轉化生長因子β在膠質瘤免疫中的作用

陳 莉，孫 歡(綜述)，艾文兵(審校)

(三峽大學仁和醫院神經外科，湖北 宜昌 443000)

轉化生長因子β(transforming growth factor-β，TGF-β)是一種多功能細胞因子，參與細胞的生長、存活、分化、遷移和免疫細胞的活化。在某些腫瘤中，TGF-β可以促進腫瘤的增殖、血管生成、侵襲、轉移和免疫抑制，特別是其作為免疫抑制因子的作用，在膠質瘤以及其他大量腫瘤中被廣泛地關注。有報道指出，膠質瘤患者血清中TGF-β水平顯著地增高，且與膠質瘤的級別和臨床預后密切相關[1-2]。這似乎預示著TGF-β在膠質瘤的發生、發展中起著至關重要的作用。

1 TGF-β及其介導的信號通路

TGF-β是一種多功能的細胞因子，參與調節胚胎發育和組織穩態[3]。脊椎動物 TGF-β超家族包括包括TGF-β、骨形態發生蛋白、激活素、抑制素等[4]。哺乳動物有三種TGF-β亞型：TGF-β1、TGF-β2和TGF-β3，它們合成后以潛在的二聚體存在和潛在的TGF-β需通過蛋白酶處理才能成為活化形式。典型的TGF-β信號通路是指受體介導的Smad蛋白磷酸化，繼而激活胞內不同的信號通路[5]。TGF-β有兩種受體：1型和2型絲氨酸/蘇氨酸受體(TβRⅠ和TβRⅡ)。TGF-β先與TβRⅡ結合形成受體復合物，同時激活TβRⅡ磷酸化激酶，TβRⅠ能夠分辨此復合物并與其相互結合，繼而又被TβRⅡ磷酸化激酶磷酸化而激活，活化的TβRⅠ磷酸化其下游重要的調控因子Smad2/3，Smad2/3蛋白結合形成復合體后與 Smad-4結合，最后進入細胞核，在其他各種轉錄調控因子的協同作用下調控靶基因的轉錄[6]。除了典型的TGF-β/Smad通路外，TGF-β還可以激活非典型的Smad信號通路，包括絲裂原激活蛋白激酶、TGF-β激活激酶1、Ras信號系統等。

2 TGF-β與腫瘤

在細胞水平，TGF-β參與細胞的生長、存活、分化、遷移和免疫細胞的活化[3]。TGF-β通過一個復雜的網絡執行這些功能，不同的配體受體結合激活下游廣泛的信號通路[5-6]。目前觀點認為TGF-β既有腫瘤抑制功能也有腫瘤促進功能。TGF-β被認為有腫瘤抑制作用的原因是它是上皮細胞、星形膠質細胞和免疫細胞增殖的強效抑制劑。然而，一些腫瘤卻能逃脫TGF-β的抑制作用，如通過突變TGF-β通路中的某一部分。某些惡性腫瘤，在有選擇性地丟失TGF-β增殖抑制功能的同時，卻保留其他功能的完整性[3]。在這些腫瘤中，TGF-β可以促進腫瘤增殖、血管生成、侵襲、轉移和免疫抑制。因此，TGF-β在腫瘤發生中具有雙重功能，但具體扮演哪種功能取決于腫瘤所在階段和類型[3]。這種腫瘤抑制到致瘤轉換也被稱為“TGF-β paradox”[7]。研究表明，Smad依賴的信號導致生長抑制和凋亡，而非經典信號在許多進展和轉移性腫瘤中占優勢[8]。總得來說，來自于腫瘤細胞(自分泌)和微環境(旁分泌)的TGF-β影響了腫瘤的生長和進程。

3 TGF-β與惡性膠質瘤

惡性膠質瘤占中樞神經系統腫瘤的80%，基本上不可治愈，臨床病理由低級別到高級別組成，并且幾乎所有的低級別膠質瘤最終都會發展為高級別膠質瘤，這些腫瘤進展經歷一系列階段，包括細胞轉化、細胞增殖信號活化、細胞周期失控、獲得侵襲表型、增強血管生成和進一步克隆進化[9]。在與膠質瘤相關的多種信號通路中，TGF-β信號通路在調節腫瘤細胞的上述行為中起著至關重要的作用。有報道指出，膠質瘤患者血清中TGF-β水平顯著地增高，且與膠質瘤的級別和預后相關[1-2]。Sasaki等[1]研究表明，惡性膠質瘤培養上清中包含活化的和潛伏的TGF-β1和TGF-β2。Kjellman等[2]用免疫組織化學法分別對膠質母細胞瘤、星形細胞瘤及膠質增生組織中的TGF-β表達進行研究，結果發現，TGF-β在這3種組織中的表達存在明顯差異，在膠質增生組織表達低，而在星形細胞瘤和膠質母細胞瘤的表達明顯升高，且隨腫瘤惡性程度的上升其表達水平也升高。而到目前為止，還沒有證據表明在膠質瘤中TGF-β有抗腫瘤作用的可能。實際上，腦腫瘤中表達的TGF-β通過增強生長、遷移、侵襲、血管生成、免疫抑制和干細胞性能，從而有利于腫瘤生存。膠質瘤中TGF-β來自膠質瘤細胞或小膠質細胞[1,10]。自分泌的TGF-β在膠質瘤細胞株和外科手術切除的膠質瘤中都被發現。

