勞深,何建行,梁文華
周細(xì)胞(pericytes,PCs)又稱壁細(xì)胞,嵌于毛細(xì)血管基底膜,可通過(guò)物理接觸和旁分泌信號(hào)通路與內(nèi)皮細(xì)胞(endothelials,ECs)相互作用,進(jìn)而調(diào)控血管形態(tài)及功能穩(wěn)定性;同時(shí),PCs構(gòu)成的微血管和組織間隙屏障(如血-腦脊液屏障、血睪屏障)是維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定的重要因素[1-2]。研究表明,由PCs構(gòu)成的屏障缺失和功能異常會(huì)導(dǎo)致腫瘤血管出現(xiàn)扭曲、擴(kuò)張、滲漏和功能失調(diào)[3],而PCs與腫瘤微環(huán)境(tumor microenvironment,TME)中各類細(xì)胞成分(如免疫細(xì)胞、基質(zhì)細(xì)胞和癌細(xì)胞)均存在緊密的相互作用關(guān)系,并以此深刻地影響著腫瘤的發(fā)生、發(fā)展[4-5]。因此,探索PCs調(diào)控TME促進(jìn)腫瘤發(fā)展的新機(jī)制及轉(zhuǎn)化研究具有重大的生物學(xué)意義和臨床價(jià)值。
既往研究表明,靶向ECs的抗血管治療是一種頗有前景的抗癌策略,然而耐藥性的發(fā)生在很大程度上影響了其臨床療效和深入、廣泛的應(yīng)用[6-7]。有學(xué)者猜想,腫瘤可介導(dǎo)PCs異常增殖并覆蓋腫瘤血管以保護(hù)腫瘤ECs,進(jìn)而導(dǎo)致耐藥性的發(fā)生[8-9],但令人遺憾的是,靶向清除PCs聯(lián)合抗血管治療相關(guān)臨床試驗(yàn)并未取得成功,甚至顯示出更多的附加毒副作用[10],提示PCs存在功能異質(zhì)性,其介導(dǎo)TME影響腫瘤進(jìn)展具有復(fù)雜性。本文全面概述了PCs在TME中的潛在功能與作用,并展望了靶向PCs的腫瘤抗血管治療及腫瘤血管正?;委熢谥厮躎ME中的潛在價(jià)值,而后者或可通過(guò)重塑免疫抑制性TME成為抗腫瘤治療的新策略。
以“Pericyte”“Tumor environment”“Normalizing tumor vasculature”“Immunomodulation”“NSCLC”“Targeting pericytes inhibitor/pericytes molecularly targeted therapy”“Antiangiogenic therapy/anti-VEGF/VEGFR therapies”為關(guān)鍵詞,在PubMed、Clinical Trials檢索相關(guān)文獻(xiàn)及臨床試驗(yàn),納入2011—2021年公開(kāi)發(fā)表的非小細(xì)胞肺癌(non-small-cell-lungcancer,NSCLC)相關(guān)研究,排除非NSCLC臨床研究,最后通過(guò)人工閱讀摘要、篩選文獻(xiàn)主要觀點(diǎn)、分析數(shù)據(jù)及圖表后選擇出目標(biāo)文獻(xiàn)。
2.1 PCs是TME的重要細(xì)胞成分 TME是腫瘤細(xì)胞賴以生存和發(fā)展的復(fù)雜環(huán)境,存在T淋巴細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞、自然殺傷(natural killer,NK)細(xì)胞等免疫細(xì)胞,也存在PCs、ECs、腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞(cancer-associated fibroblasts,CAFs)等基質(zhì)細(xì)胞,還存在各類信號(hào)分子(如細(xì)胞因子、趨化因子、基質(zhì)金屬蛋白酶等分泌分子)和細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix,ECM)等,各細(xì)胞成分間的異常相互作用深刻地影響著腫瘤的發(fā)生、發(fā)展[11]。現(xiàn)階段研究證實(shí)PCs在TME中普遍存在[12],但其在腫瘤進(jìn)展中的功能與作用尚不明確,有研究顯示侵襲性實(shí)體瘤周邊微血管密度明顯增加,結(jié)構(gòu)紊亂,形態(tài)迂曲、膨脹、呈囊狀,PCs常出現(xiàn)松散覆蓋,甚至缺如,其與ECs相嵌的基底膜也多厚薄不均、不完整,提示PCs與ECs間存在相互作用障礙并形成異常腫瘤血管系統(tǒng)和乏氧、高酸、高間質(zhì)壓的免疫抑制性TME[13],利于腫瘤細(xì)胞生存、侵襲和轉(zhuǎn)移。另有大量研究表明PCs本身就是一種具有異質(zhì)性的細(xì)胞群[14-15],不僅具有組織特異性及功能多樣性,還具有成脂、成骨和成軟骨樣細(xì)胞等分化能力,是機(jī)體快速響應(yīng)病理和損傷信號(hào)的儲(chǔ)備干細(xì)胞之一[16]。
