慢性炎癥_腫瘤微環(huán)境與癌變_百度文庫

1、中國肺癌雜志2009年9月第12卷第9期Chin J Lung Cancer, September 2009, Vol.12, No.9·1022··Journal Watch·Chronic inflammation, the tumor microenvironmentand carcinogenesisTamas A. Gonda, Shuiping Tu and Timothy C. Wang*Division of Digestive and Liver Diseases; Department of Medicine; Irving Canc

2、er Research Center; Columbia University; New York,NY USAT r a n s l a t e d w i t h p e r m i s s i o n f r o m t h e c o p y r i g h t h o l d e r © L a n d e s B i o s c i e n c e 譯作已獲得版權所有者© L a n d e s B i o s c i e n c e 許可慢性炎癥、腫瘤微環(huán)境與癌變丁燕 南娟 翻譯 劉謙 校對天津醫(yī)科大學總醫(yī)院，天津市肺癌研究所，天津市肺癌轉移與腫瘤微環(huán)境重點實

3、驗室某些腫瘤發(fā)生前或發(fā)生時常有慢性炎癥。抗炎療法在癌癥的預防及治療中也顯現(xiàn)出一定的療效。創(chuàng)傷愈合演變?yōu)榘┌Y前兆的具體機理已成為當前研究的熱點。已有研究證實，炎癥介質(zhì)、炎癥相關基因多態(tài)性與癌變之間存在病原學關系。潛在的炎癥過程可通過不同的機理影響腫瘤間室與癌癥分期，而癌癥動物模型有助于闡明該機理的多樣性。本綜述重點討論慢性炎癥、腫瘤干細胞和腫瘤微環(huán)境之間的相互作用，總結已有的關于骨髓源細胞募集的機理，并探討炎癥相關腫瘤的遺傳學及表觀遺傳學的改變。前言自從對腫瘤生物學有了初步的認識，人們就一直猜測慢性炎癥與癌變存在相關性1。且該重要關聯(lián)已得到大量流行病學、基因相關及分子生物學研究的證實。隨著對浸潤

4、性免疫細胞界定的完善，炎癥在腫瘤中的確切作用開始得以闡明，這糾正了人們最初的矛盾認識：炎癥對某些腫瘤具有保護性2-4而對其它腫瘤不利5?？偟膩碚f，慢性炎癥似乎總是先刺激而后抑制腫瘤的發(fā)展6。有證據(jù)表明，大多數(shù)的腫瘤可從免疫細胞中獲益并依賴免疫細胞。慢性炎癥的持續(xù)存在在啟動、維持、促進腫瘤生長中發(fā)揮重要作用7，因此調(diào)節(jié)免疫反應仍將是治療干預的理想目標8。本文將關注于腫瘤微環(huán)境中細胞組分間的相互作用及炎癥介質(zhì)在癌變過程中的作用。同時本文也將重點討論已逐漸被認可的炎癥在骨髓源干細胞向腫瘤微環(huán)境募集中的作用。炎癥與腫瘤的背景盡管有證據(jù)表明慢性炎癥在多種腫瘤的啟動、進展及轉移潛能中起著病原學作用9,10

5、，但該重要關聯(lián)的作用機制尚未被完全闡明11,12。在一些類型腫瘤中，已發(fā)現(xiàn)癌癥與感染具有相關性（乙型病毒性肝炎、丙型病毒性肝炎、幽門螺桿菌、華支睪吸蟲、曼氏血吸蟲）。而在另一些腫瘤中，炎癥的病因學表現(xiàn)為非傳染性或特發(fā)性的（PID 、IBD 、BE 、慢性胰腺炎）13。在一些情況下，特別是病毒感染時，病原對上皮細胞的惡性轉化具有直接作用；但更有力的證據(jù)表明：感染所致的炎癥作為首要介質(zhì)廣泛參與癌變過程。順理成章，根除感·1023·中國肺癌雜志2009年9月第12卷第9期Chin J Lung Cancer, September 2009, Vol.12, No.9染（即，根除胃

6、MALT 淋巴癌及胃癌中的幽門螺桿菌）及各種抗炎療法（即，COX-2抑制劑）可成功阻止癌癥進展甚至治愈某些癌癥。然而，顯然并非所有的炎癥都具有致瘤性。例如，一些腫瘤的適應性免疫反應在免疫監(jiān)視中發(fā)揮一定作用14。在該領域中尚待解決的一個基本問題是特異免疫及炎癥細胞在上皮的惡性轉化中如何發(fā)揮作用。廣義地講，有兩種可能，一是腫瘤改變免疫反應，使之變成促致瘤炎癥（例如，活性氧或細胞因子可進一步促進腫瘤生長）；二是持續(xù)的慢性炎癥在組織干細胞向腫瘤細胞轉化過程中發(fā)揮積極首要的作用。最近有證據(jù)表明這兩種模型可能都是正確的。此外，慢性炎癥和腫瘤源信號具有募集骨髓源細胞（BMDC ）的作用，BMDC 可以產(chǎn)生基

7、質(zhì)甚至腫瘤細胞，進而促進腫瘤進展（圖1）。腫瘤啟動與免疫相 腫瘤的進展不僅與腫瘤細胞的生長和播散有關，而且與基質(zhì)、血管、浸潤炎癥細胞的生長和播散相關，正是這些不同類型細胞之間的相互作用促進腫瘤生長。起初有研究認為急性炎癥能夠抑制甚至消除隱匿性癌15。然而急性炎癥反應是自限性的，在某些情況下會演變?yōu)榕c腫瘤啟動相關的慢性炎癥反應。盡管機體對病原的反應與對腫瘤的反應有些相似，但抗腫瘤反應通常較弱且不足以清除腫瘤細胞6。其原因可能在于：初始信號未被識別為與外源性病原同樣危險的信號16；“宿主”進一步下調(diào)了其感知到的自身免疫反應6；微環(huán)境阻止免疫系統(tǒng)到達腫瘤細胞17。新近發(fā)現(xiàn)NF B 和STAT3通路是

