結(jié)直腸癌細(xì)胞免疫逃逸研究概況

解廣東，王本軍，白克運(yùn)，周永坤

腫瘤免疫逃逸機(jī)制在結(jié)直腸癌的發(fā)生發(fā)展中起著決定性的作用。當(dāng)機(jī)體免疫功能低下或被抑制時(shí)，癌變細(xì)胞借助多種機(jī)制逃避機(jī)體免疫系統(tǒng)的攻擊，并在發(fā)展過程中改變自身的免疫原性，降低機(jī)體的免疫功能，幫助其逃避免疫監(jiān)視而不斷增殖惡變，從而增加結(jié)直腸癌的發(fā)生率。腫瘤的免疫逃逸受到機(jī)體多種免疫細(xì)胞的影響，其主要包括調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（regulatory T cells，Treg)、自然殺傷（natural killer，NK）細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞(dendritic cells，DC）、腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（tumor associated macrophages，TAMs）、髓系抑制性細(xì)胞（myeloid-derived suppressor cells，MDSCs）等。多種免疫細(xì)胞與細(xì)胞因子構(gòu)成一個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)調(diào)控系統(tǒng)，通過不同的機(jī)制作用于結(jié)直腸癌的免疫途徑，最終使腫瘤細(xì)胞逃脫機(jī)體的免疫監(jiān)視和免疫殺傷，促進(jìn)了腫瘤細(xì)胞的免疫逃逸。本文就結(jié)直腸癌發(fā)生發(fā)展過程中與腫瘤免疫逃逸相關(guān)的細(xì)胞及其對(duì)免疫逃逸的影響機(jī)制的研究進(jìn)展作一綜述。

1 Treg通過直接接觸、調(diào)節(jié)相關(guān)抗原及細(xì)胞因子水平抑制機(jī)體免疫功能

Treg作為T細(xì)胞亞群的一種，能抑制T細(xì)胞免疫功能，提高機(jī)體的免疫耐受。其主要來源于骨髓的造血干細(xì)胞，在胸腺發(fā)育成熟。研究顯示[1]，在腫瘤發(fā)生發(fā)展過程中，F(xiàn)oxp3+Tregs在外周血、淋巴結(jié)及腫瘤微環(huán)境中隨著腺瘤向腺癌的發(fā)展而逐漸增多，與腫瘤進(jìn)展呈顯著正相關(guān)。Treg可通過與T細(xì)胞直接接觸，抑制CD4+和CD8+T細(xì)胞的增殖，或通過減少IL-2的釋放，抑制CD8+T細(xì)胞的增殖，或通過上調(diào)細(xì)胞毒T淋巴細(xì)胞相關(guān)抗原4(cytotoxic T lymphocyte-associated antigen-4，CTLA-4)抑制 T細(xì)胞的增殖及其對(duì)腫瘤抗原的免疫應(yīng)答，從而在維持免疫耐受的同時(shí)，阻止了機(jī)體對(duì)腫瘤細(xì)胞的殺傷，導(dǎo)致了腫瘤細(xì)胞的免疫逃逸。其對(duì)宿主免疫功能的抑制作用并具有非抗原特異性、無(wú)主要組織相容性復(fù)合體(major histocompatibility complex，MHC)限制性的特點(diǎn)。Sundstr?m等[2]研究顯示，Treg通過高表達(dá)介導(dǎo)ATP水解為AMP的酶CD39，降低單核細(xì)胞活化內(nèi)皮層的能力，減少效應(yīng)T細(xì)胞向腫瘤的跨內(nèi)皮轉(zhuǎn)移和浸潤(rùn)，增強(qiáng)免疫抑制。Treg還可通過分泌細(xì)胞因子，如TGF-b1、IL-10等，抑制NK細(xì)胞、抗原呈遞細(xì)胞（antigen-presenting cells，APC）、巨噬細(xì)胞的活性，或下調(diào)Smad7蛋白表達(dá)，并誘導(dǎo)CD4+CD25+T細(xì)胞表面表達(dá)Foxp3+，而轉(zhuǎn)化為Treg，促進(jìn)Treg增殖，形成惡性循環(huán)。Nakamura等[3]研究發(fā)現(xiàn)，TGF-β1可通過增加小鼠體內(nèi)Treg數(shù)量來抑制機(jī)體的抗腫瘤免疫反應(yīng)促進(jìn)腫瘤的生長(zhǎng)。張愛軍等[4]發(fā)現(xiàn)，結(jié)直腸癌組織中Foxp3與IL-10的表達(dá)呈正相關(guān)，腫瘤細(xì)胞和Treg等細(xì)胞分泌免疫抑制性細(xì)胞因子IL-10，抑制淋巴細(xì)胞等免疫細(xì)胞的功能，介導(dǎo)腸道腫瘤的發(fā)生以及進(jìn)展。此外，Treg可通過增加穿孔素/顆粒酶A的釋放，殺傷NK細(xì)胞和CD8+T細(xì)胞。亦有相關(guān)研究報(bào)道，Treg能增加PGE2的釋放，作為腫瘤微環(huán)境中的促炎媒介，通過降低體內(nèi)IL-27的生成，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移[5]。Akeus等[6]在其研究中使用白喉毒素，選擇性清除荷瘤小鼠體內(nèi)的Treg，發(fā)現(xiàn)T細(xì)胞在腫瘤附近的浸潤(rùn)及增殖顯著增多，并通過上調(diào)趨化因子的表達(dá)增加趨化因子受體3陽(yáng)性的T細(xì)胞的數(shù)量和IFN-γ mRNA的表達(dá)。因此，降低患者體內(nèi)Treg的數(shù)量，不僅能增強(qiáng)體內(nèi)效應(yīng)T細(xì)胞的功能，亦能增加免疫細(xì)胞向腫瘤的浸潤(rùn)，對(duì)抗Treg的治療可作為一種有效的抗腫瘤免疫療法。

