甲状腺乳头状癌免疫逃逸机制进展
2018年06月05日 【健康号】 张克君     阅读 9984

综述

【摘要】甲状腺癌是人体最常见的内分泌恶性肿瘤,甲状腺癌在生成、发展、侵袭和转移的过程中与肿瘤细胞周围免疫微环境产生密切的联系,两者共同作用促使机体免疫功能耐受,进而逃避免疫监视。甲状腺癌临床上又以甲状腺乳头状癌最为常见。本文就甲状腺乳头状癌与肿瘤细胞周围免疫微环境的相互关系以及共同促使癌细胞免疫逃逸的机制进行综述,有助于为甲状腺乳头状癌的诊断和治疗提供新的思路。


【关键词】甲状腺乳头状癌;肿瘤细胞周围免疫微环境;免疫逃逸

甲状腺癌是人体最常见的内分泌恶性肿瘤,约占全身恶性肿瘤的2%。甲状腺癌根据不同组织学类型分为乳头状癌(PTC)、滤泡状(FFC)、髓样癌(MTC)和未分化癌(ATC)四类,以乳头状癌最为常见。虽然绝大多数PTC能通过手术和”1I治疗获得治愈,但仍有10%的患者因低分化和进展期肿瘤而死亡”1。究其原因,部分是因为肿瘤在发生、发展过程中与肿瘤周围免疫微环境相互影响,共同作用促使免疫功能耐受,继而发展至免疫监视,导致机体不能彻底清除肿瘤。免疫监视学说是由Burnet在1967年正式提出的,这个学说认为机体免疫系统能够识别并特异性杀伤突变细胞。2002年Dunn在免疫监视学说的基础上进一步提出了肿瘤的免疫编辑假说。根据这一假说,肿瘤的免疫编辑在清除肿瘤的同时也雕塑了肿瘤的免疫表型,使宿主产生针对肿瘤的免疫活性。免疫编辑假说认为免疫系统和肿瘤之间的相互反应可分为3个阶段:(1)清除:肿瘤细胞在临床诊断发现之前已经被免疫系统清除,这一阶段即所谓的免疫监视;(2)均衡:免疫原性较弱的肿瘤细胞逐渐替代免疫原性较强的肿瘤细胞;(3)逃逸:肿瘤细胞最终逃避了机体的免疫监视。当肿瘤最终在临床上确诊时,它不但耐受免疫反应,甚至可以操纵免疫系统促进肿瘤的进展。Poschke等H o认为肿瘤有2种不同的免疫逃逸方式:伪装和破坏。伪装是指肿瘤表面主要组织相容性复合体.I类分子(MHC—I)的畸形和丢失,使肿瘤像披上隐身的外衣一样逃过免疫系统的探测。破坏是指一些肿瘤包括PTC具有操纵部分免疫系统对抗机体免疫反应从而保护自己的能力,在这一过程中,肿瘤吸引甚至介导一些免疫细胞如肿瘤周围巨噬细胞(TAM)、髓源性抑制性细胞(MDSCs)、调节性T细胞(Tregs)和肥大细胞(MC)等。一般状况下,MDSCs、Tregs和MC是应对机体炎症反应失控的,但在肿瘤的进展中,他们却造就了允许这一进程的免疫微环境。


