Toll样受体在肺癌中的作用研究进展

吴叶丹 综述，安昌善 审校

(延边大学附属医院，吉林延吉 133000)

肺癌是全世界最恶性的肿瘤之一，有研究[1]报道2012年肺癌为男性癌症相关死亡的主要原因，也是导致女性癌症相关死亡的第二大原因。但是，肺癌目前仍然缺乏有效的治疗方法。肺癌有许多亚型，约80%属于非小细胞肺癌(NSCLC)。据报道，70%的患者在中晚期才被诊断为肺癌，这使得治疗更加困难。如果在早期发现肺癌，可以获得较好的预后。肺癌的主要危险因素包括高龄、空气污染和吸烟[2]。国际癌症研究机构2012年的Globocan癌症研究报告发现，2012年全球有180万新发肺癌病例和160万肺癌死亡病例，约占所有癌症相关病死率的19%[3]。除了高发病率和病死率之外，肺癌也存在预后不良，总的5年生存率低于17%[4]。需要更有效的预防和治疗肺癌的策略。Toll样受体(TLR)在免疫细胞上广泛表达，在先天免疫系统中发挥重要作用。免疫逃逸是癌症发展的重要标志。慢性炎症与癌症之间已确定存在关联，而TLR在肿瘤细胞的免疫应答中起重要作用。在肿瘤细胞中，TLR的激活可能调节下游信号通路，这些信号通路在肿瘤发生和肿瘤进展中发挥关键作用。

1 TLR

TLR是一种Ⅰ型跨膜受体，最初被认为参与胚胎发育。目前，已发现10种人类Toll样受体家族(TLR1～10)。TLR表达于各种免疫细胞，主要为抗原递呈细胞如巨噬细胞、树突状细胞和B细胞，在其他免疫细胞中，如肥大细胞、自然杀伤(NK)细胞、调节性T细胞、单核细胞、中性粒细胞和嗜碱性粒细胞亦有少量表达[5]。其中，TLR1、TLR2、TLR4、TLR5、TLR6位于细胞表面，TLR3、TLR7、TLR8、TLR9位于细胞内囊泡中。每个TLR都含有跨膜结构域，胞外结构域和胞浆TIR结构域。TLR识别的配体具有特异性，分为来自细菌、真菌、病毒及原生动物的病原相关分子模式(PAMP)和通过受损组织和癌症治疗中死亡细胞释放的内源性配体，即危险相关分子模式(DAMP)。DAMP可以是细胞组分或应激诱导的基因产物，包括细胞外基质组分、细胞外蛋白、细胞内蛋白和核酸，可通过触发TLR的活化向免疫系统提供预警信号[6-7]。

近年的研究表明，TLR兼有促肿瘤及抗肿瘤作用，抗肿瘤作用可以直接引起肿瘤细胞凋亡或激活有效的抗肿瘤免疫反应。已发现的TLR激动剂是通过间接激活耐受宿主免疫系统破坏癌细胞而诱导强烈的抗肿瘤活性。因此，TLR受体激动剂或拮抗剂可能成为一种对抗癌症的新策略。

2 TLR信号通路

当TLR与配体结合时，信号传导始于两个受体链的二聚化，TLR二聚体从MyD88家族招募衔接蛋白以启动下游信号通路。MyD88蛋白家族包含5个成员：MyD88、TRIF/TICAM-1、TIRAP/Mal、TIRP/TRAM和SRAM。除TLR3外的所有TLR通过MyD88依赖性途径发出信号，MyD88/IRAK1/IRAK4/TRAF6复合物激活TAK1，导致包括核因子-κB(NF-κB)和AP-1在内的转录因子的激活。TLR3和TLR4利用非依赖MyD88的途径，募集TRIF以激活IRF3/7和NF-κB。IRF3/7激活涉及TBK1-IKKε/IKKi复合物;NF-κB和AP-1活化涉及TRAF6和RIP[8]。

