肿瘤免疫中Treg细胞与趋化因子及受体的研究进展

吴德南，庄建良，许荣誉，苏子剑，何荣琦

1 前言

由于恶性肿瘤的危害性极大,肿瘤免疫逃逸是肿瘤发生发展的重要原因，对其发生发展机制的研究一直是人们关注的重点，己有的研究显示肿瘤的免疫逃逸的机制十分复杂。CD4+CD25+调节性T细胞(regulatory T cells，以下简称Treg细胞)是目前免疫学领域研究的热点，是一群具有抑制其他免疫功能的T淋巴细胞，它在维持自身稳定、预防自身免疫性疾病以及控制移植排斥反应中发挥非常重要的保护作用，但是它又能抵抗机体对肿瘤的免疫功能，降低肿瘤免疫治疗的效果。胃癌、肺癌、卵巢癌、肝癌、胰腺癌和乳腺癌等肿瘤患者的外周血、肿瘤局部、肿瘤浸润淋巴结和引流淋巴结中都可以检测到Treg细胞，且数量与疾病进程和预后呈负相关[1]，即Treg数量越高，预后越差。肿瘤可以通过多种方式来影响Treg细胞在肿瘤局部的富集和维持，其中最重要的一种方式为肿瘤细胞表面高表达趋化因子受体，其配体有着较为广泛大量的表达,受体与配体的结合可以引起肿瘤细胞的运动,使其向靶器官转移。但Treg细胞通过何种途径到达肿瘤部位并产生局部富集的具体机制尚未阐明。

2 Treg细胞

2.1 起源及分类

1955年，Sakaguchi等研究显示，将占小鼠外周CD4+T细胞5%～10%的CD4+CD25+T细胞去除后将引起各种自发性自身免疫病，而将CD4+CD25+T细胞和CD4单阳性T细胞共同过继转移，则能预防自身免疫病的发生，该结果引起了人们对CD4+CD25+调节性T细胞的进一步深入研究。根据细胞的起源、抗原特异性和效应机制的不同，调节性T细胞可分为两大类：天然调节性T细胞和获得性调节性T细胞。天然调节性T细胞在预防病理性自身免疫反应方面起重要作用，主要是指那些在胸腺发育成熟后进入外周淋巴组织的Tr细胞；获得性调节性T细胞在微生物感染和移植免疫中起重要作用，主要是由成熟T细胞诱导产生的。我们通常所说的Treg细胞主要指的是天然调节性T细胞。

2.2 分子标志

随着天然Treg细胞的发现，研究者一直在寻找鉴别其特殊的表面标志以求获得更深入的研究及广泛的用途。Treg细胞表达多种表面标志，这些膜分子在调节性T细胞的各种免疫功能中发挥重要意义，以下介绍其中几种表面标志及其重要性。

2.2.1 CD4+CD25+T细胞亚群 约占机体外周血和脾脏中CD4+T细胞的5%～10%，该细胞亚群持续高表达IL-受体q链(CD25)。多种清洁饲养动物细胞表达的膜分子CD25被证实是调节性T细胞的有效表面标志，且相关研究显示CD25高表达区域的调节性T细胞可显示出抑制活性。

2.2.2 叉状/翅膀状螺旋转录因子3(forkhead/winged helix transcription factor3，Foxp3) Foxp3一度被认为是识别Treg细胞最特异的标志，它是Treg细胞生长发育和具有抑制功能所必需的[2]。人类基因性免疫失调疾病、内分泌疾病、肠病、X染色体性联综合征等严重的自身免疫性疾病都与Foxp3基因突变或缺失存在相关性，因此Foxp3在调节机体免疫自稳中起关键作用。

