胰腺癌抑制性免疫微环境促进肿瘤细胞化疗耐药的研究进展

综述 审校

胰腺癌是最具侵袭性的恶性肿瘤之一。我国最新流行病学资料显示，胰腺癌年新发病例约9.22万，占全国恶性肿瘤新发病例的2.42%，为恶性肿瘤发病的第10位。我国胰腺癌年死亡病例约8.11万，占全部恶性肿瘤死亡的3.53%，为恶性肿瘤死亡原因的第6位[1]。在2019年美国癌症协会发布的数据中，胰腺癌5年生存率为9%，是生存率最低的肿瘤[2]。即使在早期确诊并接受根治性治疗，患者5年生存率也仅为34%[3]。现阶段胰腺癌化疗药物以吉西他滨为主，常联用白蛋白结合型紫杉醇、替吉奥等药物[4]。这些药物不仅可直接作用于肿瘤细胞，还可间接影响免疫功能，如改变免疫细胞的比例、功能，作用于免疫抑制通路等[5]。近年来，化疗药物与肿瘤免疫微环境的相互作用已成为胰腺癌研究的热点问题，本文针对胰腺癌微环境的免疫抑制状态，及其与化疗药物之间作用机制做一综述，旨在优化现有化疗方案。

1 胰腺癌的抑制性免疫微环境

肿瘤微环境（tumor microenvironment，TME）包括肿瘤细胞、免疫细胞、肿瘤相关成纤维细胞、内皮细胞、细胞外基质、生长因子、炎症因子及特殊的理化环境。其中，肿瘤细胞与免疫细胞在肿瘤发展中相互制约。癌变早期，免疫细胞杀伤大量肿瘤细胞，随着肿瘤细胞持续增殖、重塑免疫原性、建立肿瘤微环境，大量免疫抑制细胞被招募聚集，最终，免疫抑制的微环境形成、肿瘤细胞实现免疫逃逸。胰腺癌微环境中的免疫抑制细胞主要包括肿瘤相关巨噬细胞细胞（tumor-associated macrophages，TAMs）、肿瘤相关中性粒细胞（tumor-associated neutrophils，TANs）、骨髓源性抑制细胞（myeloid-derived suppressor cells，MDSCs）、调节性T细胞（regulatory T cells，Tregs）、调节性B细胞（regulatory B cells，Bregs）等[6-7]。其免疫抑制机制主要包括：上调抗肿瘤免疫细胞的免疫抑制受体（如CTLA-4、PD-1）表达；分泌免疫抑制性可溶性介质，如IL-10、TGF-β；抑制免疫细胞对必需代谢底物（如色氨酸、精氨酸）的利用等[5]。有研究已证明，在胰腺癌发生早期，就有以TAMs、MDSCs、Tregs为主的免疫抑制细胞的浸润[8]。

2 胰腺癌TME中免疫抑制细胞

2.1 TAMs

肿瘤相关巨噬细胞可分为两类：抗肿瘤的选择性M1型巨噬细胞（M1）和促肿瘤的选择性M2型巨噬细胞（M2）。有研究已证明，外周循环及肿瘤内TAMs增加、M2极化均提示胰腺癌预后不良[9]；肿瘤内M1/M2比例升高提示患者生存期较长[10]，瘤周高水平的TAMs提示化疗反应差的可能性大[11]。

M1、M2均由CD11b单核细胞（即M0）分化，表达CD68、CD11b；M1还特异性表达CD38、CD80、CD86，M2表达CD163、CD206、半乳糖凝集素（Galectin3）等分子[12]。早期胰腺癌TAMs以M1为主，随着微环境中IL-4、IL-10、IL-13、肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor，TNF-α）、低氧诱导因子-1α（hypoxia inducible factor-1α，HIF-1α）积累，TAMs逐渐向M2极化[13-14]。

在胰腺癌中，M1作用于诱导型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase，iNOS），促进细胞外一氧化氮（NO）、瓜氨酸积累，驱动Th1抗肿瘤反应。M2促进精氨酸酶（arginase，Arg）分解细胞外精氨酸，代谢产物鸟氨酸和尿素积累可增强免疫抑制[12-15]；M2表达CCL18作用于PITPNM3（又名Nir1）激活NF-κB，促进肿瘤细胞表达VCAM-1，增强肿瘤细胞糖酵解及增殖、侵袭转移能力，同时持续招募TAMs维持免疫抑制微环境[16]。胰腺癌腹膜转移患者的腹水存在以M2为主的TAMs，M2经TLR4/IL-10通路增强肿瘤细胞运动、上皮间质转化，促进胰腺癌腹膜转移，该机制也是诱导化疗耐药的原因之一[17]。TAMs还可与其他免疫抑制细胞协同发挥作用。M2型巨噬细胞在细胞表面表达PD-L1直接抑制细胞毒性T淋巴细胞（cytotoxic lymphocyte，CTL）；也可募集Treg细胞间接抑制T细胞功能[3]。

