腦膠質(zhì)瘤免疫微環(huán)境中細(xì)胞因子的研究進展

林鴻溢，馮洋，龍妮婭，出良釗

(1.貴州醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院神經(jīng)外科，貴陽 550004； 2.貴州醫(yī)科大學(xué)外科學(xué)教研室，貴陽 550004)

腦膠質(zhì)瘤是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中最常見的原發(fā)性惡性腦腫瘤，惡性程度高，侵襲性強，是顱內(nèi)惡性腫瘤死亡的主要原因[1]。傳統(tǒng)手術(shù)治療聯(lián)合術(shù)后全腦放療以及口服替莫唑胺等化療藥物輔助治療對于提高腦膠質(zhì)瘤患者的遠(yuǎn)期生存率非常有限[2]。近年來，針對腫瘤的治療出現(xiàn)了一些新興的方法，其中包括免疫治療，但免疫治療在腦膠質(zhì)瘤中的應(yīng)用還存在困難，原因是腦膠質(zhì)瘤的治療受抑制性腫瘤免疫微環(huán)境的破壞。在腦膠質(zhì)瘤的發(fā)展過程中，腫瘤細(xì)胞會逃避機體免疫系統(tǒng)監(jiān)視并持續(xù)生長，該過程有膠質(zhì)瘤分泌的能塑造瘤內(nèi)微環(huán)境的相關(guān)細(xì)胞因子參與，這些細(xì)胞因子可以系統(tǒng)地改變機體內(nèi)免疫細(xì)胞的增殖、分化和功能[3]。相關(guān)研究表明，瘤周環(huán)境內(nèi)存在的細(xì)胞因子對腫瘤的整體發(fā)展過程起關(guān)鍵作用，不僅可使腫瘤本身產(chǎn)生免疫抑制，躲避機體自身的監(jiān)控，還可以促進腫瘤新生血管生成，增強腫瘤細(xì)胞的生長及侵襲力[4]。因此，充分了解相關(guān)細(xì)胞因子在腦膠質(zhì)瘤免疫微環(huán)境中的作用，有望為免疫治療膠質(zhì)瘤提供重要理論依據(jù)?，F(xiàn)就腦膠質(zhì)瘤免疫微環(huán)境中部分相關(guān)細(xì)胞因子的作用機制的研究進展進行綜述。

1 腦膠質(zhì)瘤及其免疫微環(huán)境

腦膠質(zhì)瘤是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的腫瘤，起源于神經(jīng)干細(xì)胞或神經(jīng)膠質(zhì)祖細(xì)胞。世界衛(wèi)生組織根據(jù)膠質(zhì)瘤的組織病理學(xué)特征將其分為Ⅰ～Ⅳ級，其中最常見以及惡性程度最高的原發(fā)性腦腫瘤是膠質(zhì)母細(xì)胞瘤[5]。膠質(zhì)瘤細(xì)胞及其分泌的多種趨化因子、細(xì)胞因子、生長因子，以及一系列免疫細(xì)胞包括腦內(nèi)小膠質(zhì)細(xì)胞、骨髓來源巨噬細(xì)胞、調(diào)節(jié)性T細(xì)胞等共同組成了膠質(zhì)瘤的腫瘤免疫微環(huán)境[6]。以上免疫細(xì)胞在腫瘤周圍環(huán)境中產(chǎn)生多種細(xì)胞因子、趨化因子、生長因子，引起細(xì)胞間復(fù)雜的相互作用，調(diào)控多種細(xì)胞類型的分化、激活、功能和生存，在腫瘤的生長、轉(zhuǎn)移以及治療反應(yīng)中起著極為重要的作用。同時，這些免疫細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)成分相互作用，重新編程浸潤免疫細(xì)胞的生長與分化，以獲得不同功能表型的細(xì)胞，從而引導(dǎo)機體的免疫系統(tǒng)發(fā)生炎癥反應(yīng)或抗炎反應(yīng)[7]。

