Toll樣受體在肺癌中的作用研究進(jìn)展

吳葉丹 綜述，安昌善 審校

(延邊大學(xué)附屬醫(yī)院，吉林延吉 133000)

肺癌是全世界最惡性的腫瘤之一，有研究[1]報(bào)道2012年肺癌為男性癌癥相關(guān)死亡的主要原因，也是導(dǎo)致女性癌癥相關(guān)死亡的第二大原因。但是，肺癌目前仍然缺乏有效的治療方法。肺癌有許多亞型，約80%屬于非小細(xì)胞肺癌(NSCLC)。據(jù)報(bào)道，70%的患者在中晚期才被診斷為肺癌，這使得治療更加困難。如果在早期發(fā)現(xiàn)肺癌，可以獲得較好的預(yù)后。肺癌的主要危險(xiǎn)因素包括高齡、空氣污染和吸煙[2]。國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)2012年的Globocan癌癥研究報(bào)告發(fā)現(xiàn)，2012年全球有180萬新發(fā)肺癌病例和160萬肺癌死亡病例，約占所有癌癥相關(guān)病死率的19%[3]。除了高發(fā)病率和病死率之外，肺癌也存在預(yù)后不良，總的5年生存率低于17%[4]。需要更有效的預(yù)防和治療肺癌的策略。Toll樣受體(TLR)在免疫細(xì)胞上廣泛表達(dá)，在先天免疫系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用。免疫逃逸是癌癥發(fā)展的重要標(biāo)志。慢性炎癥與癌癥之間已確定存在關(guān)聯(lián)，而TLR在腫瘤細(xì)胞的免疫應(yīng)答中起重要作用。在腫瘤細(xì)胞中，TLR的激活可能調(diào)節(jié)下游信號(hào)通路，這些信號(hào)通路在腫瘤發(fā)生和腫瘤進(jìn)展中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

1 TLR

TLR是一種Ⅰ型跨膜受體，最初被認(rèn)為參與胚胎發(fā)育。目前，已發(fā)現(xiàn)10種人類Toll樣受體家族(TLR1～10)。TLR表達(dá)于各種免疫細(xì)胞，主要為抗原遞呈細(xì)胞如巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞和B細(xì)胞，在其他免疫細(xì)胞中，如肥大細(xì)胞、自然殺傷(NK)細(xì)胞、調(diào)節(jié)性T細(xì)胞、單核細(xì)胞、中性粒細(xì)胞和嗜堿性粒細(xì)胞亦有少量表達(dá)[5]。其中，TLR1、TLR2、TLR4、TLR5、TLR6位于細(xì)胞表面，TLR3、TLR7、TLR8、TLR9位于細(xì)胞內(nèi)囊泡中。每個(gè)TLR都含有跨膜結(jié)構(gòu)域，胞外結(jié)構(gòu)域和胞漿TIR結(jié)構(gòu)域。TLR識(shí)別的配體具有特異性，分為來自細(xì)菌、真菌、病毒及原生動(dòng)物的病原相關(guān)分子模式(PAMP)和通過受損組織和癌癥治療中死亡細(xì)胞釋放的內(nèi)源性配體，即危險(xiǎn)相關(guān)分子模式(DAMP)。DAMP可以是細(xì)胞組分或應(yīng)激誘導(dǎo)的基因產(chǎn)物，包括細(xì)胞外基質(zhì)組分、細(xì)胞外蛋白、細(xì)胞內(nèi)蛋白和核酸，可通過觸發(fā)TLR的活化向免疫系統(tǒng)提供預(yù)警信號(hào)[6-7]。

近年的研究表明，TLR兼有促腫瘤及抗腫瘤作用，抗腫瘤作用可以直接引起腫瘤細(xì)胞凋亡或激活有效的抗腫瘤免疫反應(yīng)。已發(fā)現(xiàn)的TLR激動(dòng)劑是通過間接激活耐受宿主免疫系統(tǒng)破壞癌細(xì)胞而誘導(dǎo)強(qiáng)烈的抗腫瘤活性。因此，TLR受體激動(dòng)劑或拮抗劑可能成為一種對(duì)抗癌癥的新策略。

