成纖維細胞在肝癌發(fā)生發(fā)展中的作用

劉雨 俞星新 耿志達 陳政良 惠鵬 綜述 梁英健 審校

肝細胞癌(Hepatocellular carcinoma，HCC)是全球第五大癌癥相關死亡原因[1]。乙型肝炎是中國肝癌患者最主要的發(fā)病原因[2]。發(fā)達國家肝癌的主要病因是慢性丙型肝炎(HCV)、酒精性肝硬化和非酒精性脂肪性肝炎[3]。除此以外，還存在有其他的危險因素，包括大量飲酒和一些代謝性疾病，如血色素沉著癥和α-1-抗胰蛋白酶缺乏癥。在多種病變因素的作用下導致肝臟的本身結構發(fā)生了纖維化等改變。

由于炎癥等其他損傷持續(xù)存在，導致大量的細胞外基質沉積(特別是I型膠原)，進一步發(fā)生纖維化[4]，進而形成再生和發(fā)育不良結節(jié)。這種破壞-再生過程的循環(huán)最終會導致肝硬化，甚至癌變。HCC的發(fā)生發(fā)展始終與肝纖維化和肝硬化密切相關，約70%～90%HCC患者的肝臟有潛在的纖維化情況，約三分之一的肝硬化患者最終會發(fā)展成HCC[5]。已有臨床證據(jù)證實阻斷導致肝臟纖維化的損害時，肝纖維化會發(fā)生逆轉[6-8]。肝纖維化逆轉阻止了患者發(fā)生肝硬化，降低了進展為肝癌的風險，但發(fā)生肝癌的幾率仍然存在[9-10]。為了方便廣大學者對腫瘤相關成纖維細胞(Cancer-associated fibroblasts，CAFs)在肝癌的發(fā)生發(fā)展中的作用進行詳實的了解，本文將對其可能來源、在腫瘤的功能進行綜述。

1 肝成纖維細胞的起源

1.1 肝星狀細胞(Hepatic stellate cells，HSCs)

HSCs位于肝細胞和肝血竇內(nèi)皮細胞間的竇周間隙(Disse間隙)中，約占所有肝臟固有細胞的5%～8%[11]。在正常肝臟中，HSCs通常為靜止的狀態(tài)。靜止期HSCs最顯著的表現(xiàn)為“胞漿中含有多個富含維生素A的脂滴”，HSCs在慢性肝損傷過程中由靜止轉為激活，在此過程中，HSCs逐漸失去其脂滴，轉化為增殖的、致纖維化的成纖維細胞[12-13]。目前已有大量證據(jù)表明HSCs可能在HCC的發(fā)生發(fā)展中起重要作用，HCC中的成纖維細胞被廣泛認為來源于HSCs[14-16]。肝癌細胞來源的外泌體 miRNA-21可以通過濃度依賴的方式激活HSCs中PDK1/AKT信號通路，使得HSCs轉化為α-平滑肌肌動蛋白(α-smooth muscle actin，α-SMA)和肝癌細胞成纖維細胞激活蛋白(Fibroblast activation protein，F(xiàn)AP)陽性的CAFs，活化的CAFs通過分泌血管生成細胞因子進一步促進癌癥進展[17]。Zou等[18]證實肝癌組織中CAFs標志物與腫瘤的病理類型和臨床進展有關，不同的CAFs標志物與腫瘤的不同類型相關。因此，作為成纖維細胞的前體細胞——HSCs，是肝癌發(fā)生前預防和治療肝纖維化甚至逆轉纖維化的主要細胞靶點。

1.2 肝祖細胞(Hepatic progenitor cell，HPCs)

HPCs是一種雙能祖細胞，在肝臟受到損傷后既可以產(chǎn)生肝細胞，也可以產(chǎn)生膽管細胞。相關研究發(fā)現(xiàn)從慢性損傷的肝臟中分離出的HPCs除了產(chǎn)生肝細胞及膽管細胞以外也可以產(chǎn)生成纖維細胞[19-20]。在腫瘤的發(fā)展過程中，HPCs可以通過產(chǎn)生豐富的成纖維細胞來促進腫瘤微環(huán)境的形成，這些細胞可作為腫瘤生長和生存的有利基礎。因此，HPCs也可以被定義為具有分化成為成纖維細胞潛能的細胞，這種細胞在腫瘤形成過程中可以被特異性地激活[19]。因此，HPCs未來也可能作為預防肝硬化、肝癌的潛在靶點。

1.3 間皮細胞(Mesothelial cells，MCs)

MCs是一種簡單的鱗狀細胞，它們的功能是分泌潤滑液以減少器官運動時的摩擦力，主要排列在內(nèi)臟器官和體腔(腹膜、心包和胸膜)表面，并且具有上皮和間質的特征[21]。MCs與HSCs的激活類似，接受轉化生長因子β的誘導轉化為成纖維細胞，也可以經(jīng)間皮-間充質轉化，并分化為HSCs和成纖維細胞而參與肝損傷[22-23]。慢性肝損傷后MCs從肝表面向內(nèi)遷移，根據(jù)不同的損傷因素產(chǎn)生HSCs或成纖維細胞，證實了MCs是囊膜纖維化中成纖維細胞的來源[23]。綜上，MCs可能通過分化為HSCs間接促進肝纖維化。

