转化生长因子β诱导蛋白与胰腺癌的研究进展

张浩　刘林勋　赵占学　潘洪帅　武金都　候晓凡　霍峥

【摘要】 胰腺癌（pancreatic cancer）是一种高度恶性的肿瘤，因起病隐匿，早期常无明显的症状及体征，常难被临床医生发现，且在大多数患者确诊时，往往早已发现远处脏器的转移，因而错失了最好手术时间，且常规化疗、放疗效果不佳，导致其预后极差。胰腺癌肿瘤微环境（tumor microenvironment，TME）包含癌症细胞、免疫细胞、基质细胞、细胞外基质以及其中的多种可溶性分子。并且在胰腺癌的细胞外基质中存在一些结合点，可以与微环境中的细胞因子进行相互结合，通过调节微小血管生成，抑制化疗药物和促进肿瘤转移等方式，使得肿瘤微环境朝着有利于癌症细胞生长的方向发展。随着肿瘤相关微环境研究的不断进展，转化生长因子β诱导蛋白（βig-H3）作为一种细胞外基质蛋白，其在肿瘤组织中发挥的作用受到了研究者们的广泛关注。本文拟对近年来在βig-H3的结构功能、其在胰腺癌中的表达作用以及参与胰腺癌免疫抑制机制等方面的相关研究进展进行综述。

【关键词】 胰腺癌 肿瘤微环境 转化生长因子β诱导蛋白 免疫抑制

Research Progress of Transforming Growth Factor β Inducible Protein and Pancreatic Cancer/ZHANG Hao， LIU Linxun， ZHAO Zhanxue， PAN Hongshuai， WU Jindu， HOU Xiaofan， HUO Zheng. //Medical Innovation of China， 2022， 19（18）： -172

[Abstract] Pancreatic cancer （pancreatic cancer） is a highly malignant tumor， which is often difficult to be detected by clinicians because of its concealed onset and no obvious symptoms and signs in the early stage， and the metastasis of distant organs is often found in most patients when they are diagnosed， so the best operation time is missed， and the effect of routine chemotherapy and radiotherapy is poor， resulting in a very poor prognosis. Pancreatic cancer tumor microenvironment （tumor microenvironment， TME） consists of cancer cells， immune cells， stromal cells， extracellular matrix and a variety of soluble molecules. And there are some binding sites in the extracellular matrix of pancreatic cancer， which can combine with cytokines in the microenvironment by regulating microangiogenesis， inhibiting chemotherapeutic drugs and promoting tumor metastasis， make the tumor microenvironment develop in a direction conducive to the growth of cancer cells. With the continuous progress of tumor-related microenvironment research， transforming growth factor β inducible protein （βig-H3）， as a kind of extracellular matrix protein， its role in tumor tissue has been widely concerned by researchers. This article reviews the recent research progress on the structure and function of βig-H3， its expression in pancreatic cancer and its involvement in the mechanism of immunosuppression in pancreatic cancer.

[Key words] Pancreatic cancer Tumor microenvironment Transforming growth factor β inducible protein Immunosuppression

First-author’s address： Qinghai University， Xining 810016， China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2022.18.041

胰腺癌（pancreatic cancer）是世界上預后最差的癌症之一，根据2018年最新的全球癌症统计，胰腺癌占全球新发癌症的2.5%，死亡率占所有癌症死亡的4.5%[1]。其致死率与发病率几乎一致，5年总生存率仅约9%[2]。胰腺癌的高转移率、化疗敏感低、高死亡率一直是困扰医学界的难题。胰腺癌的肿瘤异质性、间质纤维化以及免疫抑制性微环境是其致死率高的主要原因。胰腺癌微环境中的胰腺星状细胞、癌相关成纤维细胞会通过多种途径分泌大量的胶原等成分，构成纤维化屏障，同时癌细胞的生理活动也会促进间质纤维化的发展。近年来，随着国内外学者对胰腺癌微环境的研究发现，转化生长因子β诱导蛋白（βig-H3）作为一种细胞外基质蛋白，其在胰腺肿瘤的发展过程中发挥着重要的作用。本文通过研习国内外有关βig-H3的相关文献，对其在胰腺肿瘤的发展过程中起到的相关作用做如下综述。

