嗜酸性粒细胞在肿瘤免疫微环境中的作用研究进展
2022-06-08王思羽王宽松
王思羽,王宽松
(1.中南大学湘雅医学院,湖南 长沙 410013;2.中南大学基础医学院病理学系,湖南 长沙 410008)
近年来,对于恶性肿瘤的发生发展机制及对免疫治疗的应答反应,逐渐由独立的肿瘤组织扩展到肿瘤组织和肿瘤免疫微环境(tumor immune microenvironment,TIME)的联合作用,其中免疫和炎症因素具有关键作用,对各组分的了解和认知有助于探索新的治疗策略、开发合适的生物标志物模型、避免免疫治疗耐药[1]。针对TIME 中一些组分的预后及治疗意义已有一系列研究,如对于中晚期胃癌患者,具有更高比例CD8+CD279+淋巴细胞的TIME 对免疫治疗显示更好疗效[2];胃癌黑色素瘤小鼠模型中,过表达IL-12 抑制CD4+T 细胞表面PD-1 的表达,起控制肿瘤生长作用[3];前列腺癌中,M2 型巨噬细胞的浸润降低雄激素受体抑制剂治疗的疗效,造成肿瘤耐药[4];生物信息学分析表明,TIME 中IL-33 上调IFN-γ 表达,改善多种肿瘤预后[5]。免疫治疗如免疫检查点调节剂、过继免疫细胞治疗等,其靶点、标志物和治疗效果受TIME 影响[6]。嗜酸性粒细胞(eosinophils,EOS)是白细胞的一种,成熟后核常分2~3 叶,胞质含粗大的橘红色嗜酸性颗粒,内含能分解组胺的组胺酶、灭活白三烯的芳基硫酸酯酶、破坏寄生虫的阳离子蛋白等,通常在过敏反应及寄生虫感染中起作用,也参与TIME 的组成[7]。以往针对TIME 组分和肿瘤发展、治疗的研究多关注巨噬细胞、淋巴细胞等,对EOS 的研究主要集中在EOS 与TIME 中各组分,如肿瘤细胞、血管淋巴管、免疫细胞的相互作用,以及肿瘤患者EOS 水平对预后的影响分析,而对EOS 影响疗效和预后的机制及EOS 对于治疗的意义少有相关研究。因此,本文对EOS 的生理功能、对不同肿瘤的影响、在TIME 中参与的相互作用作一综述,以提供针对TIME 中EOS 的免疫治疗思路和策略。
1 EOS的形成、特殊组分与生理学功能
1.1 EOS的发生与迁移
EOS 由骨髓中的CD34+多能干细胞分化而来,其分化、成熟受多种转录因子和细胞因子调控,其中最重要的是转录因子GATA-1 和细胞因子IL-5、IL-3 和粒细胞- 巨噬细胞集落刺激因子(granulocyte-macrophage colony-stimulating factor,GMCSF)也在髓样前体干细胞向EOS 的分化中起重要调控作用[7]。成熟EOS 释放入血液,随后大多迁移到组织中,生理状态下以呼吸道、消化道、泌尿生殖道黏膜组织为主,炎症状态下也可迁移至肺和皮肤,该过程受多种细胞因子、黏附分子和趋化因子及其他介质的调控[8]。
EOS 的渗出和迁移分为激活、血管内皮上的滚动、黏附、和向组织的趋化。选择素介导EOS黏附;IL-4 和IL-13 导致血管内皮细胞黏附分子1(vascular cell adhesion protein 1,VCAM-1) 表达增加, 随后由EOS 表达的黏附分子β1 整合素(integrins β1,VLA-4)介导,黏附到血管壁。活化的2 型辅助性T 细胞(T helper type 2,Th2) 释放IL-3、IL-5、IL-13 等细胞因子,提高嗜酸性粒细胞趋化因子、膜辅蛋白(monocyte chemotactic protein,MCP)、 T 细胞正常表达和分泌刺激因子(regulation on activation normal T-cell expressed and secreted,RANTES)的表达,这些介质参与EOS 的组织迁移。