作者：韩林孜，周建华，董磊，袁荣涛，青岛市市立医院口腔医学中心；赵璐，上海交通大学医学院附属第九人民医院口腔颌面-头颈肿瘤科

口腔鳞状细胞癌（oral squamous cell carcinoma,OSCC）是口腔癌最常见的亚型之一，尽管治疗方式和手段不断进步，但5 年总生存率并无明显改善。口腔鳞状细胞癌的发生、发展及治疗等受到多种致病因素、调控机制的影响，因此亟待寻找预防和治疗OSCC 的新潜在靶点。

以往研究主要聚焦于肿瘤细胞本身，但研究表明，肿瘤细胞与细胞周围的微环境也密切相关，深入探索OSCC 细胞与肿瘤微环境之间的关系，研究其作用机制，对改善OSCC 预后，提高生存率意义重大。肿瘤微环境（tumor microenvironment, TME）是细胞间质中由细胞与非细胞成分所构成的一种极为复杂的局部环境，包含了肿瘤相关成纤维细胞（cancer-associated fibroblasts, CAF）、巨噬细胞、浸润的免疫细胞、干细胞、生长因子、细胞外基质等。

其中CAF 作为肿瘤微环境中最重要、最丰富的间质细胞之一，对肿瘤的发生、发展、促进转移及肿瘤治疗和转归均有重要意义。因此，深入探讨CAFs 将为OSCC的预防及预后提供一种新的潜在治疗靶点。本文对肿瘤相关成纤维细胞的特点、来源、异质性以及对口腔鳞状细胞癌生物学行为的影响做一阐述。

1.肿瘤相关成纤维细胞

CAFs 是一种上皮和内皮细胞以及白细胞生物标记物阴性、形态呈不规则细长梭形或纺锤状的活化的成纤维细胞。CAF 是肿瘤微环境中主要细胞类型之一，且作为基质中最丰富、最活跃的成纤维细胞，构成了人类实体肿瘤所存在的大多数细胞群。成纤维细胞受到肿瘤的炎症刺激以及纤维化改变过程中激活并产生，大多数CAFs 与癌细胞相互促进，有助于参与并促进肿瘤进展，影响癌症预后。

然而CAFs 的来源尚未完全清楚，主要由多种信号通路的激活产生，并来源于多种细胞，例如：

①常驻成纤维细胞。大多数CAFs 可能主要来源于局部组织周围成纤维细胞的激活。一些细胞因子、生长因子、外泌体、炎症因子等均可能通过激活某种不同的信号通路，诱导正常成纤维细胞（normal fibroblasts, NFs）转变为CAFs。

②骨髓（bone marrow, BM）和间充质干细胞(mesenchymal stem cell, MSC)。研究表明，MSCs 作为CAFs 的潜在来源，当MSCs 与肿瘤细胞共同培养时，可诱导分化为CAFs；同时，肿瘤分泌的转化生长因子β （transforming growth factor-β,TGF-β）可能在肿瘤发生过程中促进MSCs CAFs 的形成。BM-MSCs 通过激活TGF-β1，在骨桥蛋白-髓系锌指1 途径下将其招募并转化为不同的CAF 亚群；

③上皮-间质转化(epithelial-to-mesenchymal transition,EMT)和内皮-间充质转化。例如，通过Notch-Jagged 1 信号转导以及TGF-β/SMAD 通路，协同调节骨髓间充质干细胞向CAFs 分化；

④脂肪细胞、周细胞、单核细胞以及平滑肌细胞的转分化。例如，人脂肪组织来源干细胞在TGF-β1 作用下转分化为CAFs，而转分化的CAFs 则具有高表达α 平滑肌肌动蛋白（α-smooth muscle actin, α-SMA）和Tenascin-C 的成纤维细胞表型。

研究表明，周细胞类似于祖细胞，具有分化为多种细胞的潜能，进一步形成CAFs。相比正常成纤维细胞，在TME 中，CAFs 及特定亚群可通过分泌独特的细胞因子等物质，执行特定的生物学行为及功能。CAFs 或其特定亚群的特征性标志物通常是α-SMA、成纤维细胞激活蛋白α（fibroblast activation protein-α, FAP-α）、成纤维细胞特异性蛋白1 （fibroblast specific protein-1, FSP-1）和血小板衍生生长因子受体α/β（platelet derived growth factor receptor α/β, PDGFR α/β）的表达，这些主要的特征性标志物常用来识别CAF，但不能特异性准确识别CAF。

