自噬對腫瘤免疫微環(huán)境的調(diào)控作用及其相關(guān)治療策略

姚慶娟 綜 述，孫龍昊，何向輝 審 校

（天津醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院普通外科,天津300052）

自噬廣泛的影響著包括炎癥反應(yīng)，獲得性免疫，免疫監(jiān)視和惡性腫瘤在內(nèi)的多種生理和病理過程，發(fā)揮著重要的調(diào)控作用[1-3]。異常的自噬活性被認(rèn)為是腫瘤的一個(gè)重要特點(diǎn)，在腫瘤發(fā)生、進(jìn)展、存活和治療反應(yīng)等多方面發(fā)揮關(guān)鍵的作用[4]。一般來說，自噬可幫助細(xì)胞維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，應(yīng)對外界的代謝和治療應(yīng)激，排除毒性廢物和代謝副產(chǎn)物[5]。而在惡性腫瘤中，自噬與腫瘤微環(huán)境中各個(gè)組分相互作用，發(fā)揮著復(fù)雜甚至截然相反的調(diào)節(jié)作用。免疫細(xì)胞是腫瘤微環(huán)境中重要的組成成分，其與腫瘤生長的相互作用及針對其的免疫治療策略是目前腫瘤研究的熱點(diǎn)之一。本文將就自噬對于腫瘤免疫微環(huán)境的調(diào)控作用及其相關(guān)治療策略進(jìn)行綜述。

1 自噬對腫瘤的雙向調(diào)節(jié)作用

自噬與腫瘤微環(huán)境相互作用，發(fā)揮著復(fù)雜甚至矛盾的調(diào)節(jié)作用。一方面，自噬在腫瘤發(fā)生的過程中發(fā)揮著抑癌作用。在正常上皮細(xì)胞中自噬缺陷可以通過增強(qiáng)氧化應(yīng)激和基因組不穩(wěn)定促進(jìn)腫瘤發(fā)生，但同時(shí)也上調(diào)編碼抗氧化和藥物代謝酶的基因[6]。自噬缺陷還可干擾原癌基因誘導(dǎo)的細(xì)胞衰老，導(dǎo)致腫瘤祖細(xì)胞的無限制增殖[7]。另一方面，一旦惡性表型確立，自噬則作為存活機(jī)制為快速增殖的腫瘤細(xì)胞提供營養(yǎng)物質(zhì)，促進(jìn)腫瘤進(jìn)展[8]。

自噬對于腫瘤微環(huán)境中抗腫瘤免疫反應(yīng)也發(fā)揮著雙向調(diào)節(jié)作用。一方面，在自噬活性上調(diào)的腫瘤微環(huán)境中可見更多的細(xì)胞毒性T細(xì)胞和更少的調(diào)節(jié)性T細(xì)胞浸潤[9]，提示自噬增強(qiáng)與抗腫瘤免疫激活相關(guān)，而下調(diào)自噬可能通過削弱免疫監(jiān)視促進(jìn)腫瘤生長。另一方面，腫瘤快速增長會(huì)導(dǎo)致核心部分的缺氧和壞死，誘導(dǎo)樹突狀細(xì)胞和巨噬細(xì)胞等抗原遞呈細(xì)胞（APC）在腫瘤局部的募集和激活[10]。上調(diào)自噬可幫助缺氧和饑餓的腫瘤細(xì)胞應(yīng)對代謝應(yīng)激，清除受損的線粒體，抑制局部炎癥反應(yīng)，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞存活以促進(jìn)腫瘤進(jìn)展。除腫瘤細(xì)胞自身以外，系統(tǒng)和局部的自噬反應(yīng)也會(huì)影響腫瘤相關(guān)炎癥和免疫反應(yīng)。骨髓細(xì)胞中的自噬缺陷可增強(qiáng)促腫瘤炎癥反應(yīng)并削弱其抗原遞呈功能。反之，激活自噬可抑制促腫瘤炎癥反應(yīng)，增強(qiáng)抗腫瘤免疫活性。腫瘤微環(huán)境中自噬與免疫的交互作用共同影響著腫瘤發(fā)生、進(jìn)展和對免疫治療的反應(yīng)。