除此之外,包括肥大细胞、角质形成细胞、皮质细胞和成纤维细胞在内的多种细胞分泌一系列介质对EOS 起趋化作用,包括脂质介质,如血小板激活因子(platelet activating factor,PAF)、白三烯B4、C4、前列腺素(prostaglandin)D2、补体因子5(complement factor 5)等。目前一些相关疾病的新治疗方法是基于抑制上述过程[9]。EOS 释放的颗粒内容物,可引起组织损伤,促进炎症进展,也可导致和加重过敏反应[10]。因此,EOS 具有重要的生理学功能,是过敏反应和免疫反应等过程中极为重要的细胞。
1.2 EOS所含颗粒及可溶成分
EOS 胞内主要有两种类型的颗粒,即初级颗粒和特殊颗粒,颗粒中的大量碱性蛋白质使EOS胞质呈嗜酸性。早幼粒细胞阶段出现EOS 初级颗粒,含有Charcot-Leyden 结晶蛋白和疏水蛋白半乳糖凝集素10(galection-10),后者可能在Treg 介导的免疫调节中起作用[11]。特殊颗粒本质为特化的溶酶体,携带大量细胞毒性碱性蛋白,主要碱性蛋白(major basic protein,MBP)位于颗粒的核心,其外围基质含嗜酸性粒细胞源性神经毒素(eosinophil-derived neurotoxin,EDN)、嗜酸性粒细胞阳离子蛋白(eosinophil cationic protein,ECP)和嗜酸性粒细胞过氧化物酶(eosinophil peroxidase,EPX)及一系列细胞因子、趋化因子[7]。MBP 通过干扰细胞膜表面的电稳态发挥细胞毒性作用,最终导致膜通透性改变,同时MBP 也是肥大细胞脱颗粒的触发因素之一;EPX 促进过氧化物产生,介导病原体的裂解。体外实验证明,EDN 具有抗人免疫缺陷病毒活性[12],EDN 和ECP 可剂量依赖性地降低呼吸道合胞病毒[13]和甲型流感病毒[14]的感染性。同时EDN 和ECP 会损伤脑和外周神经的轴索和髓鞘,对中枢和周围神经系统具有神经毒性[15],ECP 还可诱导小脑颗粒细胞和星形胶质细胞凋亡[16];EPX 促进过氧化物产生,介导病原体的裂解。这些细胞毒性蛋白在抗感染反应中对抗并杀灭病原体,造成宿主组织损伤,且具有潜在的抗瘤作用。EOS 含脂质体,合成血栓素、白三烯、前列腺素等花生四烯酸衍生物,在气道炎症和急性超敏反应中起作用[10]。EOS 还可分泌神经营养因子如神经生长因子(nerve growth factor,NGF),神经肽如P 物质,血管活性肠肽(vasoactive intestinal peptide,VIP),如IL-3、IL-4、IL-31,趋化因子如eotaxin、RANTES、PAF 等[9,17],这些可溶成分介导细胞间的信号传递,并起活化和趋化作用。
2 EOS在TIME中的作用
TIME 由肿瘤细胞、肿瘤相关成纤维细胞及其分泌的基质蛋白、血管内皮细胞、免疫细胞、及一系列细胞因子、趋化因子、细胞外基质组成[18]。肿瘤细胞通过基因突变和生长信号自分泌,增强肿瘤前信号通路的表达,激活一系列信号级联反应,促进异常细胞因子分泌,从而招募免疫细胞和改变其表型、活性[19]。基质细胞、周细胞、肌成纤维细胞等与免疫细胞表现旁分泌相互作用,通过NOTCH,VEGF,TGFβ 和JAK/STAT 信号传导来塑造微环境[20]。