1 βig-H3的结构特征及功能

βig-H3是一种外分泌型细胞外基质蛋白，由683个氨基酸组成[3]，包含1个N端分泌信号序列（残基1-23），1个N端富含半胱氨酸区域（EMI），4个内部重复同源的果蝇抗癌蛋白序列-1（FAS1）和1个羧端精氨-甘氨酰天门冬氨酸序列（RGD，Arg-Gly-Asp）[4-5]。其也被称为角膜上皮素和RGD-CAP，最早由Skonier等[3]从转化生长因子-β作用的A549人肺腺癌细胞中分离出来。βig-H3在细胞形态发生、迁移、血管生成、炎症和伤口愈合等多个过程中发挥作用。在Runager等[5]研究中表明上皮细胞、角质化细胞、内皮细胞、成纤维细胞等各种细胞系中均有βig-H3的表达，在上皮、骨和角膜等生长发育活跃的组织中，亦有较高的βig-H3表达，而且在一些肿瘤的血清中也可监测到βig-H3水平的增高。此外，βig-H3也存在于血液中，并在与纤维化、类风湿性关节炎、动脉粥样硬化、糖尿病肾病、糖尿病血管病变和伤口愈合等疾病相关的炎症部位蓄积[6]。因此笔者推断βig-H3的表达可能与机体正常的细胞增殖、纤维化以及与肿瘤细胞的侵袭、转移有关系。

βig-H3被认为具有细胞黏附蛋白的功能，一方面是因为其具有细胞结合特性的Fas结构域的同源性等结构元素，另一方面是整合素结合RGD基序的存在。同时，经体外研究证实，βig-H3利用整合素α1β1、α3β1、αvβ3、αvβ5、α6β4和α7β1介导细胞附着与扩散，作为整合素α3β1、整合素αvβ5与整合素αvβ3的配体，βig-H3在细胞附着、增殖和分化中发挥着非常关键的功能[6-7]。除了通过整合素介导细胞黏附与扩散，βig-H3还可以与细胞外基质（ECM）的几种成分相互作用，包括胶原、纤维连接蛋白等结构蛋白，以及核心蛋白聚糖和二聚糖等蛋白多糖[5，8]。

2 βig-H3在胰腺癌中的表达及作用

在胰腺癌组织中βig-H3 mRNA及蛋白表达均超过了胰腺癌旁组织及正常组织[9]。有研究人员指出，在肿瘤微环境中的各种细胞外基质成分中，尤其是由成纤维细胞产生大量βig-H3蛋白，这或许与胰腺肿瘤间质中大量βig-H3蛋白的表达相关[10]。在Goehrig等[10]的老鼠动物试验研究中发现，βig-H3蛋白在胰腺癌组织中的定位，主要表现在癌症细胞的细胞外基质和细胞膜上，而在癌症细胞的细胞核及细胞质中则未见其有明确的表达。近年来，国外研究表明，在癌症的增殖和转移过程中βig-H3发挥着很大的功能，并高度表现在一些恶性肿瘤中，如肾透明细胞癌、结肠癌中，可以增加肿瘤细胞的转移潜能，进而导致患者预后不良[11-12]。βig-H3是一种与癌症恶性程度和侵袭转移能力有着密切联系的细胞外基质成分，它在胰腺癌细胞外基质成分中高度表达，而且对胰腺癌细胞早期较强的转移能力发挥着重要作用，因此推断βig-H3蛋白的表达对胰腺癌的发生进展具有一定促进作用，同时也与胰腺癌转移及侵袭能力的提高有一定关联。胰腺癌的转移及侵袭能力，受到多种细胞因子的调节，其中基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）在很多肿瘤中均有所表现。MMP可以能够有效破坏癌症细胞的细胞外基质以及基底膜，对肿瘤细胞的转移侵袭能力有着很重要的促进作用[13]。在Kim等[14]研究中发现βig-H3是MMP的底物，经过MMP处理后，βig-H3与细胞外基质蛋白（如纤维连接蛋白和Ⅳ型胶原）的结合亲和力降低，改变了肿瘤细胞侵袭性及粘附性。

肿瘤的转移必须要每个单独的肿瘤细胞侵入细胞外基质，并且同时向血管及淋巴管道内迁移，再通过循环肿瘤细胞（circulating tumor cell，CTC）这种运输形式，才能向肝脏、大脑、骨骼等部位转移[15]。其中，具有高度转移能力的CTC细胞对胰腺癌患者的生活质量和预后都产生了重要影响[16]。现有研究已经证明，在胰腺癌患者中能够检测到CTC的患者预后更差[17]。还有科学家研究表明，利用体内捕获的方法能够建立一个更高恶性的CTC细胞系，和临床中的胰腺癌细胞比较，这些CTC细胞系显示出了更加强大的侵袭与转移能力。并且，通过试验证实这种细胞系中βig-H3蛋白表达水平也存在着显著的提高，在控制了βig-H3蛋白的表达水平后，这种细胞系的迁移和侵袭水平出现显著降低[18]。因此笔者推断βig-H3的表达与胰腺肿瘤的侵袭和转移有相关性。