8、促炎細胞因子及與腫瘤增殖和慢性炎癥持續(xù)相關的重要介質(zhì)釋放的主要調(diào)控器11,18,19。這些通路的活化會形成惡性循環(huán)，由此促致瘤炎癥會導致細胞因子的進一步釋放。慢性炎癥中的腫瘤逃逸及腫瘤進展 惡性腫瘤通常與有效的T 淋巴細胞反應及增強的體液免疫反應的抑制有關。腫瘤細胞具有未分化的特質(zhì)，連同逃避免疫細胞監(jiān)視的能力以及對宿主免疫的直接抑制作用可能共同導致了機體抗腫瘤反應的不足。盡管有自體同源的效應T 細胞的存在，而其卻被聚集在腫瘤組織的大量調(diào)節(jié)性T 淋巴細胞所抑制。這些調(diào)節(jié)性T 細胞可被聚集在腫瘤中的樹突細胞激活或募集20。另一些在抑制TILs （腫瘤浸潤淋巴細胞）中發(fā)揮重要作用的細胞是髓源性抑制細

9、胞（MDSCs ）（或者它們的鼠科類似物，CD11b +/Gr-1+骨髓祖細胞），在荷瘤動物的外周、脾臟及腫瘤組織中均檢測到這些細胞的數(shù)量增加21,22。最初的研究認為MDSCs 具有免疫抑制作用，而最近的研究發(fā)現(xiàn)這些細胞具有促炎性，并能促進血管生成22。因此，腫瘤相關炎癥與促炎信號及抗炎信號皆有關，因而能允許腫瘤生長并逃過免疫監(jiān)視。腫瘤進展、轉移潛能與炎癥 一系列的證據(jù)表明，炎癥在腫瘤細胞的侵襲、轉移中起重要作用。最引人注目的發(fā)現(xiàn)是上皮腫瘤細胞具有轉移并表達特定趨化因 Fig 1 The central role of BMDCs in chronic in ammation related

10、 carcinogenesisIn the cur-rent model both a direct and indirect (via recruitment of BMDCs interaction between mediators of chronic in ammation and the tumor cells or tumor stroma is emphasized. Several of the mediators and their role in carcinogenesis are described in the text.Note: Reprinted with p

11、ermission from the copyright holder © Landes Bioscience圖 1 BMDSc在慢性炎癥相關的癌變中所發(fā)揮的核心作用此模式圖中描述的是慢性炎癥介質(zhì)與腫瘤細胞或腫瘤基質(zhì)之間直接或間接的相互作用（通過BMDCs 的募集）。幾種炎癥介質(zhì)及其在癌變中的作用參見正文。注：本圖得到版權所有者© Landes Bioscience 復制許可中國肺癌雜志2009年9月第12卷第9期Chin J Lung Cancer, September 2009, Vol.12, No.9·1024·子受體的能力23。這一過程由旁分泌

12、的促炎細胞因子（即，IL1-、IL-6、TNF ）及某些自分泌的細胞因子產(chǎn)物所維持24。有研究發(fā)現(xiàn)，TNF 的敲除可導致細胞CXCR4和CXCL12的表達降低以及腫瘤轉移至腹膜腔的能力下降25。腫瘤進展繼而依賴腫瘤浸潤白細胞，尤其依賴腫瘤相關巨噬細胞（TAMs ）。TAMs 可分為促炎型M1和抗炎型M2兩類，它們在腫瘤組織中的分布決定腫瘤分期及進展能力。在乳腺癌模型中，TAMs 的耗竭與常規(guī)癌變相關，但減少了轉移26,27。腫瘤免疫反應中的可溶性介質(zhì)和其它介質(zhì)腫瘤細胞（上皮）與腫瘤微環(huán)境（TME ）的相互作用、相互影響被認為是癌變的必要因素。我們將總結一些公認的介質(zhì)及其在炎癥誘導的癌變、祖細胞

13、募集中的作用。氧化應激的作用 內(nèi)源性活性氧、活性氮（O 2-、NO 、H 2O 2、OH 、ONOO -、HOCL ）的主要來源是天然免疫細胞（巨噬細胞、白細胞）。在炎癥的急性期，“呼吸爆發(fā)”可引起這些化合物的釋放，從而在病原的清除中發(fā)揮重要作用7。持續(xù)的炎癥（慢性炎癥）使細胞長期暴露于ROS/RNS環(huán)境中，這將導致基因組改變（DNA 鏈斷裂和堿基修飾）、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的過氧化、通過翻譯后修飾激活信號傳導（即，RNS 是MAPK 和AP-1信號轉導的介質(zhì)；通過ATM 或ATR ，NO 能誘導p53的翻譯后修飾），或特異誘導抗凋亡基因（AIF ）28-30。這些機理使ROS/RNS產(chǎn)物及天然免疫系

14、統(tǒng)與腫瘤的增殖、侵襲、血管生成和轉移聯(lián)系起來。此外，氧化應激還與DNA 甲基轉移酶（DNMT-1）活性或MBP 結合力的受損有關，從而將氧化應激與表觀遺傳學改變聯(lián)系起來31。更新的研究表明，ROS 誘導的應激可引起組蛋白去乙?；?1及DNMT-1的募集，從而導致啟動子的超甲基化和基因沉默32。特定細胞因子的作用 如前所述，遺傳學研究及動物實驗均證實細胞因子在聯(lián)系慢性炎癥與腫瘤中發(fā)揮重要作用。細胞因子可被炎癥細胞和腫瘤細胞激活，它們對于維持慢性炎癥、促進腫瘤細胞進展與微環(huán)境增殖、抑制免疫介導的腫瘤監(jiān)視具有非常重要的作用?？偟膩碚f，細胞因子可分為促炎型（即，IL-1、6、8、11、12、18、2