2 TLR信號(hào)通路

當(dāng)TLR與配體結(jié)合時(shí)，信號(hào)傳導(dǎo)始于兩個(gè)受體鏈的二聚化，TLR二聚體從MyD88家族招募銜接蛋白以啟動(dòng)下游信號(hào)通路。MyD88蛋白家族包含5個(gè)成員：MyD88、TRIF/TICAM-1、TIRAP/Mal、TIRP/TRAM和SRAM。除TLR3外的所有TLR通過MyD88依賴性途徑發(fā)出信號(hào)，MyD88/IRAK1/IRAK4/TRAF6復(fù)合物激活TAK1，導(dǎo)致包括核因子-κB(NF-κB)和AP-1在內(nèi)的轉(zhuǎn)錄因子的激活。TLR3和TLR4利用非依賴MyD88的途徑，募集TRIF以激活I(lǐng)RF3/7和NF-κB。IRF3/7激活涉及TBK1-IKKε/IKKi復(fù)合物;NF-κB和AP-1活化涉及TRAF6和RIP[8]。

3 TLR2與肺癌

在Lewis肺癌細(xì)胞(LLC)移植的小鼠模型中，注射胰高血糖素樣肽(TLR1/2的合成細(xì)菌脂蛋白配體)能顯著降低腫瘤進(jìn)展并改善小鼠存活率。這些效應(yīng)可能是TLR1/TLR2激動(dòng)劑BLP誘導(dǎo)CD4+Foxp3+Treg細(xì)胞抑制作用明顯減少，并減弱剩余依賴TLR2的Treg細(xì)胞的潛在活性并增強(qiáng)了腫瘤特異性CTL的體內(nèi)外細(xì)胞毒性引起[9-10]。另一項(xiàng)研究證實(shí)，TLR1/2信號(hào)通過依賴NF-κB和P38通路可直接作用于CD8+T細(xì)胞，顯著促進(jìn)其分泌功能性細(xì)胞因子γ-干擾素(IFN-γ)及白細(xì)胞介素-2(IL-2)?？ń槊缂?xì)胞壁骨架)BCG-CWS)是具有有效抗腫瘤作用的TLR2/4激動(dòng)劑，對(duì)早期肺癌患者進(jìn)行2年的隨訪研究表明，實(shí)體瘤對(duì)BCG-CWS有反應(yīng)，治療組的患者與化療組相比較總體生存率的統(tǒng)計(jì)學(xué)組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。然而，非治愈組患者總體生存率的組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。1994年，日本大阪癌癥和心血管疾病大阪醫(yī)學(xué)中心的TOYOSHIMA等研究發(fā)現(xiàn)，單用BCG-CWS治療轉(zhuǎn)移性肺癌術(shù)后5年生存率超過40%，比傳統(tǒng)化療好15%～20%[11]。然而，也有研究表明，Lewis肺癌細(xì)胞通過激活TLR2/TLR6復(fù)合物觸發(fā)骨髓細(xì)胞腫瘤壞死因子-α(TNF-α)產(chǎn)生來間接促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移。這些研究結(jié)果表明，TLR2與其體內(nèi)共同受體的不同組合，在肺癌中起到不同作用。因此，來源于TLR2和共同受體的精確信號(hào)通路需要進(jìn)一步研究。

4 TLR3與肺癌

TLR3的激活可刺激癌細(xì)胞凋亡并觸發(fā)炎性細(xì)胞因子的分泌。polyI：C是一種TLR3激動(dòng)劑，可激活免疫細(xì)胞并在體內(nèi)使轉(zhuǎn)移性肺癌消退。在肺癌小鼠模型中，經(jīng)polyI:C刺激的TLR3抑制腫瘤進(jìn)展是通過增加細(xì)胞毒性免疫細(xì)胞，如：NK細(xì)胞、M1、CD8+T細(xì)胞等，降低抑制免疫反應(yīng)的免疫細(xì)胞而實(shí)現(xiàn)的，這意味著促進(jìn)腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)化為具有抗腫瘤作用的M1巨噬細(xì)胞。LAU等[12]證明polyI：C可抑制轉(zhuǎn)移性(NCI-H358和NCI-H292)和非轉(zhuǎn)移性(A549)肺癌細(xì)胞的增殖和存活。值得注意的是，由polyI：C誘導(dǎo)的A549、NCI-H292和NCI-H358表達(dá)低至中等水平的TLR3蛋白，但對(duì)polyI：C處理敏感。相反，表達(dá)高水平TLR3蛋白的NCI-H1299對(duì)polyI：C不敏感。盡管A549和NCI-H292釋放高水平的IL-6、IL-8和GRO，但NCI-H358細(xì)胞內(nèi)分泌較高水平的這些細(xì)胞因子，并且不被polyI：C進(jìn)一步誘導(dǎo)。因此，NCI-H358對(duì)細(xì)胞因子依賴性轉(zhuǎn)移的抑制具有耐受性。對(duì)polyI：C無反應(yīng)的NCI-H1299不產(chǎn)生任何促炎細(xì)胞因子。綜上表明polyI：C單獨(dú)引起表達(dá)低至中等水平的功能性TLR3蛋白的肺癌細(xì)胞凋亡。用polyI：C和IL-6抗體組合治療A549，通過IL6/JAK2/STAT3信號(hào)傳導(dǎo)增強(qiáng)polyI：C介導(dǎo)的抗癌活性，并通過TLR3介導(dǎo)的胱天蛋白酶3/8途徑誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。這將是TLR3對(duì)抗癌癥的新策略。

