免疫檢查點(diǎn)抑制劑相關(guān)性腸炎的臨床病理特征及分子機(jī)制

韓 揚(yáng)，袁天六，張惠箴,2，葛軍輝

近十年來(lái)，經(jīng)獲批的針對(duì)免疫檢查點(diǎn)抑制劑(immune checkpoint inhibitors, ICI)越來(lái)越多，所獲批適應(yīng)癥也愈加廣泛，包括黑色素瘤、非小細(xì)胞肺癌、腎細(xì)胞癌、尿路上皮癌、食管鱗狀細(xì)胞癌、胃腺癌和胃食管交界區(qū)腺癌、微衛(wèi)星不穩(wěn)定的結(jié)腸癌、子宮頸鱗狀細(xì)胞癌等。而獲批的ICI包括PD-1/PD-L1抑制劑、CTL-A4抑制劑、PI3Kδ同型抑制劑等，使越來(lái)越多的晚期腫瘤患者獲益，但部分患者會(huì)出現(xiàn)免疫相關(guān)性副反應(yīng)(immune-related adverse events, irAEs)，這些藥物在人體內(nèi)任何器官均有誘發(fā)自身免疫反應(yīng)副作用的可能。這也是導(dǎo)致患者ICI治療中斷的主要原因，尤其是接受CTLA-4單藥或聯(lián)合使用PD-1抑制劑的患者。從病理層面了解并熟悉ICI治療誘發(fā)的胃腸道損傷的形態(tài)特征及其鑒別診斷尤為重要。該文從ICI相關(guān)性腸炎的臨床特點(diǎn)、形態(tài)學(xué)特征以及分子病理機(jī)制等方面進(jìn)行綜述，有利于臨床醫(yī)師及病理醫(yī)師深層次了解和關(guān)注該類(lèi)疾病，為臨床精確診斷和ICI治療提供有價(jià)值的信息。

1 ICI的常見(jiàn)種類(lèi)

1.1 PD-1/PD-L1抑制劑PD-1是一種細(xì)胞表面共抑制分子，可表達(dá)于活化的T細(xì)胞、單核細(xì)胞、B細(xì)胞和NK細(xì)胞。PD-1有兩個(gè)配體，分別為PD-L1/B7-H1和PD-L2/B7-DC，兩者均可表達(dá)于抗原提呈細(xì)胞。PD-L1/PD-L2與PD-1結(jié)合后，能促發(fā)抑制T細(xì)胞受體信號(hào)通路，能阻斷細(xì)胞周期進(jìn)入G1期[1]。PD-L1還能作為一種抗腫瘤細(xì)胞凋亡的調(diào)節(jié)因子獨(dú)立發(fā)揮作用。而PD-1是誘導(dǎo)和維持外周免疫耐受的重要調(diào)節(jié)因子。在腫瘤微環(huán)境中對(duì)腫瘤細(xì)胞免疫耐受，能維系T細(xì)胞活化和保護(hù)健康組織免受免疫介導(dǎo)的組織損傷之間的平衡[2]。有趣的是，腫瘤細(xì)胞被誘導(dǎo)性上調(diào)PD-L1表達(dá)而發(fā)生免疫逃逸，因此，ICI利用PD-1/PD-L1抑制劑阻斷T細(xì)胞上共抑制分子，從而激活T細(xì)胞的細(xì)胞毒性作用，進(jìn)而殺傷腫瘤細(xì)胞。

1.2 CTLA-4抑制劑CTLA-4是活化性T細(xì)胞的一種表面受體，通過(guò)與CD80/CD86高親和而競(jìng)爭(zhēng)和阻斷CD28對(duì)T細(xì)胞的激活作用。經(jīng)抗原刺激后，CTLA-4通過(guò)傳遞抑制性信號(hào)而抑制T細(xì)胞功能。阻斷CTLA-4能通過(guò)減緩抑制性信號(hào)誘導(dǎo)抗腫瘤免疫，促進(jìn)靶向抗腫瘤T細(xì)胞反應(yīng)的活化和增殖[3]?？笴TLA-4抑制劑也能抑制調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Treg)功能，促進(jìn)腸道黏膜的局部炎癥。因而部分CTLA-4相關(guān)性腸炎可能因免疫抑制功能而產(chǎn)生[4]。

