黏膜相關(guān)恒定T細胞與腫瘤

邵春艷，仲 飛，王學(xué)富，王 華,,3

(安徽醫(yī)科大學(xué) 1.第一附屬醫(yī)院腫瘤科， 2. 藥學(xué)院， 3.肝病研究所，安徽 合肥 230022)

黏膜相關(guān)恒定T細胞(mucosal-associated invariant T，MAIT)是最近發(fā)現(xiàn)的一種固有的T細胞子集。它表達一種恒定的T細胞受體(T cell receptor，TCR)α鏈[1]，人類MAIT細胞含量豐富，占外周血和腸黏膜T細胞的10%，占肝臟T細胞的20%～45%[2]。MAIT細胞不僅具有抗菌和免疫調(diào)節(jié)活性[3]，同時還影響著腫瘤的發(fā)生、發(fā)展。近幾年，對MAIT細胞的研究逐漸成為人們關(guān)注的熱點，然而，對其在臨床疾病中的作用研究甚少，且機制尚未完全闡明。故本文將對MAIT細胞的生物學(xué)特性及其在腫瘤中的研究進展作如下綜述。

1 MAIT細胞的發(fā)現(xiàn)與表型

MAIT細胞的初次命名是在腸道固有層中發(fā)現(xiàn)之后，Porcelli等[4]首先提出MAIT細胞這一概念。1993年，兩個不同的αβ TCR的T細胞群被發(fā)現(xiàn)表達半恒定的α鏈。進一步的分析發(fā)現(xiàn)，兩個天生的人類T細胞群: NKT細胞和MAIT細胞[5]。MAIT細胞最早被描述是通過純化CD8α+富集和CD8α+枯竭的人外周血淋巴細胞，并測序它們的TCRs來完成，類似這樣的細胞在小鼠和牛的體內(nèi)也被發(fā)現(xiàn)。

關(guān)于MAIT細胞的表型，MAIT細胞通過其自身的多種表型來定義，如半恒定的TCR，在人外周血的進一步區(qū)分是通過其表面高表達的NK細胞受體CD161和特有的TCR Vα7.2片段。另外，MAIT細胞表面還表達多種受體(Fig 1)，如細胞因子受體IL-7R、IL-12R和IL-18R；多樣性的組織導(dǎo)向趨化因子受體，如CCR6、CXCR6、CCR5等。除此之外，MAIT細胞還表達各種轉(zhuǎn)錄因子，如PLZF、RORγt和Tbet。已知PLZF編排MAIT細胞發(fā)展，而RORγt和Tbet參與這些細胞分化程序,控制他們產(chǎn)生IL-17或IFN-γ的能力[6]。

Fig 1 Phenotypic characteristics of MAIT cells

It includes a variety of characteristic molecules, cytokine receptors and chemokine receptors.

MAIT細胞的TCR為一種半恒定模式[7]，由恒定的α鏈和一條或幾條β鏈組成，α鏈在人類中是Va7.2-Ja33，在小鼠中是Va19-Ja33組成[8]。β鏈半恒定，在人類中是Vβ13和Vβ2，小鼠中是Vβ8和Vβ6[9]。另外，MAIT細胞表面可特異性表達Vα7.2片段，以及高表達CD161，外周血和組織內(nèi)浸潤的MAIT細胞可以通過Vα7.2和CD161或IL-18Rα兩者之一共同定義。且在正常人群中，MAIT細胞還可以通過其表達的CD8+、CD4+抗原進行分群，主要為CD8+和CD4-CD8-亞群，很少一部分是CD4+。

2 MAIT細胞的激活與功能

MAIT細胞可識別細菌(包括大腸桿菌、分支桿菌和結(jié)核桿菌)及一些真菌的維生素代謝產(chǎn)物和嘧啶，并被這些抗原所激活。

如抗原是細菌，抗原提呈細胞吞噬細菌后，有兩條途徑激活MAIT細胞，一條是依賴MR1的方式，通過MR1呈現(xiàn)特定的核黃素(維生素B2)代謝產(chǎn)物[10][包括非活性葉酸代謝物、6-甲?；┻?6-FP)和強效核黃素代謝產(chǎn)物]激活；另一條是通過分泌細胞因子的途徑，即MR1-非依賴性方式激活，活化的MAIT細胞可以增殖，并產(chǎn)生細胞因子(包括IFN-γ、TNF-α、IL-17)和表達細胞毒性分子(如顆粒素酶、顆粒溶素、穿孔素等)[11]。細胞毒性分子的表達使MAIT細胞能夠通過裂解或凋亡，直接殺死病原感染的抗原提呈細胞[12]，從而達到消滅和清除細菌抗原的作用。但如抗原是病毒，則可不需要依賴MR1，直接通過細胞因子依賴的方式，激活MAIT細胞，并啟動免疫過程(Fig 2)。

