自噬對腫瘤免疫微環境的調控作用及其相關治療策略

姚慶娟 綜 述，孫龍昊，何向輝 審 校

（天津醫科大學總醫院普通外科,天津300052）

自噬廣泛的影響著包括炎癥反應，獲得性免疫，免疫監視和惡性腫瘤在內的多種生理和病理過程，發揮著重要的調控作用[1-3]。異常的自噬活性被認為是腫瘤的一個重要特點，在腫瘤發生、進展、存活和治療反應等多方面發揮關鍵的作用[4]。一般來說，自噬可幫助細胞維持內環境穩定，應對外界的代謝和治療應激，排除毒性廢物和代謝副產物[5]。而在惡性腫瘤中，自噬與腫瘤微環境中各個組分相互作用，發揮著復雜甚至截然相反的調節作用。免疫細胞是腫瘤微環境中重要的組成成分，其與腫瘤生長的相互作用及針對其的免疫治療策略是目前腫瘤研究的熱點之一。本文將就自噬對于腫瘤免疫微環境的調控作用及其相關治療策略進行綜述。

1 自噬對腫瘤的雙向調節作用

自噬與腫瘤微環境相互作用，發揮著復雜甚至矛盾的調節作用。一方面，自噬在腫瘤發生的過程中發揮著抑癌作用。在正常上皮細胞中自噬缺陷可以通過增強氧化應激和基因組不穩定促進腫瘤發生，但同時也上調編碼抗氧化和藥物代謝酶的基因[6]。自噬缺陷還可干擾原癌基因誘導的細胞衰老，導致腫瘤祖細胞的無限制增殖[7]。另一方面，一旦惡性表型確立，自噬則作為存活機制為快速增殖的腫瘤細胞提供營養物質，促進腫瘤進展[8]。

自噬對于腫瘤微環境中抗腫瘤免疫反應也發揮著雙向調節作用。一方面，在自噬活性上調的腫瘤微環境中可見更多的細胞毒性T細胞和更少的調節性T細胞浸潤[9]，提示自噬增強與抗腫瘤免疫激活相關，而下調自噬可能通過削弱免疫監視促進腫瘤生長。另一方面，腫瘤快速增長會導致核心部分的缺氧和壞死，誘導樹突狀細胞和巨噬細胞等抗原遞呈細胞（APC）在腫瘤局部的募集和激活[10]。上調自噬可幫助缺氧和饑餓的腫瘤細胞應對代謝應激，清除受損的線粒體，抑制局部炎癥反應，促進腫瘤細胞存活以促進腫瘤進展。除腫瘤細胞自身以外，系統和局部的自噬反應也會影響腫瘤相關炎癥和免疫反應。骨髓細胞中的自噬缺陷可增強促腫瘤炎癥反應并削弱其抗原遞呈功能。反之，激活自噬可抑制促腫瘤炎癥反應，增強抗腫瘤免疫活性。腫瘤微環境中自噬與免疫的交互作用共同影響著腫瘤發生、進展和對免疫治療的反應。

2 自噬對抗腫瘤免疫反應的激活作用

獲得性免疫反應依賴于CD4+T細胞和CD8+T細胞分別識別被MHC II和MHC I分子遞呈的外源性和內源性抗原表位肽。自噬在APC中可促進MHC II和MHC I分子的抗原遞呈作用[11]。APC攝取外源性腫瘤抗原后，自噬促進其轉運、消化并負載至MHC II分子，最終被轉運至質膜并遞呈給CD4+T細胞。自噬還可促進MHC I分子對腫瘤抗原在內的外源性抗原的交叉遞呈，從而激活抗原特異性CD8+T細胞。由于應激狀態下蛋白酶體功能減弱，抗原表位肽無法被運送至內質網并負載于MHC I分子，自噬介導的交叉遞呈對于T細胞激活至關重要。腫瘤患者的轉移淋巴結中可見功能減弱的APC，其自噬水平代償性升高以增強其對腫瘤抗原表位肽向MHC I分子的交叉遞呈。自噬還可提高MHC I分子對IFN-γ的反應以增強交叉遞呈[12]。自噬還可增強瀕死腫瘤細胞中的腫瘤抗原向細胞外釋放，從而間接促進交叉遞呈。

自噬還可以進一步調節淋巴細胞分化和功能多樣性。缺乏線粒體自噬可導致幼稚T細胞數量顯著減少，而成熟T細胞的生存也需要自噬維持。自噬還可通過限制固有免疫細胞分泌IL-1β間接影響Th17細胞極化。肝細胞自噬缺陷導致細胞內脂肪滴積聚，促進亞油酸釋放，導致肝臟CD4+T細胞耗竭，從而誘導免疫抑制性腫瘤微環境，促進腫瘤進展[13]。T細胞依賴和非依賴性抗體反應同樣需要自噬，否則會引起內質網應激導致T細胞死亡[14]。因此，自噬可抑制促癌炎癥反應，促進獲得性免疫反應以抑制腫瘤生存和進展。

