李潔,孔德亮,朱恩鵬,郭凌帆,李賢思,李奇恒,2,張春梅,2#
1 大理大學醫學部臨床醫學院,云南 大理 671000
2 大理大學第一附屬醫院病理科,云南 大理 671000
近年來,胃癌的發病率和病死率急劇上升,已經成為影響人類健康的主要惡性腫瘤之一。在全球腫瘤發病率排名中,胃癌居第五位,嚴重威脅人們的生命安全。2020 年,全球胃癌新增病例超過100 萬,造成76.9 萬人死亡[1]。胃癌作為一種常見的消化系統惡性疾病,其發病率、病死率在中國惡性腫瘤中均居第三位。胃癌及時治療效果顯著,但因其晚期易發生肝、淋巴結、腹膜等轉移,使治療方案的選擇有限,治療效果不盡如人意。目前胃癌化療療效已達到瓶頸,靶向治療在胃癌的Ⅰ期臨床實踐中并不順利,胃癌患者的整體生存情況變得更加艱難[2-3]。近年來,免疫治療的出現為晚期胃癌治療帶來希望。免疫治療發展迅速,特別是免疫檢查點抑制劑(immune checkpoint inhibitor,ICI)的應用,扭轉了腫瘤的治療方向。相比于免疫性很強的惡性腫瘤,胃癌從免疫治療中獲益有限,如何篩選最佳獲益人群至關重要,程序性死亡受體1(programmed cell death 1,PDCD1,也稱PD-1)/程序性死亡受體配體1(programmed cell death 1 ligand 1,PDCD1LG1,也稱PD-L1)表達水平、微衛星不穩定性(microsatellite instability,MSI)、錯配修復(mismatch repair,MMR)、腫瘤突變負荷(tumor mutational burden,TMB)、EB 病毒(Epstein-Barr virus,EBV)等均被認為顯著影響免疫治療療效,但尚缺乏精準的篩選標準。其次,腫瘤微環境中大量T細胞浸潤也是ICI 發揮作用的潛在條件。
腫瘤浸潤淋巴細胞(tumor infiltrating lymphocyte,TIL)是一種由T 細胞、B 細胞和自然殺傷(natural killer,NK)細胞組成的多樣化的淋巴細胞系統,散在分布于腫瘤細胞的核心區域,并影響著腫瘤細胞發揮功能。TIL 的存在狀態是宿主對腫瘤細胞免疫應答的直接反映,是機體發現和消除腫瘤細胞的重要基礎,其構成、數量、位置和作用狀態都決定著機體對腫瘤細胞的免疫反應。TIL 中T 細胞以CD4+、CD8+為主,按其功能分為CD8+細胞毒性T 淋巴細胞(cytotoxic T-lymphocyte,CTL)、CD4+輔助性T 細胞(helper T cell,Th)、CD45RO 記憶T細胞、調節性T 細胞(regulatory T cell,Treg)和NK細胞[4]。CD4+T 細胞包括一組異質的淋巴細胞,如Th1、Th2、Th17、Treg、CD45RO 記憶T 細胞,并能釋放出多種細胞因子[5]。其中Th1、Th2 和CTL 對于胃癌的免疫反應至關重要,是胃癌組織中主要的腫瘤浸潤T 淋巴細胞。近期一系列研究成果重新評價TIL 的預后功能,并指出TIL 可預測胃癌患者的總生存期(overall survival,OS)和無病生存期(disease-free survival,DFS)[6]。TIL 在人體內的存在狀態與腫瘤預后關系密切,TIL 可能是胃癌理想的生物標志物[7]。本文綜述TIL 在胃癌發生發展中的作用及其對胃癌患者預后的影響。
