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腫瘤中的異質(zhì)性髓系細(xì)胞

眾所周知,淋巴細(xì)胞在腫瘤免疫監(jiān)視中起著關(guān)鍵作用。而越來越多的證據(jù)表明,髓系細(xì)胞對腫瘤的發(fā)展也有很大的影響。腫瘤相關(guān)髓系細(xì)胞(TAMC)是異質(zhì)性的,對腫瘤細(xì)胞和腫瘤微環(huán)境(TME)產(chǎn)生明顯甚至相反的作用。此外,髓系細(xì)胞在調(diào)節(jié)淋巴細(xì)胞行為方面起著關(guān)鍵作用,導(dǎo)致免疫刺激或免疫抑制性TME,從而抑制或促進(jìn)腫瘤發(fā)展。

研究最多的TAMC包括單核細(xì)胞、腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(TAMs)、樹突狀細(xì)胞(DC)、腫瘤相關(guān)中性粒細(xì)胞(TANs)和髓源性抑制細(xì)胞(MDSC)。它們參與多效性過程,包括腫瘤細(xì)胞的生長、存活、分化、播散和轉(zhuǎn)移、血管生成、TME重塑、免疫調(diào)節(jié)和對癌癥治療的反應(yīng)。了解TAMCs在腫瘤中的作用和機(jī)制將有助于發(fā)現(xiàn)新的治療方法。

單核細(xì)胞

單核細(xì)胞是一組異質(zhì)性的單核吞噬細(xì)胞,在炎癥期間循環(huán)外周血中發(fā)揮先天免疫功能。大多數(shù)循環(huán)中的單核細(xì)胞是在人類表達(dá)CD14+CD16-的經(jīng)典型單核細(xì)胞和小鼠中的Ly6Chigh細(xì)胞。從共同的單核細(xì)胞祖細(xì)胞(cMoP)分化而來,經(jīng)典型單核細(xì)胞通過表達(dá)趨化因子受體,遵循趨化因子梯度,如CCL2和CCL7,離開骨髓。在穩(wěn)態(tài)過程中,循環(huán)中的經(jīng)典型單核細(xì)胞轉(zhuǎn)化為中間型單核細(xì)胞,在人類中表達(dá)CD14+CD16+,在小鼠中表達(dá)Ly6Cint,隨后轉(zhuǎn)化為非經(jīng)典型單核細(xì)胞,在人類中表達(dá)CD14lowCD16+,在小鼠中表達(dá)Ly6Clow。在感染后,經(jīng)典型單核細(xì)胞會迅速滲出炎癥組織,對趨化因子、細(xì)胞因子和補(bǔ)體片段作出反應(yīng)并介導(dǎo)抗菌作用,如吞噬作用。

在腫瘤發(fā)展的不同階段,不同的單核細(xì)胞亞群表現(xiàn)出不同甚至相反的作用。

IFN-γ或IFN-α可上調(diào)人類單核細(xì)胞中腫瘤壞死因子相關(guān)凋亡誘導(dǎo)配體(TRAIL)的表達(dá),下調(diào)TRAIL受體2的表達(dá),TRAIL介導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡而不損傷單核細(xì)胞。在經(jīng)腫瘤細(xì)胞刺激后,人CD14+CD16+單核細(xì)胞增加促炎細(xì)胞因子TNF-α和IL-12的產(chǎn)生,減少抗炎細(xì)胞因子IL-10的產(chǎn)生,并對腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生直接ADCC作用的細(xì)胞毒性。

此外,非經(jīng)典型單核細(xì)胞以Fcγ依賴的方式在體外介導(dǎo)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Treg)的細(xì)胞毒性。腎細(xì)胞癌(RCC)患者和小鼠模型中的循環(huán)單核細(xì)胞顯示出促腫瘤基因特征,促血管生成因子IL-8、血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)以及基質(zhì)金屬蛋白酶(MPPs)的表達(dá)上調(diào)。功能研究表明,來自腎細(xì)胞癌單核細(xì)胞的培養(yǎng)基通過阻斷VEGF受體2(VEGFR2)促進(jìn)血管生成,這表明腎細(xì)胞癌中的單核細(xì)胞具有VEGF依賴性促血管生成特性,并通過重塑TME促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的侵襲。