一、甲状腺癌细胞周围免疫微环境与免疫逃逸

1.TAM:巨噬细胞来源于机体骨髓细胞,在天然免疫中发挥重要作用。巨噬细胞根据其不同功能可分为Ml和M2两种,Ml型巨噬细胞的主要功能是针对细菌和/或辅助性T细胞(Th)1细胞因子的刺激发挥吞噬作用。M2型巨噬细胞具有免疫抑制功能.能够促进肿瘤生存、增殖和扩散。与肿瘤生长密切相关的巨噬细胞被称为TAM,TAM多为M2表型。TAM可以分泌表皮生长因子(EGF)、血小板源性生长因子(PDGF)、转化生长因子.131(TGF.131)、肝细胞生长因子(HGF)及碱性成纤维细胞生长因子(bFGF),这些促生长因子可以刺激肿瘤细胞的增殖。此外TAM还表达巨噬细胞趋化因子(CCL2)的受体(CCR2)及血管内皮生长因子(VEGF)的受体(VEGFRI),他fcl可能在肿瘤招募过程中起重要作用。随着肿瘤的生长,TAM提供血管内皮生长因子一A(VEGF—A)和血管生成素,促进血管生成和其他炎性细胞的招募。TAM还能分泌一些蛋白酶,参与细胞外基质的改造,导致肿瘤持续性的生长和转移”1。临床研究不同分化程度的甲状腺癌组织TAM密度发现甲状腺癌分化程度越差,TAM密度越高。而且未分化甲状腺癌TAM的高表达与包膜侵犯、远处转移和生存年限降低均相关。Ryder通过BRAF基因诱导的PTC小鼠模型,观察到在成年小鼠甲状腺组织中BRAF的活化诱导了PTC,期间伴随着巨噬细胞化学引诱物的表达和TAM密度的增高。表型分析证实M2相关基因如CCR2、精氨酸酶1、CCL22、白细胞介素(IL)一10表达的增加,而Ml特定标志物的表达并没有增加。选择性地去除TAM,PTC的生长就会受到抑制,而集落刺激因子l及其受体(CSFl/CSFIR)信号可以作为药理学的靶点来削弱PTC生长。这说明对于难治的晚期PTC特别是分化差和未分化甲状腺癌来说TAM可以作为合理的治疗目标。“。然而,TAM在不同的微环境和分子环境中对肿瘤生长的作用却不尽相同。在分化较差的甲状腺癌中,TAM密度更高,促进肿瘤生长和血管生成,参与细胞外基质的改造,降低了肿瘤相关生存期;而在分化较好的PTC样本中,TAM可以发挥肿瘤吞噬功能,这一功能与淋巴细胞和树突状细胞的浸润密切相关。TAM甚至降低了远处转移的风险,提高了肿瘤相关生存期。


2.T淋巴细胞:肿瘤的发生发展与人体的适应性免疫系统特别是T淋巴细胞功能关系密切。T淋巴细胞按其表面标记物不同分为CIM+T细胞亚群和CD8+T细胞亚群。(1)CD4+T细胞:CD4+T细胞亚群中最主要的是CD4+辅助性T细胞亚群,根据其功能和分泌的细胞因子不同,可以分为Thl、Th2、CD4+CD25+调节性T细胞(Treg)和辅助性T细胞17(Thl7)。Thl通过其分泌的淋巴因子增强和扩大免疫应答过程,辅助诱导其

他免疫细胞共同发挥抗肿瘤作用。Th2通过分泌IL4抑制自然杀伤(NK)细胞的活化、减少肿瘤细胞抗原的表达等来抑制细胞免疫的抗肿瘤效应。Thl/Th2是观察机体抗肿瘤免疫动态变化的良好指标。Treg细胞按其来源可分为天然Treg细胞和诱导Treg细胞。天然Treg细胞主要维持机体外周免疫耐受和免疫应答稳态;诱导Treg细胞则具有免疫抑制功能,抑制机体的抗肿瘤免疫反应,促进肿瘤的发生发展∽j。Treg细胞还可以抑制T细胞介导的自身免疫反应和抗肿瘤反应。”o。Treg细胞通过释放一些抗炎因子如IL.10、TGF—B等诱导免疫耐受。Moretti等研究结果显示,FFC患者外周血中Treg细胞较对照组(甲状腺腺瘤)显著升高;颈部淋巴结转移者外周血Treg细胞比例显著高于无淋巴结转移者;TNM分期较晚的PTC患者外周血Treg细胞比例呈增高趋势,外周血Treg细胞数目与肿瘤分期转移密切相关。(2)CD8+T细胞:CD8+T细胞亚群主要分化为细胞毒性T细胞,具有特异性杀伤靶细胞的作用。Han等¨引发现在PTC患者中,CD8+T细胞亚群百分比降低与远处转移存在相关性,说明CD8+T细胞作为细胞毒性杀伤细胞,其数量减少使免疫系统的杀伤能力减弱,不能阻止肿瘤细胞快速生长、转移。分化型甲状腺癌(DTC)患者免疫状态与肿瘤的局部侵袭和远处转移密切相关,当CD8+T细胞浓度较低,与叉状头/翅膀状螺旋转录因子(FoxP3)+Treg细胞的比值降低时,易出现局部侵袭和远处转移,患者预后较差。


