腫瘤微環境中的Th17細胞

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腫瘤微環境中的Th17細胞

郭曉靜，張藝騫，付麗*

(天津醫科大學腫瘤醫院 乳腺病理研究室，國家腫瘤臨床醫學研究中心，乳腺癌防治教育部重點實驗室，天津 300060)

腫瘤微環境是指腫瘤細胞與腫瘤局部浸潤的免疫細胞、基質細胞、內皮細胞及所分泌的活性介質等共同構成的局部內環境。在過去的一段時間中，大量的實驗研究證明，復雜的腫瘤微環境調節著腫瘤的生長、浸潤和轉移，因此，腫瘤的發展依賴于這個復雜的動態的微環境[1]。浸潤到腫瘤組織中的淋巴細胞即腫瘤浸潤淋巴細胞，在腫瘤的免疫方面發揮著重要的作用。腫瘤浸潤淋巴細胞主要由T細胞、B細胞、NK細胞組成，長期以來大多數學者認為在抗腫瘤方面，T細胞是最主要的免疫效應細胞,并且以CD4+、CD8+T細胞為主[2]。在大多數乳腺癌患者中B淋巴細胞和T淋巴細胞共浸潤在腫瘤組織中，但其中T淋巴細胞占主導地位[3]。腫瘤浸潤淋巴細胞中的Th17細胞(輔助性T細胞17型、T helper cell 17)已經在許多種腫瘤中被發現，包括乳腺癌[4]、胃癌[5]、黑色素瘤[4]、卵巢癌[4]、胰腺癌[6]等，并且與腫瘤的發展密切相關。所以，下面我們將就Th17細胞的分化、細胞因子的表達及其在腫瘤發生發展中的作用進行綜述。

1Th17細胞的分化調控

當初始的CD4+T細胞被活化后，其分化方向主要受到局部環境細胞因子的影響。初始的CD4+T細胞在IL-12、INF-γ的誘導下，向Th1方向分化；在IL-4、IL-2的誘導下向Th2方向轉化，在TGF-β、IL-2的誘導下向Tregs方向分化[7]。也由初始的CD4+T細胞分化而來的Th17細胞與Th1、Th2、Tregs(調節T細胞、regulatory T cell)有所不同，它的分化具有獨特的信號通路且具有特異性的轉錄因子[8-10]。傳統的觀點認為TGF-β在誘導Th17細胞分化中具有不可替代的作用，

然而最近的研究發現，在無TGF-β(轉錄生長因子-β、transforming growth factor-β)的情況下，IL-1β、IL-6、IL-23也可以誘導初始的CD4+T細胞分化為Th17細胞[11]，反而高濃度的TGF-β會促進Tregs細胞的發展而抑制Th17細胞的分化[12]。這說明TGF-β的有無以及濃度的高低都會影響Th17細胞的分化。研究表明，在初始T細胞分化為Th17細胞的過程中，其分化為傳統意義上的Th17細胞還是具有高致病性的Th17細胞主要依賴于細胞因子環境：在缺乏IL-23但有大量TGF-β的環境下，可促進傳統意義上的Th17細胞分化；但當IL-23水平上升時則促進高致病性的Th17細胞的產生[13]。Xinming Su等[4]的研究，提取黑色素瘤、大腸癌、乳腺癌的腫瘤細胞和腫瘤來源成纖維細胞發現，三種腫瘤細胞分泌IL-23、不同數量的TGF-β和少量的IL-1β，三種腫瘤相關成纖維細胞也分泌大量IL-6以及IL-1β、TGF-β和IL-23。說明腫瘤微環境中細胞因子水平的改變可能影響Th17細胞的功能。

除了細胞因子在Th17細胞分化中的重要作用外，轉錄因子也在Th17細胞分化的過程中起至關重要的作用。Th17細胞的分化需要特異性的轉錄因子，包括RORγt(retinoic acid-related orphan receptorγt)、RORα、STAT3(信號轉導和轉錄活化因子3、signal transducer and activator of transcription 3)[14,15]。2006年，Ivanov等發現RORγt是Th17細胞分化必不可少的特征性轉錄因子[16]。RORα則在Th17細胞的分化過程中與RORγt協作，起到協同增強的效果[17]。STAT3對于Th17細胞的分化也是必不可少的。

2Th17細胞分泌的細胞因子

初始CD4+T細胞分化后，可分泌多種特異性細胞因子。例如Th1分泌特征性細胞因子IFN-γ，Th2分泌特征性細胞因子IL-4[14]。Th17細胞可以分泌IL-17A、IL-17F、IL-21、IL-22[18]。從黑色素瘤、乳腺癌、大腸癌腫瘤組織中提取的Th17細胞可以分泌大量的TNF-α、IL-8，中等量的IL-10和TGF-β1，少量的IL-6[4]。通過這些研究，可以推測腫瘤微環境中的Th17細胞具有異質性和多種功能[13]。

