肝癌是十分常见的一种癌症,死亡率很高,其分为原发性与继发性,原发性最常见。原发性肝癌分为肝细胞癌、肝内胆管癌、混合型肝癌,其中肝细胞癌占比在80%以上。HCC的发生发展与肿瘤细胞微环境有密切关系。参与HCC发病的微环境包括各个方面,如免疫细胞、病原体(如肝炎病毒)和非细胞组分[如异常细胞间质等肝内细胞亚群[1]。TME与肿瘤细胞相辅相成,共同进化,TME作为先天条件,促进肿瘤发生发展。所以TME的基础研究十分重要,这将为进一步了解TME生物学特性和发展新的治疗方法提供依据。

1、HCC免疫细胞微环境

HCC免疫细胞微环境中包括自然杀伤细胞(Naturalkillercells,NKs)、树突状细胞(Dendriticcells,DCs)、细胞毒性T淋巴细胞(CytotoxicTlymphocyte,CTL)、B淋巴细胞、库佛细胞(Kupffercells,KCs)等,起辨别和裂解肿瘤细胞的作用。

1.1HCC免疫细胞微环境中的NKs

NKs在骨髓及胸腺微环境中完成正常的生理过程。其由骨髓淋巴样干细胞发展而来,在呼吸系统、循环系统以及免疫系统等中均可被检测到。NKs属于粒状淋巴细胞,参与各类免疫调节反应,可裂解细胞结构,尤其对于肿瘤细胞。因此越来越多科学家在癌症研究方面将重点放在对NKs抗癌功能的研究。基因stat3与肿瘤增殖、机体血管生成和免疫逃逸的发生密切相关,在许多原发性肿瘤中激活和过表达。NKs中的stat3信号传导途径受许多细胞因子的调节。对stat3途径激活最有效的是IL-10。低氧诱导基因2通过促进HCC细胞释放IL-10激活NKs的stat3信号通路,抑制NKs的杀伤活性,是HCC病理过程的必备因子[2]。此外,近年来MicroRNA对HCC的NKs细胞中stat3信号通路的表达调控的研究也较多。miR-506靶向stat3的3’-非翻译区来抑制stat3的表达,对stat3的mRNA的转录翻译呈抑制作用,增强了NKs对HCC的细胞毒性作用[3]。高表达miR-561-5P与趋化因子配体1和趋化因子配体1+NK细胞水平呈负相关,对HCC抗肿瘤反应有所减弱[4]。其他因子如:Tim-3蛋白、白细胞介素-6(Interleukin-6,IL-6)和膜白细胞介素-1α(Interleukin-1α,IL-1α)等,也是NKs与HCC相互作用中不可或缺的因子。NKs减少可通过减少IL-6介导HCC肿瘤免疫。膜IL-1α释放可增强NKs活性可预防HCC发展。T细胞免疫球蛋白和含黏蛋白结构域的蛋白3通过破坏PI3K信号通路传导干扰肝脏NKs的肿瘤监测[5]。

1.2HCC免疫细胞微环境中其他免疫细胞

HCC免疫微环境中的其他免疫细胞如:DCs在机体内能迅速准确地识别、捕获、加工处理和递呈抗原,是高效且特异的递呈抗原的细胞。未成熟DCs是快速响应阶段的细胞,具有很强的机动性。而成熟DCs作用有所区别,处于免疫应答的发生阶段,其存在能使机体迅速生成早期T细胞。DCs参与了T细胞的激活过程,其特殊表达抗原可与T细胞相互作用。有研究发现Sfgl2是具有免疫抑制活性的调节性T细胞的分泌蛋白,Sfgl2通过增强DCs、T淋巴细胞的作用抑制HCC生长[6];CTL是一种通过产生具有免疫功能的蛋白而发挥其作用的特异T细胞,位于白细胞亚部。能够辨识分解某些病毒、肿瘤细胞等抗原物质,与NKs具有相辅相成的作用。二者共同组建起机体抗病毒、抗肿瘤免疫的重要防线。在肿瘤免疫中可识别和消除癌细胞,人淋巴细胞抗原(Humanlymphocyteantigen,HLA)I类抗原在靶细胞表面表达,向CTL呈现肿瘤特异性抗原,对癌细胞进行识别及清除,建立了癌症特异性免疫反应,发挥了抗肿瘤作用;B淋巴细胞,在骨髓中发育而来,由多能干细胞分化产生,简称B细胞。B淋巴细胞前体细胞的位置在胎肝(胚胎小鼠半月龄或通产儿2月龄)的造血细胞团中,后续在骨髓中完成生理成熟过程。成熟B淋巴细胞耗竭的小鼠移植肝癌细胞后,局部T细胞活化降低,对肿瘤的抑制减弱;KCs位于肝脏中,是单核吞噬细胞,也是一种特殊的巨噬细胞。在肝内分化,起自于附着在窦壁的单核细胞,通过吞噬发挥作用,能够消化脉管系统中的异物颗粒或红细胞,自噬缺陷型KCs可通过增强线粒体ROS-NF-κB-IL1α/β途径增加IL1α/β的产生,使炎症反应和肝纤维化发生,最终可激发HCC的病理过程启动[7]。