Fig 2 Interaction between MAIT cells and antigen presenting cells(APCs) in anti-infection and activation of MAIT cells

The figure was modified from the reference[13].A: Two activation modes of MAIT cells caused by bacterial infection(TCR-dependent and non-TCR-dependent); B: Viral infection leads to cytokine-dependent activation of MAIT cells.

盡管MAIT細胞可以通過兩種途徑激活，但這些途徑的相對貢獻還沒有明確的定義，并且很可能取決于病原體引起的反應(yīng)。據(jù)報道，TCR依賴性MAIT細胞的激活在刺激早期出現(xiàn)，是短暫的，而效應(yīng)物MAIT細胞的長期激活依賴于細胞因子(即TCR非依賴性)[14]。與其他T細胞亞群相比，MAIT細胞在激活時和在活動性結(jié)核病患者中，主要顯示一種效應(yīng)記憶表型(CCR7-CD45RA+)[15]。

最近的報告表明，與抗菌特性形成對比的是，MAIT細胞還可以在對抗超抗原的應(yīng)答上，誘導(dǎo)免疫病理和免疫抑制。如SEB超抗原，可以誘導(dǎo)MAIT細胞，與其他細胞(如CD4+、CD8+、γδ及iNKT細胞)相比,產(chǎn)生一種夸大的快速的細胞因子效應(yīng)，并上調(diào)PD-1、TIM3等分子。MAIT細胞對SEB的這些反應(yīng)獨立于MR1，但高度依賴于SEB誘導(dǎo)的IL-12和IL-18的產(chǎn)生[16]。

3 MAIT細胞在腫瘤微環(huán)境中的作用

MAIT細胞在腫瘤微環(huán)境中的作用，目前有兩個方面：一是MAIT細胞在特定位置和特定環(huán)境下產(chǎn)生IL-17A，進而促進新血管生成、免疫抑制細胞群瘤內(nèi)積累和癌癥進展(促進)；另一方面,他們可以表達強有力的細胞毒性效應(yīng)分子NKG2D和IFN-γ,所有這些都建立了MAIT在癌癥免疫監(jiān)視的角色(抑制)[17](Fig 3)。

Fig 3 Role of MAIT cells in tumor microenvironment

The figure was modified from the reference[17]. a: MAIT cells recognize antigens presented by antigen presenting cells(APCs) by MR1; b: MAIT cells respond to cytokines, such as IL-7, IL-12, and IL-18; c: Once activated, MAIT cells can release IL-17A; d: IL-17A can promote the production of tumor angiogenic factors such as IL-6, IL-8 and/or VEGF; e: MAIT can also interact with other IL-17A-producing cells(including γδT17 cells and FoxP3+γδT cells) to promote intramedullary accumulation of myelogenic immunosuppressive cells(MDSCs); f: IL-17A also promotes the differentiation of M2 macrophages and tumor progression; g: Anti-cancer effect: MAIT cells can express NKG2D, which detect corresponding molecules on malignant cells and play a recognition role; h: Activated MAIT cells can release cytotoxic effector molecules, such as perforin and granzyme; i: Activated MAIT cells also produce a large amount of IFN-γ(up-regulating the apoptosis mechanism of Fas); j: Finally tumor cells are killed and dissolved; k: IFN-γ can also trans-activate secondary effector cell types, such as NK cells, CD8+ cytotoxic T lymphocytes(CTLs) and M1 macrophages, thus accelerating the death of tumor cells.

