腫瘤相關(guān)中性粒細(xì)胞與胰腺癌關(guān)系的研究進(jìn)展

李雄 姜文凱 郎澤昆 綜述 芮少珍 審校

腫瘤相關(guān)中性粒細(xì)胞(Tumor-associated neutrophils，TANs)是腫瘤微環(huán)境(Tumor microenvironment，TME)中參與免疫和炎癥反應(yīng)的重要組成部分，在腫瘤發(fā)生發(fā)展中起著重要作用[1]。胰腺癌具有早期診斷困難和易轉(zhuǎn)移等特點(diǎn)，預(yù)計(jì)到2030年將成為美國(guó)癌癥相關(guān)死亡的第二大原因[2]?；赥ME的研究為了解胰腺癌的發(fā)病機(jī)制和開(kāi)發(fā)新的治療策略提供了基礎(chǔ)，而TANs則提供了新思路。本文將從TANs與胰腺癌的增殖、轉(zhuǎn)移、調(diào)節(jié)免疫、血管生成和耐藥之間的關(guān)系進(jìn)行綜述，并提出TANs相關(guān)治療的策略，旨在為了解胰腺癌的發(fā)病機(jī)制以及TANs相關(guān)治療靶點(diǎn)提供新見(jiàn)解。

1 中性粒細(xì)胞與癌癥

TME中各細(xì)胞間的相互作用影響了癌細(xì)胞的各種生物學(xué)進(jìn)程[3]。TME中的干擾素和白細(xì)胞介素-2(Interleukin-2，IL-2)等具有免疫刺激作用，導(dǎo)致抗腫瘤免疫細(xì)胞浸潤(rùn)；而轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(TGF-β)和集落刺激因子(Colony stimulating factor，CSF)等導(dǎo)致免疫抑制細(xì)胞增加，形成免疫抑制微環(huán)境[4-5]。中性粒細(xì)胞是機(jī)體重要的免疫細(xì)胞之一[6]。近年來(lái)，人們逐漸認(rèn)識(shí)到了中性粒細(xì)胞在癌癥中的作用。在趨化因子的受體-配體軸作用下，中性粒細(xì)胞被募集至腫瘤組織內(nèi)，形成TANs。TANs可通過(guò)促進(jìn)癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移和增強(qiáng)免疫抑制而發(fā)揮促腫瘤功能；相反，TANs也可以直接殺傷腫瘤細(xì)胞或參與抗腫瘤免疫過(guò)程來(lái)抑制腫瘤[7]。

TANs已被證實(shí)參與了癌癥中的多種生物學(xué)過(guò)程，例如抑制免疫反應(yīng)、促進(jìn)腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)以及參與血管生成等[8]。此外，中性粒細(xì)胞會(huì)觸發(fā)一種稱為NETosis的防御反應(yīng)，在這種反應(yīng)中，活化的中性粒細(xì)胞排出細(xì)胞內(nèi)容物，從而形成中性粒細(xì)胞胞外誘捕網(wǎng)(Neutrophil extracellular traps，NETs)[9]。NETs由細(xì)胞外DNA和各種蛋白質(zhì)構(gòu)成，負(fù)責(zé)捕獲和清除病原體；研究表明NETs可參與癌癥相關(guān)進(jìn)程，如捕獲并保護(hù)癌細(xì)胞，防止其受到機(jī)體的抗腫瘤免疫，促進(jìn)血管生成和癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移等[10]。