1.4 肝細胞

上皮-間充質轉化(Epithelial-mesenchymal transition，EMT)可使上皮細胞獲得運動性和間質特征[24]。已有研究證實EMT在腫瘤細胞的侵襲和轉移時起重要作用[18]。研究證實肝細胞可以通過EMT作用轉化為成纖維細胞特異性蛋白-1陽性(Fibroblast specific protein-1，F(xiàn)SP1)的細胞參與肝臟纖維化的過程[25-26]。也有一些研究證實了相反的情況[27-28]。目前針對肝細胞是否會轉化為成纖維細胞這一問題還需要進一步的研究來闡明。

1.5 纖維細胞

在肝臟受到損傷或轉化生長因子-β(Transforming growth factor-β，TGF-β)的刺激時，纖維細胞下調造血標志物的表達，并迅速分化為α-SMA+的成纖維細胞[29]。研究證實循環(huán)纖維細胞的數(shù)量與HCV所致肝硬化的病情嚴重程度相關，靶向纖維細胞可能成為治療纖維化疾病的有效手段[30]。與此相悖的是，基于遺傳譜系追蹤小鼠肝纖維化模型的研究表明，成纖維細胞的來源大多來自骨髓以外，這表明肝纖維化時纖維細胞的作用有限[16]。

1.6 門靜脈成纖維細胞(Portal fibroblasts，PFs)

PFs位于門靜脈周圍間隙，是一種靜止的梭形成纖維細胞。Medevacke等[16，31]證實了活化的PFs和活化的HSCs促進Mdr2小鼠膽汁淤積性纖維化，其機制可能與Gr1髓系細胞的早期募集和促炎細胞因子的上調有關，并可作為逆轉纖維化治療的靶點[32]。當然也有研究證實，在淤膽性肝損傷和肝毒性肝損傷中，活化的HSCs同樣也是成纖維細胞的重要來源。因此，PFs和HSCs在肝纖維化的過程中都起到了較為重要的作用，并且提供了逆轉纖維化的治療靶點，為未來肝臟纖維化的診治提供了新思路。

2 肝成纖維細胞在HCC發(fā)生發(fā)展中的作用

2.1 CAFs可以改變HCC中的細胞外基質(Extracellular matrix，ECM)

ECM是一個由膠原蛋白、非膠原蛋白、彈性蛋白、蛋白聚糖與氨基聚糖組成的可以隨著腫瘤發(fā)生發(fā)展動態(tài)變化的不斷重塑的系統(tǒng)[33]。目前的研究表明，CAFs還負責關鍵的ECM蛋白(如膠原、纖維連接蛋白和層粘連蛋白)的沉積，以及分泌ECM降解酶(如基質金屬蛋白酶)，促進CAFs的遷移和ECM的降解，從而允許腫瘤細胞的侵襲[34]。Santamato等[35]的報道稱，HSCs分泌ECM組分層粘連蛋白-5，通過MEK/ERK信號途徑刺激肝癌細胞的遷移和侵襲。CAFs可以通過α5β1整合素過度表達肌球蛋白(Myosin II)和PDGFRα，導致收縮力和牽引力增強，促進平行纖維中大量的纖維連接蛋白的排列改變，引導癌細胞定向遷移，參與ECM重構[36]。通過改變細胞外基質，CAFs重建了適宜癌細胞侵襲的良好間質環(huán)境，為腫瘤的轉移提供了良好的環(huán)境基礎。

2.2 CAFs增強肝癌細胞的干性

腫瘤干細胞(Cancer stem cells，CSCs)是腫瘤組織中的一小部分干細胞樣癌細胞亞群，同時具有癌細胞和干細胞的雙重特征，對肝癌的形成、生長和轉移起著決定性的作用[37]。CSCs具有自我更新能力和多向分化潛能，可導致HCC的轉移、化療耐藥和復發(fā)[38]。CAFs是HCC中腫瘤間質的主要組成部分，因此其對腫瘤干性也可能具有重要意義。以往的研究證實了CAFs可以通過分泌肝細胞生長因子(Hepatocyte growth factor，HGF)作用于 c-MET/FRA1/HEY1 信號通路或者通過分泌HGF及IL-6作用于磷酸化的STAT3信號通路增加CD24+HCC的干性[39-40]。Xiong等[41]也證實了CAFs可以通過分泌高水平的IL-6來增強STAT3/Notch信號通路，增加了HCC細胞的干性?？偠灾珻AFs可以通過調節(jié)肝癌細胞的干細胞特性以促進肝癌的發(fā)展。