1.1.1 Th1 和Th2 細胞在胃癌發生發展中的變化及作用 Th1 和Th2 細胞是由初始CD4+T 細胞分化而來,在免疫應答中扮演著至關重要的角色。Th1 細胞主要分泌白細胞介素(interleukin,IL)-2、干擾素(interferon,IFN)-γ、IFN-α、腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor,TNF)-β等細胞因子,主導細胞免疫和遲發型過敏反應,促進CTL 的增殖,增強NK 細胞的細胞毒性;而Th2 細胞主要產生IL-4、IL-5、IL-6 和IL-10 等,促進B 細胞活化和抗體形成,主導體液免疫。Th1 和Th2 細胞之間相互調節并相互抑制,其中,IFN-γ可抑制Th2 細胞的分化及功能,而IL-4、IL-10 等因子可抑制Th1 細胞的增殖[8-9]。正常生理環境下,機體通過控制Th1、Th2 細胞使細胞免疫和體液免疫之間保持動態平衡。當機體的免疫環境改變時,平衡會被打破,發生Th1/Th2 平衡偏移,使體內的免疫調節功能出現紊亂,進而導致機體陷入疾病狀態[10]。有研究表明,在胃癌初期病變過程中,幽門螺桿菌(helicobacter pylori,HP)感染和不良飲食習慣可導致患者細胞因子IFN-γ表達和INF-γ/IL-4 比例大幅降低,而IL-4、IL-6、IL-10 急劇升高,使得Th1/Th2 免疫平衡偏向Th2[11]。這種以Th2 型免疫應答為主的失衡,會改變參與調控的細胞因子和轉錄因子,造成免疫抑制,并使抗腫瘤免疫功能下降,促進腫瘤的發生和發展[12]。檢測胃癌患者CD4+Th 細胞水平發現,隨著病理分化程度的降低、TNM 分期的升高、轉移程度的加重,胃癌患者Th2 偏移的程度也會加重[13]。此外,殷勤和陳飛虎[14]研究發現,晚期胃癌患者體內IL-2 水平會隨病情發展逐漸下降,提示Th1 細胞作用被抑制與胃癌進展密切相關。由此可見,Th1/Th2 免疫平衡向Th2 偏移是推動胃癌轉移的重要因素。因此,檢測Th1、Th2 細胞因子的變化對分析機體的免疫情況與腫瘤轉移動向具有重要意義。
1.1.2 Th17 細胞在胃癌發生發展中的變化及作用Th17 細胞是調節腫瘤免疫的重要細胞,由轉化生長因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)和IL-6 等因子通過信號轉導及轉錄激活因子3(signal transduction and activator of transcription 3,STAT3)途徑誘導初始CD4+T 細胞分化而來,其分泌的IL-17 是一種炎癥因子并介導腫瘤的發生發展[15]。IL-17 可以通過刺激腫瘤細胞和上皮細胞分泌CXC 趨化因子配體(C-X-C chemokine ligand,CXCL)5、CXCL6 和CXCL8 等促血管生成趨化因子,增強腫瘤細胞對血管內皮細胞的趨化活性,促進腫瘤新生血管生成,這導致腫瘤周圍微血管更加密集,為腫瘤的生長提供充足的營養物質,最終促進腫瘤生長。IL-17 還可誘導IL-8、IL-17A 的釋放以增強中性粒細胞在腫瘤區域的聚集,進一步加速腫瘤的發展與轉移[16-18]。