引用本文： 宋書錚, 俞繼衛. 癌相關成纖維細胞及其在胃腸道腫瘤演進中的作用. 中國普外基礎與臨床雜志, 2014, 21(10): 1311-1315. doi: 10.7507/1007-9424.20140315 復制
腫瘤的演進不僅是腫瘤細胞自身生物學特性的表現，還與其周圍的微環境息息相關。腫瘤微環境是由各種腫瘤基質細胞及其分泌的分子物質通過相互作用形成的一種微生境。而成纖維細胞是其中含量最高、最重要的細胞類型。研究[1]發現，基質成纖維細胞中存在一類特殊細胞，即癌相關成纖維細胞（cancer-associated fibroblasts，CAFs），它能夠分泌多種細胞因子并作用于腫瘤的發生發展全過程，是腫瘤發生演進的必要因素。現今胃腸道腫瘤的各種治療方法效果不確切，而靶向CAFs及其分子信號通路的治療也許會提供一個新的啟示。筆者主要從CAFs的來源、與腫瘤微環境的關系、在胃腸道腫瘤發生發展中的作用及與預后治療的關系做一綜述。
1 CAFs
1.1 CAFs的定義
1999年Olumi等[2]最早培養前列腺癌基質成纖維細胞，由于其區別于一般成纖維細胞的生物學特性，即能促進癌組織新生血管生成、癌細胞生長、侵襲和轉移，因而命名為CAFs。一些常用的區分CAFs與正常成纖維細胞（normal fibroblasts，NFs）的分子學特征有：成纖維細胞特異性蛋白1（FSP1）、α-平滑肌肌動蛋白（α-SMA）、波形蛋白（Vimentin）、甲胎蛋白（FAP）、成纖維細胞相關抗原或脯氨酰-4-羥化酶（P4H）、廣泛DNA低甲基化等[3-6]。
1.2 CAFs的來源
CAFs主要來源于幾種被動員的細胞，包括組織中常駐的間充質干細胞(mesenchymal stem cells，MSCs)和成纖維細胞，以及遠處侵入的骨髓源性MSCs和纖維細胞[7]。這其中的機理可能有MSCs誘導分化、上皮間質轉化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)、間質間質轉化(mesenchymal-mesenchymal transition，MMT)等。有關胃癌及結腸癌的研究[8-9]表明，MSCs可通過轉化生長因子β（TGF-β）/Smad信號通路，誘導其多能性丟失，使其獲得CAFs的表型，并最終分化為CAFs。基質細胞源性細胞因子-1 (SDF-1)、生長分化因子-15 (GDF-15)和CD44被認為是這個過程的可靠標志物。Gonda等[10]的研究表明，腫瘤相關的炎癥反應可能通過核轉錄因子κB（NFκB）和轉錄激活因子3（STAT3）信號通路釋放IL-1β、IL-6等細胞因子，從而招募骨髓源性MSCs到腫瘤組織。而EMT則是一種經典的表觀遺傳學改變過程，可能通過TGF-β誘導癌細胞獲得間葉細胞特性、遷移性和蛋白水解能力，Wnt5a是其關鍵調節因子[11-12]。關于MMT過程，Fuyuhiro等[13]報道來自胃癌細胞的條件培養基(conditioned mediums，CM)能調節成纖維細胞NF-37的特性，使其變成類CAFs細胞如CAF-37；而肝細胞生長因子（HGF）可能參與介導了這個過程[14]。
1.3 CAFs與腫瘤微環境
腫瘤微環境是由成纖維細胞、內皮細胞、血管周圍細胞、炎癥細胞和其他類型細胞及其分泌的各種分子物質，通過相互作用形成的一種微生境[15]。成纖維細胞是結締組織中含量最高的細胞類型，它們通過分泌ECM成分組成結構骨架，并分泌各種分子物質調節血管新生，腫瘤細胞增殖、侵襲和轉移。