2.3 CAFs促進腫瘤耐藥

肝癌治療過程中的一個不可避免的問題是耐藥性的產(chǎn)生。目前晚期HCC一線治療策略是索拉非尼治療，根據(jù)索拉非尼肝癌評估隨機方案試驗結果，索拉非尼可延長肝癌患者的生存期。然而耐藥性限制了其療效[42]。CAFs可能通過分泌多種類型的細胞因子和囊泡，從而誘導肝癌細胞產(chǎn)生耐藥。HCC細胞可以通過分泌外泌體miR-1247-3p誘導CAFs活化，增加炎癥因子如IL1B、IL6和IL8的上調，促進了HCC對索拉非尼的耐藥情況[43]。研究證實HGF可激活c-Met和MEK-ERK1/2通路，上調肝癌細胞CD73的表達，CD73進一步促進了肝癌細胞對索拉非尼和順鉑的耐藥性[44]。Liu等[45]證實了CAFs通過旁分泌信號促進腫瘤的類器官生長，同時癌細胞分泌旁分泌因子調節(jié)CAFs的生理過程，同時證實了CAFs促進了腫瘤器官對臨床使用的抗癌藥物，包括索拉非尼、瑞格拉非尼和5-氟尿嘧啶產(chǎn)生耐藥性。綜上，CAFs在肝臟腫瘤中的耐藥性起到了很大作用。

2.4 CAFs促進肝癌的血管生成和血管生成擬態(tài)

腫瘤血管生成是指在原有血管的基礎上建立新的血管，是腫瘤生長和代謝的關鍵因素[46]。腫瘤的生長和轉移很大程度上依靠血液供應的營養(yǎng)物質和氧氣，因此血管生成被認為是癌癥的“標志”之一[47]。微環(huán)境中癌細胞和基質細胞分泌的各種促血管生成因子可以調節(jié)血管生成。作為腫瘤間質的主要成分，由于缺氧等生理刺激激活的CAFs可通過產(chǎn)生血管生成因子(Vascular endothelial growth factor，VEGF)、MMP2和MMP9等，誘導血管生成，加速肝癌細胞生長[17，48]。血管生成擬態(tài)(Vasculogenic mimicry，VM)指侵襲性腫瘤細胞通過自我變形和ECM重塑形成血管樣結構，也可以作為惡性腫瘤的特殊血液供應[17]。已有研究證實了從新鮮HCC組織中分離出的CAFs還具有通過旁分泌因子TGF-β和SDF-1誘導HCC細胞形成VM來維持腫瘤的血液供應的功能[49]。綜上，CAFs在促進肝癌的血管生成和VM的過程中起到了關鍵作用。

2.5 CAFs在HCC中誘導免疫抑制環(huán)境

肝細胞癌的腫瘤微環(huán)境(Tumor microenvironment，TME)的特點是顯著的ECM重塑和非腫瘤間質細胞浸潤，其特征為含有大量腫瘤相關的間質和免疫細胞，包括腫瘤相關的CAFs、B細胞和T細胞、中性粒細胞、內(nèi)皮細胞和腫瘤相關的巨噬細胞(Tumor-associated macrophages，TAMs)[50]。CAFs可以招募炎癥細胞和免疫細胞，如骨髓源性抑制細胞(Marrow-derived suppressor cells，MDSCs)、中性粒細胞、單核細胞和樹突狀細胞，引導細胞中免疫抑制表型的表達，增加HCC的免疫抑制[51]。其中MDSCs是由不同分化狀態(tài)的未成熟骨髓細胞組成的異質性群體，并且MDSCs可以抑制自然殺傷(NK)細胞的活性，影響T細胞的增殖和活化，抑制機體TME的免疫應答[52-53]。Cheng等[54]也證實了CAFs可以分泌TGF-β和CXCL13，促進免疫抑制調節(jié)性T細胞(Regulatory cells，Tregs)的增殖，從而加速癌細胞在肝臟TME中的生長。上述證據(jù)表明，CAFs通過與TME中不同類型的免疫細胞相互作用，參與肝癌的免疫抑制功能。

3 小結與展望

肝癌通常是在慢性炎癥和纖維化基礎之上進展的[55]，越來越多的證據(jù)表明，CAFs在肝癌侵襲行為中起著關鍵的作用。目前已有大量的研究表明，HSCs是CAFs的前體，HSCs細胞負責ECM沉積，而ECM沉積是纖維化的標志。CAFs促進HCC進展的潛在機制包括ECM重塑、新生血管形成、免疫抑制、肝癌細胞的干細胞特性。鑒于CAFs在HCC進展中的關鍵作用，CAFs可能是治療HCC的一個有價值的新思路，但有待于進一步深入研究，并且有望成為有效的預防和治療肝癌的新方向。未來的肝癌治療發(fā)展方向可以進一步的明確CAFs的來源，尋找最準確的CAFs標記物，在不損傷正常組織的情況下精準的靶向治療，改善患者耐藥情況，從根源上改善肝臟的纖維化程度。加強對CAFs的研究對于肝癌的治療以及預防均具有重要意義。同時可以針對患者應用最新出現(xiàn)的免疫調節(jié)治療方案，提升患者預后情況，降低患者死亡率，改善患者生活質量。