此外,既往研究表明,Th17 細胞不僅促進腫瘤生長,還可通過多種途徑募集具有細胞毒性的CD8+T 細胞浸潤至腫瘤局部,進而發揮抑制腫瘤生長的作用[19]。這可能與IL-17 家族細胞因子IL-17A、IL-17B、IL-17C、IL-17D、IL-17E 和IL-17F 之間的相互作用有關。IL-17A 作為IL-17 家族的成員,與微生物群之間的相互作用與胃癌的發病機制有關[20]。有研究表明,在腫瘤早期,IL-17 具有促進腫瘤生長的作用,在晚期階段可增強抗腫瘤免疫[21]。Wang 等[22]研究表明,胃癌中IL-17A+細胞浸潤和IL-17AmRNA 表達與肥大細胞、NK 細胞高浸潤及M2 型巨噬細胞低浸潤密切相關,參與調節胃癌腫瘤免疫微環境。IL-17A+細胞浸潤程度較高與生存率升高相關,胃癌中產生IL-17A 的細胞為Th17 細胞,這表明Th17 細胞在胃癌發生發展過程中也能發揮抗腫瘤作用。除IL-17A 外的其他IL-17 家族細胞因子中,IL-17D 和IL-17E 能增強抗腫瘤活性,而IL-17B、IL-17C 和IL-17F 通過調節腫瘤微環境促進腫瘤生長,但它們在胃癌中的作用尚未證實[20]。深入研究IL-17 家族細胞因子的作用機制,或可解釋Th17 細胞在促進腫瘤和抑制腫瘤機制上的矛盾,其在胃癌轉移過程中的具體作用也有待進一步研究證明。
1.1.3 Treg 細胞在胃癌發生發展中的變化及作用Treg 細胞為另一類參與免疫細胞應答過程調節作用的免疫細胞,可特異性地抑制效應T 淋巴細胞的快速分化、增殖、生長,并抑制免疫應答細胞因子等化學物質的快速分泌和釋放功能[23]。Treg 細胞包括CD4+CD25+Treg、Ⅰ型調節性T 細胞(typeⅠregulatory T cell,Tr1)、Th3、CD8+Treg 及CD4-CD8-Treg 等細胞類型,其可通過細胞-細胞直接抑制及抑制免疫反應細胞因子過度釋放等多種調控應答方式而直接激活效應T 細胞的活性,以發揮直接的免疫抑制及調節反應作用,Treg 細胞在維持機體的免疫穩態和調節免疫應答方面也具有顯著作用[24]。目前臨床研究最為廣泛的Treg 細胞是CD4+CD25+Treg 細胞,該細胞在其細胞質膜中表達轉錄因子叉頭框蛋白P3(forkhead box P3,FOXP3),且FOXP3 被眾多學者認為是一個有經典研究意義的Treg 細胞標記分子,故多數學者將CD4+CD25+FOXP3+T 細胞認定為Treg 細胞[25]。有研究表明,Treg 細胞具有抑制NK 細胞的細胞毒作用和促使免疫抑制發生的作用,當Treg 細胞表達上調時,IL-10、TGF-β等多種抑制性細胞因子分泌增加,使患者機體處于免疫抑制狀態,加之此時NK 細胞對腫瘤細胞的殺傷作用較弱,使腫瘤細胞易發生免疫逃逸[26-27]。Ma 等[28]發現,TIL FOXP3+Treg 細胞數量越多,胃癌患者的預后越差,同時證實了FOXP3 可表達于胃癌細胞的細胞質與細胞核,而FOXP3 蛋白的過表達可抑制胃癌細胞的生長。腫瘤細胞及Treg 中FOXP3 的表達似乎具有相互矛盾的臨床意義,與Treg 的作用相比,FOXP3陽性腫瘤細胞對預后的影響遠小于FOXP3+Treg。黃子逸等[29]通過對276 例胃癌標本行免疫組化檢查后發現,FOXP3+Treg 高表達的胃癌患者更容易出現遠處轉移,FOXP3+Treg 的異常表達可能通過T 淋巴細胞、B 淋巴細胞的反饋調節發揮作用,從而促進胃癌的發生發展。