2.2 PCs與CAFs的串?dāng)_聯(lián)系 作為腫瘤基質(zhì)的重要細(xì)胞成分,CAFs在TME中具有重要作用。有研究表明CAFs不僅可通過(guò)分泌多種細(xì)胞因子或代謝產(chǎn)物抑制免疫細(xì)胞功能、促進(jìn)腫瘤侵襲與發(fā)展,還可重塑ECM并形成滲透屏障,阻止免疫細(xì)胞或藥物向腫瘤組織滲透,進(jìn)而降低腫瘤治療效果[17-18]?,F(xiàn)有研究認(rèn)為具有干細(xì)胞特性的PCs是腫瘤和纖維化疾病CAFs的主要來(lái)源之一。HOSAKA等[19]研究表明,腫瘤可通過(guò)血小板衍生生長(zhǎng)因子BB/血小板衍生生長(zhǎng)因子受體β(PDGF-BB/PDGFR-β)信號(hào)通路誘導(dǎo)PCs-CAFs轉(zhuǎn)分化(pericytes-fibroblast transition,PFT),進(jìn)而增加TME中CAFs成分并促進(jìn)NSCLC、腸癌及惡性膠質(zhì)瘤細(xì)胞系的侵襲和轉(zhuǎn)移。
2.3 PCs與ECs的串?dāng)_聯(lián)系 在TME中,PCs與ECs之間異常的相互作用會(huì)導(dǎo)致腫瘤血管畸變、新生和失能,而PDGF-BB/PDGFR-β信號(hào)通路對(duì)該過(guò)程的調(diào)節(jié)及PCs的增殖、遷移均至關(guān)重要[20]。研究表明,腫瘤細(xì)胞可通過(guò)激活ECs產(chǎn)生PDGF-BB并招募PDGFR-β陽(yáng)性PCs,而后者可通過(guò)釋放血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)-A、血管生成素(angiopoietin,Ang)-1促進(jìn)ECs的出芽和腫瘤血管新生,同時(shí)ECs會(huì)分泌Ang-2、Ang-1并競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合二者的受體Tie-2,繼而破壞PCs與ECs之間的附著嵌合,并通過(guò)減少PCs的腫瘤血管覆蓋促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖、生長(zhǎng)[21]。此外,腫瘤來(lái)源的PDGF-BB還可進(jìn)一步誘導(dǎo)ECs分泌基質(zhì)細(xì)胞衍生因子-1(stromal cell-derived factor-1,SDF-1),而SDF-1可持續(xù)促進(jìn)TME內(nèi)PCs的遷移、募集,并增加PCs對(duì)腫瘤血管的屏障覆蓋[22]。MENG等[23]研究發(fā)現(xiàn),被腫瘤“馴化”的屏障覆蓋會(huì)幫助腫瘤血管構(gòu)成一個(gè)“盾罩”,保護(hù)腫瘤細(xì)胞免受藥物攻擊和免疫細(xì)胞監(jiān)視,同時(shí)保持腫瘤血管的“完整性”以維持必要的氧供和營(yíng)養(yǎng),協(xié)助腫瘤細(xì)胞生存。臨床研究證實(shí)TME中PCs的高覆蓋屏障作用與腫瘤細(xì)胞增殖和不良預(yù)后相關(guān)[24],但值得注意的是,PCs的屏障作用也降低了腫瘤侵襲風(fēng)險(xiǎn)[25]??偠灾?,PCs的覆蓋屏障不同會(huì)導(dǎo)致不同的預(yù)后,這就意味著臨床上靶向PCs屏障表型并不是唯一且理想的治療策略。
