肿瘤相关中性粒细胞与胰腺癌关系的研究进展

2022-04-07 17:54:33李雄姜文凯郎泽昆综述芮少珍审校
实用肿瘤学杂志 2022年5期
关键词:中性胰腺癌表型

李雄 姜文凯 郎泽昆 综述 芮少珍 审校

肿瘤相关中性粒细胞(Tumor-associated neutrophils,TANs)是肿瘤微环境(Tumor microenvironment,TME)中参与免疫和炎症反应的重要组成部分,在肿瘤发生发展中起着重要作用[1]。胰腺癌具有早期诊断困难和易转移等特点,预计到2030年将成为美国癌症相关死亡的第二大原因[2]。基于TME的研究为了解胰腺癌的发病机制和开发新的治疗策略提供了基础,而TANs则提供了新思路。本文将从TANs与胰腺癌的增殖、转移、调节免疫、血管生成和耐药之间的关系进行综述,并提出TANs相关治疗的策略,旨在为了解胰腺癌的发病机制以及TANs相关治疗靶点提供新见解。

1 中性粒细胞与癌症

TME中各细胞间的相互作用影响了癌细胞的各种生物学进程[3]。TME中的干扰素和白细胞介素-2(Interleukin-2,IL-2)等具有免疫刺激作用,导致抗肿瘤免疫细胞浸润;而转化生长因子-β(TGF-β)和集落刺激因子(Colony stimulating factor,CSF)等导致免疫抑制细胞增加,形成免疫抑制微环境[4-5]。中性粒细胞是机体重要的免疫细胞之一[6]。近年来,人们逐渐认识到了中性粒细胞在癌症中的作用。在趋化因子的受体-配体轴作用下,中性粒细胞被募集至肿瘤组织内,形成TANs。TANs可通过促进癌细胞转移和增强免疫抑制而发挥促肿瘤功能;相反,TANs也可以直接杀伤肿瘤细胞或参与抗肿瘤免疫过程来抑制肿瘤[7]。

TANs已被证实参与了癌症中的多种生物学过程,例如抑制免疫反应、促进肿瘤细胞生长以及参与血管生成等[8]。此外,中性粒细胞会触发一种称为NETosis的防御反应,在这种反应中,活化的中性粒细胞排出细胞内容物,从而形成中性粒细胞胞外诱捕网(Neutrophil extracellular traps,NETs)[9]。NETs由细胞外DNA和各种蛋白质构成,负责捕获和清除病原体;研究表明NETs可参与癌症相关进程,如捕获并保护癌细胞,防止其受到机体的抗肿瘤免疫,促进血管生成和癌细胞转移等[10]。

2 TANs参与胰腺癌生物学进程

2.1 TANs调控胰腺癌的增殖

与巨噬细胞的M1、M2表型类似,TME中的TANs可分为N1和N2两种表型[11]。各种细胞因子影响了中性粒细胞亚群的平衡,其中,干扰素β可诱导中性粒细胞极化为具有抗肿瘤活性的N1型[12]。N1型中性粒细胞可产生趋化因子,将CD8+T细胞募集至TME中[13]。当中性粒细胞暴露于TGF-β或G-CSF时可向N2表型极化,从而促进肿瘤生长[14]。胰腺癌TME中TANs可通过分泌增殖诱导配体(A proliferation-inducing ligand,APRIL)促进胰腺癌生长,表明TANs与胰腺癌进展有一定关联;当胰腺癌PANC-1细胞和TANs共培养后,PANC-1细胞增殖活性显著增强,而APRIL中和抗体则阻断了TANs对PANC-1细胞的刺激[15]。金属蛋白酶蛋白组织抑制剂-1(Tumor-derived protein tissue inhibitor of metalloproteinases-1,TIMP1)蛋白表达与中性粒细胞激活显著相关,TIMP1与其受体CD63的相互作用可以激活ERK通路,在体内外均可促进NETs的形成,从而增强胰腺癌的增殖活力。NETs的主要成分细胞外DNA可激活胰腺星状细胞,形成致密的纤维间质,促进肿瘤增殖[16]。肽酰基精氨酸脱亚氨酶4(Peptidyl arginine deiminase 4,PADI4)是NETs形成的主要驱动酶,在小鼠原位胰腺癌中,PADI4缺失的小鼠表现出胰腺癌生长速度下降、细胞外DNA水平降低以及胰腺间质激活减少;使用脱氧核糖核酸酶治疗可减少胰腺癌的生长和肿瘤基质的激活,逆转TME中NETs的作用[17]。

