胰腺癌腫瘤免疫逃逸的研究進(jìn)展

張冰冰 張晶 鄭建明

海軍軍醫(yī)大學(xué)附屬長(zhǎng)海醫(yī)院病理科，上海 200433

【提要】 腫瘤免疫逃逸是指腫瘤細(xì)胞逃脫機(jī)體天然免疫和獲得性免疫的識(shí)別、殺傷，在體內(nèi)存活并迅速增殖形成腫瘤的過(guò)程。胰腺癌免疫逃逸的主要機(jī)制是腫瘤細(xì)胞所處微環(huán)境免疫穩(wěn)態(tài)失衡，免疫細(xì)胞的種類、數(shù)量和功能失調(diào)，形成胰腺癌特征性的免疫抑制微環(huán)境。本文主要針對(duì)胰腺癌微環(huán)境中的重要免疫細(xì)胞導(dǎo)致胰腺癌免疫功能障礙機(jī)制的相關(guān)進(jìn)展進(jìn)行論述。

以往關(guān)于胰腺癌發(fā)生機(jī)制的研究主要聚焦在腫瘤細(xì)胞自身基因和表觀遺傳學(xué)的改變，僅針對(duì)腫瘤本身的治療，而不能有效改善患者預(yù)后。近年來(lái)腫瘤微環(huán)境在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中的作用引起研究者的關(guān)注。腫瘤微環(huán)境是指由腫瘤細(xì)胞、免疫細(xì)胞 、腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞、間質(zhì)成分及分泌的細(xì)胞因子、趨化因子、生長(zhǎng)因子、促血管生成因子等活性遞質(zhì)共同構(gòu)成的局部?jī)?nèi)環(huán)境[1]。胰腺癌的微環(huán)境中免疫細(xì)胞處于數(shù)量和功能失衡狀態(tài)，免疫抑制作用的調(diào)節(jié)性T細(xì)胞、髓源性抑制細(xì)胞大量存在，有抗腫瘤效應(yīng)的樹(shù)突狀細(xì)胞(dendritic cells, DCs)、自然殺傷細(xì)胞(natural killer cells, NK)、效應(yīng)T細(xì)胞數(shù)量減少，抗腫瘤功能明顯缺陷，形成獨(dú)特的免疫抑制微環(huán)境。本文闡述胰腺癌相關(guān)免疫細(xì)胞促進(jìn)免疫抑制微環(huán)境的形成機(jī)制及其在腫瘤的發(fā)生、進(jìn)展、轉(zhuǎn)移、侵襲中發(fā)揮的作用。

一、胰腺癌相關(guān)的免疫抑制細(xì)胞

胰腺癌相關(guān)的免疫抑制細(xì)胞在早期癌前病變階段就存在，且隨著腫瘤進(jìn)展不斷增加，主要包括調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(T regulatory cells, Tregs)、髓源性抑制細(xì)胞(myeloid derived suppressor cells，MDSCs)和腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(tumor associated macrophages, TAMs)等[2]。

1．Tregs：Tregs是CD4+T淋巴細(xì)胞的一個(gè)亞群，表型為CD4+CD25+FoxP3+，是一類控制體內(nèi)自身免疫反應(yīng)的免疫細(xì)胞。Liu等[3]研究表明，胰腺癌患者外周血和腫瘤組織內(nèi)Tregs均明顯增多，外周血Tregs的數(shù)量與腫瘤TNM分期有關(guān)，腫瘤組織內(nèi)Tregs的數(shù)量與胰腺癌患者術(shù)后生存率相關(guān)。

Tregs作為重要的腫瘤相關(guān)抑制細(xì)胞之一，通過(guò)多種免疫調(diào)節(jié)機(jī)制抑制機(jī)體免疫反應(yīng)，從而促進(jìn)腫瘤發(fā)生、發(fā)展。Tregs通過(guò)細(xì)胞接觸依賴性蛋白途徑或者IL-10、TGF-β等細(xì)胞因子直接抑制T淋巴細(xì)胞的激活[4]。Tregs表面高表達(dá)細(xì)胞毒T淋巴細(xì)胞相關(guān)抗原4，與T細(xì)胞表面的CD28分子同源，但其與B7的親和力比CD28高，從而優(yōu)先結(jié)合抗原遞呈細(xì)胞，競(jìng)爭(zhēng)性抑制其抗原遞呈作用，干擾效應(yīng)T細(xì)胞活化所必須的協(xié)同刺激信號(hào)，抑制T細(xì)胞活化、增殖[5]。Jang等[6]研究證實(shí)，Tregs可以抑制小鼠體內(nèi)DC的抗原遞呈功能及CD8+T細(xì)胞的激活，從而促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)。

