Th17/Treg 细胞对肺癌的免疫调节作用

强光亮 梁朝阳 (中日友好医院胸外科，北京 100029)

肺癌是目前全球最常见的恶性肿瘤，其死亡率居癌症相关死因的首位，患者总体5 年生存率只有16%［1］。虽然采用了手术、放疗、化疗等综合性治疗方案，仍然难以提高肺癌患者的总生存率。经手术治疗的非小细胞肺癌(Non-small cell lung cancer，NSCLC)患者5 年生存率为61.8%［2］，最早期的Ⅰa、Ⅰb 期肺癌患者经过根治性手术治疗后5 年生存率分别只有73%和58%［3］。免疫逃逸是肺癌发生、发展和复发的重要原因，肿瘤细胞通过自身表面抗原修饰及改变组织微环境等途径来逃避机体免疫系统的识别、攻击，具体表现为肿瘤局部及外周血中免疫细胞、细胞因子之间的平衡被打乱。近年发现的辅助性T 细胞17(T helper cell 17，Th17)和调节性T细胞(regulatory T cells，Treg)，是由初始CD4+T 细胞在相应的转录因子和不同的细胞因子作用下分化而成的两个T 细胞亚群，在免疫调节中发挥着重要作用，二者在肺癌发生发展中的作用和相互关系近年来受到关注。

1 Th17 细胞在肺癌中的免疫调节作用

2005 年发现了一类不同于传统的1 型和2 型的CD4+T 细胞亚群，这类细胞特异性分泌白介素17(IL-17)细胞因子，被命名为Th17 细胞［4］。视黄醇相关孤儿受体γt(Retinoid-related orphan receptorgamma t，RORγt)是Th17 细胞的特异性转录因子。目前关于Th17/IL-17 在肺癌中究竟是促肿瘤作用还是抗肿瘤作用仍有较大争议。一些研究支持Th17 细胞增多导致预后差，原因可能是Th17 细胞启动STAT3 途径作用于血管内皮细胞，促进新生血管形成，促进肿瘤的生长和转移［5］。在动物实验中IL-17 有间接促进肿瘤生长的作用，可以选择性上调非小细胞肺癌一些血管源性因子如CXCL1、CXCL5、CXCL6 和CXCL8 的产生，促进肿瘤相关的新血管生成，使肿瘤体内微血管的数量和密度显著增加，更利于肿瘤的生长、转移和浸润［6］。IL-17 还可以促进肿瘤细胞表达TGF-β，发挥促肿瘤作用［7］。临床研究中，晚期肺癌(Ⅳ)期患者外周血中Th17细胞明显增加，而早中期患者(Ⅰ～Ⅲ期)的Th17细胞与健康人群相比虽有增高趋势，两者差异并不明显，提示Th17 细胞参与了肿瘤进展和远处转移的过程［8］。肺癌组织中IL-17 高表达的患者总生存期和无复发生存期更低，同时淋巴管血管密度也较高，提示IL-17 高表达可促进淋巴血管生成，有利于肿瘤发展，患者预后较差［9］。

然而在另一些研究中却得到相反结论，认为Th17 细胞具有抗肿瘤作用，其数量增多和预后较好相关。Th17 细胞由于本身缺乏细胞毒性相关分子，并不直接杀伤肿瘤细胞，可能是通过分泌特异性细胞因子和趋化因子，趋化和活化效应性免疫细胞杀伤肿瘤细胞。在动物实验中，IL-17 缺陷小鼠的肿瘤模型中，肿瘤生长和转移出现加速，提示内生性的IL-17 具有抗肿瘤效应［10］;Benatar 等［11］在动物模型上证明IL-17 对包括肺癌在内的多种肿瘤有增强抗肿瘤免疫作用。临床研究中，Th17 细胞比例和IL-17 水平的降低与NSCLC 的TNM 分期的增加有相关性［12］;局限期小细胞肺癌患者Th17 细胞水平较进展期和肿瘤复发患者高，且长期生存的小细胞肺癌患者中，Th17 的数量也较多，可能通过间接地提高IFN-γ 的表达而影响效应T 细胞和自然杀伤细胞的功能;在肺癌所引起恶性胸腔积液中Th17 细胞的比例高于外周血液中的比例，并且Th17 细胞的富集和预后正相关［13］。因此目前Th17 在肿瘤微环境中所发挥的作用较复杂，可能扮演着双重角色［14］，一方面其可促进肿瘤相关血管生成，使肿瘤局部微血管和淋巴管数量、密度增加，利于肿瘤生长、浸润和转移;另一方面，Th17 细胞可促进抗肿瘤免疫应答，抑制肿瘤的生长和转移。