從機(jī)制上講,經(jīng)典型單核細(xì)胞產(chǎn)生VEGF,促進(jìn)腫瘤細(xì)胞外滲,導(dǎo)致轉(zhuǎn)移。相比之下,非經(jīng)典型單核細(xì)胞在吞噬腫瘤細(xì)胞衍生微粒后被激活,從而減少腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移。這表明經(jīng)典型單核細(xì)胞具有促轉(zhuǎn)移作用,而非經(jīng)典型單核細(xì)胞具有抗轉(zhuǎn)移作用。

腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞

TAM在功能上是異質(zhì)性的,分為兩個主要亞群,M1和M2巨噬細(xì)胞。在對脂多糖(LPS)、IFN-γ和GM-CSF的反應(yīng)中,M1巨噬細(xì)胞經(jīng)歷經(jīng)典激活并優(yōu)先分泌抗菌分子和促炎細(xì)胞因子,包括活性氧(ROS)、一氧化氮(NO)和IL-6。M1巨噬細(xì)胞是抵抗微生物感染的第一道防線。M1巨噬細(xì)胞還保持強(qiáng)大的抗原呈遞能力,誘導(dǎo)強(qiáng)烈的Th1反應(yīng)。

相反,M2巨噬細(xì)胞受IL-4、IL-13、IL-10和CSF-1的作用經(jīng)歷選擇性激活,并優(yōu)先分泌抗炎細(xì)胞因子,包括轉(zhuǎn)化生長因子β(TGF-β)、IL-10以及蛋白酶(如精氨酸酶-1和MPPs)。M2巨噬細(xì)胞在限制免疫反應(yīng)、誘導(dǎo)血管生成和組織修復(fù)方面起著關(guān)鍵作用。因此,M2樣TAM的存在與促腫瘤活性相關(guān),而M1樣TAM的存在與抗腫瘤活性相關(guān)。

TAM通過分泌促炎癥介質(zhì),如TNF-α和ROS,創(chuàng)造有利于腫瘤啟動的誘變微環(huán)境。

在非小細(xì)胞肺癌患者中,免疫檢查點(diǎn)配體PD-L1的表達(dá)在腫瘤浸潤性免疫細(xì)胞中上調(diào),其中富含M2樣TAM。機(jī)理研究表明,暴露于乳酸后,TAMs上PD-L1的表達(dá)上調(diào)。PD-L1與T細(xì)胞上PD-1的相互作用抑制了T細(xì)胞增殖并誘導(dǎo)T細(xì)胞凋亡,從而導(dǎo)致免疫耐受。同時,TAM通過表達(dá)PD-L1和分泌抗炎細(xì)胞因子IL-10抑制CD4+輔助性T細(xì)胞的擴(kuò)增。

另外, TAM通過分泌趨化因子CCL22以招募Treg,通過分泌TGF-β,來增強(qiáng)Treg的功能。人類TAM還分泌表皮生長因子(EGF)以增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的侵襲性。TAM均上調(diào)MMP,MMP降解間質(zhì)膠原,上調(diào)膠原的合成和組裝,以重塑TME,有利于腫瘤細(xì)胞的侵襲。

樹突狀細(xì)胞

樹突狀細(xì)胞是最有效的抗原呈遞細(xì)胞(APCs),連接先天免疫和適應(yīng)性免疫。DC在生理?xiàng)l件下具有表型和功能異質(zhì)性。作為對微生物感染的反應(yīng),細(xì)胞外微生物蛋白通常被成熟DC吞噬或內(nèi)吞,并通過II類主要組織相容性復(fù)合體(MHC)分子呈現(xiàn)給CD4+T細(xì)胞。相反,胞漿微生物蛋白通常通過I類MHC分子呈現(xiàn)給CD8+T細(xì)胞。滲透到TME中的DC包括處于不同發(fā)育階段的不同亞群。這些腫瘤相關(guān)樹突狀細(xì)胞根據(jù)樹突狀細(xì)胞亞群和腫瘤分期發(fā)揮免疫刺激或免疫抑制作用。

