共生菌調(diào)控機體肺泡巨噬細(xì)胞抗腫瘤免疫應(yīng)答的研究進(jìn)展

母英杰，胡世蓮，程民

(安徽醫(yī)科大學(xué)附屬省立醫(yī)院、安徽省立醫(yī)院老年醫(yī)學(xué)科，安徽省老年醫(yī)學(xué)研究所，腫瘤免疫與營養(yǎng)治療安徽省重點實驗室，合肥 230001)

共生菌及其代謝產(chǎn)物不僅是機體維持免疫穩(wěn)態(tài)所必需，并可影響機體對多種免疫介導(dǎo)性疾病的易感性。呼吸道共生菌群被喻為呼吸道健康的“看門人”，在器官發(fā)育和免疫穩(wěn)態(tài)維持中發(fā)揮重要作用，對肺臟免疫應(yīng)答的調(diào)控具有精密性和特異性。腸道菌群與肺臟關(guān)系密切，在機體內(nèi)形成“腸-肺”軸，調(diào)控肺臟免疫系統(tǒng)的發(fā)育與成熟及其免疫應(yīng)答。肺泡巨噬細(xì)胞是肺泡表面分布最為豐富的固有免疫細(xì)胞，作為機體抵抗病原體和污染源的第一道防線，啟動及調(diào)控肺臟的免疫應(yīng)答，共生菌缺失可以導(dǎo)致肺泡巨噬細(xì)胞的比例和數(shù)量下降，從而影響肺臟免疫。

1 共生菌在維持機體免疫穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮重要的調(diào)控作用

呼吸道、消化道、泌尿生殖道、皮膚等黏膜組織中存在著大量的“共生菌”，這些共生菌以及代謝產(chǎn)物在免疫組織發(fā)育和免疫細(xì)胞活化過程中提供免疫調(diào)節(jié)信號，對于維持機體免疫穩(wěn)態(tài)具有重要作用。肺臟內(nèi)共生菌對于肺臟免疫應(yīng)答的調(diào)控具有其精密性和特異性，在多種肺臟慢性疾病，如慢性阻塞性肺疾病、哮喘、特發(fā)性纖維化、囊性纖維化等發(fā)生發(fā)展過程中具有重要作用，肺內(nèi)共生菌可能通過調(diào)控炎癥和(或)免疫過程參與慢性阻塞性肺病的發(fā)病機制，同時肺臟慢性疾病的發(fā)生發(fā)展也影響肺臟菌群的組成和功能[1-3]。腸道是人體微生物群的主要儲藏庫，腸道菌群在宿主的免疫啟動過程中發(fā)揮重要的作用，可以調(diào)控腸道免疫細(xì)胞的活性，并能刺激腸黏膜淋巴組織的發(fā)育和分化，肝臟因其與腸道特有的解剖學(xué)位置關(guān)系，其免疫穩(wěn)態(tài)亦受到共生菌的調(diào)控。共生菌缺失導(dǎo)致肝臟iNKT細(xì)胞顯著減少，亦可導(dǎo)致肝臟Kupffer細(xì)胞數(shù)量顯著減少，且低表達(dá)MHC-II類分子，從而影響肝臟免疫應(yīng)答。腸道菌群與肺臟關(guān)系密切，在機體內(nèi)形成“腸-肺”軸，調(diào)控肺臟免疫系統(tǒng)的發(fā)育與成熟及其免疫應(yīng)答，腸道G+共生菌通過誘導(dǎo)肺臟Th17細(xì)胞應(yīng)答進(jìn)而在肺部抗真菌感染中發(fā)揮重要的調(diào)控作用，腸道共生菌通過“遠(yuǎn)端”效應(yīng)調(diào)控肺臟的抗病毒免疫應(yīng)答[4-6]。