TIME 的组成会影响肿瘤的发展与疗效,例如乳腺癌实验模型中,双酚A 通过干扰肿瘤免疫微环境中细胞和细胞因子变化,诱导乳腺癌转移[21];卵巢癌免疫检查点抑制治疗的疗效受TIME 和肿瘤组织基因组异质性影响[22];对于非小细胞肺癌,不同的基因突变亚型导致不同的TIME 组成特征,对其预后具有预测价值[23]。微环境中各细胞成分营养和代谢的相互干扰也会影响肿瘤发展,且针对特异度代谢途径具有治疗意义[24]。因此,肿瘤组织不是孤立的,有关肿瘤发展及治疗方法的研究应关注其所在的TIME 整体,包括各组成成分的表型、活性和相互作用。肿瘤相关组织嗜酸性粒细胞(tumor-associated tissue eosinophilia,TATE)作为TIME 的组成成分,参与塑造TIME,并与肿瘤组织具有广泛的相互作用。一方面,EOS 直接作用于肿瘤细胞,或者通过对免疫细胞、细胞外基质(extracellular matrix,ECM)的调节及影响肿瘤组织血管生成,发挥间接作用;另一方面,TIME 通过对EOS 免疫表型的塑造,细胞因子及其他介质对EOS 的作用,促进EOS 的增殖存活,趋化至肿瘤相关组织,增强或削弱抗原呈递功能[25],促进或抑制EOS 募集其他免疫细胞[26],其具体效应因不同TIME 而异。
2.1 EOS对不同肿瘤的作用
不同来源、不同解剖位置、原发或转移性及不同疾病阶段肿瘤的循环EOS 水平不同,EOS 组织浸润情况也不一样,EOS 对肿瘤组织发挥促进或抑制的作用,其数量与肿瘤的症状及预后正相关或负相关。按肿瘤形态,可分为实体瘤和非实体瘤,后者多为淋巴造血系统恶性肿瘤[27]。
非实体瘤主要包括造血系统肿瘤,2021年世界卫生组织将其分类为前体淋巴造血系统肿瘤、成熟B 细胞肿瘤、成熟T 细胞和NK 细胞肿瘤、霍奇金淋巴瘤及组织细胞和树突状细胞肿瘤[28]。EOS在不同性质恶性肿瘤中来源不同,在干细胞性和骨髓生成性肿瘤中,EOS 来源于恶性克隆;而在淋巴肿瘤和反应性状态中,多由相关细胞因子触发增殖和聚集[29]。Verstovsek 等[30]针对标准疗法无效的高嗜酸性粒细胞综合征、慢性嗜酸性粒细胞白血病,采用CD52 抗体降低外周血EOS 绝对计数和百分比,起到一定疗效,EOS 是上述疾病的发病机制之一。Andersen 等[31]发现,以样本EOS 水平中位数0.16×109/L 为参考值,血液EOS 计数向两端偏离均与升高的造血系统恶性肿瘤病死率相关,具体表现为EOS>0.16×109/L 时与骨髓增殖性肿瘤相关,而小于0.16×109/L 与急性髓系白血病、骨髓增生异常综合征相关性更强。肥大细胞白血病(mast cell leukemia,MCL)是系统性肥大细胞增多症更具侵袭性的恶性形式,在系统性肥大细胞增多症中多伴有外周血EOS 增加,EOS 增 加MCL风险[32]。Wong 等[33]通过体外培养多发性骨髓瘤细胞系,发现EOS 通过非依赖于外泌体或增值诱导配体(a proliferation-inducing ligand,APRIL),且独立于IL-6的方式促进恶性浆细胞增殖。 霍奇金病(Hodgkin's disease,HD)中外周血EOS 上升被认为是良性预后因素[34],但Andersen 等[35]2013年的一项研究显示,严重EOS 增多症发生霍奇金淋巴瘤风险显著增加。而淋巴结EOS 与预后相关性存在争议[36]。组织EOS 增多症仅在HD 的部分亚型中出现,在结节硬化型HD 中为不良预后的指标[37]。HD采用PD-1 抑制治疗,高EOS 水平对应更长的无进展生存期[38]。对于非霍奇金淋巴瘤,EOS 水平可作为抗CD19 嵌合抗原受体T 细胞(chimeric antigen receptor T-cells,CAR-T)免疫治疗的生物标志物,高EOS 水平预示更好疗效和预后[39]。但又有研究[40]表明,非霍奇金淋巴瘤的一种,弥漫大B 细胞淋巴瘤中,EOS 浸润程度高者预后不良(表1)。
