肿瘤相关抑制性细胞在肿瘤发生发展中的作用

2019-01-04蒋白丽冯建明

中国现代医药杂志 2019年4期

蒋白丽冯建明

由于物理、化学、生物、遗传等多种因素导致机体发生肿瘤时，机体会启动固有免疫应答及适应性免疫应答去杀伤肿瘤细胞，清除异己。肿瘤细胞一方面通过改变自身抗原使机体免疫细胞无法识别，另一方面通过激活肿瘤相关抑制性细胞削弱机体的抗肿瘤免疫。而肿瘤相关抑制性细胞CD4+CD25+调节T 细胞（regulatory T cell，Treg）、髓性前体抑制细胞（myeloid-derived suppressor cell，MDSC）、肿瘤相关的巨噬细胞（tumor-associated macrophage，TAM）及其活化后分泌的细胞因子IL-10（interleukin-10，IL-10）、TGF-β（transforming growth factor-β，TGF-β）和IL-35（interleukin-35，IL-35）组成的抗肿瘤免疫网络，在肿瘤的发生发展中扮演着极为重要的角色，是目前研究热点之一。因此，现就肿瘤相关抑制性细胞在肿瘤发生发展中的作用进行综述。

1 Treg 细胞与肿瘤

1.1 Treg 细胞及其分泌的抑制性细胞因子Treg是一种具有免疫抑制功能的CD4+T细胞亚群，作为重要的肿瘤相关抑制性细胞之一，根据其起源分为天然调节T细胞（natural Treg cell，nTreg）和诱导性调节T细胞（induced Treg cell，iTreg）[1]。nTreg在胸腺分化、发育、成熟，主要作用为抑制CD4+与CD8+T细胞增殖和活化，抑制树突状细胞和单核细胞的功能。iTreg 是静息T 细胞在某些细胞因子诱导下分化而成，主要分为Tr1（type 1 regulatory T cell）、Th3（T helper cell 3）、iTr35（interleukin-35-induced regulatory T cells）3个不同亚群。Tr1细胞是由IL-10、nTreg诱导分化而成，而活化的Tr1细胞反过来又可释放高水平的IL-10，IL-10与其配体结合后通过多条信号转导通路参与对多种免疫细胞及细胞因子的调节[2]。如抑制IL-2、TNF-α、IFN-r 等促炎因子的表达，抑制巨噬细胞的抗原提呈作用等。总之，Tr1细胞和IL-10形成正反馈系统共同参与免疫抑制。而在TGF-β存在的条件下，静息T 细胞亦可被诱导分化为Th3 细胞，其主要通过分泌TGF-β发挥免疫抑制作用。TGF-β不仅可以抑制淋巴细胞的增殖、分泌相应的细胞因子及抑制巨噬细胞活化，而且为介导IL-10 分泌的关键细胞因子。iTr35 是近年新发现的一种iTreg，主要在IL-35 与IL-10 诱导下产生，以分泌IL-35 为特征，通过促进Treg细胞增殖、IL-10分泌抑制Th17细胞分化及IL-17 的产生，参与免疫负性调节[3]。活化的Treg 细胞可以分泌抑制性细胞因子IL-10、TGF-β和IL-35，而IL-10、TGF-β和IL-35 亦可诱导Treg 的分化，共同参与调节机体的免疫应答。

1.2 Treg 细胞介导的肿瘤免疫抑制Treg 通过多种免疫调节机制使自身免疫受损，从而导致肿瘤的发生。研究表明，多种肿瘤患者体内Treg细胞及其分泌的抑制性细胞因子IL-10、TGF-β和IL-35水平均增加[4，5]。Treg 不仅可以通过直接接触抑制效应细胞的免疫应答，而且还可以通过释放细胞因子间接抑制抗肿瘤免疫。肺癌的小鼠模型表明Treg 细胞较正常肺组织增多，且增加的Treg细胞可以抑制CD8+T细胞介导的抗肿瘤免疫，减少颗粒酶A、颗粒酶B、穿孔素及IFN-r 的等效应分子的分泌，抑制其肿瘤杀伤效应[6]。Treg 细胞表面高表达CTLA-4，属于共抑制分子，与CD28分子高度同源，但其与B7的结合力比CD28 高约20 倍，竞争性抑制APC 抗原提呈作用和T细胞增殖、活化[7]。Treg细胞与肿瘤的预后成负相关，即其表达量越多，肿瘤越容易发生转移，预后就越差，这可能与Treg 细胞参与血管新生密切相关。新生血管是肿瘤赖以生长和转移的基础，Treg 细胞可通过合成和分泌促血管生成因子如VEGF、NRP-1、瘦素等促进肿瘤血管新生。此外，Treg 细胞还可以通过IL-10 参与抗肿瘤免疫，研究表明在淋巴瘤、白血病、黑色素瘤等肿瘤患者体内均可检测到IL-10水平异常升高，而高表达的IL-10可抑制抗原递呈细胞（APC）在肿瘤组织的浸润、分化、成熟及对抗原的趋化反应，诱导其表面HLA-Ⅱ类分子低表达或不表达，直接或通过功能缺陷型APC 使CTL处于免疫无能状态，而这种无能T细胞又能分泌TGF-β，加重免疫抑制[8]。TGF-β通过激活其信号通路在许多癌症的浸润、转移及耐药方面均发挥一定作用，包括肺癌、乳腺癌等。新近研究表明TGF-β 诱导蛋白（TGF-β-induced protein，TGFBI）为TGF-β信号转导通路的下游成分，在胃肠道肿瘤TGF-β和TGFBI水平均明显升高[9]。有实验证实IL-35 可以通过诱导Cyclin B、Cyclin D、Cyclin-dependent kinase 2、Cyclin-dependent kinase 4 和降低p27 的表达，促进肿瘤细胞增殖，通过诱导B-cell lymphoma-2、降低TRAILR1 的表达，抑制肿瘤细胞凋亡[10]。Treg细胞与其分泌的抑制性细胞因子之间相互促进，互相牵制，最终导致肿瘤细胞免疫逃逸后肆意生长，不受控制。