2 Treg 细胞在肺癌中的免疫调节作用

1995 年Sakaguchi 等［15］首次在动物试验中发现CD4+CD25+T 细胞亚群通过下调自身免疫应答来诱导外周免疫耐受和抑制自身免疫疾病的发生，这类T 细胞亚群被称为调节性T 细胞即Treg 细胞。Foxp3 是目前公认的Treg 细胞的特异性核转录因子，在调控其分化发育和功能上起关键的作用。与Th17 细胞不同的是，国内外研究对于Treg 的研究结果较为一致，认为Treg 细胞在肺癌组织及外周血中高表达，介导肿瘤的免疫逃逸，促进肺癌进展。

动物实验中，肺癌组织中Treg 细胞数量增多，敲除Treg 细胞的关键转录因子FOXP3 可减少肿瘤的发生［16］，下调Treg 数量和免疫抑制能力，可使肿瘤体积减小［17］;临床研究中，外周血Treg 占CD4+T细胞比例可反映免疫状态及疾病进展，Treg 水平高者预后也较差;肺癌患者的Treg 数量或比例明显高于健康对照组，可能与肺癌患者免疫功能受损有关，升高程度与肿瘤分期及荷瘤状态一致;手术后、化疗后Treg 数量出现显著性下降［18-21］。肿瘤微环境中，肺癌患者组织中Treg 上调，并与淋巴结转移的发生率相关［22］;肿瘤浸润性Treg 和Ⅰ期NSCLC 复发率有相关性［23］;Shimizu 等［24］发现接受根治性切除手术的NSCLC 患者的肿瘤组织中的Treg 水平与复发风险正相关;肿瘤基质中Treg 数量的增加和总生存期(Overall survival，OS)、无复发生存期(Recurrencefree survival，RFS)的缩短具有相关性［25］;Kinoshita等［26］报道Ⅰ期肺腺癌肿瘤基质中Treg 数量和预后(OS、RFS)负相关，并且和肿瘤的生物学特征如肿瘤直径、血管浸润、胸膜浸润等有相关性;区域淋巴结中Treg 数量的升高也是预后不良的危险因素，可用于预测复发风险［27］;有淋巴结转移的非小细胞肺癌患者肿瘤微环境中存在明显的Foxp3 基因表达增强及TGF-β 水平增高的现象，提示该类患者存在较为严重的局部肿瘤免疫抑制状态［28］。在两个研究中都发现肺腺癌组织Treg 数量明显高于癌旁和正常肺组织，但鳞癌患者中没有观察到Treg 数量的显著性增加［29，30］。这也提示我们Treg 的免疫调节作用在不同病理类型的肺癌中可能不同，腺癌患者也许能更多地从阻断Treg 的靶向治疗中获益。

3 肺癌相关的Th17/Treg 比例失衡现象

Th17 细胞和Treg 细胞在分化和功能上都存在紧密联系，TGF-β 及IL-6 对Th17 和Treg 细胞的分化起调控作用:TGF-β 在缺乏IL-6 时，诱导Treg 细胞特异性转录因子Foxp3，促进Treg 细胞分化［31］;但如果同时接受IL-6 信号，则抑制Treg 细胞的分化，IL-6 与TGF-β 共同诱导CD4+初始T 细胞向Th17 细胞分化［32］。生理情况下Th17 细胞的促进炎性反应与Treg 细胞的抑制炎性反应处于一种平衡状态，两者比例的失衡与感染性疾病［33-35］、自身免疫性疾病［36，37］和肿瘤发生有关［38］。