CAFs與腫瘤微環境的關系，主要通過CAFs與腫瘤細胞間的相互作用體現出來，是癌發生和演進的必要因素。Straus等[16]研究發現，結直腸癌中基質CAFs和腫瘤細胞之間形成了一條相互作用的正反饋回路，腫瘤細胞產生促進CAFs活化增殖和趨化性的細胞因子，而CAFs反過來產生增強腫瘤細胞增殖的細胞因子；抑制CAFs信號通路能夠抑制癌的發生。而有研究[17]則發現，Shh、Wnt和Bmp信號通路組成一個重要的信號通路“3人組”，以此來調節CAFs與腫瘤細胞間多數的信號交聯；這些通路中的平衡點是決定抑制或促進腫瘤形成的一個關鍵問題。在這些通路之外，CAFs也分泌許多重要的炎癥介質，包括前列腺素（PGs）、基質金屬蛋白酶2，3，9（MMP-2，3，9）、趨化因子和生長因子如SDF-1、血管內皮生長因子（VEGF）、HGF、胰島素樣生長因子（IGF）、神經生長因子（NGF）、表皮生長因子（EGF）和成纖維細胞生長因子2（FGF2），還有TGF-β和hedgehog家族成員，趨化因子受體CXCL14和CXCL3，以及成纖維細胞血小板源性生長因子受體（PDGFR）等[6, 18-20]，它們通過作用于CAFs和腫瘤細胞，從而改變ECM構成，使正常的細胞基質微環境穩態失衡，并最終促進基質中新生血管生成，增強腫瘤細胞的增殖、轉移和侵襲能力。此外，乏氧微環境可能通過促進CAFs分泌活動進而促進腫瘤細胞增殖侵襲，而腫瘤細胞的增殖又加重了乏氧微環境，惡性循環，可為治療的一個靶標[21]。而且據近年的文獻[22]報道，轉移的癌細胞攜帶來自原發腫瘤的CAFs來到轉移位點，促進腫瘤轉移微環境的形成。
2 CAFs在胃腸道腫瘤演進中的作用
2.1 腫瘤代謝的重構
最近的研究開始聚焦癌細胞中的代謝異常。在這些異常中，有氧糖酵解（即Warburg效應）是一種促進癌細胞存活增殖的代謝性改變。隨著原發腫瘤的生長，血管被重構，并最終使局部缺氧加重，促進成纖維細胞產生乳酸，而乳酸通過所謂的“Warburg效應”為腫瘤生長的合成代謝提供能量[23]。糖酵解通路活性的增加，為細胞增殖提供所需的生物合成物質，抑制細胞凋亡并導致具有促癌作用的L乳酸生成增多。低氧誘導因子（HIF-1α）和原癌基因蛋白（c-myc）表達的增多被認為在癌細胞糖酵解增強中起重要作用，但是潛在的機理尚未被完全了解；癌細胞中三磷酸肌醇激酶/蘇氨酸蛋白激酶（PI3 K/AKT）信號通路的高度激活，生長因子如EGF和胰島素的增加似乎與HIF-1α和c-myc表達的增多有某種因果關系[16]。Straus等[16]的研究表明，結直腸癌細胞中腫瘤壞死因子α（TNFα）和IL-17協同增強了糖酵解通路的活性，檢測TNFα和IL-17對糖酵解通路中的6個組分和1個調節因子表達的作用，發現編碼這7個蛋白的基因正是HIF-1α和c-myc的靶點。而且有研究[20]證實，二氯乙酸（DCA）能促進細胞的有氧酵解，抑制無氧酵解，可能存在一定的抗癌作用。
2.2 ECM重塑
正常胃腸道上皮細胞微環境包含完整的基質細胞群，包括一系列成纖維細胞、平滑肌細胞、周細胞、神經細胞、內皮細胞（血管和淋巴）及各種類型炎癥細胞，都存在于一個結構功能性支架中，即ECM[24]。成纖維細胞的含量和作用在ECM中都是最重要的。而CAFs的基本生物學特性，即它們驅動結締組織形成和癌發生的能力，決定了腫瘤組織ECM主要發生兩種異常變化：ECM降解和ECM沉積。