CAF 已被证实可担任细胞因子、炎症因子、代谢产物、外泌体、细胞外基质（extracellular matrix, ECM）等物质的生产者。CAFs通过释放细胞因子（血管内皮生长因子、表皮生长因子等），生长因子（白介素6，IL-6）、肿瘤坏死因子α（tumor necrosis factor-α, TNF-α）、TGF-β、CXC 趋化因子12、外泌体等，促进肿瘤细胞生长、血管形成，以及肿瘤细胞的EMT。

CAF 具有合成和重塑ECM 的能力，在TME 中，通过合成ECM 蛋白，如胶原蛋白、纤溶蛋白、层黏连蛋白等以及基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinases, MMPs）。更为重要的是，血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor, VEGF）和TGF-β 主要与基质相互结合，通过MMPs 的作用下从ECM 中释放出来。外泌体作为一种细胞所分泌的具有多种生物成分的细胞外囊泡，肿瘤细胞可将其大量释放，并与邻近的细胞进行交流，促进肿瘤与微环境之间的相互作用。

2. CAFs 的异质性

CAFs 通常是由多种促进肿瘤发生、发展的形态相似的细胞组成的异质性细胞群。基于人类组织的单细胞RNA 测序和常规RNA 测序分析，使得对异质性CAF 进行更好评估成为可能。Wang 等通过对口腔鳞状细胞癌进行单细胞测序分析，发现了口腔鳞癌中的2 种不同类型的CAFs：炎症性CAFs（iCAFs）和肌成纤维细胞型CAFs(mCAFs)，其中i-CAFs 分泌的CXCLI2 易聚集高度致瘤的肿瘤细胞并促进其增殖。构建肿瘤微环境的细胞通信网络，也发现iCAFs 与OSCC 细胞或其他免疫细胞沟通最为密切，表明iCAFs 在肿瘤的发生、发展中起着不可忽视的作用。

CAF 通常通过α-SMA 的表达来证明其分化特征，Patel 等对原发性口腔肿瘤进行转录组学分析，发现CAF 至少存在2 种亚型：C1 型CAF （α-SMA低表达）和C2 型CAF（α-SMA 高表达）。其中C1 型CAF 可促进癌细胞增殖，但会抑制干细胞样癌细胞的自我更新；C2 型CAF 与肿瘤细胞的增殖呈负相关，而这两种亚型表现出的不同作用是由于这些CAFs 对BMP4 的不同表达引起的。

Costea 等将口腔癌中正常的成纤维细胞与CAFs 进行比较，对CAFs 进行转录组学分析，发现CAFs 主要分为CAF-N 和CAF-D 2 种亚型，前者更接近于正常的成纤维细胞，可分泌更多的透明质酸，从而促进癌细胞侵袭；后者表达更多样化，可合成更多的TGF-β1。TGF-β1 虽然不刺激CAF-D 迁移，但会增强恶性角质形成细胞中EMT 标志物的侵袭和表达。

在同一研究中，这2 种亚型在小鼠实验模型中都表现出更高的肿瘤发病率及肿瘤细胞浸润程度，2 种亚型代表口腔癌进展过程中CAF 的2 个不同阶段，CAF-N 代表更早期的阶段。

3. CAFs 对OSCC 生物学行为的影响

3.1 CAFs 对肿瘤的促癌作用

CAFs 作为一种促肿瘤成分，支持肿瘤生长、发展和增殖，通过分泌多种生长因子，促进肿瘤发展以及肿瘤干细胞分化和增殖。JAK2/STAT3 信号通路是一种进化上保守的信号通路，与OSCC 的生长、增殖和转移有关。IL-6 作为一种促炎细胞因子，CAF释放的IL-6 水平升高，可诱导JAK/STAT3 信号通路激活，致使通过激活细胞周期蛋白D1 和其他细胞周期介质介导的肿瘤细胞增殖。