傳統(tǒng)DC(cDC)

cDC由兩個表型和功能不同的亞群組成。人cDC1表達(dá)CD11c、MHC-II、BDCA3、CD141、XCR1、CLEC9A和DNGR1。人cDC1表達(dá)toll樣受體(TLR)并分泌促炎性細(xì)胞因子,包括IL-12p70和IFN-α,以響應(yīng)感染誘導(dǎo)Th1反應(yīng)。cDC1刺激抗腫瘤免疫反應(yīng),cDC1特異性基因標(biāo)記一直被用作癌癥患者的積極預(yù)后標(biāo)志物,cDC1在腫瘤中的存在與良好的臨床結(jié)果相關(guān)。

cDC2更豐富,表達(dá)CD11c、MHC-II、BDCA1、CD172a(SIRPα)、CD115(CSF-1R)和CD11b。人cDC2產(chǎn)生各種細(xì)胞因子,如IL-10和IL-23,并將抗原呈遞給CD4+輔助性T細(xì)胞,從而激活效應(yīng)性T細(xì)胞,包括Th2細(xì)胞和Th17細(xì)胞。cDC1啟動dLN不同區(qū)域的CD8+T細(xì)胞,而cDC2啟動dLN不同區(qū)域的CD4+T細(xì)胞。盡管cDC2激活的效應(yīng)T細(xì)胞主要是導(dǎo)致免疫耐受的Treg但在人類和小鼠模型中,cDC2基因標(biāo)記的表達(dá)與陽性預(yù)后相關(guān)。因此,cDC1和cDC2都有利于抗腫瘤免疫。

漿細(xì)胞樣DC(pDC)

與分泌抗體的漿細(xì)胞具有相同形態(tài)的DC稱為pDC。人pDC為CD123+CD303+CD304+CD11c?, 在應(yīng)對病毒感染時,pDC通過TLR識別病毒核酸,分泌I型干擾素IFN-α,并在抗病毒防御中發(fā)揮關(guān)鍵作用。然而腫瘤浸潤性pDC會導(dǎo)致IFN-α的減少并維持了體內(nèi)FoxP3+Tregs的擴(kuò)增,促進(jìn)了免疫耐受和腫瘤的進(jìn)展。此外,黑色素瘤患者中的pDC表達(dá)吲哚胺2,3-雙加氧酶,可消耗色氨酸, 導(dǎo)致T細(xì)胞無能和免疫耐受。表明pDC可誘導(dǎo)免疫抑制性免疫反應(yīng)。

除了免疫抑制作用外,一些研究表明pDC可誘導(dǎo)免疫刺激反應(yīng)。CD123+pDC位于原發(fā)性黑色素瘤的瘤周區(qū)域,與CD8+T細(xì)胞密切接觸。功能分析顯示,人和小鼠pDC均能激發(fā)CD8+T細(xì)胞,導(dǎo)致其活化并分化為細(xì)胞溶解性和產(chǎn)生IFN-γ的效應(yīng)T細(xì)胞,并使體內(nèi)腫瘤消退。

TME的人CD2highpDC表達(dá)高水平的顆粒酶B、TRAIL和溶菌酶,限制腫瘤細(xì)胞的增殖并介導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的接觸依賴性殺傷。此外,CD2highPDC也能有效分泌IL-12p40,它能刺激幼稚T細(xì)胞,導(dǎo)致T細(xì)胞擴(kuò)增和免疫反應(yīng)。因此,pDC在腫瘤發(fā)展過程中既發(fā)揮促腫瘤作用,又發(fā)揮抗腫瘤作用。

單核細(xì)胞源性DC(MoDC)

作為對感染的反應(yīng),循環(huán)單核細(xì)胞進(jìn)入組織并分化為DC, 這些DC稱為MoDC或炎性DC(inf DC),在人類中表達(dá)CD1a、BDCA1、CD11c、MHC II和CD64。在某些癌癥的TME中觀察到MoDC,MODC能夠有效表達(dá)TNF-α和誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(iNOS), iNOS介導(dǎo)產(chǎn)生的NO抑制T細(xì)胞增殖,表明MoDCs誘導(dǎo)免疫抑制反應(yīng)。此外,在淋巴瘤小鼠模型中,過繼轉(zhuǎn)移的CD8+T細(xì)胞介導(dǎo)的抗腫瘤作用依賴于DC表達(dá)的一氧化氮合酶2(NOS2),提示MODC具有免疫刺激作用。因此,MoDC在腫瘤中的功能需要進(jìn)一步研究。

