PD1/PDL1信號通路在結直腸癌肝轉移中的研究進展▲

李澤倫 鐘曉剛

(廣西壯族自治區人民醫院胃腸與外周血管外科,南寧市 530021,電子郵箱：396393621@qq.com)

【提要】 PD1/PDL1信號通路是腫瘤免疫治療的熱點,其在腫瘤發展及轉移中扮演著十分重要的角色,PD1/PDL1信號通路一旦激活,可向細胞內傳遞負性調控信號,降低免疫系統對腫瘤細胞的識別能力,提升腫瘤存活率并促進其轉移。阻斷該通路可以激發人體自身的免疫系統活力來抑制腫瘤細胞的發展與轉移。本文就PD1/PDL1信號通路在結直腸癌肝轉移患者中的研究進展做一綜述。

結直腸癌惡性程度高、預后差,在全球范圍內，其發病率位列所有惡性腫瘤的第三位[1]。結直腸癌患者預后差的原因主要在于其腫瘤本身具有較強的侵襲力和極易發生遠處轉移的生物學特性。肝臟的解剖結構特殊,擁有門靜脈系統和肝動脈系統,血供十分豐富,因而成為結直腸癌遠處轉移最為常見的器官[2]。目前根治性手術切除依然是結直腸癌肝轉移最主要的治療手段,但是由于腫瘤負荷及臨床并發癥等原因,只有17%～20%的結直腸癌肝轉移患者可以進行手術切除[3]。隨著治療手段的發展以及醫療模式的精準化,臨床上逐步形成了手術治療、射頻消融治療結合術后靶向藥物及介入治療等綜合性治療模式,雖然豐富了結直腸癌肝轉移的治療手段,提升了治療效果,但因多數患者就診時就已經發生肝內多發轉移及伴有嚴重的并發癥,無法進一步手術而喪失治療機會,導致患者生存時間短、預后差。近年來,腫瘤的免疫治療獲得了前所未有的重視和大量的臨床實踐應用,其本質是依靠提升患者自身免疫能力,增強機體抗腫瘤能力[4]。近年來對細胞程序性死亡受體1(programmed cell death 1,PD1)/細胞程序性死亡配體1(programmed cell death ligand 1,PDL1)信號通路的不斷深入研究,也為結直腸癌肝轉移患者帶來了新的選擇。本文就PD1/PDL1信號通路與結直腸癌肝轉移的相關性及研究進展進行綜述。

1 PD1/PDL1的分子結構及信號通路

PD1由Ishida等[5]在1992年首次提出,是對凋亡的小鼠T細胞雜交瘤2B4.11進行消減雜交而獲得[6]。PD1是免疫球蛋白超家族B7-CD28中的一員,為位于第2號染色體程序性細胞死亡基因編碼的相對分子質量為50～55 kD的I型跨膜糖蛋白,其一級結構由286個氨基酸組成,包含疏水跨膜結構域、胞質尾部結構域和胞外IgGⅤ樣結構域,并且位于胞質尾部的2個酪氨酸殘基,分別參與構成免疫受體酪氨酸抑制基序和免疫受體酪氨酸轉換基序,其中免疫受體酪氨酸抑制基序靠近細胞內,而免疫受體酪氨酸轉換基序靠近細胞外[7]。PD1的功能性配體有兩種,分別是PDL1和PDL2,同為I型跨膜糖蛋白,都屬于B7家族的成員。PDL1和PDL2作用類似,其主要功能都是與PD1結合后向細胞內傳遞抑制性信號,抑制腫瘤浸潤T淋巴細胞(tumor-infiltrating lymphocyte,TIL)的活化并抑制細胞因子的生成。PDL1是PD1的主要配體,為位于第9號染色體CD274基因編碼的相對分子質量約為40 kD的Ⅰ型跨膜糖蛋白,其一級結構由290個氨基酸組成,含IgⅤ樣結構域及IgC樣結構域[8]。PDL1常高表達于多種腫瘤細胞,低表達于抗原提呈細胞、非造血細胞以及免疫豁免部位。PDL2與PDL1的氨基酸序列約有40%左右的相似性,兩者結構相似,但表達分布卻存在差異,PDL2主要在抗原提呈細胞中表達,分布局限于樹突狀細胞和活化的巨噬細胞等。干擾素、血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)、腫瘤壞死因子α和粒細胞集落刺激因子等均可上調PDL1和PDL2的表達[9-10]。PD1與PDL1結合后,使位于PD1胞內的免疫受體酪氨酸抑制基序區發生磷酸化,與含Src同源2結構域蛋白酪氨酸磷酸酶(蛋白酪氨酸磷酸酶)結合后去磷酸化磷脂酰基醇3-激酶/蛋白激酶及T細胞(抗原)受體信號通路上的多個關鍵分子[11-12],使T細胞對葡萄糖的消耗減少,并抑制細胞因子的產生,最后使其活力及增殖能力降低,對機體的免疫起到負性調節作用。

對于正常機體來說,PD1與PDL1的結合可減少過度的免疫反應對機體健康組織的傷害,降低自身免疫的過度反應[9,13],從而達到保護機體正常組織的作用。但是對于腫瘤患者來說,PD1與PDL1結合可以使腫瘤微環境中T細胞的活力及增殖能力降低,喪失正常識別或殺傷腫瘤細胞的能力,這就相對提高了腫瘤細胞的繁殖速度、增殖能力及侵襲性,促進腫瘤細胞發生轉移[10]。

