PD1/PDL1信號通路在結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移中的研究進(jìn)展▲

李澤倫 鐘曉剛

(廣西壯族自治區(qū)人民醫(yī)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(diǎn),其在腫瘤發(fā)展及轉(zhuǎn)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(xì)胞內(nèi)傳遞負(fù)性調(diào)控信號,降低免疫系統(tǒng)對腫瘤細(xì)胞的識別能力,提升腫瘤存活率并促進(jìn)其轉(zhuǎn)移。阻斷該通路可以激發(fā)人體自身的免疫系統(tǒng)活力來抑制腫瘤細(xì)胞的發(fā)展與轉(zhuǎn)移。本文就PD1/PDL1信號通路在結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移患者中的研究進(jìn)展做一綜述。

結(jié)直腸癌惡性程度高、預(yù)后差,在全球范圍內(nèi)，其發(fā)病率位列所有惡性腫瘤的第三位[1]。結(jié)直腸癌患者預(yù)后差的原因主要在于其腫瘤本身具有較強(qiáng)的侵襲力和極易發(fā)生遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的生物學(xué)特性。肝臟的解剖結(jié)構(gòu)特殊,擁有門靜脈系統(tǒng)和肝動(dòng)脈系統(tǒng),血供十分豐富,因而成為結(jié)直腸癌遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移最為常見的器官[2]。目前根治性手術(shù)切除依然是結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移最主要的治療手段,但是由于腫瘤負(fù)荷及臨床并發(fā)癥等原因,只有17%～20%的結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移患者可以進(jìn)行手術(shù)切除[3]。隨著治療手段的發(fā)展以及醫(yī)療模式的精準(zhǔn)化,臨床上逐步形成了手術(shù)治療、射頻消融治療結(jié)合術(shù)后靶向藥物及介入治療等綜合性治療模式,雖然豐富了結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移的治療手段,提升了治療效果,但因多數(shù)患者就診時(shí)就已經(jīng)發(fā)生肝內(nèi)多發(fā)轉(zhuǎn)移及伴有嚴(yán)重的并發(fā)癥,無法進(jìn)一步手術(shù)而喪失治療機(jī)會(huì),導(dǎo)致患者生存時(shí)間短、預(yù)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(shí)踐應(yīng)用,其本質(zhì)是依靠提升患者自身免疫能力,增強(qiáng)機(jī)體抗腫瘤能力[4]。近年來對細(xì)胞程序性死亡受體1(programmed cell death 1,PD1)/細(xì)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(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移患者帶來了新的選擇。本文就PD1/PDL1信號通路與結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移的相關(guān)性及研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 PD1/PDL1的分子結(jié)構(gòu)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(xì)胞雜交瘤2B4.11進(jìn)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(xì)胞死亡基因編碼的相對分子質(zhì)量為50～55 kD的I型跨膜糖蛋白,其一級結(jié)構(gòu)由286個(gè)氨基酸組成,包含疏水跨膜結(jié)構(gòu)域、胞質(zhì)尾部結(jié)構(gòu)域和胞外IgGⅤ樣結(jié)構(gòu)域,并且位于胞質(zhì)尾部的2個(gè)酪氨酸殘基,分別參與構(gòu)成免疫受體酪氨酸抑制基序和免疫受體酪氨酸轉(zhuǎn)換基序,其中免疫受體酪氨酸抑制基序靠近細(xì)胞內(nèi),而免疫受體酪氨酸轉(zhuǎn)換基序靠近細(xì)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(jié)合后向細(xì)胞內(nèi)傳遞抑制性信號,抑制腫瘤浸潤T淋巴細(xì)胞(tumor-infiltrating lymphocyte,TIL)的活化并抑制細(xì)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(zhì)量約為40 kD的Ⅰ型跨膜糖蛋白,其一級結(jié)構(gòu)由290個(gè)氨基酸組成,含IgⅤ樣結(jié)構(gòu)域及IgC樣結(jié)構(gòu)域[8]。PDL1常高表達(dá)于多種腫瘤細(xì)胞,低表達(dá)于抗原提呈細(xì)胞、非造血細(xì)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(jié)構(gòu)相似,但表達(dá)分布卻存在差異,PDL2主要在抗原提呈細(xì)胞中表達(dá),分布局限于樹突狀細(xì)胞和活化的巨噬細(xì)胞等。干擾素、血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)、腫瘤壞死因子α和粒細(xì)胞集落刺激因子等均可上調(diào)PDL1和PDL2的表達(dá)[9-10]。PD1與PDL1結(jié)合后,使位于PD1胞內(nèi)的免疫受體酪氨酸抑制基序區(qū)發(fā)生磷酸化,與含Src同源2結(jié)構(gòu)域蛋白酪氨酸磷酸酶(蛋白酪氨酸磷酸酶)結(jié)合后去磷酸化磷脂?；?-激酶/蛋白激酶及T細(xì)胞(抗原)受體信號通路上的多個(gè)關(guān)鍵分子[11-12],使T細(xì)胞對葡萄糖的消耗減少,并抑制細(xì)胞因子的產(chǎn)生,最后使其活力及增殖能力降低,對機(jī)體的免疫起到負(fù)性調(diào)節(jié)作用。