5 TLR4與肺癌

LIU等[13]與15例良性病變患者比較，54例NSCLC患者術(shù)后標(biāo)本中FOXP3及TLR4的表達(dá)顯著升高，F(xiàn)oxp3的表達(dá)與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，而TLR4的表達(dá)與腫瘤分化密切相關(guān)。這些結(jié)果表明Foxp3和TLR4作用于腫瘤逃逸和腫瘤進(jìn)展。YEH等[14]研究發(fā)現(xiàn)在肺癌模型中TLR4在人肺癌細(xì)胞中不斷表達(dá)和上調(diào),可增加腫瘤細(xì)胞的增殖及抗凋亡作用，并增加腫瘤細(xì)胞分泌腫瘤壞死因子-β(TNF-β)、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)、IL-6、IL-8、單核-巨噬細(xì)胞集落刺激因子。也有證據(jù)說明TLR4激動(dòng)劑與TLR4相互作用后，促進(jìn)內(nèi)毒素的毀壞及肺轉(zhuǎn)移前龕影的形成[15]。ZHANG等[16]亦發(fā)現(xiàn)在LLC模型中TLR4通過直接激活肌肉分解，介導(dǎo)癌癥引起的肌肉萎縮，故TLR4是癌癥引起肌肉萎縮的治療靶點(diǎn)。GU等[17]的數(shù)據(jù)表明在A549細(xì)胞中沉默RNA能下調(diào)TLR4表達(dá)可作為NSCLC潛在抗癌靶點(diǎn)。DAJON等[18]建立了功能性TLR4及其突變的小鼠模型，結(jié)果表明與TLR4突變組相比功能TLR4組原發(fā)腫瘤形成及AP-1活性有所降低，NK-κB、DNA結(jié)合力升高。之后這組研究人員又證實(shí)TLR4可通過抑制EGFR、炎癥反應(yīng)基因、趨化基因及增殖基因等途徑影響肺癌的發(fā)生。這一發(fā)現(xiàn)提示了TLR4在氣道炎癥和肺癌發(fā)展中的潛在作用。在一項(xiàng)研究中，TLR4的水平與免疫抑制性細(xì)胞因子的產(chǎn)生，促血管生成趨化因子的產(chǎn)生以及肺癌細(xì)胞對(duì)細(xì)胞凋亡的抗性顯著相關(guān)。不報(bào)道了TLR-9在肺癌進(jìn)展中的顯著性，還報(bào)道了TLR4(但不是TLR9)與肺癌患者的腫瘤分化呈正相關(guān)(P<0.05)[18]。

6 TLR5與肺癌

TLR5激動(dòng)劑CBLB502可通過MyD88途徑誘導(dǎo)嗜中性粒細(xì)胞募集細(xì)胞因子的分泌，隨后促進(jìn)嗜中性粒細(xì)胞的浸潤(rùn)，最終導(dǎo)致體內(nèi)腫瘤生長(zhǎng)的抑制，并表明CBLB502抗腫瘤作用不通過抑制血管生成實(shí)現(xiàn)[19]。隨后，ZHOU等[20]從2005年1月至2008年12月在湘雅醫(yī)學(xué)院腫瘤醫(yī)院收集113例診斷為非小細(xì)胞肺癌患者的肺癌標(biāo)本。采用免疫組織化學(xué)方法檢測(cè)TLR5的表達(dá)，采用建立的評(píng)分系統(tǒng)對(duì)蛋白質(zhì)表達(dá)進(jìn)行定量分析表明，TLR5高表達(dá)與NSCLC患者的較好預(yù)后相關(guān)。他們進(jìn)一步通過體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)，鞭毛蛋白在NSCLC細(xì)胞中激活TLR5可抑制體外細(xì)胞增殖，遷移和侵襲。