目前關于腫瘤細胞轉移的理論中，最基本的就是ECM的降解，即腫瘤細胞通過其表面受體與ECM中的各種成分黏附后激活或分泌蛋白降解酶類來降解基質，從而形成局部溶解區，構成了腫瘤細胞轉移運行通道。目前較為關注的酶主要是絲氨酸蛋白酶類，如FAP、纖溶酶原激活物（plasminogen activator，PA）和金屬蛋白酶（metalproteinase，MP）類，如基質金屬蛋白酶（matrix meta-lloproteinases，MMPs）。FAP是一種絲氨酸蛋白酶家族的膜結合蛋白，已被證明能夠分解凝膠和人類Ⅰ型膠原蛋白，從而參與ECM的重塑[22, 25]。而MMPs對ECM的降解是腫瘤細胞侵襲和轉移的關鍵環節之一，多種惡性腫瘤都伴有MMPs分泌水平和活性的增高，活化的CAFs能夠生成MMPs進而通過激活Twist1信號通路來促進ECM的降解[26]。還有鈣結合蛋白（caldesmon）也參與ECM重塑，尤其是低分子量鈣結合蛋白（L-caldesmon），在ECM中含量豐富，主要由CAFs分泌，影響微絲網絡的組成和穩定性；L-caldesmon的降低能夠促進ECM降解，使得癌細胞能夠穿透基底膜并侵入周圍組織[27-28]。
現在已經比較清楚，CAFs能生成豐富的基質重塑分子如細胞黏合素C（tenascin-C）及MMPs，直接或間接影響腫瘤轉移的階梯反應，并導致ECM組分在腫瘤侵襲前沉積增加，這是一種被描述為“纖維生成（desmoplasia）”的病變[29]。在這里就不得不提到纖維球（fibrocytes），它們也表達CD34、α-SMA、Ⅰ型膠原蛋白等，是ECM的重要組成部分，被CAFs分泌的分子物質募集進入腫瘤基質，促進ECM基質的沉積[6]。血小板也能通過TGF-β和PDGF促進CAFs激活，并導致αSMA+成纖維細胞和其他細胞的增殖擴散；而這些成纖維細胞反過來產生多種生長因子如VEGF和FGF2，來促進血小板生成，形成一個正反饋回路，因此TGF-β被認為是促進纖維生成的最佳機理之一[23]。
2.3 腫瘤增殖侵襲能力的調節
在一些消化道癌癥中，如胰腺癌和胃癌，基質常常占腫瘤重量的50%以上。因此癌相關基質細胞，主要是CAFs，可能在癌癥起始和進展中起著非常重要的作用。而且眾所周知，CAFs能夠促進腫瘤增殖侵襲，但其中的具體機理卻十分復雜。Cirri等[22]的研究提示，CAFs主要通過誘導腫瘤細胞EMT來促進侵襲的進程。而Yashiro等[30]則表明，胃癌成纖維細胞能夠通過分泌幾種生長因子如HGF、TGFβ、FGF2、FGF7、VEGF和PDGF，來影響硬性胃癌細胞的增殖和轉移。還有其他細胞因子如MMPs、WNT5A、Twist1和SDF-1，炎癥介質如環氧化酶2（COX-2）、IL11及IL-6，趨化因子如CXCL14及CXCL12，還有整合素αvβ6、血小板等，均參與調節胃腸道腫瘤細胞的轉移侵襲能力。
Wu等[14]的研究表明，胃癌細胞CAFs介導的腫瘤生長和進展主要是由通過HGF/Met信號通路完成的。而Zhu等[31]則提出，結腸癌成纖維細胞中COX-2信號激活產生的前列腺素E2在促進上皮癌細胞增殖侵襲能力上具有重要作用。而且也確認，成纖維細胞能夠通過非COX-2相關旁分泌機理如CAFs分泌的分子物質TGF-β2和HGF，誘導上皮細胞增殖和侵襲；但是起很小的作用，因為特異性COX-2抑制劑NS398或COX-2 siRNA能抑制大部分上皮癌細胞得增殖和侵襲能力[31]。因此兩個作用的強弱存有爭議，可能為兩者采用的腫瘤細胞株不同，胃癌與結腸癌中這兩者的作用確實存在差異，或者由試驗方法、誤差等導致，可以做進一步研究來證實。
