子宫内膜癌免疫微环境的研究进展

李佳琳 冯晓娜 宋继荣 吕敬媛 张宇

(佳木斯大学附属第一医院妇产科,黑龙江 佳木斯 154002)

子宫内膜癌(EC)是欧洲和美国女性最常见的恶性肿瘤,也是全球女性第六大常见癌症〔1〕。绝大多数EC病例发生于50岁以上的女性,被诊断为EC的女性中位年龄为63岁〔2〕。根据美国癌症协会报道,2020年美国约有60 000例EC新发病例,并有超过12 000例妇女死于该疾病〔2〕。EC的主要危险因素是外源性和内源性雌激素过量,有明确证据表明,使用雌激素10年会使发生EC的风险增加10倍〔3〕。此外,血清雌激素水平的升高也会使EC的发病风险增加一倍〔1〕。组织微环境由细胞(如上皮细胞、成纤维细胞、肌成纤维细胞、脂肪细胞、平滑肌细胞、免疫细胞和炎症细胞等)和非细胞的细胞外基质(ECM)组成〔4〕。其中,ECM是生长因子、细胞因子和结构蛋白的存储库,是上皮细胞与周围基质细胞之间串扰产生的结果〔5〕。在正常状态下,细胞可直接或通过ECM间接与其他类型的细胞进行信息交流〔6〕。肿瘤发展是一个多步骤复杂的过程,从最初的致癌刺激开始到癌症的最终表现也需要一个适当的微环境来保证肿瘤细胞不受控制的生存和发展,而这个微环境被称为肿瘤微环境(TME)〔7〕。近年来,TME因其在肿瘤免疫抑制、远处转移、局部耐药和靶向治疗反应中的重要作用而备受关注〔8〕,与大多数癌症一样,TME也在EC的进展中起关键作用〔9〕。本文探讨免疫学机制在EC的TME中研究进展。

1 巨噬细胞在EC中的免疫学作用机制

巨噬细胞是肿瘤间质的主要成分之一,可通过释放多种生长因子、细胞因子和趋化因子促进肿瘤的生长和侵袭。由于巨噬细胞具有表型多样性,因此其在肿瘤中具有促进或抑制癌症进程的双重作用。巨噬细胞通常存在两种基本表型,其中具有细胞毒性的M1型巨噬细胞有抗肿瘤作用,而与伤口愈合和组织修复功能相关的M2型巨噬细胞有促肿瘤作用〔10〕。肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)在EC的肿瘤转化和进展中发挥重要作用。研究发现,与良性子宫内膜相比,EC组织中可检测到高密度的巨噬细胞,且高级别浸润性EC或伴有子宫肌层侵犯的Ⅱ型EC较无浸润性EC有更多的间质M2型巨噬细胞〔11,12〕。Dun等〔11〕也发现,与良性对照组织相比,EC患者的肿瘤和间质组织中的分化簇(CD)68+TAMS总数均显著增加。使用免疫组化的进一步研究发现,随着疾病严重程度的增加,EC间质的巨噬细胞密度显著增加,此外,在比子宫内膜样子宫内膜癌(EEC)更具侵袭性的非子宫内膜样EC中可观察到更高密度的巨噬细胞〔13〕。然而,表达M2型标记物CD163的TAMs密度在不同组织分型EC上不存在差异,这表明在更具侵袭性的EC肿瘤中,浸润的TAMs主要由促炎性M1型巨噬细胞组成〔13〕。研究发现,集落刺激因子(CSF)-1在EC细胞上的表达可促进巨噬细胞的浸润〔11〕。除了被招募的巨噬细胞外,驻留在子宫坏死区域和血管周围区域的巨噬细胞都可通过产生促炎细胞因子如肿瘤坏死因子(TNF)-α、白细胞介素(IL)-1β、IL-6和氧自由基来促进子宫内膜癌变〔14〕。坏死区域的TME以低氧或缺氧为特征,而TAMs在坏死区域的积累可进一步驱动血管生成〔14〕。此外,有研究表明TAMs可通过携带高表达的雌激素受体诱导EC细胞的上皮-间质转化(EMT)〔15〕。在TME中TAMs能够通过分泌外泌体影响T细胞和肿瘤细胞的功能,并进一步调节肿瘤进展〔16〕。Wang等〔17〕最近发现,TAMs 可通过将外泌体转移到 EC 细胞中调节 EC 细胞的EMT和凋亡,而将微核糖核酸(miR)-192-5p过表达于TAMs来源的外泌体中可以明显抑制EC的形成和EMT,提示miR-192-5预修饰TAMs来源的外泌体可能是EC治疗的潜在靶点。缺氧是EC一种侵袭性特征,与肿瘤分级、淋巴结转移和化疗耐药性显著相关。研究发现,在低氧条件下EC细胞可较常氧条件下表达更多的外泌体,且外泌体中miR-21表达量也显著增加,而当将EC细胞与单核细胞共培养后,外泌体中的miRNA-21可转移到单核细胞中,并使其IL-10和CD206的mRNA表达水平明显升高,说明在缺氧条件下EC癌细胞通过传递外泌体中miRNA-21来促进单核细胞向M2型巨噬细胞转化,可能是EC进展中免疫微环境形成的潜在机制〔18〕。