2 腫瘤細(xì)胞抑制NK細(xì)胞表面活化受體，逃避免疫殺傷

NK細(xì)胞作為機(jī)體固有免疫細(xì)胞，不需特異性抗原的刺激即可識(shí)別并殺傷腫瘤細(xì)胞，調(diào)節(jié)獲得性免疫應(yīng)答，是機(jī)體抗腫瘤免疫的第一道防線，其功能發(fā)揮主要與NK細(xì)胞表面活化受體及抑制性受體的表達(dá)有關(guān)。生理情況下，活化受體識(shí)別感染細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞的抗原信號(hào)來啟動(dòng)免疫應(yīng)答。而抑制性受體，通過識(shí)別自我抗原而避免對(duì)正常細(xì)胞的殺傷。由于活化受體信號(hào)與抑制性受體信號(hào)相當(dāng)，NK細(xì)胞處于靜息狀態(tài)[7]。當(dāng)細(xì)胞發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化時(shí)，MHC I類分子表達(dá)缺乏或降低，減少NK細(xì)胞抑制性信號(hào)傳遞，NK細(xì)胞通過對(duì)受體識(shí)別，啟動(dòng)活化信號(hào)，加快增殖，并促進(jìn)IFN-γ、TNF-α等細(xì)胞因子的分泌及相關(guān)免疫細(xì)胞的活化及成熟，發(fā)揮對(duì)腫瘤細(xì)胞的免疫殺傷功能[8]。然而，腫瘤細(xì)胞仍可通過多種機(jī)制逃避NK細(xì)胞的免疫識(shí)別和殺傷，抑制NK細(xì)胞活化，削弱其介導(dǎo)的抗腫瘤作用或影響NK細(xì)胞的成熟，最終使腫瘤細(xì)胞存活或發(fā)生轉(zhuǎn)移[9]。如TGF-b1可通過阻礙NK細(xì)胞表面活化受體(NK group 2 member D, NKG2D)的表達(dá)及其介導(dǎo)的信號(hào)通路，同時(shí)抑制NK細(xì)胞分泌TNF-α、IFN-γ等細(xì)胞因子，IL-10可抑制NK細(xì)胞免疫監(jiān)視功能及細(xì)胞毒作用，發(fā)揮免疫抑制作用，共同促進(jìn)腫瘤的免疫逃逸。相關(guān)研究證實(shí)[10]，通過降低機(jī)體TGF-β1、IL-10的含量，可增加NKG2D在NK細(xì)胞表面表達(dá)，加強(qiáng)NK細(xì)胞對(duì)結(jié)直腸腫瘤細(xì)胞的殺傷作用。此外，吲哚胺2,3-雙加氧酶 (indoleamine 2,3-dioxygenase，IDO) 抑制NK細(xì)胞向腫瘤組織聚集，降低其對(duì)腫瘤細(xì)胞的敏感性，同時(shí)下調(diào)NKG2D、NK細(xì)胞活化性受體之一（NKp30）的表達(dá)及IL-2誘導(dǎo)的NK細(xì)胞擴(kuò)增，促進(jìn)結(jié)直腸腫瘤細(xì)胞的免疫逃逸[11]。

