肿瘤微环境与鼻咽癌的研究进展

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作者:无, 字数:20158

   【摘要】 近年来,肿瘤微环境(tumor microenvironment,TME)逐渐成为研究的热点,肿瘤和基质细胞间存在大量的相互作用,从而产生肿瘤微环境以促进肿瘤的发生,有关肿瘤微环境与鼻咽癌的发生发展的相关报道日益增多,现就近年来肿瘤微环境与鼻咽癌的研究进展做一综述。
   【关键词】 肿瘤微环境 鼻咽癌
   [Abstract] In recent years, the tumor microenvironment (TME) has gradually become a research hot spot, there are a large number of interactions between tumor cells and stromal cells, resulting in the tumor microenvironment in order to promote the occurrence of tumors, the occurrence and development of tumor microenvironment and the nasopharyngeal carcinoma reported growing, now in tumor microenvironment and the research progress of nasopharyngeal carcinoma.
   [Key words] Tumor microenvironment Nasopharyngeal carcinoma
   First-author’s address: The Second People’s Hospital of Nanning City, Nanning 530031, China
   doi:10.3969/j.issn.1674-4985.2020.26.041
   肿瘤微环境是肿瘤细胞生长的内环境,由肿瘤细胞及周围的成分组成,包括天然免疫细胞(巨噬细胞、中性粒细胞、肥大细胞、骨髓源性抑制细胞、树突状细胞、自然杀伤细胞等)、适应性免疫细胞(T淋巴细胞及B淋巴细胞)、间质成纤维细胞、血管及淋巴管網络以及它们与肿瘤细胞通过自分泌或旁分泌产生的炎症因子、生长因子、趋化因子等,组织微环境的改变会影响癌症的发生和发展。鼻咽癌与EpStun Bar病毒(EBV)感染相关,具有明显的种族和地域倾向,首选放射治疗,近年来发病率及死亡率逐年上升。鼻咽癌肿瘤微环境包括鼻咽癌细胞、肿瘤相关成纤维细胞、肿瘤相关巨噬细胞、免疫细胞、细胞因子、细胞外基质等,具有缺氧、低pH值、高压等特点。肿瘤的微环境改变是由多种内源性或外源性事件引起的,与预后和治疗反应密切相关。现就近年来肿瘤微环境与鼻咽癌的研究进展做一综述。
  1 鼻咽癌的发生与肿瘤微环境
   肿瘤和基质细胞间存在大量的相互作用,从而产生肿瘤微环境以促进肿瘤的发生。潜伏膜蛋白1(latent membrane protein 1,LMP1)是Epstein-Barr病毒编码的原癌基因。LMP1在鼻咽癌发生过程中促进癌细胞的生长,促进癌细胞与周围基质细胞的相互作用,促进侵袭、血管生成和免疫调节,通过肿瘤干细胞和祖细胞来协调鼻咽癌肿瘤组织的维持和发展。Yoshizaki等[1]研究发现鼻咽癌肿瘤细胞中检测到LMP1,LMP1在100%的侵袭性鼻咽癌和50%的晚期鼻咽癌中检测到。EBV LMP1通过促进恶性细胞中的线粒体外糖酵解促进肿瘤微环境中的骨髓源性抑制细胞(MDSC)扩增,引起免疫逃逸。LMP1促进多种糖酵解基因的表达,LMP1介导的糖酵解通过NLRP3炎性细胞、COX-2和p65信号通路调节IL-1β、IL-6和GM-CSF的产生,增强肿瘤相关的MDSC扩增,从而导致鼻咽癌的肿瘤免疫抑制[2]。鼻咽癌肿瘤微环境有可能通过产生IgA抗体来启动对EBAN1的体液应答[3]。