在结直肠癌中，STAT3 失活能限制肿瘤发展。趋化因子配体18 通过激活JAK2/STAT3 信号通路，促进OSCC 进展。CAF 与HNSCC 细胞共注射至小鼠体内后，肿瘤生长能力增强。体外实验中，CAF 与HNSCC 细胞共培养后，可显著促进HNSCC 细胞的增殖能力。OSCC肿瘤细胞分泌的IL-1α 可促进CAF 增殖，并上调分泌型细胞因子的表达，包括白细胞介素8、趋化因子配体7 等； 而这些分泌性细胞因子又反过来促进体外肿瘤细胞增殖。总之，针对CAF、CAF 分泌的生长因子以及JAK2/STAT3 信号通路设计靶向药物或者抑制其通路，可有效抑制OSCC 肿瘤生长和进展。

3.2 CAFs 对肿瘤的抑癌作用

大量研究解释了CAF 及亚群具有促癌能力，但一些研究也报道了CAF 及亚群对肿瘤具有抑制作用。一项胰腺癌小鼠动物实验发现，α-SMA（+）CAFs 缺失或耗竭会导致EMT 转换，加速肿瘤进展。胰腺癌患者中，较高表达α-SMA（+）与总体生存率呈正相关。CAF 具有抑癌作用，为未来CAF 的研究提供了新的方向。

3.3 CAFs 对血管生成的促进作用

CAF 参与肿瘤形成，促进肿瘤进展的机制之一是血管生成。肿瘤生长和存活需要营养和氧气供应。肿瘤血管生长在提供营养及氧气，甚至肿瘤生长、增殖和迁移中起到了关键作用。血管生成是OSCC 发展、进展和转移的关键过程，而CAF 已证明是IL-6 的主要来源。IL-6 可通过自分泌或旁分泌诱导CAFs 和OSCC 中VEGF 的分泌，减少IL-6 表达或抑制IL-6 相关信号通路，会导致血管生成减少，从而减少OSCC 转移。

IL-6 也通过增加VEGF 生成，进而参与结直肠癌的血管生成。OSCC 以肿瘤细胞之间接触的方式刺激周围CAFs 表达NOTCH3，从而激活CAFs 并导致其参与血管生成，从而促进肿瘤生长。Heichler 等揭示了由IL-6 激活的STAT3 调节的转录模式，在肿瘤血管生成中具有重要意义。

MMPs 主要在肿瘤的转移中起到了重要作用，而在肿瘤新生血管形成过程中，基底膜和ECM 发生降解，通过MMPs 调控，使内皮细胞迁移并生成新血管，这一过程反过来又增强了癌症的侵袭和转移能力。

3.4 CAFs 对肿瘤转移的促进作用

CAFs 通过改变多种生物学行为及功能，促进肿瘤迁移和侵袭。CAF 在改变肿瘤转移能力的过程中，通过合成并分泌生长因子、炎症因子、外泌体、胶原蛋白、MMPs 等沉积和重塑ECM。对于肿瘤细胞基质成分支持的另一因素是环境因素，例如Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ型胶原蛋白、纤溶蛋白、蛋白酶等。CAF通过这些因子的诱导，在细胞因子信号的作用下，促进肿瘤细胞的转移定植； 而细胞因子信号则会诱导上皮-间充质转化，进一步增强肿瘤的转移能力。

CAF 和正常成纤维细胞与低侵袭性OSCC 所衍生的H357 细胞和具有侵袭性SCC-4 细胞共培养时，2 种细胞的迁移性和侵袭性均明显提高。在其他类型的肿瘤中，CAF 也具有增强肺癌、乳腺癌、胃癌等肿瘤迁移和侵袭的能力。CAF 通过分泌生长因子和产生ECM 降解蛋白酶与肿瘤细胞进行沟通，并积极影响OSCC 细胞的转移。CAF 产生的TGF-β 促进EMT，进而增加周围癌细胞中纤维连接蛋白、Vimentin、MMP-2、MMP-9、SNAIL 的表达，增加其运动能力，进一步促进肿瘤转移。CAF 通过TGF-β/SOX9 信号轴诱导OSCC细胞中的EMT，进而促进OSCC 的迁移和侵袭。

