肌上皮细胞在乳腺肿瘤进展中的作用

摘要

2.简介

乳腺包含一个分支导管网络，由两种数量大致相等的上皮细胞组成，并嵌入结缔组织中。它们是一层不完整的细长肌上皮细胞外层和一层极化管腔上皮细胞内层，这两层细胞都被称为基底膜（BM）的连续内层包围(图1) (1). 肌上皮细胞有助于周围BM的合成，其肌源性分化负责催产素介导的收缩表型(2). 骨髓由胶原基质组成，富含层粘连蛋白、硫酸乙酰肝素蛋白多糖、糖胺聚糖和凝集素。肌上皮细胞通过桥粒附着在管腔细胞上，通过半桥粒附着到骨髓上(1). 它们是收缩细胞，含有α-平滑肌肌动蛋白（α-SMA）并粘附在基底膜上。这些细胞在形状上被拉长，并通过中间或缝隙连接和一些细胞间粘附分子相互连接，形成一个半连续的薄片或带，包围上皮细胞。因此，肌上皮细胞形成一个天然边界，将增殖上皮细胞与骨髓和底层基质分离(三).

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图1

正常乳腺导管的横截面。

肌上皮细胞层和BM都起到天然屏障的作用，并且对小分子的通过具有选择性渗透性。由于这种结构特征，营养素、生长因子和其他趋化分子必须首先通过骨髓，然后通过肌上皮细胞到达导管内部，而大多数肿瘤上皮细胞必须首先通过肌上皮层，然后通过骨髓，以物理方式接触基质(图2) (1,三). 换句话说，BM和肌上皮细胞层的破坏是乳腺癌侵袭的绝对前提(4). 人类乳腺肌上皮细胞具有自我更新的特性，它们不断地进行增殖和分化，以取代受损、老化或死亡的肌上皮细胞。成人乳腺肌上皮细胞的分裂体内相对较慢，而腔上皮细胞在每个月经周期中增殖较快，并且在哺乳期数量大幅增加。相反，当肌上皮细胞在在体外它们的分裂速度比管腔细胞更快，这就给研究管腔细胞带来了困难在体外在分类的管腔培养物中，残留的肌上皮细胞会迅速分裂并生长出管腔细胞(5,6).

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图2

乳腺导管细胞、BM和基质之间的结构关系。

肌上皮细胞在乳腺肿瘤进展中的重要性一直被低估；然而，人们现在认识到，除了泌乳期间的排乳外，它们在抑制肿瘤侵袭方面也有重要作用。另一方面，这一层的降解促进了乳腺癌的进展和转移，尽管这种现象的确切机制尚不清楚(7). 在这篇综述中，我们综述了肌上皮细胞的一般特征，它们在乳腺癌抑制肿瘤、肿瘤微环境改变和进展中的作用。了解肿瘤进展过程中肌上皮细胞功能的潜在分子机制可能有助于确定新的治疗靶点。

3.髓鞘细胞的特征

4.髓鞘细胞在肿瘤进展中的作用

组织微环境通过其旁分泌信号对癌细胞的进展具有深远的影响。正常乳腺组织导管癌不同细胞类型的分子特征就地（DCIS）和侵袭性乳腺肿瘤在乳腺肿瘤进展过程中显示所有细胞类型的基因谱发生了显著变化。微环境变化影响肿瘤进展以及各种癌症治疗的疗效。组织组织和体内平衡的改变可以先于并增加肿瘤发生的机会，例如与慢性炎症和伤口愈合相关的癌症风险增加(41). 肌上皮细胞分泌的细胞外蛋白、蛋白酶抑制剂、各种生长因子、血管生成调节剂和其他未知因子等旁分泌因子对肿瘤上皮细胞发挥作用。这种调节在决定肿瘤细胞行为方面可能很重要体内并可能由特定ECM分子、基质相关生长因子或宿主细胞本身介导(42). 肌上皮细胞参与基底膜和基底膜的合成和重塑。它们对正常腺体上皮具有重要的旁分泌作用，有几条证据表明，肌上皮细胞调节DCIS向浸润性乳腺癌的进展(1). 相反，肌上皮细胞也表现出抑癌表型，很少自我转化；然而，当它们转化时，通常会产生良性肿瘤，这些肿瘤生长时不会降解ECM(11).