3 自噬與腫瘤細胞免疫原性死亡

隨著對于腫瘤生物學和腫瘤免疫學研究的深入，腫瘤免疫治療也獲得了很大進步。腫瘤免疫治療手段包括：腫瘤疫苗，嵌合抗原受體表達T細胞，雙特異性抗體和免疫檢查點抑制劑[15]。總的來說，所有的手段的目的都在于增強細胞毒性T細胞對于腫瘤細胞的殺傷能力和靶向性。然而，腫瘤細胞會通過各種手段逃避免疫監視，主要手段包括：下調MHC表達，招募和擴增調節性T細胞，以及誘導T細胞無能。隨著相關研究的深入，筆者也發現了一些針對免疫逃逸的治療策略，如免疫檢查點抑制劑。細胞毒性T淋巴細胞相關蛋白4（CTLA-4）和程序性死亡蛋白1（PD-1）被稱為免疫檢查點，均為活性T細胞表達的抑制性受體，CTLA-4與CD28協同刺激受體競爭性結合APC表達的B7分子，但與CD28的正性刺激作用不同，CTLA-4抑制T細胞增殖并誘導死亡。阻滯CTLA-4可解除其負性調節作用，增強抗原介導的T細胞激活。PD-1可與腫瘤細胞、骨髓細胞和免疫抑制性漿細胞等表達的程序性死亡配體1和2（PD-L1和PD-L2）結合，從而誘導活性CD8+T細胞無能[16]。對PD-1或PD-L1阻滯可激活CD8+T細胞的細胞毒性反應，直接靶向腫瘤抗原。雖然靶向CTLA-4或PD-1的免疫檢查點抑制劑可有效治療轉移性皮膚黑色素瘤，非小細胞肺癌和腎細胞癌，但其在其他很多腫瘤中并未顯出顯著效果。即使在黑色素瘤這種對免疫檢查點抑制劑高度敏感的免疫原性腫瘤中，也僅有不超過50%的患者可以獲得完全緩解。治療失敗的原因并不完全清楚，但可能與腫瘤抗原的釋放及遞呈不足有關，目前一般通過聯用檢查點抑制劑和免疫原性死亡（ICD）誘導劑來解決這一問題，而這一反應高度依賴于自噬過程[17]。

ICD可激活免疫系統，誘導腫瘤抗原釋放，并被APC攝取及遞呈，最終激活T細胞的細胞毒性反應清除腫瘤[18]。很多傳統抗腫瘤藥物包括：蒽環類藥物、奧沙利鉑和環磷酰胺等都可誘導腫瘤細胞ICD。放療和部分溶瘤病毒也可以誘導腫瘤細胞ICD[19-20]。瀕死細胞可產生并在細胞表面暴露3種主要危險相關分子模式（DAMP），包括鈣網蛋白、ATP和核高遷移率族蛋白B1（HMGB1）。ICD誘導劑可能通過刺激內質網應激導致鈣網蛋白轉移至細胞膜，暴露于細胞表面，鈣網蛋白結合CD91后釋放信號招募吞噬細胞攝取瀕死腫瘤細胞，在腫瘤微環境中激活細胞毒性T淋巴細胞。同時，熱休克蛋白70（HSP70）和90（HSP90）進一步促進APC成熟以及抗原交叉遞呈[21]。ICD也可引起ATP釋放，在腫瘤微環境中招募免疫細胞，這一過程同樣依賴于自噬激活。細胞外ATP通過嘌呤受體P2Y2招募巨噬細胞和樹突狀細胞吞噬瀕死的腫瘤細胞，通過結合嘌呤受體配體門控離子通道7（P2X7），激活細胞毒性T淋巴細胞反應。化療可以ATP濃度依賴模式通過激活自噬在腫瘤微環境中招募不同的免疫細胞：ATP濃度＜1 μmol/L時，ATP主要結合于P2Y2以誘導單核細胞浸潤；ATP濃度＞100 μmol/L時，ATP主要結合于P2X7以激活NLRP3炎癥小體，刺激IL-1β分泌，招募細胞毒性T淋巴細胞[22]。抑制自噬可減少ATP的釋放并削弱對免疫細胞的招募。HMGB1對于化療藥物誘導結直腸癌ICD激活抗腫瘤免疫也非常重要。ICD腫瘤細胞釋放的HMGB1與抗原遞呈細胞上的TLR4作用，增強細胞毒性T淋巴細胞的浸潤，結合免疫檢查點抑制劑可進一步增強抗腫瘤作用[23]。HMGB1-TLR4信號通路又可激活NLRP3炎癥小體，進一步增強細胞毒性T淋巴細胞的抗腫瘤反應。在乳腺癌中，腫瘤標本LC3II斑點增多并可見HMGB1的患者腫瘤微環境中可見更多免疫細胞浸潤，并提示患者無轉移生存和乳腺癌特異性生存較好[24]。放化療可通過誘導自噬反應引起黑色素瘤細胞表面甘露糖-6-磷酸受體的增加，使腫瘤細胞對細胞毒性T淋巴細胞的細胞溶解作用更加敏感[25-26]。自噬在促進腫瘤抗原和DAMP釋放中發揮關鍵作用，刺激腫瘤細胞自噬對于ICD至關重要[27]。ICD過程中，負載腫瘤抗原、HSP和DAMP的自噬小體被完整的釋放至細胞外并被抗原提呈細胞攝取，促進抗原遞呈細胞的成熟、激活和抗原交叉遞呈。敲除腫瘤細胞ATG5、ATG7和BECN1等自噬基因可抑制腫瘤細胞被化療藥物殺死后釋放DAMP，從而削弱抗腫瘤免疫反應。自噬也可控制磷脂酰絲氨酸（PS）的暴露，促進死亡的腫瘤細胞被吞噬并遞呈腫瘤抗原。但是，自噬依賴性DAMP和抗原釋放的具體分子機制還不清楚。

