乳腺发育和疾病中的基质

2.2导管树的基质和生长

与胚胎期的生长不同，小鼠乳腺的充分发育和分化依赖于循环激素和局部生长因子之间的协调沟通。末端芽（TEB）在导管尖端形成，并开始异形生长到乳腺脂肪垫中[24]. 青春期时，循环雌激素水平升高通过其受体雌激素受体α（ERα）和β（ERβ）发挥作用。ERα的移植^−/−野生型腺体中的上皮仅发育出局限于乳头区域的基本导管结构[25,26]表明该受体对雌激素诱导的导管树生长至关重要。早期研究表明，ERα在青春期间质中的表达对导管的伸长至关重要，上皮细胞和间质内的表达对成人的功能是必要的[27]. 然而，这些研究被ERα活性的不完全清除所混淆，进一步的功能敲除研究表明上皮ERα的表达在这两个点上都至关重要[26]. 表达ERα的上皮细胞不增殖[28–30]表明生长存在旁分泌相互作用。有趣的是，ERβ^−/−小鼠没有任何明显的乳房异常，乳酸正常[31].

虽然上皮中ERα的表达对发育至关重要，但基质ERα表达似乎在调节发育所必需的生长激素受体及其配体的表达中起作用。通过移植研究，基质表皮生长因子受体（EGFR）和生长激素受体（GH）在导管延长中的作用已被揭示。虽然胚胎致死，EGFR^−/−女性在出生前表现出正常的乳腺导管发育，然而，移植研究表明，青春期时导管外生长受损，这取决于基质EGFR的表达[32,33]. 外源性EGFR配体可以挽救两个卵巢切除患者的导管发育[34]和ERα^−/−老鼠[35]和外源性雌二醇诱导去卵巢小鼠EGFR激活，证明这些途径之间存在串扰[32]. 虽然EGFR有多种配体，但在导管伸长过程中，上皮中表达的两性调节蛋白和基质中EGFR之间的旁分泌相互作用对正常发育至关重要[36]. 同样，基质中GH的表达对正常的导管伸长是必要的[37]，至少部分由胰岛素样生长因子I（IGF-I）上调介导。局部产生的IGF-I是关键的，观察表明，IGF-I肝特异性缺失导致循环IGF-I减少75%的小鼠乳腺生长正常[38]. GH信号在清除内源性上皮的乳腺脂肪垫中诱导IGF-I和ERα表达，雌二醇增强GH对IGF-I的诱导，只有GH处理的腺体表达基质ERα（供审查[39]). 这些观察结果支持这样的观点，即上皮和基质对于整合卵巢雌激素对导管延长的信号作用至关重要。

除了在导管伸长过程中的增殖作用外，雌激素还可能通过转化生长因子β（TGFβ）的局部活性来控制这种生长。TGFβ超家族是一个分泌的多功能肽大家族，几乎参与调节细胞行为的各个方面[40,41]. 该家族最具特征的是TGFβ1，它在上皮和基质中表达[42,43]. 在小鼠乳腺肿瘤病毒（MMTV）启动子的控制下或从乳房植入物中定位的TGFβ已证明TGFβ在青春期抑制导管伸长中发挥着不可或缺的作用[44,45]. TGFβ对乳腺上皮的主要作用似乎是抑制生长[46,47]受卵巢激素调节[42,47]. 相反，TGFβ增加培养中成纤维细胞的增殖[48]雌激素显著提高皮肤成纤维细胞中TGFβ的水平[49,50]，表明雌激素可能对TGFβ介导的上皮和基质细胞的增殖具有相反的作用。这种对增殖的差异影响可能定义了乳腺发育过程中所显示的导管分支的特定模式。

3.3肿瘤纤维化和进展

肿瘤和伤口都会引发基质反应，其特征是ECM重塑、生长因子分泌、细胞迁移和血管生成。在正常伤口愈合过程中，这种基质反应由骨髓源性造血细胞启动，伴随着血管通透性、血浆外渗、纤维蛋白沉积、血小板活化和炎性细胞浸润的显著增加，共同导致大量细胞因子和生长因子的释放[66]. 这种反应导致肉芽组织的生成，其特征是血管生成、成纤维细胞活化为αSMA阳性肌成纤维细胞和基质重塑。

损伤组织基质内的肌成纤维细胞与肿瘤基质内的αSMA阳性成纤维细胞（CAFs）的区别在于后者与肿瘤细胞的共同进化以及支持小鼠肿瘤生长的能力[52,67]. 然而，这两种细胞类型表达相似的标记物，它们在基质中的出现与基底膜的破坏和纤维化特征相一致。值得注意的是，TGFβ是纤维化反应的主要煽动者，因为它可以促进应力纤维和含纤维连接蛋白的纤维的组装，这些纤维产生肌成纤维细胞特有的收缩力[7]. 然而，由于这些细胞类型之间缺乏分子差异，TGFβ是否能促进常驻组织成纤维细胞转化为促肿瘤CAF而非肌成纤维细胞尚不清楚。

