胰腺癌腫瘤免疫逃逸的研究進展

張冰冰 張晶 鄭建明

海軍軍醫(yī)大學附屬長海醫(yī)院病理科，上海 200433

【提要】 腫瘤免疫逃逸是指腫瘤細胞逃脫機體天然免疫和獲得性免疫的識別、殺傷，在體內存活并迅速增殖形成腫瘤的過程。胰腺癌免疫逃逸的主要機制是腫瘤細胞所處微環(huán)境免疫穩(wěn)態(tài)失衡，免疫細胞的種類、數量和功能失調，形成胰腺癌特征性的免疫抑制微環(huán)境。本文主要針對胰腺癌微環(huán)境中的重要免疫細胞導致胰腺癌免疫功能障礙機制的相關進展進行論述。

以往關于胰腺癌發(fā)生機制的研究主要聚焦在腫瘤細胞自身基因和表觀遺傳學的改變，僅針對腫瘤本身的治療，而不能有效改善患者預后。近年來腫瘤微環(huán)境在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中的作用引起研究者的關注。腫瘤微環(huán)境是指由腫瘤細胞、免疫細胞 、腫瘤相關成纖維細胞、間質成分及分泌的細胞因子、趨化因子、生長因子、促血管生成因子等活性遞質共同構成的局部內環(huán)境[1]。胰腺癌的微環(huán)境中免疫細胞處于數量和功能失衡狀態(tài)，免疫抑制作用的調節(jié)性T細胞、髓源性抑制細胞大量存在，有抗腫瘤效應的樹突狀細胞(dendritic cells, DCs)、自然殺傷細胞(natural killer cells, NK)、效應T細胞數量減少，抗腫瘤功能明顯缺陷，形成獨特的免疫抑制微環(huán)境。本文闡述胰腺癌相關免疫細胞促進免疫抑制微環(huán)境的形成機制及其在腫瘤的發(fā)生、進展、轉移、侵襲中發(fā)揮的作用。

一、胰腺癌相關的免疫抑制細胞

胰腺癌相關的免疫抑制細胞在早期癌前病變階段就存在，且隨著腫瘤進展不斷增加，主要包括調節(jié)性T細胞(T regulatory cells, Tregs)、髓源性抑制細胞(myeloid derived suppressor cells，MDSCs)和腫瘤相關巨噬細胞(tumor associated macrophages, TAMs)等[2]。

1．Tregs：Tregs是CD4+T淋巴細胞的一個亞群，表型為CD4+CD25+FoxP3+，是一類控制體內自身免疫反應的免疫細胞。Liu等[3]研究表明，胰腺癌患者外周血和腫瘤組織內Tregs均明顯增多，外周血Tregs的數量與腫瘤TNM分期有關，腫瘤組織內Tregs的數量與胰腺癌患者術后生存率相關。

Tregs作為重要的腫瘤相關抑制細胞之一，通過多種免疫調節(jié)機制抑制機體免疫反應，從而促進腫瘤發(fā)生、發(fā)展。Tregs通過細胞接觸依賴性蛋白途徑或者IL-10、TGF-β等細胞因子直接抑制T淋巴細胞的激活[4]。Tregs表面高表達細胞毒T淋巴細胞相關抗原4，與T細胞表面的CD28分子同源，但其與B7的親和力比CD28高，從而優(yōu)先結合抗原遞呈細胞，競爭性抑制其抗原遞呈作用，干擾效應T細胞活化所必須的協同刺激信號，抑制T細胞活化、增殖[5]。Jang等[6]研究證實，Tregs可以抑制小鼠體內DC的抗原遞呈功能及CD8+T細胞的激活，從而促進腫瘤生長。

2．MDSCs：MDSCs是在腫瘤、感染等病理條件下骨髓細胞分化受阻形成的具有免疫抑制功能的異質細胞群，主要包括不成熟的單核細胞、粒細胞、樹突狀細胞。人類MDSCs公認表型為CD11b+CD33+HLA-DR-MHCⅡ-，根據CD14、CD15分子表達不同可以分為兩大亞群：CD14-CD15+的粒細胞型(granulocytic MDSCs，G-MDSCs)和CD14+CD15-的單核細胞型(monocytic MDSCs, M-MDSCs)[7]。Gabitass等[8]發(fā)現，胰腺癌患者腫瘤組織、外周血和骨髓中MDSCs數量均明顯增多，外周血MDSCs的數量與胰腺癌患者生存率、疾病分期、遠處轉移等密切相關。

