免疫細(xì)胞在腫瘤骨轉(zhuǎn)移中的作用與調(diào)控機(jī)制

唐 亮，朱麗娟，呂成偉，康 輝

腫瘤的發(fā)病率呈逐年增加的趨勢，而骨轉(zhuǎn)移作為嚴(yán)重的疾病轉(zhuǎn)歸階段，使得患者生存質(zhì)量急劇下降，亦是患者死亡的主要原因。據(jù)統(tǒng)計，腫瘤晚期患者中骨轉(zhuǎn)移發(fā)生率較高，在乳腺癌及前列腺癌的患者中，約80%發(fā)生骨轉(zhuǎn)移，在甲狀腺癌患者中，亦超過50%患者出現(xiàn)骨轉(zhuǎn)移，約35%肺癌患者發(fā)生骨轉(zhuǎn)移［1］。目前，對于腫瘤骨轉(zhuǎn)移的治療并無確切的手段。

由于趨化作用的存在，腫瘤細(xì)胞在改造骨微環(huán)境的同時，骨微環(huán)境也不斷招募腫瘤細(xì)胞，使得腫瘤細(xì)胞不斷向骨組織歸巢。骨微環(huán)境中被腫瘤細(xì)胞活化的成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞，在骨重塑過程中釋放出大量生長因子，包括轉(zhuǎn)化生長因子β（TGF-β）、胰島素樣生長因子1（IGF-1）、骨形態(tài)發(fā)生蛋白（BMPs），又參與調(diào)控腫瘤細(xì)胞的增殖，形成惡性循環(huán)［2］。因此，較多的學(xué)者關(guān)注了腫瘤細(xì)胞與骨細(xì)胞間的相互作用。然而，在骨髓微環(huán)境中，還存在大量的免疫細(xì)胞，免疫細(xì)胞對于腫瘤骨轉(zhuǎn)移的作用，逐漸被更多學(xué)者所關(guān)注，免疫治療也逐漸成為研究熱點(diǎn)。

在腫瘤發(fā)生骨轉(zhuǎn)移的過程中，機(jī)體的免疫系統(tǒng)不僅具有清除腫瘤細(xì)胞的作用，還可被腫瘤細(xì)胞所利用，而出現(xiàn)免疫逃逸的現(xiàn)象［3］。骨髓微環(huán)境中的調(diào)節(jié)性T淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞以及骨髓來源抑制細(xì)胞（MDSCs），均具有協(xié)助腫瘤細(xì)胞發(fā)生免疫逃逸的作用。殺傷性T淋巴細(xì)胞和自然殺傷細(xì)胞（NK）具有清除腫瘤細(xì)胞的作用［4］。因此，免疫系統(tǒng)對于腫瘤骨轉(zhuǎn)移的發(fā)生具有重要意義。

1 免疫細(xì)胞在骨微環(huán)境中的作用

免疫細(xì)胞在骨微環(huán)境中，主要與成骨細(xì)胞及破骨細(xì)胞發(fā)生作用。具體表現(xiàn)為，活化的CD4+T淋巴細(xì)胞通過分泌干擾素γ（IFN-γ），抑制破骨細(xì)胞的活化［5］。減少溶骨性骨轉(zhuǎn)移中骨質(zhì)的破壞。然而，在不同微環(huán)境中CD4+T淋巴細(xì)胞通過分泌白細(xì)胞介素 6 （IL-6）、IL-11、IL-15以及腫瘤壞死因子 α（TNFα），促進(jìn)破骨細(xì)胞的分化，繼而出現(xiàn)溶骨性病灶［6］。成骨性骨轉(zhuǎn)移相關(guān)研究中表明，B淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞與成骨細(xì)胞具有較明顯的相互作用。成骨細(xì)胞在不同成熟程度的B淋巴細(xì)胞分化中，均起到了重要的作用［7］。巨噬細(xì)胞具有調(diào)控成骨細(xì)胞分化以及礦化的作用［8］。在腫瘤骨轉(zhuǎn)移相關(guān)微環(huán)境中，CD169+巨噬細(xì)胞在成骨性骨轉(zhuǎn)移中，通過活化成骨細(xì)胞，促進(jìn)了腫瘤骨轉(zhuǎn)移的發(fā)生［9］。因此，在腫瘤骨轉(zhuǎn)移的研究中，免疫細(xì)胞與成骨細(xì)胞、破骨細(xì)胞的相互作用，使得腫瘤骨轉(zhuǎn)移的發(fā)生變得更為復(fù)雜。