3 腫瘤微環(huán)境抑制DC發(fā)育、募集，促進(jìn)免疫逃逸

DC是機(jī)體專職抗原呈遞細(xì)胞，在受到腫瘤抗原刺激后，可通過多種機(jī)制加強(qiáng)機(jī)體對(duì)腫瘤細(xì)胞的殺傷，（1）分泌多種趨化因子、細(xì)胞因子刺激T淋巴細(xì)胞的活化，誘導(dǎo)特異性T細(xì)胞至腫瘤部位；（2）與腫瘤細(xì)胞直接接觸，抑制其生長(zhǎng)；（3）釋放囊泡小體，刺激相關(guān)CD8+T細(xì)胞的增殖；（4）誘導(dǎo)特異性細(xì)胞毒T淋巴細(xì)胞的免疫殺傷反應(yīng)。然而，腫瘤細(xì)胞在發(fā)生發(fā)展過程中，亦進(jìn)化出特定的機(jī)制，引起DC數(shù)量的減少，并抑制DC介導(dǎo)的免疫功能，如腫瘤免疫抑制微環(huán)境通過影響DC的分化，阻礙DC細(xì)胞的遷出，抑制了DC表型和功能的成熟進(jìn)程，同時(shí)通過抑制DC向腫瘤組織募集，導(dǎo)致其不能有效地識(shí)別腫瘤表達(dá)的抗原信號(hào)。研究表明[12]，在實(shí)體瘤局部，DC浸潤(rùn)程度和功能狀態(tài)與預(yù)后顯著相關(guān)。Treg在腫瘤微環(huán)境中能抑制DC的成熟，而未成熟DC又能進(jìn)一步誘導(dǎo)Treg的產(chǎn)生，從而形成了免疫抑制的惡性循環(huán)，并通過CTLA-4下調(diào)DC表面受體的表達(dá)，不能有效激活T細(xì)胞，引起免疫耐受，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的免疫逃逸。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)， DC細(xì)胞表面Toll樣受體識(shí)別病原的功能低下與DC的免疫耐受密切相關(guān)，通過激活Toll樣受體-7/8/9信號(hào)通路可以逆轉(zhuǎn)DC的免疫耐受狀態(tài), 亦可解除Treg的免疫抑制[13]，而激活Toll樣受體-4則能抑制了結(jié)腸癌患者DC的免疫功能，從而促進(jìn)了腫瘤的免疫逃逸[14]。腫瘤微環(huán)境內(nèi)固有DC還可通過IFN-γ刺激等途徑激活其表達(dá)IDO的能力，在IDO上調(diào)的同時(shí)，誘導(dǎo)具有表達(dá)IDO能力的DC向腫瘤微環(huán)境聚集，共同發(fā)揮強(qiáng)大的免疫抑制作用，引起腫瘤細(xì)胞的免疫逃逸。