1.3 PI3Kδ同型抑制劑PI3Kδ是一種脂性激酶，在淋巴造血系統(tǒng)惡性腫瘤中發(fā)揮重要作用。PI3Kδ和p110δ亞型在淋巴細(xì)胞和淋巴樣組織中高表達(dá)，而異常的PI3K信號(hào)能導(dǎo)致B細(xì)胞受體的組成性活化[5]。PI3Kδ信號(hào)通路在B細(xì)胞激活、增殖和存活中發(fā)揮核心作用。抑制該通路能阻斷促B細(xì)胞分裂和存活的多種通路[6]。

2 ICI相關(guān)性腸炎的臨床特點(diǎn)

ICI相關(guān)性腸炎臨床難以預(yù)測(cè)，需早期發(fā)現(xiàn)和分級(jí)治療，使患者得到快速和恰當(dāng)?shù)脑\治是臨床解決ICI相關(guān)性腸炎的關(guān)鍵[7]。文獻(xiàn)報(bào)道ICI相關(guān)性腸炎的發(fā)病率約為30%[8]，最主要的臨床癥狀為腹瀉，大多數(shù)為輕～中度，呈一過(guò)性，與皮膚副作用相比，腸道癥狀出現(xiàn)時(shí)間較晚[9]。出現(xiàn)腸道癥狀的時(shí)間多為用藥后1～32周，平均8周[10-12]。腹瀉可以分為4級(jí)，分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如下：1級(jí)，排便少于4次/天；2級(jí)，排便4～7次/天；3級(jí)，排便次數(shù)>7次/天，伴有嚴(yán)重的腹痛、發(fā)熱，腹膜刺激征、腸梗阻等，且需要住院治療；4級(jí)患者則會(huì)出現(xiàn)致命癥狀。接受PD-1抑制劑治療的患者出現(xiàn)腹瀉的癥狀和程度低于CTLA-4抑制劑。接受PD-1抑制劑的患者出現(xiàn)3～4級(jí)腹瀉的發(fā)生率為1%～2%。接受依匹單抗治療的患者發(fā)生重度腹瀉的概率為10%～20%，甚至可出現(xiàn)致死性病例[13-14]。使用雙抗或序貫免疫抑制劑患者，其臨床癥狀則更為明顯。

3 ICI相關(guān)性腸炎的內(nèi)鏡特點(diǎn)

內(nèi)鏡下表現(xiàn)為正常、輕度炎癥、重度炎癥，包括黏膜水腫、彌漫性或灶性糜爛、潰瘍、假膜性腸炎等。主要異常表現(xiàn)為全結(jié)腸炎，從肛管至盲腸，約1/4患者合并小腸炎癥[15-17]，少數(shù)病例以左半結(jié)腸炎癥為主。Gupta等[18]對(duì)CTLA-4抑制劑相關(guān)性腸炎進(jìn)行系統(tǒng)性分析，發(fā)現(xiàn)在下消化道內(nèi)鏡檢查下炎癥多呈彌漫性改變，包括滲出、肉芽腫、血管異常和潰瘍等。國(guó)內(nèi)有聯(lián)合使用信迪利單抗和安羅替尼出現(xiàn)免疫相關(guān)性腸炎的報(bào)告，內(nèi)鏡檢查見(jiàn)全結(jié)直腸黏膜彌漫性充血水腫[19]。聯(lián)合使用CTLA-4和PD-1/PD-L1抑制劑治療的患者中亦可出現(xiàn)腸穿孔。

4 組織學(xué)特征

ICI相關(guān)性腸炎組織學(xué)無(wú)特異性，可與其他炎癥性疾病類(lèi)似，包括感染性腸炎、炎癥性腸病、移植物抗宿主病、缺血性腸炎和其他藥物相關(guān)性腸病等(表1)。