2、HCC免疫抑制细胞微环境

免疫抑制是指对抗原呈递的干扰、免疫抗体形成的抑制或阻断,从而导致机体抵抗力下降或免疫应答不完全的现象。在HCC免疫抑制细胞微环境中,肿瘤相关巨噬细胞(Tumor-associatedmacrophages,TAMs)、骨髓来源的抑制性细胞(Myeloid-derivedsuppressorcells,MDSCs)、肿瘤相关中性粒细胞(Tumor-associatedneutrophils,TANs)等都对肿瘤免疫具有抑制作用。

2.1HCC免疫抑制细胞微环境中的TAMs

其中TAMs在肿瘤的基质中占比超过一半以上。TAMs由单核细胞发展而来,而这一过程需要单核细胞由循环系统进入肿瘤细胞完成。其与肿瘤细胞之间的作用已成为焦点。病理研究证实,在瘤体内,可以发现大量的TAMs。对肿瘤细胞侵袭、转移以及致死都起作用。但某些条件下,可使肿瘤生长加速。Wnt/β-catenin信号传导可调节癌症的发生、发展。其对TAMs调节HCC发生、发展的机制已成为研究热点。研究发现肿瘤细胞的Wnt配体通过Wnt/β-catenin信号传导刺激TAMs的M2样极化,促进HCC中的肿瘤发生免疫抑制[8]。linc00662基因以旁分泌方式激活巨噬细胞中Wnt/β-catenin信号传导,导致M2巨噬细胞极化,致使HCC肿瘤发育和向体内扩散[9]。NOTCH信号通路传导阻滞上调了Wnt/β-catenin信号传导,从而促进kclTAMs(HCC中的TAMs表现出Kupfercell的特性,因此暂时命名为kclTAMs)增殖和肿瘤细胞因子产生,导致了HCC病理过程的发展[10]。除Wnt/β-catenin的信号转导作用外,还有其他作用机制可对TAMs作用影响HCC肿瘤进展如:mir-148b基因缺乏可使集落刺激因子受体1介导TAMs浸润,从而使HCC的病理过程不断推进[11];受体相互作用蛋白激酶3上调或脂肪酸氧化可减弱TAMs的免疫抑制活性,阻抑了HCC的病理过程[12];miR-148b-集落刺激因子1信号传导可诱导TAMs浸润促进HCC转移[11]等。

