高尿酸血癥與腫瘤免疫機制的研究進展

陳瑩，唐珊珊，彭永德，徐浣白

(上海交通大學附屬第一人民醫(yī)院內(nèi)分泌代謝科，上海 200080)

高尿酸血癥(hyperuricemia，HUA)是嘌呤代謝障礙引起的慢性代謝性疾病。HUA 是痛風發(fā)生的重要的生化基礎和直接病因。一項薈萃分析研究顯示，痛風是癌癥發(fā)病的獨立危險因素[1]。血尿酸鹽水平升高與癌癥風險增加獨立相關[2]，但這一結論仍具有爭議。1981年，Ames等[3]提出假設，認為血尿酸鹽水平升高表明機體對過度氧化應激的適應性反應。尿酸具有清除氧自由基的能力，可能抵抗自由基氧化應激引起的癌癥[3]。一項關于痛風與癌癥風險的前瞻性研究表明，痛風患者的口腔癌、咽癌、結腸癌、肝癌、膽管癌、胰腺癌、肺癌、子宮內(nèi)膜癌、腎癌以及惡性黑色素瘤的發(fā)生率明顯升高[4]。有證據(jù)表明，血清尿酸鹽在腫瘤生物學中發(fā)揮作用，無論男性還是女性尿酸水平升高均與癌癥相關的過早死亡率增加密切相關[5-6]。然而原發(fā)性HUA與腫瘤之間的病理生理機制，尤其是免疫機制仍不明確，這使得尿酸與腫瘤之間的關系更為復雜。

目前認為痛風的發(fā)展與尿酸鹽晶體的存在有關。由于細胞外液中存在高水平的鈉，細胞死亡時尿酸的超飽和觸發(fā)了尿酸結晶，形成尿酸鹽晶體，這些晶體通常被認為具有免疫活性，能夠起到損傷相關分子模式的作用，從而影響某些免疫細胞[包括單核/巨噬細胞、淋巴細胞(T、B細胞)、自然殺傷細胞、樹突狀細胞(dendritic cell，DC)等]、細胞因子的產(chǎn)生和效應分子的表達，觸發(fā)相關免疫反應以及炎癥過程[7-9]。現(xiàn)從免疫學角度對原發(fā)性HUA與腫瘤之間的關系及其機制進行綜述。

1 免疫細胞與原發(fā)性HUA/痛風合并腫瘤

1.1單核/巨噬細胞 單核/巨噬細胞是先天免疫系統(tǒng)的重要成員。固有單核巨噬細胞吞噬尿酸鹽晶體后，尿酸鹽晶體可通過接頭蛋白(即凋亡相關斑點樣蛋白)的募集和隨后胱天蛋白酶1的募集而激活核苷酸結合寡聚化結構域樣受體蛋白3(nucleotide-binding oligomerization domain-like receptor protein 3,NLRP3)炎癥小體，導致白細胞介素(interleukin,IL)-1β為主的炎癥介質(zhì)釋放以及募集大量中性粒細胞，促使中性粒細胞向胞外釋出核內(nèi)物質(zhì)形成胞外誘捕網(wǎng)，中性粒細胞胞外誘捕網(wǎng)進而釋放各種促炎介質(zhì)(如溶解蛋白酶、細胞毒性組蛋白)，進一步加劇壞死性炎癥的自放大循環(huán)。已被激活的單核細胞也易被招募至炎癥部位，促進促炎細胞因子的產(chǎn)生，放大免疫反應[9-12]。這種級聯(lián)反應的協(xié)調(diào)包括細胞內(nèi)和細胞外的多個受體和酶與調(diào)節(jié)炎癥狀態(tài)的環(huán)境因素相互作用。此外，有研究表明，可溶性尿酸也能觸發(fā)NLRP3炎癥小體的激活，但不排除這種激活可能是由無法檢測到的尿酸鹽晶體引起[13]，表明死亡細胞或HUA釋放的尿酸可直接導致炎癥，引起后續(xù)的免疫反應。同時，有學者認為炎癥是多種癌癥的根源，且是癌癥的重要特征[14]。而單核/巨噬細胞是炎癥與癌癥之間的關鍵調(diào)節(jié)因子。越來越多的證據(jù)表明，單核細胞會遷移到腫瘤中，在腫瘤中分化為巨噬細胞，并根據(jù)不同的趨化因子在不同的腫瘤微環(huán)境中積累，調(diào)節(jié)腫瘤進展、基質(zhì)重塑、血管生成、轉移和侵襲[15-17]。由此可見，尿酸鹽晶體可能通過調(diào)控單核/巨噬細胞募集的生物學基礎影響腫瘤的進展。