Fullár 等发现，CAF 不仅在前MMP-2 的产生中发挥重要作用，而且也影响OSCC 的转移。CAF 在肿瘤环境中可产生大量ECM 蛋白，其基质成分的改变则显著影响肿瘤的侵袭能力。CAF 在口腔癌中可表达高水平的透明质酸合成酶2（HAS2），而HAS2阳性表达的CAF 可表达MMP1，进而促进OSCC 细胞的侵袭性，其表达也与临床晚期和颈部淋巴结转移相关。

CAF 通过分泌蛋白酶包括MMPs 降解附近的ECM，从而通过促进组织硬化和基质细胞纤维化而重塑局部TME。miR-382-5p 通过外泌体从CAF 转移到OSCC 细胞，进而促进其迁移和侵袭。因此，CAF 与口腔鳞状细胞癌的转移和患者的预后密切相关。

3.5 CAFs 与免疫细胞

以往的研究主要针对肿瘤细胞本身对癌症免疫逃逸的影响，近年来研究表明，CAF 也可通过分泌多种细胞因子、生长因子、趋化因子、外泌体等效应分子，促进癌细胞免疫逃逸。TME 通过趋化因子和细胞因子募集免疫细胞[如肿瘤相关巨噬细胞（tumor-associated macrophage, TAM）或肿瘤相关成纤维细胞]，释放中间代谢产物并重塑组织结构以构建微环境，而CAF 可吸引和影响巨噬细胞、自然杀伤细胞、T 淋巴细胞等免疫细胞亚群进入TME，最终形成免疫抑制的肿瘤微环境，影响免疫治疗效果。TAM 具有M1 型和M2 型2 种不同亚群。

M1 型TAM 主要起抗肿瘤作用，通过介导抗体依赖性细胞毒性并产生分子活性氧（reactive oxygen species,ROS）和TNF；而M2 型TAM 则是肿瘤支持和免疫抑制环境的主要驱动因素，通过促进肿瘤血管生成的激活、免疫抑制、癌细胞迁移和侵袭以及ECM 重塑，对多种类型肿瘤的预后具有意义。

CAF 和TAM 标志物（如α-SMA，FAP 等） 高表达以及CD163 和CD209 高表达，均对某些肿瘤患者的预后产生影响。临床病理学分析表明，OSCC 组织中CAF 和TAM 的细胞数量呈正相关，且与血管浸润和TNM 临床分期相关。CAF 也可通过吸引和极化TAM，对OSCC 中T 淋巴细胞产生抑制。

更为有趣的是，M2 型TAM 可进一步激活CAF，从而促进肿瘤发展。自然杀伤细胞（natural killer, NK）是具有细胞毒性效应器功能的先天免疫细胞，但CAFs 却能以直接或间接的方式通过多种过程抑制NK 受体的激活、细胞毒活性和细胞因子产生，进而损害NK自身的功能。

研究表明，CAF 释放的前列腺素E2（PGE2）和MMPs，显著减弱NK 细胞识别和杀死肿瘤细胞的能力。CAF 的不同亚群通过释放IL-6、CXCL12 等细胞因子和趋化因子，调控肿瘤中不同亚群T 细胞的吸引、存活和分化，从而表现出对免疫微环境的抑制，促进癌细胞免疫逃逸。CAF 通常不表达共刺激分子，表明CAF 可诱导调节性T 细胞（regulatory T-cell, Treg）的激活。

在乳腺癌中，CAF分泌分外泌体，显著促进其细胞中程序性死亡受体配体1（programmed cell death receptor ligand 1, PDL1）的表达，进而诱导T 淋巴细胞凋亡，损害NK 细胞的功能。总之，CAF 对免疫抑制的机制作用将会为口腔癌的治疗，寻找潜在的生物标志物提供新的途径。

4. CAFs 对口腔癌治疗的影响

放疗或放化疗结合是口腔癌治疗常用的手段，这类治疗方法可通过各种方式调节肿瘤微环境，从而抑制肿瘤进展与侵袭。放射治疗是一种广泛应用的癌症治疗方法，主要作用是杀灭肿瘤细胞，但也影响肿瘤周围的局部微环境。研究表明，CAF 在受到辐射时，不会造成CAF 细胞死亡，而是使其发生衰老反应。Kamochi 等的研究发现，经过放射的CAFs 会明显促进口腔癌细胞生长，这种影响是由CAFs 产生的TGF-β1 介导的，这会增加CAF 介导的肿瘤效应。

