β-腎上腺素能受體在腫瘤免疫調(diào)節(jié)中的研究進(jìn)展

秦梅 袁曉莉 米亭同 王振波

濱州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院腫瘤科，濱州 256600

β腎上腺素能受體（β-adrenergic receptor，β-AR）概述

β-AR屬于G蛋白偶聯(lián)受體超家族，主要分為β1-AR、β2-AR、β3-AR三種亞型，在中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、自然殺傷（NK）細(xì)胞等免疫細(xì)胞上均有表達(dá)，其中β2-AR是先天性免疫細(xì)胞和適應(yīng)性免疫細(xì)胞中表達(dá)最高的亞型［1］。因此，β2-AR被視為兒茶酚胺的主要受體［2］。β-AR信號通路參與調(diào)節(jié)多種細(xì)胞過程，如促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移，抑制腫瘤細(xì)胞的凋亡，以及影響腫瘤免疫微環(huán)境（tumor immune microenvironment，TIME），從而影響腫瘤的免疫治療，這些細(xì)胞過程有助于癌癥的發(fā)生和發(fā)展［3］。

TIME及免疫治療

在腫瘤微環(huán)境（tumor microenvironment，TME）中，所有免疫成分稱為TIME，包括免疫細(xì)胞、免疫因子和細(xì)胞表面分子等，與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移密切相關(guān)［4］。其中免疫細(xì)胞分為抗腫瘤免疫細(xì)胞和促腫瘤免疫細(xì)胞兩類，抗腫瘤免疫細(xì)胞主要包括效應(yīng)T細(xì)胞（細(xì)胞毒性CD8+T細(xì)胞和效應(yīng)CD4+T細(xì)胞）、NK細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞（dendritic cells，DCs）和M1型巨噬細(xì)胞等。促腫瘤免疫細(xì)胞主要是調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（Tregs）、髓源性抑制細(xì)胞（myeloid-derived suppressor cells，MDSCs）、M2型巨噬細(xì)胞、N2-嗜中性粒細(xì)胞等［5］。免疫治療的目標(biāo)是恢復(fù)抗腫瘤免疫細(xì)胞對腫瘤的殺傷作用，抑制促腫瘤免疫細(xì)胞的浸潤和活化。

β-AR對TIME及免疫治療的調(diào)控作用及其機(jī)制

1.β-AR對免疫抑制劑的影響

β-AR在黑色素瘤細(xì)胞中上調(diào)，并有助于促進(jìn)免疫抑制和促腫瘤發(fā)生的TIME。Gandhi等［6］進(jìn)行的一項前瞻性臨床試驗表明，普萘洛爾與帕博利珠單抗聯(lián)合使用是安全的，并且在轉(zhuǎn)移性黑色素瘤方面具有協(xié)同抗腫瘤活性，其有效率可達(dá)到78%。Kennedy等［7］的研究發(fā)現(xiàn)，單用β-AR阻滯劑對術(shù)后的高危Ⅲ期黑色素瘤預(yù)后沒有影響。然而，當(dāng)β-AR阻滯劑與帕博利珠單抗聯(lián)合時可以顯著改善其免疫療效，改善患者預(yù)后。Kokolus等［8］的一項回顧性研究也表明，β-AR阻滯劑的使用顯著提高了接受免疫治療的轉(zhuǎn)移性黑色素瘤患者的總生存率，并且在小鼠黑色素瘤模型中已得到驗證，表明β-AR阻斷劑聯(lián)合抗程序性死亡蛋白1（PD-1）阻滯劑可以更好抑制黑色素瘤的生長。