表1 EOS在非实体瘤中上/下调情况及预后、临床价值Table 1 Upregulation/downregulation,and prognostic and clinical value of EOS in non-solid tumors
实体瘤体现为有形肿块,可触及或可通过CT扫描、X 线摄片等方式检测到。一些临床研究观察到EOS 与预后存在一定相关性,体外试验确认了EOS 对实体瘤具有促进或抑制的作用,在不同类型实体瘤中具有不同的表现。近年来一系列研究表明,口腔鳞状细胞癌(oral squamous cell carcinoma,OSCC)中TATE 与肿瘤发展及预后具有一定关联,但统计学分析得出的结论不尽相同。2002年Dorta等[41]评估分析OSCC 患者TATE 程度对预后的影响,认为强烈的TATE 增多是OSCC 预后的独立有利因素。2009年Oliveira 等[42]在 对43 例OSCC患者 研 究分析中发现,相对于早期患者较低的TATE 水平,晚期患者TATE 明显升高,但结果显示TATE 与OSCC 患者5年或10年生存率无明显关联。2012年Oliveira 等[43]对临床患者评估表明,TATE 大量浸润是OSCC 患者发生颈部淋巴结转移的显著特征,可作为临床预测因素。2015年Rakesh 等[44]研究发现,强TATE 可作为OSCC 局部区域复发的预测指标,2018年Martinelli-Kläy 等[45]对口腔上皮内瘤变和OSCC 的评估分析得出类似结论,同年Peurala 等[46]对口腔和唇鳞状细胞癌的分析则得出相反结论,认为高TATE 是有利预后的标志。2019年de Paz等[47]、2020年Siddiqui 等[48]均 提 出OSCC 中 高TATE与较低生存率有关,而Sharma 等[49]认为TATE 起抗肿瘤作用,2021年Nishikawa 等[50]认为,头颈部鳞状细胞癌中高TATE 是良好预后的生物标志物。2022年简丹妮等[51]分析头颈部鳞状细胞癌中免疫细胞浸润组成,认为高EOS 构成比与较短生存期有关,李腾艳等[52]对OSCC 患者白细胞表达趋势分析得出类似结论。截然不同的研究结果提示EOS在口腔鳞癌中作用仍不明确,导致此现象的原因可能与EOS 浸润强度评判标准不同、纳入研究的病例数目不足、是否伴有HPV 感染以及分子类型是否一致有关,EOS 对OSCC 的确切影响尚有待大样本、多分层的研究来进一步证实。Lagisetty 等[53]在食管上皮异型增生和食管腺癌进展的各阶段均观察到EOS 水平下降,认为这些免疫细胞的丢失促进了食管腺癌的进展。de Salvo 等[54]借助小鼠模型,发现IL-33 诱导下出现EOS 扩增和肿瘤组织局部浸润,并促进了IL-33 阳性M2 型巨噬细胞扩增,导致慢性胃炎的肠上皮化生,即胃癌的癌前病变。Caruso 等[55]通过观察进展期胃癌超微结构,观察到EOS 对肿瘤细胞有促进自噬的作用,且凋亡的EOS出现脱颗粒[56],颗粒沉积在ECM 和肿瘤细胞中[57],影响TIME 的构成与功能。EOS 在结肠癌中表现抗肿瘤作用。