負(fù)性共刺激分子B7-H4與腫瘤免疫信號通路的研究進(jìn)展

尹承龍

【摘要】 負(fù)性共刺激分子B7-H4與PI3K-AKT-mTOR信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路有著重要聯(lián)系，同時(shí)PI3K-AKT-mTOR信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路是哺乳動(dòng)物腫瘤免疫中重要的信號通路，通過研究探討B(tài)7-H4與PI3K-AKT-mTOR信號通路之間的內(nèi)在聯(lián)系，從而討論其在腫瘤發(fā)生、發(fā)展過程中的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制，對于尋找作用于多種信號通路、多靶點(diǎn)的新藥，腫瘤的靶向治療有重要意義。

【關(guān)鍵詞】 B7-H4; PI3K-AKT-mTOR; 信號通路; 腫瘤免疫

【Abstract】 The negative costimulatory molecule B7-H4 has an important relationship with the PI3K-AKT-mTOR signal transduction pathway.Meanwhile，PI3K-AKT-mTOR signaling pathway is an important signal pathway in mammalian tumor immunity.Researching the relationship between B7-H4 and PI3K-AKT-mTOR signaling pathway was important to discuss the signal transduction mechanisms in tumor genesis and evolution.Besides，it is important to find new drugs that targeted therapy for tumors.

【Key words】 B7-H4; PI3K-AKT-mTOR; Signaling pathway; Tumor immunology

First-authors address：Jiangmen Peoples Hospital，Jiangmen 529000，China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2019.03.041

免疫主要功能是識別自身與異體抗原，對進(jìn)入自身的抗原物質(zhì)進(jìn)行清除，同時(shí)清除人體自身所產(chǎn)生的損傷細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞。機(jī)體的特異性免疫在抗腫瘤過程中起重要作用，特異性免疫包括細(xì)胞免疫和體液免疫，兩者相互協(xié)調(diào)共同發(fā)揮免疫監(jiān)督、清除作用。正常的免疫功能有利于維持人體的健康，但是免疫功能的抑制導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞發(fā)生免疫抑制及免疫逃逸，威脅人類健康。揭示腫瘤免疫抑制和免疫逃逸的機(jī)制，從而有針對地對腫瘤進(jìn)行免疫靶向治療，對提高腫瘤患者的生存時(shí)間和生活質(zhì)量有重要意義。

在腫瘤免疫應(yīng)答過程中T細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞免疫起關(guān)鍵作用。激活T細(xì)胞需要兩種信號：第一信號由抗原提呈細(xì)胞（APC）表面的抗原肽-組織相容性抗原（MHC）復(fù)合物識別T細(xì)胞表面的T細(xì)胞受體（TCR）復(fù)合物而發(fā)揮作用;第二信號由位于APC表面的協(xié)同刺激分子識別T細(xì)胞表面的相應(yīng)受體發(fā)揮作用[1]。共刺激信號傳導(dǎo)一方面加強(qiáng)和維系T細(xì)胞應(yīng)答的正性第二信號，同時(shí)抑制T細(xì)胞應(yīng)答過程的負(fù)性第二信號，TCR在缺少適當(dāng)協(xié)同刺激信號存在的情況下，會導(dǎo)致T細(xì)胞失活或凋亡[2-3]。

1 B7-H4的研究進(jìn)展

1.1 B7-H4的結(jié)構(gòu)特征 B7-H4又稱為B7S1、B7x，最早由Sica等[4]、Zang等[5]在2003年發(fā)現(xiàn)，屬于B7家族的成員之一。B7屬于免疫球蛋白超家族，除B7-H4外，目前發(fā)現(xiàn)的B7家族還包括B7-1（CD80）、B7-2（CD86）、B7 H2（ICOSL）、B7 H1（PDLl）、B7 DC（PDL2）、B7 H3（B7 RP2）和B7 H6[3]。B7-H4的DNA位于1號染色體上，是由5個(gè)內(nèi)含子和6個(gè)外顯子組成，共66個(gè)堿基對，編碼的蛋白質(zhì)含有282個(gè)氨基酸，屬于Ⅰ型跨膜糖蛋白，組成蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)主要包括胞內(nèi)區(qū)、跨膜區(qū)、IgV-IgC胞外區(qū)及信號肽區(qū)。另外B7-H4中外顯子6可選擇性剪接而產(chǎn)生兩種轉(zhuǎn)錄表達(dá)產(chǎn)物：一種存在于細(xì)胞表面，另一種存在于血清中[6-7]。