表1 不同免疫抑制劑相關(guān)性腸炎的組織學(xué)特征

4.1 活動(dòng)性炎活動(dòng)性炎是ICI相關(guān)性腸炎最常見(jiàn)的組織學(xué)特征，表現(xiàn)為固有膜內(nèi)中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)、中性粒細(xì)胞性隱窩炎、隱窩膿腫、伴或不伴有隱窩萎縮、隱窩減少等。可有凋亡增多或上皮內(nèi)淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)。萎縮的隱窩通常表現(xiàn)為隱窩上皮細(xì)胞擁擠，腔內(nèi)可見(jiàn)凋亡壞死物、混有炎性細(xì)胞、類(lèi)似麥考酚酯腸溶片(米芙)介導(dǎo)的腸炎[20]。

4.2 顯微鏡下腸炎顯微鏡下腸炎包括淋巴細(xì)胞性腸炎和膠原性腸炎。內(nèi)鏡呈現(xiàn)為正?；蜉p度的非特性黏膜改變。前者可見(jiàn)上皮內(nèi)淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)，固有層內(nèi)輕度淋巴細(xì)胞、漿細(xì)胞浸潤(rùn)，無(wú)明顯的急性或活動(dòng)性炎。隱窩上皮擁擠，黏液分泌減少，胞質(zhì)內(nèi)空泡，可見(jiàn)上皮細(xì)胞凋亡。膠原性腸炎表現(xiàn)為黏膜基底部帶狀膠原增生伴有上皮內(nèi)淋巴細(xì)胞增多。臨床上顯微鏡下腸炎的臨床病程可進(jìn)展，需口服或靜脈注射類(lèi)固醇或非類(lèi)固醇性免疫抑制劑，與非ICI相關(guān)性顯微鏡下腸炎患者相比，此類(lèi)患者入院治療的概率更高。

4.3 慢性活動(dòng)性腸炎慢性活動(dòng)性腸炎是炎癥性腸病的組織學(xué)特點(diǎn)，該特征在ICI相關(guān)性腸炎中亦可見(jiàn)，尤其是復(fù)發(fā)性ICI治療的患者。組織學(xué)上明顯的固有層內(nèi)淋巴漿細(xì)胞浸潤(rùn)，基底部漿細(xì)胞增生伴有隱窩炎和隱窩膿腫?？沙霈F(xiàn)隱窩結(jié)構(gòu)扭曲、假幽門(mén)腺化生或潘氏細(xì)胞化生。慢性活動(dòng)性腸炎可能是ICI相關(guān)性腸炎的首要病理表現(xiàn)，其內(nèi)鏡下表現(xiàn)和組織學(xué)特征類(lèi)似于潰瘍性結(jié)腸炎[21-22]。這些患者接受潰瘍性結(jié)腸炎治療方案有效，因而被認(rèn)為可能是炎癥性腸病的一種特殊類(lèi)型。Wang等[23]報(bào)道的病例中60%(32/53)患者出現(xiàn)慢性炎癥表現(xiàn)。

針對(duì)慢性活動(dòng)性腸炎這一組織學(xué)特征，ICI相關(guān)性腸炎最主要的鑒別診斷為炎癥性腸病，上皮內(nèi)淋巴細(xì)胞增多、凋亡增多及隱窩萎縮在ICI相關(guān)性腸炎中更常見(jiàn)。而臨床上ICI相關(guān)性腸炎可在停藥數(shù)月后出現(xiàn)，故應(yīng)避免誤診為炎癥性腸病。最近研究發(fā)現(xiàn)，伴有炎癥性腸病患者使用抗CTLA-4和PD-1/PD-L1抑制劑后總體而言是安全的，但發(fā)生嚴(yán)重腸道副作用的風(fēng)險(xiǎn)較高，主要表現(xiàn)為重度腹瀉和腸炎，腸穿孔和腫瘤復(fù)發(fā)的概率增加[24]。炎癥性腸病癥狀加重期和ICI誘導(dǎo)的慢性活動(dòng)性腸炎鑒別診斷困難，因而改善患者的臨床癥狀是治療的首要目標(biāo)。

4.4 凋亡增加主要表現(xiàn)為隱窩上皮中單個(gè)細(xì)胞凋亡數(shù)增加，不伴有任何活動(dòng)性或慢性炎癥改變。類(lèi)似于移植物抗宿主病。上皮細(xì)胞凋亡增加也可伴隨上述病理特點(diǎn)出現(xiàn)。

