Th1/Th2细胞与肿瘤微环境

刘修莉 郝婷婷综述 李云霄 周 俊审校

肿瘤微环境是指肿瘤局部浸润的免疫细胞、间质细胞及所分泌的活性介质等与肿瘤细胞共同构成的局部内环境［1］。在肿瘤微环境中，免疫细胞及相关细胞因子在肿瘤发生发展中发挥着极其关键的作用。CD4+T细胞是效应T细胞的重要成分，根据所产生的细胞因子和效应细胞的生物功能特征，将其分为Th1、Th2、Treg和 Th17。Th1 细胞主要分泌 γ 干扰素(IFN-γ)、白细胞介素(interleukin，IL-2)，Th2细胞主要分泌 IL-4、IL-10、IL-13。

1 Th1/Th2细胞与肿瘤的关系

免疫系统在肿瘤的监视和预防中起关键作用［2］。基于细胞因子的产生，免疫应答分为细胞免疫和体液免疫介导的应答。分泌产生的IL-2、IFN-γ和TNF-α能够激发Th1型的细胞免疫应答，而IL-4、IL-5、IL-6和IL-10能够刺激Th2型体液免疫应答［3］。近期研究发现在肿瘤进程中，由Th1/Th2平衡至Th2占主导地位的转换是至关重要的因素，恢复Th1和Th2细胞之间的平衡状态在肿瘤的治疗中具有重要意义［4］。

2 肿瘤微环境

康健豪等［5］在文中提到1978年，Scholfiled提出了微环境的假说，肿瘤微环境即肿瘤产生及生活的内环境，包括肿瘤细胞，反应性纤维母细胞，非肿瘤细胞如浸润性免疫细胞，可溶性因子如氧、氮以及细胞外基质［6-9］。张百红等［10］提到肿瘤微环境可以通过免疫豁免区域的产生、基因组的不稳定、提供支架和屏障等促进肿瘤的发生。肿瘤微环境改变了肿瘤细胞的发生与发展，同时也改变了干预性治疗的结果。

在肿瘤微环境里，周围正常的上皮细胞可转变成良性的肿瘤细胞，随后可以转换成恶性肿瘤细胞，然而由恶性细胞转换成具有特征性侵蚀转移性的恶性细胞是必须依靠于细胞和肿瘤周围区域的分子信号［11］。肿瘤微环境作为肿瘤治疗的靶点具有较大的潜在临床应用价值。更多的研究结果显示肿瘤微环境在肿瘤的发生发展、侵袭转移中起至关重要的作用，同时其也是肿瘤细胞放化疗抵抗以及免疫学治疗中不可或缺的因素。Hugo等［12］研究表明，肿瘤微环境在肿瘤细胞发生特定器官转移中起关键作用。程浩等［13］指出，在肿瘤微环境中，慢性炎症、酸中毒、组织缺氧以及TLRs活化因子等与肿瘤的转移息息相关。Robey等［14］通过实验研究得出，选择性增加肿瘤外的pH值可以减少肝转移灶和淋巴结的形成。因此，以肿瘤微环境作为靶点可为肿瘤治疗提供新的方案。

3 Th1/Th2细胞与肿瘤微环境的关系

3.1 Th1/Th2细胞在肿瘤微环境中的发育

辅助性T细胞从功能上细分为Th1细胞和Th2细胞，在肿瘤微环境里扮演着不可或缺的角色，进而影响着肿瘤的发生发展。天然的CD4+T细胞分化为Th1和Th2细胞在免疫应答中起关键性的作用。Th1细胞可产生IFN-γ和IL-2，活化CD8+细胞和自然杀伤细胞，促进细胞免疫。而Th2细胞可产生IL-4、IL-5、IL-10和IL-13，促进体液免疫。

辅助性T细胞受多种因素的调控，肽抗原与T细胞受体之间的相互作用、分子信号通路、协同刺激分子以及关键转录因子都是决定T辅助细胞分化的影响因子，IL-12是其中的一个经典影响因子。IL-12在自然杀伤细胞和T细胞中诱导产生IFN-γ。有报道称IL-12可以增强自然杀伤细胞和T细胞的活性，IL-12和 IFN-γ 抵抗 Th2 细胞分化，抑制产生 IL-4、IL-5、IL-13［15-16］。IL-12的活性受IL-12受体调节，其包括β1受体和β2受体。静息期的T细胞不表达β1受体和β2受体。这些受体可以诱导T细胞的分化。正常分化的Th1细胞可以维护IL-12受体-β1受体的表达。所以我们可以说IL-12-β1受体的表达是Th1细胞分化的标志物［17］。IL-12的主要来源是抗原递呈细胞，比如树突状细胞和巨噬细胞。因此必须在固有免疫和适应性免疫应答之间建立一个重要的链接。

