胰腺癌肿瘤免疫逃逸的研究进展

张冰冰 张晶 郑建明

海军军医大学附属长海医院病理科，上海 200433

【提要】 肿瘤免疫逃逸是指肿瘤细胞逃脱机体天然免疫和获得性免疫的识别、杀伤，在体内存活并迅速增殖形成肿瘤的过程。胰腺癌免疫逃逸的主要机制是肿瘤细胞所处微环境免疫稳态失衡，免疫细胞的种类、数量和功能失调，形成胰腺癌特征性的免疫抑制微环境。本文主要针对胰腺癌微环境中的重要免疫细胞导致胰腺癌免疫功能障碍机制的相关进展进行论述。

以往关于胰腺癌发生机制的研究主要聚焦在肿瘤细胞自身基因和表观遗传学的改变，仅针对肿瘤本身的治疗，而不能有效改善患者预后。近年来肿瘤微环境在肿瘤发生、发展中的作用引起研究者的关注。肿瘤微环境是指由肿瘤细胞、免疫细胞 、肿瘤相关成纤维细胞、间质成分及分泌的细胞因子、趋化因子、生长因子、促血管生成因子等活性递质共同构成的局部内环境[1]。胰腺癌的微环境中免疫细胞处于数量和功能失衡状态，免疫抑制作用的调节性T细胞、髓源性抑制细胞大量存在，有抗肿瘤效应的树突状细胞(dendritic cells, DCs)、自然杀伤细胞(natural killer cells, NK)、效应T细胞数量减少，抗肿瘤功能明显缺陷，形成独特的免疫抑制微环境。本文阐述胰腺癌相关免疫细胞促进免疫抑制微环境的形成机制及其在肿瘤的发生、进展、转移、侵袭中发挥的作用。

一、胰腺癌相关的免疫抑制细胞

胰腺癌相关的免疫抑制细胞在早期癌前病变阶段就存在，且随着肿瘤进展不断增加，主要包括调节性T细胞(T regulatory cells, Tregs)、髓源性抑制细胞(myeloid derived suppressor cells，MDSCs)和肿瘤相关巨噬细胞(tumor associated macrophages, TAMs)等[2]。

1．Tregs：Tregs是CD4+T淋巴细胞的一个亚群，表型为CD4+CD25+FoxP3+，是一类控制体内自身免疫反应的免疫细胞。Liu等[3]研究表明，胰腺癌患者外周血和肿瘤组织内Tregs均明显增多，外周血Tregs的数量与肿瘤TNM分期有关，肿瘤组织内Tregs的数量与胰腺癌患者术后生存率相关。

Tregs作为重要的肿瘤相关抑制细胞之一，通过多种免疫调节机制抑制机体免疫反应，从而促进肿瘤发生、发展。Tregs通过细胞接触依赖性蛋白途径或者IL-10、TGF-β等细胞因子直接抑制T淋巴细胞的激活[4]。Tregs表面高表达细胞毒T淋巴细胞相关抗原4，与T细胞表面的CD28分子同源，但其与B7的亲和力比CD28高，从而优先结合抗原递呈细胞，竞争性抑制其抗原递呈作用，干扰效应T细胞活化所必须的协同刺激信号，抑制T细胞活化、增殖[5]。Jang等[6]研究证实，Tregs可以抑制小鼠体内DC的抗原递呈功能及CD8+T细胞的激活，从而促进肿瘤生长。

2．MDSCs：MDSCs是在肿瘤、感染等病理条件下骨髓细胞分化受阻形成的具有免疫抑制功能的异质细胞群，主要包括不成熟的单核细胞、粒细胞、树突状细胞。人类MDSCs公认表型为CD11b+CD33+HLA-DR-MHCⅡ-，根据CD14、CD15分子表达不同可以分为两大亚群：CD14-CD15+的粒细胞型(granulocytic MDSCs，G-MDSCs)和CD14+CD15-的单核细胞型(monocytic MDSCs, M-MDSCs)[7]。Gabitass等[8]发现，胰腺癌患者肿瘤组织、外周血和骨髓中MDSCs数量均明显增多，外周血MDSCs的数量与胰腺癌患者生存率、疾病分期、远处转移等密切相关。