2 腦膠質(zhì)瘤免疫微環(huán)境中的相關(guān)細(xì)胞因子

細(xì)胞因子是一組異質(zhì)性的可溶性小分子多肽或糖蛋白，具有多效性和冗余作用，可促進正常細(xì)胞的生長、分化和活化，具有促炎或抗炎活性，也可以產(chǎn)生免疫抑制活性，這主要取決于腫瘤周圍的微環(huán)境。不同細(xì)胞在腫瘤局部環(huán)境中產(chǎn)生不同的細(xì)胞因子，從而調(diào)控各類細(xì)胞不同的生物學(xué)功能。膠質(zhì)瘤細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子與其受體的相互作用使腫瘤部位形成一個網(wǎng)絡(luò)，主要負(fù)責(zé)腫瘤的整體進展、抗腫瘤免疫反應(yīng)的擴散以及腫瘤排斥反應(yīng)的誘導(dǎo)[8]。研究證實，腦膠質(zhì)瘤中膠質(zhì)瘤細(xì)胞合成分泌的包括白細(xì)胞介素(interleukin，IL)-10、IL-6、基質(zhì)細(xì)胞衍生因子-1(stromal cell-derived factor-1，SDF-1)、轉(zhuǎn)化生長因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)、IL-1β等在內(nèi)的免疫調(diào)控細(xì)胞因子有顯著變化，并與腫瘤級別、增殖標(biāo)志物以及臨床侵襲性密切相關(guān)[7]。

2.1IL-10 IL-10是體內(nèi)重要的抗炎因子之一，由多種免疫細(xì)胞分泌，具有調(diào)節(jié)機體免疫和預(yù)防炎癥的重要作用[9]。IL-10參與腦膠質(zhì)瘤的進展，可提高腫瘤細(xì)胞的增殖水平，增強細(xì)胞的遷移能力。研究表明，腦膠質(zhì)瘤患者中IL-10的表達(dá)水平高于正常人群，且表達(dá)水平隨膠質(zhì)瘤惡性程度的升高而顯著升高[10-12]。另外，膠質(zhì)瘤患者體內(nèi)的IL-10不是由浸潤的B細(xì)胞或T淋巴細(xì)胞產(chǎn)生，可能是由腦膠質(zhì)瘤細(xì)胞自身分泌，小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞也促進了IL-10的表達(dá)[13]。Acuner-Ozbabacan等[14]發(fā)現(xiàn)，IL-10缺乏導(dǎo)致機體分泌促炎性細(xì)胞因子，誘導(dǎo)抑制機體的抗腫瘤免疫力，從而促進腫瘤生長；Tanikawa等[15]觀察到血清IL-10水平升高可增強腫瘤的特異性免疫反應(yīng)，并抑制腫瘤生長。但Kim等[16]則認(rèn)為，抑制IL-10的表達(dá)將促進機體抗腫瘤免疫反應(yīng)。因而目前關(guān)于IL-10在腦膠質(zhì)瘤發(fā)生發(fā)展中的確切作用尚不清楚。相關(guān)研究提出，IL-10通過上調(diào)核轉(zhuǎn)運受體蛋白KPNA2(karyopherin alpha 2)的表達(dá)，促進腦膠質(zhì)瘤細(xì)胞的生長和侵襲，當(dāng)KPNA2基因被敲除時，腦膠質(zhì)瘤細(xì)胞的生長和侵襲被顯著抑制[17]。體外研究表明，IL-10可以增加腦膠質(zhì)瘤細(xì)胞的生長和侵襲，中和IL-10信號通路或?qū)L-10作為免疫刺激劑導(dǎo)致T細(xì)胞活化[18]。鑒于以上研究結(jié)果很難明確IL-10在膠質(zhì)瘤中是發(fā)揮免疫抑制作用還是免疫刺激作用，推測當(dāng)T細(xì)胞被IL-10刺激的抗炎腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞激活時，IL-10發(fā)揮免疫抑制作用；而當(dāng)IL-10直接與T細(xì)胞上的IL-10受體結(jié)合時，IL-10可能發(fā)揮免疫刺激作用[13]。考慮到腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞是腦膠質(zhì)瘤腫瘤免疫微環(huán)境中IL-10的主要來源，選擇性靶向這些細(xì)胞可能會顯著降低IL-10水平，從而使其他細(xì)胞產(chǎn)生足夠的IL-10以引發(fā)機體的抗腫瘤反應(yīng)，因此設(shè)計針對腦膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的IL-10靶向治療將具有重要意義，未來仍需要進一步研究以闡明血清IL-10與腦膠質(zhì)瘤患者預(yù)后的潛在相關(guān)性，以期為臨床改善患者的預(yù)后以及提高遠(yuǎn)期生存率提供治療思路。此外，了解不同細(xì)胞中IL-10表達(dá)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄機制對于開發(fā)阻斷腫瘤免疫抑制和增強抗腫瘤免疫的特異性靶向策略至關(guān)重要。

