综述：肿瘤神经周围浸润的基质调控：多细胞与神经生态学视角

《Advanced Science》：Stromal Regulation of Tumor Perineural Invasion: A Multicellular and Neuro-Ecological Perspective

　　

神经周围浸润（perineural invasion，PNI）是多种恶性肿瘤进展、治疗抵抗及不良预后的侵袭性驱动因素。传统上，PNI常被视为一种肿瘤细胞自主性过程；然而，越来越多的证据表明，PNI实质上是由肿瘤–神经–基质生态系统共同塑造的动态现象。本综述综合近期研究进展，将神经侵袭重新界定为一种由特定微环境位点内双向互作所调控的协调性、多细胞过程。研究人员阐明了包括癌相关成纤维细胞（cancer-associated fibroblasts，CAFs）、施万细胞（Schwann cells，SCs）、免疫细胞及细胞外基质（extracellular matrix，ECM）在内的基质与免疫成分，如何通过肿瘤–神经界面的结构重塑与生化信号传导促进PNI。这些协调性互作驱动神经重组及局部免疫重编程，共同建立支持肿瘤沿神经通路播散的许可性生态位。通过将这些相互联结的机制整合至神经生态学框架中，本文阐明了网络化的肿瘤–基质–神经重塑如何构成神经播散的基础。该视角揭示了神经微环境中的潜在治疗脆弱点，并提示破坏肿瘤细胞与其基质伙伴之间的双向串扰，可能为限制神经播散并改善临床结局提供策略。

1 Background

文章首先界定了神经周围浸润（perineural invasion，PNI）的病理学标准，即肿瘤细胞浸润神经鞘三层中的任一层，或环绕神经周径≥33%。作者指出，PNI广泛存在于多种实体瘤中，在胰腺导管腺癌（pancreatic ductal adenocarcinoma，PDAC）、头颈部肿瘤等癌种中尤为常见，并与肿瘤进展、疼痛、治疗抵抗、局部复发、远处转移和生存下降密切相关。传统“最小阻力路径”机械学说已不足以解释肿瘤诱导神经突生长、局部免疫改变及显著神经嗜性。近年来研究表明，神经并非PNI中的被动受害者，而是在肿瘤分泌神经营养因子如神经生长因子（nerve growth factor，NGF）和脑源性神经营养因子（brain-derived neurotrophic factor，BDNF）的作用下被主动募集和重塑；同时，神经又通过旁分泌、结构引导及线粒体转移等方式促进肿瘤迁移与增殖。作者据此提出，肿瘤微环境中的基质细胞，包括癌相关成纤维细胞（CAFs）、免疫细胞和施万细胞（SCs）等，实质上构成了肿瘤–神经相互作用之外的“第三方”调节层，将PNI从双元细胞互作扩展为肿瘤–神经–基质三方网络。

2 The Tumor Stroma as a Perineural Niche: Composition and Ecological Perspectives

本节将肿瘤基质定义为由非恶性细胞及细胞外基质（ECM）组成的复杂生态系统，是支持肿瘤生长、侵袭和神经支配的环境基础。除传统的CAFs、血管内皮细胞、周细胞和免疫细胞外，单细胞测序和空间转录组学还揭示了SCs及器官特异性基质细胞，如PDAC中的胰腺星状细胞，也是神经周围生态位的重要组成。作者强调，基质不仅提供结构支持，更深度塑造肿瘤–神经互作。已有定量研究提示，基质比例、组成与PNI发生显著相关；反应性基质上调神经发育相关基因程序，且富含成纤维细胞的组织学结构常与更高神经侵袭和更差预后相关。从形态学上看，侵袭前沿常出现神经密度增加和神经结构重塑，提示PNI形成前已存在基质驱动的神经生态位预塑。基于此，作者提出“神经生态学”框架，将PNI理解为由基质重塑、双向信号、空间组织和时间演进共同驱动的多细胞动态生态系统，并为后续分析不同基质成分的作用奠定理论基础。

3 The Impact of CAFs on PNI

作者认为，CAFs是PNI过程中最核心的基质组织者之一，其作用主要体现在ECM重塑和旁分泌信号整合两个维度。

3.1 CAFs Activation and ECM Remodeling Establish the Structural Basis of the Perineural Niche

本小节强调，CAFs与ECM共同构成神经周围生态位的结构基础。成纤维细胞可在转化生长因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）、炎症和机械转导信号驱动下活化为CAFs，并成为ECM沉积和重塑的主要执行者。CAFs通过调控整合素依赖性黏附、细胞骨架构象、ECM交联与刚度及纤维定向排列，形成有利于肿瘤定向侵袭的各向异性通道。作者还指出，神经束膜和神经内膜本身富含成纤维细胞谱系成分，因此CAFs活化可能直接参与神经周围屏障的结构重塑。