  2 鼻咽癌的进展与肿瘤微环境
  2.1 炎性因子 炎性因子介导的慢性炎症在肿瘤进展中起关键作用,针对炎性因子的抗肿瘤药物是肿瘤转化医学的热点,比如IL-1Ra阻断剂anakinra、IL-6特异性阻断抗体siltuximab等已显现出较好的临床疗效。有研究发现EBER通过Toll样受体3(TLR3)诱导鼻咽癌细胞的炎症反应,主要表现为TNF-α高水平的生成。EBER和EBV LMP1以NF-κB为阳性调控环,在EBV感染的上皮细胞中扩增炎性信号[4]。EBER可以与TLR3相互作用,诱导肿瘤细胞人鼻咽癌异种移植模型中产生细胞因子,其中巨噬细胞被招募和激活,从而为实体瘤生长提供了良好的微环境。鼻咽癌组织中EBER和TNF-α的表达水平呈正相关,EBER和TNF-α的表达为鼻咽癌患者预后不良提供了依据。EBER在鼻咽癌的发生发展过程中起着关键性的作用[4]。
  2.2 外泌体 肿瘤衍生的外泌体是由肿瘤细胞分泌的纳米囊泡,含有多种生物活性分子,如蛋白质、microRNAs(miRNAs或miRs)和长的非编码RNAs(LNCRNAs),在细胞间物质转运和信号转导中起着重要的作用。这些颗粒作为细胞间通讯的载体,是肿瘤发生和免疫逃逸的新兴介质。外泌体可以在复杂的病理条件下,如低氧,传递复杂的生物信息,并诱导不同的信号反应。鼻咽癌相关的外泌体已在循环血液中被鉴定。鼻咽癌相关的外泌体也可诱导上皮间质转化,从而促进肿瘤转移和化学放射抗性。
   文献[5]研究显示,低氧鼻咽癌细胞外泌体在缺氧诱导因子-1α(HIF-1α)依赖性方式中有促进常氧细胞转移的作用,发现HIF-1α迅速积累并反式激活数百种基因,如基质金属蛋白酶(MMPs),在缺氧条件下,MMP-13在外泌体和细胞中过表达。缺氧诱导的CNE2细胞中的HIF-1α耗竭导致外泌体中MMP-13水平降低,并显著降低细胞迁移和侵袭。在体外和体内,外显子MMP-13显著上调了波形蛋白表达,同时降低了CNE2细胞中的E-cadherin水平。缺氧性外泌体负载MMP-13,可促进迁移和侵袭,诱导微环境改变,促进鼻咽癌侵袭性。临床上,外泌体可作为鼻咽癌诊断和靶向治疗的新生物标志物。缺氧与鼻咽癌患者的侵袭表型和预后不良有关。MMP-13水平与鼻咽癌患者HIF-1α表达、淋巴结转移、临床分期及预后不良密切相关[6]。文献[7]从鼻咽癌患者血清或TW03细胞上清液中分离出30~100 nm的外泌体。鼻咽癌细胞体外培养实验,TW03来源的外泌体损伤T细胞是通过抑制T细胞增殖和Th1、Th17分化,且与ERK、STAT1和STAT3磷酸化减少、STAT5磷酸化增加相关。TW03衍生的外泌体增加CD4+或CD8+T细胞的炎性细胞因子IL-1β、IL-6和IL-10,但IFN-γ、IL-2和IL-17的释放降低。从患者血清或鼻咽癌细胞的外泌体中鉴定出HSA-miR-243p、HSA-miR-891A、HSA-miR-106A-5P、HSA-miR-20A-5P和HSA-miR-198五种miRNA过表达。这些过表达的miRNA簇下调了MARK1信号通路,从而改变细胞增殖和分化。   2.3 NF-κB 转录因子NF-κB是肿瘤衍生炎症和癌症发展的关键参与者。细胞外炎症刺激是触发NF-κB/p65信号转导的关键因素。文献[8]研究了可能影响p65信号通路的肿瘤微环境的组分,潜在转化生长因子β结合蛋白2(LTBP2)蛋白可以调节p65转录活性。LTBP2的重新表达诱导肿瘤抑制作用。LTBP2能降低p65的磷酸化,抑制磷酸化p65的核定位,损害p65 DNA结合能力,这导致p65相关基因表达的相应下调。