2.4 PCs旁分泌信號(hào)通路與腫瘤進(jìn)展 近年來(lái),越來(lái)越多的研究發(fā)現(xiàn)PCs的旁分泌信號(hào)可獨(dú)立調(diào)節(jié)腫瘤血管及周邊細(xì)胞的生物學(xué)功能:ZHANG等[26]通過(guò)分離、培養(yǎng)人膠質(zhì)母細(xì)胞瘤PCs證實(shí)PCs可通過(guò)旁分泌高表達(dá)細(xì)胞因子CC亞族趨化因子配體(C-C chemokine ligand,CCL)-5,激活膠質(zhì)瘤細(xì)胞趨化因子C-C-基元受體(chemokine C-C-motif receptor,CCR)-5及下游絲氨酸/蘇氨酸激酶(AKT)-DNA依賴性絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶催化亞基(DNAPKcs)信號(hào)通路并促進(jìn)DNA損傷修復(fù),使腫瘤細(xì)胞逃避化療藥物替莫唑胺的殺傷,提示PCs可通過(guò)非屏障功能促進(jìn)多形膠質(zhì)母細(xì)胞瘤(glioblastoma multiforme,GBM)抵抗替莫唑胺的新作用機(jī)制。WONG等[27]研究發(fā)現(xiàn),整合素β3低表達(dá)的PCs與多種腫瘤進(jìn)展有關(guān),在基因工程鼠的PCs中特異性敲除整合素β3基因可促進(jìn)小鼠腸癌及肺癌細(xì)胞系的生長(zhǎng);相關(guān)機(jī)制研究表明,低表達(dá)整合素β3的PCs可旁分泌高表達(dá)細(xì)胞因子CCL-2、CXC趨化因子配體(CXC chemokine ligand,CXCL)-1和組織基質(zhì)金屬蛋白酶抑制因子1(tissue inhibitor of metal protease 1,TIMP-1),其中CCL-2可直接作用于腫瘤細(xì)胞CCR-2并通過(guò)增強(qiáng)MEK1-ERK1/2-ROCK2信號(hào)通路促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)。LECHERTIER等[28]研究表明,黏附斑激酶(focal adhesion kinase,F(xiàn)AK)缺失的PCs可增強(qiáng)Pyk2-Gas6-Axl-Akt信號(hào)通路及其下游腫瘤血管的新生,而PCs旁分泌來(lái)源的高半胱氨酸蛋白61(cysteine rich 61,Cyr61)可促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖。
2.5 PCs與免疫抑制性TME 作為TME的重要細(xì)胞成分,免疫細(xì)胞與腫瘤炎性反應(yīng)和免疫反應(yīng)密切相關(guān)。既往研究表明,PCs會(huì)釋放趨化因子和細(xì)胞因子以響應(yīng)促炎刺激,如CCL-2、CCL-3、CXCL-1、干擾素(interferon,IFN)-γ和白介素(interleukin,IL)-8,同時(shí)PCs還會(huì)表達(dá)一些功能模式受體〔如Toll樣受體(toll-like receptor,TLR)-4、TLR-2、NOD 樣受體1(NOD-like receptor protein 1,NOD1)〕和巨噬細(xì)胞標(biāo)志物〔如巨噬細(xì)胞單抗(ED-2)〕,這意味著PCs具有潛在的免疫調(diào)節(jié)作用[29]。需要指出的是,還有研究發(fā)現(xiàn)PCs具有細(xì)胞吞噬能力[30],并可調(diào)節(jié)不同類型的白細(xì)胞運(yùn)輸,且PCs對(duì)TME中腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(tumorassociated macrophages,TAMs)有明顯影響,在小鼠異種移植模型中受PDGF-BB刺激的PCs可產(chǎn)生IL-33,而IL-33可大量招募TAMs并塑造免疫抑制性TME,進(jìn)而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移。此外,PCs衍生的趨化因子CXCL-12/SDF-1還可激活表皮生長(zhǎng)因子(epidermal growth factor,EGF)/巨噬細(xì)胞集落刺激因子 -1(macrophage-colony stimulating factor,CSF-1)信號(hào)通路,促進(jìn)/誘導(dǎo)表達(dá)CXC趨化因子受體(CXC chemokine receptor,CXCR)-4的TAMs與腫瘤細(xì)胞結(jié)合,繼而促進(jìn)二者共同向腫瘤血管區(qū)域募集、遷移[31]。