15、3，IFN 、TNF 及MIF ）和抗炎型（即，IL-4、10，IFN 、IFN 、TGF ）；然而，其中許多分子都具有雙重作用。TNF 和IL-1在慢性炎癥的啟動中是必需的，其通過NF B 途徑的活化與腫瘤密切相關。近期我們實驗室研究發(fā)現(xiàn)，在沒有幽門螺桿菌感染的情況下，僅IL-1過表達即可引發(fā)胃癌33。TGF 是另一個具有多重作用的細胞因子，它通過刺激腫瘤相關的炎癥并重塑微環(huán)境而在腫瘤抑制及腫瘤進展中發(fā)揮作用。TGF 的完全清除與腫瘤發(fā)生率的增高有關；然而在TGF 高水平的情況下，大部分的腫瘤均能生長并發(fā)生轉移。TGF 還與MDSCs 向TME 募集有關，其也可減少CD8+T 細胞和NK 細

16、胞蓄積，因此炎癥環(huán)境對于腫瘤生長是有益的。TGF 與IL-6可共同促進T 細胞向促炎表型分化。僅IL-6即可促進結腸和胃的慢性炎癥及癌變，這主要與STAT1和STAT3的過度激活有關。最近已證明在結腸癌中IL-6與炎癥介導的腫瘤啟動和增殖有關34。有兩個研究小組已證實：在小鼠DSS/AOM模型中，IL-6缺失的小鼠并不會患結腸炎相關的惡性腫瘤；在腸上皮細胞中，IL-6的作用由STAT3介導35,36。重要的是，該模型中IL-6的來源被證明為骨髓源髓細胞。IL-6在腫瘤中的作用不僅局限于腸上皮細胞（IECs ），還可激活樹突細胞和T 淋巴輔助細胞，這有助持續(xù)產(chǎn)生細胞因子、進而維系慢性炎癥狀態(tài)和致

17、癌細胞因子環(huán)境?？偟膩碚f，這些模型表明細胞因子（IL-1）在骨髓源髓細胞的募集中發(fā)揮重要作用，而骨髓源髓細胞是IL-6的來源。IL-6誘導上皮細胞的STAT3可導致腫瘤啟動。細胞因子及其信號傳感器（STAT3/JAK）的抑制劑有望成為有前景的癌癥治療靶點。基質(zhì)重塑蛋白酶 基質(zhì)金屬蛋白酶（MMPs ）對腫瘤微環(huán)境中不同細胞組分之間的交互作用及相互調(diào)節(jié)相當重要。總的來說，基質(zhì)金屬蛋白酶的表達通常與不良預后有關，大部分的基質(zhì)金屬蛋白酶表達于腫瘤相關的基質(zhì)及免疫細胞中（當然也有另外，如MMP7主要表達于上皮細胞中）。不同系統(tǒng)的研究發(fā)現(xiàn)細胞外蛋白酶不僅通過重塑ECM 的成分發(fā)揮作用，還可以通過調(diào)節(jié)細胞因

18、子、趨化因子及生長因子發(fā)揮作用。MMP9在上皮增殖調(diào)節(jié)及通過促生長因子（即，VEGF ）處理在血管生成中尤為重要。在乳腺癌和皮膚癌中，MMP9的表達與更具浸潤和侵襲能力的腫瘤表位有關37。最近研究表明：MMP9對于骨髓源祖細胞，如內(nèi)皮祖細胞（EPSc ）的募集是必要的；MDSCs 誘導的腫瘤內(nèi)MMP9的表達可恢復受輻射大鼠的血管生成38。該組中的另一個成員MMP7亦已被證明在腫瘤轉移中發(fā)揮作用，這一作用可能與其處理RANKL 有關，而RANKL 在溶骨中發(fā)揮作用。在胃癌中，幽門螺桿菌感染可直接誘導MMP7在上皮細胞中·1025·中國肺癌雜志2009年9月第12卷第9期Chi

19、n J Lung Cancer, September 2009, Vol.12, No.9的表達，而MMP7的表達與上皮及基質(zhì)的增殖有關39。盡管MMP9、MMP2的表達或MMP9的比率與其抑制劑TIMP2有關聯(lián)，但靶向作用于這些（及其它）MMPs 的治療并未取得預期療效。未取得預期療效的原因可能與其在正常組織動態(tài)平衡和腫瘤進展中的平衡功能，或者與在腫瘤不同類型及不同分期其表達不同有關。骨髓源細胞與腫瘤微環(huán)境的相互作用細胞因子及其它的腫瘤源可溶性因子不僅可以募集至腫瘤相關的炎癥細胞，還可以募集至骨髓源祖細胞群，后者已被逐漸認可。募集至慢性炎癥部位的骨髓源細胞呈現(xiàn)出顯著的可塑性，且可分化為不同譜

20、系的細胞。在體外，這種分化由分泌型因子控制。同樣地，在體內(nèi)它們的分化由組織（腫瘤）微環(huán)境控制。的確，這種類似于干細胞的屬性引起人們的思索：BMDCs 可能是腫瘤啟動細胞的替代來源，而非組織干細胞。腫瘤干細胞（CSC ）概念的出現(xiàn)源于人們發(fā)現(xiàn)只有一部分腫瘤細胞具有自我更新的能力，而使這一理論得到更好支持的是這些細胞可誘導免疫缺陷小鼠發(fā)生腫瘤40。盡管在許多腫瘤類型中用于界定腫瘤干細胞的細胞表面標記物已被鑒定，但大多數(shù)腫瘤干細胞確切的細胞來源仍未明確。在腫瘤動物模型及包括標記的骨髓移植的肝炎、結腸炎、胰腺炎及胃炎模型中，我們及其他的研究人員均發(fā)現(xiàn)BMDCs 可分化為間質(zhì)肌成纖維細胞、上皮細胞，而且

