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胰腺癌是常见的消化道肿瘤之一，近年来其发病率呈逐年升高趋势，因其起病隐匿、缺乏特异性表现、恶性程度高、解剖部位特殊、生存率较低、预后差等特点，诊断及治疗均颇为棘手。胰腺癌的发生是多基因、多步骤、多阶段的分子演变过程。胰腺癌的综合治疗体系包括外科手术、化疗、放疗、生物分子靶向治疗、热治疗、介入治疗、中医中药治疗等手段，其中手术切除是早期胰腺癌的首选疗法。然而，鉴于胰腺癌早期诊断困难，伴随其早期局部和远处转移的特性，确诊时大多数患者已达晚期，手术切除率低，术后复发转移率高，平均中位生存时间为2～3个月，1年生存率约为8%，5年生存率仅为1%～3%。显然，只有加强早期发现、早期诊断的研究，开展多学科、多中心联合的综合性治疗，以早期诊断、早期治疗为核心，才能真正提高胰腺癌的总体治疗效果，从而逐步改善与解决胰腺癌这一全球性难题。
长期以来，学者们认为肿瘤并非只是单种肿瘤细胞组成的肿物，而是由肿瘤细胞、成纤维细胞、免疫细胞、炎性细胞、胶质细胞等多种细胞构成的异质性混合体，同时亦包含附近区域的细胞间质、微血管以及浸润其中的众多生物分子。既往研究表明，许多上皮来源的恶性肿瘤如胰腺癌、前列腺癌、乳腺癌在肿瘤周围都存在极为明显的间质反应。早在100多年前，Stephen Paget基于乳腺癌的器官特异性转移的临床观察，提出了著名的“种子与土壤”概念。然而，此假说在当时并未受到足够的重视，人们仅将治疗思路局限于肿瘤细胞本身，致使人类的抗肿瘤征途异常艰难曲折。美国MD Anderson肿瘤研究中心的Ioannides和匹茨堡大学的Whiteside 1993年正式提出“肿瘤微环境（tumor microenvironment）”的概念。认为肿瘤的演进与肿瘤细胞所处的内外环境密切相关，它不仅包括肿瘤所在组织的结构、功能和代谢有关，而且亦与肿瘤细胞自身的内在环境相关。肿瘤细胞可通过自分泌和旁分泌的方式，改变和维持自身生存与发展的条件，促进肿瘤的生长和发展。反之，全身和局部组织亦可通过代谢、分泌、免疫、结构和功能的改变，影响和限制肿瘤的发生和发展。肿瘤与环境，两者既有相互依存、相互促进，亦有相互拮抗、相互斗争的关系。近年来因肿瘤细胞学和分子生物学的进展，人们对于肿瘤与环境的相互作用有了更深入的了解，这不仅对于认识肿瘤的发生、发展、转移、侵袭等生物学行为具有重大意义，而且对肿瘤的诊断、防治和预后亦将发挥重要作用。
肿瘤微环境是指肿瘤细胞产生和生活的内环境，是一个包含一系列参与肿瘤发生发展的非肿瘤性的支持细胞与细胞外基质的复杂场所，支持细胞中包含内皮细胞及它们的前体细胞、周皮细胞、平滑肌细胞、多种表型的成纤维细胞以及炎症相关细胞，如嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞、肥大细胞、淋巴细胞、巨噬细胞和树突状细胞等抗原提呈细胞，而肿瘤基质则由一种密集繁杂的混合性细胞外物质，包含细胞外基质（extra cellular matrix，ECM）蛋白、生长因子、蛋白酶和细胞因子等构成。这些非肿瘤细胞成分与周围的基质成分共同包裹肿瘤，与肿瘤细胞相互作用，共同构成了肿瘤的整体。随着众多基础科研和临床实践的进展，国内外学者已将肿瘤微环境中某些重要分子作为干预治疗肿瘤的研究靶点。肿瘤微环境是决定肿瘤细胞行为的一个主要影响因素，在肿瘤发生发展与转移复发中发挥重要作用。胰腺癌作为临床已很常见的消化系统肿瘤，与一般肿瘤不同，丰富的间质决定其肿瘤微环境具有特殊性。因此，通过对胰腺癌肿瘤微环境的深入研究，将有助于大家深入认识胰腺癌发生发展的机制，能更全面确切为临床诊断、治疗胰腺癌提供合理的依据。
胰腺癌肿瘤间质是一个呈动态变化的微环境，其中成纤维细胞（活化的胰腺星状细胞为主）、微血管、神经组织、炎性细胞、免疫细胞和细胞外基质相互作用，共同促进肿瘤的生长与侵袭。胰腺癌肿瘤微环境的特征是肿瘤间质呈明显的纤维增生反应。正常情况下胰腺导管上皮由一层基底膜与结缔组织和细胞外基质分隔，在胰腺癌的演变过程中基底膜被破坏，癌细胞可侵入正常的胰腺实质，致使胰腺基质发生相应的变化，此时的胰腺癌微环境组成包括导致大量活化的成纤维细胞、新生血管、浸润的免疫细胞以及细胞外基质成分进入。此外，胰腺癌细胞通过分泌大量活性物质，如基质金属蛋白酶（MMPs）、血管内皮生长因子、转化生长因子- β 等，可促进胰腺纤维细胞增生、血管生长及炎症细胞浸润，而这些变化的间质成分同时又影响肿瘤细胞的行为，反向促进肿瘤的进展和播散。