MDSCs作为胰腺癌肿瘤微环境中最重要的免疫抑制细胞群，通过有效地抑制NK细胞和T细胞对肿瘤的杀伤功能抑制机体的抗肿瘤免疫。具体表现为以下4个机制：(1)消耗T细胞、NK细胞增殖所必需的关键营养因子。L-精氨酸和半胱氨酸是T细胞、NK细胞合成蛋白的必需氨基酸，MDSCs通过表达高水平的精氨酸酶耗竭肿瘤微环境中的L-精氨酸和半胱氨酸，干扰T细胞的蛋白合成，并下调T细胞CD3ζ链表达，阻断T细胞的增殖活化[9]。(2)产生活性氧、活性氮和过氧亚硝酸盐诱发氧化应激反应。MDSCs产生的活性氧、活性氮可以破坏包括L-精氨酸在内的多种氨基酸、T细胞受体、T细胞活化因子等，进一步抑制T细胞增殖活化[10]。MDSCs产生的PNT通过使CCL2、CCL5等趋化因子硝酸化，从而阻断CD8+T细胞向肿瘤组织聚集。(3)干扰淋巴细胞的归巢、迁移。MDSCs通过下调CD4+T、CD8+T细胞的L-选择素表达，阻止T细胞归巢，使其难以到达肿瘤微环境和淋巴结，抑制其抗肿瘤免疫效应[11]。(4)招募并活化调节性T细胞。MDSCs可以通过转化生长因子-β、趋化因子受体-5和精氨酸酶-1等方式招募调节性T细胞到达肿瘤微环境[12]；同时MDSCs高表达的精氨酸酶-1、IL-10等可诱导T细胞分化成调节性T细胞，胰腺癌微环境中缺氧诱导因子-1a高表达，使MDSCs细胞PD-L1表达上调并与T细胞表面的PD-1结合，诱导T细胞凋亡[13]。

3．TAMs：巨噬细胞是一类具有较大异质性的细胞群，根据表型和功能的不同可以分为M1型和M2型。 M1型巨噬细胞可以直接吞噬肿瘤细胞，递呈肿瘤相关抗原并参与T细胞及NK细胞对肿瘤细胞的杀伤；而M2型巨噬细胞抗原递呈功能低下，丧失肿瘤杀伤作用，参与诱导免疫抑制反应，此类巨噬细胞即TAMs[14]。Ino等[15]研究发现，胰腺癌肿瘤组织中浸润的M1与M2型巨噬细胞比例与患者生存期和预后密切相关，M2型巨噬细胞占比增高通常意味着预后不良。TAMs作为介导免疫抑制效应的重要细胞群，在肿瘤微环境中可以介导免疫抑制效应，促进肿瘤的免疫逃逸；通过分泌IL -10、PGE-2等细胞因子直接抑制M1型巨噬细胞的细胞毒性；通过分泌TGF-β等免疫抑制因子抑制T细胞、NK细胞的活化和增殖，促进肿瘤免疫抑制微环境的形成[16]。通过激活Toll样受体4，诱导胰腺癌细胞产生大量IL-10，从而引发上皮-间质转化，获得侵袭及迁移的能力；通过分泌的基质金属蛋白酶9(MMP-9)降解细胞外基质，从而使肿瘤细胞突破屏障，促进肿瘤细胞向周围组织的侵袭和转移；通过分泌的血管内皮生长因子促进胰腺癌局部淋巴结转移[17]。Sainz等[18]研究发现，TAMs分泌的IL-37、ISG15、 IL-17、 EGF、 IL-6、MFGE-8、IL-8等可激活MAPK、STAT3/NF-κB信号通路，促进肿瘤干细胞的自我更新以及侵袭性的增强。

二、胰腺癌相关的促肿瘤免疫细胞

胰腺癌相关的促肿瘤免疫细胞是指在肿瘤环境中大量聚集活化并通过分泌VEGF、FGF、MMP-9等活性递质直接促进肿瘤细胞增殖、侵袭和转移的细胞群，主要包括肥大细胞、中性粒细胞和B淋巴细胞。