2 骨髓免疫細(xì)胞在腫瘤骨轉(zhuǎn)移中的作用

2.1 T淋巴細(xì)胞 在T淋巴細(xì)胞各亞型中，CD8+T淋巴細(xì)胞是免疫系統(tǒng)介導(dǎo)的，殺傷腫瘤細(xì)胞的主要成分。具體機(jī)制可分為，一部分通過穿孔素與顆粒酶B的協(xié)同作用而裂解腫瘤細(xì)胞，或通過死亡相關(guān)因子（Fas）通路促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡［3］。 然而，T 淋巴細(xì)胞介導(dǎo)的腫瘤殺傷作用并不能持續(xù)存在，可被破骨細(xì)胞分泌的轉(zhuǎn)化生長因子β（TGF-β）所抑制。在腫瘤相關(guān)的免疫反應(yīng)中，CD4+T淋巴細(xì)胞主要發(fā)揮了免疫抑制的作用。CD4+T淋巴細(xì)胞具有不同亞型，包括調(diào)節(jié)性T淋巴細(xì)胞（Treg）和輔助性T淋巴細(xì)胞（Th17），其中Treg是機(jī)體維持免疫穩(wěn)態(tài)的重要成分，也具有防止自身免疫性疾病發(fā)生的功能。然而，機(jī)體出現(xiàn)腫瘤后，Treg被腫瘤細(xì)胞所利用，抑制了免疫系統(tǒng)殺傷腫瘤細(xì)胞的作用［11］。腫瘤骨轉(zhuǎn)移相關(guān)研究表明，骨髓微環(huán)境是Treg優(yōu)先定植并發(fā)揮功能的場所［12］。研究還表明，Treg是核因子κ B受體活化因子配體（RANKL）的重要來源，RANKL具有誘導(dǎo)破骨細(xì)胞分化以及促進(jìn)腫瘤細(xì)胞遷移的功能，并協(xié)助腫瘤細(xì)胞在骨微環(huán)境中定植［13，14］。 Th17 也可通過分泌RANKL而發(fā)揮作用，并且在TGF-1和芳香烴受體（AhR）存在條件下，Th17具有向Treg分化的能力，增加了骨髓微環(huán)境中 Treg 的含量［15，16］。

2.2 自然殺傷細(xì)胞 自然殺傷細(xì)胞（NK）是固有免疫系統(tǒng)中一類具有殺傷腫瘤功能的重要細(xì)胞類型。NK細(xì)胞主要通過抗原特異性受體CD16，NKG2D，識別腫瘤細(xì)胞表面特異抗原，進(jìn)而發(fā)揮殺傷作用［3］。NK細(xì)胞還通過Fas-Fas配體通路介導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生凋亡，而發(fā)揮清除腫瘤細(xì)胞的作用［17］。在腫瘤微環(huán)境中，NK細(xì)胞殺傷腫瘤細(xì)胞的功能可被不同程度的抑制，具體機(jī)制為NK細(xì)胞表面的激活受體CD161與抑制受體NKG2D功能失衡，或微環(huán)境中存在免疫抑制細(xì)胞因子IL-10，TGF-β，使得NK細(xì)胞失去殺傷腫瘤細(xì)胞的功能［18］。在腫瘤微環(huán)境中，腫瘤細(xì)胞、巨噬細(xì)胞以及粒細(xì)胞產(chǎn)生的活性氧（ROS），也可導(dǎo)致 NK 細(xì)胞殺傷能力下降［19］。 因此，提高NK細(xì)胞的存活以及激活狀態(tài)，可有助于腫瘤細(xì)胞的靶向殺傷。