對于正常機(jī)體來說,PD1與PDL1的結(jié)合可減少過度的免疫反應(yīng)對機(jī)體健康組織的傷害,降低自身免疫的過度反應(yīng)[9,13],從而達(dá)到保護(hù)機(jī)體正常組織的作用。但是對于腫瘤患者來說,PD1與PDL1結(jié)合可以使腫瘤微環(huán)境中T細(xì)胞的活力及增殖能力降低,喪失正常識別或殺傷腫瘤細(xì)胞的能力,這就相對提高了腫瘤細(xì)胞的繁殖速度、增殖能力及侵襲性,促進(jìn)腫瘤細(xì)胞發(fā)生轉(zhuǎn)移[10]。

2 PD1/PDL1在結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移中的表達(dá)

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

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

以上研究證實(shí)PD1/PDL1信號通路與結(jié)直腸癌、結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移具有一定的相關(guān)性,針對該通路的腫瘤免疫治療，尤其是在結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移方面的免疫治療有望取得更進(jìn)一步的發(fā)展。

3 PD1/PDL1與結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移發(fā)生的可能機(jī)制

3.1 腫瘤微環(huán)境 結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移的發(fā)生除與肝臟血供豐富有關(guān)外,還與多種因素如細(xì)胞外基質(zhì)、黏附分子、趨化因子受體、血管生成因子及腫瘤的微環(huán)境等密切相關(guān)[19]。在腫瘤微環(huán)境中,結(jié)直腸癌轉(zhuǎn)移灶的存在與人體自身的免疫息息相關(guān)。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(jìn)結(jié)直腸癌轉(zhuǎn)移灶的存活及生長[20]。PDL1與PD1結(jié)合后,可向細(xì)胞內(nèi)傳遞抑制性信號,在抑制腫瘤浸潤T淋巴細(xì)胞活化的同時(shí)還能抑制干擾素γ的產(chǎn)生及白細(xì)胞介素(interleukin,IL)-2等炎性細(xì)胞因子的釋放[21],同時(shí)促進(jìn)IL-10的表達(dá)[22]。Kelly等[23]研究發(fā)現(xiàn),在結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移患者攜帶腫瘤的肝臟組織中干擾素γ、IL-2的表達(dá)降低。干擾素γ在抗腫瘤免疫反應(yīng)中發(fā)揮著重要作用，干擾素γ的表達(dá)降低為轉(zhuǎn)移灶在肝臟的存活提供了條件[22]。因此,PD1和PDL1的結(jié)合可能是結(jié)直腸癌發(fā)生肝轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵,二者結(jié)合后可在降低TIL對腫瘤細(xì)胞的殺傷能力的同時(shí)促進(jìn)肝臟本身對轉(zhuǎn)移灶的耐受,提高轉(zhuǎn)移灶的存活率,促進(jìn)結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移的發(fā)生。

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

VEGF是促血管生成因子,可促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞有絲分裂,增加新生血管的通透性、加速腫瘤細(xì)胞發(fā)生遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移[25]。VEGF的含量與結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移密切相關(guān),既往實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明,結(jié)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(fā)生轉(zhuǎn)移的結(jié)直腸癌患者,伴有肝轉(zhuǎn)移、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移等遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的結(jié)直腸癌患者的血清VEGF含量明顯升高[13]。而VEGF同樣也是上調(diào)PDL1表達(dá)的關(guān)鍵因素之一,二者是否存在協(xié)同作用,值得進(jìn)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(jī)體及肝臟的免疫細(xì)胞活性、促進(jìn)肝轉(zhuǎn)移灶的成活,炎性因子IL-10及VEGF等可促進(jìn)肝轉(zhuǎn)移及PDL1表達(dá)上調(diào),推測PD1/PDL1信號通路與結(jié)直腸癌肝臟轉(zhuǎn)移密切相關(guān),這為今后對結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移的研究及治療提供了新的方向及策略。

4 小 結(jié)

結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移一直是結(jié)直腸癌治療的重點(diǎn)和難點(diǎn),如何為喪失手術(shù)機(jī)會(huì)的患者提供更好的治療方案,一直是臨床關(guān)注的熱點(diǎn)。然而結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移的過程十分復(fù)雜,涉及各類基因與不同蛋白的表達(dá)。PD1/PDL1是目前免疫治療的熱點(diǎn),PD1/PDL1信號通路與結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移密切相關(guān),且有可能是誘發(fā)結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵,這為結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移提供全新的治療策略,并且為無法手術(shù)的患者提供新的治療方案及方向。