1.2中性粒細胞 中性粒細胞是痛風患者關節(jié)液中數(shù)量最多的分葉核白細胞,同時也是機體固有免疫的主要效應細胞。中性粒細胞的招募首先會促進炎癥的發(fā)生,該過程伴隨呼吸爆發(fā)。在痛風患者中發(fā)現(xiàn)尿酸鹽晶體可誘導局部中性粒細胞密度升高,產(chǎn)生大量活性氧類并釋放炎癥介質(zhì),包括腫瘤壞死因子-α、IL-6、IL-8，這些炎癥介質(zhì)可促使中性粒細胞形成中性粒細胞胞外誘捕網(wǎng)。當中性粒細胞胞外誘捕網(wǎng)形成時，促分裂原活化的蛋白激酶被釋放，激活細胞死亡時釋放的人IL-1β前體[9]。而尿酸鹽晶體激活中性粒細胞的信號通路子集包括Src家族激酶(如蛋白激酶C、磷脂酰肌醇-3-激酶)和脾臟酪氨酸激酶。脾臟酪氨酸激酶對于尿酸鹽晶體誘導的細胞內(nèi)鈣水平的增加、超氧化物的產(chǎn)生以及促分裂原活化的蛋白激酶的激活都是必需的[18-19]。此外，尿酸鹽晶體也被認為可以觸發(fā)壞死。尿酸鹽晶體在中性粒細胞中激活促分裂原活化的蛋白激酶和蛋白激酶B，它們受轉化生長因子激酶1和脾臟酪氨酸激酶的調(diào)控，參與細胞因子的生成和壞死。這是通過受體相互作用的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶3和混合譜系激酶域樣蛋白途徑介導的促炎細胞死亡。壞死過程中細胞完整性的破壞可引起NLRP3炎癥小體的聚集[19]。因此，壞死性凋亡可能協(xié)同放大炎癥介質(zhì)在痛風中的釋放。另外，中性粒細胞是實體腫瘤的重要組成部分，可通過分泌多種趨化因子和細胞因子以及積極招募其他支持腫瘤的細胞到腫瘤微環(huán)境中，直接促進腫瘤生長。此外，中性粒細胞也參與免疫抑制，從而促進腫瘤生長和轉移[20]。因此，尿酸鹽晶體可能通過募集中性粒細胞于炎癥部位，產(chǎn)生炎癥并釋放炎癥介質(zhì)而參與腫瘤的進展。

1.3DC DC是機體功能最強的專職抗原呈遞細胞。它能高效地攝取、加工處理和遞呈抗原，未成熟DC具有較強的遷移能力，成熟DC能有效激活初始型T細胞，處于啟動、調(diào)控并維持免疫應答的中心環(huán)節(jié)。DC與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展有密切關系。一方面，尿酸鹽晶體能有效促進DC識別抗原以及增加CD86的表達，為T細胞提供必要的協(xié)同刺激信號來誘導活化CD8+細胞毒性T細胞和CD4+輔助性T細胞(helper T cell，Th細胞)1免疫的能力。尿酸鹽晶體的消耗抑制了與死亡細胞相關的免疫反應。其他研究也證實了尿酸鹽晶體作為佐劑在DC疫苗誘導的抗腫瘤免疫中的作用[21-23]。另一方面，在體外實驗中，尿酸鹽晶體可與DC表面的脂質(zhì)(如膽固醇)結合導致細胞膜脂質(zhì)的重排，引起細胞內(nèi)具有免疫受體酪氨酸活化基序聚集，募集脾臟酪氨酸激酶，而脾臟酪氨酸激酶與腫瘤的侵襲和轉移有關[24-25]。

1.4T細胞 按分子表面抗原不同可將成熟T細胞分為CD4+T細胞和CD8+T細胞。另外，根據(jù)T細胞各個亞群之間功能不同又可分為Th細胞、調(diào)節(jié)性T細胞、細胞毒性T細胞亞群。Th細胞是能輔助T、B淋巴細胞應答的功能亞群。初始CD4+T細胞可分化為Th1、Th2、Th17三類效應細胞。Th1細胞主要參與細胞免疫應答，分泌IL-2、γ干擾素；Th2細胞主要參與體液免疫應答，分泌IL-4、IL-5、IL-6、IL-10；Th17細胞通過產(chǎn)生IL-17、IL-21和IL-22在免疫系統(tǒng)中發(fā)揮促炎作用。

