CD13调控肿瘤免疫应答的研究进展①

庞 敏 韩秋菊 张 建

(山东大学药学院免疫药物学研究所,济南 250012)

·专题综述·

CD13调控肿瘤免疫应答的研究进展①

庞 敏 韩秋菊 张 建

(山东大学药学院免疫药物学研究所,济南 250012)

CD13又称氨肽酶N(APN)，是一种锌离子依赖的膜结合Ⅱ型金属蛋白酶，可以与寡肽N末端切除氨基酸的糖蛋白结合。早在1989年，CD13作为髓系细胞表面标志被人们熟知。后来发现，CD13在上皮细胞、神经细胞、成纤维细胞及内皮细胞等多种细胞类型均有表达[1]。引起人们关注的是，CD13在急性髓性白血病细胞和多种实体瘤组织中过度表达[2]，包括头颈部的鳞状细胞癌、乳腺癌、肺癌、结肠癌、卵巢癌等。研究证明，CD13通过多种机制影响肿瘤进程，包括促进肿瘤细胞增殖、抑制肿瘤细胞凋亡，增强细胞侵袭性，促进肿瘤新生血管的形成，维持肿瘤干细胞微环境等[3]。因此，CD13又被称作肿瘤标记物或肿瘤细胞表面抗原。近年来研究发现，CD13不仅影响髓系细胞的发育分化，还参与肿瘤微环境中免疫应答过程，导致肿瘤细胞发生免疫逃逸。CD13对免疫应答的调控成为研究热点之一。

1 CD13对固有免疫细胞的影响

固有免疫细胞是机体固有免疫系统的重要组成部分，在个体出生时就已具备，对入侵的病原体产生迅速应答，发挥非特异免疫作用。其中，DC、巨噬细胞、肥大细胞、粒细胞、NK细胞是重要的固有免疫细胞。作为髓系细胞和白血病细胞系的抗原标志分子，CD13在髓细胞发育分化的各个阶段均有表达。CD13对骨髓来源细胞的影响是多方面的，一方面参与DC、巨噬细胞、肥大细胞、粒细胞的发育分化，另一方面CD11b+CD13+髓样细胞还具有免疫抑制细胞的特点[4]。

1.1CD13对DC的影响 DC从造血干细胞发育分化而来。Michelle研究发现，在SCF、GM-CSF和TNF-α等细胞因子的刺激下，人CD34+的脐带血细胞分化为lin-CD34+CD13hi的细胞亚群，即DC和巨噬细胞的前体细胞。用CD13抑制剂处理CD34+脐带血细胞后，DC和巨噬细胞的分化与成熟过程受到显著抑制，细胞周期阻滞在G0/G1期，并且伴随Bcl-2表达下调与Caspase3表达上调，导致细胞发生凋亡，从而影响DC和巨噬细胞的生长和发育[5]。然而，Winnicka等[6]却发现在CD13缺失鼠中，骨髓来源DC数量并未受到影响，并且MHCⅠ/Ⅱ、CD40及CD80/86等成熟分子也未发生显著改变。这提示我们，CD13对DC发育分化的影响可能存在种属差异。

DC作为体内功能最强大的专职抗原递呈细胞，是识别病原体入侵的第一道防线，在获得性免疫的启动和调节过程中发挥着重要的作用。Mallika Ghosh等[7]研究发现，CD13可以通过抑制受体介导的抗原摄取来调节DC细胞的抗原递呈能力，使DC对OVA的摄取能力降低。与正常小鼠相比，CD13缺失鼠中CD8+pDC和CD11c+BMDC的抗原摄取以及抗原递呈能力显著增加，这一过程主要与p38、MAPK及PI3K信号通路有关。此外，在感染性炎症和组织损伤时，髓样来源的CD13可以抑制TLR4的内化，减轻一系列固有信号级联反应。在该过程中，DC表面CD13的表达显著升高，并通过抑制TLR4-TRIF-pIRF3信号通路限制TLR4内吞信号的转导，从而调节促炎因子和信号转导之间的平衡[8]。同时，CD13作为具有水解功能的氨肽酶，能够降解DC表面抗原肽N端的氨基酸，影响DC对抗原肽的递呈，导致特异性CD4+T细胞不能被活化，大大降低了抗原性，从而不能激发特异性免疫应答[9]。因此，CD13在抑制DC的抗原递呈中起重要作用。