2.3 骨髓來源抑制細(xì)胞 骨髓來源抑制細(xì)胞（MDSCs）是骨髓來源的多種未成熟細(xì)胞的總稱，具有免疫抑制功能。在生理?xiàng)l件下，未成熟的髓樣來源的細(xì)胞可分化為巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞以及粒細(xì)胞。然而，在腫瘤等病理?xiàng)l件下，未成熟髓樣細(xì)胞的分化被抑制，而表現(xiàn)為以分泌精氨酸酶1（arginase 1）、誘導(dǎo)性一氧化氮合酶（iNOS）以及 TGF-β 為特征的具有免疫抑制功能的細(xì)胞，被稱為MDSCs［20］。MDSCs可通過抑制固有免疫以及適應(yīng)性免疫，而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移。在動物模型以及患者中均發(fā)現(xiàn)，多種腫瘤的原發(fā)灶和轉(zhuǎn)移灶中均有MDSCs的浸潤［21］。在腫瘤微環(huán)境中，MDSCs可通過誘導(dǎo)T淋巴細(xì)胞凋亡以及抑制其增殖，而發(fā)揮抑制T淋巴細(xì)胞的作用。MDSCs通過促進(jìn)Treg的增殖和活化，而發(fā)揮抑制效應(yīng)性T淋巴細(xì)胞的作用。MDSCs還可通過分泌促血管生成因子，而發(fā)揮促進(jìn)血管以及淋巴管生成的作用，為腫瘤轉(zhuǎn)移的發(fā)生奠定基礎(chǔ)，亦具有直接促進(jìn)腫瘤內(nèi)皮細(xì)胞增殖的作用［20，22］。相關(guān)研究表明，在乳腺癌動物模型中發(fā)現(xiàn)，MDSCs的浸潤促進(jìn)了腫瘤骨轉(zhuǎn)移的發(fā)生［23］。結(jié)合MDSCs的免疫抑制功能和具有分化為破骨細(xì)胞的潛能，在腫瘤骨轉(zhuǎn)移的治療中，對MDSCs的靶向調(diào)控，具有良好的治療前景。

2.4 巨噬細(xì)胞 單核細(xì)胞脫離骨髓后，在組織器官中可分化為巨噬細(xì)胞，而發(fā)揮清除病原體的作用。在巨噬細(xì)胞所處微環(huán)境中，不同的細(xì)胞因子可使巨噬細(xì)胞向不同類型發(fā)生極化?？煞只癁镸1型促炎癥反應(yīng)的巨噬細(xì)胞，以及M2型抑制炎癥反應(yīng)的巨噬細(xì)胞。其中M1型巨噬細(xì)胞可通過分泌IFN-γ、IL-1、IL-6以及IL-23等炎性因子，活化CD8+T淋巴細(xì)胞、NK細(xì)胞而發(fā)揮清除腫瘤細(xì)胞的作用［21］。M2型巨噬細(xì)胞通常被稱為腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（TAM），在腫瘤的發(fā)生發(fā)展、血管形成以及轉(zhuǎn)移過程中具有重要的作用［24，25］。 TAM 可分泌較高水平的 IL-10、TGF-β而抑制CD4+T淋巴細(xì)胞、CD8+T淋巴細(xì)胞的活性［26］。無論臨床實(shí)驗(yàn)還是動物實(shí)驗(yàn)均證實(shí)，TAM可促進(jìn)腫瘤的轉(zhuǎn)移，尤其是骨轉(zhuǎn)移的發(fā)生［27］。在TAM促進(jìn)腫瘤骨轉(zhuǎn)移的機(jī)制研究中發(fā)現(xiàn)，乳腺癌細(xì)胞表達(dá)的趨化因子CCL2可招募CCR2+的巨噬細(xì)胞、破骨細(xì)胞前體細(xì)胞，在骨微環(huán)境中定植，進(jìn)一步發(fā)揮抑制免疫細(xì)胞的作用，同時還可分化為破骨細(xì)胞［28］。集落刺激因子-1（CSF-1）具有促進(jìn)單核細(xì)胞、破骨細(xì)胞前體細(xì)胞和巨噬細(xì)胞分化的功能，在巨噬細(xì)胞介導(dǎo)的腫瘤骨轉(zhuǎn)移中發(fā)揮了重要的作用［29］。在腫瘤發(fā)生骨轉(zhuǎn)移的過程中，巨噬細(xì)胞發(fā)揮了重要的支持作用，因此，針對巨噬細(xì)胞進(jìn)行的免疫調(diào)控具有重要意義。