另外，關(guān)于MAIT細胞在體內(nèi)外腫瘤研究中采用的實驗方法，以及功能的檢測。由于MAIT細胞在小鼠和人的外周血及組織器官的分布有較大的差異[18]，故一般很少應(yīng)用小鼠研究MAIT細胞，多采用人的外周血及腫瘤組織，并行細胞染色結(jié)合流式細胞術(shù)對其頻率加以檢測[19]。功能性研究則多采用離子霉素+佛波脂酸刺激[20]，并行流式檢測。仍有少部分研究加入免疫組化的方法行進一步探索[21]。

4 MAIT細胞與腫瘤

近年來，腫瘤的發(fā)病率和死亡率不斷上升。而惡性腫瘤，即癌癥，更是嚴重威脅著人類的健康與生命。了解癌癥的發(fā)生、發(fā)展，對于尋找預(yù)防及治療癌癥的可能途徑至關(guān)重要。研究發(fā)現(xiàn)，MAIT細胞可誘發(fā)腫瘤細胞G2期阻滯現(xiàn)象，具有潛在的腫瘤免疫監(jiān)視作用[20]。腫瘤患者外周血循環(huán)MAIT細胞數(shù)量明顯減少，而在腫瘤部位明顯富集[19]。提示MAIT細胞可能參與腫瘤的免疫監(jiān)視。

在癌癥患者中，MAIT細胞產(chǎn)生的細胞因子減少，或者保持與健康個體相似。研究表明，在癌癥患者和健康對照組中，MAIT細胞產(chǎn)生細胞因子的能力沒有較大的差異。但是還有一些研究表明，與未受影響的黏膜相比，腫瘤相關(guān)的MAIT細胞IFN-γ和TNF-α的生成水平較低。與健康對照組相比，MAIT細胞產(chǎn)生的IL-17在癌癥患者中升高[22]，或者近似[20]。

4.1 結(jié)直腸癌MAIT細胞在結(jié)直腸癌中被認為是一種有吸引力的免疫治療靶點。有研究表明，在結(jié)腸癌中，MAIT細胞分泌IL-17誘導(dǎo)的炎癥可促進腫瘤的進展，而IFN-γ的產(chǎn)生對于抗腫瘤免疫至關(guān)重要。Sundstrom等[20]用流式細胞術(shù)分析了在結(jié)腸癌和未受影響的固有層中MAIT細胞的頻率、表型和功能，發(fā)現(xiàn)無論腫瘤的分期或定位，MAIT細胞在腫瘤組織中均有明顯的積累。未受影響的結(jié)腸組織中的大多數(shù)MAIT細胞產(chǎn)生IFN-γ，而只有少數(shù)產(chǎn)生IL-17。結(jié)腸MAIT細胞也產(chǎn)生了TNF-α、IL-2和顆粒素酶B，在腫瘤中可產(chǎn)生IFN-γ的MAIT細胞的頻率明顯降低，而其他細胞因子分析結(jié)果無差異。體外研究顯示，腫瘤組織分泌因子降低了MAIT細胞IFN-γ的生成。總之，MAIT細胞富集于結(jié)腸腫瘤組織中，但其產(chǎn)生IFN-γ的能力大大降低。猜想認為MAIT細胞有促進腫瘤局部免疫應(yīng)答的能力，但是腫瘤微環(huán)境中的因素會減少MAIT細胞IFN-γ的產(chǎn)生。

仍有研究顯示，MAIT細胞可能存在抗腫瘤作用。為了評估其功能，Ling等[19]使用HCT116(人結(jié)腸癌細胞系)和K562(人紅細胞系)細胞聯(lián)合培養(yǎng)了MAIT細胞，發(fā)現(xiàn)活化的MAIT細胞產(chǎn)生細胞因子(TNF-α、IFN-γ和IL-17)，在共培養(yǎng)過程中，隨著細胞毒性標志物(穿孔素和顆粒酶B)的上調(diào)，CD107a表達增加，并以細胞接觸依賴的方式在G2/M周期引起HCT116細胞周期阻滯，導(dǎo)致HCT116細胞和K562細胞活力降低。表明MAIT細胞可能對癌細胞有直接的細胞毒性作用。