2.2HCC免疫抑制细胞微环境中的其他免疫抑制细胞

处于HCC微环境的骨髓细胞前体细胞,可以产生一种尚未分化的,具有特异性的细胞,即MDSCs。其广泛存在于肿瘤患者的体内。在生理条件下,巨噬细胞、粒细胞、树突状细胞等均可由骨髓细胞前体细胞分化生成。但是当肿瘤环境存在时由肿瘤所分泌的细胞因子能够造成未成熟髓细胞的大量增殖并抑制其分化,最终转化为MDSCs。MDSCs可造成机体处于免疫耐受或者免疫低能状态,从而导致肿瘤的病理过程。现已发现人体中MDSCs能够在氧化应激、精氨酸代谢、诱导Tregs等多个环节抑制机体免疫应答,不仅可阻碍T淋巴细胞和NKs介导的肿瘤免疫,还能使T调节细胞汇聚,阻抑免疫作用,保护肿瘤细胞,抵抗体内免疫防御。此外,它们可刺激血管生成,从而创造了肿瘤发生的病理条件;TANs是浸润在肿瘤微环境中的中性粒细胞,可诱导HCC干细胞样细胞在核因子-κB中表达活跃,分泌更高水平的趋化因子(C-X-C基序)配体5,并聚集更多的TANs浸润,发生正反馈继续诱导HCC干细胞样细胞在NK-κB中表达活跃[13]。

3、HCC间质微环境

肝细胞生长因子(Hepatocytegrowthfactor,HGF)、胰岛素生长因子(Insulin-likegrowthfactor,IGFR)、转化生长因子(Transforminggrowthfactor,TGF)、ECM等是HCC间质微环境的组成部分,它们分别在不同方面对HCC发生及发展产生影响。

3.1HCC间质微环境中的HGF

HGF是具有刺激肝细胞分裂能力的第一个分子。其最早被研究是因为参与肝细胞增殖机制,随着研究深入,证明其在控制细胞生长、运动及细胞形态改变的方面具有广泛作用。上皮修复、血管生成及造血过程等均受其调节。在与上皮间质相互作用下,主要通过内分泌机制,在内皮细胞生成、组织器官再生及细胞恶变等方面起到关键作用。近年来,研究者对HGF/c-间质-上皮转化受体(C-stromal-epithelialtransformationreceptor,c-Met)轴的研究和总结对HCC发生机制的了解有很大的突破。多种蛋白、miRNA、磷酸化等均可作用于HGF/c-Met,进而导致肝细胞恶变发生。Javier等人总结出HGF/c-Met是HCC发生中的关键信号传导途径,作用于这条信号通路的因子:生长因子受体结合蛋白2(Growthfactorreceptorbindingprotein-2,Grb-2)、Grb-2相关的结合蛋白1(Grb2-associatedbindingprotein1,Gab1)、上皮生长因子受体(Epithelialgrowthfactorreceptor,EGFR)等可通过经典途径或非经典途径对HCC发生及发展产生影响。基于HGF/c-Met抑制作用针对HCC的疗法可延长患者寿命[14]。不仅如此,研究还发现C7肽可通过抑制c-Met以及c-Met磷酸化,同时抑制HGF,增加细胞黏附力,进而减缓HCC的恶变进程[15]。

3.2HCC间质微环境中的其他分子

IGF在各种代谢器官均有分布,是有助于细胞发生与分化的多肽类物质。mir-497-5p可以部分下调IGF1来抑制HCC细胞的存活[16]。TGF被分为两类,是指α和β,它们都是多肽类转化生长因子,重组人TGF-β可促进HCC肿瘤细胞的生长并诱导IL-6的高表达,可进一步促进肿瘤细胞增殖[17];ECM主要由胶原蛋白、非胶原蛋白、弹性蛋白、蛋白聚糖与氨基聚糖5类物质组成。其分为基底膜和间质结缔组织,前者为基底细胞,而后者为细胞间黏附结构。ECM胶原蛋白I可促进热处理后残留HCC细胞增殖及侵袭[18]等。

4、其他因素对HCC微环境的影响

HCC的发病率逐年提升,HBV在HCC的恶性发展过程中发挥不可替代的作用,我国约有九成肝癌患者有HBV感染史。乙肝病毒X蛋白(HepatitisBvirusXprotein,HBx),由HBV的X基因编码,与肝癌发生有关。近年来,在HBx在HCC恶性进展中,microRNA的作用的研究层出不穷。HBx可使mir-1236和mir-329表达显著减少以及甲胎蛋白(AFP)表达增加,促进HCC发生[19]。HBx调节的启动子甲基化,通过抑制miR-18b靶向核仁纺锤体相关蛋白1的mRNA,使HCC细胞数量增加[20]。HBx与miR-200a-3p负相关使miR-200a-3p下调,可影响HCC细胞活力,并发生细胞周期停滞以及细胞恶变[21]。除了microRNA外,lncRNA在HBx对HCC肿瘤微环境中的作用也不能忽视。HBx可诱导lncrnac01152与IL-23的启动子区域结合,促进其转录活性并上调基因stat3和p-stat3的水平,能提高HCC细胞增长速率[22]。HBx还可通过lncRNASNHG20/PTEN信号通路,增加HCC细胞生成,阻抑凋亡过程[23]。不仅如此,miR-124与lncRNA的malat1相互作用,通过PI3K/Akt信号传导参与调节HBx诱导的癌症干细胞产生,使HCC发生[24]。

