子宫内膜癌肿瘤微环境的免疫调控机制进展

吕巧英(综述)　赵洪波　陈晓军(审校)

(复旦大学附属妇产科医院妇科　上海　200011)



子宫内膜癌肿瘤微环境的免疫调控机制进展

吕巧英(综述)赵洪波陈晓军△(审校)

(复旦大学附属妇产科医院妇科上海200011)

研究发现子宫内膜癌局部浸润有大量的免疫细胞如肿瘤相关巨噬细胞(tumor-associated macrophages,TAMs)、辅助性T细胞(helper T cells,Th)、调节性T细胞(regulatory T cells,Tregs)等,以及炎性介质如转化生长因子β(transforming growth factor β,TGF-β)、血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)、IL-1等,参与组成子宫内膜肿瘤细胞周围的炎性微环境。而这些因素失衡与子宫内膜样腺癌的发生、进展及临床预后密切相关。因此,明确肿瘤微环境中免疫细胞及其相关炎症介质的相互作用对子宫内膜癌的影响就变得极为重要。本文就子宫内膜癌肿瘤微环境的最新研究进展作一综述。

子宫内膜癌;肿瘤微环境;免疫细胞;炎性因子;雌激素

子宫内膜癌在女性常见肿瘤中居第5位,全球每年约有31.8万女性罹患子宫内膜癌[1]。约70%～80%的是Ⅰ型子宫内膜癌,无孕激素拮抗的雌激素长期刺激是其发生的主要机制[2]。近年来研究发现子宫内膜癌间质中浸润有大量的免疫细胞及相关炎性因子,是肿瘤炎性微环境的重要组成部分,对子宫内膜癌的生物学行为有明显的影响[3]。一方面,免疫系统发挥免疫监视、抗肿瘤免疫效应,可阻止肿瘤发生并清除肿瘤;另一方面,肿瘤负性调控免疫系统,诱导免疫耐受或逃逸,促进肿瘤恶性进展。阐明子宫内膜癌微环境的免疫调控机制及其与雌激素信号通路的交互作用,将有利于寻找子宫内膜癌防治策略。

肿瘤微环境-免疫细胞子宫内膜癌间质中浸润有大量的免疫细胞,如肿瘤相关巨噬细胞(tumor-associated macrophages,TAMs)、Th1、Th2、Th17、调节性T细胞(regulatory T cells,Tregs)、CD8+T细胞等,这些细胞是肿瘤微环境的重要调控者,在子宫内膜癌的发生、进展及预后方面发挥重要作用。本文着重介绍TAMs、Tregs和Th17。

TAMs是机体重要的固有免疫细胞,在维持稳态和宿主防御病原体方面起重要作用。巨噬细胞分为经典激活的M1型和替代激活的M2型,在肿瘤进展的不同时期发挥“双向”作用。在肿瘤早期,M1型巨噬细胞可促进Th1细胞免疫应答,产生促炎因子,发挥抗肿瘤效应;随着肿瘤进展,肿瘤细胞或间质细胞发出的微环境信号可使M1型巨噬细胞极化为M2型巨噬细胞,即TAMs。TAMs是以CD68、CD163、CD204、CD206为表面标志物的巨噬细胞,近年研究表明TAMs在肿瘤血管生成、侵袭、转移、免疫抑制及化疗抵抗方面发挥重要作用,是肿瘤微环境的重要调控者[4]。TAMs可通过多条信号通路促进肿瘤的发生发展,是子宫内膜癌预后不良的重要因素。巨噬细胞招募至子宫内膜局部并发生极化是TAMs发挥作用的先决条件。循环血单核细胞是TAMs的重要来源,高循环单核细胞数的子宫内膜癌患者肌层浸润、盆腔淋巴转移发生率明显较高[5]。子宫内膜上皮细胞抑癌基因LKB1表达缺失可激活趋化因子CCL2分泌,后者启动后招募TAMs至子宫内膜癌局部[6]。Ning等[7]最新研究发现,随着子宫内膜增生性病变进展,CD68+CD163+巨噬细胞浸润数量逐渐升高,在不典型增生病变中达到最高;同样,体外诱导THP-1为CD68+CD163+巨噬细胞,后者的条件培养基可明显上调子宫内膜细胞雌激素受体ERα的表达,免疫组化结果也证实了这两者的正相关性。该项结果提示TAMs介导的肿瘤微环境可增加子宫内膜局部雌激素敏感性。Kirsten等[8]临床研究也证实高水平的TAMs与子宫内膜癌组织学分期、淋巴结转移、较差的临床预后呈正相关。TAMs与子宫内膜癌细胞系RL95-2和KLE共培养增加了IL-6的分泌[9]。同样,Qi等[10]发现IL-6可促进子宫内膜癌间质细胞表达芳香化酶,促进局部雌激素的生物合成,提示TAMs还可通过其分泌的细胞因子上调子宫内膜局部雌激素水平从而发挥促癌信号。综上所述,TAMs偶联雌激素-ERα信号通路增加子宫内膜雌激素敏感性可能是子宫内膜癌发生和进展更为重要的原因。