另外一个调控Th1细胞分化的关键分子是IFN-γ，它是Th1效应细胞分化的标记，对于Th1细胞表型自身的稳定性是具有重要意义的，在正常分化型的Th1细胞中尚未发现它能产生Th2型细胞因子。来自于有缺陷的老鼠IFN-γ的Th1细胞，如果在Th2极化环境的再刺激下是具有产生IL-4细胞能力的。IFN-γ可以通过T细胞(转录因子)诱导转录因子T-box蛋白的表达。反之，转录因子(T-bet)可以促进IL-12受体-β1受体和CD4+细胞里IFN-γ的表达，因此建立一个潜在的反馈循环。转录因子STAT4通过管理IL-12受体-β1受体和CD4+细胞里IFN-γ基因的表达而涉入到了Th1细胞的极化中。转录因子(T-bet)被认作为Th1主宰基因的替代因子。来自于转录因子(T-bet)老鼠的CD4+细胞在Th1细胞极化应答里存在着严重的缺陷［17］，因此我们认为转录因子(T-bet)在Th1细胞极化里是至关重要的。

有证据显示在肿瘤的监视过程里，Th1细胞极化应答扮演着不可或缺的角色。在肿瘤免疫监视里，IFN-γ具有抗肿瘤反应的作用。近期的研究显示人乳腺癌细胞SK-BR-3和MDAMB-231与IFN-γ和IL-2共培养，在三维培养条件下展现出的是小的肿瘤球状细胞，与没有和IFN-γ和IL-2共培养的常规方法里的大肿瘤球状细胞相比，结果显示在微环境里存在大量的Th1细胞因子，抑制着肿瘤的生长［18］。另一方面，Th2细胞的分化对促进体液免疫，抵抗环境物质的过敏性反应和寄生虫感染是至关重要的。Th2细胞可产生IL-4、IL-5、IL-10、IL-13，将固有免疫细胞中有毒的介质建立成一个对寄生虫和其他生物体都抵触的环境。IL-4对Th2细胞分化起决定性的作用，幼稚型CD4+T细胞通过IL-4前体T细胞受体而被刺激，从而演变为有能力产生IL-4和IL-5和其他相关因子的Th2效应细胞，IL-4同样可以抑制从Th1细胞产生IFN-γ，从而导致了从Th1细胞到Th2细胞极化的转换［19］。IL-13是Th2细胞应答的另外一个重要元素。

转录因子STAT-6和GATA-3在调节Th2细胞分化里扮演着极其重要的角色。IL-4可以募集转录因子STAT-6到其受体中，两者一经捆绑，就会使之活化。转录因子GATA-3的表达是依赖于STAT-6活化的，对Th2细胞分化起到正调节作用，而对Th1细胞分化起到负调节作用。激活的转录因子GATA-3能够强烈的抑制IFN-γ的产生，和对非依赖性IL-4方式的IL-12受体-β1受体表达起到负调节的作用。有很多的研究表明，在霍奇金氏淋巴瘤中，大量浸润性CD4+细胞表现出了Th2细胞表型和一群免疫抑制细胞调控T细胞［20］。来自于老鼠肿瘤模型的研究表明Th2细胞及其相关因子通过众多的机制涉入到肿瘤的发生与发展中，其中这些机制例如巨噬细胞和髓源性抑制细胞的活化［21-23］。Th1细胞和Th2细胞极化的平衡对于肿瘤微环境里的免疫应答具有重要意义。因此，在肿瘤微环境中对Th2细胞极化功能的探讨意义深远。