3.MDSCs:MDSCs是一类未成熟、异质性的细胞群体,包括髓系前体细胞、不成熟的粒细胞、单核-巨噬细胞、树突状细胞等。在正常人体内,造血干细胞分化为未成熟髓系细胞(IMCs),IMCs进一步分化为成熟的中性粒细胞、巨噬细胞或树突状细胞。当机体发生肿瘤、炎症、感染等病理情况时,IMCs的正常分化可被炎性因子或肿瘤来源的细胞因子阻滞,诱导其成为MDSC,并在外周血、骨髓或病变部位募集、扩增、活化。MDSC在慢性炎性因子的募集下迁移至肿瘤组织周围,在相关细胞因子如环氧酶2(COX2)、前列腺素E(PGE)、干细胞因子(SCF)、巨噬细胞一粒细胞集落刺激因子(GM—CSF)、IL-6和VEGF等作用下进一步扩增、活化,抑制免疫应答。在肿瘤微环境中,MDSC对抗肿瘤免疫的负调控作用以抑制CD8+T细胞为主。MDSC不但导致肿瘤特异性T细胞数量下降,同时抑制了CD8+T细胞的活化及杀伤肿瘤细胞的功能。MDSC还可通过下调穿孔素和1.干扰素(IFN一1)的表达来抑制NK细胞的细胞毒活性,通过抑制树突状细胞、巨噬细胞的分化而下调肿瘤免疫应答。研究结果显示,MDSC可诱导Treg扩增,促进FoxP3+Treg对免疫的负调控作用,该反应可能依赖于IFN一^y和IL—lO的协同作用¨“。MDSC可分泌多种细胞因子,如VEGF:基质金属蛋白酶(MMPs)、碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)等,这些细胞因子能促进肿瘤血管生成,形成适合肿瘤生长的微环境㈣。Suzuki等发现,PTC患者外周血MDSC水平明显高于正常组,且MDSC水平的升高与细胞介导的免疫反应受抑制,慢性炎症和营养损害相关。


4.MC:MC起源于机体骨髓,其前体细胞在血液中流通,并在特定组织中分化成熟’1⋯。MC是抗原介导的过敏反应的重要效应细胞,并在固有免疫和适应性免疫反应中发挥免疫调节功能‘”’。在许多恶性肿瘤中,MC被证实其密度与肿瘤的分期和预后高度相关日o。。MC还通过表达VEGFR吸引VEGF分子来促进肿瘤周围血管和淋巴管网生成。在PTC生成过程中,MC被招募到肿瘤组织周围,促进了癌细胞的生存,增殖和侵袭转移能力。MC在分化和未分化的甲状腺癌组织中都有分布,其密度与肿瘤侵袭能力呈正相关口“。这一作用是通过MC及其介质实现的。其中,组胺、趋化因子CXCI。1/生长调节癌基因一1(GRO—d)和CXCLl0/干扰素诱导蛋白一lO(IP一10)促进细胞增殖,而趋化因子CXCL8/1L一8则参与到PTC细胞上皮-间充质转化(EMT)和去分化的过程中。MC对PTC细胞的促生长作用可随服用促肥大细胞脱颗粒药物而被抑制。这些发现提示我们对MC及其介质的抑制可能是治疗PTC免疫逃逸的一条新途径。


二、PrC细胞的免疫逃逸

1.MHC一1分子表达下调:MHC—I类分子在肿瘤表面肿瘤相关抗原的呈递中发挥关键性作用。细胞抗原的表达和免疫共刺激信号促进免疫系统的活化和对异常细胞的杀伤。肿瘤细胞表面MHC—I类分子表达的下调是肿瘤免疫逃逸的一条重要途径。在PTC中,肿瘤抑制免疫系统的策略包括表达免疫抑制性分子和吸引抑制性免疫细胞的浸润∽41以及MHC-I类分子表达的下调。Angell等旧纠检测发现,与正常甲状腺组织比较,在33例肿瘤样本中,有29例出现人类白细胞抗原ABC(HLA—ABC)表达下调或缺失,有26例出现B2微球蛋白表达下调。MHC.I类分子表达正常的肿瘤组与缺失组比较,吸引了更多的抗肿瘤免疫细胞。在细胞实验中,应用干扰素和司美替尼干扰后,MHC.I类分子表达上调,淋巴细胞浸润明显增多。证实MHC—I类分子的缺失是甲状腺癌早期免疫逃逸的一条重要路径。


2.BRAF V600E突变:BRAF V600E突变在PTC中很常见,约45%的病例存在这一突变。BRAF V600E突变被广泛证实与PTC的高侵袭性和易复发性相关旧⋯。BRAF基因活性的升高促进免疫抑制性配体表达,免疫抑制细胞的招募,创造免疫抑制性的微环境,进而促进肿瘤细胞增殖,血管生成和抵抗凋亡[27]。


BRAF V600E蛋白突变与PTC的免疫抑制机制相关,与野生型比较,BRAF V600E突变型PIE周围CD8+/FoxP3+比值明显降低,M2型TAM比例升高。免疫抑制性分子吲哚胺2,3-双加氧酶(ID01)、人类白细胞抗原G(HLA—G)和细胞程序性死亡配体l(PD.L1)高表达。对BRAF V600E突变的监测是预示PTC的侵袭能力和患者预后的良好指标。