来自正常乳腺组织的肌上皮细胞与DCIS所涉间隙周围的肌上皮上皮细胞的比较表明，基因表达谱在几个方面存在显著差异(43). DCIS相关肌上皮细胞中的大多数过表达基因编码分泌的细胞表面蛋白，其中一些是趋化因子，如SDF1/CXCL12和CXCL14，它们与上皮细胞上的受体结合，增强其增殖、迁移、，侵袭和基质血管生成，而DCIS相关的肌上皮细胞中多种基因下调，这些细胞参与正常功能，包括催产素受体、层粘连蛋白和TSP-1。DCIS相关的肌上皮细胞也上调参与ECM和BM降解的酶的合成，如MMPs(43). 来自良性肌上皮肿瘤的肌上皮细胞系，如HMS-16，表达高水平的活性抗血管生成因子，包括maspin、TIMP-1、TSP-1和可溶性bFGF受体，但血管生成因子水平很低，因此，肌上皮细胞分泌因子可以改变肿瘤微环境，趋化因子等信号分子可能作为旁分泌因子在乳腺肿瘤发生中发挥作用(44). 这些结果提供了强有力的证据，证明DCIS相关的肌上皮细胞表现出异常行为，因此，它们失去了正常的肿瘤抑制功能，并导致DCIS发展为侵袭性乳腺癌(10–11,43–44).

4.1肌上皮细胞在微环境改变和乳腺肿瘤进展中的作用

如前所述，肌上皮细胞通过分泌对肿瘤细胞生长、侵袭和血管生成具有抑制作用的各种分子，起到天然肿瘤抑制物的作用。它们还充当物理屏障，防止肿瘤细胞从导管侵入基质。人们普遍认为，原发性乳腺癌管腔上皮细胞与肌上皮细胞的比率显著增加。在乳腺癌晚期，导管完全缺乏肌上皮细胞(45). 因此，为了使肿瘤扩散和转移，必须破坏这一层。据推测，大多数这些分泌分子以旁分泌的方式发挥作用，因此肌上皮细胞层的破坏可能导致这些因子的释放，并可能改变肿瘤微环境，最终导致转移到其他器官(三,7). 细胞培养和异种移植模型的大量研究表明，基质细胞和肿瘤上皮细胞之间的旁分泌相互作用促进永生化上皮细胞或癌细胞的增殖、侵袭性、致瘤性和转移潜能(46–48).

一般认为乳腺癌的发展是一个多步骤的过程，从正常到增生再到就地最后到侵入期(49). 侵袭性肿瘤的一个显著特征是肌上皮细胞层消失，尽管这种现象的确切机制尚不清楚。肌上皮细胞可能因降解酶的过度产生而降解，或因凋亡机制而选择性消除(50–51). 或者，该区域的干细胞停止分化为肌上皮细胞。在任何一种情况下，一旦失去保护层，肿瘤细胞就很容易侵入基质并转移到其他器官。当肌上皮细胞的分泌物导致微环境发生变化时，就会发生肿瘤进展(51).

有两个主要假设可以解释肿瘤进展的机制就地间质瘤侵袭。一种是基于肌上皮细胞和周围肿瘤细胞过度产生MMPs的蛋白水解酶理论，另一种理论称为局灶性肌上皮细胞层破坏（FMCLD理论）(4,7,50). FMCLD理论认为，乳腺肿瘤侵袭是一种多步骤机制，发生在因基因异常或任何物理损伤而受损的肌上皮细胞分泌改变微环境的各种效应分子的一系列事件中。肌上皮细胞可能是外部和内部损伤的靶细胞，也受到各种正常和病理变化的影响。例如，肌上皮细胞暴露于催产素会导致肌上皮细胞分化和增殖增强，而暴露于lambda角叉菜胶，即商业食品制备中使用的天然硫酸多糖，可导致纤丝解体和肌上皮细胞丢失；然而，这些化学物质导致肌上皮细胞破坏的确切机制尚不清楚(51–52).