3 靶向免疫細(xì)胞的調(diào)控方法

3.1 靶向T淋巴細(xì)胞 在提高免疫細(xì)胞殺傷腫瘤的方法中，用于增強(qiáng)CD8+T淋巴細(xì)胞的方法主要包括，嵌合抗原受體 （CAR）、修飾T淋巴細(xì)胞受體（TCR）以及注射疫苗的方式［3］。在臨床上抑制Treg的治療方法，療效已經(jīng)得到了肯定。在腫瘤的化學(xué)藥物治療中，環(huán)磷酰胺、紫杉醇等藥物，可通過Fas通路介導(dǎo)Treg死亡，從而提高機(jī)體免疫系統(tǒng)殺傷腫瘤的功能［30，31］。應(yīng)用細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞相關(guān)抗原4（CTLA-4）抑制劑，通過與Treg受體的結(jié)合，可較明顯抑制Foxp3+Treg的活性，代表藥物為易普利姆瑪（ipilimumab）和替西木單抗（tremelimumab）。程序性死亡受體 1（PD-1）抑制劑（nivolumab）亦能通過抑制Treg的活性，而提高機(jī)體免疫系統(tǒng)的清除能力［32］。 人類 Treg 表達(dá) Toll樣受體，Toll樣受體激動劑可通過PI3K-AKT通路的激活而抑制Treg的免疫抑制活性［33］。通過增強(qiáng)CD8+T淋巴細(xì)胞以及抑制Treg的方法，可更有效地利用T淋巴細(xì)胞的免疫殺傷能力，提高腫瘤骨轉(zhuǎn)移的治療水平。

3.2 靶向自然殺傷細(xì)胞 NK細(xì)胞殺傷腫瘤細(xì)胞的功能較強(qiáng)，臨床研究利用自體或異體NK細(xì)胞，靶向治療乳腺癌、肺癌、黑色素瘤以及結(jié)腸癌等疾?。?4］。并且，為了增強(qiáng)NK細(xì)胞識別靶細(xì)胞的能力，可在NK細(xì)胞表面嵌合腫瘤細(xì)胞特異性抗原的受體［34］。還可通過基因修飾的方法，使得NK細(xì)胞表達(dá)細(xì)胞因子IL-2、IL-15，而增強(qiáng)NK細(xì)胞在體內(nèi)的增殖能力，從而發(fā)揮抗腫瘤的作用［35］。NK細(xì)胞的外源性輸入，也具有協(xié)助化療藥物發(fā)揮殺傷腫瘤細(xì)胞的作用［36］。因此，通過免疫調(diào)控的方法，增強(qiáng)機(jī)體NK細(xì)胞的活性，可提高機(jī)體抗腫瘤的能力。