2 共生菌在機體抗腫瘤免疫應(yīng)答過程中發(fā)揮重要作用

共生菌調(diào)控機體免疫應(yīng)答，與多種重大疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，黏膜組織亦是腫瘤好發(fā)部位，肺癌、肝癌、腸癌等均是危害人類健康的嚴(yán)重問題。共生菌信號對機體抗腫瘤免疫應(yīng)答的作用及其如何影響腫瘤的發(fā)生發(fā)展是值得深入探討的科學(xué)問題。有研究表明，炎癥信號的激活、飲食的改變和nod2缺乏等因素會導(dǎo)致菌群失調(diào)[7-8]，而菌群失調(diào)可以在多個水平上調(diào)控惡性腫瘤的易感性，包括基因毒性和毒力效應(yīng)的增強、代謝的改變、免疫應(yīng)答和促炎作用。最近研究發(fā)現(xiàn)，膳食纖維會促進(jìn)腸道菌群對短鏈脂肪酸的發(fā)酵，而短鏈脂肪酸具有抗炎的作用，可降低結(jié)腸癌和乳腺癌的發(fā)生率[9]。共生菌在形成適應(yīng)性免疫過程中起重要作用。病態(tài)微生物群促進(jìn)慢性阻塞性肺疾病(COPD)患者上皮細(xì)胞白細(xì)胞介素(IL)17C表達(dá)，從而通過腫瘤微環(huán)境中的中性粒細(xì)胞炎癥促進(jìn)腫瘤生長[10]，此外白細(xì)胞介素6(IL-6)已被證實通過促進(jìn)類COPD炎癥在肺癌中發(fā)揮重要作用[11]。本課題組的研究發(fā)現(xiàn)，共生菌缺失小鼠更容易發(fā)生肺臟黑色素瘤及Lewis肺癌，小鼠機體產(chǎn)生有效的肺臟抗腫瘤免疫應(yīng)答需要完整的共生菌群存在，任何菌群組分的缺失均會導(dǎo)致其抗腫瘤效應(yīng)減低，這與共生菌促進(jìn)肺臟γδT17細(xì)胞、肺泡巨噬細(xì)胞抗腫瘤免疫應(yīng)答密切相關(guān)[12-13]。共生菌可以通過調(diào)節(jié)腫瘤微環(huán)境來控制腫瘤對治療藥物的反應(yīng)，Iida等[14]評估了共生菌對免疫治療[CpG(胞嘧啶、鳥苷、磷酸二酯鏈)寡核苷酸]和奧沙利鉑(抗腫瘤藥物)療效的影響，結(jié)果表明，在共生菌缺失的荷瘤小鼠中抗癌藥物的療效降低。

3 肺泡巨噬細(xì)胞在肺臟免疫應(yīng)答及相關(guān)疾病發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用

肺臟內(nèi)的巨噬細(xì)胞按照其所在的位置分為肺泡巨噬細(xì)胞、間質(zhì)內(nèi)巨噬細(xì)胞及游離在肺臟血管內(nèi)的巨噬細(xì)胞。肺泡巨噬細(xì)胞是肺泡腔表面分布最為豐富的固有免疫細(xì)胞，作為機體抵御病原體和污染源的第一道防線，啟動及調(diào)控肺臟的免疫應(yīng)答[15]。肺泡巨噬細(xì)胞具有典型的F4/80+CD11c+巨噬細(xì)胞表型，但與其他巨噬細(xì)胞不同，肺泡巨噬細(xì)胞高表達(dá)CD11c、CD200R、CD206以及Siglec-F分子，低表達(dá)MHC-II分子和共刺激分子，抗原遞呈能力較弱。與肺臟間質(zhì)內(nèi)巨噬細(xì)胞相比，肺泡巨噬細(xì)胞具有更強的清除微生物感染的能力，能夠產(chǎn)生高水平的活性氧中間體(ROI)、一氧化氮(NO)、腫瘤壞死因子(TNF-α)和細(xì)胞毒性。正常生理狀態(tài)下，肺泡巨噬細(xì)胞在黏膜層與肺泡上皮細(xì)胞“并列”存在，通過CD200受體(CD200R)、轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)和白細(xì)胞介素10受體(IL-10R)與上皮細(xì)胞發(fā)生相互作用；同時肺泡巨噬細(xì)胞來源的TGF-β和前列腺素抑制T細(xì)胞活化[16]。肺泡巨噬細(xì)胞調(diào)節(jié)肺臟上皮細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞和T細(xì)胞之間的相互作用[16-17]。在肺纖維化、慢性阻塞性肺臟疾病中肺泡巨噬細(xì)胞的功能均出現(xiàn)異常[16]。肺泡巨噬細(xì)胞通過分泌促炎因子可增強機體抗腫瘤功能及細(xì)胞毒性，進(jìn)而抑制腫瘤生長，但肺泡巨噬細(xì)胞在肺癌中的促腫瘤功能亦有報道，肺泡巨噬細(xì)胞通過分泌IL-8和血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)促進(jìn)血管生成和腫瘤生長[18]。在外部環(huán)境信號刺激下，巨噬細(xì)胞發(fā)生極化并發(fā)揮不同的功能[19]，肺泡巨噬細(xì)胞所處的微環(huán)境變動較大，明顯受到環(huán)境抗原性物質(zhì)、急性感染、慢性炎性反應(yīng)等因素的影響[16]。