4.2 其他癌癥MAIT細胞在其他腫瘤中的研究較結(jié)直腸癌要少很多，但是仍有部分文獻支撐。MAIT細胞在不同種類的癌癥中都有報道[19-22]。與健康對照組的MAIT細胞相比，在結(jié)直腸癌、胃癌、肺癌等黏膜相關(guān)腫瘤患者中，外周血循環(huán)MAIT細胞的頻率趨于下降[22]。相反，對于非黏膜相關(guān)癌癥，如肝癌和甲狀腺癌，外周血循環(huán)MAIT細胞的頻率和數(shù)量與健康對照組相似，并高于黏膜相關(guān)癌癥患者[22]。

關(guān)于MAIT細胞在肝癌內(nèi)的研究，Won等[22]指出，肝癌患者外周血MAIT細胞明顯減少，且與淋巴細胞計數(shù)、腫瘤N分期以及癌胚抗原水平、腫瘤直徑有關(guān)，不與年齡、腫瘤T分期等有關(guān)。近期一份關(guān)于MAIT細胞與肝癌的前沿報道，Duan等[23]通過流式細胞術(shù)和體外生物測定法對肝細胞肝癌患者的外周血和組織中MAIT細胞的分布、表型和功能進行了評價，并對其進行了轉(zhuǎn)錄組分析。發(fā)現(xiàn)受腫瘤影響的MAIT細胞顯著上調(diào)抑制性分子(如PD-1、CTLA-4及TIM-3)，分泌顯著減少的IFN-γ和IL-17，以及產(chǎn)生較少的顆粒素-B和穿孔素，轉(zhuǎn)而產(chǎn)生腫瘤促進細胞因子(如IL-18)；腫瘤來源的MAIT細胞向腫瘤促進方向重新編程基因。提示肝細胞肝癌浸潤的MAIT細胞功能受損，甚至被重新編程，從抗腫瘤免疫轉(zhuǎn)向腫瘤促進方向。

其次，膀胱癌、腎癌等，都是泌尿系最常見的惡性腫瘤，嚴重威脅著人類的生命健康。Peterfalvi等[24]通過單鏈構(gòu)象多態(tài)性分析、免疫雜交以及流式細胞術(shù)，研究了腎癌和腦腫瘤的患者中其腫瘤組織內(nèi)的Vα7.2-Jα33的轉(zhuǎn)錄水平，發(fā)現(xiàn)其相對于對照組的組織和外周血是明顯升高的，這是MAIT細胞在腫瘤方面最初的研究。

乳腺癌中，Zumwalde等[25]從原發(fā)性人乳腺組織標本中分離出導(dǎo)管上皮，用流式細胞術(shù)分析其相關(guān)T淋巴細胞，用功能檢測方法測定T細胞在人乳腺癌細胞中細胞因子的分泌量。發(fā)現(xiàn)了來自人乳腺導(dǎo)管的MAIT細胞對暴露于大腸桿菌的人乳腺癌細胞具有選擇性輔助T17細胞的應(yīng)答作用。因此，來自乳腺微生物組的線索和乳腺腫瘤導(dǎo)管上皮細胞應(yīng)激相關(guān)配體的表達，可能形成乳腺癌變過程中的MAIT細胞反應(yīng)。這些發(fā)現(xiàn)強調(diào)了MAIT細胞、乳腺導(dǎo)管上皮細胞和乳腺微生物組3部分之間可能存在相互作用的關(guān)系，這些相互作用可能在乳腺癌變或已建立的腫瘤進展過程中發(fā)揮作用。

5 結(jié)語

綜上所述，MAIT細胞是天然免疫細胞，不僅具有抗菌能力，還有一定的抗癌作用。活化后分泌IFN-γ、TNF-α和IL-17，參與抗感染、自身免疫及抗腫瘤的反應(yīng)，是目前免疫細胞界越來越關(guān)注的焦點。但MAIT細胞在腫瘤中還沒有得到充分的研究，迄今為止，人類惡性腫瘤的模型只有幾個(實體腫瘤和血液惡性腫瘤)已被研究[20-21]，仍需要更深層次的探討。如進行以下幾個方面研究：MAIT細胞的具體結(jié)構(gòu)、功能及抗癌機制; MAIT細胞在癌癥治療中功能和數(shù)量變化的臨床意義;MAIT細胞表面及內(nèi)部分泌的因子對癌癥預(yù)后的影響等。進一步研究MAIT細胞可為研發(fā)新的免疫療法提供基礎(chǔ)支撐。