1.2 B7-H4與免疫調(diào)節(jié) B7家族共刺激因子對T細(xì)胞的激活包括正向信號和負(fù)向信號?，F(xiàn)有研究表明B7-1和B7-2識別T細(xì)胞表面CD28受體為T細(xì)胞激活提供正性信號;但是與受體CTLA-4結(jié)合則提供負(fù)性刺激信號[8]。早期研究表明，B7-H1和B7-DC與其受體PD-1可促進(jìn)T細(xì)胞活化，但是目前多數(shù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明B7-H1和B7-DC與受體結(jié)合后抑制T細(xì)胞的增殖和細(xì)胞因子的生成而介導(dǎo)免疫耐受[9]。B7-H2與受體ICOS結(jié)合，依賴IL-2促進(jìn)T細(xì)胞的增殖、活化。目前對于B7-H3、B7-H4、B7-H6的受體及對T細(xì)胞的影響機(jī)制仍在探索之中。其中B7-H4與腫瘤的關(guān)系是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)，相關(guān)研究已經(jīng)表明，B7-H4抑制T細(xì)胞的活化，下調(diào)T細(xì)胞的表達(dá)，在免疫反應(yīng)中起抑制作用，進(jìn)而導(dǎo)致腫瘤免疫抑制和免疫逃逸。B7-H4的受體尚未明確，目前研究發(fā)現(xiàn)B7-H4的生物學(xué)功能主要有三個(gè)方面：抑制T細(xì)胞分裂、減少細(xì)胞因子及調(diào)節(jié)細(xì)胞周期。研究證實(shí)在CD28的影響下，B7-H4-Ig識別相應(yīng)受體后發(fā)揮作用，可以下調(diào)T細(xì)胞的增殖，活化的CD28不能逆轉(zhuǎn)這個(gè)作用，然而IL-2可以逆轉(zhuǎn)這種作用。Suh等[10]制作了B7-H4缺陷小鼠模型研究發(fā)現(xiàn)，B7-H4與激活的T細(xì)胞上的未知受體相互識別來阻止T細(xì)胞與IL-2的相關(guān)表達(dá)，并具有劑量依賴性。IL-2標(biāo)志著T細(xì)胞的活化，因此推測IL-2低表達(dá)抑制了B7-H4對T細(xì)胞免疫應(yīng)答過程。Sugamata等[11]證實(shí)在B7-H4的作用下，T細(xì)胞的免疫應(yīng)答受到抑制，尤其對IL-2的抑制作用更為顯著。B7-H4使T細(xì)胞增殖停滯在G0/G1而阻滯細(xì)胞周期進(jìn)展，從而在早期發(fā)揮免疫抑制作用[12]。B7-H4對T細(xì)胞應(yīng)答的負(fù)性調(diào)控主要通過抑制CD4、CD8 T細(xì)胞及細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞（CTLs）產(chǎn)生。

2 腫瘤免疫中的信號通路

近些年來，隨著對腫瘤信號通路研究，發(fā)現(xiàn)PI3K-AKT-mTOR信號傳導(dǎo)是在腫瘤免疫過程中有至關(guān)重要的作用，該通路主要作用于細(xì)胞分裂增殖、程序化死亡和免疫抑制。目前研究發(fā)現(xiàn)PI3K-AKT-mTOR信號傳導(dǎo)通路在甲狀腺癌、消化系統(tǒng)腫瘤、肺癌、泌尿系統(tǒng)腫瘤和婦科腫瘤的發(fā)病機(jī)制中有重要作用。

磷酯酰肌醇-3激酶（PI3K）是一種癌基因，磷酯酰肌醇對細(xì)胞的作用主要通過兩個(gè)特異性的結(jié)構(gòu)域，即FYVE和PH結(jié)構(gòu)域[13]。當(dāng)細(xì)胞受到相關(guān)因子作用后，激活的PI3K使3，4-二磷酸磷脂酰肌醇（PIP2）轉(zhuǎn)化為3，4，5-三磷酸磷脂酰肌醇（PIP3）。作為第二信使的PIP3再激活諸多下游蛋白。PI3K的激活包括以下兩種方式[14]，一種是與已經(jīng)發(fā)生磷酸化的酪氨酸殘基生長因子受體識別結(jié)合，引起二聚體構(gòu)象改變而被激活;另一種是Ras和p110相互結(jié)合作用使PI3K激活。

蛋白激酶B（AKT/PKB）為PI3K下游關(guān)鍵蛋白之一，是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，PIP2作用于AKT使其產(chǎn)生同二聚體，同時(shí)部分激活A(yù)KT，激活的AKT在3，4，5-三磷酸磷脂酰肌醇的作用下與細(xì)胞膜相應(yīng)受體結(jié)合，而二聚體對AKT進(jìn)一步激活，最后AKT完全活化并從細(xì)胞膜上釋放出來，進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)內(nèi)傳遞生物學(xué)信號[15]。