Harbaum 等[58]发现肿瘤周围EOS 和肿瘤组织中EOS 均与更低TNM 分期、更少的肿瘤血管生成和更高生存率相关,其中肿瘤周围EOS 为独立预后因素;Prizment 等[59]得出类似结论。EOS 对结肠癌起抑瘤作用,人胚胎干细胞诱导的EOS 可抑制HCT116 结肠癌细胞在免疫缺陷小鼠体内生长、延长小鼠中位生存时间,并对已形成的肿瘤起抑制作用,其机制可能与EOS 释放EPX、EDN、颗粒酶A 有关[60]。对于结肠癌的早期诊断,一项回顾性分析[61]表明,早期原发性结肠癌患者血EOS、淋巴细胞、中性粒细胞水平均高于健康人,且这三者相互呈正相关,提示血EOS 水平可用于结肠癌的早期筛查。在肝癌中,高TATE 可增强抗肿瘤免疫。IL-33 诱导的EOS 升高可增加NK 细胞活性,延长总生存期[62]。一项对使用索拉菲尼治疗肝细胞癌的患者的基线EOS 水平评估[63]显示,基线EOS水平是生存结局独立预后因素,低EOS 水平预示不良预后。过表达EOS 趋化因子的肝癌组织中,较高的EOS 活性对应较好预后,且EOS 的抗瘤作用与IL-5 的上升有关,对肿瘤生长的抑制作用在阻断IL-5 受体后减退[64]。胰腺癌中高循环EOS 水平亦与较好预后相关[65],但是TATE 除了增强B 细胞功能外,却又促进组织纤维化和组织重塑,介导了癌症发展。肺癌包括肺原发癌和肺转移癌,后者以乳腺癌肺转移较为多见。非小细胞肺癌中EOS等免疫细胞的存在起延长生存期的作用[66],在免疫检查点抑制剂治疗中高EOS 水平可作为更好的临床结局预测生物标志物[67]。肺部结节的良恶性判定有利于早期诊断肺癌,血液指标结合影像检查、病理诊断结果表明,血EOS 升高是恶性肺结节的独立危险因素[68]。血EOS 计数升高是慢性阻塞性肺病(chronic obstructive pulmonary disease,COPD)患者合并肺癌的危险因素,两者症状具有一定重叠,因此血EOS 的计数有利于肺癌的诊断和早筛[69]。对乳腺癌的组织EOS 浸润水平与癌症结局的评估发现,部分肿瘤组织出现TATE 增高,与无病生存期有关,而与总生存期无关[70]。乳腺癌组织EOS 通过血管重塑,介导细胞毒性T 淋巴细胞相关蛋白 4 (cytotoxic T-lymphocyte-associated protein 4,CTLA4)阻断的抗肿瘤作用,且这种作用依赖于T 淋巴细胞和干扰素的产生[71],而循环EOS 可作为乳腺癌的预后标志物,提示更低的复发率[72]。然而,2022年一项研究[73]认为,EOS-淋巴细胞比率与预后呈负相关,EOS 产生的血管内皮生长因子促进肿瘤血管生成,而相应的淋巴细胞减少导致免疫功能下降。对于宫颈癌,TATE 与癌症进展呈正相关,而外周血EOS 水平未显示该种关系[46]。黑色素瘤中EOS 抑制肿瘤生长和肺转移[74],较高的EOS 及ECP 的血清水平与生存期延长相关,且可作为免疫治疗良好疗效的标志物[75]。腹腔注射IL-33 的黑色素瘤模型小鼠肿瘤生长受抑制,这种效应由IL-33/ILC2/EOS 轴介导[76]。对纤维肉瘤小鼠模型的实验表明,EOS 在体内降低甲基胆蒽诱导的纤维肉瘤的发生率,在体外对其具有杀伤作用[77]。 胶质母细胞瘤 (glioblastoma multiforme,GBM)的免疫活性肿瘤和免疫惰性肿瘤主要区别在于后者具有较低EOS 浸润,呈现免疫抑制微环境,因此EOS 在GBM 的肿瘤免疫中起重要作用,与预后改善相关[78]。在甲状腺乳头状癌中也表现为抗瘤作用[79](表2)。
2.2 EOS对TIME的影响
