崔冉亮,任麗,李悅國
天津醫(yī)科大學腫瘤醫(yī)院檢驗科國家腫瘤臨床醫(yī)學研究中心天津市“腫瘤防治”重點實驗室天津市惡性腫瘤臨床醫(yī)學研究中心,天津300060
肝細胞癌(HCC)占原發(fā)性肝癌的90%,是全球范圍內癌癥相關死亡的主要原因之一。在生理條件下,因進食等因素,肝臟經常受到來自腸源性抗原的刺激,形成免疫耐受,使肝臟具有復雜的微環(huán)境。同時,HCC患者常伴有乙型肝炎病毒(HBV)慢性感染,在多種細胞和多種因子相互作用下,形成更為復雜的微環(huán)境。肝臟中腫瘤細胞生長存活所處的這種復雜生理環(huán)境被稱為肝臟腫瘤微環(huán)境。與HCC有關的腫瘤微環(huán)境由多種成分組成,如肝癌細胞、免疫細胞、肝星狀細胞、巨噬細胞、成纖維細胞、內皮細胞、間質干細胞等細胞組分,以及細胞外基質、炎癥因子、生長因子等非細胞組分[1]。HCC是一種典型的炎癥相關性腫瘤,慢性炎癥反應在HCC發(fā)生發(fā)展的各個階段都發(fā)揮著關鍵作用。炎癥的持續(xù)存在形成一種適合腫瘤存活的腫瘤微環(huán)境,有利于HCC的發(fā)生;異常分泌細胞因子(如生長因子、細胞因子和趨化因子)以及招募炎癥細胞到腫瘤部位是腫瘤相關慢性炎癥的主要特征[2]。趨化因子是一種小型分泌性蛋白,可招募免疫細胞直接遷移到腫瘤組織,并作為促炎癥介質調節(jié)腫瘤微環(huán)境,促進血管生成,誘導腫瘤遷移以加速腫瘤的發(fā)展、侵襲和轉移[3]。CCL15是HCC細胞系和組織中表達最豐富的趨化因子,是HCC極具潛力的生物標志物及治療靶點。CCL15通過激活其受體CCR1,誘導免疫細胞遷移、血管生成及上皮間質轉化(EMT)[4-6],影響肝臟腫瘤微環(huán)境并促進HCC的浸潤及轉移。已有研究證實,CCL15是HCC生存的獨立預測指標,其表達量越高,患者預后越差[7]。因此,了解CCL15參與HCC發(fā)生發(fā)展的分子機制,對發(fā)現(xiàn)新的治療方法以及改善患者預后至關重要。現(xiàn)就CCL15調控肝臟腫瘤微環(huán)境的作用機制綜述如下。
CCL15可作為不同類型細胞的螯合劑,招募單核細胞、腫瘤相關巨噬細胞(TAM)、中性粒細胞、嗜酸性粒細胞、T淋巴細胞、樹狀突細胞等免疫細胞以及骨髓源性抑制細胞(MDSC)進入腫瘤,這些細胞共同作用于HCC的肝臟腫瘤微環(huán)境,造成免疫抑制,促進腫瘤進展。
1.1 CCL15對CCR1+CD14+單核細胞的影響CCL15可特異性招募CCR1+細胞到HCC侵襲邊緣,其中約80%為CD14+單核細胞,經腫瘤浸潤的CCR1+CD14+單核細胞中,PD-L1、B7-H3、TIM-3、IDO表達水平明顯升高[6]。PD-L1是PD-1的主要配體,可誘導T淋巴細胞失活、凋亡,保護腫瘤細胞免受CD8+T淋巴細胞的殺傷[8];B7-H3可直接抑制CD8+T淋巴細胞和NK細胞激活[9];TIM-3是一種可抑制CTL和效應性Th1細胞功能的抑制性受體[10];IDO可直接抑制效應性T淋巴細胞的增殖和分化,并增強調節(jié)性T淋巴細胞的抑制活性[11]。上述影響共同促成了機體免疫系統(tǒng)無法對腫瘤抗原做出有效應答,形成免疫逃避。PARK等[12]報道,在缺氧條件下,通過上調CCL15,可引起ICAM-1高表達,導致單核細胞對內皮細胞的黏附性增加。這表明HCC中持續(xù)存在的缺氧微環(huán)境可促使CCL15對單核細胞的招募增加,從而抑制腫瘤免疫。