1．肥大细胞：肥大细胞是一群来源于骨髓并在外周组织分化成熟的免疫细胞,在胰腺癌患者肿瘤组织中尤其是肿瘤边界区域大量聚集。Strouch等[19]研究发现，肿瘤组织内肥大细胞的数量与胰腺癌患者生存率密切相关。肥大细胞作为促肿瘤免疫重要细胞群之一，可以直接作用于肿瘤细胞外基质促进肿瘤侵袭、转移，也可以调节其他免疫细胞促进肿瘤免疫抑制微环境的形成。

肥大细胞的直接促肿瘤效应的机制是肥大细胞分泌VEGF、FGF、肥大细胞衍生因子等促肿瘤因子，刺激肿瘤细胞生长、维持血管的生成[20]。肥大细胞分泌的MMP-9、MMP-14能够通过蛋白水解反应分解胶原蛋白等细胞外基质成分、弱化周围组织；分泌的类胰蛋白酶可以与蛋白酶激活受体2(proteinase activated receptor 2，PAR-2)结合，激活肿瘤细胞表面G蛋白耦联受体，促进肿瘤细胞分泌VEGF、IL-8等，从而促进肿瘤细胞的侵袭和转移[21]。此外肥大细胞在抑制肿瘤免疫反应中也有重要作用。肥大细胞可以诱导MDSCs分泌IL-17，进而引起CCL17和CCL22上调，招募Tregs迁移到肿瘤微环境；分泌的组胺也可以起到招募Tregs的作用，同时组胺可以减少肿瘤细胞中NK细胞受体2D的相关配体，干扰NK细胞对肿瘤细胞的识别和杀伤[22]。

2．B淋巴细胞和中性粒细胞：B淋巴细胞在胰腺癌的癌前病变阶段就在病变组织中大量浸润，并随着肿瘤进展数量不断增加。Pylayeva-Gupta等[23]研究发现，肿瘤细胞可以通过分泌CXCL13招募B淋巴细胞到达肿瘤组织。B淋巴细胞分泌B淋巴细胞活化因子促进肿瘤形成，调节胰腺癌的上皮-间质转化，增强肿瘤的侵袭性；分泌大量IL-35促进肿瘤增殖；高表达酪氨酸激酶抑制T细胞对胰腺癌细胞的杀伤。中性粒细胞在肿瘤组织内也大量聚集，并分泌弹性蛋白酶促进胰腺癌上皮-间质转化、分泌MMP-9促进肿瘤侵袭和血管形成[24]。

三、胰腺癌相关抗肿瘤免疫细胞的缺陷或缺失

1．DCs功能缺陷：DCs是机体最强的抗原递呈细胞，作为固有免疫和适应性免疫的桥梁，可以识别、处理并通过MHC Ⅰ类或Ⅱ类分子将肿瘤抗原递呈给CD4+T细胞及CD8+T细胞，激发适应性免疫应答。肿瘤微环境中存在的大量IL-10、IL-4、TGF-β、GM-CS等因子可以激活STAT-3通路，抑制DCs的活化和成熟，因此肿瘤患者体内缺乏成熟且功能完善的DCs。手术切除、全身化疗、放疗或免疫化疗等治疗手段都可以增加患者循环中DCs数量并恢复其刺激功能[25]。循环中DCs计数增高不仅可以延长胰腺癌患者的生存期，而且可以明显降低胰腺切除手术患者术后感染并发症的风险[26]。顺铂或吉西他滨治疗后可以增加患者体内DCs数量，并诱导具有抗肿瘤效应的细胞毒性T细胞(cytotoxic T lymphocyte，CTL)激活；在胰腺癌小鼠模型中证实，联合使用吉西他滨和DC疫苗可以促进CD8+T细胞招募，增强CTL介导的肿瘤细胞死亡[27]。近期多中心临床研究也证实DC疫苗与化疗药物在胰腺癌患者治疗中具有协同作用，可以诱导机体产生肿瘤抗原特异性的CTL，改善患者预后[28]。