痛風患者中尿酸鹽晶體能夠以不依賴抗原的方式直接激活T細胞，T細胞參與慢性痛風的破骨細胞形成。因此，尿酸鹽晶體在關節(jié)組織中的沉積直接導致滑膜炎和骨破壞[26]。此外，尿酸鹽晶體作為主要的內(nèi)源性免疫危險信號之一，通過觸發(fā)強烈的吞噬作用、分泌炎癥細胞因子和上調(diào)抗原呈遞細胞上的共刺激分子表達，如尿酸鹽晶體可誘導人DC成熟，增加細胞表面共刺激分子(如CD80和CD86)的表達，有效促進細胞毒性T細胞反應，繼而激活CD8+T細胞，促進γ干擾素釋放，抑制腫瘤細胞生長[22，26]。Kuhn等[27]聯(lián)合尿酸鹽晶體和恥垢分枝桿菌在B16型黑色素瘤、乳腺癌和肺轉移瘤中進行局部治療，結果顯示，尿酸鹽晶體通過直接激活T細胞受體復合物，誘導T細胞增殖，促進T細胞依賴抗原的抗體產(chǎn)生，促進免疫應答，增強適應性細胞免疫，有效地延緩腫瘤生長。表明尿酸鹽晶體作為一種佐劑應用于腫瘤疫苗，在抗腫瘤免疫應答中發(fā)揮重要作用[21，27-28]。此外，尿酸鹽晶體不僅可以作為一種抗原刺激Th2細胞分泌TNF-γ、IL-2介導細胞免疫應答，還可以在存在IL-1α/β、IL-18的情況下調(diào)控調(diào)節(jié)性T細胞/Th17細胞的分化和誘導Th1細胞介導的適應性免疫應答[29-31]。上述研究證明了尿酸鹽晶體在抗腫瘤免疫應答中起一定的作用，但具體機制仍需進一步探討。

1.5B細胞 與T細胞相同，B細胞也是免疫系統(tǒng)中重要的免疫細胞，其主要功能是介導體液免疫。B細胞是重要的抗原呈遞細胞，能攝取、加工和遞呈抗原；B細胞還能分泌細胞因子，調(diào)節(jié)免疫應答。研究表明，在急性痛風性關節(jié)炎患者痛風石沉積的軟組織中可觀察到浸潤的CD20+B細胞[32]。尿酸鹽晶體可觸發(fā)B細胞受體信號轉導，增加B細胞增殖的必要轉錄因子c-Myc的表達，從而誘導B細胞增殖。而B細胞通過產(chǎn)生免疫球蛋白(immunoglobulin,Ig)促進尿酸鹽結晶，Ig黏附在尿酸鹽晶體上，加速了痛風的適應性免疫反應[33-34]。此外，B細胞也可以通過炎癥細胞的募集、促血管生成基因和促轉移膠原酶的上調(diào)，直接促進腫瘤的發(fā)生[35]。

2 免疫效應分子與原發(fā)性HUA/痛風合并腫瘤

2.1Ig與補體 Ig是體液免疫宿主防御的關鍵元素。尿酸鹽晶體可與Ig(如IgG、IgA和IgM)結合觸發(fā)晶體誘導炎癥。IgM黏附在尿酸鹽晶體上，并以劑量依賴性的方式促進尿酸鹽結晶。然而在人類中，大多數(shù)與尿酸鹽結合的Ig是IgG[36-38]。在瀕死的乳腺癌細胞模型中，尿酸鹽可以激活CD4+T細胞增強抗體IgG1反應，抑制癌細胞生長[24]。此外，尿酸鹽可與補體成分C1q結合引起補體經(jīng)典途徑的活化，通過cC1qR SIGNR1(一種c型凝集素受體)觸發(fā)核因子κB核易位和IL-12、腫瘤壞死因子-α生成。這些細胞因子可誘導Th1細胞極化，促進體液免疫應答[31]。尿酸鹽晶體還可激活補體的旁路途徑，產(chǎn)生補體活化的關鍵致炎效應分子C3a和C5a，通過活性氧類的產(chǎn)生促進IL-1β的生成，從而增加中性粒細胞的招募，活性氧類又可激活NLRP3炎癥小體[39-40]。補體在腫瘤環(huán)境中具有多種功能，包括直接促進癌細胞增殖和轉移、刺激血管生成等，表明尿酸鹽晶體可能通過補體系統(tǒng)相關機制促進腫瘤的發(fā)生發(fā)展。