Thiery等[12]表明，EMT過程主要由TGF-β調控，而EMT過程又是CAFs的重要來源，因此TGF-β在調節CAFs促進腫瘤增殖侵襲中起重要作用。有一個關于結直腸癌的研究[32]表明，血小板可以保護循環系統中的腫瘤細胞免受免疫系統的殺傷并幫助它們穿透血管壁進入血液循環，而基質細胞中TGF-β激活CAFs分泌IL11，能夠激活腫瘤細胞中的糖蛋白130（GP130）/STAT3信號通路，進而增加血小板的活性，有利于轉移細胞的存活；血小板又是TGF-β豐富的來源，構成正反饋回路，促進腫瘤細胞轉移。胃癌基質細胞中Twist1被證明能誘導PDGFR的表達，而成纖維細胞PDGF受體的旁分泌激活作為腫瘤基質募集的潛在信號；并且細胞因子如CXCL14和CXCL12被證明能夠結合上皮細胞上受體分子，進而增強胃癌細胞的增殖和侵襲性[26]。Zhi等[33]的研究表明，由CAFs分泌的SDF-1，能夠通過結合胃癌細胞表面的CXCR4受體，促進血管新生，癌細胞增殖、侵襲和轉移。而Zhuang等[34]發現，整合素αvβ6可能促進MMP-9的分泌，增強纖連蛋白遷移性和癌細胞存活。還有研究[11]證實，胃癌細胞中WNT5A基因被敲除后，小鼠形成肝轉移的數量減少；抑制WNT5A能夠降低TGFβ1和MMPs，因此WNT5A可能有促進人惡性腫瘤侵襲性的作用。在結腸癌中，已經被證實，IL-6能增加結腸癌腫瘤干細胞的數量并促進體內外腫瘤的形成，從而IL-6介導的腫瘤干細胞的增加可能與腫瘤進展和轉移直接相關[11]。
2.4 CAFs對胃腸道腫瘤預后、治療的啟示
胃腸道腫瘤，特別是胃癌的預后比較差，關鍵在于首發確診時多數已經到進展期或晚期，而且復發率很高，如果能夠早期發現，則生存率必將大大提高。隨著研究的深入，越來越多的細胞組分或分子物質被發現與胃腸道腫瘤轉移及預后相關，可以作為判斷預后或治療的靶點。而CAFs被看作是一個有希望抑制癌癥進展的治療靶點，其主要原因有：①與癌細胞相比，CAFs遺傳基因穩定，從而降低了耐藥性發生的風險；②CAFs是腫瘤ECM的主要組成成分，而ECM通過實體瘤阻礙了抗癌藥物的擴散；③CAFs有利于癌細胞存活、增殖和侵襲[22]。
目前已經發現與CAFs相關的、能夠作為胃腸道腫瘤預后標志物的分子物質眾多，其中不良預后的指標有：p-STAT3的積累和血小板數量的增加[32]；CAFs中α-SMA、FSP1、FAP和M2巨噬細胞中CD163、樹突細胞C型凝集素（DCSIGN）[6, 35]；SDF-1（也被稱為CXCL12）[36]；ECM中的MMPs（2，7，9）[37]；IGF-1R、VEGF-C[33]；TGFβ[38]；HGF[14]；DNA低甲基化[23]；Twist1[26]；蛋白基因產物9.5（PGP9.5）[39]等。較好預后的指標有：平足蛋白（podoplanin）[6, 40]；小窩蛋白1（Cav-1）[41-42]等。
針對胃腸道腫瘤發生發展過程中的關鍵節點的靶向研究，發現潛在的或已經證明有抗癌作用的靶點有：靶向清除CAFs[36]；地西他濱對低甲基化或葉酸對DNA甲基化的修復[23]；抑制FAP的表達或酶的活化[43]；TGFβ受體抑制劑[38]；DCA[20]等。
3 總結
綜上所述，CAFs作為腫瘤微環境中最重要的基質細胞，在胃腸道腫瘤生成、增殖、侵襲和轉移中的重要作用已經從各個方面得到證實，并取得了一系列的研究成果。但是CAFs與腫瘤細胞及周圍基質細胞間相互交聯的網路十分復雜，對其作用的具體機理了解還不清楚。不過可以預見的是，隨著研究的深入和了解的增加，靶向腫瘤微環境中CAFs及其分泌的特異性細胞因子的治療將會為腫瘤的綜合治療提供一個新的方向。
