炎症性腸病(IBD)是一種慢性非特異性腸道炎症性疾病,包括潰瘍性結腸炎(UC)和克羅恩病(CD)。UC病變僅累及結腸(大腸),而CD病變可累及胃腸道各部位,以末段迴腸及其鄰近結腸為主(見下圖)。如今IBD發病率日益增加,5月21日的JAMA上刊登了一篇關於IBD臨床知識要點的文章,簡述了關於IBD的主要臨床表現、診斷及治療等知識,為更多IBD患者帶來醫學的薰陶和普及,對臨床醫生也是一次系統的梳理。
加強炎症在腫瘤發生發展中作用的研究許多慢性炎症,包括感染性和非感染性(或特發性)炎症可以導致腫瘤。目前公認的宮頸炎與宮頸癌、EB病毒感染引起的炎症與鼻咽癌等。消化系統的許多炎症亦與腫瘤的發相關(表1)。炎症作為腫瘤發生發展的誘發因素,引起人們越來越多的關注。儘管炎症在腫瘤的發生發展全過程的各個階段的作用仍未完全闡明,但本領域的許多研究工作仍取得了重要的進展。炎症如何誘發腫瘤以及如何通過這些途徑進行干預是當前腫瘤研究領域的重要科學問題。
表1、主要的消化系統腫瘤相關性炎症和相應腫瘤。
腫瘤相關性炎症 相應腫瘤
Barrett食管 食管腺瘤
胃潰瘍 胃癌
Hp相關性胃炎 胃MALT淋巴瘤、胃癌
HBV、HCV引起的慢性肝炎 肝癌
炎症性腸病 結腸癌
慢性胰腺炎 胰腺癌
華支睪吸蟲病 膽管癌
慢性膽囊炎 膽囊炎
(注:Hp:幽門螺桿菌;MALT.黏膜相關淋巴組織)
一、炎症導致腫瘤的機制。
1、炎症與腫瘤起始:
急性炎症往往是自限性的,而持續的慢性炎症是腫瘤幹細胞轉化為腫瘤的始動和持續促進因素。持續的或低強度的炎症刺激使靶組織處於長期或過度反應而反覆修復時,炎症表現為"非可控性"。腫瘤的發生過程中,腫瘤幹細胞、基質細胞和炎性細胞等形成了複雜的調控網絡,涉及到基因、非編碼RNA、蛋白質和代謝小分子等眾多"節點",並形成相互影響的"互聯網"。在腫瘤起始中,核轉錄因子NF-KB和轉錄激活因子3(STAT3)路徑最為重要。
通過這些路徑,可以釋放促炎因子和重要的介質,它們對腫瘤增殖和維持炎症同樣重要。其中NF-KB的活化具有抑制凋亡、加速細胞週期進程、促血管生成和轉移的作用;STArI3路徑是調控和參與多種腫瘤的信號轉導通路,包括調控抗凋亡基因和細胞週期控制基因。
2、炎症與腫瘤逃避免疫監視並增殖:
腫瘤的存活與效應性T細胞和體液免疫反應的抑制有關。免疫系統不能產生足夠的抗腫瘤效應的原因是由於:腫瘤細胞未分化的特性,和它對免疫系統有直接抑制作用並逃避免疫監視。調節性T細胞(Tregs)具有免疫抑制功能,在腫瘤組織中聚集,在炎症反應中,這些細胞也被樹突狀細胞募集和激活。
骨髓來源的抑制性細胞(MDSCs)亦屬於促炎細胞,它被炎症反應激活,並向特定部位聚集,促進血管形成,同時它也具有免疫抑制作用。因此,腫瘤相關性炎症通過產生促炎和抗炎信號,導致腫瘤生長並逃避免疫監視。
3、炎症與腫瘤進展及轉移:
"種子和土壤"學說認為,腫瘤"種子"能在腫瘤微環境(TME)"土壤"中存活並轉移,依賴於各種因子與腫瘤細胞的相互作用。TME由癌細胞和多種基質細胞、細胞因子、趨化因子等組成。其中基質細胞包括成纖維細胞、免疫細胞、內皮細胞、MDSCs等;細胞因子包括TNF、血管內皮生長因子(VEGF)、IL-1等;趨化因子包括CXCL12、CCL27、CCl21等。
這些細胞和因子產生並存在於腫瘤相關性炎症中,可以促進腫瘤的生長、血管形成、侵犯和轉移。腫瘤本身可以通過旁分泌的促炎因子(IL一1B、IL-6、TNFa)和自分泌細胞因子促進自身表達趨化因子(包括cxc趨化因子家族)受體。腫瘤進展依賴於腫瘤相關性巨噬細胞(TAMs),對它的研究甚為活躍。TAMs可以通過分泌多種生長因子(如VEGF等)破壞基底膜,促進腫瘤生長和轉移。腫瘤組織中TAMs的分佈決定了腫瘤的分期和侵襲能力。