（一）胰腺星状细胞简介
胰腺星状细胞在1980年被发现，1998年由Bachem和Apte等分别分离并培养成功，确定胰腺组织胞浆中含维生素A的细胞为PSC，因其形态类似星星，故命名为星状细胞。研究发现PSC在慢性胰腺炎与胰腺癌的发生发展中均扮演重要角色。在正常胰腺组织中，PSC是胰小叶间隙和胰腺腺泡周围的一种成纤维细胞，约占细胞总数的4%。PSC由静止状态激活为肌成纤维样细胞是胰腺纤维化增生反应最重要的特征。活化PSC的维生素A脂滴减少、增殖加快、ɑ-平滑肌肌动蛋白增加，且细胞外基质的生成增多，如Ⅰ型胶原、Ⅲ型胶原、纤维结合蛋白、层黏连蛋白等，众多细胞因子和生长因子的分泌增加，包括转化生长因子- β （TGF- β ）、血小板源性生长因子（platelet-derived growth factor，PDGF）和血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）。此外，PSC还通过分泌MMPs和基质金属蛋白酶抑制物（TIMP）调节ECM的动态降解，致使ECM代谢紊乱，从而在胰腺癌生长、浸润、转移过程中起重要作用。
（二）胰腺癌细胞激活PSCs的机制
胰腺癌细胞通过释放癌细胞诱导的有丝分裂和纤维化因子可特异性地激活周围的PSCs，包括PDGF、FGF2和TGF- β 1，其中PDGF可通过Src依赖激活的JAK2-STAT3通路和MAP激酶通路，调控细胞外信号调节激酶ERKl/2和p38诱导PSCs的增殖。胰腺癌细胞亦具有吸引PSCs的作用，其分泌的PDGF可通过激活PI3K/AKT通路促进PSCs的迁移。TGF- β 1可通过SMAD2、SMAD3、SMAD4或非SMAD依赖性的通路调控PSCs。癌细胞通过呈现表面的糖蛋白，如细胞外基质的金属蛋白酶诱导物，可诱导PSCs MMP2的合成。MMPs与肿瘤的结缔组织形成有密切关系，如癌细胞可通过基质金属蛋白酶降解基底膜而发生侵袭转移。此外，癌细胞亦可通过分泌音猬因子（sonic hedgehog）蛋白、半乳糖凝集素3（galectin 3）、ETl等蛋白激活PSCs。
人hedgehog家族主要包括sonic（SHH）、Indian和desert 3个成员。近期研究发现在癌前病变组织和胰腺癌组织中可检测到sonic。SHH可直接或通过TGF- β 信号刺激PSCs并促进纤维组织增生。利用胰腺癌转基因小鼠模型研究发现：抑制hedgehog信号可抑制肿瘤间质形成，并增加肿瘤细胞对吉西他滨的敏感性。抑制SHH可延长转基因实验小鼠的生存时间。可见，SHH抑制物的临床应用有希望成为胰腺癌诊疗的新方法。
Galectins属 β -半乳糖苷结合蛋白家族的成员，可能是一种新的促肿瘤转移基因，其作为能结合含半乳糖成分的糖结合物的可溶性凝集素已引起诸多关注。其中，Galectins1促进癌周结缔组织生成，其在胰腺癌基质成分内过度表达，可诱导细胞凋亡，通过Galectins1免疫调节的特性，致使胰腺癌细胞逃避免疫反应；亦可能是因其在成纤维细胞中过度表达，使其在结缔组织形成过程中，对细胞外基质重塑发挥作用；而Galectins3可能参与癌细胞的生长和浸润。胰腺癌中Galectins3和Galectins1的mRNA和蛋白水平明显高于正常胰腺组织，淋巴结和肝转移的胰腺癌细胞表现出强烈的Galectins3免疫反应性。Galectins3从胰腺癌早期即可引起进行性损伤，并且可保持此生物学作用直至转移形成之后，并通过其抗凋亡特性延长细胞的存活时间。此外，Galectins3可促进神经轴突生长，诱导内皮细胞分化和血管生长，从而促进肿瘤发生发展。Calectins3能促进PSCs的增殖，揭示细胞外间质和多糖在胰腺癌的发生演进中发挥作用。Galectins3的表达水平伴随肿瘤的进展而逐渐增强，提示其可能与胰腺癌的发生、发展与转移密切相关。Galectins3广泛表达于正常组织和肿瘤组织中，参与多种生理病理过程，包括细胞生长与凋亡、细胞黏附及新生血管形成、肿瘤浸润与转移等生物学过程。