2 TANs參與胰腺癌生物學(xué)進(jìn)程

2.1 TANs調(diào)控胰腺癌的增殖

與巨噬細(xì)胞的M1、M2表型類似，TME中的TANs可分為N1和N2兩種表型[11]。各種細(xì)胞因子影響了中性粒細(xì)胞亞群的平衡，其中，干擾素β可誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞極化為具有抗腫瘤活性的N1型[12]。N1型中性粒細(xì)胞可產(chǎn)生趨化因子，將CD8+T細(xì)胞募集至TME中[13]。當(dāng)中性粒細(xì)胞暴露于TGF-β或G-CSF時(shí)可向N2表型極化，從而促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)[14]。胰腺癌TME中TANs可通過(guò)分泌增殖誘導(dǎo)配體(A proliferation-inducing ligand，APRIL)促進(jìn)胰腺癌生長(zhǎng)，表明TANs與胰腺癌進(jìn)展有一定關(guān)聯(lián)；當(dāng)胰腺癌PANC-1細(xì)胞和TANs共培養(yǎng)后，PANC-1細(xì)胞增殖活性顯著增強(qiáng)，而APRIL中和抗體則阻斷了TANs對(duì)PANC-1細(xì)胞的刺激[15]。金屬蛋白酶蛋白組織抑制劑-1(Tumor-derived protein tissue inhibitor of metalloproteinases-1，TIMP1)蛋白表達(dá)與中性粒細(xì)胞激活顯著相關(guān)，TIMP1與其受體CD63的相互作用可以激活ERK通路，在體內(nèi)外均可促進(jìn)NETs的形成，從而增強(qiáng)胰腺癌的增殖活力。NETs的主要成分細(xì)胞外DNA可激活胰腺星狀細(xì)胞，形成致密的纖維間質(zhì)，促進(jìn)腫瘤增殖[16]。肽酰基精氨酸脫亞氨酶4(Peptidyl arginine deiminase 4，PADI4)是NETs形成的主要驅(qū)動(dòng)酶，在小鼠原位胰腺癌中，PADI4缺失的小鼠表現(xiàn)出胰腺癌生長(zhǎng)速度下降、細(xì)胞外DNA水平降低以及胰腺間質(zhì)激活減少；使用脫氧核糖核酸酶治療可減少胰腺癌的生長(zhǎng)和腫瘤基質(zhì)的激活，逆轉(zhuǎn)TME中NETs的作用[17]。

2.2 TANs促進(jìn)胰腺癌的轉(zhuǎn)移

TME中結(jié)締組織增生導(dǎo)致膠原沉積是胰腺癌轉(zhuǎn)移的發(fā)生機(jī)制之一[18]。酪氨酸激酶盤(pán)狀結(jié)構(gòu)域受體1(Discoidin domain receptor 1，DDR1)參與了細(xì)胞膠原形成的信號(hào)通路，是侵襲性胰腺癌表型的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因子。膠原蛋白信號(hào)可通過(guò)DDR1/NF-κB通路刺激胰腺癌細(xì)胞產(chǎn)生CXCL5，募集中性粒細(xì)胞至TME中并促進(jìn)NETs形成[19]。由于NETs可以誘捕循環(huán)中的癌細(xì)胞并且防止其受到機(jī)體的免疫系統(tǒng)攻擊，因此促進(jìn)了癌細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移。此外，中性粒細(xì)胞與胰腺癌細(xì)胞共培養(yǎng)后可觀察到NETs誘導(dǎo)癌細(xì)胞發(fā)生上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(Epithelial-mesenchymal transition，EMT)，這是因?yàn)镹ETs形成后，可使PADI4和彈性酶轉(zhuǎn)位到細(xì)胞核，從而介導(dǎo)粒細(xì)胞蛋白和DNA排入細(xì)胞外空間，細(xì)胞外DNA與晚期糖基化終末產(chǎn)物受體相互作用，激活胰腺星狀細(xì)胞，從而促進(jìn)胰腺癌的增殖和轉(zhuǎn)移[20]。

NETs的形成與胰腺癌的肝轉(zhuǎn)移也有一定的關(guān)系。腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞(Carcinoma-associated fibroblasts，CAFs)在腫瘤轉(zhuǎn)移定植中具有促進(jìn)作用，而NETs抑制劑則會(huì)抑制胰腺癌肝轉(zhuǎn)移灶中激活的CAFs的募集，同時(shí)體外實(shí)驗(yàn)也表明NETs增強(qiáng)了造血干細(xì)胞的遷移，從而增加了肝轉(zhuǎn)移瘤微環(huán)境中CAFs的產(chǎn)生，因此NETs能夠通過(guò)增強(qiáng)激活的CAFs的招募來(lái)誘導(dǎo)肝轉(zhuǎn)移[21]。

2.3 TANs調(diào)節(jié)胰腺癌腫瘤免疫功能

中性粒細(xì)胞可以與其他細(xì)胞相互作用，或產(chǎn)生與其他免疫細(xì)胞相互作用的趨化因子和細(xì)胞因子，從而改變機(jī)體的免疫反應(yīng)狀態(tài)[22]。胰腺癌PANC-1細(xì)胞中高表達(dá)的APRIL可以與受體B細(xì)胞成熟抗原和跨膜激活劑及鈣調(diào)親環(huán)素配基相互作用因子結(jié)合，使其產(chǎn)生與B淋巴細(xì)胞和T淋巴細(xì)胞類似的免疫應(yīng)答反應(yīng)，達(dá)到促進(jìn)細(xì)胞增殖、抑制細(xì)胞凋亡的作用[15]。CXCR2在各種癌癥中對(duì)腫瘤的進(jìn)展和免疫抑制髓系細(xì)胞的招募起著重要的作用，Chao等[23]研究表明胰腺癌中存在高表達(dá)的CXCR2配體(如CXCL5)，通過(guò)基因消融術(shù)抑制宿主CXCR2和阻斷CXCR2與其配體的結(jié)合后可以終止招募TANs進(jìn)入TME，同時(shí)觸發(fā)活化的和功能良好的T細(xì)胞進(jìn)入TME。