p65表达的上调和该肿瘤抑制剂的丢失是导致鼻咽癌发展的里程碑事件[8]。NF-κB是一种关键的多效性转录调节因子,是肿瘤炎症和癌症发展的关键分子,参与多种生物学过程,如免疫应答、细胞发育、增殖和存活、程序性细胞死亡、细胞黏附和组织重塑。它的表达是由内部和外部刺激紧密协调的。细胞外炎症刺激是触发NF-κB/p65信号转导的关键因素。NF-κB p65沉默能降低鼻咽癌CNE2细胞的恶性生物学行为[9]。NF-κB活化在鼻咽部上皮永生化和转化中起关键作用,NF-κB信号介导的慢性炎症参与对鼻咽癌中持续性EBV感染、EBV感染细胞的免疫逃避、代谢重编程和肿瘤干细胞(CSCs)形成,NF-κB是治疗鼻咽癌的靶点[10]。
  2.4 缺氧 低氧是局部晚期实体瘤的一种特征性病理生理特性,是肿瘤(病理)生理学的一个相关因素,它可以促肿瘤的进展和治疗的抵抗。缺氧增加HIF-1α蛋白的表达。文献[11]模拟肿瘤缺氧微环境,发现缺氧条件下,人鼻咽癌细胞株CNE-1中HIF-1αmRNA表达稳定,但其蛋白表达明显增加。E-钙黏附素mRNA和蛋白表达随缺氧时间延长而显著降低,CXCR4 mRNA和蛋白表达显著增加RNA干扰沉默HIF-1α基因后,E-cadherin蛋白表达上调,CXCR4蛋白表达下调。肿瘤抑制基因氧化硝基结构域蛋白1(NOR1)改变缺氧细胞反应,通过调节线粒体凋亡通路来抑制缺氧微环境中的肿瘤存活。在鼻咽癌中NOR1表达通过改变PDK1表达和线粒体Bax-Bcl-2平衡,从而抑制肿瘤细胞对缺氧的适应,导致肿瘤细胞凋亡[12]。徐茂林等[13]研究发现,HIF-1α、生长素(survivin)基因沉默能有效增强鼻咽癌移植瘤裸鼠模型对放疗的敏感性。文献[14]评估缺氧激活前药Evofosfamide,单药或联合顺铂(DDP)在鼻咽癌细胞系CNE-2、HONE-1和HNE-1以及裸鼠异种移植瘤模型中的疗效,发现Evofosfamide在NPC细胞系中表现出缺氧选择性细胞毒性,在缺氧条件下,细胞周期G2期被阻滞,组蛋白H2AX磷酸化表达增强,而HIF-1α表达受到抑制,显示出抗肿瘤活性,为Evofosfamide作为单药或联合DDP可选择性靶向鼻咽癌缺氧部分提供了临床前证据。
  2.5 肿瘤微环境与EBV感染 鼻咽癌是一种EBV相关的癌症,其特点是预后差,淋巴细胞浸润程度高。EBV感染和淋巴细胞浸润有助于鼻咽癌微环境的形成。在肿瘤浸润的巨噬细胞中难以观察到EBV感染。鼻咽癌组织中的一些巨噬细胞表达的免疫抑制蛋白吲哚胺2,3-双加氧酶(IDO)比肿瘤细胞强。Liu等[15]研究了EBV感染诱导人单核细胞来源的巨噬细胞(MDMS)中IDO的mRNA、蛋白和酶活性,发现感染增加了TNF-α和IL-6的产生,而TNF-α和IL-6的中和抗体抑制IDO诱导,认为EBV感染还激活丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)p38和NF-κB,并且通过这两个途径抑制TNF-α、IL-6、IDO的产生。EBV诱导的MDMs中的IDO表达主要通過p38/MAPK和NF-κB途径介导的IL-6和TNF-α依赖的机制,提示EBV介导的IDO在鼻咽癌肿瘤基质中的可能作用可能是创造一个微环境[15]。EBV感染诱导的MDMs中的IDO表达,抑制了T细胞的增殖并损害了CD8+T细胞的细胞毒活性,显示了EBV介导的IDO表达在鼻咽癌肿瘤基质中有免疫抑制作用[15]。
