PD-1/PD-L1與PI3K/AKT交叉對(duì)話與乳腺癌變免疫微環(huán)境

李德輝 蘇伊璠，2

P(1河北省中醫(yī)院，河北 石家莊 050011；2河北中醫(yī)學(xué)院研究生學(xué)院)

乳腺癌發(fā)病率和死亡率居全球女性惡性腫瘤之首〔1〕。乳腺癌的發(fā)生經(jīng)歷“正常細(xì)胞→單純性增生→非典型增生→原位癌→浸潤(rùn)性癌”的連續(xù)病變過程，癌前病變作為乳腺癌發(fā)生發(fā)展的重要階段，干預(yù)乳腺癌前病變，阻斷其向乳腺癌發(fā)展，是目前防治乳腺癌的研究關(guān)鍵〔2〕。程序性死亡分子(PD)-1/PD-1配體(PD-L1)信號(hào)通路介導(dǎo)形成的免疫抑制微環(huán)境是乳腺癌變細(xì)胞賴以生存的基礎(chǔ)，對(duì)促進(jìn)乳腺癌發(fā)生發(fā)展、逃避免疫監(jiān)視等方面起著重要作用〔3〕。磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/蛋白激酶B(AKT)信號(hào)通路異常激活與乳腺癌的發(fā)生、發(fā)展、治療及轉(zhuǎn)歸關(guān)系最為密切〔4，5〕。PD-1/PD-L1與PI3K/AKT信號(hào)通路存在交叉對(duì)話，并影響腫瘤免疫微環(huán)境〔6，7〕，現(xiàn)就兩條通路在乳腺癌變中具體交叉對(duì)話機(jī)制研究現(xiàn)狀進(jìn)行梳理和展望。

1 乳腺癌變免疫微環(huán)境

乳腺癌變免疫微環(huán)境，即浸潤(rùn)到乳腺癌變組織內(nèi)部的免疫細(xì)胞及其所分泌的細(xì)胞因子等與癌變細(xì)胞共同構(gòu)成的局部?jī)?nèi)環(huán)境，對(duì)癌變細(xì)胞的生長(zhǎng)、增殖及轉(zhuǎn)移有著重要調(diào)控作用。浸潤(rùn)的免疫細(xì)胞主要成分包括T細(xì)胞、B細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞及樹突細(xì)胞，其中T細(xì)胞比例約占80%，發(fā)揮主導(dǎo)作用。具有免疫活性的T細(xì)胞按照功能和表面標(biāo)志物的不同，可以分為CD8+細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞(CTL)及CD4+輔助性T淋巴細(xì)胞(包括Th1、Th2、Th17和Treg細(xì)胞4個(gè)細(xì)胞亞群)。在腫瘤免疫應(yīng)答中，CD8+CTL是抗腫瘤免疫的關(guān)鍵效應(yīng)細(xì)胞，其識(shí)別腫瘤細(xì)胞表面的主要組織相容性復(fù)合體(MHC)Ⅰ型分子-腫瘤抗原肽復(fù)合物后，在Th1細(xì)胞分泌的白細(xì)胞介素(IL)-2、γ-干擾素(IFN-γ)等細(xì)胞因子作用下，進(jìn)而被激活并增殖分化為具有特異性殺傷活性的效應(yīng)CTL，激活穿孔素顆粒酶介導(dǎo)的細(xì)胞毒途徑及細(xì)胞凋亡因子(Fas)/Fas配體(FasL)介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡途徑，效應(yīng)CTL釋放孔素和顆粒酶，穿孔素使腫瘤細(xì)胞的膜溶解而形成孔洞，然后顆粒酶進(jìn)入細(xì)胞，引起DNA斷裂，使腫瘤細(xì)胞死亡。CTL通過表達(dá)細(xì)胞凋亡相關(guān)膜表面分子Fas和腫瘤細(xì)胞表面FasL結(jié)合，從而誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞死亡。見圖1。Mahmoud等〔8〕對(duì)1 300余例乳腺癌患者評(píng)估CD8+T細(xì)胞的預(yù)后意義，結(jié)果顯示CD8+細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞總數(shù)與較高的腫瘤分級(jí)相關(guān)，并與患者的生存率改善相關(guān)。CD4+T細(xì)胞亞群Th1、Th2、Th17、Treg及其相關(guān)細(xì)胞因子及Th1/Th2和Th17/Treg兩個(gè)穩(wěn)態(tài)平衡在腫瘤免疫微環(huán)境中發(fā)揮關(guān)鍵作用，對(duì)乳腺癌變的發(fā)生、發(fā)展及預(yù)后都至關(guān)重要。