上皮-间质转化（epithelial mesenchymal transition，EMT）不但和胰腺癌的迁移、侵袭有着重要的关联，同时EMT也可以诱导肿瘤细胞分化为肿瘤干细胞（cancer stem cell，CSC）。CSC細胞具有永久再生能力，更易于进行转移，有研究论文报道少量的CSC细胞可在老鼠体内生存，而且还能够继续生长并产生出新的肿瘤细胞[19]。EMT的过程可受到多种因子的作用进行调节，如缺氧诱导因子-1α（HIF-1α）、ERas以及βig-H3等。有研究者表明βig-H3可以促进EMT进程，进而影响胰腺癌的侵袭、转移[20]。这些学者的研究提示了βig-H3对EMT进程起到促进作用，可能是其调控胰腺癌细胞侵袭、转移作用的机制之一。

综上所述，上述中提出的βig-H3通过与胰腺肿瘤微环境内相关分子的相互作用，起到了有效促进肿瘤细胞的生长、黏附、侵袭性和迁移，为今后胰腺癌微环境中的靶向治疗提供了新的靶点。

3 βig-H3与细胞免疫抑制的关系

在胰腺癌发展的进程中，宿主自身免疫功能在其中发挥着重要的作用，而在肿瘤微环境中免疫细胞却总是无法形成高效的抗肿瘤与免疫应答调节作用。肿瘤微环境（tumor microenvironment，TME）是由恶性肿瘤细胞产生并赖以存活的内部环境，包括肿瘤细胞以及周围的间质成分，间质的细胞成分包含免疫细胞（如淋巴细胞、巨噬细胞、髓系来源的抑制细胞）、血管、神经元件（内皮细胞和神经元）以及癌症相关成纤维细胞（cancer-associated fibroblasts，CAFs）等，可作为一个屏障防止机体的免疫反应和各种化疗药物进入细胞，与恶性肿瘤的产生及发展有着密不可分的关联。有学者通过研究，证实活化的胰腺星状细胞（pancreatic stellate cells，PSCs）是产生这种胶原基质的主要细胞群[21]。PSCs在稳定状态时约占胰腺的4%，但在胰腺发生炎症反应时被激活，然后转化为CAFs。最近的研究表明CAFs能够吸引和隔离肿瘤外间隙中的CD8+T细胞。这种效应抑制了它们与肿瘤细胞的接触和之后对肿瘤细胞的清除[22]。在小鼠身上进行的几项研究表明，消耗尽小鼠体内的CAFs可以消除其中的免疫抑制作用[23-24]，这表明其在调节局部抗肿瘤反应中发挥着重要的作用。在大多数实体肿瘤中，比如胰腺癌中，CD8+T细胞在肿瘤细胞中浸润是一个与预后良好相关的因素[25-26]。癌旁CD8+T细胞密度高的胰腺癌患者生存时间长于低密度患者[22，27]。因此，恢复抗肿瘤CD8+T细胞免疫应答可能对胰腺癌的治疗起到非常重要的作用。笔者近期的研究中发现βig-H3通过干扰TCR信号通路中的因子，如LCK，来抑制糖尿病T细胞的激活[28]。研究发现βig-H3在某些肿瘤中表达增加（如胰腺癌、结肠癌）[29]，而在其他肿瘤（如卵巢癌、多发性骨髓瘤）中表达降低[30-31]。βig-H3由CAFs产生，且其在胰腺癌中细胞外基质中的高度表达与免疫抑制增强有关[10]。而最近的研究成果则指出，在KC小鼠来源的胰腺细胞培养的培养基中，使用了βig-H3耗竭剂后，可以发现CD8+T细胞的增殖出现了显著的增加，同时表明了βig-H3能够通过与T细胞和F4/80巨噬细胞表面CD61的融合起到这种调控效果[10，32]。以上述这些研究成果均表明，βig-H3在CD8+T细胞介导的免疫反应中发挥着很重要的功能。目前，在其他癌症中抗肿瘤免疫的免疫治疗已经发挥了积极的效果，但在胰腺癌中这种治疗效果却一直不佳。这些发现帮助笔者理解肿瘤间质中的免疫细胞群体是如何在它们之间传递激活和耗尽信号的。靶向胰腺肿瘤内的βig-H3可能是一种很有前途的治疗方法。

4 总结和展望

通过研究，证实了βig-H3在胰腺癌中的高度表达，与胰腺癌的产生、进展、侵袭、转移及其预后等方面呈正相关，所以检测其对胰腺癌的生物学行为预测、早期的临床诊断、对恶性潜能的评价及其预后的评估，具有十分关键的指导作用。研究者对胰腺癌的免疫治疗有过许多的尝试，但效果均不显著，这与胰腺癌TME中复杂的间质成分形成的阻碍作用有着密切的联系。βig-H3的研究帮助笔者发现了胰腺癌间质中免疫细胞群体之间信号的传递过程，为今后的细胞免疫靶向治疗提供了新的靶点的可能。

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（收稿日期：2022-04-11） （本文編辑：姬思雨）