21、有利于血管生成。更重要的是，BMDC 植入至組織的程度與慢性炎癥的程度高度相關。轉分化的程度仍然是有爭議的，其如何發(fā)生已成為當前研究的熱點，近年的研究指出其發(fā)生可能與細胞融合有關41。慢性炎癥不僅可以通過可溶性介質(zhì)，而且可以通過可分化為腫瘤及其微環(huán)境的細胞的募集而改變腫瘤微環(huán)境。骨髓源細胞由包括造血干細胞和間質(zhì)干細胞（MSC ）在內(nèi)的異源細胞群組成。MSC 被定義為當骨髓被置于培養(yǎng)基中時具有可塑性的干細胞群體。MSCs 可分化為脂肪細胞、軟骨細胞、骨細胞和骨髓間質(zhì)細胞。髓細胞來源于造血干細胞，在人腫瘤中可以觀察到的類型包括巨噬細胞、表達TIE2的單核細胞、血液血管細胞（hemangiocyte

22、 ）、DCs 、嗜中性粒細胞、嗜酸性粒細胞、肥大細胞和髓源性抑制細胞（MDSC ）。髓細胞是由不同細胞組成的群體，之所以將它們看成一個群體是由于對腫瘤源信號它們可以作出分化或改變表位的反應。對于荷瘤動物，其外周循環(huán)中MDSCs 的數(shù)量增加而且能被特定的趨化因子或細胞因子信號募集到腫瘤部位，這一點最近引起特別的關注。這些腫瘤源因子由多種具有生物活性的化合物組成，包括生長因子、細胞因子和趨化因子，而且其對成髓作用、髓細胞動員及活化均能產(chǎn)生重大的影響42。小鼠的MDSC 以Gr-1和CD11b 的共同表達為特征，而且在不同腫瘤模型包括炎癥誘導的腫瘤中，MDSC 可抑制T 細胞的激活8-11。在野生型

23、裸小鼠的血液及脾臟中，可以檢測到少量的CD11b +Gr-1+細胞（<5%）。然而，在荷瘤小鼠病理狀態(tài)下，小鼠體內(nèi)MDSCs 的數(shù)量會急劇增加43,44；在癌癥患者的外周血中MDSCs 水平也迅速升高45,46。近期研究47亦表明MDSCs 的水平與腫瘤分期、轉移腫瘤負荷及對化療的反應均有關。腫瘤的化學趨化信號可明顯誘導這些細胞及骨髓中其前體細胞的動員，也會引起細胞向腫瘤的募集。實驗表明外科腫瘤切除術可能會去除腫瘤源因子的來源，從而使荷瘤宿主的MDSCs 的數(shù)量完全正?；⒅厮苷５某伤枳饔谩１M管在募集MDSCs 過程中發(fā)揮作用的可溶性因子尚不能明確界定，但IL-1似乎就是其中一員。研究

24、表明，IL-1過表達的異種移植腫瘤呈現(xiàn)更多的MDSCs 的蓄積和更快的腫瘤進展速度48，而將4T1乳腺癌種植到IL-1R 缺失的小鼠體內(nèi)后，小鼠呈現(xiàn)MDSCs 聚集的延遲和腫瘤生長速度的減慢49。一旦被動員并募集到腫瘤部位，MDSCs 即能促進腫瘤進展50。在乳腺癌中，MDSCs 可通過一個涉及金屬蛋白酶活性和異常的TGF 信號轉導的過程來促進腫瘤的侵襲和轉移。最近我們研究小組提出了關于募集過程的新觀點：在非常年幼的H/K-ATPase-IL-1轉基因小鼠體內(nèi)，在胃異生發(fā)生之前，僅IL-1即可誘導至少一個群的髓細胞（MDSCs ）的募集。這可能是一項非常重要的發(fā)現(xiàn)，因為它證明了癌前炎癥可單獨募

25、集MDSC 。有趣的是，以往認為MDSCs 主要參與免疫抑制，但我們的研究卻發(fā)現(xiàn)MDSCs 的聚集與促炎因子如IL-6、TNF 和SDF1的生成有關。反過來這些促炎因子繼而動員和募集MDSCs 及其它的免疫細胞，包括T 細胞、巨噬細胞和肌成纖維細胞向胃的募集，從而放大促炎反應，有助于形成異生。幾項最新的研究表明髓源MSCs 能夠產(chǎn)生肌成纖維細胞或促腫瘤生長的腫瘤相關成纖維細胞（CAF ）。已有證據(jù)表明，在多種腫瘤中肌成纖維細胞都是腫瘤發(fā)生非常重要的組分，在彌漫型及腸型胃癌中肌成纖維細胞數(shù)量的增加也支持這一觀點（圖2）。用于鑒定這些細胞的標志物存在多樣性，使得尋找其來源變得比較中國肺癌雜志200

26、9年9月第12卷第9期Chin J Lung Cancer, September 2009, Vol.12, No.9·1026· 復雜。這些細胞形態(tài)典型（紡錘形細胞）；能典型地表達一些標志物（ASMA 、波形蛋白、paladin 4Ig、S100、podoplanin ）；缺乏某些上皮標志物（細胞角蛋白）和平滑肌分化（smoothelin ）標志物51,52。然而，這些標記物的表達與細胞的分化狀態(tài)密切相關，且隨慢性炎癥和腫瘤進展可發(fā)生改變。例如，肝星形細胞在體外培養(yǎng)后肝臟的成肌纖維細胞可表達ASMA ，且其表達可被某些物質(zhì)如甲基轉移酶抑制劑5-硫唑嘌呤-2-脫氧胞苷反轉或