4 共生菌對肺泡巨噬細(xì)胞的表型及功能具有重要的調(diào)控作用

呼吸道共生菌信號調(diào)控肺泡巨噬細(xì)胞的功能和極化狀態(tài)。新生兒肺泡巨噬細(xì)胞對卡氏肺囊蟲感染表現(xiàn)出反應(yīng)遲鈍，這與新生兒肺臟的本身特點及免疫抑制環(huán)境密切相關(guān)[20]；出生前，胎兒肺泡“niche”并未出現(xiàn)，出生后的第一次自主呼吸促發(fā)了肺泡“niche”結(jié)構(gòu)，迅速地被循環(huán)單核細(xì)胞填充，進(jìn)而發(fā)育分化為肺泡巨噬細(xì)胞[15]。在小鼠出生后，呼吸道等黏膜組織內(nèi)的共生菌群逐步建立和完善，調(diào)節(jié)組織局部免疫微環(huán)境，精密調(diào)控肺泡巨噬細(xì)胞的表型和功能[16]。來自上呼吸道的共生菌信號可為肺泡巨噬細(xì)胞極化提供必要的刺激，TLR2-ligand+金黃色葡萄球菌通過TLR2信號將外周CCR2+CD11b+單核細(xì)胞招募至肺臟組織中并極化形成M2肺泡巨噬細(xì)胞，進(jìn)而通過抗炎細(xì)胞因子抑制流感病毒介導(dǎo)的致死性炎癥[2]。已有的研究[13]揭示呼吸道共生菌通過維持肺泡巨噬細(xì)胞處于M1狀態(tài)，低表達(dá)CCL24，從而促進(jìn)肺臟γδT17細(xì)胞抗腫瘤免疫應(yīng)答。腸道共生菌信號對肺泡巨噬細(xì)胞的功能亦具有重要的調(diào)控作用。腸道Candida(共生真菌假絲酵母)的過度生長可導(dǎo)致血清前列腺素E2(PGE2)的水平升高，進(jìn)而誘導(dǎo)肺臟M2巨噬細(xì)胞極化，導(dǎo)致氣道變應(yīng)性炎癥的發(fā)生[21]。腸道菌群可增強肺泡巨噬細(xì)胞吞噬肺炎鏈球菌的能力，加速肺部細(xì)菌的清除[5]。研究已證實腸道共生菌來源的信號是建立巨噬細(xì)胞活化閾值所必不可少的免疫刺激[22]。因此，腸共生菌群對肺泡巨噬細(xì)胞的遠(yuǎn)端調(diào)控是不容忽視的一個重要方面。

5 lncRNA是巨噬細(xì)胞免疫穩(wěn)態(tài)和功能的重要調(diào)控分子

長鏈非編碼RNA(lncRNA)是指超過200個核苷酸的非編碼RNA,為高等動物基因組的重要組成部分，可以通過DNA-lncRNA、RNA-lncRNA或protein-lncRNA等方式調(diào)控靶基因的表達(dá)[23]，在基因組印記、胚胎發(fā)育、細(xì)胞分化、腫瘤轉(zhuǎn)移及細(xì)胞周期調(diào)控等生理和病理過程中發(fā)揮重要作用。已有研究證實多種lncRNA在維持固有免疫和適應(yīng)性免疫細(xì)胞穩(wěn)態(tài)和功能中發(fā)揮重要的作用，包括誘導(dǎo)細(xì)胞因子生成、免疫受體表達(dá)，影響細(xì)胞分化、細(xì)胞存活等，且與機體多種疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，其中約20種lncRNA在固有免疫細(xì)胞中的功能已明確[23-24]。lncRNA可以調(diào)控巨噬細(xì)胞的炎性反應(yīng)及極化等，巨噬細(xì)胞受到TLR信號刺激后30 min之內(nèi)迅速產(chǎn)生lincRNA-Cox2，與hnRNP-A/B和hnRNP-A2/B1發(fā)生相互作用，進(jìn)而抑制CCL5和CX3CL1的表達(dá)[25]。巨噬細(xì)胞也可通過lncRNA Mirt2負(fù)向調(diào)控炎性細(xì)胞因子的表達(dá)，以控制炎癥程度[26]。在多發(fā)性硬化癥中，lncRNA GAS5通過抑制TRF4轉(zhuǎn)錄并招募PRC2，進(jìn)而抑制巨噬細(xì)胞向M2型極化[27]。同時，共生菌信號影響機體lncRNA的表達(dá)，有研究表明，普通小鼠和悉生小鼠心臟、海馬、肝臟、肺臟、脾臟及胸腺等組織中l(wèi)ncRNA的表達(dá)與無菌小鼠存在顯著的差異，表明共生菌與lncRNA之間可能存在相互作用關(guān)系[28]。而且，不同的共生菌群種類會誘導(dǎo)不同的lncRNA差異表達(dá)，探索有功能的差異表達(dá)的lncRNA，揭示其在共生菌調(diào)控機體免疫應(yīng)答中的作用將具有重要的科學(xué)意義[28]。

6 小結(jié)

正常黏膜組織中存在著大量的共生菌，這些共生菌及其代謝產(chǎn)物對于機體維持免疫穩(wěn)態(tài)及抗腫瘤免疫應(yīng)答具有重要的意義，肺泡巨噬細(xì)胞對肺臟免疫穩(wěn)態(tài)維持及抗腫瘤免疫應(yīng)答具有重要作用，共生菌群對肺泡巨噬細(xì)胞具有重要的調(diào)控作用，但其具體機制尚不十分明確，特別是共生菌-肺泡巨噬細(xì)胞-lncRNA之間的相互關(guān)系有待深入探究。因此，揭示共生菌調(diào)控肺臟抗腫瘤免疫應(yīng)答中的作用具有重要的科學(xué)意義，并可為肺臟腫瘤的發(fā)生、發(fā)展以及治療提供新靶點。