有研究發(fā)現(xiàn),膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中M2樣巨噬細(xì)胞可通過(guò)貓眼綜合征染色體區(qū)候選基因1(CECR1)-PDGF-BB/PDGFR-β信號(hào)通路上調(diào)PCs中骨膜素的沉積和表達(dá)[32],而骨膜素是ECM的重要成分,具有促腫瘤血管新生的作用。此外,還有研究者通過(guò)pdgfb(ret/ret)小鼠模型發(fā)現(xiàn)PCs缺失可導(dǎo)致細(xì)胞因子IL-6表達(dá)上調(diào)、骨髓來(lái)源的抑制細(xì)胞(myeloid derived suppressor cells,MDSCs)遷移增加,而后者大量募集可導(dǎo)致免疫抑制性TME,進(jìn)而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的生存和侵襲[33]。
HAMZAH等[34]通過(guò)胰腺癌自發(fā)瘤小鼠模型(RIP1-Tag5)證實(shí)PCs可調(diào)節(jié)TME中T淋巴細(xì)胞增殖活性,而在PCs中特異性敲除RGS5基因可促進(jìn)PCs腫瘤血管正?;?,在明顯地減少腫瘤缺氧和血管滲漏的同時(shí)增加免疫細(xì)胞浸潤(rùn)并提高荷瘤小鼠存活率,相關(guān)機(jī)制研究表明,PCs可通過(guò)G蛋白信號(hào)通路調(diào)節(jié)蛋白-5(RGS5)基因和IL-6依賴性信號(hào)通路抑制CD4+T淋巴細(xì)胞增殖和活化,在體外促進(jìn)CD4+T淋巴細(xì)胞失能。需要指出的是,TIAN等[35]研究證實(shí)高覆蓋具備屏障功能的PCs的惡性腫瘤周圍浸潤(rùn)著更多的Th1效應(yīng)免疫細(xì)胞(如CD8+T淋巴細(xì)胞),但同時(shí)可見(jiàn)惡性腫瘤細(xì)胞浸潤(rùn)增加,其機(jī)制如下:一方面PCs可旁分泌CXCL-9和CXCL-12,招募表達(dá)受體CXCR-3和CXCR-4的CD8+T淋巴細(xì)胞;另一方面,CXCL-12分泌同時(shí)可增加依賴CXCR-4趨化、遷移的惡性腫瘤細(xì)胞的侵襲,同時(shí)CXCL-12還可增強(qiáng)細(xì)胞因子轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)和IL-10的表達(dá),而TGF-β和IL-10可抑制T淋巴細(xì)胞增殖活性和抗原呈遞細(xì)胞活性。TAVERNARI等[36]研究發(fā)現(xiàn),在中樞神經(jīng)系統(tǒng)淋巴瘤中PCs可通過(guò)旁分泌途徑高表達(dá)CXCL-9并趨化、增強(qiáng)惡性B淋巴細(xì)胞的遷移和侵襲,進(jìn)一步證實(shí)了上述觀點(diǎn)??偠灾琍Cs可通過(guò)異常旁分泌通路與腫瘤細(xì)胞/TME各類細(xì)胞成分進(jìn)行串?dāng)_聯(lián)系,提示靶向PCs來(lái)源的異常旁分泌信號(hào)通路可能是腫瘤抗血管治療的新策略。
抗血管治療一直是抗腫瘤治療的重要研究方向,其靶點(diǎn)主要分為抗血管ECs和抗血管PCs兩個(gè)方向,其藥物類型主要分為小分子酪氨酸激酶抑制劑(tyrosine kinase inhibitors,TKIs)和大分子單克隆抗體(mAb),其中前者代表性藥物包括安羅替尼(Anlotinib)、尼達(dá)尼布(Nintedanib)和舒尼替尼(Sunitinib),后者代表藥物主要為靶向血管ECs的VEGF/血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子受體(vascular endothelial growth factor receptor,VEGFR)單抗。需要注意的是,雖然靶向ECs的抗血管聯(lián)合治療在多個(gè)Ⅲ期臨床試驗(yàn)中展示出對(duì)實(shí)體瘤患者生存期的改善,但在NSCLC患者中,其機(jī)制不明的有限獲益和耐藥性在很大程度上影響了腫瘤抗血管藥物的深入、廣泛應(yīng)用。靶向PCs抗血管治療NSCLC的臨床研究詳見(jiàn)表1。