2 自噬對抗腫瘤免疫反應(yīng)的激活作用

獲得性免疫反應(yīng)依賴于CD4+T細(xì)胞和CD8+T細(xì)胞分別識別被MHC II和MHC I分子遞呈的外源性和內(nèi)源性抗原表位肽。自噬在APC中可促進(jìn)MHC II和MHC I分子的抗原遞呈作用[11]。APC攝取外源性腫瘤抗原后，自噬促進(jìn)其轉(zhuǎn)運(yùn)、消化并負(fù)載至MHC II分子，最終被轉(zhuǎn)運(yùn)至質(zhì)膜并遞呈給CD4+T細(xì)胞。自噬還可促進(jìn)MHC I分子對腫瘤抗原在內(nèi)的外源性抗原的交叉遞呈，從而激活抗原特異性CD8+T細(xì)胞。由于應(yīng)激狀態(tài)下蛋白酶體功能減弱，抗原表位肽無法被運(yùn)送至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)并負(fù)載于MHC I分子，自噬介導(dǎo)的交叉遞呈對于T細(xì)胞激活至關(guān)重要。腫瘤患者的轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)中可見功能減弱的APC，其自噬水平代償性升高以增強(qiáng)其對腫瘤抗原表位肽向MHC I分子的交叉遞呈。自噬還可提高M(jìn)HC I分子對IFN-γ的反應(yīng)以增強(qiáng)交叉遞呈[12]。自噬還可增強(qiáng)瀕死腫瘤細(xì)胞中的腫瘤抗原向細(xì)胞外釋放，從而間接促進(jìn)交叉遞呈。

自噬還可以進(jìn)一步調(diào)節(jié)淋巴細(xì)胞分化和功能多樣性。缺乏線粒體自噬可導(dǎo)致幼稚T細(xì)胞數(shù)量顯著減少，而成熟T細(xì)胞的生存也需要自噬維持。自噬還可通過限制固有免疫細(xì)胞分泌IL-1β間接影響Th17細(xì)胞極化。肝細(xì)胞自噬缺陷導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)脂肪滴積聚，促進(jìn)亞油酸釋放，導(dǎo)致肝臟CD4+T細(xì)胞耗竭，從而誘導(dǎo)免疫抑制性腫瘤微環(huán)境，促進(jìn)腫瘤進(jìn)展[13]。T細(xì)胞依賴和非依賴性抗體反應(yīng)同樣需要自噬，否則會(huì)引起內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激導(dǎo)致T細(xì)胞死亡[14]。因此，自噬可抑制促癌炎癥反應(yīng)，促進(jìn)獲得性免疫反應(yīng)以抑制腫瘤生存和進(jìn)展。