内皮素（endothelin，ET）是日本学者Yanagisawa等从培养的猪主动脉内皮细胞中分离纯化出一种由21个氨基酸残基组成的活性多肽，不仅存在于血管内皮，也广泛存在于各种组织和细胞中。N端结构决定其与受体的亲和力，C端结构决定其与受体的结合位置。研究发现ET1在多个器官的纤维化进程中发挥重要作用。胰腺癌细胞和PSCs中均发现有ETl及其受体表达，提示自分泌信号的存在。内皮素受体阻断剂波生坦（Bosentan）在相关研究中已被证实可抑制胰腺癌细胞和PSCs的生长分化。
（三）PSCs促进胰腺癌进展的机制
细胞外间质主要由胶原、非胶原糖蛋白、黏多糖、生长因子和糖蛋白构成。此外，尚存在另外一组细胞外基质蛋白，也称细胞间质蛋白，它们并非间质结构蛋白，而是发挥调控细胞与间质的相互关系，调节细胞功能的作用，主要包括：骨膜蛋白（periostin）、结缔组织生长因子、肌糖蛋白C（tenascin C），富含半胱氨酸的酸性分泌蛋白（SPARC）以及血小板反应蛋白（thrombospondin，TSP）。PSCs可分泌I型胶原，促进整合素介导的胰腺癌细胞之间的黏附、增殖与迁移。SPARC是分子量为32kDa钙结合的细胞间质糖蛋白，发挥抑制增殖和去黏附功能。相比胰腺癌细胞，PSCs表达更高水平的SPARC，但SPARC在胰腺癌发生发展中的具体机制仍待深入研究。
tenascin C亦称“肌腱蛋白C”或“细胞黏合素C”，是一种星形细胞合成并分泌的细胞外基质蛋白，主要功能是加强结缔组织结构，调节细胞形态，在不同方面的组织重建中均可表达，包括胰腺癌结缔组织增生反应。研究表明，在胰腺上皮内瘤样变进展为胰腺癌的过程中，tenascin C及其受体annexinⅡ表达相应增加。此外，TNF-ɑ和TGF- β 均可促进PSCs的tenascin C的表达。
骨膜蛋白（periostin）是由鼠成骨细胞分泌的含811个氨基酸残基的蛋白质，因其在骨膜和牙周韧带的定位表达而著称，与恶性肿瘤侵袭性和转移性相关。不同浓度的骨膜蛋白对胰腺癌的生物学行为发挥不同影响，低浓度periostin可抑制胰腺癌细胞恶性表型，而高浓度periostin则导致Akt的磷酸化、促进肿瘤细胞迁移。
肿瘤的浸润与转移的关键问题是细胞外基质（extracellular matrix，ECM）成分的降解，基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）能降解细胞外基质成分，而MMPs的活性与金属蛋白酶组织抑制剂（tissueinhibitor of metalloproteinase，TIMPs）有关。MMPs作为蛋白水解酶可促进间质降解和肿瘤侵袭，其中MMP2和MMP9与胰腺癌的发生、发展密切相关，PSCs可分泌MMP2及其抑制物，如组织金属蛋白酶抑制物1和2，从而发挥双向调节作用。在胰腺癌中，PSCs分泌的因子促进MMP的生成，如在间质表达的TSP可促使肿瘤细胞生成MMP9，进而促进肿瘤细胞的局部转移。
（四）PSCs促进胰腺癌血管生成与转移的机制
1955年Thomlinson发现许多恶性肿瘤组织中存在缺氧状态，缺氧区域内常常出现坏死现象，更容易发生肿瘤的扩散和转移。肿瘤细胞新陈代谢旺盛、生长迅速、繁殖能力强等特点决定其对能量需求高，对氧气及葡萄糖等能量物质的消耗比正常细胞高出许多。然而，随着肿瘤本身的体积不断增大，肿瘤组织因膨胀而远离含营养和氧气充足的血管，这种供血不足致使肿瘤微环境缺氧情况的进一步加深，进而导致低氧、低pH、高压的胰腺癌肿瘤微环境。利用单克隆抗体免疫组化技术发现有一种缺氧诱导因子即HIF-1α（hypoxia inducible factor-1α）在这些缺氧的肿瘤组织中处于高表达状态，其在肿瘤细胞的侵袭、转移、永生化、肿瘤血管生成等方面都扮演重要角色。HIF-1α的肿瘤表达相当广泛，这也使其成为目前重要的抗肿瘤靶点之一。研究发现，多种复杂机制共同导致胰腺癌组织的缺氧微环境，相比正常胰腺组织，其微血管密度明显降低。胰腺癌和PSCs均可生成缺氧诱导因子，同时PSCs尚可产生促进血管生成的物质，包括FGF、periostin和VEGF等因子，因此，应该综合考虑PSCs具备的促进血管生成和抑制血管生成的双重作用。研究表明，在胰腺癌细胞和PSCs共培养的上清液中，内皮素的含量呈现显著增加，提示内皮素可能是PSCs调控胰腺癌细胞促进血管生成的蛋白分子。在缺氧环境中，激活的PSCs分泌Ⅰ型胶原蛋白和纤维连接蛋白（FN）增多，后者是1974年国外开始研究发现的一种高分子糖蛋白，广泛存在于动物组织中，具有多种生物学功能。在胰腺癌形成早期，PSCs为癌细胞提供了一个利于血管生成的微环境，而随着癌症的发展，PSCs通过抑制癌细胞促血管作用及纤维组织压迫血管的作用，导致肿瘤缺氧的微环境。