3Th17細胞與腫瘤微環境中其他細胞間的關系

3.1　Th17細胞與Tregs細胞

J Wang等[19]發現，在乳腺癌患者中，腫瘤浸潤淋巴細胞Th17/Treg的比例在疾病進展過程中發生改變。Huang C等[20]在食道癌腫瘤微環境中發現IL-4+FOXP3+T細胞浸潤。IL-6、TGF-β、IL-21等細胞因子可以促進Tregs細胞向Th17細胞轉化，IL-2、RA(retinoic acid)、IDO(indoleamine 2,3-dioxygenase)則可以促進Th17細胞轉化為Tregs細胞[21]。也有研究表明，在腫瘤浸潤淋巴細胞中，IL-17+細胞并不表達FOXP3[22]。這種差異的產生可能是由于研究的腫瘤類型不同以及研究者選擇了不同的研究方法。但也說明在腫瘤微環境的各種細胞因子的作用下，Th17細胞與Tregs細胞之間相互作用進而影響腫瘤的遠期發展。

3.2　Th17細胞與腫瘤相關巨噬細胞

進入外周組織的巨噬細胞主要分為兩種亞型，M1型和M2型。M1型巨噬細胞是免疫系統中不可缺少的細胞成分；M2型巨噬細胞(通常被稱為腫瘤相關巨噬細胞)可促進腫瘤的生長、轉移[23]。Brian F等[24]認為，在慢性炎癥逐漸發展為腫瘤的過程中，M1型巨噬細胞分泌細胞因子IL-6、IL-23、IL-1β、TNF-α，可促使初始CD4+T細胞分化為Th17細胞；M2型腫瘤相關巨噬細胞分泌TGF-β則支持Th17細胞的發展。Th17細胞與腫瘤相關巨噬細胞之間建立的惡性循環可促進腫瘤進展。慢性感染、炎癥可促進腫瘤形成，腫瘤一旦形成，腫瘤相關巨噬細胞、髓源抑制細胞可分泌細胞因子TGF-β、IL-6以促進Th17細胞的發展和增殖；而Th17細胞也可以通過分泌大量慢性炎癥因子激活腫瘤相關巨噬細胞、Th17細胞并促進其增殖，還可以活化STAT3、分泌抗凋亡蛋白，進而促進血管生成和腫瘤生長[24]。

3.3　Th17細胞與Th1細胞

Pawel Muransk等[25]提出，腫瘤微環境中的Th17細胞、Th1細胞在表型、發展、功能等方面具有相關性。卵巢癌中Th17細胞可以誘導Th1型趨化因子，募集Th1細胞進入腫瘤微環境[26]。在人類腫瘤中，已發現共表達IFN-γ和IL-17的CD4+T細胞[27]。 INF-γ+IL-17+T細胞可能由Th1細胞轉化而來，也可能由Th17細胞轉化而來[28]。提示可以相互轉化的Th1細胞與Th17細胞影響著腫瘤的發展。

4Th17細胞在腫瘤微環境中的作用

腫瘤微環境中的腫瘤細胞、腫瘤相關成纖維細胞，在TLR和Nod2信號作用下，分泌的MCP-1、RANTES增多，進而轉移到腫瘤微環境的Th17細胞數目增多[4]。除了上述機制，腫瘤微環境中的其他因素對Th17細胞的分化和增殖也有重要作用。腫瘤微環境中的各種趨化因子可以趨化表達相應受體的Th17細胞轉移至微環境中，多種細胞因子、轉錄因子、腫瘤細胞以及腫瘤相關成纖維細胞、腫瘤相關巨噬細胞、Th1細胞共同作用下，調節Th17細胞的分化、增殖和功能，以促進或抑制腫瘤的發展，影響患者的預后。

4.1　Th17細胞抑制腫瘤的發展

小鼠腫瘤模型中的Th17細胞可以直接殺傷腫瘤細胞。例如，Pawel Muranski等通過建立一個晚期黑色素瘤小鼠模型，發現Th17細胞較Th1細胞對晚期黑色素瘤具有更強的破壞作用[29]。除了對腫瘤細胞有直接殺傷作用，Th17細胞還可以通過間接方式抑制腫瘤的生長。第一，Th17細胞可增強抗腫瘤免疫反應。Natalia Martin-Orozco 等[30]以小鼠為模型發現Th17細胞還通過間接作用使趨化至腫瘤微環境的樹突狀細胞增多，樹突狀細胞則活化CD8+T細胞以抵抗腫瘤。第二，Th17細胞可以提高腫瘤微環境中其他免疫細胞的數量。在腫瘤微環境中，浸潤Th17細胞的數量與自然殺傷細胞、細胞毒性CD8+T細胞、IFN-γ+效應T細胞的數量成正比，提示Th17細胞參與NK細胞介導的固有免疫和T細胞介導的適應性免疫反應[26]。然而，在研究中發現，缺乏RORγt的小鼠模型中，Th17細胞不會影響腫瘤微環境中免疫抑制性細胞(髓源性抑制細胞、Tregs)的數量，但會促進Th1細胞浸潤到腫瘤微環境以促進抗腫瘤反應[31]。第三，IL-17F、IL-21、IL-22具有抗腫瘤血管形成的作用，說明Th17可能通過其分泌的細胞因子發揮抗腫瘤作用[32-34]。