27、延遲53。同樣地，源自CD34+纖維細胞的腫瘤相關成纖維細胞AMSA 蛋白表達陰性，但其在腫瘤相關基質(zhì)的形成中仍然至關重要51。雖然如此，多種腫瘤（結腸、前列腺、胰腺等）的體內(nèi)及體外實驗均證實，這些不同的基質(zhì)細胞均可促進腫瘤的啟動和進展54。對異種移植研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤細胞和腫瘤源成纖維細胞的共同注射可增強致癌作用，更重要的是腫瘤源基質(zhì)細胞可使上皮細胞轉化（被誘導）為腫瘤細胞55。此外，有證據(jù)表明，來自基質(zhì)細胞及其前體的信號可增強腫瘤的轉移潛能56。腫瘤相關基質(zhì)在癌變中并不是旁觀者，而是獨立的促進因素，對于這一結論最有說服力的證據(jù)是因為基質(zhì)細胞與腫瘤上皮細胞的遺傳學及表觀遺傳學改變截然不同。盡管基

28、質(zhì)的增殖并非腫瘤所特有，且其與其它炎癥狀態(tài)也有關（如潰瘍的修復和慢性胰腺炎），但某些表觀遺傳學及遺傳學的潛在改變可以區(qū)分腫瘤相關的肌成纖維細胞與非腫瘤相關的基質(zhì)的增殖 57。骨髓源細胞有助于慢性炎癥及腫瘤中基質(zhì)細胞群的形成，而且炎癥源信號在這些細胞的募集中發(fā)揮重要作用。在胰腺中，盡管不同的模型均證實慢性炎癥可導致5%-6%的BMDCs 募集到腫瘤基質(zhì)，但早期及晚期的異種移植腫瘤模型可分別導致-12%和-40%的BMDCs 的募集58,59。有趣的是，在腫瘤生長的過程中骨髓源上皮細胞和基質(zhì)細胞的比例是變化的，到后期BMDCs 比例會增加。這項結果與肌成纖維細胞能增加腫瘤上皮的侵襲力有關。趨化因子

29、在BMDCs 的募集及MSCs 向肌成纖維細胞的分化過程中發(fā)揮重要作用。在肺中，CXCL2是表達CXCR4纖維細胞的重要的化學趨化物60。根據(jù)我們的經(jīng)驗，僅IL-1的過表達即可導致ASMA 陽性細胞的增殖（圖3），且這些細胞中的大多數(shù)為BM 源性。因而慢性炎癥有助于BM 源基質(zhì)細胞的募集、增殖及其與上皮細胞的交互作用。炎癥促進癌變的模型胃癌在這一部分，我們將詳細討論單一腫瘤（胃癌），在單一腫瘤中炎癥可啟動癌變。我們將重點強調(diào)慢性炎癥的重要性及其在骨髓源細胞（BMDC ）募集中所發(fā)揮的作用。在幽門螺桿菌被發(fā)現(xiàn)之前，慢性胃炎與胃癌的聯(lián)系就已確立，而且在胃癌變的組織病理學（Correa ）模型中有案

30、可稽。研究證實：幽門螺桿菌感染、炎癥和宿主因素的協(xié)同作用可以為癌變提供必要條件61。盡管抗生素治療有可能進一步降低整個社會在胃癌治療上的負Fig 2 Increase in ASMA positive cells in gastric cancer(A Normal gastric epithelium. Majority of ASMA positive cells are found in the muscularis mucosae and in the lamina propria. (B Intestinal type gastric cancer. Proliferation of

31、 ASMA positive cells (CAFs is seen. (C Diffuse type gastric cancer. Marked proliferation of CAFs is observed.Note: Reprinted with permission from the copyright holder © Landes Bioscience圖 2 胃癌中ASMA 陽性細胞數(shù)量增多（A ）正常的胃上皮。大多數(shù)ASMA 陽性細胞分布于粘膜肌層和固有層中。（B ）腸型胃癌?？梢夾SMA 陽性細胞（CAFs ）的增殖。（C ）彌漫型胃癌?？梢姳粯擞浀腃AFs 的

32、增殖。注：本圖得到版權所有者© Landes Bioscience 復制許可·1027·中國肺癌雜志2009年9月第12卷第9期Chin J Lung Cancer, September 2009, Vol.12, No.9 擔，時至今日胃癌仍然是全球發(fā)病率居第四位、死亡率居第二位的腫瘤。幽門螺桿菌感染發(fā)展成胃癌的途徑和機理不僅從臨床治療和公眾健康的角度看非常重要，而且對其它炎癥相關腫瘤而言，胃癌也可能是闡明宿主-環(huán)境相互作用機制的良好模型。遺傳學研究發(fā)現(xiàn)編碼炎癥介質(zhì)基因的多態(tài)性與胃癌發(fā)生風險性的增加有關，這一結果很好地證實了炎癥反應在胃癌中的核心作用。一項關于腫

33、瘤風險和基因多態(tài)性的相關性薈萃統(tǒng)計分析結果顯示，在344個癌癥相關基因變異體中，胃癌尤為突出，作為單一惡性腫瘤，其慢性炎癥介質(zhì)（IL1RN 、TNF ）的基因多態(tài)性與癌癥風險明顯相關62。特別有說服力的證據(jù)是基因多態(tài)性與天然免疫系統(tǒng)（即，在+896位上的TLR4）和獲得免疫系統(tǒng)（IL-10）介質(zhì)有關12,63,64。一些鼠類的研究也表明，癌前病變的誘導首先與炎癥反應的類型，其次與幽門螺桿菌感染的菌株有關，這再次證實了相對于細菌因素宿主反應的功能重要性65,66?，F(xiàn)有研究已經(jīng)超出了炎癥與腫瘤簡單關聯(lián)的范疇，而已著重于腫瘤啟動和惡性轉化的機理研究。炎癥的作用不僅在于其對組織和微環(huán)境的局部效應，而且