2 MDSC 与肿瘤

2.1 MDSC 分型MDSC 是造血系统在髓性分化阶段产生的一类早期髓性细胞群，正常状态下其可迅速分化为粒细胞、DC及巨噬细胞，但在肿瘤、感染等病理状态下，其分化受阻，导致MDSC大量聚积。而增加的MDSC与肿瘤的预后也存在相关关系，Gao等[11]发现在183 例接受根治性切除术的肝细胞癌患者中，MDSC 的数量越多，其早期复发率越高，预后越差。根据其表型不同，MDSC 主要分为粒细胞样MDSCs和单核细胞样DMSCs两个细胞亚群，粒细胞样MDSCs约占总量的3/4，且这两个细胞亚群在免疫抑制中所发挥的作用也不尽相同。粒细胞样MDSCs 在肿瘤免疫逃逸中发挥主要作用。Binsfeld 等[12]研究表明，MDSC 的两个亚群虽然都在多发性骨髓瘤的小鼠模型中起免疫抑制作用，但粒细胞样MDSCs具有更强的抑制潜能。

2.2 MDSC 的抗肿瘤免疫机制MDSC 作为介导免疫抑制效应的重要细胞群之一，MDSC 在肿瘤发生和演进过程中起着举足轻重的作用[13～15]。MDSC 首先在CCL2 等趋化因子的作用下，被募集到肿瘤发生部位，接着在炎性因子的刺激下被活化，而活化的MDSC 不仅可以通过上调精氨酸酶-1、一氧化氮合成酶、PD-L1等抑制T细胞活化和功能，还可以通过多种分子机制如分泌IL-10等细胞免疫抑制细胞因子发挥免疫抑制作用[16]。另外，通过鸡胚绒毛尿囊膜实验证实粒细胞样MDSCs 同样具有促进血管新生的作用，通过新生血管间接促进肿瘤生长[12]。总而言之，MDSC 既可以抑制抗肿瘤免疫反应又可以直接刺激肿瘤细胞的生长和转移。而通过抑制MDSC 信号转导通路STAT（signal transducers and activators of transcription）等可以大大提高肿瘤的免疫杀伤能力，进一步证实了MDSC 通过抑制机体的免疫功能导致肿瘤的快速生长。

3 TAM 与肿瘤

3.1 TAM 来源激活的巨噬细胞可发挥杀瘤效应，但浸润于肿瘤灶的巨噬细胞却丧失其杀瘤作用，反而产生促瘤效应，我们将此类巨噬细胞称为肿瘤相关巨噬细胞（tumor associated macrophage，TAM），即M2型巨噬细胞[17]。在TAM多种趋化因子的作用下，聚集到肿瘤发生部位，IL-10是诱导单核细胞向TAM分化的关键因子，其在肿瘤间质中占有较大比重。TAM 通过抑制肿瘤免疫、促进血管新生等，导致肿瘤的发生，影响肿瘤的分期及预后。

3.2 TAM 的抗肿瘤免疫机制Krneta等[18]发现将自然杀伤细胞（natural killer cell，NK）与来源于小鼠乳腺癌的TAM 体外共培养，结果发现TAM 可诱导CD27loCD11bhiNK细胞亚群的表达来降低NK的抗肿瘤活性，同时还可以通过分泌细胞因子TGF-β实现抑制NK细胞的活化。Costa等[19]的研究表明口腔鳞状细胞癌的患者TAM数量增大并可通过高表达IL-10、TGF-β等免疫抑制因子，抑制T细胞的活化实现其抗肿瘤免疫应答。TAM 作为肿瘤相关抑制细胞成员之一，通过分泌抑制性细胞因子和抑制T细胞、NK 细胞的抗肿瘤活性导致肿瘤的免疫逃逸，导致机体肿瘤的发生发展，而针对TAM的靶向治疗促进了机体的抗肿瘤免疫，也印证其在肿瘤免疫中的作用。

3.3 TAM 与血管新生TAM 可被多种趋化因子募集进入肿瘤所在部位，通过上调或释放促血管生成因子的表达而促进肿瘤的血管生成。新生血管是肿瘤赖以生存的基础，越来越多研究显示在血液系统肿瘤、神经胶质瘤、乳腺癌等多种肿瘤中TAM 的增多与高血管密度呈正相关[20～22]。诱导血管内皮细胞的增殖和迁移最重要的细胞因子为血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF），在很多肿瘤中表达上调，并且其表达产物与肿瘤分期和进展关系密切。血管内皮细胞生长因子受体（vascular endothelial growth factor，VEGFR）由跨膜区、胞外结构域以及胞内的酪氨酸激酶识别区组成，通过胞外结构域与VEGF 结合发生构象改变形成同源二聚体，激活胞内的酪氨酸激酶，从而引发内皮细胞的一系列变化。VEGF与其受体结合后通过一系列信号转导途径，最终引发肿瘤血管新生，促进肿瘤的生长。研究表明基质金属蛋白酶-9（matrix metalloproteinase-9，MMP-9）在多种肿瘤中高表达，且其表达与瘤侵袭转移、预后明显相关[23，24]。MMP是一类蛋白水解酶类，主要参与细胞外基质的代谢，肿瘤细胞外基质是肿瘤细胞转移的主要屏障，而细胞外基质的降解是肿瘤侵袭、转移的必要条件。