β-肾上腺素能受体在肿瘤免疫调节中的研究进展

秦梅 袁晓莉 米亭同 王振波

滨州医学院附属医院肿瘤科，滨州 256600

β肾上腺素能受体（β-adrenergic receptor，β-AR）概述

β-AR属于G蛋白偶联受体超家族，主要分为β1-AR、β2-AR、β3-AR三种亚型，在中性粒细胞、巨噬细胞、自然杀伤（NK）细胞等免疫细胞上均有表达，其中β2-AR是先天性免疫细胞和适应性免疫细胞中表达最高的亚型［1］。因此，β2-AR被视为儿茶酚胺的主要受体［2］。β-AR信号通路参与调节多种细胞过程，如促进肿瘤细胞的增殖、侵袭和转移，抑制肿瘤细胞的凋亡，以及影响肿瘤免疫微环境（tumor immune microenvironment，TIME），从而影响肿瘤的免疫治疗，这些细胞过程有助于癌症的发生和发展［3］。

TIME及免疫治疗

在肿瘤微环境（tumor microenvironment，TME）中，所有免疫成分称为TIME，包括免疫细胞、免疫因子和细胞表面分子等，与肿瘤的发生、发展、复发和转移密切相关［4］。其中免疫细胞分为抗肿瘤免疫细胞和促肿瘤免疫细胞两类，抗肿瘤免疫细胞主要包括效应T细胞（细胞毒性CD8+T细胞和效应CD4+T细胞）、NK细胞、树突状细胞（dendritic cells，DCs）和M1型巨噬细胞等。促肿瘤免疫细胞主要是调节性T细胞（Tregs）、髓源性抑制细胞（myeloid-derived suppressor cells，MDSCs）、M2型巨噬细胞、N2-嗜中性粒细胞等［5］。免疫治疗的目标是恢复抗肿瘤免疫细胞对肿瘤的杀伤作用，抑制促肿瘤免疫细胞的浸润和活化。

β-AR对TIME及免疫治疗的调控作用及其机制

1.β-AR对免疫抑制剂的影响

β-AR在黑色素瘤细胞中上调，并有助于促进免疫抑制和促肿瘤发生的TIME。Gandhi等［6］进行的一项前瞻性临床试验表明，普萘洛尔与帕博利珠单抗联合使用是安全的，并且在转移性黑色素瘤方面具有协同抗肿瘤活性，其有效率可达到78%。Kennedy等［7］的研究发现，单用β-AR阻滞剂对术后的高危Ⅲ期黑色素瘤预后没有影响。然而，当β-AR阻滞剂与帕博利珠单抗联合时可以显著改善其免疫疗效，改善患者预后。Kokolus等［8］的一项回顾性研究也表明，β-AR阻滞剂的使用显著提高了接受免疫治疗的转移性黑色素瘤患者的总生存率，并且在小鼠黑色素瘤模型中已得到验证，表明β-AR阻断剂联合抗程序性死亡蛋白1（PD-1）阻滞剂可以更好抑制黑色素瘤的生长。