2.2.3 CDl27 是白细胞介素(IL)-7受体链主要表达于B细胞前体和成熟的T细胞，也是Treg细胞的一个特异性表面标志。机体内大部分CD4+T细胞可表达CD127,而具有抑制活性的Treg细胞表面则低表达CD127。Hartigan等[3]研究发现通过CD4+CD127low纯化出的细胞与Foxp3纯化的Treg细胞数量大致相当，并且这部分细胞展现了Treg细胞的典型特征。表明低表达CD127与高表达Foxp3的细胞可能是同一群体，换句话说，Foxp3高表达和CDl27低表达之间具有良好的相关性。Seddiki等[4]发现Treg细胞主要是依赖IL-2而不是IL-7存活，所以低表达CD127，推断膜分子CD127可以帮助识别Treg细胞。

Foxp3阳性表达在细胞内，需要对细胞固定和破膜后才能鉴定,而且一些非Treg细胞也可表达Foxp3[5]。研究者利用CD4+CD25+CD127lowTreg来检测外周血中Treg细胞水平，既可保证了细胞的完整性，又能有效去除效应性T细胞等非Treg细胞的干扰。所以，近年来研究者认为在特异性检测Treg细胞方面，相对于CD4+CD25+Foxp3+，CD4+CD25+CDl27low是更有意义的分子表面标志。

2.3 主要作用方式

现己证实Treg细胞主要通过其表达的膜分子来发挥作用,如CTLA-4和膜型TGF-β。阻断CTLA-4与配体的结合能有效抑制Treg细胞的功能[6],这提示CTLA-4在Tregs细胞功能发挥中起重要作用，另外还有研究报道Treg细胞也可以通过分泌IL-10和TGF-β来调节效应T细胞的功能[7],并且颗粒酶B和TRAIL分子也参与了Treg的抑制效应[8]。

2.4 Treg细胞与肿瘤免疫

免疫抑制性和免疫无能性是Treg细胞的两大特性。免疫抑制性表现为经刺激活化后能抑制体内其他的CD4+和CD8+T细胞亚群及B细胞的活化和调节细胞因子的分泌；免疫无能性表现为接受抗原刺激后，既不增生也不出现分泌IL-2等T细胞活化的现象。上述两种功能使Treg细胞在自身免疫病、慢性炎性反应、肿瘤免疫、器官移植排斥反应中起着重要角色。目前国内外均有许多有关Treg细胞与上述相关疾病关系的研究报道。

Treg细胞主要在两个部位发挥抗肿瘤免疫作用：一是在肿瘤组织内，通过诱导引起局部增多的Treg细胞抑制肿瘤浸润淋巴细胞中效应T细胞杀伤肿瘤细胞的效应；二是在肿瘤引流淋巴结内，大量增殖的Treg细胞抑制了同一淋巴结中效应T细胞的功能。在维持机体肿瘤免疫方面，Treg细胞发挥重要角色，而其数量是其功能发挥的重要影响因素。

相关研究提示Treg细胞在肿瘤局部、肿瘤浸润淋巴结和引流淋巴结中或者外周血中的比例升高会诱导肿瘤免疫失调，且数量与疾病进程和预后呈负相关。Wolf等[9]发现，胃癌患者中Treg细胞数目越多，预后越差，生存率越低，在患者行手术治疗后，原体内升高的Treg 数目明显减少，如肿瘤复发，则患者体内的Treg细胞数目又明显增高。Viguier等[10]发现，在黑色素瘤转移的淋巴结中Treg细胞高于单体瘤2～3倍，并表达Foxp3转录因子，推测Treg细胞在黑色素瘤转移的过程中起了主要作用。胃癌细胞系MGc-803培养建立的胃癌微环境模型显示，胃癌细胞可通过TGF-β诱导初始CD4+细胞转化CD4+Foxp3+Treg的数量增加及功能上调，由此引起肿瘤细胞和Treg细胞间相互干扰而发生抗肿瘤免疫反应[11]。Woo等[12]观察到在非小细胞肺癌浸润性淋巴细胞中Treg细胞高达33%，且外周血中有类似的增加。这类Treg细胞膜表面高表达CTLA-4，能明显抑制同源肿瘤浸润淋巴细胞中的CD4+CD25-T细胞。荣守华等[13]研究结果表明，乳腺癌患者外周血中CD4+CD25+CD127lowTreg明显高于正常人,随疾病进展，乳腺癌患者外周血中CD4+CD25+CD127lowTreg数量升高，Ⅱ期+Ⅲ期患者明显高于Ⅰ期患者与健康对照组，表明了肿瘤增殖与Treg细胞数目之间存在密切关系，其在外周血的升高程度与肿瘤临床分期有关，可能参与了乳腺癌的发生发展。