同樣,Qu 等[30]在145 例胃癌標本中,也揭示了胃癌轉移過程中會出現高比例的FOXP3+Treg 細胞,其異常表達可顯著抑制CD8+T 細胞的增殖和細胞因子的產生,從而促進胃癌的發生發展。綜上所述,胃癌細胞和Treg 都表達FOXP3,使它們之間的相互作用變得復雜,在腫瘤微環境中,胃癌細胞和外周血單個核細胞(peripheral blood mononuclear cell,PBMC)直接相互作用,FOXP3 陽性腫瘤細胞會改變Treg 的數量,促進PBMC 中FOXP3mRNA 和蛋白水平增加和細胞因子產生,導致進一步的免疫逃逸和決定最終預后。
1.1.4 CD45RO 記憶T 細胞在胃癌發生發展中的變化及作用 CD45RO+T 細胞被稱為活化T 細胞及記憶性T 細胞(memory T cell,Tm),其功能主要表現為輔助免疫、免疫殺傷和免疫記憶功能[31]。CD45RO+T 細胞作為記憶性細胞,其功能特點為細胞表面的黏附分子生長速度快、表達量多、應答性好,并往往聚集于部分抗原部位以及炎癥處,且它們易附著在內皮細胞表面并產生簇族,壽命可長達數月至數年,當發生抗原再次刺激時,可迅速引起強烈的免疫反應[32]。王巍等[31]的研究發現,與健康人和Ⅰ~Ⅱ期胃癌和結直腸癌患者相比,Ⅲ~Ⅳ期胃癌和結直腸癌患者外周血CD45RO+T 細胞百分比明顯降低。也有實驗通過免疫組化法檢測CD45RO 表達情況,發現與非侵襲性疾病相比,轉移性進展期患者原發腫瘤中的CD45RO 陽性細胞顯著減少,這是因為低密度的CD45RO 記憶T 細胞對特異性抗原效應T 細胞應答的激活作用減弱,使其對腫瘤細胞的殺傷能力大大減弱,進而使胃癌細胞發生轉移[33]。
CD8+T 細胞是抗腫瘤免疫中的主要殺傷性細胞,可在外周淋巴組織中活化為效應細胞,通過特異性地識別內源性抗原肽-組織相容性復合體Ⅰ類分子復合物,趨化到腫瘤部位并聚集,以分泌顆粒酶、穿孔素等物質或通過Fas-Fas 配體途徑殺死腫瘤細胞[34]。在多個腫瘤研究中發現,CD8+T 細胞是攻擊腫瘤細胞的中樞免疫細胞,并在宮頸癌、結直腸癌、乳腺癌的研究中發現,CD8+T 細胞與各種腫瘤的良性預后存在相關性[35-37]。Li 等[38]研究證實,胃癌免疫浸潤微環境中,CD8+T 細胞的浸潤水平與患者的組織學分級和TNM 分期有較高相關性,且高浸潤水平CD8+T 細胞患者的TNM 分期較早,證明CD8+T 細胞對腫瘤的發生轉歸過程有抑制作用。Wang 等[39]研究中215 例胃癌患者的免疫組化結果顯示,在眾多胃癌分型中,CD8+T 細胞高浸潤患者的腫瘤組織侵襲能力都呈現下降趨勢,證明CD8+T 細胞抑制了腫瘤細胞的轉移。Jiang 等[34]研究證明,在機體發揮抗腫瘤免疫應答的過程中,腫瘤微環境中的多種細胞因子誘導PD-L1 高表達,增強PD-L1/PD-1 信號通路,以誘導CD8+T 細胞凋亡和無反應性機制,是腫瘤細胞發生免疫逃逸的重要原因。同時,PD-L1 高表達與胃癌侵襲顯著相關。由此可見,CD8+T 細胞在胃癌的發生發展過程中發揮著重要作用,CD8+T 細胞高浸潤患者提示良好預后,CD8+T 細胞的數量可作為預測胃癌患者預后的一個重要參數。
