肿瘤微环境对胰腺癌神经浸润影响研究进展

王湧凯，王小明

1.皖南医学院研究生学院，安徽芜湖 241000；2.皖南医学院第一附属医院肝胆外科，安徽芜湖 241000

胰腺癌是一种常见的消化道恶性肿瘤，具有早期诊断困难、手术切除率低、术后易复发及缺乏有效放化疗方案的特点。胰腺癌还有一种重要的生物学特性—嗜神经生长，这也是导致其5年生存率为9%、术后1年复发率高达60%的主要原因之一[1-2]。神经周围浸润（perineural invasion,PNI）是影响胰腺癌预后的重要因素，也是胰腺癌的常见特征[3]。这些发现提示肿瘤细胞与神经之间存在一定程度的联系。癌症细胞驻留在一个特定的肿瘤微环境中，各种细胞类型之间持续地相互影响促进肿瘤的生长和发展。肿瘤细胞的微环境十分复杂，微环境通过产生各种生长因子、趋化因子和细胞因子，促进细胞外基质重塑、细胞迁移、新血管生成、肿瘤侵袭、耐药性和逃避免疫监测。肿瘤微环境已被公认为影响肿瘤生长和治疗效果的主要因素。接下来的部分将讨论肿瘤细胞与微环境的交互。

1 PNI的定义及解剖基础

PNI的定义是指在三层神经鞘内的任何一层发现肿瘤细胞，或病灶内发现肿瘤细胞包绕超过1/3的神经组织。胰腺组织的神经支配异常丰富，大致可分为胰内神经和胰外神经。而胰外神经又可分为交感神经干、副交感神经干和胰周神经丛。周围神经外有三层保护性结缔组织，称之为神经鞘，最外层为神经外膜，中间为神经束膜以及最内层的神经内膜。由于周围神经间隙的低张力环境，有利于肿瘤细胞与神经的快速接触、生长，肿瘤细胞可在阻力最小处侵入神经，并由周围神经间隙内不断地浸润至远处形成新的转移灶。

2 胰腺癌PNI的机制

目前已知的“低阻力通道学说”以及“淋巴道传播理论”均可在一定程度上阐释胰腺癌PNI的发生机制。Dale E.Bockman等在电镜下发现了肿瘤细胞不但可以浸润到胰腺神经纤维鞘，还可以浸润至神经内部，并且观察到神经细胞内的转化生长因子a（transforming growth factor a,TGF-a）以及癌细胞中的表皮生长因子受体（epidermal growth factor receptor,EGFR）。细胞被肿瘤细胞刺激后，会改变细胞内成分以及细胞外基质，并引发后续神经细胞损伤和肿瘤细胞活力与侵袭力的增强等PNI相关的联系[4-5]。

2.1 神经生长因子

神经生长因子（nerve growth factor,NGF），具有保护神经元、促进神经元生长、修复受损神经元的特点。其低亲和力受体p75可以促进NGF与高亲和力受体TrkA相结合，这两个受体相互拮抗的同时又相互协同，调节细胞的增殖与凋亡[6-7]。胰腺癌细胞和胰腺的周围神经中都可以观察到高表达的NGF，NGF可以促进癌细胞增殖和侵袭的特性，使之与胰腺癌的预后密不可分[8]。将大鼠的肌间神经丛细胞暴露于完整的胰腺癌组织提取液和去除了NGF与Artemin的胰腺癌组织上清液中，完整的癌组织提取液促进了大鼠神经的神经突、神经网的生长。而去除NGF与Artemin后这种促进作用便消除，提示NGF与Artemin可以使神经产生病变，从而发生PNI。研究证实了拥有高度表达的NGF和TrkA的胰腺组织更易发生PNI。将NGF沉默或用应用TrkA抑制剂可降低肿瘤细胞的增殖与侵袭。当仅有p75表达时，肿瘤细胞生长抑制作用表现得更为明显，因p75对NGF前体具有高亲和力，而NGF前体作为一种重要的凋亡因子，表现出与NGF完全相反的生物学作用，使p75诱导细胞内反应引起细胞的凋亡[9]。转录因子-κB（transcription factor-κB,NF-κB）信号通路是p75与NGF结合介导的主要信号传导通路，主要是通过p75与NGF结合引起泛素连接酶与胞内结构结合，从而启动细胞外调节蛋白激酶(extracellular regulated protein kinases,ERK)和 转 录 因 子κB抑 制 酶（inhibitor of nuclear factor-kappa B,IκB），使NF-κB蛋白进一步分解。该信号通路不但不受TrkA的抑制，反而可以使其活性增加。持续活化的NF-κB通路可以促进癌细胞的增殖和侵袭[10]。