3 自噬與腫瘤細(xì)胞免疫原性死亡

隨著對于腫瘤生物學(xué)和腫瘤免疫學(xué)研究的深入，腫瘤免疫治療也獲得了很大進(jìn)步。腫瘤免疫治療手段包括：腫瘤疫苗，嵌合抗原受體表達(dá)T細(xì)胞，雙特異性抗體和免疫檢查點(diǎn)抑制劑[15]?？偟膩碚f，所有的手段的目的都在于增強(qiáng)細(xì)胞毒性T細(xì)胞對于腫瘤細(xì)胞的殺傷能力和靶向性。然而，腫瘤細(xì)胞會(huì)通過各種手段逃避免疫監(jiān)視，主要手段包括：下調(diào)MHC表達(dá)，招募和擴(kuò)增調(diào)節(jié)性T細(xì)胞，以及誘導(dǎo)T細(xì)胞無能。隨著相關(guān)研究的深入，筆者也發(fā)現(xiàn)了一些針對免疫逃逸的治療策略，如免疫檢查點(diǎn)抑制劑。細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞相關(guān)蛋白4（CTLA-4）和程序性死亡蛋白1（PD-1）被稱為免疫檢查點(diǎn)，均為活性T細(xì)胞表達(dá)的抑制性受體，CTLA-4與CD28協(xié)同刺激受體競爭性結(jié)合APC表達(dá)的B7分子，但與CD28的正性刺激作用不同，CTLA-4抑制T細(xì)胞增殖并誘導(dǎo)死亡。阻滯CTLA-4可解除其負(fù)性調(diào)節(jié)作用，增強(qiáng)抗原介導(dǎo)的T細(xì)胞激活。PD-1可與腫瘤細(xì)胞、骨髓細(xì)胞和免疫抑制性漿細(xì)胞等表達(dá)的程序性死亡配體1和2（PD-L1和PD-L2）結(jié)合，從而誘導(dǎo)活性CD8+T細(xì)胞無能[16]。對PD-1或PD-L1阻滯可激活CD8+T細(xì)胞的細(xì)胞毒性反應(yīng)，直接靶向腫瘤抗原。雖然靶向CTLA-4或PD-1的免疫檢查點(diǎn)抑制劑可有效治療轉(zhuǎn)移性皮膚黑色素瘤，非小細(xì)胞肺癌和腎細(xì)胞癌，但其在其他很多腫瘤中并未顯出顯著效果。即使在黑色素瘤這種對免疫檢查點(diǎn)抑制劑高度敏感的免疫原性腫瘤中，也僅有不超過50%的患者可以獲得完全緩解。治療失敗的原因并不完全清楚，但可能與腫瘤抗原的釋放及遞呈不足有關(guān)，目前一般通過聯(lián)用檢查點(diǎn)抑制劑和免疫原性死亡（ICD）誘導(dǎo)劑來解決這一問題，而這一反應(yīng)高度依賴于自噬過程[17]。