3.2 CAF-Specific Roles and Mechanisms in PNI

作者进一步概述了CAFs在PNI中的特异性机制。

3.2.1 Structural Interactions between CAFs and the Perineural Niche and Their Role in PNI Initiation

研究显示，高CAFs表达与PNI显著相关，且不同CAFs亚群作用并不相同。在PDAC中，肌成纤维样CAFs（myofibroblastic CAFs，myCAFs）和肿瘤样CAFs（tumor-like CAFs，tCAFs）富集于高PNI组织，而祖细胞样CAFs更多分布于低神经侵袭区域。神经周围CAFs可特异表达基质金属蛋白酶-2（matrix metalloproteinase-2，MMP-2），参与ECM降解及神经束膜松解；在结直肠癌中，MMP2⁺ myCAFs在PNI阳性肿瘤中特异富集，并在PRRX2调控下破坏神经周围屏障。除分泌性蛋白酶外，成纤维细胞活化蛋白（fibroblast activation protein，FAP）、Nectin-1等膜蛋白及肿瘤细胞整合素α5（integrin α5，ITGA5）与纤维连接蛋白1（fibronectin 1，FN1）的结合，也可增强肿瘤–神经黏附和神经嗜性侵袭。总体来看，CAFs通过削弱结构屏障、重塑ECM和强化黏附界面，为PNI奠定了组织学与生物力学基础。

3.2.2 CAFs Orchestrate Neurotropism and Neural Remodeling via Paracrine Signaling Networks

在信号层面，CAFs通过神经营养、趋化、炎症及代谢途径驱动PNI。在结直肠癌中，CAFs通过β₂-肾上腺素能/NGF前馈回路促进交感神经支配和去甲肾上腺素（norepinephrine，NE）积累，并依赖蛋白激酶A（protein kinase A，PKA）-CREB及丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）通路。前列腺癌中，CAFs激活肿瘤细胞YAP1/TEAD1信号，诱导NGF表达，并通过CCL2/CCR2轴促进上皮–间质转化（epithelial–mesenchymal transition，EMT）与神经趋向。胆管癌中，CAFs分泌MCP-1、CXCL-1、白细胞介素-6（interleukin-6，IL-6）和IL-8，增强肿瘤细胞迁移并激活下游激酶通路。除可溶性蛋白外，CAFs来源细胞外囊泡（extracellular vesicles，EVs）也可能参与PNI。代谢方面，PDAC中CAFs糖酵解增强导致乳酸积累，进而通过组蛋白乳酰化促进肿瘤细胞中L1CAM和SLIT1等PNI相关基因转录。

3.2.3 Inter-stromal Crosstalk: CAF–Schwann Cell Coupling as a Niche Amplifier

作者特别强调CAFs与SCs之间的双向耦联。CAFs可通过TGF-β诱导TGFBI⁺ SC表型，或通过SLIT2、白血病抑制因子（leukemia inhibitory factor，LIF）等调节SC迁移、分化及神经可塑性。部分研究提示，在口腔鳞癌中，CAFs来源LIF可能驱动SC失活、脱髓鞘和神经损伤加重。反向地，SCs可分泌白细胞介素-1α（interleukin-1α，IL-1α）促使CAFs向炎性CAFs（inflammatory CAFs，iCAFs）极化，并通过Midkine信号增强肿瘤恶性表型。该双向回路形成神经–基质生态位的放大器。在PDAC中，胰腺星状细胞作为CAFs前体，也可通过肝细胞生长因子（hepatocyte growth factor，HGF）/c-Met/mTOR、Sonic Hedgehog及tenascin C等机制促进PNI。

4 The Impact of SCs on PNI

本节将SCs定位为PNI的关键执行者。既往其与肿瘤细胞的邻近关系多被视为被动现象，但当前证据显示，SCs在侵袭前阶段即已被肿瘤重编程，并借用其内在神经损伤修复程序促进肿瘤迁移。