2.2IL-6 研究顯示，IL-6與腫瘤發(fā)生有關(guān)，其可以作為外源性細(xì)胞因子通過推動腫瘤細(xì)胞增殖、驅(qū)動腫瘤細(xì)胞發(fā)生免疫逃避、延長腫瘤細(xì)胞壽命、促進血管生成和轉(zhuǎn)移，支持腫瘤生長[19]。在腦膠質(zhì)瘤中，IL-6發(fā)揮著重要的免疫抑制作用。研究表明，與正常腦組織相比，腦膠質(zhì)瘤患者腦組織中IL-6的表達(dá)水平明顯升高，且IL-6水平隨腦膠質(zhì)瘤的進展而升高，腦膠質(zhì)瘤惡性程度越高，臨床病理分級越高，IL-6表達(dá)水平越高[20]。腦膠質(zhì)瘤患者術(shù)后血清和腦脊液中IL-6水平較術(shù)前顯著降低[21]。檢測腦膠質(zhì)瘤患者手術(shù)前后腦脊液和外周靜脈血中IL-6的水平，可能有助于預(yù)測患者預(yù)后以及遠(yuǎn)期生存率。腦膠質(zhì)瘤的預(yù)后不良與腫瘤中IL-6的自分泌以及IL-6誘導(dǎo)的腫瘤細(xì)胞生長和侵襲有關(guān)，相關(guān)機制包括：①IL-6直接刺激腦膠質(zhì)瘤細(xì)胞增殖，使腫瘤細(xì)胞的存活時間延長、侵襲性增強。②IL-6可以增強信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄活化因子3的磷酸化能力，磷酸化的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄活化因子3誘導(dǎo)靶基因調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞的增殖和代謝，抑制腫瘤細(xì)胞凋亡以及腫瘤細(xì)胞對缺氧環(huán)境的反應(yīng)。同時，磷酸化的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄活化因子3會對中性粒細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞、效應(yīng)T細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞產(chǎn)生負(fù)面調(diào)節(jié)作用，從而提高腫瘤細(xì)胞的增殖和抗凋亡能力。③信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄活化因子3的過度活化也能誘導(dǎo)IL-6、IL-10等細(xì)胞因子產(chǎn)生，進而形成正反饋環(huán)，最終引起腫瘤細(xì)胞的生長和存活時間延長，機體的抗腫瘤免疫力降低[22]。IL-6有作為腦膠質(zhì)瘤治療靶點的潛能，但其調(diào)控腦膠質(zhì)瘤細(xì)胞侵襲性的具體機制還有待進一步研究。

2.3SDF-1 趨化因子是免疫系統(tǒng)的介質(zhì)，可調(diào)節(jié)炎癥、感染、免疫反應(yīng)和組織損傷反應(yīng)，以及宿主防御中的細(xì)胞凋亡和免疫細(xì)胞運輸。在穩(wěn)態(tài)趨化因子中，CXC趨化因子配體12也稱為SDF-1，是最原始和高度保守的進化趨化因子之一，其與CXC趨化因子受體4(C-X-C motif chemokine receptor 4，CXCR4)結(jié)合形成了生命趨化因子受體軸——SDF-1/CXCR4軸，該軸是器官發(fā)育的重要參與者[23]。腦膠質(zhì)瘤分泌的SDF-1是誘導(dǎo)腫瘤發(fā)生、發(fā)展的重要因素之一。國外一項研究表明，SDF-1/CXCR4軸激活后募集腦膠質(zhì)瘤干細(xì)胞至內(nèi)皮細(xì)胞，并主要由TGF-β誘導(dǎo)成為g-周細(xì)胞，產(chǎn)生的g-周細(xì)胞使腦膠質(zhì)瘤腫瘤微環(huán)境中的血管化更加活躍，維持了腫瘤的血管功能，從而支持腦膠質(zhì)瘤的生長[23-24]。當(dāng)使用更昔洛韋選擇性去除g-周細(xì)胞后，小鼠腫瘤血管的結(jié)構(gòu)和功能被有效破壞，從而抑制了腦膠質(zhì)瘤的生長和惡化。另有研究顯示，CXCR4信號轉(zhuǎn)導(dǎo)小分子抑制劑AMD3100可顯著抑制腦膠質(zhì)瘤干細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞的整合，減少 g-周細(xì)胞的形成[24]。升高的SDF-1可能增加g-周細(xì)胞的覆蓋以保護腫瘤血管，導(dǎo)致抗腫瘤血管生成治療的耐藥性產(chǎn)生，最終引起腫瘤的繼續(xù)發(fā)生及發(fā)展[25]。但該研究并未通過體內(nèi)實驗闡明AMD3100是否可作為細(xì)胞毒性藥物的輔助劑起抑制腫瘤耐藥性的作用。如前所述，抑制劑通過影響SDF-1/CXCR4軸，潛在影響腦膠質(zhì)瘤的發(fā)展，但SDF-1/CXCR4參與了許多器官組織的發(fā)生發(fā)展，因此不能簡單地進行抑制治療，需要更多更加深入的相關(guān)研究，以探索治療效果和潛在的不良反應(yīng)，挖掘AMD3100或可能靶向SDF-1/CXCR4軸的其他藥物，從而抑制腫瘤內(nèi)SDF-1的分泌，以阻止腫瘤耐藥性產(chǎn)生，減緩腦膠質(zhì)瘤的生長以及侵襲。