TIME 中的EOS 具有多效性,甚至包括相互冲突的功能,其抗肿瘤活性由不同TIME 决定,而非EOS 内在差异决定[80],EOS 在TIME 中通过直接或间接的方式作用于癌组织。
EOS 释放颗粒物质和可溶介质直接作用于肿瘤细胞,介导细胞溶解、胞膜破坏和细胞凋亡,EOS 也参与ADCC 作用,并具有接触依赖性细胞毒性。EOS 的特殊机制如外泌体分泌、胞外陷阱释放也具有一定作用。体外实验证明EOS 对肿瘤细胞系的直接相互作用。EOS 对B 淋巴细胞具有直接的杀瘤活性,CD2 亚家族受体2B4 激活偶联后,EPX、IFN-γ、IL-4 释放损伤和溶解肿瘤细胞[81]。人外周血EOS 与结直肠癌细胞系共培养,EOS 释放的ECP、EDN 等颗粒物质被结直肠癌细胞所内化,破坏胞膜脂双层;TNF 表现剂量依赖性毒性作用,颗粒酶A(granzyme A,GmzA)促进肿瘤细胞凋亡和坏死,并增强ECP 的细胞毒性,且杀瘤活性以瘤细胞和EOS 的黏附为始动条件,整合素CD11a/CD18 参与黏附过程[60]。ICAM1/LFA1 也 是EOS 与 结直肠癌细胞黏附和发挥杀瘤活性的重要黏附分子,IL-18 可上调其表达[82]。EOS 的裂解细胞作用具有高度特异度。实验表明,来源于人胚胎干细胞(human embryonic stem cell,hESC)、人诱导多能干细胞(human induced pluripotent stem cells,iPSC)的EOS 在体外对结直肠癌、肝癌、乳腺癌细胞体现杀瘤活性,对间充质干细胞、胚胎成纤维细胞、脐带血管和内皮细胞无明显细胞毒性,这种特异度的细胞毒作用可能是由于EOS 的细胞黏附依赖性和靶向脱颗粒[60],即在IL-33 介导ECP、EPX、颗粒酶B 等极化至免疫突触并定向释放,从而使细胞溶解作用具有特异度[83]。除直接的杀伤作用外,嗜酸性粒细胞暴露于CSF 或GM-CSF 可激活针对胸腺瘤细胞以及肥大细胞瘤细胞的ADCC 作用[84]。
EOS 是复杂的相互作用网络的一部分,该网络涉及大量具有免疫活性和非免疫活性的细胞和组织,包括先天淋巴细胞如固有淋巴样细胞(innate lymphoid cell-2,ILC-2)、Th2 细胞、浆细胞以及肥大细胞等,EOS 与多种免疫细胞存在双向细胞因子信号的相互激活及调控。ILC-2 是EOS IL-5的主要来源,而EOS 又可以通过释放IL-4 来维持ILC-2 的活化[85]。ILC-2 一方面产生GM-CSF,驱动EOS 在肿瘤组织的募集和激活,另一方面表面表达PD-1,后者抑制ILC-2 的抗肿瘤反应,因此阻断PD-1 通过促使ILC-2 和EOS 的浸润,起到有效的抗肿瘤作用[75]。黑色素瘤模型中,IL-33/ILC2/EOS 轴抑制肿瘤生长,而肿瘤来源的乳酸降低ILC2 的功能,从而降低EOS 水平和患者生存率[76]。
TIME 中的T 细胞活化需要EOS,Arnold 等[86]发现,EOS 缺陷小鼠皮下接种结直肠癌细胞,TATE水平与肿瘤生长成反比,且这种作用由扩增的CD4+/CD8+T 细胞介导。GM-CSF 升高EOS 的干扰素调节因子(interferon regulator,IFR)-5 表达水平,进而促进肿瘤组织中T 细胞的募集,这种效应被IL-10 所拮抗,因此在GM-CSF 和IL-10 的调节下,EOS 起激活或抑制T 细胞效应,调节微环境平衡。通过局部辐射或IL-5 注射增强肿瘤组织EOS 浸润,可以改善CD8+T 细胞的募集和免疫治疗的疗效[87]。