4 腫瘤細(xì)胞誘導(dǎo)TAM向 M2型巨噬細(xì)胞極化，促進(jìn)免疫逃逸

TAM多數(shù)來源于外周血單核細(xì)胞，向腫瘤遷移并分化，在腫瘤微環(huán)境中發(fā)育成熟。TAM可分為M1型和M2型，在腫瘤的免疫應(yīng)答過程中，前者可發(fā)揮遞呈抗原和吞噬腫瘤細(xì)胞的作用。Edin等[15]發(fā)現(xiàn)，腫瘤微環(huán)境的M1巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)增加與結(jié)直腸癌患者較好的預(yù)后相關(guān)。然而M1型巨噬細(xì)胞也具有促炎作用，持續(xù)的炎癥反應(yīng)通過產(chǎn)生誘變的活性氧和無(wú)氮自由基而有助于腫瘤的進(jìn)展。研究顯示[16]，磷脂酶D4的表達(dá)可以顯著減少M(fèi)1型巨噬細(xì)胞促炎因子的分泌，抑制結(jié)直腸癌細(xì)胞增殖并促進(jìn)其凋亡。M2型巨噬細(xì)胞對(duì)腫瘤殺傷活性低下，并能抑制CD8+T細(xì)胞的細(xì)胞毒性，誘導(dǎo)局部免疫耐受，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的免疫逃逸。在腫瘤微環(huán)境中，腫瘤細(xì)胞通過分泌多種細(xì)胞因子（巨噬細(xì)胞集落刺激因子、PGE-2、TGF-β1、IL-10、IL-6等）將巨噬細(xì)胞調(diào)節(jié)和極化成M2型巨噬細(xì)胞，故腫瘤微環(huán)境中的TAM傾向于M2免疫抑制表型的表達(dá)，Shinohara等[17]研究顯示，結(jié)直腸癌細(xì)胞通過釋放含有miR-145胞外囊泡，下調(diào)組蛋白脫乙?；?1，調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞極化為M2表型，促進(jìn)結(jié)直腸癌的發(fā)展。此外，高密度的M2型巨噬細(xì)胞可以在侵襲性癌細(xì)胞周圍形成密集的屏障，同時(shí)巨噬細(xì)胞與癌細(xì)胞的融合，也促進(jìn)宿主基質(zhì)和TAM之間的相互作用，使腫瘤細(xì)胞獲得與宿主相同的免疫表型特征，減少宿主免疫系統(tǒng)的識(shí)別及殺傷，促進(jìn)了腫瘤細(xì)胞的免疫逃逸[18]。TAM的促腫瘤效應(yīng)還與其分泌細(xì)胞因子有關(guān)，如TAM是細(xì)胞因子IL-6的主要分泌來源，IL-6誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞中信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白及轉(zhuǎn)錄激活因子-3介導(dǎo)的IL-10產(chǎn)生，共同促進(jìn)TGF-β1的生成及上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化，抑制T細(xì)胞增殖及殺傷效應(yīng)，激活Treg，在結(jié)直腸癌的免疫逃逸中起關(guān)鍵作用，與預(yù)后不良有關(guān)[19-20]。