3 趋化因子受体5

3.1 结构与功能

趋化因子是具有趋化作用的细胞因子,能吸引相关免疫细胞到局部产生局部免疫应答，在免疫调节以及免疫病理反应中发挥重要作用。趋化因子受体5(以下简称CCR5)与大多数趋化因子受体一样，具有7个跨膜螺旋结构，主要由以下几部分构成：细胞外N末端、3个胞外环(ECLl-3)、跨膜(TM)环和胞内C末端[14]。CCR5天然配体为CCL3(MIP-lα)、CCL4(MIP-1β)和CCL5(RANTES)[15]。CCR5在多种细胞中表达，如CD4+T细胞、NK细胞、单核细胞、未成熟的DC、肿瘤细胞等，参与不同的免疫反应[16]，CCR5的配体除对CCR5+细胞存在趋化作用外，还起到激动该受体的作用。CCL5与其配体介导CCR5+免疫细胞的趋化募集过程，与多种炎症性疾病的发生密切相关，如多发性硬化症、风湿性关节炎、动脉粥样硬化、移植排斥、肿瘤免疫和自身免疫性疾病等。

3.2 CCR5与肿瘤免疫

趋化因子最初是因为在白细胞移动至感染区域过程中的趋化作用而被发现[17]，但近年来研究认为，趋化因子不仅仅局限于趋化作用，同时也参与其他许多生物学功能，比如血管再生、血细胞生成、胚胎发育过程、肿瘤转移[18]等。在肿瘤研究领域，趋化因子对肿瘤的发生、发展及转移中的调节可能具有两面性：一方面趋化因子调节免疫系统使肿瘤细胞逃避机体的抗肿瘤反应，改变细胞内环境刺激肿瘤生长，消化细胞外基质使肿瘤细胞易于脱离，趋化肿瘤细胞迁移并促进血管生成；另一方面，趋化因子可以活化免疫细胞，并趋化免疫细胞向肿瘤组织迁移进而杀伤肿瘤细胞，又可抑制肿瘤血管生成，对肿瘤的发生和转移进行抑制。

CCL5-CCR5轴参与及调节免疫细胞向外浸润的过程，CCL5结合CCR5介导未成熟树突状细胞向肿瘤灶的趋化，促进肿瘤免疫逃逸[19]。Vaddy等[20]研究发现，CCL5-CCR5轴能够促进前列腺癌和口腔癌细胞的增殖和侵袭，而应用CCR5拮抗剂有明显的抑制效果。Zimmermann等[21]发现结肠癌细胞中CCR5表达程度与肿瘤周围CD8+T细胞的浸润程度有关，结肠癌细胞膜表面CCR5的表达促进了CD8+T细胞的浸润。Karnoub等[22]也发现间质干细胞聚集于乳腺癌组织中，肿瘤细胞刺激间质干细胞分泌CCL5 ,与乳腺癌细胞上的CCR5结合，增强肿瘤细胞的运动、浸润、转移等能力,促进乳腺癌转移。

4 肿瘤免疫中的Treg细胞与趋化因子及受体

近年来的研究显示，Treg细胞是一群异质性T细胞群体，可根据其膜分子表达的不同分为不同的群体,并且这些不同的群体在体内免疫反应中的作用显著不同[23]，这显示了机体免疫调节的复杂性。

Tarbell等[24]研究显示，CD62L+CD4+CD25+调节性T细胞在体内能有效抑制NOD特异性CD8+T细胞的功能,抑制小鼠胰腺炎的发生,但CD62L-CD4+CD25+调节性T细胞在体内却不能有效抑制CD8+T细胞的功能。