MDSCs作為胰腺癌腫瘤微環(huán)境中最重要的免疫抑制細胞群，通過有效地抑制NK細胞和T細胞對腫瘤的殺傷功能抑制機體的抗腫瘤免疫。具體表現為以下4個機制：(1)消耗T細胞、NK細胞增殖所必需的關鍵營養(yǎng)因子。L-精氨酸和半胱氨酸是T細胞、NK細胞合成蛋白的必需氨基酸，MDSCs通過表達高水平的精氨酸酶耗竭腫瘤微環(huán)境中的L-精氨酸和半胱氨酸，干擾T細胞的蛋白合成，并下調T細胞CD3ζ鏈表達，阻斷T細胞的增殖活化[9]。(2)產生活性氧、活性氮和過氧亞硝酸鹽誘發(fā)氧化應激反應。MDSCs產生的活性氧、活性氮可以破壞包括L-精氨酸在內的多種氨基酸、T細胞受體、T細胞活化因子等，進一步抑制T細胞增殖活化[10]。MDSCs產生的PNT通過使CCL2、CCL5等趨化因子硝酸化，從而阻斷CD8+T細胞向腫瘤組織聚集。(3)干擾淋巴細胞的歸巢、遷移。MDSCs通過下調CD4+T、CD8+T細胞的L-選擇素表達，阻止T細胞歸巢，使其難以到達腫瘤微環(huán)境和淋巴結，抑制其抗腫瘤免疫效應[11]。(4)招募并活化調節(jié)性T細胞。MDSCs可以通過轉化生長因子-β、趨化因子受體-5和精氨酸酶-1等方式招募調節(jié)性T細胞到達腫瘤微環(huán)境[12]；同時MDSCs高表達的精氨酸酶-1、IL-10等可誘導T細胞分化成調節(jié)性T細胞，胰腺癌微環(huán)境中缺氧誘導因子-1a高表達，使MDSCs細胞PD-L1表達上調并與T細胞表面的PD-1結合，誘導T細胞凋亡[13]。

3．TAMs：巨噬細胞是一類具有較大異質性的細胞群，根據表型和功能的不同可以分為M1型和M2型。 M1型巨噬細胞可以直接吞噬腫瘤細胞，遞呈腫瘤相關抗原并參與T細胞及NK細胞對腫瘤細胞的殺傷；而M2型巨噬細胞抗原遞呈功能低下，喪失腫瘤殺傷作用，參與誘導免疫抑制反應，此類巨噬細胞即TAMs[14]。Ino等[15]研究發(fā)現，胰腺癌腫瘤組織中浸潤的M1與M2型巨噬細胞比例與患者生存期和預后密切相關，M2型巨噬細胞占比增高通常意味著預后不良。TAMs作為介導免疫抑制效應的重要細胞群，在腫瘤微環(huán)境中可以介導免疫抑制效應，促進腫瘤的免疫逃逸；通過分泌IL -10、PGE-2等細胞因子直接抑制M1型巨噬細胞的細胞毒性；通過分泌TGF-β等免疫抑制因子抑制T細胞、NK細胞的活化和增殖，促進腫瘤免疫抑制微環(huán)境的形成[16]。通過激活Toll樣受體4，誘導胰腺癌細胞產生大量IL-10，從而引發(fā)上皮-間質轉化，獲得侵襲及遷移的能力；通過分泌的基質金屬蛋白酶9(MMP-9)降解細胞外基質，從而使腫瘤細胞突破屏障，促進腫瘤細胞向周圍組織的侵襲和轉移；通過分泌的血管內皮生長因子促進胰腺癌局部淋巴結轉移[17]。Sainz等[18]研究發(fā)現，TAMs分泌的IL-37、ISG15、 IL-17、 EGF、 IL-6、MFGE-8、IL-8等可激活MAPK、STAT3/NF-κB信號通路，促進腫瘤干細胞的自我更新以及侵襲性的增強。

二、胰腺癌相關的促腫瘤免疫細胞

胰腺癌相關的促腫瘤免疫細胞是指在腫瘤環(huán)境中大量聚集活化并通過分泌VEGF、FGF、MMP-9等活性遞質直接促進腫瘤細胞增殖、侵襲和轉移的細胞群，主要包括肥大細胞、中性粒細胞和B淋巴細胞。

