肿瘤相关纤维母细胞(cancer associated fibroblasts; CAFs)是肿瘤微环境基质细胞的重要组成部分,已有研究表明CAFs是由正常纤维母细胞或纤维细胞祖细胞转化而来的。正常纤维母细胞或纤维细胞祖细胞受到刺激(如TGF-β)后自身性状发生改变,被持续性激活,从而转变成肿瘤相关纤维母细胞。它与正常纤维母细胞不同的是本身一些细胞因子(如TGF-β、HGF、EGF和FGF-2等)分泌量增加和与侵袭转移相关的表面标志分子(如Tsp-1、Thy-1和PDGFRα/β等)表达上调(如图-1)。CAFs通过分泌这些细胞因子、炎症因子和血管生成因子与癌细胞之间产生广泛的交互对话(cross-talk),在肿瘤细胞增殖、转移和血管形成等方扮演十分重要的角色1-4,。
图1:肿瘤相关成纤维母细胞激活5
到目前为止,研究者已经从乳腺癌、肺癌、卵巢癌等多种人源肿瘤组织内分离得到肿瘤相关纤维细胞(CAFs)6。随着研究不断进展,人们也发现许多细胞
因子、炎症因子和血管生成因子都与CAFs的激活密切相关。TGF-β被认为是CAFs激活的主要介导因子,TGF-β通过与纤维母细胞表面TGF-βRII形成异源二聚体,激活受体招募TGF-βRI,它一方面可以通过smad依赖的信号通路促进血管生长因子(VEGF)、血小板生长因子(PDGF)和细胞外基质蛋白酶(MMP)分泌,上调调控EndMT途径的分子表达(如SNAIL、ZEB1/2);另一方面通过smad非依赖性信号通路调节ShcA, RAC/CDC42, RAS, TRAF6, TAK1, PI3K, MAP3K1 and RhoA等信号通路7。最近Webber等人研究表明非肿瘤组织来源的纤维细胞通过外分泌体分泌TGF-β激活CAFs8。肿瘤相关纤维细胞激活是一个复杂的网络调控过程。除了上述两种方式以外,还有许多其他分子(如mir-21)也参与CAFs的调控过程。CAFs不仅能被其他细胞分泌的细胞因子激活,还能通过自分泌方式促进其自身增殖9, 10。
近十年的研究发现CAFs可以通过自分泌和旁分泌的方式促进肿瘤细胞增殖和转移。体外实验结果显示将MDA-MB-231细胞与人源的CAFs共培养以后会促进MDA-MB-231细胞增殖
11。而且体内实验结果也表明同时注射
CAFs
和肿瘤细胞可以促进小鼠皮下肿瘤组织的生长和转移,揭示CAFs可能会促进肿瘤细胞的增殖和迁移12。具有转移能力的肿瘤细胞可以形成含有基质细胞的微环境,基质细胞会与肿瘤细胞共转移,一方面有助于肿瘤细胞在血液循环系统中存活,抑制肿瘤细胞凋亡;另一方面有利于迁移到机体新的组织位点肿瘤的存活和具有转移特性克隆的形成
13。Karnoub
等人研究表明CAFs通过分泌趋化因子
CAFs和乳腺癌细胞
配体5(CCL5)促进乳腺癌细胞迁移14,而且通过共注射
方式进行裸鼠皮下植瘤实验发现CAFs能够促进乳腺癌细胞肺转移。Pena等人研究也表明CAFs分泌的斯钙素1(STC1)能够促进结肠癌细胞转移15。综上所
述,CAFs在肿瘤的发生和发展过程中扮演重要角色,一方面促进肿瘤细胞增殖;另一方面为肿瘤细胞迁移营造一个良好的环境从而促进其转移。CAFs作为肿瘤微环境中重要组成部分很可能通过调节肿瘤的微环境来影响肿瘤发生和发展,然而确切的机制还有待进一步的研究5, 13, 14。
参考文献
1. Mukaida N, Sasaki S. Fibroblasts, an inconspicuous but essential player in colon cancer development and progression. World journal of gastroenterology 2016; 22(23): 5301-16.
2. Mezawa Y, Orimo A. The roles of tumor- and metastasis-promoting carcinoma-associated fibroblasts in human carcinomas. Cell and tissue research 2016; 365(3): 675-89.
3. Arcucci A, Ruocco MR, Granato G, Sacco AM, Montagnani S. Cancer: An Oxidative Crosstalk between Solid Tumor Cells and Cancer Associated Fibroblasts. 2016; 2016: 4502846.
4. Kubo N, Araki K, Kuwano H, Shirabe K. Cancer-associated fibroblasts in hepatocellular carcinoma. BioMed research international 2016; 22(30): 6841-50.
5. De Veirman K, Rao L, De Bruyne E, et al. Cancer associated fibroblasts and tumor growth: focus on multiple myeloma. Cancers 2014; 6(3):
1363-81.
6. Franco OE, Jiang M, Strand DW, et al. Altered TGF-beta signaling in a subpopulation of human stromal cells promotes prostatic carcinogenesis.
Cancer research 2011; 71(4): 1272-81.
7. Massague J. TGFbeta signalling in context. Nature reviews Molecular cell biology 2012; 13(10): 616-30.
8. Webber J, Steadman R, Mason MD, Tabi Z, Clayton A. Cancer exosomes trigger fibroblast to myofibroblast differentiation. Cancer research 2010; 70(23): 9621-30.
9. Li Q, Zhang D, Wang Y, et al. MiR-21/Smad 7 signaling determines TGF-beta1-induced CAF formation. Scientific reports 2013; 3: 2038.
10. Murata T, Mizushima H, Chinen I, et al. HB-EGF and PDGF mediate reciprocal interactions of carcinoma cells with cancer-associated fibroblasts to support progression of uterine cervical cancers. Cancer research 2011; 71(21): 6633-42.
11. Peng Q, Zhao L, Hou Y, et al. Biological characteristics and genetic heterogeneity between carcinoma-associated fibroblasts and their paired normal fibroblasts in human breast cancer. PloS one 2013; 8(4): e60321.
12. Grum-Schwensen B, Klingelhofer J, Berg CH, et al. Suppression of tumor development and metastasis formation in mice lacking the S100A4(mts1) gene. Cancer research 2005; 65(9): 3772-80.
13. Duda DG, Duyverman AM, Kohno M, et al. Malignant cells facilitate lung metastasis by bringing their own soil. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 2010; 107(50): 21677-82.
14. Karnoub AE, Dash AB, Vo AP, et al. Mesenchymal stem cells within tumour stroma promote breast cancer metastasis. Nature 2007; 449(7162): 557-63.
15. Pena C, Cespedes MV, Lindh MB, et al. STC1 expression by cancer-associated fibroblasts drives metastasis of colorectal cancer.
Cancer research 2013; 73(4): 1287-97.
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