2．NK细胞的缺失：NK细胞是防御肿瘤细胞的第一道防线，可以释放IL-3、TNF-α、GM-CSF、IFN-γ等细胞因子杀伤肿瘤细胞。胰腺癌细胞可以通过高表达FAS配体与NK细胞表面的FAS分子结合，诱导NK细胞的凋亡[29]。在胰腺癌肿瘤微环境中，与NK细胞活性相关的活化受体NKG2D、 NKp30、NKp46均明显下调；M2型巨噬细胞、肿瘤细胞可产生前列腺素E2抑制NK细胞的活性。因此胰腺癌组织及循环中NK细胞数量及活性均明显下降，且外周血中NK细胞数量及活性与患者预后密切相关[29]。

四、胰腺癌间质对肿瘤免疫的影响

胰腺癌具有丰富的间质成分，肿瘤间质通常伴有大量纤维结缔组织增生，其中肿瘤相关成纤维细胞(cancer associated fibroblasts，CAFs)是发挥免疫抑制功能的主要效应细胞。CAFs免疫抑制机制主要包括：(1)诱导T细胞凋亡与低反应性。CAFs分泌半乳糖凝集素-1可以诱导T细胞凋亡；分泌的TNF-α、MCP-1、TGF-β能够抑制T细胞的增殖活化[30]。(2)抑制免疫细胞对肿瘤细胞恶性表型的识别。CAFs表达CXCL12，可以与肿瘤细胞CXCR4结合，覆盖在肿瘤细胞表面，干扰细胞毒性CD8+T细胞对肿瘤的杀伤。(3)招募免疫抑制细胞。Lo等[31]证实，活化的CAFs通过高表达成纤维细胞激活蛋白-α，经由SDF-1/CXCR4通路招募MDSC和Tregs到达肿瘤部位。此外CAFs还分泌外泌体(CAF-derived exosomes，CDEs)，当CDEs被肿瘤细胞摄取后可以调节肿瘤细胞能量代谢，促进肿瘤细胞生长[32]。

五、针对胰腺癌免疫抑制微环境的相关治疗靶点

随着对胰腺癌免疫抑制微环境认识的深入，肿瘤治疗策略已经不再单纯以癌细胞为中心，同时针对肿瘤细胞以及靶向重塑肿瘤微环境，多靶点多策略联合治疗可以得到更高疗效。Shibuya等[33]发现术前使用化疗药物吉西他滨可以减少Tregs在肿瘤组织中的浸润并改善患者预后。吉西他滨减少脾脏及外周血Tregs的同时可增加TAMs数量，减弱CTL细胞杀伤能力，加用特异性抑制集落刺激因子-1以及趋化因子2可以减少微环境中TAMs ，从而有效提高吉西他滨的疗效[34]。肿瘤组织中PD-1/PD-L1是重要的免疫检查点，抑制肿瘤免疫信号，促进免疫逃逸，因而单独使用PD-1/PD-L1抗体治疗胰腺癌疗效不佳[35]。胰腺癌小鼠模型中联合阻断IL-6和PD-L1可延缓胰腺癌进展并延长小鼠生存期，增强PD-L1抗体疗效[36]。Brooks等[37]证实联合应用新辅助PD -1抗体、吉西他滨和NK细胞检查点CD96拮抗剂可有效减少胰腺癌复发。CTLA4的靶向抗体伊匹单抗和替西木单抗在胰腺癌临床试验中虽未能改善患者预后，但CTLA4抑制剂可以调节肿瘤微环境中Tregs、CD4+T细胞的浸润分布，改善免疫抑制[38]，可能为多策略联合治疗提供新靶点。

综上所述，胰腺癌具有独特的免疫抑制微环境，在肿瘤发生、发展过程中起到重要的推动作用。肿瘤微环境的免疫抑制机制可能是未来免疫治疗的潜在靶点，尤其在目前胰腺癌缺乏有效治疗手段，生存率低下的背景下，针对胰腺癌的免疫治疗是非常有前景的；进一步研究胰腺癌免疫逃逸机制，明确免疫系统与胰腺癌的发生、发展及转移等生物学行为的联系，对寻找新的免疫治疗靶点，探索新的治疗策略，提高胰腺癌的治疗效果和患者生存率等方面都具有重要的现实意义。

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