二、TME裡的多種成分與腫瘤的關係。
1、細胞因子:
細胞因子在炎症到腫瘤的過程中起關鍵作用。炎症和腫瘤細胞均可激活細胞因子,它們在維持慢性炎症、促進腫瘤進展、維持TME和抑制針對腫瘤的免疫監視中起關鍵作用。炎性因子分為促炎因子和抗炎因子,其中TNFα和L-1β在啟動炎症到腫瘤的過程中最為重要,它們可以激活NF-KB。
轉化生長因子β(TGFβ)是一種多效能的細胞因子,在腫瘤抑制和腫瘤進展中同時發揮作用。TCFβ能募集MDSCs到TME中,減少自然殺傷(NK)細胞和CD8+T細胞聚集,使腫瘤在炎症環境中更容易生長。IL-IB在募集MDSCs中起關鍵作用,MDSCs可產生IL-6,而IL-6又能激活上皮細胞的STAT3,導致腫瘤發生,而阻斷該通路有可能作為治療腫瘤的靶點。
IL-6通過激活STATI和STAT3來介導結腸癌的發生和增殖。它不但作用於腸上皮細胞,還激活樹突狀細胞和T輔助細胞,能產生大量細胞因子,促進慢性炎症和癌前微環境的形成。
2、活性氧簇(ROS)和活性氮簇(RNS):
慢性炎症中細胞長期暴露於ROS和RNS中會導致氧化應激,隨即發生基因改變(包括DNA鏈斷裂和鹼基突變,抑癌基因突變)、脂質和蛋白質的過氧化和信號轉導通路的激活。此外氧化應激會破壞DNA甲基化轉移酶l和金屬結合蛋白的功能,導致表觀遺傳學的改變。
RNS通過誘導脂質過氧化可以引起抑癌基因點突變,增加慢性炎症導致癌變的風險。RNS還參與MARK信號轉導通路,誘導原癌基因c-Fos、c-Jun的表達,並誘導涉及細胞增殖、分化、轉化和死亡的AP-I基因的表達。
3、基質金屬蛋白酶(MMPs):
在TME中,MMPs在細胞間的對話和相互調控中起重要作用。整體上來說,MMPs的高表達與預後差相關,多數MMPs在腫瘤相關性基質細胞和免疫細胞中表達。它們不僅可以改變細胞外基質成分,而且可以調控一系列細胞因子、趨化因子和生長因子。MMP-9與上皮細胞增殖和血管生長因子的合成關係密切。MMP-7與腫瘤轉移相關。
4、環氧化酶(cox):
cOx是花生四烯酸合成前列腺素的限速酶,其中一個亞型COX-2在炎症時高表達,激活Wnt通路並促進腫瘤形成。在胃腸道腫瘤中,它的表達起重要作用。
5、MDSCs:
MDSCs是一類異質性的骨髓前體細胞群體,包含早期骨髓祖細胞、幼稚粒細胞、巨噬細胞和不同分化階段的樹突狀細胞。它們既能夠抑制NK細胞和NKT細胞的細胞毒性,又能夠抑制CD4+和CD8+細胞介導的適應性免疫反應。它們被促炎因子誘導,在炎症環境中聚集。
三、臨床應用前景腫瘤的發生和發展依賴於炎症的刺激。
但是,一旦腫瘤形成,就將按照自己的規律進展,對環境刺激的依賴程度大大減少或消失。在早期階段消除和控制炎症,對減少腫瘤的發生有積極的意義。腫瘤形成後,即使炎症受到控制或消除,對控制腫瘤進展的作用也不顯著。許多研究也證實,在合適的階段治癒炎症,可以在很大程度上預防腫瘤的發生。
比較成功例子為根除幽門螺桿菌可減少胃癌的發生率,抗HBV、HCV治療減少原發性肝癌的發生率。這一領域目前研究的熱點為:是甚麼樣的機制將炎症的慢性癒合過程轉交為腫瘤的前期?如何對這樣的機制進行干預?抑制核轉錄因子的生成、改變TME(例如改變局部的免疫抑制環境,減少ROS/RNS的形成等,針對特殊細胞因子和MMPs的治療)均是有相當應用前景的。由於腫瘤形成的機制相當複雜,未來的研究任重而道遠。