1.2 CCL15對TAM的影響TAM是先天免疫系統(tǒng)的主要組成部分,可引起或促進HCC的發(fā)生、侵襲和轉移,并刺激血管生成。它可產生細胞因子、趨化因子、生長因子,并觸發(fā)T淋巴細胞釋放抑制性免疫檢查點蛋白[13],是創(chuàng)造免疫抑制性腫瘤微環(huán)境的關鍵細胞。TAM可發(fā)生“巨噬細胞極化”,即分化為具有抑瘤活性的M1型和具有促瘤活性的M2型[14]。HCC腫瘤微環(huán)境中的TAM大多為極化的M2表型,癌細胞衍生的Wnt配體通過Wnt/β-catenin信號通路刺激TAM的M2樣極化,從而導致HCC的生長、遷移和免疫抑制[15]。PPIA可能通過調控mRNA代謝過程和腫瘤免疫來參與HCC的發(fā)展[16]。研究表明,HCC中CCL15表 達 與PPIA表 達的 變化 一致,PPI?AP22/miR-197-3p/PPIA通路可通過CCL15-CCR1軸增加腫瘤細胞的惡性程度,并招募單核細胞來調節(jié)HCC腫瘤微環(huán)境中巨噬細胞浸潤,最終引起HCC進展[17]。
1.3 CCL15對MDSC的影響MDSC是腫瘤微環(huán)境的主要組成部分之一,血清和腫瘤組織中CCL15水平升高可導致CCR1+MDSC在腫瘤組織中積累[18]。與存在于外周淋巴器官的MDSC相比,存在于腫瘤微環(huán)境內的單核細胞樣骨髓源性抑制細胞(M-MDSC)和分葉核樣骨髓源性抑制細胞(PMN-MDSC)對機體免疫功能具有更強的抑制作用[19]。M-MDSC的組蛋白去乙?;?(HDAC2)與視網膜母細胞瘤蛋白(Rb1)啟動子區(qū)域結合,導致Rb1在腫瘤微環(huán)境中下調表達,最終從PMN-MDSC獲得表型、形態(tài)和功能特征[20]。腫瘤微環(huán)境中的MDSC可以通過一定條件抑制效應T淋巴細胞,誘導調節(jié)性T淋巴細胞或調節(jié)性B淋巴細胞擴增,同時也可以抑制NK細胞的殺傷功能以及DC的抗原提呈功能,來負向調控免疫功能,促進腫瘤生長[21-23]。此外,M-MDSC還可以迅速分化為TAM[24],促使機體進一步形成免疫耐受的微環(huán)境。以上研究表明,HCC患者CCL15高表達可導致MDSC在HCC組織中累積,并通過一系列作用抑制機體免疫功能,使腫瘤細胞躲避機體的監(jiān)視和攻擊,形成有利于腫瘤生存的免疫耐受的微環(huán)境。
1.4 CCL15對腫瘤微環(huán)境中其他免疫相關細胞的影響有學者研究了CCL15具有不同氨基末端長度的三種分子形式:27-92、25-92和1-92,以確定其生物活性。其中CCL15(27-92)作為單核細胞有效的螯合劑,能吸引嗜酸性粒細胞;CCL15(25-92)對新鮮分離的單核細胞、樹突狀細胞(DC)和T淋巴細胞有明顯的趨化活性,但對嗜酸性粒細胞有中等程度的趨化作用,而且不能動員多形核白細胞(PMN);CCL15(1-92)可誘導新鮮分離的單核細胞和T淋巴細胞的趨化,這與CCL15(25-92)和(27-92)相似[21]。DC表達的PD-L1與活化T淋巴細胞表達的PD-1結合可抑制T淋巴細胞增殖和細胞因子的產生;DC還可以通過表達T淋巴細胞激活可變區(qū)結構域免疫球蛋白抑制物來抑制T淋巴細胞抗腫瘤免疫作用[22]。