PSCs在胰腺癌的发生发展中具有重要作用。胰腺癌细胞产生有丝分裂和促纤维化因子，如TGF- β 、PDGF、SHH、galectin 3、ET1和serpine2，这些因子促进并激活PSCs的表型。与此同时，激活的PSCs释放一系列的刺激因子，如PDGF、SDF- 1、EGF、IGF-1、FGF、SPARC、MMPs、小的富含亮氨酸的糖蛋白、periostin和I型胶原蛋白，进而正反馈调控肿瘤的增殖、凋亡、侵袭、转移、血管生成及对化疗的耐药。因此，通过深入研究PSCs与胰腺癌细胞及肿瘤微环境中的其他影响因素的作用机制，将有可能针对胰腺癌肿瘤微环境构建出新的治疗方案。
神经浸润是胰腺癌最常见的特征之一，亦是引起胰腺癌复发和胰性疼痛产生的重要原因。胰腺癌神经浸润转移的发生率高达50%～100%，沿神经转移是胰腺癌有别于其他消化道肿瘤的一个生物学特征。胰腺癌细胞可直接破坏神经束膜或经进入神经束膜的脉管周围浸润神经束膜间隙并扩散蔓延；或再经神经束膜薄弱处侵至神经束膜外而形成转移灶。肿瘤的嗜神经侵袭（perineural invasion，PNI）指肿瘤细胞在神经纤维周围沿着神经或进入神经束膜内沿着束膜扩展的局部浸润转移现象，被认为是恶性肿瘤经典的4种转移途径之外的第5种转移方式。PNI最常见于黑色素细胞瘤、胰腺癌和腺样囊性癌，常常作为这些疾病独立的预后指标。Pour等人研究发现，胰头癌的神经浸润转移常累及胰外腹膜后的“胰头丛”，而胰体、尾部癌的神经浸润转移则以累及脾丛最为常见。Nagakawa等认为，胰腺癌周围神经浸润转移是影响预后极为重要的因素，甚至是独立的预后因素。因此，在切除胰头癌时，应力求同时彻底清扫胰头后面的神经丛，清除因神经浸润转移所致的残留癌。神经浸润与癌肿大小无明显关系，胰腺癌细胞对神经组织高亲和力的原因尚不清楚，神经组织产生的某些特异性生长因子有可能起到趋化因子的作用，导致胰腺癌神经浸润与转移的发生。神经胶质细胞和被神经支配的组织能产生支持神经元的神经营养因子（neurotrophin，NT），其对神经系统发挥作用主要是通过与细胞表面的两种受体结合来实现：一类是酪氨酸激酶原癌基因（Trk）表达的跨膜蛋白TrkA，它对NT有高亲和力；而另一类是神经营养因子低亲和力受体p75NTR（p75 neurotrophin receptor）。胰腺癌神经浸润相关的因子主要包括：
（一）神经生长因子（nerve growth factor，NGF）
NGF是一种重要的神经肽，参与中枢和周围神经的发育、存活等生物学活动，其功能性受体为酪氨酸激酶受体A（Trk-A）。NGF在胰腺癌细胞中呈高表达，而Trk-A在神经束膜表面高表达，在细胞内低表达。NFG通过自分泌与旁分泌机制对某些胰腺癌细胞发挥刺激生长的作用，即NGF一方面通过旁分泌途径与神经鞘膜表面的Trk-A受体结合，间接作用于神经细胞，进而为神经细胞轴突的生长提供适宜的肿瘤微环境与化学趋向性，促进神经细胞的轴突朝向肿瘤方向生长；另一方面，其可能通过自分泌途径，作用于癌细胞自身表面的TrkA受体，引发p42/44MAPK信号途径活化，诱导MMP-2表达的增强，从而加剧肿瘤细胞的侵袭力。此外，NFG亦可促进肿瘤细胞的增殖能力。NGF可以通过Trk-A的磷酸化作用和有丝分裂活性的蛋白酶活化，激活细胞内信号转导途径，进而刺激神经生长和轴索再生，促使肿瘤细胞沿着神经侵犯和转移。既往研究表明，发生胰周神经侵犯的NGF和Trk-A的mRNA水平明显高于无胰周神经侵犯者。Sakamoto等的实验显示Trk-A在胰腺管状腺癌中的高表达与肿瘤神经浸润有显著相关性，是肿瘤细胞增殖与神经浸润的生物学标志之一。
（二）转化生长因子（transforming growth factor-alpha，TGF- α ）
TGF- α 是由50个氨基酸组成的单链细胞信号分子，可与表皮生长因子受体（epidermal growth factor receptor，EGFR）结合，TGF- α 可见于正常胰腺组织，而在胰腺癌组织中表达增高，正常胰腺腺泡和导管细胞可同时表达TGF- α 和EGFR。当细胞发生恶变后，TGF- α 和EGFR分别过度表达于神经组织和胰腺癌细胞，二者相互作用可刺激促进癌细胞增殖、生长的信号产生，导致癌细胞扩散加剧且发生神经浸润。近年来研究表明：当胰腺癌局限于胰腺实质范围内，来源于正常或恶变细胞的大量TGF- α 通过自分泌或旁分泌机制使得肿瘤细胞增殖，而当肿瘤细胞的繁殖扩展超过胰腺实质范围时，TGF- α 则主要来源于神经细胞而非胰腺实质细胞，通过配体-受体的结合作用致使肿瘤倾向神经侵犯。