IL-17可以招募中性粒細(xì)胞，同時(shí)觸發(fā)NETs的形成。在胰腺癌TME中，IL-17表達(dá)與CD8+T細(xì)胞的數(shù)目呈負(fù)相關(guān)，當(dāng)IL-17被阻斷時(shí)可增加免疫檢查點(diǎn)抑制劑的敏感性，從而消除NETs形成的免疫抑制TME[24]。由于中性粒細(xì)胞在胰腺癌免疫調(diào)節(jié)中的作用，針對(duì)中性粒細(xì)胞的免疫靶向腫瘤有利于在胰腺癌中建立抗腫瘤免疫，這不僅為臨床醫(yī)生進(jìn)一步了解胰腺癌的免疫逃逸機(jī)制提供基礎(chǔ)，同時(shí)也為胰腺癌進(jìn)展的機(jī)制研究和新治療靶點(diǎn)的探索提供了新的思路。

2.4 TANs促進(jìn)胰腺癌血管生成

血管生成在腫瘤的生物學(xué)進(jìn)程中發(fā)揮重要作用[25]。CXCL5參與腫瘤血管生成，在胰腺癌組織中過(guò)表達(dá)，與腫瘤分化較差、臨床分期較晚和患者生存期較短顯著相關(guān)；通過(guò)小干擾RNA敲除或抗體中和來(lái)阻斷CXCL5及其受體CXCR2后可抑制胰腺癌的生長(zhǎng)。此外，CXCL5在腫瘤中參與血管生成主要與蛋白激酶B、細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子通路的激活有關(guān)，因此阻斷CXCL5或CXCR2可能是治療胰腺癌的一種重要的輔助抗血管生成療法[26]。

腫瘤細(xì)胞衍生的CXCL8和成纖維細(xì)胞衍生的CXCL12對(duì)腫瘤血管生成有協(xié)同作用，在胰腺癌TME中，兩者以劑量依賴的方式增強(qiáng)了人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞(Human umbilical vein endothelial cells，HUVECs)的遷移和增殖能力，在被CXCL12刺激后，胰腺癌PANC-1細(xì)胞的基質(zhì)金屬蛋白酶-2活性增加，參與血管生成；同樣高分泌CXCL8的胰腺癌BxPC-3細(xì)胞顯著促進(jìn)了HUVECs小管樣結(jié)構(gòu)形成，抗CXCL8則可阻斷這一過(guò)程[27]。綜上，進(jìn)一步深入研究靶向胰腺癌血管生成相關(guān)因子的藥物有望在未來(lái)成為研究熱點(diǎn)。

2.5 TANs影響胰腺癌的耐藥

吉西他濱是目前廣泛運(yùn)用于胰腺癌的化療藥物，但胰腺癌對(duì)吉西他濱的耐藥性常導(dǎo)致患者預(yù)后不良[28]。生長(zhǎng)阻滯特異性蛋白6(Recombinant growth arrest specific protein 6，Gas6)的表達(dá)與預(yù)后不良相關(guān)，而中性粒細(xì)胞則是Gas6的主要來(lái)源，化療后Gas6的表達(dá)上調(diào)；胰腺癌肝轉(zhuǎn)移瘤可以通過(guò)Gas6/AXL通路促進(jìn)化療過(guò)程中的癌細(xì)胞再生。當(dāng)使用CXCR2抑制劑SB225002時(shí)則會(huì)阻止中性粒細(xì)胞向胰腺癌TME的遷移，減少吉西他濱停藥后轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)的發(fā)生[29]。

G-CSF在TME中可以促進(jìn)中性粒細(xì)胞的激活，從而在體外模型中參與抗血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(Vascular endothelial growth factor，VEGF)治療的耐藥性形成。與正常胰腺組織相比，胰腺癌組織中G-CSF的表達(dá)增加，中性粒細(xì)胞募集增強(qiáng)；當(dāng)G-CSF表達(dá)的上游調(diào)控因子MEK被抑制后，G-CSF的生成減少，抗VEGF藥物也協(xié)同抑制中性粒細(xì)胞的活化和腫瘤的生長(zhǎng)[30]。

