中性粒细胞胞外诱捕网在膀胱癌中的研究进展△

2022-11-18徐希张振声许传亮

癌症进展 2022年16期

徐希，张振声，许传亮

海军军医大学第一附属医院泌尿外科，上海 200433

膀胱癌（bladder cancer，BC）是世界范围内常见的泌尿系统恶性肿瘤之一，2019年BC在美国男性恶性肿瘤患者中占6%，其发病率居全部恶性肿瘤第4位[1]。超过70%的BC患者表现为非肌层浸润性膀胱癌（non-muscle-invasive bladder cancer，NMIBC），其余为肌层浸润性膀胱癌（muscle-invasive bladder cancer，MIBC），两者的术后复发率均超过20%[2]。中性粒细胞胞外诱捕网（neutrophil extracellular trap，NET）于2004年首次被发现，是一种主要由中性粒细胞释放的网状结构[3]。肿瘤微环境中的中性粒细胞可通过释放NET影响肿瘤生长，这种机制在BC中很常见[4]。本文对NET的构成和功能及其对BC作用的研究进展进行综述。

1 NET的构成和功能

中性粒细胞是宿主对细菌和真菌感染的第一道免疫防御屏障，在炎症和免疫反应中发挥重要作用[5]。中性粒细胞受到外界刺激几分钟后，逐渐出现核小叶减少、染色质聚集、核膜内外层分离、细胞质内颗粒解体。然后核膜分裂成小泡，细胞核和细胞质融合，细胞体积缩小，细胞膜破裂，释放NET[6]。NET的释放过程被称为中性粒细胞胞外诱捕网凋零（neutrophil extracellular trap apoptosis，NETosis），可由多种药物和促炎介质诱导[7]，其中白细胞介素（interleukin，IL）-8是人类中性粒细胞发生NETosis最显著的诱导趋化剂[8-9]。

NET由DNA组成松散骨架，其成分还包括基质金属蛋白酶9（matrix metalloproteinase 9，MMP9）、中性粒细胞弹性蛋白酶（neutrophil elastase，NE）、组织蛋白酶G（cathepsin G，CG）和髓样过氧化物酶（myeloid peroxidase，MPO）等[10]。NET可能通过激活淋巴细胞、树突状细胞和巨噬细胞导致组织损伤、自身免疫性疾病和慢性炎症疾病[11]。除了作为一种防御机制来捕获和杀死原核微生物，NET还参与了多种人类疾病的发生过程，包括血栓形成、痛风和胆结石等[12]。

2 NET对肿瘤的作用

NET被证明具有抗肿瘤和促肿瘤两种相互对立的作用[13]。NET的重要成分MPO和NE释放并进入肿瘤细胞后，可使磷脂酰肌醇3-羟激酶（phosphatidylinositol 3-hydroxy kinase，PI3K）的活跃程度发生改变，影响肿瘤细胞信号转导，高浓度的MPO和NE对肿瘤细胞具有细胞毒性，减少其释放会导致NET功能由抗肿瘤向促肿瘤转化[14]。在小鼠恶性肿瘤模型中，多种实验方法已证实NET的形成在促进肿瘤转移、唤醒休眠的肿瘤细胞和介导免疫抑制方面发挥作用[15-16]。一方面，在肿瘤微环境中NET会产生大量趋化因子，保护转移性肿瘤细胞免受免疫介导的细胞毒性的影响[17]；另一方面，NET具有很强的黏附性，可以吸附病原体和血小板，在肿瘤细胞转移过程中提供了促进肿瘤细胞黏附的血管内网络[18]。

NET促进肿瘤转移主要通过5个步骤来完成[19]：①NET降解细胞外基质，如MMP9和CG可以降解肿瘤细胞外基质，为肿瘤转移做准备[20]。②NET捕获循环肿瘤细胞（circulating tumor cell，CTC），使这些细胞从原发肿瘤部位或转移部位脱落进入循环系统，从而逃避免疫攻击[21]。③NET促进免疫逃逸，如NET可以在免疫细胞和CTC之间形成屏障，NET及其溶解产物也能够抑制体内免疫细胞的正常功能，从而协助CTC逃避免疫识别[22]。④NET可通过调节钙黏蛋白破坏血管壁完整性，使肿瘤细胞外溢，促进肿瘤细胞向远处器官转移[23]。⑤NET可促进血管生成，NET中的各种组件如MMP9、CG和NE可以诱导血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）表达，促进肿瘤生长、转移和血管生成[24]。