1.2CD13对巨噬细胞的影响 巨噬细胞由单核细胞分化而来，参与了固有免疫和适应性免疫应答。在固有免疫中，巨噬细胞的吞噬作用是其最强大的功能，发挥杀灭和清除病原体及异物的作用，并介导炎症反应；在特异性免疫中，巨噬细胞主要发挥免疫调节及抗原提呈功能。早在1996年就有研究报道，CD13参与人外周血单核细胞介导的吞噬作用。Mónica I等进一步研究证明，CD13是通过增强FcγR和受体介导的吞噬作用来参与人的单核细胞和巨噬细胞的吞噬过程[10]。在炎症反应中，CD13抑制剂可以抑制由LPS刺激单核细胞/巨噬细胞而产生的炎症因子的表达，如IL-6、IL-8、CCX-3等[11]。此外，Pasqualini团队发现CD13+的巨噬细胞与肿瘤生长密切相关。在肺癌、TSA肾癌及B16F10黑色素瘤的肿瘤模型中，与正常鼠相比，CD13缺失鼠肿瘤体积生长减缓。早期认为，这一现象仅与肿瘤细胞本身CD13受到抑制有关。然而，进一步利用细胞转输实验发现，CD13+巨噬细胞同样参与肿瘤进程。在这一过程中，CD13+巨噬细胞分泌大量MCP-1、MMP9等细胞因子，进一步促进肿瘤的侵袭与血管生成[12]。

1.3CD13对肥大细胞的影响 肥大细胞由髓细胞发育分化而来。CD13对肥大细胞发育分化和免疫学功能的影响近两年才受到关注，而且针对人和鼠肥大细胞的研究结论并不十分一致。在CD13缺失鼠中，Zotz[13]发现，肥大细胞的分化和增殖过程并没有显著改变。对于人肥大细胞来说，它起源于CD34+CD117+CD13+造血干细胞，在内皮细胞的招募下进入外周组织完成分化，CD13作为肥大细胞前体细胞的标志分子影响其分化发育过程[14]。由此可见，CD13分子对肥大细胞发育调控过程具有种属差异，其具体作用机制仍需进一步探讨。

肥大细胞分泌多种细胞因子，参与免疫调节表达，具有抗原递呈细胞的功能；并且高水平表达IgE受体FcεRI，启动过敏介质的释放，具有弱吞噬功能。同时，肥大细胞持续表达较高水平的CD13分子。Zotz等[13]首次报道CD13可以通过抑制FcεRI负调肥大细胞的活化过程。在经抗原刺激的肥大细胞中，CD13与FcεRI结合，从而抑制FcεRI介导的肥大细胞的活化过程。CD13缺失后，肥大细胞FcεRI参与的免疫应答被迅速激发，IL-6、TNF-α等炎症因子显著升高[13]。此外，有研究者发现肥大细胞可以促进肿瘤的发展进程。Taverna等[15]研究发现在前列腺癌中，肿瘤浸润的肥大细胞通过分泌多种促炎因子、提高IL-17的表达，促进肿瘤细胞血管的生成等促进肿瘤的生长。因此，在肿瘤环境中，CD13在肥大细胞的高表达可能促进肿瘤的生长。

1.4CD13对中性粒细胞的影响 中性粒细胞来源于骨髓造血干细胞，在骨髓中分化发育后进入血液或组织，具趋化作用、吞噬作用和杀菌作用。在受到抗原刺激时，中性粒细胞中CD13分子的表达迅速上调，有研究者将其作为中性粒细胞活化的分子标志。此外，CD13可通过P13K和 Erk1/2信号通路诱导中性粒细胞的同型聚合反应(Homotypic aggregation，HA)，导致组织部位缺氧，内皮细胞受损，迁移到炎症部位的中性粒细胞减少，相关的炎症因子如IL-2、IL-6、IL-8等表达降低。使用抗CD13的单克隆抗体后，该现象可被缓解[16]。此外，Cowburn等[17]研究发现，CD13通过抑制TNFR的脱落来减少TNF-α诱导的中性粒细胞凋亡，CD13可能是调控中性粒细胞凋亡的重要靶点。近年来的研究关注到，中性粒细胞参与乳腺癌、胃癌、甲状腺癌等肿瘤细胞的迁移和侵袭。例如，Vazquez Rodriguez等[18]研究发现，雌二醇可以招募中性粒细胞并诱导其活化，促进乳腺癌细胞的迁移。由于CD13在多种实体瘤组织中过度表达，CD13可能通过中性粒细胞促进肿瘤进程。

2 CD13对获得性免疫细胞的影响

CD13在淋巴细胞表达较低，但在病理条件下(如肿瘤、炎症等)，T细胞也被诱导表达CD13分子。研究发现，CD13一方面直接调控T细胞应答，另一方面通过免疫抑制细胞间接调控T细胞功能，从而影响获得性免疫应答。

2.1CD13对T细胞的影响 在细胞因子刺激或炎症条件下，CD13分子在T细胞中被诱导表达，调节T细胞免疫应答。在该过程中，CD13分子促进IL-8降解，降低机体免疫功能，并水解组织相容性复合物Ⅱ(Major histocompatibility complex Ⅱ，MHCⅡ)的抗原肽，从而降低T细胞对肿瘤细胞表面抗原的识别能力，最终导致机体对肿瘤的免疫无应答或免疫耐受[19,20]。这进一步加剧了由于CD13下调DC抗原递呈能力而导致的CD4+T细胞不活化，而CD13酶活抑制剂可以有效逆转这一现象[9]。有意思的是，Rachel Morgan等发现，在关节炎患者中，来自纤维样滑膜细胞的CD13能够通过诱导CCL17、CXCL8和CXCL12等趋化因子，进一步激活T细胞，从而产生免疫应答[21]。所以，CD13对T细胞免疫应答的调控要视其所处的微环境而定，在不同的刺激条件下，CD13对T细胞免疫应答具有不同的调控机制。