熊思东[25]研究中发现，在肿瘤免疫中存在CD4+CD25+CCR6+调节性T细胞亚群,其具有记忆样功能,并且在肿瘤局部有明显的富集;CD4+CD25+CCR6+调节性T细胞以抗原非特异性的方式在体内抑制CD8+T细胞的功能。Xu等[26]研究发现，小鼠乳腺癌模型肿块部分检出富含CCR6+调节性T细胞，并发现其在原位增殖，先表现为局部富集随后表现抑制肿瘤免疫，这种原位肿瘤呈TGF-β依赖的诱发CCR6+调节性T细胞的增殖。Curiel等[27]的研究证实肿瘤细胞可以通过分泌CCL22和CCL17,从而有效趋化CD4+CD25+调节性T细胞在肿瘤局部的富集。Liyanage等[28]对手术切除的肿瘤标本进行CCR5及Foxp3染色,镜下观察到存在同时阳性的细胞，表明Terg细胞表面存在CCR5；检测胰腺癌患者外周血，结果显示CD4+ Foxp3+Treg细胞表达的CCR5较正常人多，而CD4+Foxp3-T效应细胞在两组人群中CCR5的表达量无明显差异。所以对于进一步研究Treg细胞的不同亚群在各种免疫反应中的作用,对于免疫反应调节机制的阐明及对于免疫反应的有效干预均具有重要作用。

5 小结

Treg细胞在肿瘤的发生、发展及转移中是一个由多种细胞多种趋化因子及其受体参与的复杂性的、协调性的过程。随着新的趋化性细胞因子受体和对Treg细胞有选择性的趋化性细胞因子的发现，相信不同类型淋巴细胞复杂的迁移过程和活化程度最终是由趋化性细胞因子来介导。当前免疫学研究的热点是Treg细胞，但有关其生物学特性、特异性表面分子标志、作用机制与免疫系统其他细胞和因子的相互作用及在肿瘤免疫中的作用等问题仍未完全阐明，深入研究必将推动免疫学及相关领域的发展，对预防和治疗人类肿瘤疾病有特殊意义。

参考文献：

[1] 张妍，迟晓燕，崔保霞，等.CD4+CD25+调节性T细胞与肿瘤免疫研究进展[J].生命科学，2010，22(4)：363-366.

[2] Hori S,Nomura T,Sakaguchi S.Control of regulatory T cells development by the transcription factor Foxp3[J].Science,2003,299(56):1057-1061.

[3] Hartigan-O′Connor DJ,Poon C,Sinclair E,et al.Human CD4 (+) regulatory T cells express lower levels of the IL-7 receptor alpha chain(CD127 ),allowing consistent identification and sorting of live cells[J].J Immunol Methods,2007,319(1):41-52.

[4] Seddiki N,Santner-Nanan B,Martinson J,et al.Expressionof interleukin IL)-2 and IL-7 receptors discriminates between human regulatory and activated T cells[J].J Exp Med,2006,203(7):1693-1700.

[5] Morgan ME,van Bilsen JH,Bakker AM,et al.Expression of FOXP3 mRNA is not confined to CD4+CD25+Tregulatory cells in humans[J].Hum Immunol,2005,66(1):13-20.

[6] Read S,Greenwald R,et al.Blockade of CTLA-4 on CD4 + CD25 +regulatory T cells abrogates their function in vivo[J].J Immunol,2006,177(7):4376-4383.

[7] Gangi E,Vasu C，Cheatem D，et al.IL-10-producing CD4 + CD25 + regulatory T cells Play a critical role in granulocyte-macrophage colony-stimulating factor-induced suppression of experimental autoimmune thyroiditis[J].J Immunol,2005,174(11):7006-7013.

[8] Ren X,Ye F，Jiang Z，et al.Involvement of cellular death in TRAIL/DR5-dependent suppression induced by CD4+CD25+ regulatory T cells[J].Cell Death Differ,2007,14(12):2076-2084.

[9] Wolf AM,Wolf D,Steurer M,et al.Increase in regulatory T cells in the peripheral blood of cancer patients[J].Clin Cancer Res,2003,9(2):606-612.