腫瘤的演進不僅是腫瘤細胞自身生物學特性的表現，還與其周圍的微環境息息相關。腫瘤微環境是由各種腫瘤基質細胞及其分泌的分子物質通過相互作用形成的一種微生境。而成纖維細胞是其中含量最高、最重要的細胞類型。研究[1]發現，基質成纖維細胞中存在一類特殊細胞，即癌相關成纖維細胞（cancer-associated fibroblasts，CAFs），它能夠分泌多種細胞因子并作用于腫瘤的發生發展全過程，是腫瘤發生演進的必要因素。現今胃腸道腫瘤的各種治療方法效果不確切，而靶向CAFs及其分子信號通路的治療也許會提供一個新的啟示。筆者主要從CAFs的來源、與腫瘤微環境的關系、在胃腸道腫瘤發生發展中的作用及與預后治療的關系做一綜述。
1 CAFs
1.1 CAFs的定義
1999年Olumi等[2]最早培養前列腺癌基質成纖維細胞，由于其區別于一般成纖維細胞的生物學特性，即能促進癌組織新生血管生成、癌細胞生長、侵襲和轉移，因而命名為CAFs。一些常用的區分CAFs與正常成纖維細胞（normal fibroblasts，NFs）的分子學特征有：成纖維細胞特異性蛋白1（FSP1）、α-平滑肌肌動蛋白（α-SMA）、波形蛋白（Vimentin）、甲胎蛋白（FAP）、成纖維細胞相關抗原或脯氨酰-4-羥化酶（P4H）、廣泛DNA低甲基化等[3-6]。
1.2 CAFs的來源
CAFs主要來源于幾種被動員的細胞，包括組織中常駐的間充質干細胞(mesenchymal stem cells，MSCs)和成纖維細胞，以及遠處侵入的骨髓源性MSCs和纖維細胞[7]。這其中的機理可能有MSCs誘導分化、上皮間質轉化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)、間質間質轉化(mesenchymal-mesenchymal transition，MMT)等。有關胃癌及結腸癌的研究[8-9]表明，MSCs可通過轉化生長因子β（TGF-β）/Smad信號通路，誘導其多能性丟失，使其獲得CAFs的表型，并最終分化為CAFs。基質細胞源性細胞因子-1 (SDF-1)、生長分化因子-15 (GDF-15)和CD44被認為是這個過程的可靠標志物。Gonda等[10]的研究表明，腫瘤相關的炎癥反應可能通過核轉錄因子κB（NFκB）和轉錄激活因子3（STAT3）信號通路釋放IL-1β、IL-6等細胞因子，從而招募骨髓源性MSCs到腫瘤組織。而EMT則是一種經典的表觀遺傳學改變過程，可能通過TGF-β誘導癌細胞獲得間葉細胞特性、遷移性和蛋白水解能力，Wnt5a是其關鍵調節因子[11-12]。關于MMT過程，Fuyuhiro等[13]報道來自胃癌細胞的條件培養基(conditioned mediums，CM)能調節成纖維細胞NF-37的特性，使其變成類CAFs細胞如CAF-37；而肝細胞生長因子（HGF）可能參與介導了這個過程[14]。
1.3 CAFs與腫瘤微環境
腫瘤微環境是由成纖維細胞、內皮細胞、血管周圍細胞、炎癥細胞和其他類型細胞及其分泌的各種分子物質，通過相互作用形成的一種微生境[15]。成纖維細胞是結締組織中含量最高的細胞類型，它們通過分泌ECM成分組成結構骨架，并分泌各種分子物質調節血管新生，腫瘤細胞增殖、侵襲和轉移。