在哺乳動(dòng)物中，雷帕霉素靶蛋白（mTOR）屬于磷脂酰肌醇激酶（PIKK）家族。mTOR的結(jié)構(gòu)主要包括5部分，從氨基端到羧基端依次為HEAT、FAT、FRB激酶、NRD及FATC。位于上游的FRB是FKBP12-雷帕霉素復(fù)合物域互相作用的區(qū)域; FAT作用是與FATC結(jié)構(gòu)域形成一個(gè)空間結(jié)構(gòu)，將mTOR分子的催化域暴露出來; NRD是mTOR的負(fù)性調(diào)節(jié)域;在mTOR活化過程中FATC起著重要影響，F(xiàn)ATC結(jié)構(gòu)中任何氨基酸殘基的丟失都將使mTOR失活[16]。在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中mTOR主要以雷帕霉素靶蛋白復(fù)合物形式存在，包括復(fù)合物1（mTORC1）和復(fù)合物2（mTORC2），研究表明mTOR的活性信號通路調(diào)節(jié)分別受依賴?yán)着撩顾睾筒灰蕾嚴(yán)着撩顾貎煞N方式[17]。mTOR主要通過PI3K-AKT-mTOR途徑來實(shí)現(xiàn)對細(xì)胞生長、細(xì)胞周期等多種生理功能的凋控作用。

PI3K在相關(guān)刺激因子的作用下活化并聚集到細(xì)胞膜上，將PIP2轉(zhuǎn)變?yōu)镻IP3，形成的 PIP3通過血小板-白細(xì)胞相關(guān)激酶結(jié)構(gòu)與下游信號分子AKT結(jié)合，改變AKT構(gòu)象，使得308位蘇氨酸（Thr308）和437位的絲氨酸（Ser437）位點(diǎn)磷酸化而被激活，被激活的AKT可以作用于下游靶蛋白而抑制細(xì)胞的凋[18];另外AKT能對Caspase-9的活性產(chǎn)生抑制，阻止凋亡過程的激活;同時(shí)，AKT可以通過磷酸化MDM2來調(diào)節(jié)p53的活性，加速降解p53蛋白，進(jìn)而影響細(xì)胞存活[19]。mTOR是AKT的下游信號分子，激活的AKT通過直接激活mTORC1或通過TSC1/2復(fù)合物激活mTOR信號[20]，激活后的磷酸化mTOR（P-mTOR）可以有效的調(diào)控其兩個(gè)下游分子：S6K和4E-BP1，調(diào)控特定的mRNA翻譯及蛋白質(zhì)表達(dá)。S6K（核糖體的S6蛋白激酶）在P70S6K的作用下發(fā)生磷酸化，進(jìn)而引起核糖體蛋白的合成;4E-BP1（真核生物中的啟動(dòng)因子4E結(jié)合蛋白1）通過與真核生物中的細(xì)胞翻譯啟動(dòng)因子（elF-4E）結(jié)合產(chǎn)生反應(yīng)，抑制其活性，從而阻止翻譯的啟動(dòng)，但是4E-BP1經(jīng)mTOR的作用后后失活，使其與elF-4E結(jié)合能力降低，促進(jìn)蛋白質(zhì)的表達(dá)與翻譯[21]。

腫瘤中PI3K-AKT-mTOR信號通路的激活可以使腫瘤產(chǎn)生耐藥，抑制腫瘤的凋亡，同時(shí)促使腫瘤細(xì)胞存活。因而抑制PI3K-AKT-mTOR信號通路激活的藥物在腫瘤治療中有著重要作用。PI3K-AKT-mTOR信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中的抑制劑主要包括PI3K、AKT、mTOR和雙重抑制劑四類[22]。PI3K抑制劑包括GDC-0941、BKM120、SAR245408和PX-866。AKT抑制劑包括GSK6-90693和GDC-0068，其可促進(jìn)非AKT依賴性PI3K信號旁路的代償性激活，解除AKT對下游信號分子的抑制。mTOR抑制劑有4種應(yīng)用于臨床，包括替西羅莫司（CCI-779）、雷帕霉素、依維莫司（RAD001）及AP23573，mTOR抑制劑可以阻斷mTORC1，進(jìn)而抑制PI3K-AKT-mTOR信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，其中雷帕霉素可以阻止P70S6K和4E-BP1激活，進(jìn)而抑制相關(guān)蛋白的轉(zhuǎn)錄、翻譯。雙重抑制劑有兩種：一是BEZ235，其呈現(xiàn)劑量依賴性的抑制PI3K和mTOR信號分子激活;另外一個(gè)是非瑟酮，其主要對PI3K及AKT的活性產(chǎn)生負(fù)性調(diào)節(jié)，同時(shí)下調(diào)mTOR的活性從而減弱下游信號 P70S6K1、eIF-4E和4E-BP1的表達(dá)。