浸潤到腫瘤微環(huán)境中的中性粒細胞被稱為腫瘤相關中性粒細胞(TAN),根據(jù)腫瘤微環(huán)境中不同的刺激因素可極化為N1、N2兩種亞型,其中N2型中性粒細胞主要通過釋放胞外誘捕網、抑制免疫反應,以及產生細胞因子、蛋白酶等衍生物來促進腫瘤進展[23]。嗜酸性粒細胞儲存了大量IL-4、IL-13,可以指導體內巨噬細胞的極化,其中IL-4在肝臟和肌肉再生中發(fā)揮關鍵功能,嗜酸細胞可通過促進免疫抑制性TAM表型來抑制微環(huán)境中的抗腫瘤免疫[24]。因此,CCL15介導腫瘤微環(huán)境中的多種免疫細胞的相互作用,共同創(chuàng)造了一個免疫抑制性腫瘤微環(huán)境,促進HCC的發(fā)展。
HCC是一種典型的血管生成性腫瘤,其生長依賴于氧氣和營養(yǎng)物質的充足供應,其中血管網生成具有重要作用,血管生成失調與癌癥的發(fā)展和轉移密切相關。CCL15可通過多種途徑促進血管生成,增加HCC腫瘤微環(huán)境中的氧氣和營養(yǎng)物質的含量,從而促進HCC的生長及轉移。
2.1 CCL15對血管生成的影響除了具有白細胞招募和趨化方面的功能之外,越來越多的證據(jù)表明,CCL15可調節(jié)血管生成。研究表明,CCL15可通過CCR1刺激趨化性內皮細胞遷移和分化,具有體外和體內血管生成的活性,其中CCL15(25-92)比完整形式的CCL15對內皮細胞具有更強的趨化活性[25]。同時CCL15可招募MDSC進入腫瘤,而MDSC通過在腫瘤微環(huán)境中分泌生長因子如血管內皮生長因子(VEGF)、堿性生長因子、Bv8和血小板源生長因子,并通過產生基質金屬蛋白酶9提高腫瘤微環(huán)境中VEGF的生物利用率,從而促進新血管生成[26]。此外,MDSCs還能夠促進腫瘤微環(huán)境中的TAM、中性粒細胞、T淋巴細胞分化為促進腫瘤的Tie2+TAM、TAN和Treg表型,分泌VEGF以促進血管生成[27]。
2.2 CCL15對造血祖細胞的影響人血漿中分離出的CCL15可被中性粒細胞組織蛋白酶G和彈性蛋白酶進行N端加工和激活,生成低分子量的CCL15(27-92),調節(jié)造血祖細胞的遷移和黏附特性,改善造血祖細胞再生的能力[28]。此外,中性粒細胞絲氨酸蛋白酶對CCL15的水解激活可能導致CXCL12引導的遷移能力增強,以及造血祖細胞對內皮配體如VCAM-1的黏附能力增強,這都是參與造血祖細胞動員調節(jié)的中心環(huán)節(jié)[28]。在實體腫瘤中,造血祖細胞有免疫抑制作用,且HSPCs可用于緊急造血,在炎癥條件下重建和血液系統(tǒng)[29],大大增加了腫瘤微環(huán)境中的氧氣和營養(yǎng)物質的含量,從多方面促進腫瘤發(fā)展。
EMT是上皮細胞轉化為間質細胞的生理過程,這一過程意味著細胞內黏附力改變,使頂端—基底細胞喪失極性,腫瘤獲得侵襲性和轉移的能力,尤其是包括HCC在內的上皮細胞來源性腫瘤。發(fā)生EMT的腫瘤細胞可分泌大量炎癥介質,改變肝臟腫瘤微環(huán)境中的細胞和非細胞成分,參與腫瘤細胞與腫瘤微環(huán)境的相互作用。
3.1 CCL15對間充質干細胞(MSC)的影響MSC是在大多數(shù)癌癥中發(fā)現(xiàn)的多能基質干細胞,對腫瘤微環(huán)境的形成和功能起著關鍵的影響作用。雖然人類MSC不會發(fā)展為腫瘤,但其可分化為其他促腫瘤性基質成分,抑制免疫反應,促進血管生成,增強EMT來促進腫瘤的生長和轉移。由于CCL15可招募MSC進入腫瘤[30],因此推測,CCL15可能通過對MSC的趨化作用調節(jié)MSC的活動并重塑細胞外基質成分,改變腫瘤微環(huán)境,引起EMT以促進HCC的轉移。