1．肥大細胞：肥大細胞是一群來源于骨髓并在外周組織分化成熟的免疫細胞,在胰腺癌患者腫瘤組織中尤其是腫瘤邊界區(qū)域大量聚集。Strouch等[19]研究發(fā)現，腫瘤組織內肥大細胞的數量與胰腺癌患者生存率密切相關。肥大細胞作為促腫瘤免疫重要細胞群之一，可以直接作用于腫瘤細胞外基質促進腫瘤侵襲、轉移，也可以調節(jié)其他免疫細胞促進腫瘤免疫抑制微環(huán)境的形成。

肥大細胞的直接促腫瘤效應的機制是肥大細胞分泌VEGF、FGF、肥大細胞衍生因子等促腫瘤因子，刺激腫瘤細胞生長、維持血管的生成[20]。肥大細胞分泌的MMP-9、MMP-14能夠通過蛋白水解反應分解膠原蛋白等細胞外基質成分、弱化周圍組織；分泌的類胰蛋白酶可以與蛋白酶激活受體2(proteinase activated receptor 2，PAR-2)結合，激活腫瘤細胞表面G蛋白耦聯受體，促進腫瘤細胞分泌VEGF、IL-8等，從而促進腫瘤細胞的侵襲和轉移[21]。此外肥大細胞在抑制腫瘤免疫反應中也有重要作用。肥大細胞可以誘導MDSCs分泌IL-17，進而引起CCL17和CCL22上調，招募Tregs遷移到腫瘤微環(huán)境；分泌的組胺也可以起到招募Tregs的作用，同時組胺可以減少腫瘤細胞中NK細胞受體2D的相關配體，干擾NK細胞對腫瘤細胞的識別和殺傷[22]。

2．B淋巴細胞和中性粒細胞：B淋巴細胞在胰腺癌的癌前病變階段就在病變組織中大量浸潤，并隨著腫瘤進展數量不斷增加。Pylayeva-Gupta等[23]研究發(fā)現，腫瘤細胞可以通過分泌CXCL13招募B淋巴細胞到達腫瘤組織。B淋巴細胞分泌B淋巴細胞活化因子促進腫瘤形成，調節(jié)胰腺癌的上皮-間質轉化，增強腫瘤的侵襲性；分泌大量IL-35促進腫瘤增殖；高表達酪氨酸激酶抑制T細胞對胰腺癌細胞的殺傷。中性粒細胞在腫瘤組織內也大量聚集，并分泌彈性蛋白酶促進胰腺癌上皮-間質轉化、分泌MMP-9促進腫瘤侵襲和血管形成[24]。

三、胰腺癌相關抗腫瘤免疫細胞的缺陷或缺失

1．DCs功能缺陷：DCs是機體最強的抗原遞呈細胞，作為固有免疫和適應性免疫的橋梁，可以識別、處理并通過MHC Ⅰ類或Ⅱ類分子將腫瘤抗原遞呈給CD4+T細胞及CD8+T細胞，激發(fā)適應性免疫應答。腫瘤微環(huán)境中存在的大量IL-10、IL-4、TGF-β、GM-CS等因子可以激活STAT-3通路，抑制DCs的活化和成熟，因此腫瘤患者體內缺乏成熟且功能完善的DCs。手術切除、全身化療、放療或免疫化療等治療手段都可以增加患者循環(huán)中DCs數量并恢復其刺激功能[25]。循環(huán)中DCs計數增高不僅可以延長胰腺癌患者的生存期，而且可以明顯降低胰腺切除手術患者術后感染并發(fā)癥的風險[26]。順鉑或吉西他濱治療后可以增加患者體內DCs數量，并誘導具有抗腫瘤效應的細胞毒性T細胞(cytotoxic T lymphocyte，CTL)激活；在胰腺癌小鼠模型中證實，聯合使用吉西他濱和DC疫苗可以促進CD8+T細胞招募，增強CTL介導的腫瘤細胞死亡[27]。近期多中心臨床研究也證實DC疫苗與化療藥物在胰腺癌患者治療中具有協同作用，可以誘導機體產生腫瘤抗原特異性的CTL，改善患者預后[28]。