2 淋巴细胞在EC中的免疫学作用机制

肿瘤浸润性免疫细胞是包括黑色素瘤、子宫内膜癌、卵巢癌和结直肠癌在内的一系列肿瘤预后指标,并与EC疾病的严重程度相关〔19〕。特定免疫亚群对EC预后评估存在差异。如在P53野生型和P53异常型EC中,调节性T细胞(Tregs)的数量分别与患者总生存率呈正相关和负相关,表明这些T细胞具有潜在的分子亚型特异性作用〔19,20〕。自然杀伤(NK)细胞是细胞毒性先天性淋巴样细胞,是主要的抗肿瘤效应细胞,其功能被证实在肿瘤进展中发生显著改变。Degos等〔21〕研究发现,NK细胞在浸润性EC肿瘤中缺乏,与招募的CD103-NK细胞相比,肿瘤驻留的CD103+NK细胞可表达更多的共抑制分子,并且这些分子的表达水平会随着EC的严重程度而增加。此外,他们还发现CXC趋化因子(CXCL)-12、CC趋化因子(CCL)-27、IL-1β、IL-6等细胞因子在EC肿瘤微环境中都发生了改变,可导致NK细胞功能降低并抑制NK细胞向肿瘤部位的募集,并使TME中常驻的NK细胞的细胞毒性降低,以上结果提示肿瘤微环境NK细胞表型和功能的重塑可促进EC进程〔21〕。Li等〔22〕对Tregs的研究中发现,EC患者外周血中CD4+Tregs比值显著高于健康女性,且CD4+CD25+CD127-Tregs可分泌大量的IL-10。Kolben等〔23〕证实,在健康人群的子宫内膜组织中几乎不存在Tregs,而EC中Tregs浸润的增加与高分级和总生存率的降低相关。此外,肿瘤细胞与CD4+CD25+CD127-Tregs共培养可导致其侵袭、迁移和活力显著增强,表明TME中Tregs水平的升高可能促进肿瘤生长。研究证实,异常低水平的miR-765可通过激活蛋白脂蛋白(PLP)-2信号通路导致EC的增殖、侵袭、EMT和预后不良,其中作为EC典型危险因素的雌激素/雌激素受体(ER)-β轴可通过调节miR-765/PLP2轴加速肿瘤进程,而CD8+T细胞来源的外泌体可释放高水平的miR-765,并通过miR-765/PLP2轴来限制雌激素对EC的促进作用〔24〕。细胞毒性CD8+T细胞对肿瘤的控制至关重要,它们的存在与多种癌症的良性转归有关〔25,26〕。CD8+T细胞是肿瘤生长的关键抑制剂,它们能够通过穿孔素、颗粒酶(GZ)和其他细胞因子的作用杀死肿瘤细胞〔27〕。在EC中,CD8+肿瘤浸润淋巴细胞(TILs)的存在与更好的预后相关〔28〕。CD8+T细胞对肿瘤控制的贡献在组织驻留细胞(CD103+)和非驻留细胞(CD103-)之间有所不同,其中CD103+细胞与增强的抗肿瘤免疫相关〔29〕。大量CD103+CD8+TILs的存在也与子宫内膜癌预后改善相关〔30〕。Patel等〔31〕研究发现,EC组织中的CD8+T细胞数量远高于邻近的非癌组织,但EC组织CD8+T细胞的颗粒酶(GZ)A、GZB和程序性死亡受体(PD)-1的表达量却明显下降,且其对同种异体靶细胞的细胞毒性杀伤作用也显著降低。进一步研究证实,来自邻近组织和肿瘤组织的CD103-CD8+T细胞,而非CD103+CD8+T细胞主要负责杀死这些靶细胞。此外,EC肿瘤分泌物中包括转化生长因子(TGF)-β在内的免疫抑制细胞因子的水平明显高于非癌组织,表明EC肿瘤微环境通过分泌免疫抑制细胞因子抑制CD8+T细胞的细胞毒性杀伤作用,并导致细胞内细胞溶解分子的表达降低〔31〕。程序性死亡受体(PD)-1是最初在T细胞上发现的一种重要的免疫抑制分子,有助于防止T细胞攻击体内的其他细胞,阻断PD-1的药物可以增强其对肿瘤的免疫反应,导致一些肿瘤生长减缓〔32〕。关于对子宫内膜癌中PD-1的配体程序性死亡配体(PD-L)1表达的研究发现,PD-L1在错配修复缺陷(MMRd)患者中的表达量较高,应用PD-1-阻断抗派姆单抗可在晚期PD-L阳性EC患者中显示出持久的抗肿瘤活性〔33,34〕。