CD40是腫瘤壞死因子受體超家族的成員，其抗體可激活抗原提呈細(xì)胞(Antigen presenting cells，APCs)，從而誘發(fā)由化療介導(dǎo)的細(xì)胞破壞釋放腫瘤抗原的T細(xì)胞的免疫反應(yīng)。然而，N2型中性粒細(xì)胞可干擾APCs的分化和成熟，從而形成中性粒細(xì)胞介導(dǎo)的CD40聯(lián)合治療的耐藥性[31]?；谝认侔┗熌退帉?dǎo)致預(yù)后不良和TANs干擾胰腺癌治療的現(xiàn)狀，靶向中性粒細(xì)胞有望改善胰腺癌治療藥物的療效。

3 TANs相關(guān)免疫治療

免疫治療是新一代癌癥療法的熱點(diǎn)所在。目前TANs相關(guān)免疫治療的主要方法有：(1)抑制TANs的募集和動(dòng)員；(2)靶向NETs；(3)抑制特異性的TANs表型和基因表達(dá)。

中性粒細(xì)胞募集至TME中需要細(xì)胞因子和趨化因子受體-配體軸，G-CSF、CXCR2等抑制劑可在這一過(guò)程中發(fā)揮作用。在CXCR2缺失的異種移植瘤模型中，胰腺癌的血管密度減少[32]。在干擾素的作用下，CXCR2和CXCL8軸被阻斷，并提高了抑制PD-1的療效[33]。勞拉替尼是一種新型的酪氨酸激酶抑制劑，可以通過(guò)抑制胰腺癌TME中G-CSF的活性而減少TANs的募集，并增強(qiáng)轉(zhuǎn)移部位的CD8+T細(xì)胞和NK細(xì)胞的細(xì)胞毒性來(lái)抑制腫瘤細(xì)胞的生存[34]。

靶向NETs也是胰腺癌未來(lái)治療的方案之一。來(lái)源于NETs的HMGB1可增強(qiáng)胰腺癌細(xì)胞的惡性程度，然而血栓調(diào)節(jié)蛋白可降解HMGB1，抑制NETs的功能[25]。IL-1β的中和抗體也可以有效阻斷EGFR/ERK的激活，并抑制胰腺癌細(xì)胞的EMT過(guò)程[35]。此外，靶向NETs可以抑制胰腺癌相關(guān)靜脈血栓的形成。NETs可在胰腺癌患者高凝中發(fā)揮重要作用，加劇血栓形成[36]。因此，靶向抑制NETs不僅可以抑制胰腺癌細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移，還可以改善因高凝狀態(tài)導(dǎo)致的患者預(yù)后不良。此外，有研究表明，P2RX1陰性的中性粒細(xì)胞亞群在胰腺癌肝轉(zhuǎn)移中積累，并與胰腺癌高表達(dá)PD-L1相關(guān)。當(dāng)抑制P2RX1陰性的中性粒細(xì)胞亞群時(shí)可以激活TME中CD8+T細(xì)胞的抗腫瘤免疫功能。因此，靶向特殊表型的中性粒細(xì)胞亞群也有助于抑制胰腺癌的進(jìn)展。

4 小結(jié)與展望

TANs通過(guò)各種機(jī)制在胰腺癌的增殖、轉(zhuǎn)移、免疫應(yīng)答、血管生成和耐藥中發(fā)揮作用?；赥ANs與胰腺癌的關(guān)系，今后的研究方向主要有：(1)將TANs作為胰腺癌的新一代免疫治療靶點(diǎn)，基于中性粒細(xì)胞的分化和募集的特點(diǎn)，可將趨化因子抑制劑、細(xì)胞因子抑制劑和中性粒細(xì)胞特殊表型抑制劑應(yīng)用于臨床前和臨床研究；(2)進(jìn)一步探究TANs在胰腺癌TME中的抗腫瘤免疫功能，利用第二代測(cè)序、生物信息學(xué)等方法，宏觀切入胰腺癌TME的腫瘤免疫機(jī)制探究；(3)免疫聯(lián)合治療有望彌補(bǔ)單一療法的缺點(diǎn)，從而發(fā)揮協(xié)同抗腫瘤的效應(yīng)[37]。

目前胰腺癌的治療模式正逐漸進(jìn)入精準(zhǔn)醫(yī)療時(shí)代[38]。通過(guò)對(duì)TANs與胰腺癌的關(guān)系進(jìn)行研究，不僅可以更好地了解胰腺癌的發(fā)生機(jī)制，還可以發(fā)現(xiàn)新的治療靶點(diǎn)，制定個(gè)體化的治療方案，從而使胰腺癌的診療走上精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的道路?？傊?，TANs在目前胰腺癌的研究中有著更深遠(yuǎn)的研究前景和應(yīng)用價(jià)值。