2.2 TANs促进胰腺癌的转移

TME中结缔组织增生导致胶原沉积是胰腺癌转移的发生机制之一[18]。酪氨酸激酶盘状结构域受体1(Discoidin domain receptor 1,DDR1)参与了细胞胶原形成的信号通路,是侵袭性胰腺癌表型的关键驱动因子。胶原蛋白信号可通过DDR1/NF-κB通路刺激胰腺癌细胞产生CXCL5,募集中性粒细胞至TME中并促进NETs形成[19]。由于NETs可以诱捕循环中的癌细胞并且防止其受到机体的免疫系统攻击,因此促进了癌细胞侵袭和转移。此外,中性粒细胞与胰腺癌细胞共培养后可观察到NETs诱导癌细胞发生上皮-间质转化(Epithelial-mesenchymal transition,EMT),这是因为NETs形成后,可使PADI4和弹性酶转位到细胞核,从而介导粒细胞蛋白和DNA排入细胞外空间,细胞外DNA与晚期糖基化终末产物受体相互作用,激活胰腺星状细胞,从而促进胰腺癌的增殖和转移[20]。

NETs的形成与胰腺癌的肝转移也有一定的关系。肿瘤相关成纤维细胞(Carcinoma-associated fibroblasts,CAFs)在肿瘤转移定植中具有促进作用,而NETs抑制剂则会抑制胰腺癌肝转移灶中激活的CAFs的募集,同时体外实验也表明NETs增强了造血干细胞的迁移,从而增加了肝转移瘤微环境中CAFs的产生,因此NETs能够通过增强激活的CAFs的招募来诱导肝转移[21]。

2.3 TANs调节胰腺癌肿瘤免疫功能

中性粒细胞可以与其他细胞相互作用,或产生与其他免疫细胞相互作用的趋化因子和细胞因子,从而改变机体的免疫反应状态[22]。胰腺癌PANC-1细胞中高表达的APRIL可以与受体B细胞成熟抗原和跨膜激活剂及钙调亲环素配基相互作用因子结合,使其产生与B淋巴细胞和T淋巴细胞类似的免疫应答反应,达到促进细胞增殖、抑制细胞凋亡的作用[15]。CXCR2在各种癌症中对肿瘤的进展和免疫抑制髓系细胞的招募起着重要的作用,Chao等[23]研究表明胰腺癌中存在高表达的CXCR2配体(如CXCL5),通过基因消融术抑制宿主CXCR2和阻断CXCR2与其配体的结合后可以终止招募TANs进入TME,同时触发活化的和功能良好的T细胞进入TME。

IL-17可以招募中性粒细胞,同时触发NETs的形成。在胰腺癌TME中,IL-17表达与CD8+T细胞的数目呈负相关,当IL-17被阻断时可增加免疫检查点抑制剂的敏感性,从而消除NETs形成的免疫抑制TME[24]。由于中性粒细胞在胰腺癌免疫调节中的作用,针对中性粒细胞的免疫靶向肿瘤有利于在胰腺癌中建立抗肿瘤免疫,这不仅为临床医生进一步了解胰腺癌的免疫逃逸机制提供基础,同时也为胰腺癌进展的机制研究和新治疗靶点的探索提供了新的思路。

2.4 TANs促进胰腺癌血管生成

血管生成在肿瘤的生物学进程中发挥重要作用[25]。CXCL5参与肿瘤血管生成,在胰腺癌组织中过表达,与肿瘤分化较差、临床分期较晚和患者生存期较短显著相关;通过小干扰RNA敲除或抗体中和来阻断CXCL5及其受体CXCR2后可抑制胰腺癌的生长。此外,CXCL5在肿瘤中参与血管生成主要与蛋白激酶B、细胞外信号调节激酶信号转导和转录激活因子通路的激活有关,因此阻断CXCL5或CXCR2可能是治疗胰腺癌的一种重要的辅助抗血管生成疗法[26]。

肿瘤细胞衍生的CXCL8和成纤维细胞衍生的CXCL12对肿瘤血管生成有协同作用,在胰腺癌TME中,两者以剂量依赖的方式增强了人脐静脉内皮细胞(Human umbilical vein endothelial cells,HUVECs)的迁移和增殖能力,在被CXCL12刺激后,胰腺癌PANC-1细胞的基质金属蛋白酶-2活性增加,参与血管生成;同样高分泌CXCL8的胰腺癌BxPC-3细胞显著促进了HUVECs小管样结构形成,抗CXCL8则可阻断这一过程[27]。综上,进一步深入研究靶向胰腺癌血管生成相关因子的药物有望在未来成为研究热点。