4.1 The Emergence of Tumor-Activated Schwann Cells: Hijacking the Neural Repair Program

正常情况下，SCs在神经损伤后可发生c-Jun驱动的去分化，下调髓鞘基因如EGR2，转变为高表达SOX2、p75NTR和GFAP的修复型SCs，并通过分泌胶质细胞源性神经营养因子（glial cell line-derived neurotrophic factor，GDNF）、BDNF、形成Büngner带及募集巨噬细胞参与神经再生。作者指出，肿瘤激活的施万细胞（tumor-activated Schwann cells，TASCs）具有相似特征，提示肿瘤劫持了神经修复程序。肿瘤细胞直接破坏神经结构、诱发局部炎症和类Waller变性反应，可间接促使SC去分化；同时，在PDAC、黑色素瘤等模型中，肿瘤还可通过旁分泌、直接接触、缺氧和IL-6等炎症环境主动激活SCs。ITGA5与SC来源FN1的相互作用也可诱导SC修复表型重编程。此外，临床样本中还发现TGFBI⁺这一不同于经典修复型的SC亚群，提示TASCs具有明显异质性。

4.2 TASCs-Mediated Multidimensional Mechanisms Promoting PNI

作者从机械引导和旁分泌趋化两个层面概括TASCs的促PNI机制。

4.2.1 Physical Guidance and Mechanical Forces Mediated by Direct Contact

活化SCs可脱离神经束并向肿瘤细胞趋化，在侵袭前沿建立直接接触。这一行为类似神经修复中的Büngner带形成，不仅引导神经突生长，也预先铺设肿瘤细胞迁移轨道。活化GFAP⁺ SCs还能进入肿瘤细胞团、破坏细胞间连接，并将肿瘤细胞重组为链状结构，促进单细胞播散。c-Jun重编程SCs形成线性肿瘤激活施万细胞轨道（tumor-activated Schwann cell tracks，TASTs），并通过推、拉、压等机械力增强肿瘤运动性。SCs还可分泌MMP1、血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）和成纤维生长因子2（fibroblast growth factor 2，FGF2）等，协助ECM重塑、血管新生和神经浸润。黏附分子如神经细胞黏附分子1（neural cell adhesion molecule 1，NCAM1）、L1CAM以及髓鞘相关糖蛋白（myelin-associated glycoprotein，MAG）与Mucin 1的相互作用，也参与肿瘤细胞附着和穿透髓鞘化神经。

4.2.2 Paracrine Signaling and Chemotaxis

SCs通过分泌NGF、BDNF、神经营养素-3（neurotrophin-3，NT-3）和GDNF等构建趋化网络，促进神经突朝向肿瘤生长并引导肿瘤沿神经迁移。NGF可通过p75NTR轴支持SC在肿瘤与神经间迁移，并增强EMT和肿瘤侵袭。BDNF/TrkB轴在多癌种中促进肿瘤迁移、侵袭和神经样突触结构形成；在涎腺腺样囊性癌中还可促进肿瘤细胞施万样分化。GDNF及其家族成员通过RET及下游PI3K/ERK、MAPK信号促进PDAC沿神经轴突生长。除此之外，SC来源CXCL5可促进肺癌EMT。代谢层面，棕榈酸和乳酸等代谢信号可诱导TASCs获得促再生、促侵袭表型。作者同时指出，不同SC亚型可能对PNI具有相反效应，如髓鞘化SCs增强侵袭，而非髓鞘化SCs在特定模型中表现为抑制作用。