4.1.1. 蛋白酶理论

为了侵入间质并转移，肿瘤细胞必须穿过几个屏障，如BM、肌上皮细胞层、间质组织和细胞外基质，这些屏障主要由胶原蛋白、蛋白多糖、层粘连蛋白、弹性蛋白和其他糖蛋白组成。肿瘤细胞过度表达和分泌蛋白酶，这些蛋白酶能够降解这些屏障的成分，从而促进其迁移。根据蛋白水解酶理论就地侵袭阶段被认为是由肿瘤细胞过度产生各种蛋白水解酶触发的，如基质金属蛋白酶、丝氨酸蛋白酶和组织蛋白酶，导致BM降解(53). 在这些蛋白水解酶中，最重要的是基质金属蛋白酶，它能够降解骨髓，使肿瘤细胞更容易越过以前完整的屏障并侵入基质。最终，侵入的细胞转移到其他遥远的器官并在那里定居，导致微或大转移(54–55). 研究发现，蛋白水解酶水平随肿瘤进展呈线性增加，并在就地入侵发生的阶段(54). 基质金属蛋白酶并不是BM降解的唯一原因，因为这些蛋白水解酶的抑制剂不能完全抑制肿瘤的侵袭。可能还有其他一些分泌因子或机制改变了正常微环境，导致BM降解。在DCIS的情况下，肿瘤细胞可能诱导肌上皮细胞和管腔细胞分泌额外的因子来降解BM。

4.1.2. 局灶性肌上皮细胞层破坏（FMCLD）理论

最近，Man提出了一种上皮细胞侵袭基质的新模型等。(图3) (4). 根据该模型，当肌上皮细胞因任何基因异常、炎症、突变、局部创伤或其他物理/化学损伤而受损时，即开始发生一系列事件，从而导致肌上皮细胞层破裂或损害正常的替代过程，从而触发肿瘤侵袭。事实上，目前已知肌上皮细胞层的破坏是乳腺癌肿瘤侵袭的最明显迹象。肌上皮细胞的死亡导致肿瘤抑制因子如maspin、TIMP和其他蛋白酶和旁分泌抑制因子的局部丢失。这些分子在微环境中的扩散增加了氧气、营养素和生长因子的渗透性，白细胞浸润的局部增加，导致微环境的实质性改变，从而促进细胞增殖、运动和基质侵袭(4,7). 白细胞和巨噬细胞等免疫反应细胞渗入受损部位，导致消化酶释放，破坏肌上皮细胞。受损的肌上皮细胞也会释放MMPs和其他蛋白酶，从而导致肌上皮细胞层的局部破坏，并最终降解BM，产生间隙。一旦骨髓完整性受损，肿瘤细胞就会穿过受损的骨髓，与基质接触并在那里定居。根据这些细胞的性质，这种改变的微环境在肿瘤上和邻近的肌上皮细胞中导致不同的结果。事实上，这种间质-上皮相互作用是微环境改变的另一个重要因素，在从DCIS向浸润性乳腺癌的转变中起着重要作用。肿瘤细胞和基质细胞之间的直接物理接触刺激了tenascin和其他侵袭相关分子的产生，这些分子影响肿瘤细胞的增殖、分化、血管生成、，通过在基质区提供良好的微环境，促进组织重塑和上皮-间质转化(4,7).

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图3

BM降解导致肿瘤细胞侵袭基质。（i） ●●●●。肌上皮细胞受到释放内部内容物的各种因素的破坏，如扩散分子和化学引诱剂。（ii）。免疫反应细胞（IRC）被这些化学引诱剂吸引到腔内。（iii）。IRC通过接触化学引诱剂而激活，并分泌不同的蛋白水解酶（iv）。然后，这些蛋白水解酶降解基底膜，形成缝隙。（v） ●●●●。肿瘤细胞通过这些间隙进入基质区。