3 TLR2与肺癌

在Lewis肺癌细胞(LLC)移植的小鼠模型中，注射胰高血糖素样肽(TLR1/2的合成细菌脂蛋白配体)能显著降低肿瘤进展并改善小鼠存活率。这些效应可能是TLR1/TLR2激动剂BLP诱导CD4+Foxp3+Treg细胞抑制作用明显减少，并减弱剩余依赖TLR2的Treg细胞的潜在活性并增强了肿瘤特异性CTL的体内外细胞毒性引起[9-10]。另一项研究证实，TLR1/2信号通过依赖NF-κB和P38通路可直接作用于CD8+T细胞，显著促进其分泌功能性细胞因子γ-干扰素(IFN-γ)及白细胞介素-2(IL-2)。卡介苗细胞壁骨架)BCG-CWS)是具有有效抗肿瘤作用的TLR2/4激动剂，对早期肺癌患者进行2年的随访研究表明，实体瘤对BCG-CWS有反应，治疗组的患者与化疗组相比较总体生存率的统计学组间差异无统计学意义。然而，非治愈组患者总体生存率的组间差异有统计学意义。1994年，日本大阪癌症和心血管疾病大阪医学中心的TOYOSHIMA等研究发现，单用BCG-CWS治疗转移性肺癌术后5年生存率超过40%，比传统化疗好15%～20%[11]。然而，也有研究表明，Lewis肺癌细胞通过激活TLR2/TLR6复合物触发骨髓细胞肿瘤坏死因子-α(TNF-α)产生来间接促进肿瘤转移。这些研究结果表明，TLR2与其体内共同受体的不同组合，在肺癌中起到不同作用。因此，来源于TLR2和共同受体的精确信号通路需要进一步研究。

4 TLR3与肺癌

TLR3的激活可刺激癌细胞凋亡并触发炎性细胞因子的分泌。polyI：C是一种TLR3激动剂，可激活免疫细胞并在体内使转移性肺癌消退。在肺癌小鼠模型中，经polyI:C刺激的TLR3抑制肿瘤进展是通过增加细胞毒性免疫细胞，如：NK细胞、M1、CD8+T细胞等，降低抑制免疫反应的免疫细胞而实现的，这意味着促进肿瘤细胞转化为具有抗肿瘤作用的M1巨噬细胞。LAU等[12]证明polyI：C可抑制转移性(NCI-H358和NCI-H292)和非转移性(A549)肺癌细胞的增殖和存活。值得注意的是，由polyI：C诱导的A549、NCI-H292和NCI-H358表达低至中等水平的TLR3蛋白，但对polyI：C处理敏感。相反，表达高水平TLR3蛋白的NCI-H1299对polyI：C不敏感。尽管A549和NCI-H292释放高水平的IL-6、IL-8和GRO，但NCI-H358细胞内分泌较高水平的这些细胞因子，并且不被polyI：C进一步诱导。因此，NCI-H358对细胞因子依赖性转移的抑制具有耐受性。对polyI：C无反应的NCI-H1299不产生任何促炎细胞因子。综上表明polyI：C单独引起表达低至中等水平的功能性TLR3蛋白的肺癌细胞凋亡。用polyI：C和IL-6抗体组合治疗A549，通过IL6/JAK2/STAT3信号传导增强polyI：C介导的抗癌活性，并通过TLR3介导的胱天蛋白酶3/8途径诱导细胞凋亡。这将是TLR3对抗癌症的新策略。

5 TLR4与肺癌

LIU等[13]与15例良性病变患者比较，54例NSCLC患者术后标本中FOXP3及TLR4的表达显著升高，Foxp3的表达与淋巴结转移密切相关，而TLR4的表达与肿瘤分化密切相关。这些结果表明Foxp3和TLR4作用于肿瘤逃逸和肿瘤进展。YEH等[14]研究发现在肺癌模型中TLR4在人肺癌细胞中不断表达和上调,可增加肿瘤细胞的增殖及抗凋亡作用，并增加肿瘤细胞分泌肿瘤坏死因子-β(TNF-β)、血管内皮生长因子(VEGF)、IL-6、IL-8、单核-巨噬细胞集落刺激因子。也有证据说明TLR4激动剂与TLR4相互作用后，促进内毒素的毁坏及肺转移前龛影的形成[15]。ZHANG等[16]亦发现在LLC模型中TLR4通过直接激活肌肉分解，介导癌症引起的肌肉萎缩，故TLR4是癌症引起肌肉萎缩的治疗靶点。GU等[17]的数据表明在A549细胞中沉默RNA能下调TLR4表达可作为NSCLC潜在抗癌靶点。DAJON等[18]建立了功能性TLR4及其突变的小鼠模型，结果表明与TLR4突变组相比功能TLR4组原发肿瘤形成及AP-1活性有所降低，NK-κB、DNA结合力升高。之后这组研究人员又证实TLR4可通过抑制EGFR、炎症反应基因、趋化基因及增殖基因等途径影响肺癌的发生。这一发现提示了TLR4在气道炎症和肺癌发展中的潜在作用。在一项研究中，TLR4的水平与免疫抑制性细胞因子的产生，促血管生成趋化因子的产生以及肺癌细胞对细胞凋亡的抗性显着相关。不报道了TLR-9在肺癌进展中的显著性，还报道了TLR4(但不是TLR9)与肺癌患者的肿瘤分化呈正相关(P<0.05)[18]。