（三）神经细胞黏附分子（neural cell adhesion molecule，NCAM）
NCAM是黏附分子免疫球蛋白超家族的重要成员，介导细胞间黏附，在肿瘤转移中发挥重要作用，其“嗜神经性”可能是胰腺癌神经浸润的原因。胰腺癌细胞的原癌基因 K-ras 被激活，诱导肿瘤细胞表面上调表达多唾液酸化的NCAM（PSA-NCAM），后者可与N-钙黏蛋白结合，在空间上阻断N-钙黏蛋白介导的黏附作用，使胰腺癌细胞迁移能力提高，进而促进肿瘤细胞向神经组织迁移。此外，NCAM尚可能具有抗凋亡作用。当胰腺癌细胞突破生长屏障后，癌细胞表面的NCAM或可诱导癌细胞向神经细胞移动、黏附，在肿瘤浸润神经的过程中发挥引导功能。NCAM在胰腺癌早期阶段并不表达或低表达，伴随胰腺癌进展至胰腺外神经浸润时才逐渐表达，其与胰腺外神经浸润和腹膜后浸润相关。
（四）神经胶质细胞源性神经营养因子（glial cell line-derived neurotrophic factor，GDNF）
GDNF家族包括GDNF、NRTN（neurturin）、PSPN（persephin）、ARTN（artemin）4个成员。它们不仅可以支持中枢神经系统内中脑多巴胺能神经元与运动神经元等多种神经元的存活和发育，还支持许多外周神经元如交感、副交感、感觉与肠道神经元等的存活并调节其分化。GDNF家族成员通过其相应受体介导信号转导引起一系列细胞效应，即在GFRα1-4的帮助下与受体Ret结合，促进Ret二聚化和自磷酸化，继而由Ret结合和激活下游信号分子，发生一系列信号级联反应，最终激活Ras/MAPK、PI3-K以及PLCγ等信号转导通路。GDNF的受体RET是原癌基因 c-ret 的蛋白产物，属于受体酪氨酸激酶（receptor tyrosine kinase，RTK）家族成员，是一种跨膜糖蛋白，含胞外域、跨膜段和胞内域3个部分。其中胞内域含酪氨酸激酶活性区和重要的酪氨酸结合位点，可激活MAPK或PI-3K等途径，促进神经元存活及轴突生长或分支。大多数胰腺癌系有 c-ret 原癌基因及其产物的表达。将胰腺癌细胞和能够产生GDNF的神经胶质细胞共同培养，可发现大多数胰腺癌细胞向胶质和神经元性肿瘤细胞迁移扩散，并且此类迁移与GDNF的浓度明显相关，而抗GDNF抗体可抑制此移动活性。GDNF与其受体相互作用，可致使胰腺癌细胞沿着GDNF浓度梯度向神经浸润。
CAF又称为肿瘤相关成纤维细胞（tumor-associated fibroblast，TAF）、肌成纤维细胞（myofibroblast）、瘤旁成纤维细胞（peritumoral fibroblast）或间质反应性成纤维细胞（reactive stroma fibroblast），是指肿瘤间质中成纤维细胞群，它首先由病理学家在伴有结缔组织生成的许多实体瘤如乳腺癌、胰腺癌间质中观察到。该细胞群形态相似、功能多样又具有较大的异质性，其细胞体积较大、呈梭形，细胞核存在凹陷或切迹，细胞浆中有各种收缩细丝或张力纤维丝、丰富的粗面内质网、细胞间连接和发育成熟的纤维粘连素（fibronexi）。大多数CAF均有波形蛋白（vimentin）和A-平滑肌肌动蛋白（A-smooth muscle actin，A-SMA）的共同表达，根据CAF的来源部位和病理状态的不同，可有或无其他细胞丝如核纤层蛋白（lamin）、结蛋白（desmin）、钙结合蛋白（calponin）、平滑肌肌球蛋白（smooth muscle myosin）和钙调素结合蛋白（caldesmon）。在肿瘤组织中，CAF分布于肿瘤侵袭前沿、肿瘤-间质界面或肿瘤间质中靠近肿瘤血管内皮细胞并包绕着癌巢。CAF是肿瘤-宿主界面微环境中最主要的细胞，具有促进肿瘤细胞生长、侵袭及免疫抑制的作用，它通过直接的细胞-细胞接触、可溶性因子的分泌和对细胞外基质的修饰对该体系的平衡起着重要的调控作用。尽管成纤维细胞是TAF的主要前体细胞，但有关TAF起源始终存有争议。