2.4TGF-β TGF-β作為一種多功能調(diào)節(jié)性多肽，參與機體內(nèi)部多種細(xì)胞學(xué)行為，包括組織細(xì)胞的增殖與凋亡、分化、遷移、黏附、存活、血管生成和免疫監(jiān)視等[26]。研究發(fā)現(xiàn)，去泛素化酶泛素特異性肽酶15可以誘導(dǎo)TGF-β途徑活化，且當(dāng)去泛素化酶泛素特異性肽酶15的表達(dá)下調(diào)或受到抑制時，TGF-β的活性降低，腦膠質(zhì)瘤細(xì)胞的生長受到抑制，其中TGF-β2可通過Smad和非Smad途徑啟動自噬，以促進腦膠質(zhì)瘤細(xì)胞的侵襲[27]。在細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核中均發(fā)現(xiàn)了磷酸化SMAD2(phospho-SMAD2，pSMAD2)，其被認(rèn)為是激活TGF-β信號通路的關(guān)鍵[28]。因此，pSMAD2在腫瘤組織中的表達(dá)通常被用來描述TGF-β信號的激活程度。在腦膠質(zhì)瘤患者中使用pSMAD2作為TGF-β信號激活標(biāo)志物時，pSMAD2高表達(dá)患者的侵襲性和治療耐藥表現(xiàn)可能更明顯，且pSMAD2高表達(dá)可能與患者低總生存期相關(guān)[29]。TGF-β2在腦膠質(zhì)瘤的發(fā)生發(fā)展中存在過表達(dá)，并且與腫瘤的臨床病理分級呈正相關(guān)[30]。一項 Ⅱ 期隨機對照試驗表明，接受Trabedersen(AP-12009)治療的患者遠(yuǎn)期生存率顯著高于未接受AP-12009治療的患者，而AP-12009是一種合成的反義寡核苷酸，能夠阻斷TGF-β2的產(chǎn)生[31]。研究表明，TGF-β信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的大分子拮抗劑較小分子抑制劑更具選擇性和更廣泛的作用[32]?？傊?，關(guān)于干擾TGF-β信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的抗體、大分子或小分子拮抗劑在臨床前研究中取得一定進展，但目前仍未探索出可以進入臨床試驗的診療方案。因此，能否通過抑制TGF-β的表達(dá)，改變膠質(zhì)瘤細(xì)胞的生長及侵襲能力，促進機體抗腫瘤免疫反應(yīng)形成，延長患者的生存周期，還需要更深入的研究。

2.5集落刺激因子 集落刺激因子在巨噬細(xì)胞的發(fā)育及分化過程起關(guān)鍵作用。腦膠質(zhì)瘤患者體內(nèi)的巨噬細(xì)胞集落刺激因子高表達(dá)，且其表達(dá)水平與患者的遠(yuǎn)期存活率呈負(fù)相關(guān)[33]。巨噬細(xì)胞有兩種分化類型，即M1型和M2型。腫瘤源性巨噬細(xì)胞集落刺激因子可促進體內(nèi)巨噬細(xì)胞向M2型分化，而M2型細(xì)胞的比例與腦膠質(zhì)瘤的組織學(xué)分級密切相關(guān)，M2型細(xì)胞比例越高，腦膠質(zhì)瘤的組織分級越高，惡性程度越高，患者的遠(yuǎn)期生存率越低[34]。Pyonteck等[35]使用相關(guān)抑制劑靶向巨噬細(xì)胞發(fā)現(xiàn)，粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子受體抑制劑能夠減緩腫瘤的生長速度，但并未造成巨噬細(xì)胞數(shù)量的下降。進一步研究發(fā)現(xiàn)，在粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子受體信號缺失的情況下，包括干擾素、巨噬細(xì)胞集落刺激因子在內(nèi)的腫瘤源性細(xì)胞因子可維持巨噬細(xì)胞的存活，但巨噬細(xì)胞的免疫抑制相關(guān)表型有所下調(diào)，說明粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子受體抑制劑雖然無法使瘤周浸潤的巨噬細(xì)胞數(shù)量減少，但可以使巨噬細(xì)胞的免疫抑制功能減弱[36]。因而通過集落刺激因子抑制劑調(diào)節(jié)膠質(zhì)瘤中浸潤的巨噬細(xì)胞相關(guān)表型，或許可以改變瘤周巨噬細(xì)胞的免疫抑制特征，這為改善膠質(zhì)瘤患者的預(yù)后提供了思路，但是由于獲得性耐藥[37]，集落刺激因子及其受體抑制劑的單一療法無法提供理想的治療效果[38]，因此未來需要將抑制集落刺激因子及其受體與其他療法相結(jié)合，以增強治療效果，并研究最佳治療方式。