除CD4+/CD8+T 细胞外,EOS 耗竭削弱T 辅助细胞1 型(T helper type 1,Th1) 反应并增强肿瘤负荷[86]。EOS 合成Th1 型细胞因子IFN-γ、Th2 型细胞因子IL-4、IL-5、IL-10,调节Th1 型和Th2 型免疫反应[88]。EOS 参与CAR-T 免疫治疗,Jia 等[39]在小鼠模型中证明,施用CAR-T 免疫疗法的B 系非霍奇金淋巴瘤患者中,较高的基线EOS 计数对应着更好的疗效,提示EOS 提高CAR-T 抗肿瘤疗效,Lai等[89]通过构建小鼠模型证明了在实体瘤的免疫治疗中,EOS 与CAR-T 的协同作用。
EOS 介导了佐剂诱导的脾B 细胞早期活化,MHC II 交联引起的钙动员反应和抗原特异度IgM 产生[90]。对于正常B 细胞,EOS 调节其存活、增殖和Ig 分泌,且外周血EOS 水平与B 细胞数量直接相关[91]。多发性骨髓瘤(multiple myeloma,MM) 中恶性浆细胞生物学行为受所在的骨髓微环境高度影响,其中EOS 促进其增殖。先前小鼠实验报道表明,EOS 通过分泌IL-6 和APRIL,支持骨髓中的长寿命PC 存活[92]。而Wong 等[33]通过MM 细胞系和EOS 的体外共培养实验,认为EOS 是一种可溶性因子,而非外泌体或微粒成分,通过独立于APRIL和IL-6 的机制介导EOS 诱导的增殖,所涉及的信号通路和分子成分仍待进一步研究。
尽管肥大细胞及其介质在实验性和人类肿瘤中的作用仍然存在争议[93],肥大细胞和EOS 之间广泛的双向作用可以影响两者的功能及肿瘤血管、淋巴管生成。活化的肥大细胞释放组胺、腺苷、类胰蛋白酶、PAF 及IL-5 作用于EOS,EOS 分泌ECP、MBP 等阳离子蛋白作用于肥大细胞,此外,两者均可分泌干细胞因子(stem cell factor,SCF)、骨桥蛋白、GM-CSF、LTC4、PGD2、神经生长因子(nerve growth factor,NGF)、血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF-A)。总之,在超敏性疾病和某些实体肿瘤及血液肿瘤中,可以发现肥大细胞和EOS 的分布和作用非常接近[94]。
常规的树突状细胞(dendritic cells,DC)及浆细胞样DC 与肿瘤的良好预后相关,EOS 起诱导DC成熟的作用,参与DC 的募集、激活和功能调节。EOS 释放MBP,增加CD80 等表面标记来诱导DC 成熟[95]。在过敏性肺部炎症的小鼠模型中,EOS 是CCL6 (CCR1 配体) 和巨噬细胞炎症蛋白-1γ(macrophage inflammatory protein-1γ,MIP-1γ)的最主要来源[96]。DC 的肺浸润及CCR1 在DC 上的高表达,与EOS 产生CCL6 和MIP-1γ 同时发生,提示两者显著相关[96]。因此,活化的肺EOS 可能是将CCR1+树突状细胞吸引到炎症部位的关键因素。
实体瘤发展伴随血管重塑和新生成,EOS 产生VEGF、成纤维细胞生长因子(fibroblast growth factor,FGF)、骨桥蛋白、CXCL8、MMP、TGF-β等介质,促进血管生成[97-98],VEGF-A、B 主要介导血管生成,VEGF-C、D 主要介导淋巴管生成。由于EOS 优先浸润于缺氧区域,因此缺氧信号优先传导至缺氧区域,保证肿瘤组织血供而维持其生长[99]。