除HBV外,肝硬化、遗传因素、2型糖尿病、非酒精性脂肪肝病、食物及饮水(含黄曲霉素、亚硝胺食物,或缺乏微量元素、藻类毒素污染的水等)、吸烟、酗酒也可显著增加患HCC的风险。特别是饮酒可破坏DNA的结构,进而促进HCC的发生。总而言之,HCC的病理过程不是单一因素所能决定的,从多方面多角度分析HCC微环境对HCC发生发展的影响因素,有助于我们对HCC的深入认识以及发现更多更有效的治疗靶点。

5、HCC微环境治疗

HCC患者临床上定最佳治疗方案时,不仅要考虑HCC患者的负担和病情进展程度,还要考虑患者的临床表现状况,潜在的肝功能,肝外疾病和合并症等。临床上对传统方法不能起到治疗作用的肝肿瘤患者,通常可使用靶向药物治疗。细胞靶向治疗药物索拉非尼是最广泛使用的全身化学疗法的多激酶抑制剂,也作为HCC不可切除或晚期的一线药物。索拉非尼是一种口服药物,能够起到特异性靶向治疗肿瘤的作用,起到了分子选择的作用。但其缩小肿瘤的能力较弱,全身毒性较高。因此索拉非尼联合治疗成为热点,索拉非尼联合使用单抗atezolizumab和bevacizumab,可进一步增强atezolizumab的疗效、bevacizumab介导的免疫抑制和促进T细胞浸润肿瘤[25];索拉非尼与牛磺酸联合使用导致肝癌细胞中的foxp3基因下调和转化生长因子-β水平显著降低,提高了索拉非尼单独治疗疗效[26]。索拉非尼和半乳糖凝集素选择性抑制剂OTX008联合治疗可抑制基因gal-1增强细胞生长的作用,可显著抑制HCC肿瘤的生长等[27]。虽然目前还没有发现对HCC抗肿瘤治疗效果极为显著的药物,但是索拉非尼联合其他药物治疗HCC将会是研究热点,将为寻找HCC临床治疗新方法打开视野。

6、总结与展望

TME是肿瘤细胞所处于的内、外影响因素,通过对TME的不断了解,我们发现HCC发生、发展与TME的变化紧密联系。在HCC的TME中免疫细胞微环境、免疫抑制细胞微环境、间质微环境等是一个整体,密不可分,他们彼此联系、相互调节。例如B细胞耗竭的小鼠移植肝癌细胞后,局部T淋巴细胞活化降低,DCs也具有控制T淋巴细胞免疫和耐受性的功能、MDSCs可阻碍T淋巴细胞和NKs介导的肿瘤免疫等,这些过程使机体对肿瘤的抑制减弱从而保护肿瘤细胞抵抗体内的免疫防御作用。此外,TGF-β不仅可促进HCC肿瘤细胞的生长,同时还诱导IL-6高表达,IL-6高表达在NKs细胞中介导HCC肿瘤免疫,可抑制肿瘤生长。由以上分析可见,这些过程息息相关。

综上所述,微环境作为先天条件,与HCC密不可分。因此,HCC的TME治疗,特别是索拉非尼联合治疗将成为研究热点,这项治疗方法对完善HCC的治疗、提高晚期HCC患者的生存率有重大意义,将为临床治疗方案提供更好的选择。

倪安妮,梁清洋,唐玉莲,李根亮,叶雨彤.肝细胞癌的肿瘤微环境研究进展[J].医学理论与实践,2020,33(17):2818-2821.