Tim-3及其配體Galectin-9在鼻咽癌免疫逃逸的研究進展*

蘇 賡 綜述，王啟俊 審校

(廣西醫(yī)科大學附屬民族醫(yī)院/廣西壯族自治區(qū)民族醫(yī)院病理科，南寧 530001)

鼻咽癌是我國南方常見的頭頸部惡性腫瘤。局部淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和治療后復發(fā)是其重要臨床特征。目前已知的鼻咽癌致病因素包括EB病毒感染、遺傳易感性、環(huán)境因素等。相比其他頭頸部腫瘤，鼻咽癌具有侵襲轉(zhuǎn)移能力強、預后差的特點[1]。盡管鼻咽癌放化療技術(shù)不斷發(fā)展，但由于早期癥狀的隱蔽性，60%～85%的鼻咽癌患者在診斷時已有轉(zhuǎn)移，導致療效不佳。目前該病的5年生存率僅維持在60%左右[2]。免疫調(diào)節(jié)異常是鼻咽癌發(fā)生的重要環(huán)節(jié)；T細胞免疫在介導腫瘤免疫反應中起著重要作用[3]。尋找鼻咽癌特異性分子標志并從T細胞免疫上抑制促癌基因的表達或者上調(diào)抑癌基因的表達可能抑制鼻咽癌的發(fā)生、發(fā)展。

T免疫球蛋白及黏蛋白分子 3(Tim-3)是Tims家族的成員。其發(fā)生負性免疫反應，致腫瘤細胞逃避免疫清除，造成腫瘤免疫逃逸。它與其配體半乳糖苷結(jié)合蛋白9(Galectin-9)結(jié)合后誘導細胞凋亡，阻斷這一途徑將惡化自身免疫性疾病并失衡免疫耐受模型。因此，它被認為是一種負性免疫調(diào)節(jié)因子[4-5]。二者的結(jié)合導致T細胞凋亡和T細胞免疫的負調(diào)節(jié)。T細胞執(zhí)行特定的細胞免疫和免疫調(diào)節(jié)功能。CD3+、CD4+和CD8+等T細胞代表其3個主要亞群。研究表明，Tim-3在T細胞表面表達，如CD3+、CD4+和CD8+，調(diào)節(jié)Tim-3的某些生物學功能有助于激活T細胞的功能和活性[6]。Tim-3與Galectin9之間的配體-受體反應在腫瘤免疫細胞定位、功能性免疫細胞分化和凋亡及炎癥因子釋放中起著重要作用?，F(xiàn)將Tim-3/Galectin-9信號通路在鼻咽癌免疫中的研究進展綜述如下。

1 Tim-3

1.1 Tim-3的結(jié)構(gòu)及功能和機制

Tim家族包括8個組員，其中Tim-3和Tim-4在染色體5q33.2位置上。Tim-3結(jié)構(gòu)是跨膜糖蛋白，由301個氨基酸組成。包括免疫球蛋白結(jié)構(gòu)、細胞外糖蛋白、細胞內(nèi)C和跨膜區(qū)短尾[7]。Tim-3通過細胞外球蛋白結(jié)構(gòu)域與其配體關(guān)聯(lián)。在二硫鍵的作用下，免疫球蛋白結(jié)構(gòu)域由6個半胱氨酸殘基組成，形成與配體 “口袋”狀結(jié)構(gòu)[8]。研究發(fā)現(xiàn)，Tim-3可以在Th1細胞、Th17細胞、CD8+T細胞和調(diào)節(jié)性T細胞上檢測到，甚至在自然殺傷細胞(NK細胞)、樹突狀細胞(DC)、巨噬細胞表面也可以檢測到，這表明Tim-3除了參與免疫應答的適應性調(diào)節(jié)外，它還參與調(diào)節(jié)身體的自然免疫反應。Tim-3通過配體作用及與T細胞受體(TCR)的信使作用，誘導一系列信號傳遞，從而抑制免疫細胞，誘導T細胞和NK細胞凋亡，引起腫瘤免疫抑制、自身免疫反應，各種免疫疾病的過敏發(fā)生和發(fā)展，如移植排斥等[9-10]。

1.2 Tim-3與腫瘤免疫

Tim-3與PD-1類似，是一種免疫陰性調(diào)節(jié)因子。Tim-3可能機制如下：(1)Tim-3可以導致腫瘤細胞的侵襲或轉(zhuǎn)移，而Tim-3體外抑制可以降低HeLa細胞的侵襲性。(2) Tim-3+淋巴來源的內(nèi)皮細胞可直接抑制CD4+T細胞，抑制Th1分化，并通過激活il-6-stat3途徑提供免疫保護。(3) Tim-3在急性髓系白血病細胞中廣泛表達。Tim-3激動劑抗體和配體半乳糖凝集素-9可顯著上調(diào)(mTOR)通路的活性，使P70S6K1(T389)和eIF4E-BP1 (S65)蛋白磷酸化，增加缺氧誘導因子α(HIF-1α) 和腫瘤壞死因子α(TNF-α)、血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)的分泌。(4) 抗PD-1治療后具有適應性抵抗的頭頸部腫瘤通過增強磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/蛋白激酶B(Akt)/(PI3K/iakt/mTOR)來上調(diào)Tim-3，并參與免疫負性調(diào)節(jié)[11-13]。