2.β-AR对肿瘤疫苗的影响

肿瘤疫苗是将肿瘤抗原通过多种形式导入患者体内，克服肿瘤引起的免疫抑制状态，增加免疫源性，激活患者自身的免疫系统，从而达到控制或清除肿瘤的目的。疫苗有效抗肿瘤免疫应答的建立主要受肿瘤中T细胞的浸润和免疫抑制TME的影响。Yang等［9］设计了一种仿生纳米疫苗，其主要利用纳米技术将普萘洛尔和一种新型免疫增强剂联合共同注入小鼠体内，结果显示仿生纳米疫苗比没有普萘洛尔包封的纳米疫苗具有更好预防和治疗效果，进一步研究发现其主要通过促进原始CD8+T细胞的启动和效应T细胞从淋巴结的流出，而且通过降低免疫抑制细胞的频率和增加B细胞、NK细胞的浸润来改善免疫抑制微环境。Daher等［10］研究发现，普萘洛尔通过增加CD8+T细胞的浸润，显著提高了抗肿瘤疫苗的疗效。普萘洛尔的免疫增敏作用主要发生在CD8+T细胞的启动期间，为在临床使用β-AR阻滞剂改善肿瘤免疫治疗提供了理论基础。同样在Hinkle等［11］的一项关于β-AR阻滞剂普萘洛尔与肿瘤疫苗联合用于治疗小鼠黑色素瘤的研究中，与单独接种疫苗相比，普萘洛尔联合疫苗组的CD8+T细胞、CD8+TEM细胞和PD-1+CD8+T淋巴细胞的增加更明显，分别比未治疗组增加了约4.8倍、13.0倍和5.8倍；与未治疗相比，单独接种肿瘤疫苗仅导致CD8+T细胞、CD8+TEM细胞和PD-1+CD8+T淋巴细胞分别增加约2.3倍、4.6倍和2.5倍，从而增加了肿瘤疫苗的治疗效果［11］。Nissen等［12］研究也表明，β-肾上腺素能信号影响淋巴瘤的免疫治疗，经过对其机制进一步研究表明，β-肾上腺素能信号的慢性激活显著抑制了抗原特异性CD8+T细胞的增殖、干扰素-γ（IFN-γ）的产生和细胞杀伤能力，并且进一步抑制了CD8+T细胞对抗PD-1和抗4-1BB等免疫调节抗体的反应。通过以上途径降低了淋巴瘤免疫治疗的疗效。这些发现也进一步证明了β-肾上腺素能信号为癌症免疫治疗过程中的调节靶点。

3.β-AR对TIME的影响

3.1.对MDSCs的影响 MDSCs是TIME的主要免疫抑制细胞，分为单核细胞型（Mo-MDSCs）和粒细胞型（G-MDSCs）或多形核细胞型（PMN-MDSCs）［13］，除了直接抑制CD8+T细胞，MDSCs还可以动员调节性T细胞，有助于进一步在TME内形成免疫抑制网络。Mohammadpour等［14］研究表明，β2-AR的激活能显著增加肿瘤中MDSCs的积累，并影响免疫抑制分子如程序性死亡配体-1（PD-L1）的表达，对其机制进一步研究发现，β2-AR对MDSCs的调节作用主要依赖于信号转导子和转录激活子3（STAT3）磷酸化，能显著提高MDSCs的存活率并增强其免疫抑制功能。这有力支持了减少应激诱导的β2-AR激活有助于克服免疫抑制并提高免疫治疗和其他癌症治疗的疗效。同样，MDSCs上β 2-AR的表达随着肿瘤的生长而增加，并且β2-AR能通过改变其代谢来促进MDSCs的免疫抑制活性［15］。对其机制进一步研究发现β2-AR能降低糖酵解，增加氧化磷酸化和脂肪酸氧化，还促进脂肪酸转运蛋白肉毒碱棕榈酰基转移酶1A（CPT1A）的表达［15］。Kokolus等［16］研究发现，当小鼠处于较高温度（30～31 ℃）时，β-肾上腺素能信号被抑制，TME中的CD8+T细胞显著增加，而MDSCs和Tregs的数量显著减少。处于较高温度的实验小鼠与正常温度下小鼠的肿瘤相比，其生长速度和转移显著降低。

3.2.对T细胞的影响 β-AR与相应神经递质相结合可以影响T细胞的活化与功能。Qiao等［17］研究发现，在CD8+T细胞激活过程中，β-AR的激活能显著降低CD8+T细胞中葡萄糖转运蛋白（GLUT1）的表达，从而影响葡萄糖的摄取和糖酵解，并且β-肾上腺素能信号损害CD8+T细胞的线粒体功能，进而产生具有免疫抑制作用的代谢产物，如乳酸等，乳酸已被证明是一种重要的免疫调节分子，能够抑制免疫效应细胞的增殖和诱导免疫细胞去分化，从而抑制肿瘤的免疫治疗［18］。同样，在小鼠模型中阻断β-肾上腺素能信号也可以抑制肿瘤的生长，对其机制进一步研究发现，阻断β-肾上腺素能信号可以增加T细胞的糖酵解和氧化磷酸化，并增加共刺激分子CD28的表达和细胞因子的分泌［19］。信号转导子和转录激活子（STAT）蛋白是一个细胞质转录因子家族，哺乳动物STAT家族包括STAT1、STAT2、STAT3、STAT4、STAT5a、STAT5b和STAT6等［20］。Balligand［21］研究表明，β-肾上腺素能信号的激活能显著提高STAT3的活性，而STAT3活性的升高能抑制效应T细胞的积累［22］，从而抑制其抗肿瘤作用，以上均说明了β-AR能通过影响代谢进而影响T细胞的活化和功能。