34、可促進對腫瘤生長有利的祖細胞的募集。細菌與上皮的相互作用（如，通過TLRs ）可導致天然免疫反應（樹突細胞、巨噬細胞、單核細胞）的激活。這些TLR 依賴的反應，其中包括多種趨化因子和細胞因子的釋放，可對上皮細胞和微環(huán)境產(chǎn)生直接影響。從功能的觀點看，隨后細胞因子和趨化因子的釋放可能是細菌感染和癌前病變的關鍵聯(lián)系點。這些介質(zhì)的可變上調(diào)（可能是由于基因多態(tài)性決定的極化免疫反應）可決定免疫反應的本性和強度以及隨后癌癥的風險性。然而，細胞因子還可以影響胃的生理（胃酸的分泌）、上皮和基質(zhì)的生物學以及炎癥的區(qū)域分布?？偟膩碚f，這些炎癥分子可通過多種機理促進腫瘤的啟動和進展64。細胞因子在慢性炎癥演化為致癌環(huán)

35、境的過程中發(fā)揮重要作用，而IL-1、IL-6可能是其中最核心的炎癥介質(zhì)。即使沒有幽門螺桿菌感染，IL-1過表達的轉基因小鼠仍可發(fā)生癌癥，這是證明炎癥在癌變中發(fā)揮重要作用的最佳例子。獲得性免疫反應（T 細胞和B 細胞）通常緊隨天然免疫系統(tǒng)的激活而發(fā)生，其在很大程度上可以決定幽門螺桿菌感染后胃炎的類型及組織學進展的程度。免疫缺陷的小鼠（Rag2缺失或SCID 小鼠）可以容許廣泛的幽門螺桿菌感染，但在淋巴細胞缺失的動物體內(nèi)未見癌前病變。研究發(fā)現(xiàn)，T 細胞缺乏但B 細胞功能仍保存（而不是B 細胞缺乏但T 細胞功能仍保存）的動物能完全阻止癌前上皮變化的進一步發(fā)展67。更為特殊的是，Th1反應及其伴隨介質(zhì)

36、（IFN ）不僅對于幽門螺桿菌誘導的炎癥而且對于萎縮、化生以及SPEM （解痙多肽表達性化生，胃癌的一種可能前驅病變）均非常必要。但Th2反應及其介質(zhì)（即，IL-4）似乎具有保護作用。幽門螺桿菌相關的毒性因子（CagA 和VacA ）傾向于影響Th1而非Th2的免疫反應的極化68。相對于幽門螺桿菌感染盛行但寄生蟲感染罕見的國家，在幽門螺桿菌和寄生蟲感染（其可誘導Th2優(yōu)勢的免疫反應）均為地方?。ㄔ诜侵薇环Q為Fig 3 Increase in proliferation of ASMA positive cells correlates with IL-1 expression levels a

37、nd neoplasiaOverexpression of IL-1 is associated with an increased expression of ASMA positive cells. (A Control (normal. (B Lower level of IL-1 overexpression (line 42 results in development of metaplasia and atrophy but these animals do not develop dysplasia. Expression of ASMA is increased. (C Li

38、ne 19 mice (higher level of overexpression of IL-1 results in spontaneous development of dysplasia (in the absence of Helicobacter infection and further increase in ASMA expression.Note: Reprinted with permission from the copyright holder © Landes Bioscience圖 3 ASMA陽性細胞增殖的增多與IL-1表達水平及腫瘤發(fā)生相關IL-1

39、過表達與ASMA 陽性細胞表達的增加有關。（A ）對照組（正常組）。（B ）IL-1低水平的過表達（line 42）可導致化生和萎縮的發(fā)展，但這些動物并不發(fā)生異生。ASMA 表達增加。（C ）Line 19 小鼠（IL-1高水平的過表達）導致自發(fā)異生（在未伴有幽門螺桿菌感染的情況下）并可進一步增加ASMA 的表達。注：本圖得到版權所有者© Landes Bioscience復制許可中國肺癌雜志2009年9月第12卷第9期Chin J Lung Cancer, September 2009, Vol.12, No.9·1028·“enigma ”）的國家胃癌發(fā)生率相

40、對較低，Th1/Th2的極化模式可以很好地解釋這種現(xiàn)象。Th1免疫反應對胃炎及化生的發(fā)生非常必要，Th1而非Th2的免疫反應與胃癌患者生存期的延長相關，提示T 細胞極化反應在腫瘤發(fā)生的后期進展中發(fā)揮重要作用。 胃癌中細胞因子釋放所導致的一個非常重要的后果是骨髓源細胞的募集。BMDCs 可遷移至慢性炎癥區(qū)域。我們及其他研究小組均發(fā)現(xiàn)BMDCs 對異生相關的肌成纖維細胞有利，偶爾也會引起上皮干細胞重新定位。研究發(fā)現(xiàn)這一過程為慢性炎癥所特有，因為BMDCs 的募集并不出現(xiàn)于急性幽門螺桿菌感染及急性胃部損傷中69。另一最近的研究發(fā)現(xiàn)僅細胞因子的釋放即可引起一種特定的BMDCs-髓源性抑制細胞（MDSC