CAF的来源有以下5种可能：① CAF由宿主残存间质中的成纤维细胞在肿瘤细胞分泌的TGF- β 和PDGF作用下转分化而来，可能是CAF的主要来源；②由于CAF与血管平滑肌细胞和血管外膜细胞有极大的相似性，因而推测少部分CAF有可能是血管平滑肌细胞和血管外膜细胞从血管基底膜迁移至间质后转分化而来；③上皮性肿瘤细胞也是CAF的来源之一，通过依赖TGF- β 机制下调其E-钙黏素表达，从而向间充质细胞转变即发生上皮间充质转变（epithelia mesenchymal transition，EMT）现象；④CD34阳性的骨髓基质干细胞，当TGF-B上调其A-SMA的表达导致其向CAF分化；⑤衰老的人成纤维细胞有增加EGF、ECM 蛋白和基质金属蛋白酶（MMP）表达的现象，改变邻近上皮的微环境、促进上皮细胞增殖，以致产生致瘤性，其功能特性类似于CAF，故衰老的人成纤维细胞也可能是CAF的前体细胞。
CAF在功能和表型方面均和正常成纤维细胞不同，前者具有更强的增殖能力及表达不同的ECM。新近研究认为胰腺癌肿瘤微环境中存在大量的CAF，其主要通过促进血管生成和ECM形成两方面共同促进肿瘤的发生发展。研究发现将胰腺癌细胞与CAF共同培养后，两种细胞的 COX-2/PTGS2 基因表达均显著升高，而利用COX-2的抑制剂可降低胰腺癌的侵袭能力。已证实CAF中可表达CXCL12（即SDF-1）分子，而CXCR4在胰腺癌肿瘤细胞中表达，SDF-1（stromal cell-derived factor-1，基质细胞衍生因子-1）-CXCR4通路在胰腺癌演进过程中发挥不可或缺的作用。鉴于CAF基因组稳定且占肿瘤成分的比例较大，故有望成为抗肿瘤治疗的新靶点。
早在150年前，学者Virchow就发现慢性炎症与癌变之间存在相互关系，但至今很多相关机制尚未明确。研究表明，某些肿瘤发生前或发生时常伴有慢性炎症，其对启动、维持、促进肿瘤发生、发展具有重要作用。当前研究较为深入的肿瘤微环境中的炎症细胞主要包括如下几种：
（一）肥大细胞（mast cells，MCs）
嗜碱性细胞在结缔组织和黏膜上皮内时，称肥大细胞，其结构和功能与嗜碱性细胞相似。肥大细胞主要分布于机体与外界环境相通的地方，如皮肤、气道和消化道，这些部位经常可以接触到病原体、变应原以及其他环境中的物质。MCs在肿瘤中的作用具有两面性，一方面它在过敏性疾病和免疫过程中发挥着前哨作用（sentinel function），并通过TLR途径抑制癌症的发展，但另一方面它又能促进肿瘤的生成，大量的MCs致使实体肿瘤周围的血管过度生成，从而降低患者预后水平。在胰腺导管细胞癌的发展过程中MCs发挥不可或缺的肿瘤免疫抑制作用，该研究认为MCs迁徙到肿瘤微环境中导致局部的免疫抑制，故针对MCs的免疫功能抑制治疗有望成为胰腺癌的新治疗途径。
（二）巨噬细胞（macrophages）
巨噬细胞是肿瘤浸润炎症细胞中的主要成分。肿瘤相关性巨噬细胞（tumor-associated macrophages，TAMs）与肿瘤细胞的相互作用复杂且具有两面性，该特性又被称为巨噬细胞平衡假说（the macrophage balance hypothesis）。Balaz等发现胰腺癌中巨噬细胞金属弹性蛋白酶（human macrophage metalloelastase，HME）的mRNA表达与正常组织相比提高了64%，且其异常表达与患者预后不良相关。但HME对肿瘤侵袭性的确切作用与肿瘤类型有关，鳞状细胞癌、基底细胞癌和脑肿瘤等恶性肿瘤的研究显示HME是促进肿瘤侵袭性的标志物；而在肝癌中，HME高表达的患者发生门静脉及肝内转移的概率较低且预后较好。肿瘤的免疫抑制微环境能够削弱机体抗肿瘤的免疫力，这种抑制作用在胰腺导管癌中最为显著。研究发现，CD40能够削弱肿瘤微环境中的免疫抑制作用并能驱使T细胞产生抗肿瘤效应，是由被CD40激活的巨噬细胞迅速浸润至肿瘤细胞周围、杀灭肿瘤细胞和清除肿瘤基质而产生的结果，相关研究发现使用CD40激动剂能够有效地治疗无法手术的胰腺导管癌。
（三）淋巴细胞