3 NET在BC治疗中的作用

BC被认为是高度免疫原性恶性肿瘤，中性粒细胞对免疫系统具有抑制和激活双重作用，反映宿主的炎症和免疫反应[25]。Nie等[26]研究认为，调节性细胞死亡（regulatory cell death，RCD）在BC的发生发展中具有重要作用，RCD通路受到各种内外环境的刺激，在各种信号分子的控制下诱导细胞死亡或允许细胞存活，从而影响肿瘤进展或治疗效果，其中NET的作用尤其重要。Liu等[27]研究发现，BC微环境中存在大量的中性粒细胞浸润，高浓度的NET浸润与不良结局相关。de Andrea等[28]将MPO、瓜氨酸化组蛋白、IL-8蛋白和CD8+T细胞共染色，采用多重免疫荧光法识别人类肿瘤组织中的NET，通过此方法发现BC中NET密度与IL-8蛋白表达呈正相关，与CD8+T细胞密度呈负相关。这些结果均说明NET可能在BC进展和治疗方面发挥作用。

3.1 NET与膀胱内卡介苗（Bacillus Calmette-Guérin，BCG）灌注治疗

膀胱内BCG灌注已成为NMIBC最有效的免疫治疗方法，可有效降低术后复发率和肿瘤进展率[29]。然而，BCG相关的不良反应和不耐受限制了其应用，因此了解膀胱内BCG灌注对肿瘤的作用机制可以为BC的免疫治疗提供新的策略[30]。中性粒细胞是BCG免疫治疗有效的必要条件，多形核中性粒细胞（polymorphonuclear neutrophil，PMN）是人类固有免疫的第一道防线，是膀胱内BCG灌注治疗后出现的主要白细胞亚群[31]。BCG诱导的NET有助于抑制肿瘤细胞生长，特别是在使用BCG的初期，在BCG、炎症因子和肿瘤细胞存在的情况下，活化的PMN可以刺激自噬途径并释放NET，自噬还能调节NET的形成，诱导活性氧和NET的产生[32]。

在BCG治疗过程中，PMN的生物功能包括促进细胞运动、增殖和生存等，其产生的各种细胞因子、趋化因子和NET通过影响其他免疫细胞或肿瘤细胞，在炎症和免疫反应中发挥重要作用，并在BCG治疗的早期形成肿瘤免疫微环境（tumor immune microenvironment，TIME）[33]。Liu等[34]研究发现，BCG诱导的NET具有双重效应，具体包括NET的直接效应和NET刺激的间接效应，NET的直接效应通过细胞毒性作用、诱导细胞凋亡、阻止细胞周期进程、抑制肿瘤细胞向膀胱环境迁移等表现出来，而间接效应是NET通过刺激免疫反应、募集T细胞和巨噬细胞阻止肿瘤生长。

3.2 NET与BC的放射治疗

超过40%的侵袭性BC患者倾向于选择非手术治疗，如放射治疗表现出良好的肿瘤治疗效果[35]。Menon等[36]研究发现，BC患者的TIME在放射治疗中具有关键作用。辐射引起的炎症会导致中性粒细胞快速进入TIME，免疫细胞的浸润和促炎细胞因子的释放可以在长时间内维持免疫反应，通过形成NET影响肿瘤进展[37]。基于放射治疗患者的局部免疫反应，循环中性粒细胞的持续高浓度也与BC患者的预后相关[38]。

Shinde-Jadhav等[39]研究使用相同肿瘤基因型的小鼠BC模型，发现在接受放射治疗的小鼠TIME中NET沉积增加，通过抑制NET可以改善整体辐射反应。在体外，高迁移率族蛋白B1（high mobility group box B1，HMGB1）可促进NET形成；在体内，抑制HMGB1和NET均可显著延缓肿瘤生长。而在部分BC患者中观察到NET，这些患者对放射治疗没有反应，并且在放射治疗后BC持续进展。这些发现确定了NET可以作为提高放射治疗疗效的潜在靶点，进一步探索NET在放射治疗中的作用及与肿瘤相关蛋白的相互作用是有必要的，可以确定放射治疗的时机。

4 NET在BC治疗中的作用机制

肿瘤分级、临床分期、淋巴管和血管扩张等常被作为BC的预后指标。然而，目前使用的预后标志物在预测肿瘤进展、复发、转移和治疗反应方面作用有限[40]。NET与CD15、MPO和瓜氨酸化组蛋白H3共同染色后可被明显观察到，在BC的进展过程中NET可被定量地检测[28]。因此，对组织和血清中的NET进行动态评估可为BC治疗效果的预测提供依据。

NETosis过程可在不同水平上进行治疗性阻断，例如IL-8可以被单克隆抗体中和，C-X-C趋化因子受体（C-X-C motif chemokine receptor，CXCR）1/2抑制剂可以延缓NETosis，这些研究正在进行临床试验[41-42]。应用NET的抑制剂或降解剂治疗肿瘤正在被探索，例如肽基精氨酸脱亚氨酶4（peptidyl arginine decoagulase 4，PAD4）能够将精氨酸转化为瓜氨酸，从而引起染色质发生变化，而PAD4缺乏的中性粒细胞不能产生NET[43]。这些研究说明根据NET的发生机制研究治疗肿瘤的靶向药物是可行的且具有广阔的前景。