肿瘤微环境中的Th17细胞



肿瘤微环境中的Th17细胞

郭晓静，张艺骞，付丽*

(天津医科大学肿瘤医院 乳腺病理研究室，国家肿瘤临床医学研究中心，乳腺癌防治教育部重点实验室，天津 300060)

肿瘤微环境是指肿瘤细胞与肿瘤局部浸润的免疫细胞、基质细胞、内皮细胞及所分泌的活性介质等共同构成的局部内环境。在过去的一段时间中，大量的实验研究证明，复杂的肿瘤微环境调节着肿瘤的生长、浸润和转移，因此，肿瘤的发展依赖于这个复杂的动态的微环境[1]。浸润到肿瘤组织中的淋巴细胞即肿瘤浸润淋巴细胞，在肿瘤的免疫方面发挥着重要的作用。肿瘤浸润淋巴细胞主要由T细胞、B细胞、NK细胞组成，长期以来大多数学者认为在抗肿瘤方面，T细胞是最主要的免疫效应细胞,并且以CD4+、CD8+T细胞为主[2]。在大多数乳腺癌患者中B淋巴细胞和T淋巴细胞共浸润在肿瘤组织中，但其中T淋巴细胞占主导地位[3]。肿瘤浸润淋巴细胞中的Th17细胞(辅助性T细胞17型、T helper cell 17)已经在许多种肿瘤中被发现，包括乳腺癌[4]、胃癌[5]、黑色素瘤[4]、卵巢癌[4]、胰腺癌[6]等，并且与肿瘤的发展密切相关。所以，下面我们将就Th17细胞的分化、细胞因子的表达及其在肿瘤发生发展中的作用进行综述。

1Th17细胞的分化调控

当初始的CD4+T细胞被活化后，其分化方向主要受到局部环境细胞因子的影响。初始的CD4+T细胞在IL-12、INF-γ的诱导下，向Th1方向分化；在IL-4、IL-2的诱导下向Th2方向转化，在TGF-β、IL-2的诱导下向Tregs方向分化[7]。也由初始的CD4+T细胞分化而来的Th17细胞与Th1、Th2、Tregs(调节T细胞、regulatory T cell)有所不同，它的分化具有独特的信号通路且具有特异性的转录因子[8-10]。传统的观点认为TGF-β在诱导Th17细胞分化中具有不可替代的作用，

然而最近的研究发现，在无TGF-β(转录生长因子-β、transforming growth factor-β)的情况下，IL-1β、IL-6、IL-23也可以诱导初始的CD4+T细胞分化为Th17细胞[11]，反而高浓度的TGF-β会促进Tregs细胞的发展而抑制Th17细胞的分化[12]。这说明TGF-β的有无以及浓度的高低都会影响Th17细胞的分化。研究表明，在初始T细胞分化为Th17细胞的过程中，其分化为传统意义上的Th17细胞还是具有高致病性的Th17细胞主要依赖于细胞因子环境：在缺乏IL-23但有大量TGF-β的环境下，可促进传统意义上的Th17细胞分化；但当IL-23水平上升时则促进高致病性的Th17细胞的产生[13]。Xinming Su等[4]的研究，提取黑色素瘤、大肠癌、乳腺癌的肿瘤细胞和肿瘤来源成纤维细胞发现，三种肿瘤细胞分泌IL-23、不同数量的TGF-β和少量的IL-1β，三种肿瘤相关成纤维细胞也分泌大量IL-6以及IL-1β、TGF-β和IL-23。说明肿瘤微环境中细胞因子水平的改变可能影响Th17细胞的功能。

除了细胞因子在Th17细胞分化中的重要作用外，转录因子也在Th17细胞分化的过程中起至关重要的作用。Th17细胞的分化需要特异性的转录因子，包括RORγt(retinoic acid-related orphan receptorγt)、RORα、STAT3(信号转导和转录活化因子3、signal transducer and activator of transcription 3)[14,15]。2006年，Ivanov等发现RORγt是Th17细胞分化必不可少的特征性转录因子[16]。RORα则在Th17细胞的分化过程中与RORγt协作，起到协同增强的效果[17]。STAT3对于Th17细胞的分化也是必不可少的。

2Th17细胞分泌的细胞因子

初始CD4+T细胞分化后，可分泌多种特异性细胞因子。例如Th1分泌特征性细胞因子IFN-γ，Th2分泌特征性细胞因子IL-4[14]。Th17细胞可以分泌IL-17A、IL-17F、IL-21、IL-22[18]。从黑色素瘤、乳腺癌、大肠癌肿瘤组织中提取的Th17细胞可以分泌大量的TNF-α、IL-8，中等量的IL-10和TGF-β1，少量的IL-6[4]。通过这些研究，可以推测肿瘤微环境中的Th17细胞具有异质性和多种功能[13]。