2．MDSCs：MDSCs是在腫瘤、感染等病理?xiàng)l件下骨髓細(xì)胞分化受阻形成的具有免疫抑制功能的異質(zhì)細(xì)胞群，主要包括不成熟的單核細(xì)胞、粒細(xì)胞、樹(shù)突狀細(xì)胞。人類MDSCs公認(rèn)表型為CD11b+CD33+HLA-DR-MHCⅡ-，根據(jù)CD14、CD15分子表達(dá)不同可以分為兩大亞群：CD14-CD15+的粒細(xì)胞型(granulocytic MDSCs，G-MDSCs)和CD14+CD15-的單核細(xì)胞型(monocytic MDSCs, M-MDSCs)[7]。Gabitass等[8]發(fā)現(xiàn)，胰腺癌患者腫瘤組織、外周血和骨髓中MDSCs數(shù)量均明顯增多，外周血MDSCs的數(shù)量與胰腺癌患者生存率、疾病分期、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移等密切相關(guān)。

MDSCs作為胰腺癌腫瘤微環(huán)境中最重要的免疫抑制細(xì)胞群，通過(guò)有效地抑制NK細(xì)胞和T細(xì)胞對(duì)腫瘤的殺傷功能抑制機(jī)體的抗腫瘤免疫。具體表現(xiàn)為以下4個(gè)機(jī)制：(1)消耗T細(xì)胞、NK細(xì)胞增殖所必需的關(guān)鍵營(yíng)養(yǎng)因子。L-精氨酸和半胱氨酸是T細(xì)胞、NK細(xì)胞合成蛋白的必需氨基酸，MDSCs通過(guò)表達(dá)高水平的精氨酸酶耗竭腫瘤微環(huán)境中的L-精氨酸和半胱氨酸，干擾T細(xì)胞的蛋白合成，并下調(diào)T細(xì)胞CD3ζ鏈表達(dá)，阻斷T細(xì)胞的增殖活化[9]。(2)產(chǎn)生活性氧、活性氮和過(guò)氧亞硝酸鹽誘發(fā)氧化應(yīng)激反應(yīng)。MDSCs產(chǎn)生的活性氧、活性氮可以破壞包括L-精氨酸在內(nèi)的多種氨基酸、T細(xì)胞受體、T細(xì)胞活化因子等，進(jìn)一步抑制T細(xì)胞增殖活化[10]。MDSCs產(chǎn)生的PNT通過(guò)使CCL2、CCL5等趨化因子硝酸化，從而阻斷CD8+T細(xì)胞向腫瘤組織聚集。(3)干擾淋巴細(xì)胞的歸巢、遷移。MDSCs通過(guò)下調(diào)CD4+T、CD8+T細(xì)胞的L-選擇素表達(dá)，阻止T細(xì)胞歸巢，使其難以到達(dá)腫瘤微環(huán)境和淋巴結(jié)，抑制其抗腫瘤免疫效應(yīng)[11]。(4)招募并活化調(diào)節(jié)性T細(xì)胞。MDSCs可以通過(guò)轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β、趨化因子受體-5和精氨酸酶-1等方式招募調(diào)節(jié)性T細(xì)胞到達(dá)腫瘤微環(huán)境[12]；同時(shí)MDSCs高表達(dá)的精氨酸酶-1、IL-10等可誘導(dǎo)T細(xì)胞分化成調(diào)節(jié)性T細(xì)胞，胰腺癌微環(huán)境中缺氧誘導(dǎo)因子-1a高表達(dá)，使MDSCs細(xì)胞PD-L1表達(dá)上調(diào)并與T細(xì)胞表面的PD-1結(jié)合，誘導(dǎo)T細(xì)胞凋亡[13]。