2.5 TANs影响胰腺癌的耐药

吉西他滨是目前广泛运用于胰腺癌的化疗药物,但胰腺癌对吉西他滨的耐药性常导致患者预后不良[28]。生长阻滞特异性蛋白6(Recombinant growth arrest specific protein 6,Gas6)的表达与预后不良相关,而中性粒细胞则是Gas6的主要来源,化疗后Gas6的表达上调;胰腺癌肝转移瘤可以通过Gas6/AXL通路促进化疗过程中的癌细胞再生。当使用CXCR2抑制剂SB225002时则会阻止中性粒细胞向胰腺癌TME的迁移,减少吉西他滨停药后转移和复发的发生[29]。

G-CSF在TME中可以促进中性粒细胞的激活,从而在体外模型中参与抗血管内皮生长因子(Vascular endothelial growth factor,VEGF)治疗的耐药性形成。与正常胰腺组织相比,胰腺癌组织中G-CSF的表达增加,中性粒细胞募集增强;当G-CSF表达的上游调控因子MEK被抑制后,G-CSF的生成减少,抗VEGF药物也协同抑制中性粒细胞的活化和肿瘤的生长[30]。

CD40是肿瘤坏死因子受体超家族的成员,其抗体可激活抗原提呈细胞(Antigen presenting cells,APCs),从而诱发由化疗介导的细胞破坏释放肿瘤抗原的T细胞的免疫反应。然而,N2型中性粒细胞可干扰APCs的分化和成熟,从而形成中性粒细胞介导的CD40联合治疗的耐药性[31]。基于胰腺癌化疗耐药导致预后不良和TANs干扰胰腺癌治疗的现状,靶向中性粒细胞有望改善胰腺癌治疗药物的疗效。

3 TANs相关免疫治疗

免疫治疗是新一代癌症疗法的热点所在。目前TANs相关免疫治疗的主要方法有:(1)抑制TANs的募集和动员;(2)靶向NETs;(3)抑制特异性的TANs表型和基因表达。

中性粒细胞募集至TME中需要细胞因子和趋化因子受体-配体轴,G-CSF、CXCR2等抑制剂可在这一过程中发挥作用。在CXCR2缺失的异种移植瘤模型中,胰腺癌的血管密度减少[32]。在干扰素的作用下,CXCR2和CXCL8轴被阻断,并提高了抑制PD-1的疗效[33]。劳拉替尼是一种新型的酪氨酸激酶抑制剂,可以通过抑制胰腺癌TME中G-CSF的活性而减少TANs的募集,并增强转移部位的CD8+T细胞和NK细胞的细胞毒性来抑制肿瘤细胞的生存[34]。

靶向NETs也是胰腺癌未来治疗的方案之一。来源于NETs的HMGB1可增强胰腺癌细胞的恶性程度,然而血栓调节蛋白可降解HMGB1,抑制NETs的功能[25]。IL-1β的中和抗体也可以有效阻断EGFR/ERK的激活,并抑制胰腺癌细胞的EMT过程[35]。此外,靶向NETs可以抑制胰腺癌相关静脉血栓的形成。NETs可在胰腺癌患者高凝中发挥重要作用,加剧血栓形成[36]。因此,靶向抑制NETs不仅可以抑制胰腺癌细胞的侵袭和转移,还可以改善因高凝状态导致的患者预后不良。此外,有研究表明,P2RX1阴性的中性粒细胞亚群在胰腺癌肝转移中积累,并与胰腺癌高表达PD-L1相关。当抑制P2RX1阴性的中性粒细胞亚群时可以激活TME中CD8+T细胞的抗肿瘤免疫功能。因此,靶向特殊表型的中性粒细胞亚群也有助于抑制胰腺癌的进展。

4 小结与展望

TANs通过各种机制在胰腺癌的增殖、转移、免疫应答、血管生成和耐药中发挥作用。基于TANs与胰腺癌的关系,今后的研究方向主要有:(1)将TANs作为胰腺癌的新一代免疫治疗靶点,基于中性粒细胞的分化和募集的特点,可将趋化因子抑制剂、细胞因子抑制剂和中性粒细胞特殊表型抑制剂应用于临床前和临床研究;(2)进一步探究TANs在胰腺癌TME中的抗肿瘤免疫功能,利用第二代测序、生物信息学等方法,宏观切入胰腺癌TME的肿瘤免疫机制探究;(3)免疫联合治疗有望弥补单一疗法的缺点,从而发挥协同抗肿瘤的效应[37]。

目前胰腺癌的治疗模式正逐渐进入精准医疗时代[38]。通过对TANs与胰腺癌的关系进行研究,不仅可以更好地了解胰腺癌的发生机制,还可以发现新的治疗靶点,制定个体化的治疗方案,从而使胰腺癌的诊疗走上精准医学的道路。总之,TANs在目前胰腺癌的研究中有着更深远的研究前景和应用价值。

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