1.1Th1/Th2免疫失衡與乳腺癌變 CD4+T細(xì)胞在腫瘤抗原提呈細(xì)胞(APC)表面MHCⅡ型分子提呈的腫瘤抗原刺激下，分化為Th1和Th2細(xì)胞。Th1細(xì)胞通過分泌IL-2、IFN-γ細(xì)胞因子使CD8+T細(xì)胞活化和增殖，促進(jìn)細(xì)胞免疫，其自身也可通過分泌大量的腫瘤壞死因子(TNF)-α直接發(fā)揮腫瘤殺傷作用，而對(duì)正常細(xì)胞則無明顯毒性。腫瘤免疫主要指細(xì)胞免疫，Th1細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞免疫應(yīng)答可以有效地抑制腫瘤發(fā)生發(fā)展。Th2細(xì)胞通過分泌IL-4、IL-6及IL-10等細(xì)胞因子促進(jìn)B細(xì)胞增殖、分化、成熟和抗體生成，促進(jìn)體液免疫應(yīng)答。Th1/Th2指的是功能不同的Th細(xì)胞亞群Th1與Th2之間所存在的平衡，Th1/Th2比值在腫瘤患者和其他疾病時(shí)發(fā)生改變，腫瘤患者血液和腫瘤組織中Th2細(xì)胞的數(shù)量往往超過了Th1細(xì)胞，細(xì)胞免疫不能有效激活，以細(xì)胞免疫為主的抗腫瘤免疫反應(yīng)受到抑制，從而使癌變細(xì)胞得以生存，促進(jìn)惡性腫瘤發(fā)生、進(jìn)展。研究發(fā)現(xiàn)〔9〕，在人乳腺癌及乳腺癌動(dòng)物模型的乳腺癌變組織中，間質(zhì)浸潤(rùn)的Th2細(xì)胞數(shù)量大大多于Th1細(xì)胞，Th1/Th2免疫平衡被打破，Th1向Th2飄移，機(jī)體細(xì)胞免疫受到抑制。

1.2Th17/Treg免疫失衡與乳腺癌變 Th17細(xì)胞通過特異性轉(zhuǎn)錄因子維甲酸相關(guān)孤兒受體(ROR)γt調(diào)控細(xì)胞因子IL-17的分泌，啟動(dòng)、維持和促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)。研究發(fā)現(xiàn)，Th17細(xì)胞在乳腺癌微環(huán)境中的聚集在腫瘤的早期階段，隨著腫瘤的進(jìn)展，Th17呈進(jìn)一步聚集的態(tài)勢(shì)〔9〕。Treg細(xì)胞是一群具有免疫抑制功能的T細(xì)胞，其特異性表達(dá)轉(zhuǎn)錄因子叉頭框蛋白(FOX)P3，F(xiàn)OXP3在Treg的分化發(fā)育及其介導(dǎo)的腫瘤免疫逃逸中發(fā)揮關(guān)鍵作用，因而是鑒別腫瘤微環(huán)境中Treg的有效靶標(biāo)〔10〕。研究表明，Treg在乳腺癌患者外周血和腫瘤組織中過量增加，介導(dǎo)的免疫逃逸在乳腺癌的發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮著重要作用〔11，12〕。Treg能夠通過多種途徑抑制CD8+T淋巴細(xì)胞的活化、增殖和功能，誘導(dǎo)CD8+T淋巴細(xì)胞凋亡，抑制機(jī)體抗腫瘤免疫。Treg能分泌IL-10，IL-10是一類強(qiáng)有力的抑制性細(xì)胞因子，在對(duì)抗Th1介導(dǎo)的免疫應(yīng)答中作用十分突出。Vizio等〔13〕發(fā)現(xiàn)Treg細(xì)胞參與Th17啟動(dòng)的癌變過程。如果Th17/Treg平衡遭到打破，則出現(xiàn)免疫耐受、腫瘤進(jìn)展、淋巴轉(zhuǎn)移等〔14〕。Th17/Treg免疫失衡可能是乳腺癌變的一個(gè)啟動(dòng)因素，與病理分化程度及患者預(yù)后明顯相關(guān)〔11〕。