2.β-AR對腫瘤疫苗的影響

腫瘤疫苗是將腫瘤抗原通過多種形式導(dǎo)入患者體內(nèi)，克服腫瘤引起的免疫抑制狀態(tài)，增加免疫源性，激活患者自身的免疫系統(tǒng)，從而達(dá)到控制或清除腫瘤的目的。疫苗有效抗腫瘤免疫應(yīng)答的建立主要受腫瘤中T細(xì)胞的浸潤和免疫抑制TME的影響。Yang等［9］設(shè)計了一種仿生納米疫苗，其主要利用納米技術(shù)將普萘洛爾和一種新型免疫增強(qiáng)劑聯(lián)合共同注入小鼠體內(nèi)，結(jié)果顯示仿生納米疫苗比沒有普萘洛爾包封的納米疫苗具有更好預(yù)防和治療效果，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)其主要通過促進(jìn)原始CD8+T細(xì)胞的啟動和效應(yīng)T細(xì)胞從淋巴結(jié)的流出，而且通過降低免疫抑制細(xì)胞的頻率和增加B細(xì)胞、NK細(xì)胞的浸潤來改善免疫抑制微環(huán)境。Daher等［10］研究發(fā)現(xiàn)，普萘洛爾通過增加CD8+T細(xì)胞的浸潤，顯著提高了抗腫瘤疫苗的療效。普萘洛爾的免疫增敏作用主要發(fā)生在CD8+T細(xì)胞的啟動期間，為在臨床使用β-AR阻滯劑改善腫瘤免疫治療提供了理論基礎(chǔ)。同樣在Hinkle等［11］的一項關(guān)于β-AR阻滯劑普萘洛爾與腫瘤疫苗聯(lián)合用于治療小鼠黑色素瘤的研究中，與單獨接種疫苗相比，普萘洛爾聯(lián)合疫苗組的CD8+T細(xì)胞、CD8+TEM細(xì)胞和PD-1+CD8+T淋巴細(xì)胞的增加更明顯，分別比未治療組增加了約4.8倍、13.0倍和5.8倍；與未治療相比，單獨接種腫瘤疫苗僅導(dǎo)致CD8+T細(xì)胞、CD8+TEM細(xì)胞和PD-1+CD8+T淋巴細(xì)胞分別增加約2.3倍、4.6倍和2.5倍，從而增加了腫瘤疫苗的治療效果［11］。Nissen等［12］研究也表明，β-腎上腺素能信號影響淋巴瘤的免疫治療，經(jīng)過對其機(jī)制進(jìn)一步研究表明，β-腎上腺素能信號的慢性激活顯著抑制了抗原特異性CD8+T細(xì)胞的增殖、干擾素-γ（IFN-γ）的產(chǎn)生和細(xì)胞殺傷能力，并且進(jìn)一步抑制了CD8+T細(xì)胞對抗PD-1和抗4-1BB等免疫調(diào)節(jié)抗體的反應(yīng)。通過以上途徑降低了淋巴瘤免疫治療的療效。這些發(fā)現(xiàn)也進(jìn)一步證明了β-腎上腺素能信號為癌癥免疫治療過程中的調(diào)節(jié)靶點。

3.β-AR對TIME的影響

3.1.對MDSCs的影響 MDSCs是TIME的主要免疫抑制細(xì)胞，分為單核細(xì)胞型（Mo-MDSCs）和粒細(xì)胞型（G-MDSCs）或多形核細(xì)胞型（PMN-MDSCs）［13］，除了直接抑制CD8+T細(xì)胞，MDSCs還可以動員調(diào)節(jié)性T細(xì)胞，有助于進(jìn)一步在TME內(nèi)形成免疫抑制網(wǎng)絡(luò)。Mohammadpour等［14］研究表明，β2-AR的激活能顯著增加腫瘤中MDSCs的積累，并影響免疫抑制分子如程序性死亡配體-1（PD-L1）的表達(dá)，對其機(jī)制進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，β2-AR對MDSCs的調(diào)節(jié)作用主要依賴于信號轉(zhuǎn)導(dǎo)子和轉(zhuǎn)錄激活子3（STAT3）磷酸化，能顯著提高M(jìn)DSCs的存活率并增強(qiáng)其免疫抑制功能。這有力支持了減少應(yīng)激誘導(dǎo)的β2-AR激活有助于克服免疫抑制并提高免疫治療和其他癌癥治療的療效。同樣，MDSCs上β 2-AR的表達(dá)隨著腫瘤的生長而增加，并且β2-AR能通過改變其代謝來促進(jìn)MDSCs的免疫抑制活性［15］。對其機(jī)制進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)β2-AR能降低糖酵解，增加氧化磷酸化和脂肪酸氧化，還促進(jìn)脂肪酸轉(zhuǎn)運蛋白肉毒堿棕櫚酰基轉(zhuǎn)移酶1A（CPT1A）的表達(dá)［15］。Kokolus等［16］研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)小鼠處于較高溫度（30～31 ℃）時，β-腎上腺素能信號被抑制，TME中的CD8+T細(xì)胞顯著增加，而MDSCs和Tregs的數(shù)量顯著減少。處于較高溫度的實驗小鼠與正常溫度下小鼠的腫瘤相比，其生長速度和轉(zhuǎn)移顯著降低。