4.2　Th17細胞促進腫瘤的發展

除了分泌特征性細胞因子IL-17，Th17細胞還可以分泌其他細胞因子，如：IL-17A、IL-17F、IL-21、IL-22。在一個結腸腺癌小鼠模型中，IL-17可以誘導成纖維細胞產生血管生成因子VEGF(vascular endothelial growth factor)，KC,MIP-2,前列素類物質，NO，促進腫瘤血管形成，以促進腫瘤發展[35]。最近的一項研究也發現，乳腺癌小鼠模型中，腫瘤浸潤淋巴細胞分泌大量IL-17，IL-17可間接促進腫瘤微脈管的生成[36]。除了可以促進腫瘤微脈管形成，IL-17還可以促進IL-6 的分泌，IL-6通過活化致瘤信號STAT3，使促存活和促血管形成的基因上調，以促進腫瘤的生長[37]。IL-17A還誘導促淋巴管生成因素VEGF-D的表達和淋巴內皮細胞的增殖[38]。此外，IL-17A通過刺激嗜中性粒細胞的增殖和募集，介導腫瘤血管形成、促進組織結構重塑[18,39]。在肝細胞癌小鼠模型中，IL-22可促進腫瘤生長、轉移[40]。體外研究證實，IL-22通過激活STAT3信號增強腫瘤增殖和抗凋亡能力。

5Th17細胞在腫瘤免疫中的作用

在腫瘤免疫方面，Th17細胞的作用目前還是存在爭議的。高水平的Th17細胞、IL-17對不同類型腫瘤患者的預后及生存期具有不同的意義。例如：大腸癌早期的患者過表達Th17細胞因子，對患者的預后有不良的影響[41]。乳腺癌患者腫瘤微環境中分泌IL-17的細胞水平增高，與患者不良的預后有關[42]。胃癌患者外周循環中，Th17細胞數目增多使其生存期下降[5]。然而，在慢性淋巴細胞白血病患者中，Th17細胞會升高，但Th17細胞的升高與較長的生存期呈正相關[43]。分析以上不同的原因，其一，在不同的研究中，檢測Th17細胞的方法以及檢測Th17細胞含量的部位(外周循環還是腫瘤組織中Th17)不同；其二，IL-17雖然是Th17細胞的特異性細胞因子，但除了Th17細胞外， CD8+T細胞、γδT細胞、腫瘤相關巨噬細胞、自然殺傷細胞、噬中性粒細胞、嗜酸性粒細胞等[8,44]都可以分泌IL-17。例如，在肝細胞癌小鼠模型中，IL-17A主要由γδT細胞分泌并且IL-17A可促進腫瘤生長[45]。在胃癌患者中，IL-17主要來源肥大細胞[46]。但在乳腺癌中，Th17細胞增多與低TNM分期及低轉移有關，提示Th17細胞有抗腫瘤效應[47]。因此，來源不同的IL-17可能具有不同的生物學功能且不能將IL-17的生物學功能等同于Th17細胞的生物學功能。因此，腫瘤微環境的復雜性、Th17細胞的異質性和可塑性等多種因素，使Th17細胞在不同腫瘤的發展中可能具有不同的意義。

隨著時代的發展，腫瘤發病率的升高，其對人類健康的威脅越來越大。如何利用針對性強的治療方法改善腫瘤患者的預后和生活質量成為了研究的熱點問題。隨著研究發現Th17細胞在腫瘤微環境中的重要作用，在未來，Th17細胞可能會成為腫瘤治療的新靶點。

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(收稿日期：2015-01-11)

作者簡介：郭曉靜，女，博士，副教授，碩士生導師，從事乳腺癌腫瘤微環境的研究。付麗，女，博士，教授，博士生導師，從事乳腺病理診斷和分子機制研究。

文章編號：1007-4287(2015)05-0853-04

*通訊作者

基金項目：國家自然科學基金面上項目(項目編號：81172531)，國家自然科學基金重點項目(項目編號：30930038)