放疗也会通过激活炎症途径，诱导TGF-β1、IL-1、TNF-α 等发生纤维化。相反，纤维化与放射抵抗相关，主要通过向肿瘤细胞提供信号，导致治疗抵抗、增殖和转移。化疗作为晚期癌症的主要治疗方法，已被证明可以诱导乳腺癌、直肠癌和头颈部鳞癌中肿瘤微环境重塑，而CAFs 作为肿瘤基质的主要细胞成分，通过提供促肿瘤信号刺激肿瘤细胞的增殖、侵袭和迁移。

顺铂类药物是包括口腔癌在内的癌症最有效和最常用的化疗药物之一，但顺铂耐药性常导致癌症患者初始反应良好，而复发率高。Qin 等发现，CAFs 衍生的miR-196a 进入到癌细胞，通过下调肿瘤微环境中的CDKN1B 和ING5，增加癌细胞中的顺铂耐药性。Zhang 等通过对口腔鳞癌的顺铂耐药性研究发现，CAFs 衍生的Midkine 会通过lncRNA ANRIL 表达升高，促进顺铂耐药。

MK 是一种肝素结合生长因子，往往在恶性组织中表达升高；而lncRNA ANRIL 可调节TGF-β或SMAD 信号通路，促进肿瘤细胞增殖并抑制其凋亡。西妥昔单抗（Erbitux）是一种抗表皮生长因子受体的单克隆抗体，属于靶向治疗药物，常被用于治疗晚期HNSCC 患者，大多数初期缓解的患者对西妥昔单抗产生耐药而导致癌症复发，而其耐药机制多由肿瘤细胞中的细胞内信号机制和肿瘤微环境中的细胞机制所介导。

体外实验表明，CAFs 可通过诱导MMP-1 和肝细胞生长因子（HGF），促进头颈部癌细胞对西妥昔单抗耐药。Yegodayev 等发现，西妥昔单抗的耐药性与CAFs 相关。CAF 通过多种调控机制参与肿瘤免疫逃逸，影响先天性和获得性免疫。研究表明，CAF 主要通过与T 淋巴细胞的相互作用调节和影响TME，特别是影响程序性死亡受体1 （programmed cell death receptor-1, PD-1）和PD-L1 免疫检查点，以利于肿瘤生存能力的提升，提高肿瘤恶性生物学行为。

PDL1可与活化T 淋巴细胞上的受体PD-1 结合，抵消T 细胞活化信号，进一步促进T 细胞耗竭，阻碍抗肿瘤免疫。CAF 高表达PD-L1 和PD-L2，导致T 淋巴细胞耗竭。Takahashi 等证实，在HNSCC 中，CAF 表达的PD-L1 和PD-L2 数量增加，以抑制效应器生物功能。在多种肿瘤中，ECM 失调与CAF 介导的TGF-β 信号传导有关；而TGF-β 又与免疫活性密切相关。

TGF-β 受体阻滞剂和抗PD-L1 抗体结合，可促进T 细胞进入肿瘤中心，提高肿瘤对抗PD-Ll 治疗的反应性。CAF 还产生各种类型细胞因子、炎性因子以及外泌体等，上调其他细胞上的检查点分子，间接抑制T 淋巴细胞功能和抗肿瘤免疫应答。

5.展望

口腔癌是一种高度复杂、预后较差的实体肿瘤，具有不同的细胞和与周围环境相互影响的成分。CAF 作为TME 中最活跃、丰富的组成部分，对癌症各个阶段的发生、发展、耐药、免疫抑制等方面具有重要作用。然而，由于CAF 具有原癌性和抗肿瘤性，因此一般耗尽CAF 的生物学行为、功能等不能作为完全改善癌症预后的治疗方法。由于CAF 及其特定亚群的异质性，对CAF 群体中的分子及功能表型的探索仍有局限，有待深入研究。

来源：韩林孜,周建华,董磊等.肿瘤相关成纤维细胞对口腔鳞状细胞癌生物学行为影响的研究进展[J].中国口腔颌面外科杂志,2024,22(01):84-91.

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