3.3.对巨噬细胞的影响 巨噬细胞分为M1型巨噬细胞和M2型巨噬细胞，肿瘤相关巨噬细胞通常指M2型巨噬细胞，表现出抗炎和促肿瘤作用。M2型巨噬细胞通过与癌细胞、Tregs和MDSCs等相互作用发挥促癌功能。而M1型巨噬细胞表现出强烈的抑瘤作用，因此，协调M2型巨噬细胞重编程为M1型巨噬细胞表型将成为免疫治疗新靶点［23］。Qin等［24］研究表明，β-肾上腺素能信号的激活不仅能上调巨噬细胞的浸润并且能促进巨噬细胞向M2型巨噬细胞转化，进而促进乳腺癌的恶化。在Sloan等［25］的研究中表明，β-肾上腺素能信号的激活通过增加肿瘤中M2型巨噬细胞的浸润，从而诱导促癌基因如Tgfb、Arg1和Csf1的表达，进而促进乳腺癌细胞的生长和转移。而用β-AR拮抗剂普萘洛尔治疗能逆转应激诱导的M2型巨噬细胞浸润，并抑制肿瘤的扩散。同样，在Armaiz-Pena等［26］的研究中也表明，β-肾上腺素能信号的激活也能增加肿瘤中M2型巨噬细胞的浸润，通过对其机制进一步研究发现，β-肾上腺素能信号对巨噬细胞的影响是通过cAMP和PKA通路使单核细胞趋化蛋白-1的表达增加而发挥作用的。

3.4.对NK细胞的影响 NK细胞作为抗肿瘤免疫的第一道防线，在控制肿瘤的发生和转移中发挥关键作用，是肿瘤免疫治疗中极具潜力的研究对象［27］。活化的NK细胞可释放含颗粒酶和穿孔素的细胞毒性颗粒直接作用于肿瘤细胞，并分泌血清肿瘤坏死因子α和IFN-γ，激活机体的适应性免疫机制［28］。在Hu等［29］的研究中表明，抑制肾上腺素能信号能显著抑制移植瘤的生长并增加NK细胞的比例、浸润和活化。肾上腺素能信号是NK细胞活化以及发挥免疫反应所必需的［30］。

3.5.对DCs的影响 激动性CD40抗体（anti-CD40 agonistic antibody，αCD40）是DCs的激活剂，可以增强抗原呈递并激活细胞毒性T细胞对抗免疫原性较差的肿瘤。β 2-AR的激活通过直接抑制核因子κB抑制因子α（recombinant inhibitory subunit of NF kappa B alpha，IkBα）的磷酸化和间接上调磷酸化cAMP反应元件结合蛋白（phosphorylated-cAMP response element-binding protein，pCREB）的水平来重新连接DCs中的CD40信号传导。重要的是，与单药治疗相比，普萘洛尔联用可以重新编程CD40通路，从而提高肿瘤的免疫治疗［31］。

3.6.对粒细胞的影响 Huang等［32］通过体内、体外试验研究证明，肾上腺素能信号激活产生的应激激素抑制中性粒细胞和单核细胞的抑癌作用，这些结果为心理压力与癌症发病率之间的关系提供了一种可能的解释。Perego等［33］研究发现，去甲肾上腺素促进MDSCs或中性粒细胞释放S100A8/A9蛋白，最终激活肿瘤细胞退出休眠并形成新的肿瘤病变。而β-AR阻断剂能够减弱这种作用，降低肿瘤的复发。

总结与展望

随着免疫时代的到来，增强免疫治疗的疗效已成为目前面临的重要课题，β-AR对肿瘤的生长、血管生成、侵袭转移发挥着关键作用，随着对免疫治疗调节的深入研究，β-AR的激活在调节免疫抑制方面也发挥着关键作用，阻断β-肾上腺素能信号传导能显著改善肿瘤的免疫治疗，是肿瘤治疗的一个潜在靶点。

作者贡献声明秦梅：查阅文献，整理文献，文章思路设计，撰写、修改文章；袁晓莉：整理文献，对文章的格式、排版进行审阅；米亭同：整理文献，对文章的格式、排版进行审阅；王振波：文章思路总结，对文章的知识性内容作批评性审阅