同样，血小板衍生生长因子亚型BB（PDGF-BB）也被证明能促进肿瘤内的促结缔组织增生和纤维化反应。与缺乏基质反应的对照细胞相比，PDGF-B cDNA稳定转染人WM9黑色素瘤细胞诱导结缔组织隔巢内血管化肿瘤的形成[68]. 类似地，PDGF-B在永生化、非肿瘤源性人类角质形成细胞中的强制表达也能促进间充质细胞增殖、血管生成和上皮细胞增殖体内[6]. 利用三维共培养系统，研究表明肿瘤细胞足以在培养的常驻组织成纤维细胞中诱导肌成纤维细胞表型；然而，只有一小部分与肿瘤细胞接触最密切的成纤维细胞以这种方式作出反应[54]. 这些和其他研究共同表明，CAF可以由间质-上皮细胞串扰产生[6]PDGF和TGFβ可能是诱导乳腺肿瘤CAF表型的信号。

虽然CAF明显促进肿瘤生长[52,67]它们的起源在很大程度上仍然不得而知。CAF和肌成纤维细胞可以从循环纤维细胞中获得[69]表达造血干细胞标记以及单核细胞谱系和成纤维细胞标记的细胞。已知纤维细胞可分化为肌成纤维细胞，并已在乳腺浸润性导管癌和DCIS病变中发现[70,71]. 此外，骨髓源性间充质干细胞（MSCs）也被证明能分化为具有CAF样特征的αSMA阳性细胞[72,73]. 多种细胞类型的转分化也被认为是CAF的来源。例如，内皮-间充质转化在暴露于TGFβ后可产生肌纤维母细胞样细胞[74]. 内皮细胞特异性LacZ报告小鼠肿瘤含有LacZ阳性成纤维细胞[74]表明内皮细胞转分化可促进微环境中的CAF含量。上皮-间质转化（EMT）长期以来一直被认为是进展为侵袭性肿瘤的必要步骤。有趣的是，有证据表明接受EMT的肿瘤细胞可能转分化为肌成纤维细胞。在肺纤维化小鼠模型中，通过β-半乳糖苷酶标记来追踪肺上皮细胞的命运，表明损伤肺内积聚的波形蛋白阳性细胞来源于上皮[75]. 来自化生人乳腺癌的间质样细胞系保留了与上皮性肿瘤起源的遗传联系，但与肌成纤维细胞表型相似体内并促进裸鼠MCF7乳腺癌细胞瘤的生长，类似于CAF促进的生长[76].

4.2靶向肿瘤相关基质作为临床策略

肿瘤微环境已经成为一个有吸引力的临床药物靶点，因为人们已经认识到，不仅肿瘤上皮细胞存在功能障碍，而且肿瘤相关基质细胞也存在功能障碍[92]. 越来越清楚的是，肿瘤基质内的细胞正在与肿瘤微环境的其他组成部分以及肿瘤上皮细胞进行通信，因此，可以破坏肿瘤“生态系统”的药物靶点备受追捧。药物开发最活跃的途径是靶向促肿瘤炎症过程和肿瘤相关血管生成[92,93]. 其中临床上最先进的是靶向肿瘤内皮细胞的VEGF抑制剂，如抗VEGF单克隆抗体贝伐单抗和酪氨酸激酶抑制剂，如索拉非尼和舒尼替尼，在转移性乳腺癌和结肠癌联合化疗中具有临床疗效[93]. 已经广泛用于乳腺癌临床的药物，如三苯氧胺和来曲唑，虽然旨在抑制乳腺癌上皮细胞中的雌激素活性，但也具有作用于肿瘤相关基质的双重益处。三苯氧胺可以作用于肿瘤相关的ECM，从而降低乳腺癌细胞的侵袭性在体外和体内[94]. 芳香化酶抑制剂来曲唑也可以被认为是一种以造口为靶点的药物，因为绝经后女性脂肪组织中的芳香化素酶作用产生了许多局部雌激素活性。此外，来曲唑可以阻断雌激素对ER阴性乳腺肿瘤小鼠异种移植瘤模型中肿瘤相关基质的促瘤作用[95].

最近已开展努力，以确定和开发与CAF和肿瘤基质旁分泌信号网络特异性相关的潜在药物靶点。由于FAP的过度表达，有几种方法被用于直接靶向CAF，FAP在上皮性肿瘤的基质细胞上广泛表达。抗FAP抗体已被改造为将药物输送到肿瘤部位，FAP的丝氨酸蛋白酶活性已被用于激活肿瘤附近的前毒素，疫苗已被开发为对FAP抗原产生免疫反应[96–98]. 在小鼠宫颈癌和结肠癌模型中，用酪氨酸激酶抑制剂伊马替尼破坏肿瘤细胞衍生PDGF配体和基质PDGF受体之间的旁分泌信号环，可以有效地减少肿瘤生长和肿瘤血管形成[99,100]. 肿瘤细胞表达的hedgehog配体和肿瘤相关基质中的信号效应物Gli-1也存在类似的肿瘤基质信号串扰[101,102]. 在胰腺癌小鼠模型中通过抑制hedgehog信号耗尽肿瘤相关基质，使吉西他滨增加肿瘤灌注并降低肿瘤生长[103]. 这些研究（以及其他研究）展示了肿瘤基质靶向的新方法，以促进肿瘤的有效治疗。