3.3 靶向巨噬細(xì)胞 在臨床上靶向巨噬細(xì)胞治療原發(fā)腫瘤以及腫瘤轉(zhuǎn)移，已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展，并為腫瘤的治療提供新概念。針對腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（TAM）的治療方法，主要包括清除TAM以及分子靶向調(diào)控。骨髓來源的巨噬細(xì)胞，主要通過腫瘤細(xì)胞的招募作用到達(dá)腫瘤微環(huán)境，其中較為重要的包括CCL2/CCLR2、CSF-1/CSF-1R通路，因此，開發(fā)針對以上通路的抑制劑，具有重要的意義［37］。清除巨噬細(xì)胞相關(guān)研究表明，烷化劑、氯磷酸鹽以及唑來膦酸可通過誘導(dǎo)凋亡，而達(dá)到清除巨噬細(xì)胞的作用［38，39］。 還可通過應(yīng)用 CSF-1 受體抑制劑、血管內(nèi)皮生長因子 （VEGF）抑制劑、組蛋白去乙?；福℉DAC）抑制劑，使得TAM向抗腫瘤型巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)變，結(jié)果表明可減輕原位腫瘤以及腫瘤轉(zhuǎn)移的發(fā)生［39］。因此，靶向調(diào)控巨噬細(xì)胞以及抑制腫瘤微環(huán)境對于巨噬細(xì)胞的招募作用，具有治療意義。

3.4 靶向骨髓來源抑制細(xì)胞 骨髓來源抑制細(xì)胞（MDSCs）主要通過抑制NK細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞的增殖和激活，而發(fā)揮免疫抑制作用［40］。因此，靶向MDSCs是免疫治療腫瘤的重要方法。目前，針對MDSCs的靶向治療方法主要包括，應(yīng)用MDSCs表面特異性蛋白Gr1的抗體，清除MDSCs的方法［41］。利用維生素D、全反式維A酸（ATRA）誘導(dǎo)MDSCs分化為成熟的巨噬細(xì)胞或樹突狀細(xì)胞，而失去免疫抑制的功能［42］。 還可通過使用環(huán)氧合酶（COX2）抑制劑、磷酸二酯酶5抑制劑以及非甾體抗炎藥，阻止MDSCs的免疫抑制作用［43］。有文獻(xiàn)報道，索拉非尼、舒尼替尼等酪氨酸激酶抑制劑，既可抑制造血細(xì)胞的成熟，也可抑制MDSCs的生成［44］。趨化因子受體（CCR2、CXCR4） 的阻斷劑以及趨化因子（CCL2、CXCL12）的抑制劑，具有阻斷腫瘤微環(huán)境招募MDSCs 的作用［44，45］。 因此，在 MDSCs 的靶向治療中，通過應(yīng)用抗體以及藥物或誘導(dǎo)其成熟的方法，均可阻斷MDSCs免疫抑制。

腫瘤骨轉(zhuǎn)移的發(fā)生較為常見，尤其多見于乳腺癌以及前列腺癌的患者。腫瘤骨轉(zhuǎn)移的發(fā)生與腫瘤細(xì)胞和骨髓微環(huán)境的相互作用密不可分。在骨髓微環(huán)境中存在的多種免疫細(xì)胞，不僅可協(xié)助腫瘤細(xì)胞出現(xiàn)免疫逃逸的現(xiàn)象，還可與骨細(xì)胞發(fā)揮相互作用，具有促進(jìn)腫瘤發(fā)生骨轉(zhuǎn)移的功能。因此，了解骨髓微環(huán)境中免疫細(xì)胞的調(diào)控機(jī)制，對于腫瘤骨轉(zhuǎn)移的治療顯得尤為重要。目前，有許多腫瘤免疫治療的方法具有良好前景，已經(jīng)開展臨床前或臨床實(shí)驗(yàn)，為腫瘤的治療帶來了希望。將免疫治療與化學(xué)藥物治療聯(lián)合應(yīng)用，具有協(xié)同作用，可有效減緩腫瘤進(jìn)展以及降低轉(zhuǎn)移發(fā)生率，同時提高患者生存率。因此，腫瘤的免疫治療是繼放射治療、化學(xué)藥物治療以及手術(shù)治療后，一種較為新穎并行之有效的治療手段。