Kryczek［39］发现随着肿瘤的进展Th17、Treg 的增殖均增加，而Treg 增加的幅度高于Th17;张国庆等［40］报道IL-17、Foxp3 在肺癌和癌旁组织的表达水平均随肿瘤分期而上升，提示IL-17、Foxp3 可能共同参与促进肿瘤进展;两项对外周血中Th17、Treg细胞的研究结果都支持肺癌患者的Treg 细胞、Treg/Th17 比值均高于健康对照组，且晚期患者更明显;但Th17 细胞的结果却截然相反，在一个研究中肺癌患者外周血Th17 细胞占CD4+细胞比例高于健康对照组［41］，而另一个研究中肺癌患者外周血Th17细胞占CD4+细胞比例却低于健康对照组［42］。出现这种情况的原因有:(1)两项研究的患者样本量分别为26、59，均偏少;(2)肿瘤微环境是抗肿瘤免疫和免疫逃逸作用的直接部位，肺癌组织中Th17 和Treg 细胞的变化更为直接、显著，外周血中Th17、Treg 细胞的变化情况不能直接反映肿瘤局部的免疫状态，这一点与其他研究相吻合［43］;(3)Th17/Treg 失衡的特征和机制在不同病理类型的肺癌中及在不同组织部位(如肿瘤组织和外周血液)可能不同;(4)Th17/Treg 比例失衡情况可能随病程的发展而动态变化，如Maruyama［44］发现早期胃癌中Th17 细胞、Treg 细胞均显著升高;而对于晚期胃癌Treg 进一步升高的同时Th17 却逐渐下降;(5)缺乏总生存期和无复发生存期的预后信息，无法确定独立的危险因素。

Th17 细胞以及Th17/Treg 比例的动态变化对于肺癌究竟是促进还是抑制，Th17 和Treg 细胞的相关性，二者是否受某种机制调控尚不可知。虽然Th17 细胞和Treg 细胞都在肺癌的进展中发挥重要作用，但最终的免疫调节效果是两者共同作用产生的，两者的比率变化引起平衡紊乱可能才是免疫逃逸的主要机制。因此在将来的研究设计中，通过扩大样本量，从不同组织部位(肿瘤组织和外周血液)和不同水平(细胞、蛋白和基因)，结合病理类型、分期和预后情况进行分析，才能正确、全面地揭示Th17/Treg 失衡在肺癌中的规律。

4 干预Th17/Treg 失衡的治疗价值

对于抗肿瘤免疫治疗不仅需要有效的免疫效应细胞活化，也需要对肿瘤微环境免疫耐受的有效干预。一段时间以来，免疫治疗主要集中在发现最有效的提呈肿瘤抗原给特异性T 细胞的方法，或体内、外用刺激性细胞因子如IL-2、IL-12 或IFN-α 来增强机体的抗肿瘤免疫应答，或过继性输入体外大量扩增的肿瘤浸润淋巴细胞(Tumor infiltrating lymphocyte，TIL)、细胞因子诱导的杀伤细胞(Cytokine induced killer，CIK)等免疫活性细胞，但在实际临床效果不理想，大量高度活化的抗肿瘤效应细胞与肿瘤细胞在体内共生的现象令免疫治疗陷入尴尬。原因是肺癌患者体内存在免疫抑制机制，抗肿瘤效应细胞被诱导进入免疫无能状态，不能有效地识别和杀伤肿瘤细胞，限制了免疫治疗的实际效果，成为抗肿瘤免疫治疗困难的重要原因。

因此肺癌中的Th17/Treg 失衡有可能成为新的作用靶点，通过对Th17 和Treg 的干预如果能解除机体的肿瘤免疫耐受状态，充分发挥抗肿瘤免疫效应细胞的功能，将为肺癌免疫治疗提供新的策略，对于提高肺癌的治疗效果有重要价值。干预Th17/Treg 失衡已经成功用于类风湿性关节炎的治疗［45］，IL-6 受体抑制剂托珠单抗已用于临床，通过恢复Th17/Treg 平衡而改善类风湿性关节炎［46］，是否也能在肺癌中发挥作用，有待将来进一步的研究。

综上所述，Treg 细胞和Th17 细胞之间存在复杂的相互关系，共同调节机体的免疫反应，在肺癌的发生发展中具有重要意义。在充分研究Th17 细胞及Treg 细胞各自分化、调节机制的同时，也需要探寻两者平衡关系所起到的作用。根据目前已有的研究结果，Th17 究竟在肺癌中是促进还是抑制肿瘤尚未确定，Th17/Treg 比例失衡在肺癌中的规律、机制仍不清楚。目前我们对于Th17/Treg 细胞在肿瘤中共同发挥免疫调节的认识仍然十分有限，有许多悬而未决的问题需要解决。因此，继续深入研究肺癌相关Th17/Treg 失衡状态和调控机制，有助于我们更好地理解肺癌免疫逃逸的原因，为肺癌的诊断和治疗提供新的思路。

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