粒細(xì)胞

癌癥相關(guān)循環(huán)中性粒細(xì)胞

中性粒細(xì)胞是一種多形核吞噬細(xì)胞,在外周血循環(huán)中具有抵抗微生物病原體的天然免疫功能。在癌癥患者中,尤其是晚期和轉(zhuǎn)移后,循環(huán)中性粒細(xì)胞數(shù)量增加,高中性粒細(xì)胞與淋巴細(xì)胞比率(NLR)與侵襲性結(jié)局相關(guān)。

這些癌癥相關(guān)的循環(huán)中性粒細(xì)胞包括功能上不均一的亞群。高密度中性粒細(xì)胞(HDN)是一組同質(zhì)的成熟中性粒細(xì)胞,在人類中表達(dá)CD66b、CD11b、CD15、CD16和CD10。低密度中性粒細(xì)胞(LDN)是一組異質(zhì)性細(xì)胞,具有兩個基于發(fā)育階段的主要亞群,即來源于HDN的成熟中性粒細(xì)胞和未成熟MDSC。在無腫瘤小鼠中,95%以上的循環(huán)中性粒細(xì)胞是HDN。在荷瘤小鼠中,如乳腺癌、間皮瘤和肺癌,循環(huán)中性粒細(xì)胞(尤其是LDN)的數(shù)量隨著腫瘤進(jìn)展而增加。

CD11b+MMP+HDN在腫瘤轉(zhuǎn)移前的肺中積聚,并通過釋放ROS介導(dǎo)針對腫瘤細(xì)胞的直接細(xì)胞毒性。相比之下,LDN顯示活性氧生成減少,對腫瘤細(xì)胞無細(xì)胞毒性,對初始腫瘤生長無顯著影響。機(jī)制研究表明,LDN通過下調(diào)促炎細(xì)胞因子的表達(dá)和限制CD8+T細(xì)胞的增殖誘導(dǎo)支持性TME。這表明HDN具有抗腫瘤作用,而LDN具有促腫瘤作用。

腫瘤相關(guān)中性粒細(xì)胞(TAN)

除了與腫瘤相關(guān)的循環(huán)中性粒細(xì)胞外,TAN在腫瘤發(fā)展和轉(zhuǎn)移中也起著關(guān)鍵作用。

多項(xiàng)研究表明,TME中的TAN促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖、外滲和遷移。TAN可釋放顆粒成分,如彈性蛋白酶,以促進(jìn)癌細(xì)胞的增殖和侵襲。TAN還通過分泌IL-1β和MPPs促進(jìn)腫瘤細(xì)胞向轉(zhuǎn)移前龕的外滲,從而促進(jìn)癌細(xì)胞的擴(kuò)散。除了促腫瘤作用外,TAN還通過產(chǎn)生ROS和TRAIL來介導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞毒性。

具有抗腫瘤作用的中性粒細(xì)胞被稱為“N1”TAN,而具有促腫瘤作用的中性粒細(xì)胞被稱為“N2”TAN。研究表明,TME通過分泌各種細(xì)胞因子影響N1和N2亞群的平衡,例如,TGF-β、IL-6、G-CSF和IL-35可誘導(dǎo)TAN的促腫瘤極化,IFN-β和IL-12可誘導(dǎo)TAN的抗腫瘤極化。研究還表明,TAN與TME中的淋巴細(xì)胞相互作用并調(diào)節(jié)其功能。在4T1荷瘤小鼠中,N2 TAN抑制NK細(xì)胞介導(dǎo)的腫瘤細(xì)胞清除,從而促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移。N2 TAN還通過分泌CCL17將Treg招募到TME中,從而促進(jìn)腫瘤生長。相反,N1 TAN產(chǎn)生趨化因子,如CCL3、CXCL9、CXCL10,將CD8+T細(xì)胞招募到TME中,并分泌細(xì)胞因子(如IL-12、TNF-α和GM-CSF),以激活CD8+T細(xì)胞的細(xì)胞毒性,從而提供抗腫瘤作用。

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聲明: 本文由入駐維科號的作者撰寫,觀點(diǎn)僅代表作者本人,不代表OFweek立場。如有侵權(quán)或其他問題,請聯(lián)系舉報(bào)。

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