2.2 TANs

胰腺癌肿瘤微环境中还存在骨髓来源的CD11b+CD14-CD15+CD66b+中性粒细胞，即TANs。CXCR2+TANs积累常提示胰腺癌预后不良。CXCR2及ELR+趋化因子（包括CXCL1、CXCL2、CXCL5、CXCL8）可招募TANs聚集并启动激活。CXCR2+TANs与CXCR2+TAMs存在相互作用，TAMs数量减少可增加TANs招募[18]。

2.3 MDSCs

骨髓来源抑制性细胞包括单核细胞相关骨髓来源抑制细胞（monocytic myeloid-derived suppressor cells，M-MDSCs）、粒细胞相关骨髓来源抑制细胞（granulocyte-like myeloid derived suppressor cells，GMDSCs）。G-MDSC表型为CD11b+CD14-CD15+CD33+HLA-DR-，M-MDSCs表型为CD11b+CD14+CD33+HLADR-[19]。外周 MDSCs可被 IL-2、IL-6、IL-33、PGE2、VEGF等招募至肿瘤[13]，胰腺癌微环境、外周循环中MDSCs数量增加提示预后不良[9]。

MDSCs能促进肿瘤细胞PDL1表达[20]，也与微环境中多种免疫细胞存在相互作用。MDSCs表达IL-4、IL-13作用于IL-4Rα，激活STAT6促进M2极化；它抑制巨噬细胞表达IL-10，并被巨噬细胞诱导降低抑制性细胞因子IL-2表达[13]。MDSCs还可作用于T细胞。MDSCs分泌IL-2增强精氨酸代谢间接抑制T细胞功能[21]；也能直接抑制T细胞激活通路关键酶，促进CD4+T细胞转化为Th2、Treg[9]；还可通过接触淋巴细胞释放活性氧，促进周围细胞氧化应激、抑制T细胞CD3 ζ链表达、促进Treg分泌IL-10[13]。微环境中GM-CSF促进G-MDSCs分泌IL-10，上调Arg、iNOS、VEGF、IL-6、IL-1b，减少T细胞浸润[22]。MDSCs还能增加Breg数量[23]。但也有研究表明，MDSCs可分化为树突状细胞发挥抗肿瘤免疫作用[13]。

2.4 Tregs

调节性T细胞可存在于生理条件下，是外周血中的抑制自身免疫反应的T细胞亚群，通常定义为CD4+CD25+CD127-Foxp3+T细胞。肿瘤细胞表达IL-6激活JAK2/STAT3通路，诱导Foxp3表达并促进Tregs聚集[24]；也可直接表达Foxp3促进CCL5转录招募Tregs聚集[25]；局部HIF-1α也可诱导招募[13]。有研究已证明，胰腺癌微环境、外周循环中Treg细胞数量增加均提示预后不良[9]。

Tregs表达CTLA-4与CD28竞争性结合B7，减少T细胞激活[26]；还分泌TGF-β、IL-10等抑制性细胞因子，直接抑制效应T细胞功能和增殖，TGF-β反作用促进Foxp3上调，增加Treg数量[9]。

2.5 Bregs

胰腺癌微环境中存在CD1dhiCD5+Bregs，表达IL-10、TGF-β发挥免疫抑制作用[23]，可被IL-10、IL-35、CXCL13招募，BTK通路激活[27]。Bregs在胰腺癌中抑制T细胞功能，促进Tregs分化[28]。

3 胰腺癌TME中的免疫细胞

除免疫抑制细胞，肿瘤微环境还存在大量抗肿瘤表型免疫细胞，也发挥不可忽视的作用。树突状细胞（dendritic cells，DC）作为抗原递呈细胞将抗原呈递至CD4+、CD8+T细胞，启动特异性免疫。在免疫抑制微环境中，DC的成熟、增殖明显受到抑制。胰腺癌患者外周、肿瘤内DCs数量与生存期呈正相关[14]。自然杀伤细胞（natural killer cell，NK）是 CD3-CD56+CD16+非特异性杀伤细胞，在肿瘤进展过程中持续增殖，其数量与生存期呈正相关[14]。微环境中高水平的IL-2促进NK细胞分泌IFN-γ等多种免疫调节性细胞因子，同时NK细胞对IFN反应降低[29]。细胞毒性T淋巴细胞是激活的CD8+T细胞，可分泌IFN-γ直接杀伤肿瘤细胞[9]。辅助性T细胞（helper T cell，Th）是重要的免疫调节细胞，可分为抗肿瘤Th1、促肿瘤Th2两个亚型。Th1分泌IL-2、IFN-γ、IFN-α、TNF-β等细胞因子协助T细胞抗肿瘤，发挥免疫监视功能。胰腺癌TME中Th2/Th1比例升高提示总生存期缩短[9]，CD4+、CD8+T细胞与Treg之比是胰腺癌独立预后因素[10]。