CAFs與腫瘤微環境的關系，主要通過CAFs與腫瘤細胞間的相互作用體現出來，是癌發生和演進的必要因素。Straus等[16]研究發現，結直腸癌中基質CAFs和腫瘤細胞之間形成了一條相互作用的正反饋回路，腫瘤細胞產生促進CAFs活化增殖和趨化性的細胞因子，而CAFs反過來產生增強腫瘤細胞增殖的細胞因子；抑制CAFs信號通路能夠抑制癌的發生。而有研究[17]則發現，Shh、Wnt和Bmp信號通路組成一個重要的信號通路“3人組”，以此來調節CAFs與腫瘤細胞間多數的信號交聯；這些通路中的平衡點是決定抑制或促進腫瘤形成的一個關鍵問題。在這些通路之外，CAFs也分泌許多重要的炎癥介質，包括前列腺素（PGs）、基質金屬蛋白酶2，3，9（MMP-2，3，9）、趨化因子和生長因子如SDF-1、血管內皮生長因子（VEGF）、HGF、胰島素樣生長因子（IGF）、神經生長因子（NGF）、表皮生長因子（EGF）和成纖維細胞生長因子2（FGF2），還有TGF-β和hedgehog家族成員，趨化因子受體CXCL14和CXCL3，以及成纖維細胞血小板源性生長因子受體（PDGFR）等[6, 18-20]，它們通過作用于CAFs和腫瘤細胞，從而改變ECM構成，使正常的細胞基質微環境穩態失衡，并最終促進基質中新生血管生成，增強腫瘤細胞的增殖、轉移和侵襲能力。此外，乏氧微環境可能通過促進CAFs分泌活動進而促進腫瘤細胞增殖侵襲，而腫瘤細胞的增殖又加重了乏氧微環境，惡性循環，可為治療的一個靶標[21]。而且據近年的文獻[22]報道，轉移的癌細胞攜帶來自原發腫瘤的CAFs來到轉移位點，促進腫瘤轉移微環境的形成。
2 CAFs在胃腸道腫瘤演進中的作用
2.1 腫瘤代謝的重構
最近的研究開始聚焦癌細胞中的代謝異常。在這些異常中，有氧糖酵解（即Warburg效應）是一種促進癌細胞存活增殖的代謝性改變。隨著原發腫瘤的生長，血管被重構，并最終使局部缺氧加重，促進成纖維細胞產生乳酸，而乳酸通過所謂的“Warburg效應”為腫瘤生長的合成代謝提供能量[23]。糖酵解通路活性的增加，為細胞增殖提供所需的生物合成物質，抑制細胞凋亡并導致具有促癌作用的L乳酸生成增多。低氧誘導因子（HIF-1α）和原癌基因蛋白（c-myc）表達的增多被認為在癌細胞糖酵解增強中起重要作用，但是潛在的機理尚未被完全了解；癌細胞中三磷酸肌醇激酶/蘇氨酸蛋白激酶（PI3 K/AKT）信號通路的高度激活，生長因子如EGF和胰島素的增加似乎與HIF-1α和c-myc表達的增多有某種因果關系[16]。Straus等[16]的研究表明，結直腸癌細胞中腫瘤壞死因子α（TNFα）和IL-17協同增強了糖酵解通路的活性，檢測TNFα和IL-17對糖酵解通路中的6個組分和1個調節因子表達的作用，發現編碼這7個蛋白的基因正是HIF-1α和c-myc的靶點。而且有研究[20]證實，二氯乙酸（DCA）能促進細胞的有氧酵解，抑制無氧酵解，可能存在一定的抗癌作用。
2.2 ECM重塑
正常胃腸道上皮細胞微環境包含完整的基質細胞群，包括一系列成纖維細胞、平滑肌細胞、周細胞、神經細胞、內皮細胞（血管和淋巴）及各種類型炎癥細胞，都存在于一個結構功能性支架中，即ECM[24]。成纖維細胞的含量和作用在ECM中都是最重要的。而CAFs的基本生物學特性，即它們驅動結締組織形成和癌發生的能力，決定了腫瘤組織ECM主要發生兩種異常變化：ECM降解和ECM沉積。