6 TLR5与肺癌

TLR5激动剂CBLB502可通过MyD88途径诱导嗜中性粒细胞募集细胞因子的分泌，随后促进嗜中性粒细胞的浸润，最终导致体内肿瘤生长的抑制，并表明CBLB502抗肿瘤作用不通过抑制血管生成实现[19]。随后，ZHOU等[20]从2005年1月至2008年12月在湘雅医学院肿瘤医院收集113例诊断为非小细胞肺癌患者的肺癌标本。采用免疫组织化学方法检测TLR5的表达，采用建立的评分系统对蛋白质表达进行定量分析表明，TLR5高表达与NSCLC患者的较好预后相关。他们进一步通过体外实验证实，鞭毛蛋白在NSCLC细胞中激活TLR5可抑制体外细胞增殖，迁移和侵袭。

7 TLR7/8与肺癌

CHERFILS-VICINI团队[21]证明NSCLC患者的肿瘤细胞表达TLR7。TLR7刺激诱导肿瘤细胞的存活及抗化疗，这似乎与肿瘤细胞表达抗凋亡因子的增加有关，因为他们在表达TLR7的肺癌患者中发现NF-κB的活化及blc-2的上调。他们通过新鲜肿瘤细胞中得到的数据表明，人肺癌细胞中有类似TLR7或TLR8刺激细胞的基因表达谱，提示具有慢性肿瘤刺激环境。此外，CHATTERJEE等[22]在肺癌小鼠模型注射TLR7激动剂间接促肿瘤。两个独立的NSCLC患者人群回顾性研究显示，TLR7高表达组与低表达相比，高表达组肺癌患者预后不良并对化疗效果差。

8 TLR9与肺癌

对具有和不具有TLR9失活K-ras(LA1)TLR9(-/-)和K-ras(LA1)TLR9(+)的K-ras突变的肺腺癌小鼠模型(K-/+)的研究表明，仅在K-ras(LA1)TLR9(+/+)小鼠的单核细胞中功能性表达TLR9。与K-ras(LA1)TLR9(-/-)小鼠相比，这些小鼠具有较差的存活和较高的肿瘤负荷。来自K-ras(LA1)TLR9(+/+)小鼠的肿瘤以血管生成表型为特征，具有比K-ras(LA1)TLR9(-/-)小鼠更高的血管内皮生长因子(VEGF)水平和更高的微血管密度。在对61例早期NSCLC患者免疫化学评估显示，TLR9在浸润肿瘤的单核细胞中表达，并具有较差的生存率[23]。SATO等[24]研究了将吸附在聚缩酮微粒(CpG-MP)上的CpG ODN灌注到患有非小细胞肺癌的小鼠的肺中的效果。 CpG-MP的肺内递送改善了肿瘤位点的ODN摄取和保留，从而诱导比全身使用或未吸附的CpG ODN更强的Th1应答。 CpG-MP通过减少免疫抑制性Treg和M2巨噬细胞的数量，同时增加CD8+T细胞和M1巨噬细胞的数量，来逆转表征肿瘤微环境的免疫抑制。这些影响促进了肿瘤的消退，并最终导致了致命的Lewis肺癌小鼠的82%永久存活。这些看似矛盾的结果可能与不同的肿瘤模型相关，不同肿瘤模型中的肿瘤免疫微环境是不一样的。

9 展 望

Toll样受体在肿瘤免疫治疗中具有重要的应用前景。主要由于免疫细胞表达的TLR的刺激是用于改善抗肿瘤免疫应答的治疗方法之一。 TLR的许多配体正在临床试验中，或者已经被美国食品和药物管理局批准用于某些癌症。然而，肿瘤细胞也表达TLR，并且取决于TLR和肿瘤类型，它们的活化既可以导致肿瘤细胞死亡，亦可以增加肿瘤细胞存活率及转移扩散或对化疗的耐受。 当使用TLR激动剂时，应考虑肿瘤细胞的TLR表达。此外，TLR过度表达可能与患者的临床治疗效果不佳有关，亦发现传统癌症治疗如蒽环类化疗药及放疗的效果取决于完整的TLR信号传导，这将大大提高联合抗癌治疗的可能性，以及使用TLR多态性的遗传筛选指导个体选择治疗。这些均证实了TLR在癌症中有促癌和抗癌的双刃剑效应。