4 化疗药物对免疫细胞的作用

现阶段，以吉西他滨为基础的化学治疗依旧是治疗胰腺癌的重要手段。化疗药物往往直接抑制肿瘤细胞增殖，但基础研究也表明，这些药物可直接或间接作用于免疫细胞，改变肿瘤微环境、影响治疗效果。

4.1 吉西他滨对免疫细胞的作用

吉西他滨是脱氧胞嘧啶类似物，现广泛应用于多种实体肿瘤的化学治疗，是胰腺癌化疗的一线用药。吉西他滨不仅可抑制肿瘤细胞增殖、代谢，还能作用于免疫细胞。吉西他滨可改变免疫细胞的数量、比例。胰腺癌模型鼠行根治性切除手术后，予吉西他滨辅助化疗，切缘浸润的CD11b+Gr1intF4/80int的P2亚型MDSCs大量减少，同时局部TAMs减少、NK细胞增加[30]；同样，患者在吉西他滨化疗期间，TAMs、G-MDSCs、Tregs、Th细胞减少，CTL 增加[19，31]。吉西他滨能增加肿瘤细胞免疫原性物质释放，招募CD123+浆细胞样DCs、CD11C+DCs和CD14+单核细胞聚集[32-33]。吉西他滨可增强免疫细胞的功能。吉西他滨促进TAMs表面分子HLA-DR、CD40、CCR7上调及CD163、CD206下调，诱导M1极化[11]；它还能减少IL-2、IL-10、TGF-β等细胞因子，抑制M2作用[32]。

但也有研究表明吉西他滨发挥了免疫抑制功能。吉西他滨促进肿瘤细胞表达RIP1、RIP3、MINCLE，增加免疫抑制细胞M2、MDSCs、Tregs，减少T、B细胞[34]；它还能诱导肿瘤细胞分泌IL-8，作用于巨噬细胞表面受体CXCR1、CXCR2，激活NF-κB通路，增强巨噬细胞迁移、增殖能力；也能诱导M2极化，促进Arg-1、TGF-β1表达[35]。吉西他滨能上调肿瘤细胞GM-CSF表达，促进髓系祖细胞分化为MDSCs[22，36]。

4.2 白蛋白结合型紫杉醇对免疫细胞的作用

白蛋白结合型紫杉醇是结合纳米化改构白蛋白的紫杉醇新剂型，是晚期胰腺癌的首选用药。药物中的白蛋白结合血管内皮细胞表面的gp60促进其对白蛋白的摄取，间接将药物转入肿瘤。白蛋白结合型紫杉醇还可与肿瘤细胞表面的gp20同源受体SPARC结合，向胞内转运药物[37]。SPARC密度与吉西他滨联合白蛋白结合型紫杉醇化疗患者生存期相关，但也有研究发现两者并无关系[38-39]。白蛋白结合型紫杉醇可增强IFN-γ作用，促进NK细胞增殖、耗尽CD45RO+记忆T细胞，但联合使用吉西他滨会失去对NK细胞的作用[40]。另外，白蛋白结合型紫杉醇可增加肿瘤内吉西他滨药物浓度，两药联用可上调ROS、抑制胞苷脱氨酶（cytidine deaminase，CDA），增强吉西他滨作用[41]。

5 免疫细胞对化疗药物的作用

免疫细胞在肿瘤治疗中也发挥着促进化疗耐药的作用。TAMs及其外泌体miR-365上调肿瘤细胞内CDA，增强吉西他滨代谢，抑制caspase-3凋亡通路，促进肿瘤耐药[42-43]。TAMs分泌TGF-β1上调肿瘤细胞Gfi-1表达，Gfi-1结合启动子区抑制CTGF、HMGB1表达，降低肿瘤细胞对吉西他滨的敏感性[44]。TAMs表达IGF作用于IGF1受体促进吉西他滨、白蛋白结合型紫杉醇的化疗耐药；IGF受体的激活也可反作用增加M2数量[45]。免疫细胞也可增强化疗作用。TAMs胞饮白蛋白结合型紫杉醇，诱导M1极化，并通过TLR-4途径与IFN-γ协同诱导iNOS表达，增强抗肿瘤作用[37]。

综上，化疗药物能作用于肿瘤免疫微环境，而微环境中的免疫细胞也能影响化疗药物作用。TAMs、TANs、MDSCs、Tregs、Bregs等免疫抑制细胞不但能直接抑制CTL、NK等杀伤细胞，还可相互作用、增强抑制性因子作用、招募更多免疫抑制细胞聚集，进而使肿瘤细胞实现免疫逃逸。吉西他滨、白蛋白结合型紫杉醇等化疗药物虽然可一定程度抑制这些免疫抑制细胞的功能，但很多研究也证明化疗药物也可增强其功能。化疗药物引起的免疫抑制也是化疗药物耐受的机制之一。但目前尚无研究证实化疗药物引起的免疫抑制、免疫细胞数量比例变化是否与药物敏感性有关，需进一步在基础转化研究中验证两者关系以优化临床化疗方案。