ICD可激活免疫系統(tǒng)，誘導(dǎo)腫瘤抗原釋放，并被APC攝取及遞呈，最終激活T細(xì)胞的細(xì)胞毒性反應(yīng)清除腫瘤[18]。很多傳統(tǒng)抗腫瘤藥物包括：蒽環(huán)類藥物、奧沙利鉑和環(huán)磷酰胺等都可誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞ICD。放療和部分溶瘤病毒也可以誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞ICD[19-20]。瀕死細(xì)胞可產(chǎn)生并在細(xì)胞表面暴露3種主要危險(xiǎn)相關(guān)分子模式（DAMP），包括鈣網(wǎng)蛋白、ATP和核高遷移率族蛋白B1（HMGB1）。ICD誘導(dǎo)劑可能通過刺激內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激導(dǎo)致鈣網(wǎng)蛋白轉(zhuǎn)移至細(xì)胞膜，暴露于細(xì)胞表面，鈣網(wǎng)蛋白結(jié)合CD91后釋放信號招募吞噬細(xì)胞攝取瀕死腫瘤細(xì)胞，在腫瘤微環(huán)境中激活細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞。同時(shí)，熱休克蛋白70（HSP70）和90（HSP90）進(jìn)一步促進(jìn)APC成熟以及抗原交叉遞呈[21]。ICD也可引起ATP釋放，在腫瘤微環(huán)境中招募免疫細(xì)胞，這一過程同樣依賴于自噬激活。細(xì)胞外ATP通過嘌呤受體P2Y2招募巨噬細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞吞噬瀕死的腫瘤細(xì)胞，通過結(jié)合嘌呤受體配體門控離子通道7（P2X7），激活細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞反應(yīng)?；熆梢訟TP濃度依賴模式通過激活自噬在腫瘤微環(huán)境中招募不同的免疫細(xì)胞：ATP濃度＜1 μmol/L時(shí)，ATP主要結(jié)合于P2Y2以誘導(dǎo)單核細(xì)胞浸潤；ATP濃度＞100 μmol/L時(shí)，ATP主要結(jié)合于P2X7以激活NLRP3炎癥小體，刺激IL-1β分泌，招募細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞[22]。抑制自噬可減少ATP的釋放并削弱對免疫細(xì)胞的招募。HMGB1對于化療藥物誘導(dǎo)結(jié)直腸癌ICD激活抗腫瘤免疫也非常重要。ICD腫瘤細(xì)胞釋放的HMGB1與抗原遞呈細(xì)胞上的TLR4作用，增強(qiáng)細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞的浸潤，結(jié)合免疫檢查點(diǎn)抑制劑可進(jìn)一步增強(qiáng)抗腫瘤作用[23]。HMGB1-TLR4信號通路又可激活NLRP3炎癥小體，進(jìn)一步增強(qiáng)細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞的抗腫瘤反應(yīng)。在乳腺癌中，腫瘤標(biāo)本LC3II斑點(diǎn)增多并可見HMGB1的患者腫瘤微環(huán)境中可見更多免疫細(xì)胞浸潤，并提示患者無轉(zhuǎn)移生存和乳腺癌特異性生存較好[24]。放化療可通過誘導(dǎo)自噬反應(yīng)引起黑色素瘤細(xì)胞表面甘露糖-6-磷酸受體的增加，使腫瘤細(xì)胞對細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞的細(xì)胞溶解作用更加敏感[25-26]。自噬在促進(jìn)腫瘤抗原和DAMP釋放中發(fā)揮關(guān)鍵作用，刺激腫瘤細(xì)胞自噬對于ICD至關(guān)重要[27]。ICD過程中，負(fù)載腫瘤抗原、HSP和DAMP的自噬小體被完整的釋放至細(xì)胞外并被抗原提呈細(xì)胞攝取，促進(jìn)抗原遞呈細(xì)胞的成熟、激活和抗原交叉遞呈。敲除腫瘤細(xì)胞ATG5、ATG7和BECN1等自噬基因可抑制腫瘤細(xì)胞被化療藥物殺死后釋放DAMP，從而削弱抗腫瘤免疫反應(yīng)。自噬也可控制磷脂酰絲氨酸（PS）的暴露，促進(jìn)死亡的腫瘤細(xì)胞被吞噬并遞呈腫瘤抗原。但是，自噬依賴性DAMP和抗原釋放的具體分子機(jī)制還不清楚。

4 自噬促進(jìn)腫瘤免疫治療

自噬可抑制早期腫瘤發(fā)生，但對于進(jìn)展期腫瘤的作用仍有爭議。在部分腫瘤中，自噬可促進(jìn)腫瘤進(jìn)展影響患者預(yù)后，自噬抑制劑可有效應(yīng)用于這部分腫瘤的治療[28]；但在另一些腫瘤中，自噬抑制并不能阻滯腫瘤生長[29]，自噬可介導(dǎo)腫瘤抗原和DAMP釋放，刺激腫瘤抗原交叉遞呈，具有高自噬水平的腫瘤可見更多細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞浸潤，這些結(jié)果提示應(yīng)用自噬抑制劑進(jìn)行抗腫瘤治療有待商榷，應(yīng)用自噬抑制劑治療可能會(huì)幫助這部分腫瘤逃脫免疫監(jiān)視，損害機(jī)體的抗腫瘤免疫反應(yīng)，而聯(lián)合應(yīng)用免疫檢查點(diǎn)抑制劑和自噬抑制劑可能引起副反應(yīng)抵消部分免疫反應(yīng)和自噬抑制的抗腫瘤作用[30]，促進(jìn)腫瘤進(jìn)展。

