肿瘤微环境

肿瘤微环境()是指肿瘤细胞存在的周围微环境,包括周围的血管、免疫细胞、成纤维细胞、骨髓源性炎性细胞、各种信号分子和细胞外基质(ECM)。

肿瘤和周围环境密切相关,不断进行交互作用,肿瘤可以通过释放细胞信号分子影响其微环境环境,促进肿瘤的血管生成和诱导免疫耐受,而微环境中的免疫细胞可影响癌细胞增长和发育。
腫瘤微環境中常見的免疫細胞特性包含以下三者:(1)具細胞毒殺功能的自然殺手細胞、細胞毒性T細胞數量減少;(2)具免疫抑制功能的骨髓來源的抑制性細胞(Myeloid-derived suppressor cell, MDSC)及調節T細胞數量增加;(3)巨噬細胞及嗜中性球分別由具促發炎能力的M1及N1表型,轉變為具抑制免疫反應而能促進腫瘤生長的M2及N2表型

肿瘤微环境有助于肿瘤异质性的形成。

历史
肿瘤微环境(TME)的概念可追溯至1863年,当时鲁道夫·魏尔肖(Rudolf Virchow)首次揭示了炎症与癌症之间的关联。然而,直到1889年,(Stephen Paget)提出的“种子与土壤”理论( "Seed and soil" theory)才揭示了肿瘤微环境在癌症转移中的重要作用,并突出了肿瘤与其周围微环境之间的复杂关系。该理论指出,癌细胞在扩散时具有一定的倾向性。佩吉特提出,特定类型的癌症(“种子”)往往会根据原发肿瘤与继发肿瘤部位的相似性,转移至某些特定部位(“土壤”)。换言之,正如种子需要肥沃的土壤才能生长,癌细胞也需要一个支持性的微环境才能发生转移。

1928年,詹姆斯·尤因(James Ewing)提出了自己对癌症转移的见解,以此对佩吉特(Paget)的理论提出了挑战。尤因认为,癌细胞的转移能力主要受机械机制的影响,例如血管连接的解剖学和血液動力學因素,而肿瘤细胞更可能被困在第一个相连的器官中。 这一观点暗示,癌细胞内部的某些特性或突变可能决定了其转移潜力,而与周围组织环境无关。

1970年代末,研究重点转向了解淋巴细胞在肿瘤微环境中的作用。随后出现了详细描述肿瘤浸润性T细胞、 B细胞以及自然杀伤(NK)细胞的存在和活性的报告。研究人员观察到,肿瘤浸润性T细胞既具有抗肿瘤细胞毒性 ,又具有免疫抑制特性。然而,与来自远处部位的淋巴细胞相比,它们的细胞毒活性较低,这可能是由于肿瘤患者整体免疫抑制状态所致。

血管系统
肿瘤的血管系统对其生长至关重要,因为血管为肿瘤输送氧气、营养物质和生长因子。 直径小于1–2 mm的肿瘤通过被动扩散获得氧气和营养物质。较大的肿瘤中心距离现有的血液供应过远,导致肿瘤微环境缺氧和酸性化。 血管新生上调以滋养癌细胞,并与肿瘤恶性程度相关。

基质细胞
癌症是一种涉及肿瘤细胞和周围基质细胞的复杂疾病。在癌症生物学中,基质被定义为存在于肿瘤周围支持组织中的非恶性细胞。这些细胞包括成纤维细胞、免疫细胞、内皮细胞以及其他多种细胞类型。

肿瘤微环境中的基质细胞是癌症发展中的重要细胞成分,影响着肿瘤的代谢、生长、转移、免疫逃逸以及对化疗的耐药性。这些细胞可能源自邻近的非癌性基质细胞,也可能由肿瘤细胞经分化轉移而来。基质细胞参与肿瘤的发生、进展和耐药性,且已知基质会随着肿瘤的发展而发生演变。了解癌细胞与基质细胞之间的相互作用对于开发有效的癌症治疗方法至关重要。 间质的改变,包括成纤维细胞活化为癌相关成纤维细胞(CAFs)以及细胞外基质(ECM)的重塑,已被公认为在癌症进展中起着重要作用,也是治疗和诊断的潜在靶点。

免疫细胞
肿瘤相关免疫细胞可分为抗肿瘤细胞和促肿瘤细胞,这意味着它们既能抑制肿瘤生长,也能促进肿瘤生长。 由于缺氧的影响,许多抗肿瘤免疫细胞(例如细胞毒性T细胞和自然杀伤细胞)的抗肿瘤能力受到抑制。另一方面,促肿瘤免疫细胞(例如调节性T细胞和髓源性抑制细胞)则会上调。

参考文献

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