3Th17细胞与肿瘤微环境中其他细胞间的关系

3.1　Th17细胞与Tregs细胞

J Wang等[19]发现，在乳腺癌患者中，肿瘤浸润淋巴细胞Th17/Treg的比例在疾病进展过程中发生改变。Huang C等[20]在食道癌肿瘤微环境中发现IL-4+FOXP3+T细胞浸润。IL-6、TGF-β、IL-21等细胞因子可以促进Tregs细胞向Th17细胞转化，IL-2、RA(retinoic acid)、IDO(indoleamine 2,3-dioxygenase)则可以促进Th17细胞转化为Tregs细胞[21]。也有研究表明，在肿瘤浸润淋巴细胞中，IL-17+细胞并不表达FOXP3[22]。这种差异的产生可能是由于研究的肿瘤类型不同以及研究者选择了不同的研究方法。但也说明在肿瘤微环境的各种细胞因子的作用下，Th17细胞与Tregs细胞之间相互作用进而影响肿瘤的远期发展。

3.2　Th17细胞与肿瘤相关巨噬细胞

进入外周组织的巨噬细胞主要分为两种亚型，M1型和M2型。M1型巨噬细胞是免疫系统中不可缺少的细胞成分；M2型巨噬细胞(通常被称为肿瘤相关巨噬细胞)可促进肿瘤的生长、转移[23]。Brian F等[24]认为，在慢性炎症逐渐发展为肿瘤的过程中，M1型巨噬细胞分泌细胞因子IL-6、IL-23、IL-1β、TNF-α，可促使初始CD4+T细胞分化为Th17细胞；M2型肿瘤相关巨噬细胞分泌TGF-β则支持Th17细胞的发展。Th17细胞与肿瘤相关巨噬细胞之间建立的恶性循环可促进肿瘤进展。慢性感染、炎症可促进肿瘤形成，肿瘤一旦形成，肿瘤相关巨噬细胞、髓源抑制细胞可分泌细胞因子TGF-β、IL-6以促进Th17细胞的发展和增殖；而Th17细胞也可以通过分泌大量慢性炎症因子激活肿瘤相关巨噬细胞、Th17细胞并促进其增殖，还可以活化STAT3、分泌抗凋亡蛋白，进而促进血管生成和肿瘤生长[24]。

3.3　Th17细胞与Th1细胞

Pawel Muransk等[25]提出，肿瘤微环境中的Th17细胞、Th1细胞在表型、发展、功能等方面具有相关性。卵巢癌中Th17细胞可以诱导Th1型趋化因子，募集Th1细胞进入肿瘤微环境[26]。在人类肿瘤中，已发现共表达IFN-γ和IL-17的CD4+T细胞[27]。 INF-γ+IL-17+T细胞可能由Th1细胞转化而来，也可能由Th17细胞转化而来[28]。提示可以相互转化的Th1细胞与Th17细胞影响着肿瘤的发展。

4Th17细胞在肿瘤微环境中的作用

肿瘤微环境中的肿瘤细胞、肿瘤相关成纤维细胞，在TLR和Nod2信号作用下，分泌的MCP-1、RANTES增多，进而转移到肿瘤微环境的Th17细胞数目增多[4]。除了上述机制，肿瘤微环境中的其他因素对Th17细胞的分化和增殖也有重要作用。肿瘤微环境中的各种趋化因子可以趋化表达相应受体的Th17细胞转移至微环境中，多种细胞因子、转录因子、肿瘤细胞以及肿瘤相关成纤维细胞、肿瘤相关巨噬细胞、Th1细胞共同作用下，调节Th17细胞的分化、增殖和功能，以促进或抑制肿瘤的发展，影响患者的预后。

4.1　Th17细胞抑制肿瘤的发展

小鼠肿瘤模型中的Th17细胞可以直接杀伤肿瘤细胞。例如，Pawel Muranski等通过建立一个晚期黑色素瘤小鼠模型，发现Th17细胞较Th1细胞对晚期黑色素瘤具有更强的破坏作用[29]。除了对肿瘤细胞有直接杀伤作用，Th17细胞还可以通过间接方式抑制肿瘤的生长。第一，Th17细胞可增强抗肿瘤免疫反应。Natalia Martin-Orozco 等[30]以小鼠为模型发现Th17细胞还通过间接作用使趋化至肿瘤微环境的树突状细胞增多，树突状细胞则活化CD8+T细胞以抵抗肿瘤。第二，Th17细胞可以提高肿瘤微环境中其他免疫细胞的数量。在肿瘤微环境中，浸润Th17细胞的数量与自然杀伤细胞、细胞毒性CD8+T细胞、IFN-γ+效应T细胞的数量成正比，提示Th17细胞参与NK细胞介导的固有免疫和T细胞介导的适应性免疫反应[26]。然而，在研究中发现，缺乏RORγt的小鼠模型中，Th17细胞不会影响肿瘤微环境中免疫抑制性细胞(髓源性抑制细胞、Tregs)的数量，但会促进Th1细胞浸润到肿瘤微环境以促进抗肿瘤反应[31]。第三，IL-17F、IL-21、IL-22具有抗肿瘤血管形成的作用，说明Th17可能通过其分泌的细胞因子发挥抗肿瘤作用[32-34]。