2．NK細胞的缺失：NK細胞是防御腫瘤細胞的第一道防線，可以釋放IL-3、TNF-α、GM-CSF、IFN-γ等細胞因子殺傷腫瘤細胞。胰腺癌細胞可以通過高表達FAS配體與NK細胞表面的FAS分子結合，誘導NK細胞的凋亡[29]。在胰腺癌腫瘤微環(huán)境中，與NK細胞活性相關的活化受體NKG2D、 NKp30、NKp46均明顯下調；M2型巨噬細胞、腫瘤細胞可產生前列腺素E2抑制NK細胞的活性。因此胰腺癌組織及循環(huán)中NK細胞數量及活性均明顯下降，且外周血中NK細胞數量及活性與患者預后密切相關[29]。

四、胰腺癌間質對腫瘤免疫的影響

胰腺癌具有豐富的間質成分，腫瘤間質通常伴有大量纖維結締組織增生，其中腫瘤相關成纖維細胞(cancer associated fibroblasts，CAFs)是發(fā)揮免疫抑制功能的主要效應細胞。CAFs免疫抑制機制主要包括：(1)誘導T細胞凋亡與低反應性。CAFs分泌半乳糖凝集素-1可以誘導T細胞凋亡；分泌的TNF-α、MCP-1、TGF-β能夠抑制T細胞的增殖活化[30]。(2)抑制免疫細胞對腫瘤細胞惡性表型的識別。CAFs表達CXCL12，可以與腫瘤細胞CXCR4結合，覆蓋在腫瘤細胞表面，干擾細胞毒性CD8+T細胞對腫瘤的殺傷。(3)招募免疫抑制細胞。Lo等[31]證實，活化的CAFs通過高表達成纖維細胞激活蛋白-α，經由SDF-1/CXCR4通路招募MDSC和Tregs到達腫瘤部位。此外CAFs還分泌外泌體(CAF-derived exosomes，CDEs)，當CDEs被腫瘤細胞攝取后可以調節(jié)腫瘤細胞能量代謝，促進腫瘤細胞生長[32]。

五、針對胰腺癌免疫抑制微環(huán)境的相關治療靶點

隨著對胰腺癌免疫抑制微環(huán)境認識的深入，腫瘤治療策略已經不再單純以癌細胞為中心，同時針對腫瘤細胞以及靶向重塑腫瘤微環(huán)境，多靶點多策略聯合治療可以得到更高療效。Shibuya等[33]發(fā)現術前使用化療藥物吉西他濱可以減少Tregs在腫瘤組織中的浸潤并改善患者預后。吉西他濱減少脾臟及外周血Tregs的同時可增加TAMs數量，減弱CTL細胞殺傷能力，加用特異性抑制集落刺激因子-1以及趨化因子2可以減少微環(huán)境中TAMs ，從而有效提高吉西他濱的療效[34]。腫瘤組織中PD-1/PD-L1是重要的免疫檢查點，抑制腫瘤免疫信號，促進免疫逃逸，因而單獨使用PD-1/PD-L1抗體治療胰腺癌療效不佳[35]。胰腺癌小鼠模型中聯合阻斷IL-6和PD-L1可延緩胰腺癌進展并延長小鼠生存期，增強PD-L1抗體療效[36]。Brooks等[37]證實聯合應用新輔助PD -1抗體、吉西他濱和NK細胞檢查點CD96拮抗劑可有效減少胰腺癌復發(fā)。CTLA4的靶向抗體伊匹單抗和替西木單抗在胰腺癌臨床試驗中雖未能改善患者預后，但CTLA4抑制劑可以調節(jié)腫瘤微環(huán)境中Tregs、CD4+T細胞的浸潤分布，改善免疫抑制[38]，可能為多策略聯合治療提供新靶點。

綜上所述，胰腺癌具有獨特的免疫抑制微環(huán)境，在腫瘤發(fā)生、發(fā)展過程中起到重要的推動作用。腫瘤微環(huán)境的免疫抑制機制可能是未來免疫治療的潛在靶點，尤其在目前胰腺癌缺乏有效治療手段，生存率低下的背景下，針對胰腺癌的免疫治療是非常有前景的；進一步研究胰腺癌免疫逃逸機制，明確免疫系統與胰腺癌的發(fā)生、發(fā)展及轉移等生物學行為的聯系，對尋找新的免疫治療靶點，探索新的治療策略，提高胰腺癌的治療效果和患者生存率等方面都具有重要的現實意義。

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