41、s ）的募集33。另一項研究強調(diào)了該發(fā)現(xiàn)的重要意義：在出現(xiàn)任何明顯的組織病理學癌前病變之前，這些細胞即可被典型地募集到上皮中。這些研究指出IL-1在胃癌的癌變中發(fā)揮核心作用，并提示在T 細胞極化發(fā)展之前BMDCs 細胞就可以被募集。然而，MDSCs 細胞啟動癌變的具體機理尚不清楚。我們最近的研究發(fā)現(xiàn)，轉基因人IL-1的過表達可誘導髓源性抑制細胞（MDSCs ）中NF B 早期的蓄積和激活，并最終導致胃癌33。根據(jù)MDSCs 不僅利于癌癥進展也利于早期癌變的理論，抑制MDSCs 的蓄積和活化可顯著減慢胃癌組織學進展。我們還發(fā)現(xiàn)MDSCs 中NF B 的活化可引起IL-6、TNF 和SDF1生成增

42、加。反過來，這些促炎因子可進一步動員MDSCs 、其它免疫細胞及基質(zhì)細胞包括T 細胞、巨噬細胞、肌成纖維細胞募集到胃，放大炎癥反應，因而有助于異生發(fā)生（圖4）。因此，針對MDSCs 聚集和激活的靶向治療為癌癥防治提供了新的對策。我們的研究也發(fā)現(xiàn)使用IL-1受體的天然循環(huán)拮抗劑IL-1RA 治療能阻止MDSCs 的動員并抑制胃異生的發(fā)展33。阻斷MDSCs 的募集在癌癥的預防和治療中均發(fā)揮作用。例如，1-25-二羥基維生素D3可抑制荷瘤小鼠體內(nèi)由GM-CSF 誘導的成髓作用，減少MDSCs 的數(shù)量并反過來增強樹突細胞的抗原遞呈能力70。全反維甲酸（ATRA ）在降低腫瘤相關的MDSCs 募集中具

43、有相似的作用，這有助于腫瘤疫苗的研發(fā)71,72。炎癥的表觀遺傳學影響只有強調(diào)了表觀遺傳學改變在癌變中的作用，關于免疫系統(tǒng)在癌變中作用的討論才完整。表觀遺傳學改變是不依賴于DNA 序列改變的可遺傳的變化，在腫瘤的啟動和進展中發(fā)揮主要作用，而且其可能先于遺傳學改變而發(fā)生73。DNA 甲基化和組蛋白修飾是其中兩種最主要的機制。老化、免疫紊亂及腫瘤均與表觀遺傳學改變的蓄積有關，而且表觀遺傳學改變可影響腫瘤微環(huán)境中的多種細胞。新近研究發(fā)現(xiàn)腫瘤發(fā)生是以上皮、基質(zhì)、血管結構和免疫細胞的遺傳學及表觀遺傳學轉化的顯著差異為特征的。通過對比腫瘤細胞各組分與正常細胞相應組分，研究發(fā)現(xiàn)呈現(xiàn)表達差異的基因大多數(shù)是可溶性

44、介質(zhì)或其受體。因此，炎癥不僅可以促使DNA 損傷，而且可通過增加細胞因子、活性氧的釋放以及加重相關缺氧進而導致表觀遺傳學改變的增加并形成惡性循環(huán)。顯然，癌癥是一種遺傳學疾病，即使并非全部但絕Fig 4 The role of BMDCs in IL1- induced gastric carcinogenesisOverexpression of IL-1 induces early accumulation of myeloid-derived sup-pressor cells (MDSCs and activates NFB in MDSC, resulting in increased

45、 production of IL-6, TNF and SDF1. These pro-in ammatory factors in turn further mobilize and recruit MDSCs and other immune cells including in T cells, macrophages and myo broblasts into the stomach, resulting in ampli -cation of the pro-in ammatory response in a manner that could contribute to the

46、 development of dysplasia. In addition myeloid cell derived cytokines also directly affect tumor proliferation.Note: Reprinted with permission from the copyright holder © Landes Bioscience圖 4 BMDCs在IL-1誘導的胃癌變中的作用IL-1過表達可以導致髓源性抑制細胞（MDSCs ）的早期蓄積并可激活MDSC 中的NF B ，最終導致IL-6、TNF 、SDF1生成的增多。這些促炎因子反過來會進

47、一步動員MDSCs 及其它的免疫細胞（包括T 細胞、巨噬細胞以及成肌纖維細胞）并使其向胃募集，這可導致促炎反應的放大并有利于組織發(fā)生異生。此外，髓源性細胞因子亦可直接影響腫瘤的增殖。注：本圖得到版權所有者© Landes Bioscience 復制許可·1029·中國肺癌雜志2009年9月第12卷第9期Chin J Lung Cancer, September 2009, Vol.12, No.9大多數(shù)癌癥與遺傳學改變?nèi)缰掳┗虻狞c突變或抑癌基因的缺失有關。然而過去對遺傳學改變的研究多局限于上皮組分，最近的研究顯示腫瘤微環(huán)境（TME ）中的基質(zhì)細胞在基因表達上也呈

48、現(xiàn)多種相同的特征性改變57。一個重要有爭議的主題是TME 是受完全不同的還是平行的遺傳學改變影響。雖然一些研究小組已經(jīng)表征了基質(zhì)的一些特定突變（p53、PTEN 、 FGFR1），然而其它實驗小組并不能重復他們的發(fā)現(xiàn)74,75。在胃癌相關的成纖維細胞的SNP 芯片分析中，我們未觀察到任何遺傳學改變76。另一方面，表觀遺傳學改變上皮細胞中罕見，而普遍存在于TME 中。表觀遺傳學改變，尤其是甲基化的改變，可以解釋為什么基質(zhì)細胞可維持表達差異，即使其從腫瘤環(huán)境中移除后，差異仍存在（這一點在乳腺癌、前列腺癌和胃癌的許多研究中已得到證實）。表觀遺傳學改變是由于變化的腫瘤干細胞群增多還是被炎癥信號所誘導亦