既往研究推測(cè)PCs的覆蓋屏障作用是腫瘤抗血管治療藥物產(chǎn)生耐藥性的重要機(jī)制,但近年來(lái)越來(lái)越多的臨床試驗(yàn)表明,無(wú)論單藥靶向清除PCs〔即靶向血小板衍生生長(zhǎng)因子(platelet derived growth factor,PDGF)/血小板衍生生長(zhǎng)因子受體(platelet derived growth factor receptor,PDGFR)的TKIs〕還是聯(lián)合靶向ECs的抗血管治療均多無(wú)明顯獲益,且伴隨更多的毒副作用(表2)。相關(guān)研究也證實(shí)抗血管治療在抑制腫瘤生長(zhǎng)的同時(shí)會(huì)增加腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)[37-38],這種經(jīng)典悖論也呼應(yīng)了目前臨床上腫瘤抗血管治療獲益受限的困局,提示腫瘤PCs除了屏障作用外還存在旁分泌靶點(diǎn)和通路異質(zhì)性[39],或需重新思考以靶向清除PCs或ECs為核心的治療策略的科學(xué)性。
表2 靶向PCs的小分子抑制劑聯(lián)合VEGF/VEGFR單抗治療NSCLC的臨床研究匯總Table 2 Clinical studies about small molecule inhibitors molecularly targeting pericytes and anti-VEGF/VEGFR therapies for non-small cell lung cancer
JAIN[40]于2001年提出了腫瘤血管正?;拍睿赐ㄟ^(guò)合理運(yùn)用抗血管生成藥物使腫瘤血管結(jié)構(gòu)和功能在特定時(shí)間窗內(nèi)趨于正常,繼而提高抗腫瘤治療效果并抑制腫瘤轉(zhuǎn)移,這一概念對(duì)研究PCs調(diào)控腫瘤血管和免疫抑制性TME具有重要指導(dǎo)作用,即不應(yīng)以靶向清除PCs或腫瘤血管為目的,而應(yīng)靶向?qū)е翽Cs或腫瘤血管功能異常改變的旁分泌靶點(diǎn)及信號(hào)通路。MENG等[41]通過(guò)雙光子共聚焦顯像、熒光微球活體超聲造影等手段證實(shí)腫瘤血管正常化可明顯增加TME內(nèi)藥物富集并有效增敏化療,且靶向PCs腫瘤血管正?;苫謴?fù)小鼠肺癌、肝癌模型中腫瘤血管結(jié)構(gòu)和功能,相關(guān)機(jī)制研究表明腫瘤細(xì)胞可介導(dǎo)血管PCs高表達(dá)己糖激酶2(hexokinase 2,HK2),并通過(guò)增加糖酵解代謝水平及下游Rho相關(guān)蛋白激酶(ROCK)-肌球蛋白輕鏈(MLC2)信號(hào)通路增加PCs收縮性、破壞PCs及腫瘤血管功能。需要指出的是,傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為只有破壞或清除腫瘤新生血管方可使藥物彌散并增敏化療,這也曾被認(rèn)為是聯(lián)合抗血管治療后有效抑制腫瘤的作用機(jī)制之一,但目前這種破壞性的抗血管治療策略的核心正在受到挑戰(zhàn)[42],尤其是針對(duì)實(shí)體瘤而言。HUANG等[43]研究發(fā)現(xiàn),腫瘤內(nèi)CD8+T淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)與腫瘤內(nèi)正常血管的分布和數(shù)量密切相關(guān),而不是碎裂異常的腫瘤血管,這與MENG等[41]研究結(jié)論相似。此外,YONUCU 等[44]、R?HRIG 等[45]分別通過(guò)數(shù)學(xué)模型、MT6纖維肉瘤小鼠模型證實(shí)腫瘤血管正常化治療相較于傳統(tǒng)抗血管治療能明顯地增加實(shí)體瘤內(nèi)核心區(qū)域藥物濃度及分布。
綜上所述,現(xiàn)階段聯(lián)合抗血管治療實(shí)體瘤的困境或可通過(guò)靶向PCs腫瘤血管正?;兴黄?,即靶向PCs異常旁分泌靶點(diǎn)及信號(hào)通路,促進(jìn)腫瘤血管結(jié)構(gòu)及功能正常化,糾正免疫抑制性TME,恢復(fù)腫瘤核心區(qū)藥物滲透,充分增敏化療、TKIs和免疫檢查點(diǎn)抑制劑(immune checkpoint inhibitors,ICIs)等聯(lián)合治療。因此,靶向PCs的腫瘤血管正?;委熁?qū)⒊蔀橹厮躎ME和臨床抗腫瘤治療的新策略。
作者貢獻(xiàn):勞深進(jìn)行文章的構(gòu)思,文獻(xiàn)的收集、整理,負(fù)責(zé)撰寫論文;何建行、梁文華負(fù)責(zé)文章的質(zhì)量控制,對(duì)文章及項(xiàng)目整體負(fù)責(zé)并進(jìn)行監(jiān)督管理;梁文華進(jìn)行論文的審查和修訂。
全體作者聲明本文無(wú)利益沖突。