2.1.1 Th1 和Th2 細胞對胃癌患者預后的影響Th1 細胞分泌的細胞因子(IL-2、IFN-γ等)主要介導細胞免疫,是機體抗腫瘤免疫的主要形式;Th2細胞分泌的細胞因子(IL-4、IL-6、IL-10 等)則介導體液免疫[40]。有研究表明,相較于健康人,胃癌患者外周血清中IL-2 表達降低,IL-4、IL-6 等表達明顯升高,提示胃癌患者Th2 細胞作用增強,Th1 細胞作用下降,抑制抗腫瘤免疫功能[12]。此外,孫彩萍等[41]對胃癌患者化療前后Th1 與Th2 細胞比值進行測定,發現化療后Th1/Th2 變化不明顯,但Th1 細胞明顯減少,由細胞免疫轉向體液免疫,機體抗腫瘤免疫功能受損,而免疫應答功能的受損是胃癌發病及預后不良的主要原因之一。如今,普遍認為Th1/Th2 免疫平衡向Th2 偏移可誘導胃癌復發轉移及與預后不良相關。因此,對于胃癌的免疫治療,應以誘導初始T 淋巴細胞向Th1 細胞轉化,調節Th1、Th2 細胞間平衡,激活抗腫瘤免疫應答為主要方法,檢測Th1、Th2 細胞因子在胃癌組織中的表達情況,為胃癌的治療和預后判斷提供依據。
2.1.2 Th17 細胞對胃癌患者預后的影響 Th17 細胞是新興的輔助性CD4+T 細胞亞型,其分泌的細胞因子中對胃癌起主要作用的是IL-17,近年來,許多研究者對Th17 細胞在胃癌中的表達情況進行了研究。牟曉映等[42]、侯晶晶[43]的研究分別對不同分期胃癌患者的外周血中Th17 細胞密度和IL-17 血清濃度進行檢測,結果均證明胃癌分期越高、腫瘤分化程度越低,Th17 細胞密度、IL-17 濃度越高,提示Th17 細胞及其相關因子介導胃癌的發展,可能成為預測胃癌患者預后的重要指標。Zeng 等[44]的研究也指出IL-17 高表達組患者生存率低于IL-17 低表達組。在蔣偉等[45]的研究中,對IL-17 高表達及低表達胃癌患者的預后進行調查,結果表明,IL-17 高表達患者生存率高于低表達患者,提示Th17 細胞表達與胃癌預后呈正相關,Th17 細胞密度降低可能引起胃癌復發。這可能與Th17 細胞在抗腫瘤及促腫瘤機制中的矛盾有關,相關機制還需進一步研究。
2.1.3 Treg 細胞對胃癌患者預后的影響 臨床研究表明,Treg 細胞在早期原發性胃癌及中晚期食管癌等多種特殊臨床類型腫瘤患者的外周血和腫瘤組織中均可能比例較高,Treg 細胞數量與腫瘤患者的預后呈負相關[46-47]。即Treg 細胞數量越多,患者復發率越高、生存率越低。王海瑋等[48]的研究發現,TNM 分期越高,手術前患者的CD4+CD25+Treg 水平越高。也有研究報道表明,晚期胃癌患者的B 細胞水平下降,而CD4+CD25+Treg細胞比例會顯著提高,提示患者可以通過手術及早期放化療聯合治療,減少部分中期胃癌患者外周血淋巴細胞中的Treg 細胞數目,提高B 細胞水平,進而達到有效提高腫瘤患者生存率的目的[49]。此外,還有研究發現,CD4+CD25+Treg 可以通過阻斷腫瘤細胞周圍的新生血管生成,促進細胞凋亡,進而發揮其獨特的功效[50-51]。因此,CD4+CD25+Treg 可作為一種預測中晚期胃癌患者遠期預后的輔助指標。目前靶向Treg 細胞已成為最具臨床有效性的治療策略之一,隨著對FOXP3+Treg 細胞研究的深入,發現控制人體內的FOXP3+Treg 細胞將有可能成為今后腫瘤治療的新方向,為胃癌患者的治療提供新思路[52-53]。