Tregs是以CD4+CD25+FOXP3+为表型的T细胞,是一群具有免疫抑制功能的负性调控细胞,不仅能抑制CD8+细胞毒性T细胞(tytotoxic T lymphocytes, CTLs)对外来抗原的免疫应答,还能抑制对自身抗原(如肿瘤抗原)的免疫应答,从而使肿瘤细胞免于自身免疫系统的识别和清除。研究报道低分化(G3)子宫内膜癌间质FOXP+淋巴细胞浸润数量、深肌层转移及侵袭明显高于高分化(G1)子宫内膜癌,而CD4+和CD8+淋巴细胞浸润数量少,提示Treg细胞抑制子宫内膜局部正向免疫调控[11]。

Treg细胞浸润与子宫内膜癌发生、转移、预后等密切相关。赵琳蕾等[12]检测子宫内膜癌患者标本Treg细胞及血清IL-10、TGF-β,发现三者水平均高于正常对照组,提示Treg及其抑制性细胞因子可能是肿瘤微环境中参与肿瘤免疫抑制效应的关键成分。另外,胰岛素抵抗介导的慢性炎症与肿瘤的发生发展密切相关[13],动物模型显示脂肪组织常驻Treg细胞缺失可增加脂肪组织胰岛素敏感性,改善糖摄取能力,阻止年老相关的胰岛素抵抗的发生,提示Treg可能通过其分泌的炎性因子干扰胰岛素代谢通路[14]。Wataru等[15]发现在子宫内膜癌患者血清中高水平Treg数目及高Treg/CTLs比例的患者预后较差,无病生存期明显缩短,提示Treg可能是子宫内膜癌的独立预后因素。因此,抑制Treg细胞的分化或将其从肿瘤微环境中清除将有望为子宫内膜癌的免疫治疗提供理论依据。

Th17细胞是以标志性细胞因子IL-17和特异性核转录因子RORγt(retinoidrelated orphan receptor γt)为特征的CD4+T细胞。Th17细胞分泌的IL-17可通过配体-受体途径启动下游信号分子磷酸化和泛素化,激活NF-κB、MAPKs和C /EBP信号通路,诱导产生多种促炎分子,包括细胞因子(IL-6、IL-8)、趋化因子、急性期蛋白、基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMP)等,这些因子参与构成肿瘤炎性微环境[16]。

目前研究已证实Th17细胞与子宫内膜癌发生发展存在相关性,但Th17细胞在子宫内膜癌的作用机制尚未阐明。赵允菲等[17]发现子宫内膜样腺癌患者血清Th17细胞比例及其细胞因子IL-17和IL-23水平显著增高,随着肿瘤的进展,三者持续维持在较高水平。Zhang等[18]研究发现,与正常子宫内膜相比,Th17细胞在人子宫内膜癌标本中浸润明显增多,Th17 /Treg比例上升,提示Th17/Treg比例失衡可能是子宫内膜癌发生发展的一个重要因素,重塑Th17/Treg平衡状态,将有利于机体免疫稳态的维持;然而血清IL-17水平轻度上升但无统计学意义,这与赵允菲等[17]研究相矛盾,需要进一步研究证实。Ning等[7]检测了子宫内膜增生性病变及内膜样腺癌IL-17A的表达情况,免疫组化结果提示IL-17A在内膜不典型增生病变中表达最高,并与ERα表达呈正相关;体外研究发现IL-17A参与上调ERα表达。另外,与正常绝经前女性相比,绝经后女性血清中IL-17A呈高水平状态,提示雌激素可能负性调控IL-17的分泌[19]。然而,Th17细胞介导的炎性信号与雌激素信号通路的关系仍需进一步研究证实。

肿瘤微环境-炎性因子 子宫内膜癌局部存在多种炎性因子,无论这些炎性因子来源于免疫细胞、肿瘤细胞还是其他细胞,都是肿瘤微环境的重要组成部分。

诱导低氧因子1α (hypoxia-inducible factor-1α,HIF-1α) /血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor-A,VEGF)肿瘤局部往往伴随缺氧状态,可产生HIF-1α，后者可上调VEGF水平,促进血管生长及肿瘤进展。VEGF及微血管增生(microvessel proliferation,MVP)在低分化、晚期及发生转移的内膜癌标本中呈高水平,这一临床特征也揭示了血管生成增加在子宫内膜癌进展中的重要作用[20]。