3 趋化因子在EC中的免疫学作用机制

炎症在肿瘤的恶性转化中发挥至关重要的作用。EC基因的突变和激素的改变可促使TME中局部炎症反应的增强,这种显著的改变主要发生于与炎症过程至关重要的基因中〔35〕。在这些基因中,大多数炎症细胞因子与致癌作用有关,其中趋化因子在调节肿瘤细胞活性和黏附方面优先于其他炎症细胞因子〔36〕。趋化因子可由肿瘤细胞和浸润到TME中的白细胞产生,并可对免疫细胞和非免疫细胞发挥影响。趋化因子在肿瘤发生过程中的显著特征是能够调节淋巴细胞向TME的迁移,调节肿瘤免疫反应和增殖,并改变肿瘤细胞的特性〔37〕。趋化因子主要通过以下过程影响肿瘤发展。首先,趋化因子通过抑制细胞凋亡在肿瘤生长中起突出作用〔38〕;其次,趋化因子可促进EMT,是引发转移级联的最关键因素〔39〕;此外,趋化因子在肿瘤相关的血管生成和触发新生血管形成的生长因子的产生中发挥重要作用〔40〕。在有关EC的研究中发现,CXCL12及其受体CXC趋化因子受体(CXCR)4蛋白表达在EC中可发生显著上调〔41〕。Liu等〔42〕证实,69.23%的EC标本中有CXCR4表达,且与正常的子宫内膜相比,EC中CXCR4的表达明显上调。Teng等〔43〕发现肿瘤相关成纤维细胞分泌的CXCL12可通过激活磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/蛋白激酶B(AKT)通路和丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)/细胞外调解蛋白激酶(ERK)通路和增加基质金属蛋白酶(MMP)-2、MMP-9的表达来增加肿瘤细胞增殖、迁移和侵袭性,此外应用CXC12拮抗剂可显著抑制EC细胞的上述恶性行为。既往研究表明,肝激酶(LK)B1基因的缺失可诱导EC的侵袭性,并可导致肿瘤转移的进展〔44〕。Pea等〔45〕研究了由LKB1基因缺失导致的子宫内膜腺癌侵袭表型改变的潜在机制,证明LKB1可通过触发5'-单磷酸腺苷活化蛋白激酶(AMPK)通路调节CCL2的产生,从而导致巨噬细胞向肿瘤微环境的迁移,而当抑制与LKB1突变相关EC中CCL2的表达则可显著抑制肿瘤的进展。此外,抑制其他趋化因子途径也在EC治疗中发挥有益的抗肿瘤作用。用孕酮和骨化三醇治疗EC细胞可降低CXCL1和CXCL2的表达,从而限制EC细胞的扩散和转移〔46〕。利用未分离的肝素(UFH)可显著限制EC中CCL2的释放,导致肿瘤细胞特性的改变,从而抑制EC的进展〔47〕。

综上,一个单一的损伤(如基因突变)并不能导致肿瘤的发生,还需要其随后引发的效应,特别是微环境来源的分子、细胞等驱动肿瘤的进展。高级别或转移性EC长期以来一直与细胞外微环境的实质性变化有关,因此,针对EC微环境靶向临床治疗研究将是更具应用前景的合理策略。