3．TAMs：巨噬細(xì)胞是一類具有較大異質(zhì)性的細(xì)胞群，根據(jù)表型和功能的不同可以分為M1型和M2型。 M1型巨噬細(xì)胞可以直接吞噬腫瘤細(xì)胞，遞呈腫瘤相關(guān)抗原并參與T細(xì)胞及NK細(xì)胞對(duì)腫瘤細(xì)胞的殺傷；而M2型巨噬細(xì)胞抗原遞呈功能低下，喪失腫瘤殺傷作用，參與誘導(dǎo)免疫抑制反應(yīng)，此類巨噬細(xì)胞即TAMs[14]。Ino等[15]研究發(fā)現(xiàn)，胰腺癌腫瘤組織中浸潤(rùn)的M1與M2型巨噬細(xì)胞比例與患者生存期和預(yù)后密切相關(guān)，M2型巨噬細(xì)胞占比增高通常意味著預(yù)后不良。TAMs作為介導(dǎo)免疫抑制效應(yīng)的重要細(xì)胞群，在腫瘤微環(huán)境中可以介導(dǎo)免疫抑制效應(yīng)，促進(jìn)腫瘤的免疫逃逸；通過(guò)分泌IL -10、PGE-2等細(xì)胞因子直接抑制M1型巨噬細(xì)胞的細(xì)胞毒性；通過(guò)分泌TGF-β等免疫抑制因子抑制T細(xì)胞、NK細(xì)胞的活化和增殖，促進(jìn)腫瘤免疫抑制微環(huán)境的形成[16]。通過(guò)激活Toll樣受體4，誘導(dǎo)胰腺癌細(xì)胞產(chǎn)生大量IL-10，從而引發(fā)上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化，獲得侵襲及遷移的能力；通過(guò)分泌的基質(zhì)金屬蛋白酶9(MMP-9)降解細(xì)胞外基質(zhì)，從而使腫瘤細(xì)胞突破屏障，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞向周圍組織的侵襲和轉(zhuǎn)移；通過(guò)分泌的血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子促進(jìn)胰腺癌局部淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移[17]。Sainz等[18]研究發(fā)現(xiàn)，TAMs分泌的IL-37、ISG15、 IL-17、 EGF、 IL-6、MFGE-8、IL-8等可激活MAPK、STAT3/NF-κB信號(hào)通路，促進(jìn)腫瘤干細(xì)胞的自我更新以及侵襲性的增強(qiáng)。

二、胰腺癌相關(guān)的促腫瘤免疫細(xì)胞

胰腺癌相關(guān)的促腫瘤免疫細(xì)胞是指在腫瘤環(huán)境中大量聚集活化并通過(guò)分泌VEGF、FGF、MMP-9等活性遞質(zhì)直接促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移的細(xì)胞群，主要包括肥大細(xì)胞、中性粒細(xì)胞和B淋巴細(xì)胞。

1．肥大細(xì)胞：肥大細(xì)胞是一群來(lái)源于骨髓并在外周組織分化成熟的免疫細(xì)胞,在胰腺癌患者腫瘤組織中尤其是腫瘤邊界區(qū)域大量聚集。Strouch等[19]研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤組織內(nèi)肥大細(xì)胞的數(shù)量與胰腺癌患者生存率密切相關(guān)。肥大細(xì)胞作為促腫瘤免疫重要細(xì)胞群之一，可以直接作用于腫瘤細(xì)胞外基質(zhì)促進(jìn)腫瘤侵襲、轉(zhuǎn)移，也可以調(diào)節(jié)其他免疫細(xì)胞促進(jìn)腫瘤免疫抑制微環(huán)境的形成。

肥大細(xì)胞的直接促腫瘤效應(yīng)的機(jī)制是肥大細(xì)胞分泌VEGF、FGF、肥大細(xì)胞衍生因子等促腫瘤因子，刺激腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)、維持血管的生成[20]。肥大細(xì)胞分泌的MMP-9、MMP-14能夠通過(guò)蛋白水解反應(yīng)分解膠原蛋白等細(xì)胞外基質(zhì)成分、弱化周圍組織；分泌的類胰蛋白酶可以與蛋白酶激活受體2(proteinase activated receptor 2，PAR-2)結(jié)合，激活腫瘤細(xì)胞表面G蛋白耦聯(lián)受體，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞分泌VEGF、IL-8等，從而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移[21]。此外肥大細(xì)胞在抑制腫瘤免疫反應(yīng)中也有重要作用。肥大細(xì)胞可以誘導(dǎo)MDSCs分泌IL-17，進(jìn)而引起CCL17和CCL22上調(diào)，招募Tregs遷移到腫瘤微環(huán)境；分泌的組胺也可以起到招募Tregs的作用，同時(shí)組胺可以減少腫瘤細(xì)胞中NK細(xì)胞受體2D的相關(guān)配體，干擾NK細(xì)胞對(duì)腫瘤細(xì)胞的識(shí)別和殺傷[22]。