2 PD-1/PD-L1與PI3K/AKT交叉對(duì)話在乳腺癌變免疫微環(huán)境中的作用

PD-1/PD-L1信號(hào)通路的激活可介導(dǎo)免疫抑制性乳腺癌變微環(huán)境形成，在乳腺癌的發(fā)生、發(fā)展、侵襲以及轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用〔15〕。PD-1表達(dá)于乳腺癌變周圍浸潤(rùn)的CD8+T淋巴細(xì)胞表面，PD-L1異常高表達(dá)于乳腺癌變細(xì)胞表面，PD-1與PD-L1特異性結(jié)合后，通過PD-1胞質(zhì)區(qū)的免疫受體酪氨酸轉(zhuǎn)換基序(ITSM)募集磷酸酶(SHP)-2，引起下游蛋白激酶PI3K的去磷酸化，抑制下游AKT通路的活化，進(jìn)而抑制CD8+T細(xì)胞的正常活化、增殖及細(xì)胞因子的分泌，促進(jìn)活化的CD8+T細(xì)胞凋亡，介導(dǎo)癌變細(xì)胞逃避CD8+T細(xì)胞的殺傷，最終實(shí)現(xiàn)癌變細(xì)胞的免疫逃逸。PD-1/PD-L1信號(hào)通路在腫瘤發(fā)生免疫逃逸過程中的關(guān)鍵作用，為腫瘤免疫治療的藥物研發(fā)提供理論依據(jù)，PD-1/PD-L1抑制劑成為近年來腫瘤免疫治療研究的最大熱點(diǎn)。PD-1/PD-L1抑制劑可以阻斷T細(xì)胞PD-1與癌變細(xì)胞PD-L1的結(jié)合，解除免疫抑制，使CD8+T細(xì)胞恢復(fù)活性，增強(qiáng)免疫應(yīng)答，識(shí)別并殺傷癌變細(xì)胞。目前Nivolumab、Pembrolizumab、Atezolizumab等多個(gè)抗PD-1或PD-L1抗體被美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)批準(zhǔn)用于腫瘤治療，臨床證實(shí)在非小細(xì)胞肺癌、黑色素瘤、乳腺癌、胃癌等多種腫瘤中療效顯著〔16〕。

圖1 乳腺癌變免疫微環(huán)境〔15〕

PI3K/AKT信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路異常活化在乳腺癌變過程中起著非常重要作用，PI3K作為聯(lián)系胞外信號(hào)與細(xì)胞應(yīng)答效應(yīng)的橋梁分子，在一系列上游或旁路信號(hào)分子的影響下，作用于AKT及其下游信號(hào)分子，控制乳腺癌變中至關(guān)重要的細(xì)胞生物學(xué)過程，包括細(xì)胞增殖、凋亡、細(xì)胞周期、血管形成等〔4，5〕。研究發(fā)現(xiàn)PI3K/AKT信號(hào)通路通過影響癌變免疫微環(huán)境中CD8+T細(xì)胞的活性及癌變細(xì)胞PD-L1的表達(dá)參與癌變免疫抑制微環(huán)境的形成，進(jìn)而促進(jìn)腫瘤發(fā)生發(fā)展，如果阻斷PI3K/AKT信號(hào)通路，可下調(diào)癌變細(xì)胞表面PD-L1表達(dá)，解除患者的免疫抑制狀態(tài)，促進(jìn)患者機(jī)體免疫功能恢復(fù)，提高患者抗腫瘤固有的免疫效應(yīng)〔17，18〕。抑癌基因PTEN的缺失可導(dǎo)致PI3K/AKT通路激活，進(jìn)而增強(qiáng)PD-L1 mRNA的轉(zhuǎn)錄〔19〕。激活NF-κB也可以促進(jìn)PD-L1 mRNA轉(zhuǎn)錄〔20〕。腫瘤微環(huán)境中CD8+T細(xì)胞產(chǎn)生IFN-γ參與PD-L1表達(dá)的上調(diào)〔21〕。見圖2。

圖2 PD-1/PD-L1與PI3K-AKT信號(hào)通路在乳腺癌變免疫微環(huán)境中的交叉對(duì)話〔22〕

3 研究展望

免疫微環(huán)境是乳腺癌發(fā)生、進(jìn)展的關(guān)鍵因素，PD-1/PD-L1與PI3K-AKT信號(hào)通路間的相互作用介導(dǎo)了乳腺癌免疫抑制微環(huán)境的形成，對(duì)于乳腺癌的發(fā)生與發(fā)展具有重要的意義，以PD-1/PD-L1與PI3K-AKT信號(hào)通路為治療靶點(diǎn)的免疫治療為乳腺癌治療開辟了新的道路。由于乳腺癌發(fā)生、發(fā)展受復(fù)雜信號(hào)通路網(wǎng)絡(luò)調(diào)控，雖然乳腺癌變PD-1/PD-L1與PI3K-AKT信號(hào)通路間的交叉對(duì)話取得了很大進(jìn)展，但仍有許多問題需要解決，如兩通路抑制劑是否對(duì)控制乳腺癌變有協(xié)同作用，隨著對(duì)兩通路交叉對(duì)話的分子生物學(xué)機(jī)制的深入研究，期望靶向兩通路交叉對(duì)話的抑制劑將會(huì)在乳腺癌治療中發(fā)揮巨大作用。