3.2.對T細(xì)胞的影響 β-AR與相應(yīng)神經(jīng)遞質(zhì)相結(jié)合可以影響T細(xì)胞的活化與功能。Qiao等［17］研究發(fā)現(xiàn)，在CD8+T細(xì)胞激活過程中，β-AR的激活能顯著降低CD8+T細(xì)胞中葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白（GLUT1）的表達(dá)，從而影響葡萄糖的攝取和糖酵解，并且β-腎上腺素能信號損害CD8+T細(xì)胞的線粒體功能，進(jìn)而產(chǎn)生具有免疫抑制作用的代謝產(chǎn)物，如乳酸等，乳酸已被證明是一種重要的免疫調(diào)節(jié)分子，能夠抑制免疫效應(yīng)細(xì)胞的增殖和誘導(dǎo)免疫細(xì)胞去分化，從而抑制腫瘤的免疫治療［18］。同樣，在小鼠模型中阻斷β-腎上腺素能信號也可以抑制腫瘤的生長，對其機(jī)制進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，阻斷β-腎上腺素能信號可以增加T細(xì)胞的糖酵解和氧化磷酸化，并增加共刺激分子CD28的表達(dá)和細(xì)胞因子的分泌［19］。信號轉(zhuǎn)導(dǎo)子和轉(zhuǎn)錄激活子（STAT）蛋白是一個細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)錄因子家族，哺乳動物STAT家族包括STAT1、STAT2、STAT3、STAT4、STAT5a、STAT5b和STAT6等［20］。Balligand［21］研究表明，β-腎上腺素能信號的激活能顯著提高STAT3的活性，而STAT3活性的升高能抑制效應(yīng)T細(xì)胞的積累［22］，從而抑制其抗腫瘤作用，以上均說明了β-AR能通過影響代謝進(jìn)而影響T細(xì)胞的活化和功能。

3.3.對巨噬細(xì)胞的影響 巨噬細(xì)胞分為M1型巨噬細(xì)胞和M2型巨噬細(xì)胞，腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞通常指M2型巨噬細(xì)胞，表現(xiàn)出抗炎和促腫瘤作用。M2型巨噬細(xì)胞通過與癌細(xì)胞、Tregs和MDSCs等相互作用發(fā)揮促癌功能。而M1型巨噬細(xì)胞表現(xiàn)出強(qiáng)烈的抑瘤作用，因此，協(xié)調(diào)M2型巨噬細(xì)胞重編程為M1型巨噬細(xì)胞表型將成為免疫治療新靶點［23］。Qin等［24］研究表明，β-腎上腺素能信號的激活不僅能上調(diào)巨噬細(xì)胞的浸潤并且能促進(jìn)巨噬細(xì)胞向M2型巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)化，進(jìn)而促進(jìn)乳腺癌的惡化。在Sloan等［25］的研究中表明，β-腎上腺素能信號的激活通過增加腫瘤中M2型巨噬細(xì)胞的浸潤，從而誘導(dǎo)促癌基因如Tgfb、Arg1和Csf1的表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞的生長和轉(zhuǎn)移。而用β-AR拮抗劑普萘洛爾治療能逆轉(zhuǎn)應(yīng)激誘導(dǎo)的M2型巨噬細(xì)胞浸潤，并抑制腫瘤的擴(kuò)散。同樣，在Armaiz-Pena等［26］的研究中也表明，β-腎上腺素能信號的激活也能增加腫瘤中M2型巨噬細(xì)胞的浸潤，通過對其機(jī)制進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，β-腎上腺素能信號對巨噬細(xì)胞的影響是通過cAMP和PKA通路使單核細(xì)胞趨化蛋白-1的表達(dá)增加而發(fā)揮作用的。