[10] Viguier M,Lematre F,Verola O，et al.FOXp3 expressing CD4+CD25+ regulatory T cells are overrepresented in human metastatic melanoma lymph nodes and inhibitthe function of infilt rating T cells[J].J Immunol,2004,173(2):1444-1453.

[11] Yuan XL,Chen L,Zhang TT,et al.Gastric cancer cells induce human CD4+Foxp3+ regulatory T cells through the production of TGF-β1[J].World J Gastroenterol,2011,17(15):2019-2027.

[12] Woo EY,Yeh H,Chu CS,et al.Cutting edge:Regulatory T cells from lung cancer patients directly inhibit autologous T cell proliferation[J].J Immumnol,2001,168(9):4272-4276.

[13] 荣守华,贾莉婷,泰淑红,等.CD4+CD25highCD127low调节性T细胞在乳腺癌患者外周血中的临床意义[J].免疫学杂志,2010,26(9):785-788.

[14] Paterlini MG.Structure modeling of the chemokine receptor CCR5：implications forligand binding and selectivity[J].Biophys J，2002,83(6)：3012-3031.

[15] Alklmtib C.The biology of CCR5 and CXCR4[J].Curr Opin HIV AIDS，2009，4(2)：96-103.

[16] González-Martín A,Gómez L,Lustgarten J,et al.Maximal T cell-mediated antitumor responses rely upon CCR5 expression in both CD4(+) and CD8+(T) cells[J].Cancer Res,2011,71(16):5455-5466.

[17] Dobaczewski M,Xia Y,Bujak M,et al.CCR5 signaling suppresses inflammation and reduces adverse remodeling of the infarcted heart,mediating recruitment of regulatory T cells[J].Am J Pathol,2010,176(5):2177-2187.

[18] Tan MC,Goedegebuure PS,Belt BA,et al.Disruption of CCR5-dependent homing of regulatory T cells inhibits tumor growth in a murine model of pancreatic cancer[J].J Immunol,2009,182(3):1746-1755.

[19] Raman D,Baugher PJ,Thu YM,et al.Role of chemokines in tumor growth[J].Cancer Lett,2007,256(2):137-165.

[20] Vaddy GG,Peehl DM,Kadam PA,et al.Expression of CCL5(RANTES) and CCR5 inprostate cancer[J].Prostate,2006,66(2):124-134.

[21] Zimmermann T,Moehler M,Gockel I,et al.Low expression of chemokine receptor CCR5 in human colorectal cancer correlates with lymphatic disaemination and reduced CD8+ T-cell infiltration[J].Int J Colorectal Dis,2010,25(4):417-424.

[22] Karnoub AE,Dash AB,Vo AP,et al.Mesenchymal stem cells within tumour stroma promote breast cancer metastasis[J].Nature,2007,449(7162):557-563.

[23] Siegmund K,Feuerer M,Siewert C,et al.Migration matters:regulatory T-cell compartmentalization determines suppressive activity in vivo[J].Blood,2005,106(9):3097-3104.

[24] Tarbell KV,Petit L,Zuo X,et al.Dendritic cell-expanded, islet-specific CD4+CD25+CD62L+ regulatary T cells restore normoglycemia in diabetic NOD mice[J].J ExP Med,2007,204(1):191-201.

[25] 熊思东.CD4+CD25+CCR6+调节性T细胞在肿瘤免疫逃逸中的作用及其机制研究[D].上海：复旦大学，2008.

[26] Xu L,Xu W,Wen Z,et al.In situ prior prolifetation of CD4+CCR6+ Regulatory T cells facilitated by TGF-β secreting DCs Is crucial for their enrichment and suppression in tumor immunity[J].PloS One,2011,6(5):1-11.

[27] Curiel TJ,Cheng P,Mottram P,et al.Dendritic cell subsets differentially regulate angiogenesis in human ovarian cancer[J].Cancer Res,2004,64(16):5535-5538.

[28] Liyanage UK,Goedegebuure PS,Moore TT,et al.Increased prevalence of regulatory T cells (Treg) is induced by pancreas adenocarcinoma[J].J Immunother，2006，29(4): 416-424.