4.2　Th17细胞促进肿瘤的发展

除了分泌特征性细胞因子IL-17，Th17细胞还可以分泌其他细胞因子，如：IL-17A、IL-17F、IL-21、IL-22。在一个结肠腺癌小鼠模型中，IL-17可以诱导成纤维细胞产生血管生成因子VEGF(vascular endothelial growth factor)，KC,MIP-2,前列素类物质，NO，促进肿瘤血管形成，以促进肿瘤发展[35]。最近的一项研究也发现，乳腺癌小鼠模型中，肿瘤浸润淋巴细胞分泌大量IL-17，IL-17可间接促进肿瘤微脉管的生成[36]。除了可以促进肿瘤微脉管形成，IL-17还可以促进IL-6 的分泌，IL-6通过活化致瘤信号STAT3，使促存活和促血管形成的基因上调，以促进肿瘤的生长[37]。IL-17A还诱导促淋巴管生成因素VEGF-D的表达和淋巴内皮细胞的增殖[38]。此外，IL-17A通过刺激嗜中性粒细胞的增殖和募集，介导肿瘤血管形成、促进组织结构重塑[18,39]。在肝细胞癌小鼠模型中，IL-22可促进肿瘤生长、转移[40]。体外研究证实，IL-22通过激活STAT3信号增强肿瘤增殖和抗凋亡能力。

5Th17细胞在肿瘤免疫中的作用

在肿瘤免疫方面，Th17细胞的作用目前还是存在争议的。高水平的Th17细胞、IL-17对不同类型肿瘤患者的预后及生存期具有不同的意义。例如：大肠癌早期的患者过表达Th17细胞因子，对患者的预后有不良的影响[41]。乳腺癌患者肿瘤微环境中分泌IL-17的细胞水平增高，与患者不良的预后有关[42]。胃癌患者外周循环中，Th17细胞数目增多使其生存期下降[5]。然而，在慢性淋巴细胞白血病患者中，Th17细胞会升高，但Th17细胞的升高与较长的生存期呈正相关[43]。分析以上不同的原因，其一，在不同的研究中，检测Th17细胞的方法以及检测Th17细胞含量的部位(外周循环还是肿瘤组织中Th17)不同；其二，IL-17虽然是Th17细胞的特异性细胞因子，但除了Th17细胞外， CD8+T细胞、γδT细胞、肿瘤相关巨噬细胞、自然杀伤细胞、噬中性粒细胞、嗜酸性粒细胞等[8,44]都可以分泌IL-17。例如，在肝细胞癌小鼠模型中，IL-17A主要由γδT细胞分泌并且IL-17A可促进肿瘤生长[45]。在胃癌患者中，IL-17主要来源肥大细胞[46]。但在乳腺癌中，Th17细胞增多与低TNM分期及低转移有关，提示Th17细胞有抗肿瘤效应[47]。因此，来源不同的IL-17可能具有不同的生物学功能且不能将IL-17的生物学功能等同于Th17细胞的生物学功能。因此，肿瘤微环境的复杂性、Th17细胞的异质性和可塑性等多种因素，使Th17细胞在不同肿瘤的发展中可能具有不同的意义。

随着时代的发展，肿瘤发病率的升高，其对人类健康的威胁越来越大。如何利用针对性强的治疗方法改善肿瘤患者的预后和生活质量成为了研究的热点问题。随着研究发现Th17细胞在肿瘤微环境中的重要作用，在未来，Th17细胞可能会成为肿瘤治疗的新靶点。

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(收稿日期：2015-01-11)

作者简介：郭晓静，女，博士，副教授，硕士生导师，从事乳腺癌肿瘤微环境的研究。付丽，女，博士，教授，博士生导师，从事乳腺病理诊断和分子机制研究。

文章编号：1007-4287(2015)05-0853-04

*通讯作者

基金项目：国家自然科学基金面上项目(项目编号：81172531)，国家自然科学基金重点项目(项目编号：30930038)