目前關于腫瘤細胞轉移的理論中，最基本的就是ECM的降解，即腫瘤細胞通過其表面受體與ECM中的各種成分黏附后激活或分泌蛋白降解酶類來降解基質，從而形成局部溶解區，構成了腫瘤細胞轉移運行通道。目前較為關注的酶主要是絲氨酸蛋白酶類，如FAP、纖溶酶原激活物（plasminogen activator，PA）和金屬蛋白酶（metalproteinase，MP）類，如基質金屬蛋白酶（matrix meta-lloproteinases，MMPs）。FAP是一種絲氨酸蛋白酶家族的膜結合蛋白，已被證明能夠分解凝膠和人類Ⅰ型膠原蛋白，從而參與ECM的重塑[22, 25]。而MMPs對ECM的降解是腫瘤細胞侵襲和轉移的關鍵環節之一，多種惡性腫瘤都伴有MMPs分泌水平和活性的增高，活化的CAFs能夠生成MMPs進而通過激活Twist1信號通路來促進ECM的降解[26]。還有鈣結合蛋白（caldesmon）也參與ECM重塑，尤其是低分子量鈣結合蛋白（L-caldesmon），在ECM中含量豐富，主要由CAFs分泌，影響微絲網絡的組成和穩定性；L-caldesmon的降低能夠促進ECM降解，使得癌細胞能夠穿透基底膜并侵入周圍組織[27-28]。
現在已經比較清楚，CAFs能生成豐富的基質重塑分子如細胞黏合素C（tenascin-C）及MMPs，直接或間接影響腫瘤轉移的階梯反應，并導致ECM組分在腫瘤侵襲前沉積增加，這是一種被描述為“纖維生成（desmoplasia）”的病變[29]。在這里就不得不提到纖維球（fibrocytes），它們也表達CD34、α-SMA、Ⅰ型膠原蛋白等，是ECM的重要組成部分，被CAFs分泌的分子物質募集進入腫瘤基質，促進ECM基質的沉積[6]。血小板也能通過TGF-β和PDGF促進CAFs激活，并導致αSMA+成纖維細胞和其他細胞的增殖擴散；而這些成纖維細胞反過來產生多種生長因子如VEGF和FGF2，來促進血小板生成，形成一個正反饋回路，因此TGF-β被認為是促進纖維生成的最佳機理之一[23]。
2.3 腫瘤增殖侵襲能力的調節
在一些消化道癌癥中，如胰腺癌和胃癌，基質常常占腫瘤重量的50%以上。因此癌相關基質細胞，主要是CAFs，可能在癌癥起始和進展中起著非常重要的作用。而且眾所周知，CAFs能夠促進腫瘤增殖侵襲，但其中的具體機理卻十分復雜。Cirri等[22]的研究提示，CAFs主要通過誘導腫瘤細胞EMT來促進侵襲的進程。而Yashiro等[30]則表明，胃癌成纖維細胞能夠通過分泌幾種生長因子如HGF、TGFβ、FGF2、FGF7、VEGF和PDGF，來影響硬性胃癌細胞的增殖和轉移。還有其他細胞因子如MMPs、WNT5A、Twist1和SDF-1，炎癥介質如環氧化酶2（COX-2）、IL11及IL-6，趨化因子如CXCL14及CXCL12，還有整合素αvβ6、血小板等，均參與調節胃腸道腫瘤細胞的轉移侵襲能力。
Wu等[14]的研究表明，胃癌細胞CAFs介導的腫瘤生長和進展主要是由通過HGF/Met信號通路完成的。而Zhu等[31]則提出，結腸癌成纖維細胞中COX-2信號激活產生的前列腺素E2在促進上皮癌細胞增殖侵襲能力上具有重要作用。而且也確認，成纖維細胞能夠通過非COX-2相關旁分泌機理如CAFs分泌的分子物質TGF-β2和HGF，誘導上皮細胞增殖和侵襲；但是起很小的作用，因為特異性COX-2抑制劑NS398或COX-2 siRNA能抑制大部分上皮癌細胞得增殖和侵襲能力[31]。因此兩個作用的強弱存有爭議，可能為兩者采用的腫瘤細胞株不同，胃癌與結腸癌中這兩者的作用確實存在差異，或者由試驗方法、誤差等導致，可以做進一步研究來證實。