2．B淋巴細(xì)胞和中性粒細(xì)胞：B淋巴細(xì)胞在胰腺癌的癌前病變階段就在病變組織中大量浸潤(rùn)，并隨著腫瘤進(jìn)展數(shù)量不斷增加。Pylayeva-Gupta等[23]研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤細(xì)胞可以通過(guò)分泌CXCL13招募B淋巴細(xì)胞到達(dá)腫瘤組織。B淋巴細(xì)胞分泌B淋巴細(xì)胞活化因子促進(jìn)腫瘤形成，調(diào)節(jié)胰腺癌的上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化，增強(qiáng)腫瘤的侵襲性；分泌大量IL-35促進(jìn)腫瘤增殖；高表達(dá)酪氨酸激酶抑制T細(xì)胞對(duì)胰腺癌細(xì)胞的殺傷。中性粒細(xì)胞在腫瘤組織內(nèi)也大量聚集，并分泌彈性蛋白酶促進(jìn)胰腺癌上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化、分泌MMP-9促進(jìn)腫瘤侵襲和血管形成[24]。

三、胰腺癌相關(guān)抗腫瘤免疫細(xì)胞的缺陷或缺失

1．DCs功能缺陷：DCs是機(jī)體最強(qiáng)的抗原遞呈細(xì)胞，作為固有免疫和適應(yīng)性免疫的橋梁，可以識(shí)別、處理并通過(guò)MHC Ⅰ類或Ⅱ類分子將腫瘤抗原遞呈給CD4+T細(xì)胞及CD8+T細(xì)胞，激發(fā)適應(yīng)性免疫應(yīng)答。腫瘤微環(huán)境中存在的大量IL-10、IL-4、TGF-β、GM-CS等因子可以激活STAT-3通路，抑制DCs的活化和成熟，因此腫瘤患者體內(nèi)缺乏成熟且功能完善的DCs。手術(shù)切除、全身化療、放療或免疫化療等治療手段都可以增加患者循環(huán)中DCs數(shù)量并恢復(fù)其刺激功能[25]。循環(huán)中DCs計(jì)數(shù)增高不僅可以延長(zhǎng)胰腺癌患者的生存期，而且可以明顯降低胰腺切除手術(shù)患者術(shù)后感染并發(fā)癥的風(fēng)險(xiǎn)[26]。順鉑或吉西他濱治療后可以增加患者體內(nèi)DCs數(shù)量，并誘導(dǎo)具有抗腫瘤效應(yīng)的細(xì)胞毒性T細(xì)胞(cytotoxic T lymphocyte，CTL)激活；在胰腺癌小鼠模型中證實(shí)，聯(lián)合使用吉西他濱和DC疫苗可以促進(jìn)CD8+T細(xì)胞招募，增強(qiáng)CTL介導(dǎo)的腫瘤細(xì)胞死亡[27]。近期多中心臨床研究也證實(shí)DC疫苗與化療藥物在胰腺癌患者治療中具有協(xié)同作用，可以誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生腫瘤抗原特異性的CTL，改善患者預(yù)后[28]。

2．NK細(xì)胞的缺失：NK細(xì)胞是防御腫瘤細(xì)胞的第一道防線，可以釋放IL-3、TNF-α、GM-CSF、IFN-γ等細(xì)胞因子殺傷腫瘤細(xì)胞。胰腺癌細(xì)胞可以通過(guò)高表達(dá)FAS配體與NK細(xì)胞表面的FAS分子結(jié)合，誘導(dǎo)NK細(xì)胞的凋亡[29]。在胰腺癌腫瘤微環(huán)境中，與NK細(xì)胞活性相關(guān)的活化受體NKG2D、 NKp30、NKp46均明顯下調(diào)；M2型巨噬細(xì)胞、腫瘤細(xì)胞可產(chǎn)生前列腺素E2抑制NK細(xì)胞的活性。因此胰腺癌組織及循環(huán)中NK細(xì)胞數(shù)量及活性均明顯下降，且外周血中NK細(xì)胞數(shù)量及活性與患者預(yù)后密切相關(guān)[29]。