3.2 Th1/Th2细胞在肿瘤微环境中的表达

正常情况下，辅助性T淋巴细胞亚群Th1-Th2细胞处于平衡状态，Th1-Th2平衡失调并向Th1或Th2状态转化的趋势称之为Th1-Th2的漂移。习惯上把Th1及其细胞因子占优势的状态称之为Th1状态，Th2及其细胞因子占优势的状态称之为Th2状态，Th1-Th2平衡影响细胞因子网络的平衡。多种细胞因子可控制Th1/Th2 细胞的状况:TNF-α，IFN-β，IFN-γ 和IL-12 可促进Th1方向分化。抗原与APC的调控作用:抗原的数量及有无佐剂均会影响T细胞的分化;高剂量水溶性蛋白质抗原促进Th2细胞的形成，对Th1起抑制作用;APC可通过自身分泌的细胞因子调节Th1/Th2的反应。非CD4+T细胞的参与:CD8+CTL细胞亦存在Tc1和Tc2的分型，且诱导其发生转化的细胞因子也相同，但Tc1和Tc2之间不可发生逆转。NK细胞分泌IFN-γ，促进Th1细胞的产生，β细胞可产生IL-4，促进向 Th2细胞漂移。这些因子参与Th1/Th2漂移，影响了机体内环境的免疫平衡。

孔琦等［24］在Th1/Th2漂移与肿瘤的关系里表述到IL-12可增加IFN-γ的表达，减少肿瘤的血管生成，具有抗肿瘤发展和抗转移的作用，IL-12、IL-2和IFN-γ能显著诱导NK细胞产生并能加强抗肿瘤活性。另外TNF-α能使肿瘤细胞的DNA发生断裂以及使肿瘤细胞萎缩死亡，表明如果Th1型细胞在机体内占优势时具有良好的抗肿瘤状态，然而Th2型细胞是不利于细胞免疫抗肿瘤效应的。许承斌等［25］在文中谈到肿瘤患者Th1/Th2漂移主要发生在肿瘤浸润过的淋巴细胞或者在末梢血淋巴细胞上，Th1/Th2漂移将会保护肿瘤逃逸免疫监视和免疫攻击，从而促使肿瘤的发生与发展。檀谊洪等［26］通过建立原位结肠癌肝转移模型，2周后提取门静脉血及肝脏标本，ELISA方法检测门静脉血 IL-10、TGF-β1 及肝脏组织 IFN-γ、IL-10 的浓度，把 IFN-γ和IL-10比值作为Th1/Th2漂移的观察指标，得出结论小鼠结肠肿瘤可释放IL-10、TGF-β1入门静脉，实验组小鼠的肝脏Th1样细胞因子IFN-γ浓度较对照组降低约3倍，而Th2样细胞因子IL-10浓度较对照组升高约2倍，导致实验组的小鼠IFN-γ和IL-10比值较对照组显著降低，从而出现了肝脏Th1/Th2样细胞因子(IFN-γ/IL-10)漂移，同时导致肿瘤肝转移的发生。李志杰等［27］通过RT-PCR检测25例宫颈癌组织中Th1/Th2类细胞因子mRNA的表达，结果显示随着宫颈癌分期的增高，Th1会向Th2漂移。Johnson等［28］通过脾细胞和癌前病变组织细胞的上清液共培养与头颈鳞状细胞癌细胞上清液共培养之后相比，与前者共培养之后能显著增加Th1、Th2细胞的分泌，结果显示肿瘤微环境能诱导促炎性因子的产生，同时能减少免疫细胞的集聚，从而促使了在肿瘤细胞中的免疫抑制。Biljana等［29］通过对乳腺癌裸鼠模型注射人间质干细胞，观察人间质干细胞是否能通过抗肿瘤免疫来影响乳腺癌的转移，在实验结果中显示，接受人间质干细胞注射的小鼠体内CD3+NKp46+明显降低，CD4+Foxp3+T细胞显著升高，同时血清中Th2细胞显著升高，而Th1细胞明显降低。

总之，近年研究发现，Th1细胞分泌的细胞因子不仅支持抗原特异性细胞毒T细胞的增殖，还具有直接调节肿瘤微环境的功能，促进肿瘤细胞凋亡。然而，肿瘤组织多分泌Th2类细胞因子，机体处于Th2细胞占优势状态是肿瘤免疫逃逸的机制之一，Th1/Th2细胞亚群状态为肿瘤免疫治疗的研究热点，越来越多的证据表明，Th1细胞诱导的免疫应答是抑制恶性肿瘤增生所必需的。肿瘤患者处于Th2细胞优势的分化状态，其产生的细胞因子对Th1细胞增殖分化和细胞毒T淋巴细胞的功能具有抑制作用，从而导致机体抗肿瘤的免疫功能减弱，使肿瘤细胞逃逸免疫监视和免疫攻击。所以，在肿瘤治疗过程中，利用细胞因子纠正Th1/Th2细胞的分化，诱导Th0细胞向Th1细胞增殖分化，可促进机体免疫功能的恢复，激活抗肿瘤免疫应答，进一步提高肿瘤综合治疗的效果。

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