5 MDSCs通過多機(jī)制發(fā)揮免疫抑制效應(yīng)

MDSCs是一種具有免疫抑制功能的異質(zhì)性細(xì)胞群體，主要包括髓系前體細(xì)胞和未成熟髓樣細(xì)胞(immature myeloid cell，IMC)。正常機(jī)體內(nèi)，IMC會(huì)遷移到不同的外周器官，并分化為成熟的DC、粒細(xì)胞或巨噬細(xì)胞，發(fā)揮正常的免疫功能，在發(fā)生腫瘤、感染等病理情況下，免疫抑制性因子分泌增加，MDSCs分化過程受阻，停留在各個(gè)分化階段，導(dǎo)致MDSC增加并被激活，成為具有免疫抑制功能的細(xì)胞。MDSCs可以被募集到腫瘤微環(huán)境、淋巴結(jié)及外周血中，而腫瘤來源的粒細(xì)胞集落刺激因子(granulocytecolony stimulating factor，G-CSF)是導(dǎo)致MDSCs聚集的關(guān)鍵起始因子。Li等[21]研究顯示，G-CSF在小鼠腸癌模型中呈現(xiàn)高表達(dá)，且與MDSCs在腸癌組織中的高募集相一致，特異性抗體消除G-CSF可顯著減少M(fèi)DSCs的遷移和增殖，抑制腫瘤生長(zhǎng)。MDSC可通過抑制NK細(xì)胞上的NKG2D活化受體的表達(dá)和減少IL-2、IFN-γ的釋放而抑制NK活性及殺傷能力，并通過促進(jìn)Treg的激活及增殖，間接抑制CD4+和CD8+T細(xì)胞的活化及增殖，此外，MDSC還可通過產(chǎn)生活性氧族(reactive oxygen species，ROS)抑制CD8+T細(xì)胞功能，進(jìn)而發(fā)揮免疫抑制效應(yīng)[22-23]。研究顯示[24-25]，結(jié)直腸癌患者外周血中，MDSC的比例和數(shù)量顯著升高，且與患者TNM分期、有無(wú)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移或復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，而根治性切除可以顯著減少外周MDSC和Treg的比例。MDSC還可通過促進(jìn)免疫檢查點(diǎn)配體的表達(dá)，發(fā)揮免疫抑制作用，如IMC高表達(dá)程序性細(xì)胞死亡配體-1，促進(jìn)T細(xì)胞的凋亡，同時(shí)IMC上調(diào)了CTLA-4的表達(dá)，阻斷了DC的抗原呈遞功能，抑制了T細(xì)胞的增殖及免疫活性[26]。此外，MDSCs還可通過抑制獲得性免疫功能，進(jìn)一步促進(jìn)結(jié)直腸癌的逃逸，如通過消耗淋巴細(xì)胞所需的氨基酸，產(chǎn)生ROS及活性氮而誘發(fā)氧化應(yīng)激反應(yīng)，同時(shí)分泌高濃度的精氨酸酶、誘導(dǎo)型一氧化氮合酶以及IDO、IL-10等多種細(xì)胞因子抑制淋巴細(xì)胞的增殖和遷移，并誘導(dǎo)Treg發(fā)揮抑制免疫應(yīng)答的作用，促進(jìn)炎癥和腫瘤的進(jìn)展。研究顯示[27-28]，結(jié)直腸癌患者體內(nèi)，血清血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子的表達(dá)水平顯著升高，且與MDSCs的介導(dǎo)的免疫抑制相關(guān)。在小鼠模型中，去除MDSCs可以顯著抑制腫瘤生長(zhǎng)。因此，清除MDSCs或促進(jìn)MDSCs向成熟髓系細(xì)胞轉(zhuǎn)化，可以減少結(jié)直腸癌細(xì)胞的免疫逃逸，具有光明的應(yīng)用前景。

綜上所述，結(jié)直腸癌的免疫逃逸機(jī)制十分復(fù)雜，癌細(xì)胞可通過多種途徑逃避或反擊機(jī)體免疫系統(tǒng)，如圖1，然而多數(shù)研究是針對(duì)腫瘤逃逸機(jī)制的某一方面，未能將腫瘤免疫逃逸的多種機(jī)制綜合起來進(jìn)行研究，從而忽略了逃逸機(jī)制間的相互影響、相互協(xié)同的關(guān)系。因此，需要進(jìn)一步研究來探明結(jié)直腸癌的多種免疫逃逸機(jī)制及相互作用，將免疫細(xì)胞及細(xì)胞因子間錯(cuò)綜復(fù)雜的聯(lián)系闡述清楚，才能為結(jié)直腸癌的多靶點(diǎn)防治或高效疫苗的研制提供理論指導(dǎo)。

圖1 結(jié)直腸癌免疫逃逸機(jī)制之間的關(guān)聯(lián)性