1.3 Tim-3與鼻咽癌

研究表明,不同的組織細胞類型Tim-3的表達水平也不盡相同,更多研究表明，在宮頸癌及胃癌中，Tim-3高表達促進腫瘤的浸潤及轉(zhuǎn)移[14-15]。XIAO等[16]發(fā)現(xiàn)，Tim-3在鼻咽癌CD8、CD11b細胞和CD33上的表達升高，Tim-3的表達與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移關(guān)聯(lián)；此外，復發(fā)性鼻咽癌和鼻咽癌患者在化療或放療前Tim-3的表達也會增加。在Tgfbr1/Pten 2cKO大鼠實驗模型發(fā)現(xiàn)抗Tim-3治療通過靶向Tim-3+CD4+T細胞和Tim-3(+)CD8(+)T細胞可以恢復效應 T 細胞的功能。Tim-3的高表達與鼻咽腫瘤高侵襲能力和低分化趨勢有一定的相關(guān)性。它可以獨立作為潛在鼻咽癌發(fā)病機制、侵襲和轉(zhuǎn)移的重要指標。

2 Galectin-9

2.1 Galectin-9的結(jié)構(gòu)及功能和機制

凝集素家族是一組糖結(jié)合蛋白。該家族的分子具有1～2個具有高半乳糖親和力的保守碳水化合物識別域。它們廣泛分布于哺乳動物組織中。到目前為止，發(fā)現(xiàn)15種屬于該家族的蛋白質(zhì)。半乳糖凝集素在先天性和調(diào)配性免疫細胞中也很豐富。在免疫耐受和炎性反應中其發(fā)揮重要作用。一系列研究表明，它是一種免疫調(diào)節(jié)分子，起著關(guān)鍵作用。它不僅參與細胞遷移、增殖、黏附和凋亡的調(diào)節(jié)，還直接作用于病原微生物。同時影響Treg細胞的分化、樹突狀細胞的成熟以及抗病原微生物的作用[17-18]。其分子結(jié)構(gòu)具有半乳糖凝集素家族的重復串聯(lián)特征。兩個相似的碳水化合物識別域(CRD)分布在分子的兩端，CRD結(jié)構(gòu)由一個稍短的連接肽偶聯(lián)在一起。人半乳糖凝集素-9分子N端和C端的兩個CRD分別含有148和149個氨基酸。CRD的功能域是一個重要的結(jié)構(gòu)特征，可以與Tim-3結(jié)合。根據(jù)連接肽長度將其分為3種轉(zhuǎn)錄異構(gòu)體。長端連接肽含58個氨基酸，中等連接肽包含26個氨基酸，最短的僅包含14個氨基酸。這3種異構(gòu)體的生物學功能差異未見報道。與半乳糖凝集素家族的其他蛋白質(zhì)類似，半乳糖凝集素-9在組織和細胞中廣泛表達。半乳糖凝集素-9可與多種配體結(jié)合，如Tim-3、細胞蛋白二硫鍵異構(gòu)酶、IgE等。因此，Galectin-9通過與不同的配體結(jié)合，在天然免疫和適應性免疫調(diào)節(jié)過程中，可以發(fā)揮多向性調(diào)節(jié)作用[19]。

2.2 Galectin-9與腫瘤免疫

Galectin-9已證明在腫瘤免疫學中發(fā)揮重要作用。它能促進免疫活性細胞增殖和活化，增強其抗腫瘤免疫力。Galectin-9可以誘導人樹突狀細胞成熟，促進表達腫瘤抗原的能力，進而誘導Th1介導的免疫效應。一些研究發(fā)現(xiàn)，半乳糖凝集素-9可誘導Tim-3+CD8的成熟[20]，并能延長Meth-A荷瘤生存時間，這可能與半乳糖凝集素-9增加荷瘤小鼠分泌的干擾素γ(IFN-γ)和IL-4因子相關(guān)。經(jīng)半乳糖凝集素-9治療的荷瘤小鼠脾細胞可分化為Tim-3+CD8+CTL細胞。這些CTL相關(guān)因子具有較強的細胞溶解活性和毒性，并能殺死腫瘤細胞。此外，重組半乳糖凝集素-9治療的黑色素瘤小鼠不僅增加了CD8+CTL的數(shù)量，而且促進NK細胞和巨噬細胞的增殖。KOBAYASHI等[21]評估了Galectin-9在體外對人膽管癌細胞增殖的影響，發(fā)現(xiàn)半乳糖凝集素-9通過caspase依賴或獨立途徑介導的內(nèi)部凋亡途徑誘導癌細胞凋亡。研究表明，在許多腫瘤中，如肝細胞癌、乳腺癌和結(jié)腸腺癌，半乳糖凝集素-9可通過JNK和p38 MAP激酶途徑誘導癌細胞凋亡[22-24]。