蛋白水解酶理论在过去被广泛接受；然而，越来越清楚的是，在骨髓降解和基质侵袭过程中也会发生一些其他因素和相互作用。众所周知，导管中的肌上皮细胞和基质室中的成纤维细胞之间的相互作用会影响肿瘤的进展；肿瘤相关成纤维细胞（TAF）通过释放细胞外基质（ECM）降解蛋白酶促进肿瘤细胞侵袭，这些酶因此改变ECM的组成并促进肿瘤细胞运动(56–57). 除MMPS外，一些其他蛋白水解酶，如丝氨酸蛋白酶和组织蛋白酶也可用于BM降解。但这些细胞类型之间相互作用的确切机制尚未完全了解(53). 有几项针对各种MMP抑制剂的临床试验；然而，他们未能阻断肿瘤在患者体内的侵袭，这表明这种蛋白水解酶理论不足以完全反映肿瘤侵袭的分子机制。因此，FMCLD理论比蛋白水解酶理论有一些优势，因为它关注肿瘤微环境中不同类型细胞的相互作用。肌上皮细胞的局部死亡导致其内部内容物如蛋白水解酶和生长因子的释放。伴随外部环境损伤或内部基因改变而产生的免疫反应是进一步破坏肌上皮细胞层、骨髓降解以及随后肿瘤进展和侵袭的触发因素(4,7). 然而，FMCLD理论未能确定酸性微环境的重要性及其如何影响肿瘤的侵袭性和进展。

4.髓鞘细胞染色的临床意义

肌上皮细胞的存在长期以来被认为是使用不同类型染色程序的良性乳腺疾病的一个显著特征。管腔细胞周围是否存在完整的肌上皮细胞层是病理学家用来区分的主要诊断标准就地来自浸润性癌(58). 常规细胞学或组织学上肌上皮细胞层的确认可借助α-SMA免疫染色；然而，这些细胞也可以通过S-100识别(59)、钙调素(60)，h-caldesmon公司(60–61)、平滑肌重链（SMMHC）抗体(60–61)和CD10(62). 福斯基尼等。(60)表明SMMHC对乳腺肌上皮细胞更具特异性，而Masood等。良性肿瘤与恶性肿瘤的肌上皮细胞数量存在显著差异(63). 博芬等。还注意到，与DCIS病变相比，浸润性癌中几乎没有肌上皮细胞或肌上皮细胞显著减少，因此，肌上皮细胞是区分良性、增生性乳腺疾病（PBD）和坦率的恶性乳腺病变的重要标志(64). 此外，Yu等。定量肌上皮细胞数量，显示良性和恶性病变均可见孤立的肌上皮细胞。他们还指出，成对的肌上皮细胞是良性病变的一个特征，而恶性病变则不存在(58). 肌上皮细胞的数量可能有助于在细针吸取细胞学（FNAC）涂片上区分PBD和DCIS以及浸润性癌，这是一种快速准确诊断各种乳腺良恶性病变的有用工具，具有较高的敏感性和特异性(65). 最后，分析肌上皮标记物的表达仍然是区分良性和恶性肿瘤或检测基质浸润的常用方法。因此，早期检测肌上皮细胞层的破坏可能有助于确定乳腺癌的状态，以选择最佳治疗患者。

6.讨论和结论

肌上皮细胞存在于几乎所有的腺器官中；然而，这些细胞在肿瘤进展中的确切作用尚待阐明。据信，乳腺中的肌上皮细胞在乳汁分泌和基底膜合成中起作用(1). 肌上皮细胞的收缩功能始终被考虑在内；然而，现在很清楚，肌上皮细胞在其他一些生理功能中也很重要，例如调节邻近细胞的生长、分化和形态发生，因为它们也分泌生长因子和细胞因子，如碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）、转化生长因子α（TGF-α）和各种细胞因子(2,5,11). 肿瘤的生长和发展不仅取决于特定癌基因的激活或肿瘤抑制因子的丢失，还取决于一些起重要作用的微环境因素。肌上皮细胞分泌因子与周围上皮细胞的相互作用可促进内皮细胞的增殖和随后的血管生成，从而增加肿瘤细胞的侵袭性并有助于转移扩散(三,5). 现在很明显，肌上皮细胞通过分泌各种分子在基质肿瘤侵袭中发挥作用，导致BM降解、缺氧和炎症；然而，许多问题仍然没有得到解答，比如肌上皮细胞层降解的确切机制是什么？为什么降解酶和其他分子的生产过剩？很可能肿瘤细胞可以诱导肌上皮细胞产生降解酶，或者肿瘤细胞本身产生这种分子和酶。