上皮- 间充质转化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)与肿瘤的侵袭、耐药、转移密切相 关。EOS 产生的TGF-β 和MMP 是促进EMT 发生的主要介质,在嗜酸性粒细胞性食管炎中促进上皮下纤维化,通过过度产生细胞外基质和纤维沉积促进基质重塑[100],这种效应在肿瘤组织中也存在。
2.3 TIME对EOS的表型塑造及功能影响
一系列研究表明,EOS 具有刺激依赖性的细胞因子释放谱和表面受体/配体表达谱,不同刺激来源的EOS 具有不同的生物学特性和功能,EOS 与TIME 之间存在广泛的相互作用。TIME 中多种细胞因子和趋化因子作用于EOS,包括胸腺基质淋巴生成素(thymic stromal lymphopoietin,TSLP)、eotaxin-1、eotaxin-2、eotaxin-3(CCL11、CCL24、CCL26)、IL-3、IL-5、IL-33、GM-CSF、TSLP 等,不同刺激造成EOS 多效性的功能。
Xie 等[25]验证了宫颈癌发展过程中EOS 增加背后机制。实体瘤的发展伴随内部缺氧,促使宫颈癌细胞释放TSLP,一方面,CCL7 分泌增加,趋化并扩增EOS,并通过提高其表面Ki-67 和降低Fas 而促进EOS 增殖存活;另一方面降低EOS 表面共刺激分子表达而削弱其抗原呈递功能,具有这种表型的EOS 促进宫颈癌细胞增殖并抑制其凋亡。
近年来一系列研究表明,IL-33 趋化的EOS 募集发挥促肿瘤和抗肿瘤的两方面作用。乳腺癌的肺转移模型中IL-33 趋化EOS 等免疫细胞趋化至肺,但具有两方面的作用。一方面,促进EOS 和CD8+T细胞在肺部产生CCL5,并促进巨噬细胞产生TNF-α从而增加ST2 受体在NK 细胞上的表达,促进NK 细胞的全身激活和局部募集,促进肿瘤排斥反应[101];另一方面,成纤维细胞来源的IL-33 促进EOS 等免疫细胞的肺部募集,促进Th2 型免疫和肺部的炎性反应,从而促进乳腺癌的肺转移[26]。IL-33 对黑色素瘤具有两方面的作用,一方面,通过促进EOS和NK 细胞的肺部募集增强抗肿瘤免疫,另一方面,降低CD8+T 细胞杀瘤活性和增强Treg 免疫调节作用,促进黑色素瘤肺转移瘤的生长[102]。实验表明,IL-33 和PD-1 阻断剂的联合使用增强ILC-2 和EOS 的脾和肺部浸润而起抗肿瘤效应[75]。
IL-3、IL-5、IL-33 均为EOS 激活剂,但所介导的EOS 活化结果有一定差异。2019年Angulo 等[102]实验表明,相比于IL-3、IL-5,IL-33 活化的EOS 趋化性相对较低,而EOS 黏附性及CD18、CD16b、CD66b 等表面标志物的表达与前者相当。
3 小 结
综上所述,EOS 是TIME 中重要的效应细胞和调节细胞,一系列研究表明EOS 在不同类型TIME中具有促肿瘤和抗肿瘤的双重作用。但是,在同一类肿瘤中,EOS 在外周血中的升高或降低及组织浸润情况并非是确定的,这与样本量和实验设计有一定关系,如目前共培养实验选用的EOS 来自氧供丰富、pH 中性的外周血,而TIME 中EOS 多处于缺氧、酸性和代谢产物积累的环境中,不同环境对EOS 表型的塑造可能是导致实验结果不一致的原因。除此之外,近年国内外研究多集中在EOS水平的诊断价值、预后价值,而EOS 促肿瘤或抗肿瘤表型的确切机制和相关信号通路尚不明确。在研究形式上多为回顾性分析或追踪评估,而组织实验、动物模型、临床试验较少。有关EOS 在TIME 中的作用机制尚待进一步的探讨,明确相关的机制有助于相关治疗策略的提出和药物的研发,具有重要的临床意义。
利益冲突:所有作者均声明不存在利益冲突。