3.4.對NK細(xì)胞的影響 NK細(xì)胞作為抗腫瘤免疫的第一道防線，在控制腫瘤的發(fā)生和轉(zhuǎn)移中發(fā)揮關(guān)鍵作用，是腫瘤免疫治療中極具潛力的研究對象［27］?；罨腘K細(xì)胞可釋放含顆粒酶和穿孔素的細(xì)胞毒性顆粒直接作用于腫瘤細(xì)胞，并分泌血清腫瘤壞死因子α和IFN-γ，激活機(jī)體的適應(yīng)性免疫機(jī)制［28］。在Hu等［29］的研究中表明，抑制腎上腺素能信號能顯著抑制移植瘤的生長并增加NK細(xì)胞的比例、浸潤和活化。腎上腺素能信號是NK細(xì)胞活化以及發(fā)揮免疫反應(yīng)所必需的［30］。

3.5.對DCs的影響 激動性CD40抗體（anti-CD40 agonistic antibody，αCD40）是DCs的激活劑，可以增強(qiáng)抗原呈遞并激活細(xì)胞毒性T細(xì)胞對抗免疫原性較差的腫瘤。β 2-AR的激活通過直接抑制核因子κB抑制因子α（recombinant inhibitory subunit of NF kappa B alpha，IkBα）的磷酸化和間接上調(diào)磷酸化cAMP反應(yīng)元件結(jié)合蛋白（phosphorylated-cAMP response element-binding protein，pCREB）的水平來重新連接DCs中的CD40信號傳導(dǎo)。重要的是，與單藥治療相比，普萘洛爾聯(lián)用可以重新編程CD40通路，從而提高腫瘤的免疫治療［31］。

3.6.對粒細(xì)胞的影響 Huang等［32］通過體內(nèi)、體外試驗研究證明，腎上腺素能信號激活產(chǎn)生的應(yīng)激激素抑制中性粒細(xì)胞和單核細(xì)胞的抑癌作用，這些結(jié)果為心理壓力與癌癥發(fā)病率之間的關(guān)系提供了一種可能的解釋。Perego等［33］研究發(fā)現(xiàn)，去甲腎上腺素促進(jìn)MDSCs或中性粒細(xì)胞釋放S100A8/A9蛋白，最終激活腫瘤細(xì)胞退出休眠并形成新的腫瘤病變。而β-AR阻斷劑能夠減弱這種作用，降低腫瘤的復(fù)發(fā)。

總結(jié)與展望

隨著免疫時代的到來，增強(qiáng)免疫治療的療效已成為目前面臨的重要課題，β-AR對腫瘤的生長、血管生成、侵襲轉(zhuǎn)移發(fā)揮著關(guān)鍵作用，隨著對免疫治療調(diào)節(jié)的深入研究，β-AR的激活在調(diào)節(jié)免疫抑制方面也發(fā)揮著關(guān)鍵作用，阻斷β-腎上腺素能信號傳導(dǎo)能顯著改善腫瘤的免疫治療，是腫瘤治療的一個潛在靶點。

作者貢獻(xiàn)聲明秦梅：查閱文獻(xiàn)，整理文獻(xiàn)，文章思路設(shè)計，撰寫、修改文章；袁曉莉：整理文獻(xiàn)，對文章的格式、排版進(jìn)行審閱；米亭同：整理文獻(xiàn)，對文章的格式、排版進(jìn)行審閱；王振波：文章思路總結(jié)，對文章的知識性內(nèi)容作批評性審閱