四、胰腺癌間質(zhì)對(duì)腫瘤免疫的影響

胰腺癌具有豐富的間質(zhì)成分，腫瘤間質(zhì)通常伴有大量纖維結(jié)締組織增生，其中腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞(cancer associated fibroblasts，CAFs)是發(fā)揮免疫抑制功能的主要效應(yīng)細(xì)胞。CAFs免疫抑制機(jī)制主要包括：(1)誘導(dǎo)T細(xì)胞凋亡與低反應(yīng)性。CAFs分泌半乳糖凝集素-1可以誘導(dǎo)T細(xì)胞凋亡；分泌的TNF-α、MCP-1、TGF-β能夠抑制T細(xì)胞的增殖活化[30]。(2)抑制免疫細(xì)胞對(duì)腫瘤細(xì)胞惡性表型的識(shí)別。CAFs表達(dá)CXCL12，可以與腫瘤細(xì)胞CXCR4結(jié)合，覆蓋在腫瘤細(xì)胞表面，干擾細(xì)胞毒性CD8+T細(xì)胞對(duì)腫瘤的殺傷。(3)招募免疫抑制細(xì)胞。Lo等[31]證實(shí)，活化的CAFs通過(guò)高表達(dá)成纖維細(xì)胞激活蛋白-α，經(jīng)由SDF-1/CXCR4通路招募MDSC和Tregs到達(dá)腫瘤部位。此外CAFs還分泌外泌體(CAF-derived exosomes，CDEs)，當(dāng)CDEs被腫瘤細(xì)胞攝取后可以調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞能量代謝，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)[32]。

五、針對(duì)胰腺癌免疫抑制微環(huán)境的相關(guān)治療靶點(diǎn)

隨著對(duì)胰腺癌免疫抑制微環(huán)境認(rèn)識(shí)的深入，腫瘤治療策略已經(jīng)不再單純以癌細(xì)胞為中心，同時(shí)針對(duì)腫瘤細(xì)胞以及靶向重塑腫瘤微環(huán)境，多靶點(diǎn)多策略聯(lián)合治療可以得到更高療效。Shibuya等[33]發(fā)現(xiàn)術(shù)前使用化療藥物吉西他濱可以減少Tregs在腫瘤組織中的浸潤(rùn)并改善患者預(yù)后。吉西他濱減少脾臟及外周血Tregs的同時(shí)可增加TAMs數(shù)量，減弱CTL細(xì)胞殺傷能力，加用特異性抑制集落刺激因子-1以及趨化因子2可以減少微環(huán)境中TAMs ，從而有效提高吉西他濱的療效[34]。腫瘤組織中PD-1/PD-L1是重要的免疫檢查點(diǎn)，抑制腫瘤免疫信號(hào)，促進(jìn)免疫逃逸，因而單獨(dú)使用PD-1/PD-L1抗體治療胰腺癌療效不佳[35]。胰腺癌小鼠模型中聯(lián)合阻斷IL-6和PD-L1可延緩胰腺癌進(jìn)展并延長(zhǎng)小鼠生存期，增強(qiáng)PD-L1抗體療效[36]。Brooks等[37]證實(shí)聯(lián)合應(yīng)用新輔助PD -1抗體、吉西他濱和NK細(xì)胞檢查點(diǎn)CD96拮抗劑可有效減少胰腺癌復(fù)發(fā)。CTLA4的靶向抗體伊匹單抗和替西木單抗在胰腺癌臨床試驗(yàn)中雖未能改善患者預(yù)后，但CTLA4抑制劑可以調(diào)節(jié)腫瘤微環(huán)境中Tregs、CD4+T細(xì)胞的浸潤(rùn)分布，改善免疫抑制[38]，可能為多策略聯(lián)合治療提供新靶點(diǎn)。

綜上所述，胰腺癌具有獨(dú)特的免疫抑制微環(huán)境，在腫瘤發(fā)生、發(fā)展過(guò)程中起到重要的推動(dòng)作用。腫瘤微環(huán)境的免疫抑制機(jī)制可能是未來(lái)免疫治療的潛在靶點(diǎn)，尤其在目前胰腺癌缺乏有效治療手段，生存率低下的背景下，針對(duì)胰腺癌的免疫治療是非常有前景的；進(jìn)一步研究胰腺癌免疫逃逸機(jī)制，明確免疫系統(tǒng)與胰腺癌的發(fā)生、發(fā)展及轉(zhuǎn)移等生物學(xué)行為的聯(lián)系，對(duì)尋找新的免疫治療靶點(diǎn)，探索新的治療策略，提高胰腺癌的治療效果和患者生存率等方面都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突