7 TLR7/8與肺癌

CHERFILS-VICINI團(tuán)隊(duì)[21]證明NSCLC患者的腫瘤細(xì)胞表達(dá)TLR7。TLR7刺激誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的存活及抗化療，這似乎與腫瘤細(xì)胞表達(dá)抗凋亡因子的增加有關(guān)，因?yàn)樗麄冊(cè)诒磉_(dá)TLR7的肺癌患者中發(fā)現(xiàn)NF-κB的活化及blc-2的上調(diào)。他們通過新鮮腫瘤細(xì)胞中得到的數(shù)據(jù)表明，人肺癌細(xì)胞中有類似TLR7或TLR8刺激細(xì)胞的基因表達(dá)譜，提示具有慢性腫瘤刺激環(huán)境。此外，CHATTERJEE等[22]在肺癌小鼠模型注射TLR7激動(dòng)劑間接促腫瘤。兩個(gè)獨(dú)立的NSCLC患者人群回顧性研究顯示，TLR7高表達(dá)組與低表達(dá)相比，高表達(dá)組肺癌患者預(yù)后不良并對(duì)化療效果差。

8 TLR9與肺癌

對(duì)具有和不具有TLR9失活K-ras(LA1)TLR9(-/-)和K-ras(LA1)TLR9(+)的K-ras突變的肺腺癌小鼠模型(K-/+)的研究表明，僅在K-ras(LA1)TLR9(+/+)小鼠的單核細(xì)胞中功能性表達(dá)TLR9。與K-ras(LA1)TLR9(-/-)小鼠相比，這些小鼠具有較差的存活和較高的腫瘤負(fù)荷。來自K-ras(LA1)TLR9(+/+)小鼠的腫瘤以血管生成表型為特征，具有比K-ras(LA1)TLR9(-/-)小鼠更高的血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)水平和更高的微血管密度。在對(duì)61例早期NSCLC患者免疫化學(xué)評(píng)估顯示，TLR9在浸潤(rùn)腫瘤的單核細(xì)胞中表達(dá)，并具有較差的生存率[23]。SATO等[24]研究了將吸附在聚縮酮微粒(CpG-MP)上的CpG ODN灌注到患有非小細(xì)胞肺癌的小鼠的肺中的效果。 CpG-MP的肺內(nèi)遞送改善了腫瘤位點(diǎn)的ODN攝取和保留，從而誘導(dǎo)比全身使用或未吸附的CpG ODN更強(qiáng)的Th1應(yīng)答。 CpG-MP通過減少免疫抑制性Treg和M2巨噬細(xì)胞的數(shù)量，同時(shí)增加CD8+T細(xì)胞和M1巨噬細(xì)胞的數(shù)量，來逆轉(zhuǎn)表征腫瘤微環(huán)境的免疫抑制。這些影響促進(jìn)了腫瘤的消退，并最終導(dǎo)致了致命的Lewis肺癌小鼠的82%永久存活。這些看似矛盾的結(jié)果可能與不同的腫瘤模型相關(guān)，不同腫瘤模型中的腫瘤免疫微環(huán)境是不一樣的。

9 展 望

Toll樣受體在腫瘤免疫治療中具有重要的應(yīng)用前景。主要由于免疫細(xì)胞表達(dá)的TLR的刺激是用于改善抗腫瘤免疫應(yīng)答的治療方法之一。 TLR的許多配體正在臨床試驗(yàn)中，或者已經(jīng)被美國(guó)食品和藥物管理局批準(zhǔn)用于某些癌癥。然而，腫瘤細(xì)胞也表達(dá)TLR，并且取決于TLR和腫瘤類型，它們的活化既可以導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞死亡，亦可以增加腫瘤細(xì)胞存活率及轉(zhuǎn)移擴(kuò)散或?qū)煹哪褪堋?當(dāng)使用TLR激動(dòng)劑時(shí)，應(yīng)考慮腫瘤細(xì)胞的TLR表達(dá)。此外，TLR過度表達(dá)可能與患者的臨床治療效果不佳有關(guān)，亦發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)癌癥治療如蒽環(huán)類化療藥及放療的效果取決于完整的TLR信號(hào)傳導(dǎo)，這將大大提高聯(lián)合抗癌治療的可能性，以及使用TLR多態(tài)性的遺傳篩選指導(dǎo)個(gè)體選擇治療。這些均證實(shí)了TLR在癌癥中有促癌和抗癌的雙刃劍效應(yīng)。