2.2 趋化因子

趋化因子是一类功能结构相似的小分子蛋白质，根据其前两位保守半胱氨酸的不同，大致可分为：CXC、CC、C以及CX3C 4个亚型。根据受体与亚型结合的不同可以分出4类受体—CXCR、CCR、XCR和CX3CR。趋化因子的可调控巨噬细胞、中性粒细胞等炎性细胞的迁移，有些还能调节血管内皮细胞的平滑肌细胞[11]。趋化因子不仅可以直接作用于肿瘤微环境来影响免疫反应，还通过作用非免疫细胞引导肿瘤细胞变性、增殖、侵袭和转移[11-12]。趋化因子对肿瘤细胞微环境的这种直接或间接的影响，使得肿瘤的治疗以及预后得到不小的干扰。研究表明，7种CXCR中，CXCR2几乎可以与所有含有谷氨酸-亮氨酸-精氨酸（ELR）序列的CXC结合，且CXCR2是促进血管生成的主要受体[13]。因此，CXCR2对肿瘤的生长、转移以及浸润非常重要。CXCR4与CXCL12结合可直接调控肿瘤细胞，诱导其迁移并活化形成肿瘤组织的浸润[14-15]。CXCL12在结合了胰腺癌细胞中CXCR后，会活化MAPK信号通路并加快肿瘤细胞的增殖，进而加强胰腺癌细胞的侵袭和转移[16-17]。

2.3 血糖水平

流行病学研究提示，糖尿病是胰腺癌的病因之一，糖尿病在胰腺癌患者中的患病率为34%～40%，并且与其预后不良也有关系[18]。患有糖尿病的胰腺癌患者中约一半以上为新发糖尿病，即糖尿病的病程在癌症诊断之前小于24个月，由此可以猜测新发糖尿病可能是诊断早期胰腺癌的依据之一[19]。长期的高糖基质环境会引起周围神经病变，其主要特征有神经脱髓鞘反应、有髓神经纤维轴突的变性、无髓神经纤维的变性再生、神经内膜微血管病变以及最后阶段神经纤维的丢失[20]。糖尿病还可以诱导NGF的高表达，说明在高血糖患者的肿瘤微环境中神经损伤与再生是同时发生的，这使得PNI更容易发生。研究表明，胰腺癌患者中高血糖者，PNI发生的频率和范围较正常血糖的胰腺癌患者有所增加。首先是神经的数量增加，并使之与肠系膜上丛和腹腔丛相连，为癌细胞侵入提供了更多的机会。其次，有髓神经纤维再生的轴突和脱髓鞘反应会形成一个低阻力通道，更利于癌细胞侵入。当癌细胞穿透神经并在内膜上开始生长时，会影响神经的突触和周围的施万细胞，导致神经的所有部分都可能受到损伤[21]。可以认识到的是高血糖水平在肿瘤的微环境中主要以轴突的病理性再生和脱髓鞘反应两种方式破坏神经。

2.4 缺氧微环境

随着肿瘤细胞不受控制的生长以及其异常的微循环，缺氧成为肿瘤细胞微环境的一个明显特征，它与肿瘤生长及转移、血管生成和化疗抵抗呈正相关。缺氧诱导因子（hypoxia-inducible factors,HIFs）是调节细胞对缺氧应激反应的转录因子家族，包括HIF-1、HIF-2、HIF-3[22]。研究发现，HIF-1参与各种类型癌症的转移、放化疗耐药性和癌症干细胞的维持过程。糖酵解途径的代谢产物即使在氧气充足的状态下也会在恶性肿瘤中被异常激活（称之为Warburg效应），影响癌症的进展，包括胰腺癌[23]。HIF-1α被证实在超过70%的癌症中过表达，HIF-1α作为转录因子调控多种蛋白质从而促进肿瘤细胞生长。针对肿瘤特点开发的靶向药物层出不穷，其中以血管内表皮生长因子（vascular endothlial growth factor,VEGF）为主要靶点的抗血管生成药物，从而抑制VEGF调控的一系列病理生理过程。而VEGF是HIF-1α的下游基因，当HIF-1α受到抑制时，VEGF的表达会降低，而HIF-1a可以调节其他促进肿瘤进展的基因的表达[23]。因此，抑制HIF-1a可以有效抑制肿瘤的发展。

3 展望

虽然学术界以及临床研究还未能对胰腺癌PNI的详细机制形成定论，但胰腺癌PNI与肿瘤微环境之间的关系不可忽视。了解和认识肿瘤微环境与胰腺癌PNI之间的相互联系对于指导胰腺癌临床治疗、改善患者预后及提高患者生存率是至关重要的。