4 TGF-β與膠質瘤介導的免疫抑制

在膠質瘤進展的各個階段，抗腫瘤免疫應答都被大大地削弱。膠質瘤缺乏有效抗腫瘤應答的原因是膠質瘤細胞缺乏特異性的腫瘤抗原或腦組織中缺乏專職的抗原呈遞細胞[11]。TGF-β作為免疫抑制因子的作用在膠質瘤以及其他大量腫瘤中被關注[11]。TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3在不同的膠質瘤組織和細胞中表達不同，但TGF-β2是多形性膠質母細胞瘤中表達上調最豐富的亞型，TGF-β2涉及膠質瘤相關的免疫抑制，然而TGF-β1被證明是膠質瘤運動的刺激物[12-13]。

TGF-β對免疫系統所有細胞都發揮著抑制作用。TGF-β阻止了細胞毒性T細胞、CD4陽性細胞的分化和成熟，抑制了膠質瘤細胞、巨噬細胞和小膠質細胞表面主要組織相容性復合體Ⅱ類分子的表達，并導致巨噬細胞/小膠質細胞吞噬活性降低[14-15]。TGF-β也能通過下調腫瘤壞死因子α、過氧化氫和一氧化氮的生成抑制巨噬細胞的活化，同時增加免疫抑制細胞因子白細胞介素10的生成[16]。TGF-β減少了膠質瘤患者自然殺傷細胞和CD8+T細胞表面自然殺傷細胞活化型受體的活化，導致它們對腫瘤細胞的殺傷力降低[17]。用小RNA技術干擾TGF-β1或者TGF-β2的表達能顯著地抑制LNT-229膠質瘤細胞環境介導的免疫細胞表面自然殺傷細胞活化型受體的下調，并促進自然殺傷細胞和CD8+T細胞對腫瘤細胞的吞噬和溶解[18]。TGF-β增強了調節性T細胞的生成，調節性T細胞在TGF-β調控的免疫抑制中起重要作用，盡管本身不分泌TGF-β[19]。調節性T細胞通過下調白細胞介素2的生成，抑制T細胞的活化、抑制干擾素γ等促炎細胞因子的產生，從而減少T細胞介導的細胞免疫應答。TGF-β還可以抑制抗原呈遞細胞的增殖及其功能，從而使機體免疫系統無法有效識別、殺傷腫瘤細胞。此外，最新研究顯示，TGF-β還可以驅動免疫應答中分化型(Ⅰ型)抗腫瘤免疫細胞突變成未分化型(Ⅱ型)細胞，這種突變發生在固有免疫系統(中性粒細胞和巨噬細胞)以及T細胞中[20]。這些未分化型細胞會釋放更多的TGF-β和白細胞介素11到腫瘤微環境中，促進腫瘤的發生[20]。

最新研究表明，關閉免疫細胞TGF-β信號通路可以顯著地增強抗腫瘤免疫應答[14,21,10,22]。在動物實驗中，用特殊啟動子表達顯性失活的TβRⅡ，胸腺瘤和黑色素瘤將得到根治[14]。在T細功能弱化的轉基因前列腺癌小鼠中，轉入顯性失活的TβRⅡ以封閉TGF-β信號的功能，T細胞將分化成熟并分泌干擾素γ和顆粒酶B，從而抑制腫瘤的生長[21]。在膠質母細胞瘤中，采用特異性TβRⅡ-shRNA耗竭TβRⅡ，將顯著地減弱巨噬細胞衍生的TGF-β功能，抑制腫瘤的生長和侵襲[10]。抑制TβRⅡ或TβRⅠ激酶活性將影響TGF-β下游蛋白(如Smad)的磷酸化水平從而抑制腫瘤的形成和侵襲[22]。這些都預示著TGF-β將成為一個極具潛力的抗腫瘤免疫治療靶點。

5 展 望

高級別膠質瘤特點是高度的治療抵抗和不可避免的局部或播散性復發。膠質瘤的常規治療方法包括手術、放療和化療，但這些治療方法僅使惡性膠質瘤的平均生存期達到1年左右。因此，需要開發新的有效的治療方法，以清除手術后殘余浸潤的腫瘤細胞，提高惡性膠質瘤患者的生存率。TGF-β作為膠質瘤中重要的免疫抑制因子，參與膠質瘤免疫抑制微環境的建立，導致了膠質瘤的免疫逃逸。抑制TGF-β的功能，重建抗腫瘤免疫環境將成為治療膠質瘤的一個重要策略。深入了解自然情況下的TGF-β信號通路，會發現抗TGF-β治療存在生理上的固有風險，它在抑制腫瘤的同時可能導致新的腫瘤發生。風險和優勢必須仔細權衡，在人類腫瘤治療中，產生安全和有效的TGF-β靶向治療效果，還有待進一步研究。

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