2.6血管內(nèi)皮生長因子 血管內(nèi)皮生長因子是一種具有促進血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖、遷移以及增加血管通透性的一類細(xì)胞因子。在膠質(zhì)瘤的發(fā)生發(fā)展過程中，新生血管的生成是一關(guān)鍵特征，血管內(nèi)皮生長因子通過旁分泌及自分泌的方式與相關(guān)受體結(jié)合，從而調(diào)節(jié)血管內(nèi)皮生長因子信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，使瘤周產(chǎn)生新的血管網(wǎng)，促進膠質(zhì)瘤的生長以及擴散[39]。貝伐珠單抗是一種針對血管內(nèi)皮生長因子-A配體的單克隆抗體，其與循環(huán)靶標(biāo)結(jié)合，改變配體與內(nèi)皮細(xì)胞結(jié)合的動力學(xué)，下調(diào)血管生成[40]。在膠質(zhì)瘤的治療過程中使用貝伐珠單抗可以縮小腫瘤體積、延長無進展生存期以及控制腫瘤相關(guān)水腫所需糖皮質(zhì)激素的總體降低[41]。但該研究也表明貝伐珠單抗對于改善患者遠(yuǎn)期生存率并無益處。因此，是否能夠找到影響血管內(nèi)皮生長因子調(diào)節(jié)的有關(guān)通路或者相關(guān)靶點，對其進行相關(guān)靶向治療，減少腫瘤供養(yǎng)血管的生成，降低腫瘤的侵襲性及生長速度，可能是改善膠質(zhì)瘤患者遠(yuǎn)期生存率的關(guān)鍵一環(huán)。

3 展 望

盡管目前在腦膠質(zhì)瘤的治療方面取得了一些進展，患者的遠(yuǎn)期生存率也有所提升，但對惡性膠質(zhì)瘤患者總體預(yù)后的改善仍不夠理想。深入探索免疫微環(huán)境中的細(xì)胞因子調(diào)控膠質(zhì)瘤發(fā)生、發(fā)展的方式及機制是探索腦膠質(zhì)瘤治療方法的當(dāng)務(wù)之急。充分了解腫瘤微環(huán)境是研究惡性膠質(zhì)瘤的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，腫瘤微環(huán)境中分泌的相關(guān)細(xì)胞因子對調(diào)節(jié)惡性膠質(zhì)瘤的發(fā)生發(fā)展、生長分化以及侵襲都有至關(guān)重要的作用。目前關(guān)于探究腦膠質(zhì)瘤微環(huán)境中相關(guān)細(xì)胞因子作為治療靶點的研究相對較多，作用效果也在一部分動物研究中得到了驗證，但其臨床應(yīng)用還存在局限性，如相關(guān)細(xì)胞因子并不是腦膠質(zhì)瘤微環(huán)境所獨有的；在腦膠質(zhì)瘤發(fā)生發(fā)展過程中起關(guān)鍵作用的細(xì)胞因子的調(diào)控機制仍不明確，需要更深入的探究；干預(yù)這些細(xì)胞因子是否會對機體產(chǎn)生毒副作用暫不得而知。因此，找到腦膠質(zhì)瘤微環(huán)境中存在的關(guān)鍵細(xì)胞因子，并充分了解其促進腫瘤生長的機制，人為干預(yù)這些調(diào)控機制，抑制膠質(zhì)瘤的發(fā)生發(fā)展及侵襲，從而改善惡性腦膠質(zhì)瘤患者的遠(yuǎn)期生存率，以期為治愈惡性腦膠質(zhì)瘤的診療提供新思路。