   鼻咽癌组织中Th1/Th2相关的细胞因子被下调,T辅助细胞浸润减少。分泌磷蛋白1(SPP1)是一种糖蛋白,在炎症、骨形成、肿瘤进展和转移中发挥作用。鼻咽癌标本中SPP1表达过多,鼻咽癌细胞或淋巴细胞中SPP1的上调。低剂量SPP1刺激T辅助细胞增殖,SPP1在高剂量下可抑制T辅助细胞增殖。鼻咽癌细胞中SPP1的过度表达可能参与鼻咽癌微环境中的肿瘤免疫抑制,从而促进肿瘤的进展[16]。肿瘤浸润淋巴细胞与EBV感染鼻咽癌细胞的共存代表了一种独特的肿瘤微环境,它支持EBV感染早期的免疫逃避和癌症发展[17]。细胞内,EBV编码的病毒产物改变宿主细胞信号,以促进肿瘤的发展和进展。在细胞间,EBV感染的癌细胞通过分泌细胞因子和趋化因子,或通过释放肿瘤外泌体来抑制间质细胞,以抑制免疫监视和增强转移[17]。肿瘤微环境由先天免疫细胞和适应性免疫细胞组成,不仅仅是对肿瘤细胞的特异性反应,EBV感染的肿瘤细胞还利用一些特定的机制来形成和塑造有利于肿瘤自身生长的环境[18]。
  3 肿瘤微环境与预后、耐药
   Harmati等[19]研究发现Ag-TiO2在经典的化疗药物(阿霉素)中表现出细胞抑制活性;细胞外处理诱导的肿瘤细胞损伤显著改变了释放的外泌体的数量,并导致肿瘤抑制基因在外显子miRNA分布中的优势,微环境可改变肿瘤细胞与周围基质细胞的细胞间通讯;外泌体的数量增加,miRNA的多样性也随之改变。细胞抑制治疗引起的致癌和抑癌miRNA的失衡可能影响细胞抑制剂的抗增殖和转移抑制作用[19]。Zhang等[20]对鼻咽癌的突变、拷贝数和基因表达数据进行了综合分析,并提出了肿瘤遗传学和EBV感染对肿瘤微环境的影响,认为增殖的基因表达特征与亚型特异性的高突变负荷或特异性EBV基因表达模式相关,预后较差,较高水平的间质肿瘤浸润淋巴细胞与预后良好,Wnt和TGF-β通路活化标志物的低表达有关。
   细胞外基质(ECM)的一个组成部分,即一个阳性的纤连蛋白(EDA+FN),可能是CRISPR/CAS系统靶向致癌作用的靶点。Lv等[21]认为靶向CRISPR/CAS系统的细胞外基质(ECM)组分能有效抑制肿瘤进展,因为这些旁分泌或自分泌分子对于各种肿瘤细胞是必需的,这可能是一种克服药物逃避或抵抗的新策略,此外,回避了CRISPR/CAS系统在体内的低效率。沉默异粘蛋白(metadherin,MTDH)表达可逆转酸性引起的E-cadherin下降、Vimentin表达增强,逆转鼻咽癌细胞上皮-间质转化的进程,逆转肿瘤酸性微环境诱导的鼻咽癌CNE-2细胞紫杉醇耐药[22]。表达LMP1的细胞通过潜在地影响感染宿主并调节肿瘤微环境,增强鼻咽癌细胞的抗辐射能力。LMP1阳性鼻咽癌细胞促鼻咽癌细胞增殖和侵袭,抑制细胞凋亡,特别是促进放射抵抗。LMP1可通过激活受体细胞P38 MAPK信号传导的LMP1发挥其致癌作用,抑制P38活性可有效恢复鼻咽癌细胞对电离辐射(IR)的敏感性[23]。张勇[24]研究发现鼻咽癌肿瘤微环境中患者CD4+/CD8+、Th17水平明显降低,其水平异常表达可严重影响患者预后,肿瘤间质中CD4+Foxp3+Treg细胞数量增多与预后呈正相关,并与肿瘤转移复发密切相关。Li等[25]报道miR-125b通过靶向A20/NF-κB信号通路增加鼻咽癌放射抗性。    肿瘤微环境的改变与鼻咽癌的放射治疗抵抗、药物治疗抵抗相关,改变肿瘤微环境是未来鼻咽癌放射治疗或药物治疗潜在靶点。
  4 问题与展望
   总之,鼻咽癌的发生发展是多个因素作用的结果,国内有关肿瘤微环境与鼻咽癌的发生发展相关的研究较少,今后有待在下列几方面进行研究:(1)了解中国人肿瘤微环境与鼻咽癌的发生发展是否具有相关性;(2)研究中国人肿瘤微环境与鼻咽癌发生发展的致病分子机制,包括与癌基因、抗癌基因、癌蛋白等相关性研究。
  参考文献
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  (收稿日期:2020-02-21) (本文编辑:张爽)

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