VEGF在子宫内膜癌的调控机制及临床应用日益受到关注。子宫内膜癌标本基因表达微阵列分析发现6p21区域拷贝数扩增与子宫内膜癌血管生成增加密切相关,提示VEGF可作为6p21区域基因高表达患者的生物学标志,预测对VEGF拮抗剂的反应性[20]。此外,雌激素可能经活化PI3K/AKT激活NF-κB通路产生VEGF因子促进子宫内膜癌Ishikawa细胞增殖和迁移[21]。同样,PI3K/mTOR通路抑制剂可通过抑制HIF-1α/VEGF信号使子宫内膜癌对放疗敏感[22]。另外,非编码小RNA MiR-199a可在转录后水平下调子宫内膜间质细胞HIF-1α/VEGF水平,从而减弱血管新生潜能[23]。因此,以VEGF为靶点的临床试验将为控制内膜癌转移、改善预后提供新方向。

胰岛素及胰岛素样生长因子(insulin-like growth factor-Ⅰ,IGF-Ⅰ)大量临床流行病学研究已证实胰岛素抵抗与子宫内膜病变密切相关[13]。Shan等[24]分析了子宫内膜增生性病变及I型内膜癌患者空腹胰岛素水平及高胰岛素血症(homeostasis modelassessment-insulin resistance，HOMA-IR) ,提示其可能是促进子宫内膜增生性病变及内膜癌的起始因素。

胰岛素/IGF-Ⅰ信号通路在子宫内膜增生性病变及Ⅰ型内膜癌的发生发展中起重要作用。胰岛素/IGF-I通过其相应的酪氨酸激酶受体激活PI3K/AKT信号通路,促进下游cyclinD1表达,促进细胞增殖[25]。动物实验发现,应用链脲霉素降低肥胖小鼠循环胰岛素水平后,雌激素的促增殖效应明显降低,提示胰岛素可能通过增加内膜细胞对雌激素的敏感性发挥效应[26]。子宫内膜雌激素敏感性改变可能与雌激素受体水平相关。有研究报道,IGF-Ⅰ可上调子宫内膜癌细胞Ishikawa膜受体G (protein-coupled estrogen receptor，GPER)表达,促进细胞迁移和增殖能力[27]。另外,IGF-I受体在子宫内膜增生性病变中过表达及抑癌基因,PTEN缺失与子宫内膜增生性病变高发病率相关[28]。可见胰岛素/IGF-I信号可独立也可协同其他信号共同发挥促癌作用。

结语 子宫内膜癌的发生发展是多步骤、多环节、多通路的共同调控的结果。雌激素信号、肿瘤细胞、肿瘤免疫细胞、炎性因子及其他间质细胞,相互调控、互相影响,共同组成复杂网络,加速肿瘤进展。然而,很多问题还有待继续研究,如如何在肿瘤微环境网络中寻找促子宫内膜癌发生或进展的关键节点,精准靶向该位点实现精准医疗;如何综合大数据信息筛选出有效的分子标志物,为临床诊断和治疗提供指南。因此,深入研究子宫内膜肿瘤细胞周围炎性微环境的免疫调控机制,探索肿瘤微环境与雌激素-雌激素受体信号调控通路、代谢通路等之间可能存在的信号通路,将有助于为子宫内膜癌的病理机制及免疫治疗提供新视角。

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E-mail:cxjlhjj@gmail.com

The role of immune regulation in the microenvironment of endometrial cancer

LYU Qiao-ying, ZHAO Hong-bo, CHEN Xiao-jun△

(DepartmentofGynecology,ObstetricsandGynecologyHospital,FudanUniversity,Shanghai200011,China)

Studies have shown that amouts of immune cells such as tumor-associated macrophages (TAMs),helper T cells (Th),regulatory T cells (Tregs)and inflammatory factors such as transforming growth factor β(TGF-β),vascular endothelial growth factor (VEGF),IL-1,which form the inflammatory microenvironment of endometrial cancer cells.However,the imbalance of these factors is related to the initiation,development and prognosis of endometrial cancer.Hence,it is important to clarify the effect of immune cells and inflammatory factors in tumor microenvironment of endometrial cancer.In this review,we focus on the latest research progression in endometrial cancer microenvironment.

endometrial cancer;tumor microenvironment;immune cells;inflammatory factors;estrogen

R711.74

Bdoi: 10.3969/j.issn.1672-8467.2016.04.017

2015-07-21;编辑:沈玲)

国家自然科学基金面上项目(81370688)

*This work was supported by the General Program of National Natural Science Foundation of China (81370688).