2.1.4 CD45RO記憶T細胞對胃癌患者預后的影響腫瘤細胞浸潤的CD45RO 記憶T 細胞在促進早期胃癌發展的過程中也具有一定生理保護性,與中晚期胃癌的發生、預后均存在密切關系,對機體健康狀態的維持起著重要作用,CD45RO 記憶T 細胞數量越多,對腫瘤細胞的殺傷作用越強,患者預后越好。Hu 和Wang[54]通過Meta 分析系統定量評估人類腫瘤浸潤性組織中的CD45RO+T 細胞及其浸潤程度對早期實體瘤患者預后的影響,發現CD45RO+T 浸潤細胞的浸潤程度與晚期實體瘤患者預后評價中的DFS 和OS 均呈正相關,說明高密度CD45RO+表達的患者比低密度CD45RO+表達的患者具有更高的生存率,這與Lee 等[55]的報道相似。也有研究表示,CD45RO 記憶T 細胞浸潤狀態是進展期胃癌術后患者預后的獨立預測因子,但高密度的CD45RO 記憶T 細胞浸潤與早期胃癌術后患者的預后無明顯相關性[56]。即在胃癌復發患者體內,存在著較少的CD45RO+T 細胞,但經過手術及放化療后CD45RO+T 細胞數量會增加,進而增加機體對腫瘤細胞的殺傷作用,提高患者的生存率。通過研究CD45RO 記憶T 細胞的作用機制可以給胃癌患者的治療提供一定思路,但在具體的藥物治療上還有待進一步研究。
CD8+T 細胞在胃癌免疫微環境中的高密度浸潤與胃癌的復發率及患者的OS 有關。高密度CD8+T 細胞在免疫微環境中可發揮其對腫瘤組織的殺傷作用,維持機體處于健康狀態。Wang 等[57]對509 例胃癌患者OS 的影響因素采用多因素Cox回歸分析,結果表明,CD8+T 細胞密度可以作為胃癌患者OS 的獨立預測因子,且其密度升高與胃癌患者的OS 延長有關。林晶等[58]分析了186 例胃癌患者的預后生存數據,并獲得了CD8+T 細胞是胃癌患者DFS 和OS 獨立影響因素的相關證據,且該團隊發現,CD8+T 細胞浸潤評分高的胃癌患者其死亡風險下降74.8%,強有力地支撐了高浸潤CD8+T 細胞胃癌患者有良好預后的結論。但是在Thompson 等[59]的研究中發現,CD8+T 細胞浸潤增加與無進展生存期(progression-free survival,PFS)和OS 縮短有關,可能是因為CD8+T 細胞的高表達促進PD-L1 高表達,PD-L1 與T 細胞表面的PD-1 結合從而起到使T 細胞啟動程序性凋亡,并逃避免疫監視的作用。有學者的Meta 分析提示,CD8+T 細胞對胃癌的預后起絕對的良性作用[60]。因此,在治療過程中評估CD8+T 細胞浸潤水平,提高CD8+T 細胞在TIL 中的密度,有助于延長胃癌患者的OS 和提高胃癌放化療的效果。
綜上所述,胃癌中的TIL 復雜多樣,其中CD4+、CD8+T 淋巴細胞對胃癌的作用尤為重要,其可通過各種途徑促進或抑制胃癌的發生發展,且在胃癌的預后方面發揮重要作用,是胃癌患者潛在的生物標志物和預后預測因子。研究表明,Th1/Th2、CD45RO+T 細胞和CD8+T 細胞的比例較高可能會導致胃癌的預后較好,Treg 細胞的比例較高則可能會導致胃癌的預后較差,而Th17 細胞對胃癌患者預后的影響目前尚無準確定論。通過對TIL 的深入探索,能夠更好地理解其對胃癌的影響,從而為腫瘤患者的免疫治療帶來全新的視角,并對胃癌的治療方法和預后判斷產生重要影響。