2 PD1/PDL1在結直腸癌肝轉移中的表達

2.1 PD1/PDL1與結直腸癌的相關性 吳佳茗等[14]研究結果顯示,相較于健康人群,結直腸癌患者外周血PD1 含量明顯增高,并與結直腸癌患者的腫瘤分期及轉移呈正相關。Iwai等[15]將結腸癌細胞注入PD1基因缺失小鼠及野生型小鼠中,模擬結直腸癌血行轉移過程,結果顯示,相較于野生型小鼠,PD1基因缺失小鼠的肺部轉移瘤數目明顯減少,提示阻斷PD1/PDL1信號通路可能是抑制結直腸癌發生血行轉移的關鍵。Masugi等[16]研究顯示,PDL1在結直腸癌組織中表達率為89%,而人體正常組織細胞中的表達率為5%。Shi等[17]通過免疫組化的方法檢測了143例結直腸癌患者術后標本,結果顯示,PDL1在結腸癌組織中的表達率為44.8%,在癌旁組織中的表達率為11.4%,并且PDL1的表達與腫瘤分期相關。細胞實驗證實,下調PDL1的表達,可抑制人結腸癌細胞系HCT116的增殖、遷移和侵襲[17]。上述研究提示,PD1、PDL1在結直腸癌患者中高表達,并且與腫瘤分期呈正相關,PD1及PDL1 可促使結直腸癌發生遠處轉移,由此推測,PD1/PDL1信號通路可能與結直腸癌遠處轉移緊密相關。

2.2 PD1/PDL1與結直腸癌肝轉移的相關性 馮昌銀等[18]采用免疫組化法檢測結直腸癌原發灶和肝臟轉移灶組織中PDL1的表達,結果顯示,PDL1在結直腸癌原發灶腫瘤細胞中的陽性率為9.4%,低于在肝臟轉移灶瘤細胞中的陽性率(15.6%)。這說明PDL1陽性率更高的結腸癌轉移灶存在更強的免疫抑制，其免疫微環境也更適宜腫瘤細胞的生長與繁殖，從而促進腫瘤細胞的肝轉移，且該信號通路或可促進甚至有可能主導結直腸癌肝轉移的發生。

以上研究證實PD1/PDL1信號通路與結直腸癌、結直腸癌肝轉移具有一定的相關性,針對該通路的腫瘤免疫治療，尤其是在結直腸癌肝轉移方面的免疫治療有望取得更進一步的發展。

3 PD1/PDL1與結直腸癌肝轉移發生的可能機制

3.1 腫瘤微環境 結直腸癌肝轉移的發生除與肝臟血供豐富有關外,還與多種因素如細胞外基質、黏附分子、趨化因子受體、血管生成因子及腫瘤的微環境等密切相關[19]。在腫瘤微環境中,結直腸癌轉移灶的存在與人體自身的免疫息息相關。肝臟作為人體重要的免疫器官,若其免疫殺傷能力減弱,則可促進結直腸癌轉移灶的存活及生長[20]。PDL1與PD1結合后,可向細胞內傳遞抑制性信號,在抑制腫瘤浸潤T淋巴細胞活化的同時還能抑制干擾素γ的產生及白細胞介素(interleukin,IL)-2等炎性細胞因子的釋放[21],同時促進IL-10的表達[22]。Kelly等[23]研究發現,在結直腸癌肝轉移患者攜帶腫瘤的肝臟組織中干擾素γ、IL-2的表達降低。干擾素γ在抗腫瘤免疫反應中發揮著重要作用，干擾素γ的表達降低為轉移灶在肝臟的存活提供了條件[22]。因此,PD1和PDL1的結合可能是結直腸癌發生肝轉移的關鍵,二者結合后可在降低TIL對腫瘤細胞的殺傷能力的同時促進肝臟本身對轉移灶的耐受,提高轉移灶的存活率,促進結直腸癌肝轉移的發生。

3.2 細胞因子 研究發現，IL-10在腫瘤微環境中的高表達可提升肝臟組織對結直腸癌轉移灶的耐受能力,有利于轉移灶在肝臟中的生存[24],而PDL1與PD1結合后可促進IL-10的表達上調[22]。由此可以推測,IL-10可能在兩者中間起到一個“橋梁”作用,也從另一方面說明PDL1/PD1信號通路與結直腸癌肝轉移密切相關。

VEGF是促血管生成因子,可促進內皮細胞有絲分裂,增加新生血管的通透性、加速腫瘤細胞發生遠處轉移[25]。VEGF的含量與結直腸癌肝轉移密切相關,既往實驗已經證明,結直腸癌患者血清中的VEGF含量明顯高于正常人[26]。相對于未發生轉移的結直腸癌患者,伴有肝轉移、淋巴結轉移等遠處轉移的結直腸癌患者的血清VEGF含量明顯升高[13]。而VEGF同樣也是上調PDL1表達的關鍵因素之一,二者是否存在協同作用,值得進一步研究探討。

綜上所述,PD1/PDL1通路的激活可降低腫瘤患者機體及肝臟的免疫細胞活性、促進肝轉移灶的成活,炎性因子IL-10及VEGF等可促進肝轉移及PDL1表達上調,推測PD1/PDL1信號通路與結直腸癌肝臟轉移密切相關,這為今后對結直腸癌肝轉移的研究及治療提供了新的方向及策略。

4 小 結

結直腸癌肝轉移一直是結直腸癌治療的重點和難點,如何為喪失手術機會的患者提供更好的治療方案,一直是臨床關注的熱點。然而結直腸癌肝轉移的過程十分復雜,涉及各類基因與不同蛋白的表達。PD1/PDL1是目前免疫治療的熱點,PD1/PDL1信號通路與結直腸癌肝轉移密切相關,且有可能是誘發結直腸癌肝轉移的關鍵,這為結直腸癌肝轉移提供全新的治療策略,并且為無法手術的患者提供新的治療方案及方向。