胰腺癌组织中可见大量的免疫细胞浸润，但其并未发挥应有的免疫监视作用。胰腺癌细胞可通过对自身表面抗原的修饰及改变周围的微环境来逃避机体的免疫识别和攻击，且胰腺癌肿瘤微环境的改变致使免疫细胞功能的欠缺。T细胞、B细胞是两种重要的炎症细胞，尤其是细胞毒性T淋巴细胞（cytotoxic T lymphocyte，CTL）在胰腺癌中发挥重要作用。但肿瘤特异性免疫反应却没有完全战胜肿瘤细胞，这显然是肿瘤微环境抑制CTL的结果。Liyanage 等学者研究发现，胰腺癌患者肿瘤细胞浸润的淋巴结中调节性T细胞比正常人明显偏高。调节性T细胞表达CTLA-4和CD45RO共受体，并分泌TGF- β 和IL-10，但不分泌IFN-γ。调节性T细胞能抑制活化的CD8 + 或CD4 + CD25-细胞增殖，同时抑制其分泌IFN-γ。因此，胰腺癌肿瘤微环境中调节性T细胞的增多会减弱机体的抗肿瘤免疫，引起肿瘤抗原免疫的不足。Elnemr等的研究表明，胰腺癌细胞可以通过表达无功能的Fas受体来躲避淋巴细胞的杀伤，同时通过表达Fas配体诱导淋巴细胞的凋亡，此抑制作用可能并非抑制T细胞本身，而是通过骨髓源性抑制细胞（myeloid-derived suppressor cells，MDSCs）释放自由基过氧硝酸盐（peroxynitrite，PNT），PNT进一步导致I类MHC分子中结合肽键的硝酸化，致使CTL不能有效识别肿瘤细胞。既往研究认为IL-1 β 能导致MDSCs增多，但实验证明T细胞、B细胞或者NK-T细胞并没有参与其中，因此通过抑制PNT的产生有可能成为胰腺癌治疗的新途径。
血管生成是肿瘤生长、侵袭与扩散的重要先决条件之一，亦是肿瘤发生、发展的基础。肿瘤演进过程中，肿瘤细胞可分泌多种血管细胞生长因子，包括血管内皮细胞因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）、碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）、血小板衍生生长因子（PDGF）、转化生长因子（FGF）、血管生成素等，刺激肿瘤血管生成。其中，VEGF是已研究的最强烈的直接激活血管生成的蛋白质，是刺激血管内皮细胞增生最重要的细胞因子。丰富的微血管不仅增加肿瘤局部环境的血流量，促进肿瘤侵袭与转移，能辅助肿瘤细胞侵入与微血管伴行的淋巴管而发生淋巴转移。血管内皮细胞生长因子可分为VEGF-A、VEGF-B、VEGF-C、VEGF-D、VEGF-E，是针对内皮细胞特异性最高、促血管形成作用最强的有丝分裂原之一，在肿瘤血管形成过程中发挥不可或缺的调节作用。研究表明 K-ras 和 p53 基因的突变是诱导和上调VEGF的重要机制之一。VEGF由肿瘤细胞和细胞外基质以旁分泌方式产生，与内皮细胞膜表面的酪氨酸跨膜受体结合。鉴于微血管结构的不完整，致使肿瘤细胞容易穿过血管屏障，侵犯周围组织和血管或进入血液循环播散发生远处转移。
此外，肿瘤细胞亦可通过表达淋巴管生成调控因子VEGF-C和VEGF-D诱导淋巴管生成，促进肿瘤细胞淋巴道转移。受体VEGF-3与其配体VEGF-C、VEGF-D结合促进淋巴内皮增殖、分化和迁移，对淋巴管的形成、发育与维持发挥重要作用。VEGF-C和VEGF-D的高表达促进淋巴管内皮增生，增加肿瘤边缘的淋巴管数量，扩大肿瘤细胞与淋巴管内皮接触的表面积，提高微血管、微淋巴管内皮的通透性，改变淋巴管内皮黏附特性或表达相关趋化因子，最终致使癌细胞黏附、迁移、侵袭能力增强，抑或是胰腺癌早期发生淋巴结转移的重要机制之一。
（一）黏附分子的作用
细胞间的黏附因子在胰腺癌的侵袭和转移中发挥重要作用，主要包括：①E-钙黏蛋白：其通过链蛋白和盘状蛋白与肌动蛋白的细胞骨架连接，抑制生长信号通过细胞质中的链蛋白传递至细胞内信号系统。E-钙黏蛋白与 β -链蛋白结合破坏引发的细胞间黏附，降低与细胞的侵袭性能转变相关，链蛋白的磷酸化作用可降低细胞间黏附性并增加细胞移动性能；②细胞黏附分子：神经细胞黏附分子（N-CAM）的表达下调导致胰腺癌侵袭性生长，细胞间黏附分子-1（ICAM-1）、血管细胞间黏附分子-1（VCAM-1）的过度表达利于癌细胞的迁移和播散。胰腺癌细胞上的CD44v9表达增加，可致使其与基质透明质酸的结合力减弱，利于肿瘤细胞发生局部浸润，容易突破管壁组织而发生血行或淋巴转移；③整合素：该家族包括主要基质成分，如层粘连蛋白、胶原蛋白、纤维连接蛋白、透明连接蛋白及细胞间黏附介导物等，细胞主要通过作为跨膜受体蛋白的整合素家族介导与细胞外基质的联系，包括细胞生长、分化与存活所需的信号转导功能。
（二）基质金属蛋白酶家族（MMPs）的作用