3.B7家族高表达:(1)B7一H1表达上调:B7家族属于免疫球蛋白类,是一类重要的调节免疫应答的共刺激分子。B7一H1是Dong等发现的B7家族第3个成员,又称为细胞程序性死亡配体l(PD—L1)。B7.H1是通常只表达在巨噬细胞株的细胞上的细胞表面糖蛋白,参与调控局部炎性反应。它可在多个肿瘤细胞表面异常表达,B7一H1与其受体PD—l的结合可以抑制T细胞增殖,诱导CTL凋亡,与机体免疫系统受抑制密切相关。在PTC中,与良性组织比较,B7-H1蛋白和mRNA均上调表达,而且B7一H1的表达越高,肿瘤的增殖和转移能力越强,PTC的分期越不乐观。B7.Hl的上调表达帮助PTC逃避免疫反应,在正常细胞转变为肿瘤细胞的过程中起到了关键性作用旧⋯。(2)B7一H4表达上调:B7一H4是由Sica等2003年发现的B7家族新成员。在机体的免疫应答中,B7一H4作为重要的负性共刺激分子,为T/B细胞的激活提供了重要的共刺激信号,它能抑制CD4+T细胞的活化、增殖,阻止细胞周期在Go/G、期,但它对T细胞促凋亡作用却很小。B7一H4作为细胞表面糖蛋白,它在肿瘤细胞表面的异常表达与免疫系统的抑制密切相关¨“。B7一H4分子可以在活化的人T细胞、B细胞、巨噬细胞、树突状细胞E呈诱导性表达。B7.I-14分子也在TAM细胞表面表达,通过TAM抑制活化T细胞的抗肿瘤免疫效应。B7一H4在甲状腺癌组织中表达,免疫组织化学、聚合酶链反应(PCR)和Western blot等研究结果表明B7一H4 mRNA在甲状腺肿瘤中高表达,B7一H4蛋自在恶性程度较高的未分化癌表达阳性率较高,而且恶性肿瘤标本阳性率明显高于非恶性标本。B7-H4在肿瘤组织中表达与周围淋巴结转移高度相关,说明它在肿瘤细胞表面的表达便于肿瘤细胞向淋巴结侵袭。B7.H4在甲状腺癌的高表达及其与临床分级分期的关系,提示其与肿瘤的发生发展密切相关,这有助于为甲状腺恶性肿瘤诊断及治疗提供新靶位点。


4.高迁移率族蛋白1(HMGBl)高表达:HMGBl广泛存在于细胞核、细胞质和细胞外,它是重要的脱氧腺苷酸,参与肿瘤细胞和免疫系统间的相互作用。肿瘤细胞利用HMGBl在胞内和胞外的广泛分布实现增殖和转移¨⋯。HMGBl浓度升高被认为与肿瘤的侵袭转移和较差的预后相关。在细胞外,HMGBl通过与糖基化终产物受体(RAGE)和Toll样受体(TLR)的结合激活蛋白激酶通路来触发炎性反应。miR-221/miR-可以通过蛋白激酶通路抑制第lo号染色体上缺失与张力蛋白同源的磷酸酯酶基因(PTEN)基因的表达。35『。PTEN基因是抑癌基因,促进细胞凋亡,使细胞周期停留在G.期,并调控细胞的黏附和迁移。在许多恶性肿瘤中存在PTEN基因的缺失和突变。有研究结果表明,HMGBI促进了miR-221/miR-222的高表达而且抑制了PTEN的表达,促进了PTC细胞的生长:而抗miR-221/miR’222拮抗剂则提升了PTEN在PTC细胞中的表达,进而抑制了细胞的增殖。HMGBl的高表达促进了PTC细胞的转化和逃避免疫监视。


三、结语

甲状腺癌的生物学性质较为复杂,在多途径、多水平上逃避机体免疫系统的抑制和杀伤。本文综述PTC与肿瘤细胞周围免疫微环境相互作用机制,对于研究PTC的病因、发病机制、转移机制有了更透彻地认识,为提高机体免疫状态、抑制癌细胞的逃逸、探寻新的靶向治疗策略起到促进作用㈣1。

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张克君
主任医师/教授
青岛大学附属医院市南...
甲状腺外科门诊,普外...
张克君,医学博士,主任医师,教授,研究生导师,美国UAB伯明翰医学中心访问学者;从事甲状腺... 更多
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