4.5 缺血性改變ICI可引起腸黏膜缺血性腸炎樣改變，但較少見(jiàn)，黏膜活檢可出現(xiàn)隱窩萎縮，上皮反應(yīng)性改變，固有膜纖維化等。Gonzalez等[10]的報(bào)道中僅3例患者(3/17)在受抗PD-1治療后出現(xiàn)缺血性腸炎表現(xiàn)。

除了上述主要病理特征外，在腸道還可伴有一些非特異性炎性反應(yīng)性改變，如上皮內(nèi)淋巴細(xì)胞輕度增多或凋亡細(xì)胞輕度增多，但不足以診斷上述任何一種類(lèi)型炎癥?？筆D-1和CTLA-4聯(lián)合用藥或序貫治療的患者中，ICI相關(guān)性腸炎的組織學(xué)特征還不明確，還需積累更多樣本進(jìn)行深入分析。

5 免疫治療相關(guān)性腸炎的發(fā)生機(jī)制

ICI相關(guān)性腸炎的發(fā)生尚不明確，主要與ICI類(lèi)型、免疫系統(tǒng)的非特異性激活有關(guān)，主要包括效應(yīng)T細(xì)胞過(guò)度激活、淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)和循環(huán)性記憶性T細(xì)胞增多、腸道黏膜免疫以及菌群狀態(tài)等多種因素有關(guān)。

5.1 正常免疫耐受通路被移除，效應(yīng)T細(xì)胞過(guò)度活化與PD-1/PD-L1相比，CTLA-4對(duì)維持腸道穩(wěn)態(tài)發(fā)揮重要作用。CTLA-4主要表達(dá)于活化T細(xì)胞，與CD28相比，呈現(xiàn)出與CD80/86更高的親和性，結(jié)合后能抑制T細(xì)胞活化，誘導(dǎo)T細(xì)胞無(wú)反應(yīng)性，參與免疫反應(yīng)的負(fù)性調(diào)節(jié)。使用ICI后，CTLA-4/PD-1受到抑制，活化的Treg細(xì)胞減少，而效應(yīng)性T細(xì)胞增殖、活化，誘導(dǎo)炎性因子增加，形成自身免疫反應(yīng)過(guò)強(qiáng)相關(guān)副作用。這可能是出現(xiàn)依匹單抗治療相關(guān)副作用的主要原因[25]。

5.2 T細(xì)胞亞群變化及功能轉(zhuǎn)換Luoma等[26]對(duì)三組人群(正常腸鏡篩查組、ICI伴irAE組、ICI不伴irAE組)結(jié)腸黏膜組織中免疫細(xì)胞的種類(lèi)、亞群及亞組特性進(jìn)行單細(xì)胞測(cè)序分析和流式細(xì)胞分析發(fā)現(xiàn)，三組人群中結(jié)腸黏膜內(nèi)γΔT淋巴細(xì)胞和黏膜相關(guān)性T淋巴細(xì)胞數(shù)量差異不明顯；而與對(duì)照組相比，ICI相關(guān)性腸炎患者的腸黏膜內(nèi)T淋巴細(xì)胞構(gòu)成有明顯差異。其中CD8+T細(xì)胞被分為6個(gè)亞群，其中變化最顯著的是細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞(cluster16)和循環(huán)T細(xì)胞(cluster17)，提示ICI相關(guān)性腸炎黏膜固有層內(nèi)的CD8+T細(xì)胞亞群，從組織固有記憶性T細(xì)胞(tissue resident memory T cell, Trm)為主，變?yōu)槎拘訲和循環(huán)效應(yīng)T細(xì)胞(Ki-67+CD8+)為主。行TCR測(cè)序分析表明，結(jié)腸炎相關(guān)的CD8+T細(xì)胞主要來(lái)自于黏膜組織固有免疫細(xì)胞，這能闡釋經(jīng)ICI治療患者在早期就頻繁出現(xiàn)結(jié)腸炎相關(guān)癥狀。