4 自噬促進腫瘤免疫治療

自噬可抑制早期腫瘤發生，但對于進展期腫瘤的作用仍有爭議。在部分腫瘤中，自噬可促進腫瘤進展影響患者預后，自噬抑制劑可有效應用于這部分腫瘤的治療[28]；但在另一些腫瘤中，自噬抑制并不能阻滯腫瘤生長[29]，自噬可介導腫瘤抗原和DAMP釋放，刺激腫瘤抗原交叉遞呈，具有高自噬水平的腫瘤可見更多細胞毒性T淋巴細胞浸潤，這些結果提示應用自噬抑制劑進行抗腫瘤治療有待商榷，應用自噬抑制劑治療可能會幫助這部分腫瘤逃脫免疫監視，損害機體的抗腫瘤免疫反應，而聯合應用免疫檢查點抑制劑和自噬抑制劑可能引起副反應抵消部分免疫反應和自噬抑制的抗腫瘤作用[30]，促進腫瘤進展。

因此，筆者可考慮通過增強自噬以抑制促腫瘤炎癥反應和誘導抗腫瘤免疫反應發揮其抑癌作用，但是直接控制自噬過程并不容易，大多數自噬誘導劑并不能直接且特異性地激活自噬通路，而可能同時影響多條其他通路。間接的自噬誘導劑包括一些抑制能量產生和代謝通路的抑制劑，例如：熱量限制類似物、自噬抑制性乙酰轉移酶抑制劑和自噬激活性組蛋白去乙酰酶誘導劑；二甲雙胍及相關雙胍類藥物；雷帕霉素及其衍生物，這些藥物中大部分都具有抗衰老和抗腫瘤特性[31]。由于腫瘤是一類年齡相關性疾病，因此通過飲食和藥物性的熱量控制可以延長壽命，增強抗腫瘤活性，抑制腫瘤進展并不意外，這一治療策略的關鍵在于如何獲得顯著的治療效果。為了達到這一目的，熱量限制類似物需要與免疫原性化療藥物合用以誘導ICD，其中熱量限制類似物不應具有免疫抑制功能，而聯用的免疫原性化療藥物也應使用無骨髓抑制作用的小劑量，其聯用不應增加免疫抑制作用。另一個誘導自噬的導致的潛在并發癥是自噬可能減弱ICD通過誘導DAMP釋放而導致的NLRP3炎癥小體激活。由于IL-1β對于ICD介導的樹突狀細胞成熟和抗原遞呈非常重要，抑制IL-1β產生會影響這一過程。為解決這個問題，筆者可以聯用IKKβ拮抗劑等p62抑制劑，IKKβ拮抗劑可增加腫瘤細胞對化療和放療誘導細胞死亡的敏感性[32]。筆者希望自噬增強劑可通過聯合免疫原性化療藥物和免疫檢查點抑制劑增強腫瘤免疫治療的效果，進一步的研究應圍繞這些藥物聯用策略對抗腫瘤免疫的反應展開。

自噬對于抗原特異性T細胞也非常重要，但其作用也同樣復雜。腫瘤疫苗中大多數疫苗佐劑都是通過NLRP3炎癥小體激活來發揮其免疫刺激作用，而自噬會削弱NLRP3炎癥小體激活。除非聯用p62激活抑制劑，否則系統性使用自噬增強劑可能降低腫瘤疫苗的作用。我們也可通過抗體-藥物偶聯或者配體包被的納米顆粒直接且特異性地將自噬增強劑投遞至腫瘤細胞，實現特異性的自噬激活。

5 結語

自噬在腫瘤進展過程中發揮著復雜甚至矛盾的作用，雖然目前自噬相關的臨床實驗多圍繞自噬抑制展開，但是自噬增強對于腫瘤微環境中抗腫瘤免疫的激活作用不可小覷。筆者希望自噬增強劑可單藥或聯合免疫原性化療藥物及免疫檢查點抑制劑等方式特異性提高自噬水平，增強腫瘤免疫治療的效果，進一步的研究應圍繞藥物聯用策略和特異性投遞方式展開。