不存在利益冲突
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