因此，筆者可考慮通過增強(qiáng)自噬以抑制促腫瘤炎癥反應(yīng)和誘導(dǎo)抗腫瘤免疫反應(yīng)發(fā)揮其抑癌作用，但是直接控制自噬過程并不容易，大多數(shù)自噬誘導(dǎo)劑并不能直接且特異性地激活自噬通路，而可能同時(shí)影響多條其他通路。間接的自噬誘導(dǎo)劑包括一些抑制能量產(chǎn)生和代謝通路的抑制劑，例如：熱量限制類似物、自噬抑制性乙酰轉(zhuǎn)移酶抑制劑和自噬激活性組蛋白去乙酰酶誘導(dǎo)劑；二甲雙胍及相關(guān)雙胍類藥物；雷帕霉素及其衍生物，這些藥物中大部分都具有抗衰老和抗腫瘤特性[31]。由于腫瘤是一類年齡相關(guān)性疾病，因此通過飲食和藥物性的熱量控制可以延長壽命，增強(qiáng)抗腫瘤活性，抑制腫瘤進(jìn)展并不意外，這一治療策略的關(guān)鍵在于如何獲得顯著的治療效果。為了達(dá)到這一目的，熱量限制類似物需要與免疫原性化療藥物合用以誘導(dǎo)ICD，其中熱量限制類似物不應(yīng)具有免疫抑制功能，而聯(lián)用的免疫原性化療藥物也應(yīng)使用無骨髓抑制作用的小劑量，其聯(lián)用不應(yīng)增加免疫抑制作用。另一個(gè)誘導(dǎo)自噬的導(dǎo)致的潛在并發(fā)癥是自噬可能減弱ICD通過誘導(dǎo)DAMP釋放而導(dǎo)致的NLRP3炎癥小體激活。由于IL-1β對于ICD介導(dǎo)的樹突狀細(xì)胞成熟和抗原遞呈非常重要，抑制IL-1β產(chǎn)生會(huì)影響這一過程。為解決這個(gè)問題，筆者可以聯(lián)用IKKβ拮抗劑等p62抑制劑，IKKβ拮抗劑可增加腫瘤細(xì)胞對化療和放療誘導(dǎo)細(xì)胞死亡的敏感性[32]。筆者希望自噬增強(qiáng)劑可通過聯(lián)合免疫原性化療藥物和免疫檢查點(diǎn)抑制劑增強(qiáng)腫瘤免疫治療的效果，進(jìn)一步的研究應(yīng)圍繞這些藥物聯(lián)用策略對抗腫瘤免疫的反應(yīng)展開。

自噬對于抗原特異性T細(xì)胞也非常重要，但其作用也同樣復(fù)雜。腫瘤疫苗中大多數(shù)疫苗佐劑都是通過NLRP3炎癥小體激活來發(fā)揮其免疫刺激作用，而自噬會(huì)削弱NLRP3炎癥小體激活。除非聯(lián)用p62激活抑制劑，否則系統(tǒng)性使用自噬增強(qiáng)劑可能降低腫瘤疫苗的作用。我們也可通過抗體-藥物偶聯(lián)或者配體包被的納米顆粒直接且特異性地將自噬增強(qiáng)劑投遞至腫瘤細(xì)胞，實(shí)現(xiàn)特異性的自噬激活。

5 結(jié)語

自噬在腫瘤進(jìn)展過程中發(fā)揮著復(fù)雜甚至矛盾的作用，雖然目前自噬相關(guān)的臨床實(shí)驗(yàn)多圍繞自噬抑制展開，但是自噬增強(qiáng)對于腫瘤微環(huán)境中抗腫瘤免疫的激活作用不可小覷。筆者希望自噬增強(qiáng)劑可單藥或聯(lián)合免疫原性化療藥物及免疫檢查點(diǎn)抑制劑等方式特異性提高自噬水平，增強(qiáng)腫瘤免疫治療的效果，進(jìn)一步的研究應(yīng)圍繞藥物聯(lián)用策略和特異性投遞方式展開。