MMPs是一种水解酶，可促进生长因子的释放，降解细胞外基质，参与促进细胞外基质结构的重塑，与多种恶性肿瘤的不良预后相关。MMPs与基质金属蛋白酶抑制剂（TIMP）是调节细胞基底膜和细胞外基质完整性的重要因素，在肿瘤细胞的浸润和转移中起到重要作用。MMPs通过降解基底膜和包绕肿瘤的基质，突破基质屏障，促进肿瘤侵袭转移，增加肿瘤新生血管生成，促进肿瘤的生长和转移；而TIMP则发挥抑制MMPs活性的作用。MMPs包括一系列分泌型蛋白和跨膜蛋白，根据其作用底物的性质可分为5种：胶原酶、明胶酶、基质降解酶、金属弹性蛋白酶和膜型基质金属蛋白酶。胰腺癌中MMP-2与MMP-9的mRNA和蛋白质表达增加，两者参与IV型胶原（血管基膜的主要成分）的降解，其表达上调可促进胰腺癌细胞浸润，与肿瘤静脉侵犯血源性转移有关；而TIMP的过度表达可减少胰腺癌细胞种植、生长、转移和血管生成。
（三）肿瘤微环境中的细胞因子
众多细胞因子形成复杂的作用网络，在肿瘤局部微环境中调节机体免疫反应，促进或抑制肿瘤生长、浸润、转移。学者Bellone等人研究表明，细胞因子的表达水平与患者预后水平相关，IL-1 β 、IL-11高表达，IL-12中表达，而IL-6、IL-18、TGF- β 2低表达的胰腺癌患者存活率较高。IL-8属于CXC趋化因子家族成员，具有激活和趋化中性粒细胞的作用。近年研究发现，胰腺癌组织以自分泌方式分泌IL-8促进血管形成，为胰腺癌细胞供给营养，促进胰腺癌细胞的增殖和侵袭。基质细胞衍生因子-1（stromal cell-derived factor-1，SDF-1）属于CXC趋化因子家族成员，CXCR4（C-X-C chemokine receptor type 4）是其受体，两者结合后形成SDF-1-CXCR4生物轴，该轴除参与胚胎发育、调控造血干细胞迁移及归巢、介导免疫及炎症反应外，还在恶性肿瘤的浸润与转移中发挥重要作用。SDF-1促进肿瘤细胞与层粘连蛋白的黏附，增加肿瘤的黏附与侵袭能力，CXCR4抑制剂TN14003可通过调节有丝分裂原蛋白激酶的磷酸化抑制SDF-1的促胰腺癌细胞迁移能力。新近研究证明，SDF-1/ CXCR4生物轴中的一个关键性因子是 β -连环蛋白（ β -catenin， β -cat），其介导的wnt/ β -连环蛋白通路在SDF-1刺激作用下能促进胰腺癌细胞发生嗜器官性的转移。白细胞抑制因子（leukemia inhibitory factor，LIF）是诱导胰腺癌发生恶病质的生长因子，通过 jun-B 、 c-fos 基因和周期蛋白E的表达促进人胰腺癌细胞的增殖。在肿瘤微环境的细胞因子网络中，TNF-ɑ 1、IL-1 β 、IL-6、IL-8促进LIF的转录，LIF与TNF-ɑ能协同促进胰腺癌细胞IL-8的表达。其他许多细胞因子，如趋化因子家族MCP-1/CCL12与胰腺癌巨噬细胞浸润及肿瘤细胞增殖活性下降明显相关；TNF-ɑ、IFN-γ、CCL12和IL-1 β 协同发挥抗肿瘤增殖效应；EGF、TGF- β 、PDGF、FGF、IL-6、NGF等均能促进肿瘤细胞的生长与侵袭。
随着肿瘤生物学及肿瘤免疫学研究的不断深入，人们认识到肿瘤已不再简单地等同于基因表达异常的癌细胞，还应包括与肿瘤细胞发生相互作用的成纤维细胞、免疫细胞、上皮细胞及特定的间质细胞等，这些不同类型的细胞受到恶性肿瘤的募集，形成一个适合肿瘤细胞生长并使免疫细胞活性受到抑制的微环境。肿瘤微环境不仅为肿瘤细胞增殖、恶性演变提供“肥沃土壤”，也是钝化免疫攻击武器、使瘤细胞逃避免疫监视的重要因素。因此，人们对肿瘤的研究不能再局限于肿瘤细胞本身，对肿瘤细胞所处的微环境也应加以重视。肿瘤细胞与其周围的基质细胞相互作用对抑制性肿瘤微环境的形成及肿瘤的进展发挥重要作用。
对肿瘤微环境认识的加深，促使学者们意识到靶向治疗可能是胰腺癌治疗的新方向。当前针对胰腺癌肿瘤微环境组成成分的靶向药物，主要着重于抗VEGF的单克隆抗体、EGFR抑制剂、MMPI、酪氨酸激酶抑制剂、环氧化酶-2（COX-2）抑制剂等。虽然靶向药物治疗对部分重症患者显示效益，但仍缺乏完善的临床资料以便更好地将靶向药物应用于胰腺癌的治疗。靶向药物作用的发挥与周围肿瘤微环境密切关系，仍有待学者们深入探究。
胰腺癌肿瘤微环境在病变发生发展与诊断治疗方面有着重要作用，胰腺癌肿瘤微环境的研究已取得部分进展，但相对于肿瘤分子遗传学方面的知识，学者对肿瘤微环境的认识仍严重欠缺，因此，需要对胰腺癌肿瘤微环境的细胞、分子及细胞外组成成分进行研究，并了解其起源与演变过程，弄清胰腺癌细胞与微环境之间的相互作用机制，为胰腺癌的早期诊断与确切治疗带来崭新的希望。
（陈汝福 周泉波 叶会霖）
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