5 The Impact of the Immune Microenvironment on PNI

作者指出，免疫微环境是肿瘤–神经界面的重要调节层，既可通过炎症和神经营养信号促进PNI，也可能在部分情况下形成抑制性屏障。

5.1 Tumor-Associated Macrophages Orchestrate Perineural Invasion

肿瘤相关巨噬细胞（tumor-associated macrophages，TAMs）是肿瘤基质中的优势免疫群体，在PNI中具有核心作用。临床研究显示，尤其是CD68⁺巨噬细胞与GFAP⁺ SCs的共定位，与PNI显著相关。由于肿瘤微环境倾向于诱导M2极化，PNI区域常富集具有免疫抑制和促神经生成功能的M2-TAMs。胆管癌和结直肠癌研究显示，肿瘤来源外泌体或JAG2–NOTCH3轴可诱导M2-TAMs分泌CCL2，促进肿瘤定向迁移并激活神经元和SCs；M2-TAMs还能通过碱性成纤维生长因子（basic fibroblast growth factor，bFGF）/PI3K/Akt通路促进SC迁移与增殖。另一方面，TASCs分泌IL-6、巨噬细胞迁移抑制因子（macrophage migration inhibitory factor，MIF）、TGF-β₁、Galectin-3和IL-33等信号，募集并极化巨噬细胞，形成SC–TAM前馈环。更重要的是，CCR2募集的巨噬细胞可分化为高表达组织蛋白酶B（Cathepsin B，CTSB）的亚群，降解神经束膜中的Ⅳ型胶原，直接促成神经屏障突破。外周神经系统中的神经内膜巨噬细胞（endoneurial macrophages，EMΦ）也可在肿瘤激活后分泌GDNF，通过RET–ERK信号增强肿瘤细胞迁移和神经侵袭。

5.2 Non-Macrophage Immunity in PNI: Emerging Evidence and Challenges

与巨噬细胞相比，非巨噬细胞免疫亚群在PNI中的主动作用尚未明确。现有研究更多揭示PNI区域呈现CD4⁺/CD8⁺ T细胞、树突状细胞和自然杀伤（natural killer，NK）细胞减少，而髓源性抑制细胞（myeloid-derived suppressor cells，MDSCs）和调节性T细胞（Tregs）增加的免疫抑制状态。肥大细胞在神经周围区域富集，但目前更可能与癌痛调节相关。三级淋巴结构（tertiary lymphoid structures，TLSs）在胰腺癌和乳腺癌中与较低PNI相关，提示其可能具有局部保护作用，但现阶段仍缺乏直接功能证据。作者认为，未来需借助空间转录组和肿瘤特异模型，辨明这些非巨噬细胞免疫成分究竟是PNI的主动调节者还是继发响应者。

6 A Neuro-Ecological Model of the Perineural Niche

本节是全文的理论整合部分。作者提出，PNI应被理解为一个不断演化的多细胞生态系统，而非若干孤立信号事件的总和。其核心包括：基质介导的生态位建构与结构重塑；CAFs–SCs及SCs–巨噬细胞等多层旁分泌前馈放大；基质细胞状态的异质性与空间分区；以及随病程演化的动态阶段性。作者将PNI概括为四个可能重叠的阶段：首先是侵袭前预激活，肿瘤来源NGF等可远程调控神经微环境并吸引SCs迁移；其次是生态位建构与屏障削弱，CAFs、活化SCs与TAMs分泌MMPs和CTSB，破坏神经鞘；第三阶段为定向引导侵袭，TASCs位于前沿并形成TASTs，机械性辅助肿瘤沿神经迁移；第四阶段为维持与系统性定植，此时TASCs与M2-TAMs共同建立强免疫抑制网络，保护神经内定植肿瘤细胞，促进持续存活、复发及进一步播散。作者进一步指出，这一框架有助于解释PNI的临床顽固性：前馈环路、空间冗余和功能补偿使单一靶点阻断往往难以奏效。

7 Therapeutic Opportunities and Translational Challenges Across the Stages of Perineural Invasion

作者提出，PNI治疗应采取阶段匹配策略，而非路径无差别干预。在早期预激活阶段，减弱应激和炎症信号可能更为关键；在生态位建构和屏障松解阶段，靶向致密基质ECM可能更具意义；在主动神经侵袭阶段，阻断神经营养趋向通路具有理论支持；在维持与系统定植阶段，则应更关注神经–免疫轴，尤其是巨噬细胞及肾上腺素能环路。该节同时结合部分临床试验结果，说明按PNI阶段选择主导性基质靶点，可能构成更合理的转化治疗框架。

8 Limitation and Future Direction

最后，作者指出神经生态学模型仍属工作框架而非完全定论。血管相关成分如内皮细胞和周细胞在PNI中的直接作用证据仍不足；巨噬细胞以外的免疫调控也明显研究不足。当前多数证据仍依赖终点病理、相关性分析或简化共培养体系，限制了对因果层级和细胞状态转化的准确推断。未来需要跨癌种比较研究、整合单细胞与空间组学、具谱系追踪能力的体内模型以及神经–肿瘤类器官系统，以刻画神经周围生态位的分阶段演化。临床层面的关键挑战在于，许多潜在靶点与生理性神经修复及免疫稳态重叠，因此必须进一步识别阶段特异性生物标志物和情境依赖性脆弱点，才能将该框架转化为可操作的临床模型。