2.2細胞因子 在免疫細胞對抗原發(fā)揮免疫效應功能時，細胞因子是其中重要的效應分子之一。IL-1β是啟動痛風發(fā)病機制和中性粒細胞招募的關鍵細胞因子，也是腫瘤進展中主要的細胞因子之一，在腫瘤微環(huán)境中大量存在。其主要由先天免疫細胞產(chǎn)生，與IL-1受體1結合，作用于多種細胞類型，激活IL-1信號轉導通路和髓樣分化因子88依賴核因子κB信號通路,從而引發(fā)炎癥級聯(lián)反應[10]。尿酸鹽晶體可通過P2X嘌呤能受體7途徑(P2X嘌呤能受體7與胞外ATP結合，觸發(fā)K+外流，協(xié)同尿酸鹽晶體誘導的NLRP3炎癥小體激活釋放IL-1β)和Toll樣受體(Toll-like receptor，TLR)信號通路途徑(TLR2和TLR4可以識別尿酸鹽晶體和重組可溶性形式模式識別分子CD14,激活下游NF-κB信號轉導通路,進而誘發(fā)IL-1β的生成)生成大量的IL-1β[41-43]。而IL-1β/IL-1受體1信號可激活下游核因子κB激酶抑制劑/核因子κB或促分裂原活化的蛋白激酶(c-Jun氨基端激酶/p38)，從而促進腫瘤進展[44]。此外，IL-8作為一種巨噬細胞分泌的趨化因子，對炎癥和血管生成至關重要。尿酸鹽晶體可誘導中性粒細胞釋放炎癥介質(zhì),包括IL-8。有研究表明，在痛風急性期循環(huán)中IL-8水平顯著升高[45]。而IL-8作為某些腫瘤微環(huán)境中的免疫調(diào)制器得到了廣泛關注，它可以促進腫瘤的進展和轉移[46]。

2.3細胞表面受體 由細胞表面受體介導的信號通路可協(xié)調(diào)先天免疫應答，最常見的受體是TLR家族，其中TLR2和TLR4在免疫調(diào)節(jié)和急性痛風性關節(jié)炎的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用：①尿酸鹽晶體可以被TLR識別，并進一步激活TLR和NLRP3炎癥小體信號轉導通路；②TLR通過識別原始單核細胞和巨噬細胞產(chǎn)生pro-IL-1β的配體來調(diào)節(jié)炎癥[47]。TLR也被認為是參與腫瘤發(fā)病的關鍵因素，調(diào)節(jié)多種腫瘤細胞和腫瘤浸潤的先天性免疫細胞和適應性免疫細胞[48]。此外，還有抑制受體(如細胞毒性T淋巴細胞相關抗原4、程序性細胞死亡受體-1)，其是介導免疫反應的關鍵調(diào)節(jié)器。腫瘤可以“劫持”這些抑制受體來保護自身免受免疫攻擊。克服這種抑制受體介導的免疫耐受已成為近年癌癥免疫治療發(fā)展的焦點[49]。另外，抑制受體功能的喪失可導致多種白細胞功能紊亂并引起炎癥性疾病。在急性痛風期，尿酸鹽晶體引起的炎癥反應的機制涉及抑制受體的參與。抑制受體C型凝集素結構域家族12成員A抗體和白細胞信號抑制受體-1分別參與并影響中性粒細胞與尿酸鹽晶體之間的反應。多項證據(jù)表明[50-51]，C型凝集素結構域家族12成員A抗體在尿酸鹽晶體誘導的炎癥中負向調(diào)節(jié)髓細胞功能。尿酸鹽晶體刺激中性粒細胞可下調(diào)C型凝集素結構域家族12成員A抗體在細胞表面的表達。而白細胞信號抑制受體-1負向調(diào)控先天免疫對各種刺激的反應。與C型凝集素結構域家族12成員A抗體的情況一樣，當尿酸鹽晶體刺激激活單核細胞和中性粒細胞時，細胞表面的白細胞信號抑制受體-1表達降低[50-51]?？傊@兩種受體可能在一定時間內(nèi)調(diào)節(jié)中性粒細胞的激活，從而影響腫瘤的生物學。

3 小 結

尿酸是人類嘌呤化合物的終末代謝產(chǎn)物。其可繼發(fā)痛風、誘發(fā)或加重心血管疾病以及代謝性疾病甚至癌癥。隨著對HUA與腫瘤關系研究的不斷深入，發(fā)現(xiàn)不同的免疫細胞亞群、細胞因子、細胞表面受體對痛風及腫瘤的發(fā)病均有顯著影響，且HUA與腫瘤之間的關系呈現(xiàn)出復雜化的趨勢。一方面，尿酸鹽晶體可激活有效的免疫刺激物，直接通過逆轉免疫抑制或作為佐劑觸發(fā)抗癌免疫應答；另一方面,尿酸鹽晶體與免疫細胞相互作用能增強免疫抑制和促進血管生成從而影響惡性腫瘤的生物學特征。因此，管理和控制尿酸水平是否可以成為預防以及治療腫瘤的新手段目前仍不明確，需要進一步完善其相關病理生理機制。