3 B7-H4與腫瘤關(guān)系的研究進(jìn)展

B7-H4是B7家族新發(fā)現(xiàn)的成員，目前已證實(shí)其在患者血清及惡性腫瘤組織中高表達(dá)，B7-H4通過免疫抑制發(fā)揮抗腫瘤效應(yīng)，從而導(dǎo)致腫瘤免疫抑制和免疫逃逸，B7-H4在腫瘤的演變過程中起著重要作用。

研究已經(jīng)證實(shí)B7-H4的mRNA在機(jī)體的多種正常組織及器官中均有表達(dá)。但是其翻譯表達(dá)的相關(guān)蛋白質(zhì)在正常組織中卻極其少見，這些表明B7-H4的翻譯表達(dá)受到相關(guān)機(jī)制的嚴(yán)格的調(diào)節(jié)控制。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)B7-H4在肺癌類型中非小細(xì)胞肺癌中明顯表達(dá)，其表達(dá)程度與T細(xì)胞的表達(dá)呈反比關(guān)系，應(yīng)用具有特異性的shRNA阻斷非小細(xì)胞肺癌中B7-H4的mRNA及相關(guān)蛋白翻譯表達(dá)，具有誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡的表現(xiàn)，研究同時(shí)發(fā)現(xiàn)IFN-γ及IL-2的數(shù)量明顯增加[23]，提示B7-H4在肺癌中對T細(xì)胞進(jìn)行負(fù)性調(diào)節(jié)，進(jìn)而促進(jìn)腫瘤的發(fā)生。文獻(xiàn)[24-25]通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)在胃癌中B7-H4高表達(dá)，并且研究發(fā)現(xiàn)腫瘤侵犯組織越深、分期越晚，B7-H4的表達(dá)水平就越高;發(fā)生淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組的B7-H4表達(dá)率顯著高于未發(fā)生淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組，B7-H4抑制T細(xì)胞的增殖、活化，細(xì)胞因子誘導(dǎo)的殺傷細(xì)胞（cytokine-induced killer cells，CIKC）活化后可以抑制B7-H4的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，已有實(shí)驗(yàn)通過CIKC回輸治療改善胃癌預(yù)后。Yun等[26]研究證實(shí)在胰腺癌中B7-H4呈明顯高表達(dá)，而且腫瘤惡性程度越大、分期越晚，B7-H4的表達(dá)程度就越高，利用B7-H4的檢測結(jié)合腫瘤組織的穿刺活檢，對診斷胰腺癌有重要意義。目前在女性患者中，乳腺癌日益呈年輕化、高發(fā)病率趨勢，研究證實(shí)在乳腺癌組織中B7-H4的mRNA及蛋白表達(dá)水平升高，而在患者乳腺正常組織中表達(dá)水平很低[27]。在乳腺惡性腫瘤患者中，B7-H4的表達(dá)在Her-2陽性患者中明顯升高[28]。在卵巢癌患者中，相關(guān)研究檢測其血清及惡性腫瘤組織中B7-H4的表達(dá)水平明顯升高，其表達(dá)程度與卵巢癌腫瘤的病理分期、組織學(xué)類型有關(guān)，而與患者年齡、病理分級及淋巴轉(zhuǎn)移等無關(guān)[29-30]，血清B7-H4可以與血清CA125一起作為監(jiān)測卵巢癌的腫瘤標(biāo)記物，從而提高診斷率。除了上述器官，研究還證實(shí)B7-H4在腎、前列腺、子宮及黑色素惡性腫瘤中呈高表達(dá)水平，并且與腫瘤的侵襲、遷移密切相關(guān)。另外，惡性腫瘤的微環(huán)境中有大量炎癥調(diào)節(jié)因子和細(xì)胞因子，其中IL-6和IL-1O能夠刺激巨噬細(xì)胞、單核細(xì)胞和骨髓樹突狀細(xì)胞（DCs）高表達(dá)B7-H4。B7-H4在惡性腫瘤的微環(huán)境中進(jìn)行有選擇性的表達(dá)，最終起到抑制T淋巴細(xì)胞免疫應(yīng)答的作用。有研究證實(shí)，通過單克隆抗體阻斷B7-H4的表達(dá)，可以促進(jìn)T細(xì)胞激活，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的死亡、抑制腫瘤的發(fā)展，其作用原理可能與切斷腫瘤PI3K-AKT-mTOR信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路有關(guān)[31-32]。