不僅CD8+細(xì)胞亞群數(shù)量和構(gòu)成變化，CD4+效應(yīng)細(xì)胞和Treg細(xì)胞的數(shù)量與正常人群相比也存在明顯差異。在ICI相關(guān)性結(jié)腸炎黏膜中CD4+/Foxp3+細(xì)胞較正常組明顯增多，基于RNAseq技術(shù)分析顯示，位于Cluster1的Treg細(xì)胞表達(dá)Foxp3及Th1細(xì)胞相關(guān)的特征性基因，如IL12RB2(IL-2受體)、CXCR3和STAT1等。而CTLA-4的mRNA和蛋白水平維持穩(wěn)定。此外效應(yīng)性T細(xì)胞產(chǎn)生的INF-γ能激活Treg細(xì)胞，上調(diào)Th1程序，從而促進(jìn)其抑制Th1效應(yīng)細(xì)胞的調(diào)節(jié)功能。因此，聯(lián)合使用ICI或抗CTLA-4單藥所發(fā)生的結(jié)腸炎，可能也是由于炎癥性微環(huán)境改變Treg細(xì)胞中的基因表達(dá)，而非CTLA-4+Treg耗竭所致。另外，ICI相關(guān)性腸炎也可能與CTLA-4基因突變有關(guān)，從而減少Treg細(xì)胞的激活，使腸道相關(guān)性炎癥不受免疫檢查點(diǎn)控制[27]。

正常情況下，Th17細(xì)胞在抵御腸道致病菌中發(fā)揮重要作用。應(yīng)用ICI的患者由于Treg抑制性作用減低，Th17細(xì)胞增多，Treg和Th17細(xì)胞比例失衡，IL-17水平增加，使得腸上皮細(xì)胞分泌CXCL8和GM-CSF增多。這些細(xì)胞因子可招募更多中性粒細(xì)胞，抑制凋亡，從而形成更強(qiáng)的黏膜防御屏障，故而可在ICI相關(guān)性腸炎患者腸黏膜活檢樣本中發(fā)現(xiàn)一定數(shù)量的中性粒細(xì)胞。也有研究在ICI相關(guān)性腸炎患者中發(fā)現(xiàn)腸道菌群能誘導(dǎo)Treg向Th17轉(zhuǎn)化[28]。

另外，ICI相關(guān)性腸炎患者的腸黏膜活檢發(fā)現(xiàn)，黏膜相關(guān)性穩(wěn)定性T細(xì)胞(mucosal-associated invariant T cell, MAIT)明顯增加[29]。上述兩種細(xì)胞均與腸道菌群有密切關(guān)系。除了腸道菌群相關(guān)因素，引起ICI相關(guān)性腸炎的主要因素是免疫細(xì)胞構(gòu)成和效應(yīng)細(xì)胞的程序變化，繼而引起細(xì)胞因子、趨化因子和細(xì)胞表面受體的變化，如CXCR16是CXCR6的配體，表達(dá)于髓性細(xì)胞和肥大細(xì)胞，受IFNγ和TNFα調(diào)控。研究發(fā)現(xiàn)ICI結(jié)腸炎相關(guān)的T細(xì)胞高表達(dá)CXCR6。同時(shí)腸道內(nèi)淋巴細(xì)胞的募集依賴(lài)于整合素α4β7與MadCAM的結(jié)合。ICI相關(guān)性腸炎中能檢測(cè)到編碼α4β7整合素的基因ITGA4和ITGB7高表達(dá)，其中ITGA4可能是疾病治療的一個(gè)潛在靶點(diǎn)。因而靶向ICI相關(guān)性腸炎的特異性炎癥通路，且不損傷機(jī)體的抗腫瘤免疫反應(yīng)顯得尤為重要，有望成為未來(lái)臨床研究的熱點(diǎn)。

綜上所述，不同人群中T細(xì)胞功能狀態(tài)和細(xì)胞因子譜系有明顯差別。ICI相關(guān)性腸炎需得到臨床和病理醫(yī)師的關(guān)注，其發(fā)生機(jī)制仍需深入探究，以期為臨床的有效診斷和治療提供充足依據(jù)。