2.2CD13对免疫抑制细胞的影响 免疫抑制细胞主要包括调节性T细胞(Regulatory T cell，Treg )和骨髓来源的抑制性细胞(Myeloid-derived suppressor cells，MDSCs)。Treg细胞是一类控制体内自身免疫反应性的T细胞亚群，与自身免疫性疾病的发生关系密切，Treg的异常将导致自身免疫性疾病。MDSC是骨髓来源的一群异质性细胞，具有显著抑制免疫细胞应答的能力。

在肿瘤组织中，Treg细胞中CD13分子表达明显升高。Ju等[22]研究发现，在非小细胞肺癌患者中，CD13可作为CD4+CD25hiTreg细胞亚群的表面标志，同时CD13+CD4+CD25hiTreg细胞的比例随着肿瘤分期明显上调。进一步研究其机制发现，在CD13+CD4+CD25hiTreg细胞中，Foxp3、CTLA-4、mTGFβ1及B7-H1呈现高表达。当使用CD13抗体MAb 9E4处理后，肿瘤组织中Treg数量明显减少，并且Treg的抑制功能显著降低[23]。在乳腺癌等肿瘤组织中，Yu等[24]研究发现MDSC也高表达CD13分子，并且CD45+CD13+CD33+CD14-CD15-MDSC在肿瘤患者外周血中的比例明显升高，代表较强的免疫抑制功能，抑制抗肿瘤免疫应答。

3 CD13对其他具有免疫特性细胞的影响

内皮细胞是分布在多种器官组织中的、具有共同特点的吞噬细胞的总称，具有吞噬异物、细菌、衰老和坏死细胞的功能，参与免疫应答。在炎症反应中，在组织损伤部位，CD13作为促炎因子调节白细胞对血管内皮细胞的黏附和迁移[25]。Paola Mina-Osorio等研究发现，在CD13抗体阻断的小鼠腹膜炎模型中，白细胞浸润明显减少，证明CD13参与白细胞向内皮细胞的黏附[26]。此外，CD13通过其膜水解作用促进血管内皮细胞的侵袭和丝状伪足的形成，在促进血管的生成中发挥重要作用[27]。

4 结束语与展望

CD13分子影响免疫细胞的作用机制复杂多样，对机体免疫系统的精细调控机制尚未完全阐明。例如，CD13分子对抗肿瘤免疫重要的效应细胞——NK细胞功能影响的研究尚未见文献报道。但是，值得关注的是，不同发育阶段的髓细胞可调控NK细胞的发育分化[28]，髓系细胞高表达CD13分子是否会影响NK细胞受体配体的表达，间接导致NK细胞功能发生改变，仍需进一步探讨。

CD13具有的多种生物学功能决定了其可以作为肿瘤治疗的有效靶点。抑制CD13可以直接改变肿瘤细胞的生物学特性，同时可以改善抗肿瘤免疫应答。例如，增加抗原递呈能力是优化肿瘤疫苗的目标之一，CD13可能是提高疫苗效率的一个治疗靶点。目前，Bestatin是唯一一个上市的CD13抑制剂，作为具有免疫调节作用的抗肿瘤药物在乳腺癌、卵巢癌、非小细胞肺癌等肿瘤的治疗中表现出良好的治疗效果。正在研发的新型高效CD13抑制剂主要是通过噬菌体展示技术筛选出的天门冬氨酸-甘氨酸-精氨酸(Asn-Gly-Arg，NGR) 作为载体的靶向药物，其中NGR是CD13的特异性受体[29]。但是，由于CD13在体内分布范围广，尤其是髓细胞中表达显著，应用选择性差、组织特异性差的CD13抑制剂进行简单阻断，可能会影响机体的多种功能，甚至会引起多种并发症。因此，在临床治疗中需要选择特异性强的靶向抑制剂，这是CD13抑制剂研发所面临的最大挑战。

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[收稿2017-03-23]

(编辑 张晓舟)

①本文为国家自然科学基金(81373222，31200651)资助项目。

R392

A

1000-484X(2017)10-1565-04

10.3969/j.issn.1000-484X.2017.10.027

庞 敏(1990年-)，女，在读硕士，主要从事免疫药理与免疫治疗方向的研究，E-mail:pangmin0717@126.com。

及指导教师：张 建(1965年-)，女，博士，教授，博士生导师，主要从事免疫药理与免疫治疗学研究，E-mail:zhangj65@sdu.edu.cn。