Thiery等[12]表明，EMT過程主要由TGF-β調控，而EMT過程又是CAFs的重要來源，因此TGF-β在調節CAFs促進腫瘤增殖侵襲中起重要作用。有一個關于結直腸癌的研究[32]表明，血小板可以保護循環系統中的腫瘤細胞免受免疫系統的殺傷并幫助它們穿透血管壁進入血液循環，而基質細胞中TGF-β激活CAFs分泌IL11，能夠激活腫瘤細胞中的糖蛋白130（GP130）/STAT3信號通路，進而增加血小板的活性，有利于轉移細胞的存活；血小板又是TGF-β豐富的來源，構成正反饋回路，促進腫瘤細胞轉移。胃癌基質細胞中Twist1被證明能誘導PDGFR的表達，而成纖維細胞PDGF受體的旁分泌激活作為腫瘤基質募集的潛在信號；并且細胞因子如CXCL14和CXCL12被證明能夠結合上皮細胞上受體分子，進而增強胃癌細胞的增殖和侵襲性[26]。Zhi等[33]的研究表明，由CAFs分泌的SDF-1，能夠通過結合胃癌細胞表面的CXCR4受體，促進血管新生，癌細胞增殖、侵襲和轉移。而Zhuang等[34]發現，整合素αvβ6可能促進MMP-9的分泌，增強纖連蛋白遷移性和癌細胞存活。還有研究[11]證實，胃癌細胞中WNT5A基因被敲除后，小鼠形成肝轉移的數量減少；抑制WNT5A能夠降低TGFβ1和MMPs，因此WNT5A可能有促進人惡性腫瘤侵襲性的作用。在結腸癌中，已經被證實，IL-6能增加結腸癌腫瘤干細胞的數量并促進體內外腫瘤的形成，從而IL-6介導的腫瘤干細胞的增加可能與腫瘤進展和轉移直接相關[11]。
2.4 CAFs對胃腸道腫瘤預后、治療的啟示
胃腸道腫瘤，特別是胃癌的預后比較差，關鍵在于首發確診時多數已經到進展期或晚期，而且復發率很高，如果能夠早期發現，則生存率必將大大提高。隨著研究的深入，越來越多的細胞組分或分子物質被發現與胃腸道腫瘤轉移及預后相關，可以作為判斷預后或治療的靶點。而CAFs被看作是一個有希望抑制癌癥進展的治療靶點，其主要原因有：①與癌細胞相比，CAFs遺傳基因穩定，從而降低了耐藥性發生的風險；②CAFs是腫瘤ECM的主要組成成分，而ECM通過實體瘤阻礙了抗癌藥物的擴散；③CAFs有利于癌細胞存活、增殖和侵襲[22]。
目前已經發現與CAFs相關的、能夠作為胃腸道腫瘤預后標志物的分子物質眾多，其中不良預后的指標有：p-STAT3的積累和血小板數量的增加[32]；CAFs中α-SMA、FSP1、FAP和M2巨噬細胞中CD163、樹突細胞C型凝集素（DCSIGN）[6, 35]；SDF-1（也被稱為CXCL12）[36]；ECM中的MMPs（2，7，9）[37]；IGF-1R、VEGF-C[33]；TGFβ[38]；HGF[14]；DNA低甲基化[23]；Twist1[26]；蛋白基因產物9.5（PGP9.5）[39]等。較好預后的指標有：平足蛋白（podoplanin）[6, 40]；小窩蛋白1（Cav-1）[41-42]等。
針對胃腸道腫瘤發生發展過程中的關鍵節點的靶向研究，發現潛在的或已經證明有抗癌作用的靶點有：靶向清除CAFs[36]；地西他濱對低甲基化或葉酸對DNA甲基化的修復[23]；抑制FAP的表達或酶的活化[43]；TGFβ受體抑制劑[38]；DCA[20]等。
3 總結
綜上所述，CAFs作為腫瘤微環境中最重要的基質細胞，在胃腸道腫瘤生成、增殖、侵襲和轉移中的重要作用已經從各個方面得到證實，并取得了一系列的研究成果。但是CAFs與腫瘤細胞及周圍基質細胞間相互交聯的網路十分復雜，對其作用的具體機理了解還不清楚。不過可以預見的是，隨著研究的深入和了解的增加，靶向腫瘤微環境中CAFs及其分泌的特異性細胞因子的治療將會為腫瘤的綜合治療提供一個新的方向。