2.3 Galectin-9與鼻咽癌

Galectin-9與腫瘤細胞黏附、遷移、侵襲、腫瘤免疫逃逸有關(guān)。一些研究發(fā)現(xiàn)，半乳糖凝集素-9在非角化性鼻咽癌細胞中高表達，但在轉(zhuǎn)移性病變中低表達或不表達。另有研究發(fā)現(xiàn)，Galectin-9高表達的鼻咽癌細胞株容易形成集落，不易轉(zhuǎn)移，而Galectin-9低表達的鼻咽癌細胞株更容易分散、轉(zhuǎn)移。Galectin-9在鼻咽癌中的上調(diào)可導致細胞聚集，降低腫瘤擴散，顯著提高患者的生存率。Galectin-9在原發(fā)性鼻咽癌中高表達，但在有遠處轉(zhuǎn)移的鼻咽癌中低表達。在鼻咽癌小鼠模型中，Galectin-9過表達細胞的轉(zhuǎn)移能力顯著降低，而靜脈注射重組Galectin-9可抑制野生型鼻咽癌細胞在小鼠體內(nèi)的癌轉(zhuǎn)移[25]。上述研究表明，半乳糖凝集素-9能抑制鼻咽癌的發(fā)生、發(fā)展，可作為其潛在治療靶點。

3 Tim-3/Galectin-9通路與鼻咽癌免疫調(diào)控的關(guān)系

在Tim-3配體和Tim-3球蛋白之間的生物相互作用中，Galectin-9是第一個被認可的Tim-3天然配體。它由兩個肽鏈連接的糖基識別域組成，是一種廣泛表達的可溶性分子，可在腫瘤相關(guān)巨噬細胞、抗原呈遞細胞、調(diào)節(jié)性T細胞、CD4+T細胞、CD8+T細胞和內(nèi)皮細胞中不同程度地表達。糖化Tim-3結(jié)構(gòu)域可與Galectin-9相互作用，導致結(jié)合到Tim-3細胞內(nèi)段的人類白細胞抗原B(HLA-B)相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子3解離，刺激鈣離子進入激活的T細胞，并通過誘導T細胞凋亡抑制T細胞介導的免疫應答。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，用Galectin-9重組后，巨噬細胞向M1型極化增加，而出現(xiàn)相反的現(xiàn)象。因此推測，Tim-3/Galectin-9信號通路可以通過調(diào)節(jié)細胞因子分泌和巨噬細胞極化參與腫瘤生長、侵襲和轉(zhuǎn)移[26-27]。此外，通過Tim-3/Galectin-9信號通路的相互作用，可刺激單核細胞和樹突狀細胞等天然免疫細胞分泌少量TNF。腫瘤細胞表面的Galectin-9可直接導致腫瘤細胞凋亡，進而產(chǎn)生顆粒酶B，穿孔素和干擾素通過與Tim-3結(jié)合在DC和CD8+T細胞上殺死腫瘤細胞[28]。

CHEN等[29]發(fā)現(xiàn)，Tim-3的配體Galectin-9在鼻咽癌細胞分泌的外顯體中高度表達，半乳糖凝集素-9嵌入外顯體中，可防止酶降解；鼻咽癌外顯體可通過Tim-3/Galectin-9途徑誘導人類皰疹病毒(EBV)特異性CD4+T細胞凋亡。從C17鼻咽癌細胞中純化的外顯體在不到5 h內(nèi)誘導近35%的gb3c和jm1h2 CD4+T細胞凋亡；通過使用阻斷Tim-3的抗體或直接使用阻斷Galectin-9的抗體9m1-3，可以提高CD4+T細胞的長期存活率；阻斷Tim-3/Galectin-9通路可以降低Th1細胞的抑制作用，增強抗腫瘤免疫反應。

4 結(jié)語和展望

在鼻咽癌中，Tim-3和Galectin-9分子表達上調(diào)，提示Tim-3/Galectin-9可能成為未來鼻咽癌控制的靶點，為鼻咽癌的治療提供了新的探索方向。對Tim-3和 Galectin-9在信號轉(zhuǎn)導中分子機制的研究,不僅對鼻咽癌治療會起到促進作用,也將有助于進一步了解腫瘤發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)移的機制。然而，在腫瘤免疫中，一些新的T細胞免疫抑制共刺激分子(如T細胞免疫球蛋白和T淋巴細胞減弱因子)的作用和機制尚不清楚，它們與Tim-3/Galectin-9信號通路的關(guān)系有待進一步闡明。因此，需要更高水平的腫瘤分子研究和大量臨床試驗來證實。