49、或是與病原直接相互作用的結果，有待進一步研究。在顯微切割的胰腺癌上皮中許多基因發(fā)生了DNA 甲基化改變。甲基化改變不僅發(fā)生在癌前和癌性上皮中，而且在與慢性炎癥相關的非腫瘤組織中也可以觀察到。在這些區(qū)域中DNMT1的表達也相應地增加。研究發(fā)現(xiàn)促炎細胞因子如IL-6可直接改變DNMT1的表達77。最近關于胃癌的一項研究顯示，DNMT1的表達與預后及腫瘤擴散有關78。某些病原，如幽門螺桿菌感染，與啟動子超甲基化增加相關。我們最近的一項研究發(fā)現(xiàn)上皮組分和基質(zhì)均可發(fā)生低甲基化。在IL-1轉基因小鼠模型的胃上皮中，基質(zhì)的低甲基化可能先于甲基化的缺失而發(fā)生。用免疫組織化學的方法將5-甲基胞嘧啶染色，我們發(fā)現(xiàn)

50、低甲基化是腫瘤上皮和周圍基質(zhì)的一個特點，但它在很大程度上不侵犯腫瘤浸潤白細胞。我們可以設想對于TME 中的某些成纖維細胞來說，甲基化改變不同且具有特異性；炎癥可通過旁分泌介質(zhì)在甲基化過程中發(fā)揮作用。結語自從Virchow 最初發(fā)現(xiàn)慢性炎癥與癌變之間存在關聯(lián)以來，至今很多相關機理還尚未明確。慢性炎癥在腫瘤形成的三個階段（啟動、增殖和進展）中均發(fā)揮作用。目前研究的重點已經(jīng)從浸潤免疫細胞的性質(zhì)研究轉移到細胞因子及其它可溶性介質(zhì)在腫瘤啟動中所發(fā)揮的主要作用上?？梢悦鞔_的是，在腫瘤微環(huán)境中細胞的遺傳學及表觀遺傳學改變中炎癥均發(fā)揮重要作用，且炎癥與癌變之間的分子聯(lián)系也比較明確。然而越來越被認可的是腫瘤干細

51、胞可從骨髓募集到腫瘤部位，這些細胞具有自我更新和腫瘤啟動作用，并可分化為基質(zhì)和上皮組織；而且這一過程可以被早期的炎癥介質(zhì)所增強，這些早期的炎癥介質(zhì)可以真正解釋炎癥在腫瘤中的致病作用。關于干預骨髓源細胞募集或針對腫瘤微環(huán)境中特定組分的治療的進一步研究可能會引起癌癥治療模式的改變，并可使我們對癌變有更深入的理解。參 考 文 獻1. Balkwill F , M antovani A . I nflammation a nd c ancer: b ack t o V irchow? L ancet2001; 357:539-45.2. Zhang L , C onejo-Garcia J R, K

52、atsaros D , G imotty P A, M assobrio M , R egnaniG, et al. Intratumoral T cells, recurrence and survival in epithelial ovarian cancer. N Engl J Med 2003; 348:203-13.3. Naito Y, Saito K, Shiiba K, Ohuchi A, Saigenji K, Nagura H, et al. CD8+T cells infiltrated within cancer cell nests as a prognostic

53、factor in human colorectal cancer. Cancer Res 1998; 58:3491-4.4. Clemente CG, Mihm MC Jr, Bufalino R, Zurrida S, Collini P, Cascinelli N.Prognostic value of tumor infiltrating lymphocytes in the vertical growth phase of primary cutaneous melanoma. Cancer 1996; 77:1303-10.5. Galon J , C ostes A , S a

54、nchez-Cabo F , K irilovsky A , M lecnik B , L agorce-PagesC, e t a l. T ype, d ensity a nd l ocation o f i mmune c ells w ithin h uman c olorectal tumors predict clinical outcome. Science 2006; 313:1960-4.6. Whiteside TL. The tumor microenvironment and its role in promotingtumor growth. Oncogene 200

55、8; 27:5904-12.7. Hussain S P, H arris C C. I nflammation a nd c ancer: a n a ncient l ink w ith n ovelpotentials. Int J Cancer 2007; 121:2373-80.8. de Visser KE, Eichten A, Coussens LM. Paradoxical roles of theimmune system during cancer development. Nat Rev Cancer 2006; 6:24-37.9. Kuper H, Adami HO

56、, Trichopoulos D. Infections as a major preventablecause of human cancer. J Intern Med 2000; 248:171-83.10. Fidler I J. M odulation o f t he o rgan m icroenvironment f or t reatment o f c ancermetastasis. J Natl Cancer Inst 1995; 87:1588-92.11. Karin M, Greten FR. NFkappaB: linking inflammation and

57、immunity tocancer development and progression. Nat Rev Immunol 2005; 5:749-59. 12. Hold GL, El-Omar ME. Genetic aspects of inflammation and cancer.Biochem J 2008; 410:225-35.13. Quante M , W ang T C. I nflammation a nd s tem c ells i n g astrointestinal c arci-nogenesis. Physiology (Bethesda 2008; 2

58、3:350-9.14. Raulet D H. I nterplay o f n atural k iller c ells a nd t heir r eceptors w ith t he a dap-tive immune response. Nat Immunol 2004; 5:996-1002.15. Nauts H C, M cLaren J R. C oley t oxinsthe f irst c entury. A dv E xp M ed B iol1990; 267:483-500.中國肺癌雜志2009年9月第12卷第9期Chin J Lung Cancer, September 2009, Vol.12, No.9·1030·16. Gallucci S, Matzinger P. Danger signals: SOS to the immune system. CurrOpin Immunol 2001; 13:114-9.17. Zhang B. T argeting the stroma by T cells to limit tumor growth. Cancer Res2008; 68:9570-3.18. Karin M. Nuclear fac