另一个可能在乳腺肿瘤进展中起作用的重要因素是肿瘤微环境的细胞外酸性pH值，这两个假设都没有提到。癌细胞迅速增殖并形成酸性的细胞外环境，这被认为是有氧和厌氧糖酵解过程中乳酸积累的结果。几项研究表明，癌细胞暴露在酸性pH值下在体外可能显示一些已知的促进侵袭性生长和转移的基因表达增加，包括编码MMPs（MMP-2和MMP-9）、半胱氨酸蛋白酶（如组织蛋白酶B和组织蛋白酶L）。几种促血管生成因子，如血管内皮生长因子-A（VEGF-A）和白细胞介素-8（IL-8）也由于微环境的酸性而引起(66,67). 由于微环境的酸性pH值，DCIS中的肌上皮细胞也可能分泌这些BM降解和促血管生成因子。然而，目前尚不清楚这种酸度诱导的基因表达增加是否足以增强肿瘤细胞的转移潜力。罗夫斯塔德等人。，测量在酸性和正常培养基中培养的A-07、D-12和T-22人黑色素瘤细胞中这些酸性诱导蛋白的分泌，并研究用蛋白抑制剂或中和抗体治疗是否可以抑制酸性诱导的侵袭性、血管生成和实验性转移。他们的结果表明，酸性确实诱导了VEGF-A、IL-8、MMP-2、MMP-9、，组织蛋白酶B和组织蛋白酶L导致这些人类黑色素瘤细胞株的转移潜能增强，从而提供了重要证据，证明酸性诱导这些蛋白的上调是黑色素瘤肿瘤侵袭性的可能机制(68). 这种酸性诱导的肿瘤侵袭性可能也适用于肿瘤从DCIS向基质的进展，但在得出任何结论之前，还需要做很多工作。

男人等。据报道，白细胞和巨噬细胞等免疫反应细胞与受损的肌上皮细胞接触时会产生基质金属蛋白酶(4,7). 另一个重要的问题是，肌上皮细胞的基因异常如何影响这些分子的分泌？然而，肌上皮细胞的分泌物也可能导致其自身的降解；没有确凿证据表明宿主自身的酶能够降解自身的肌上皮细胞。有没有什么预防机制可以使这个肌上皮细胞层不被降解？是否有任何因素和分子在这一机制中发挥重要作用？其他信号通路在蛋白水解酶过度生产中的作用也不清楚。肿瘤细胞是否有能力诱导肌上皮细胞分泌这些降解酶和其他血管生成因子，从而使肿瘤细胞能够利用这些降解酶和其他血管生成因子获得自身利益？事先识别肌上皮细胞的破坏可能具有临床意义(60–65). 这将使乳腺癌的预后更容易，但问题是我们如何正确识别肌上皮细胞的早期破坏。迫切需要一些快速、灵敏的方法来检测降解的肌上皮细胞。据报道，有几种标记物用于乳腺肌上皮细胞的免疫组织化学检测，尽管这些标记物的敏感性和特异性差异很大，但它们的正确识别和检测可以作为乳腺癌诊断的工具(5,6). Maspin和p63是目前最有希望的标记物，识别更敏感和特异的标记物对于及时正确诊断乳腺病变是必要的。

事实上，肌上皮细胞组成性地表达大量的肿瘤抑制因子、蛋白酶抑制剂和血管生成抑制剂，这改变了我们看待肌上皮细胞的方式(9,11). 现在也很清楚，癌细胞受到来自宿主微环境的重要旁分泌调节的影响(4,7). 因此，肌上皮细胞似乎在微环境中正常细胞和肿瘤细胞的旁分泌调节中起着重要作用；然而，这些分子在抑制肿瘤进展中的确切机制，以及这些功能在肿瘤发展过程中是如何受到损害的，尚待阐明。

总之，肌上皮细胞在肿瘤进展中的潜在作用一直被低估；然而，目前认为，肌上皮细胞通过影响上皮和腔室，最终改变组织微环境，在乳腺癌中发挥重要的调节作用。肌上皮细胞似乎具有抑癌和促癌双重功能。然而，肌上皮细胞在肿瘤侵袭和转移中的分子机制和生理作用仍有待进一步研究，这可能最终导致开发新的乳腺癌防治方法。

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