3.2 CCL15對免疫檢查點分子的影響除了在胚胎發(fā)育和組織纖維化中的典型作用外,EMT在腫瘤免疫抑制和免疫規(guī)避中也起著關鍵的作用。EMT與不同免疫檢查點分子的激活有關,包括TIM-3和PD-L1。由于CCL15特異性招募的CCR1+CD14+單核細胞可使TIM-3、PD-L1表達水平明顯升高[6],其中TIM-3具有促進腫瘤細胞遷移和侵襲的能力,在HCC的轉移中起著重要作用,是EMT的潛在誘導劑[31];PD-L1在維持的EMT狀態(tài)中起著重要作用,而EMT過程又可上調PD-L1表達,PD-L1和EMT之間的雙向調節(jié)在腫瘤免疫逃逸中起關鍵作用[32]。因此在HCC進程中,CCL15過表達能夠激活EMT形成的相關通路,或增加誘導EMT形成的相關因子表達,促使腫瘤細胞發(fā)生EMT,改變HCC腫瘤微環(huán)境,從而造成免疫逃逸并加速腫瘤轉移。
研究顯示,在由HBV引發(fā)的肝細胞癌中,CCL15表 達 與 血 清HBX水 平 呈 明 顯 正 相 關[33]。HBX與CCL15協(xié)同作用于HCC的腫瘤微環(huán)境,激活相同的致癌通路與細胞因子,共同造成機體免疫逃避,促進HCC的侵襲、轉移。
4.1 CCL15與HBX對腫瘤微環(huán)境中腫瘤壞死因子α(TNF-α)的影響HBX蛋白可能通過增加內源性PKC活化子1,2-二?;视停せ頝F-κB,上調巨噬細胞分泌TNF-α[33];或激活ERK通路,使AP-1活化并進入核內,再與AP-1結合位點結合,啟動TNF-α基因轉錄[34]。因TNF-α可促進HCC中活化的CCR1+CD14+單核細胞生成CCL15,而CCL15又可激活ERK、NF-κB信號通路[6],因此HBX與CCL15可形成一種相互促進的信號環(huán)路,來增加腫瘤微環(huán)境中TNF-α表達。TNF-α能夠通過瞬時受體電位通道促使Ca2+從細胞外流入細胞內,從而激活鈣蛋白酶/IAP/Caspase-3信號通路促進HCC細胞凋亡[35]。但也有證據(jù)表明,TNF-α是炎癥的核心介質,在慢性炎癥向惡性腫瘤發(fā)展的過程中提供分子聯(lián)系,其在HCC組織中的表達明顯高于正常肝臟組織,并可促進HCC的侵襲和轉移[36];進一步研究顯示,CCL15表達與患者的預后呈負相關,具有促HCC發(fā)展的作用。綜上所述,CCL15與HBX協(xié)同促進TNF-α表達對HCC腫瘤微環(huán)境的影響還有待進一步探討。
4.2 CCL15與HBX對腫瘤微環(huán)境中信號通路的影響HBX可以激活AKT途徑從而抑制肝細胞的凋亡,促進HBV的持續(xù)復制以及肝癌的發(fā)展[37],且HBX可能通過活化NF-κB、JAK/STAT信號通路中的某些核心因子上調肝癌細胞中PD-L1的表達[38]。研究表明,CCL15能夠激活腫瘤微環(huán)境中的AKT、NF-κB、STAT信 號 通 路,且 由CCL15所 招 募 的CCR1+CD14+單核細胞中,PD-L1表達水平明顯升高[6]。因此CCL15與HBX協(xié)同作用于HCC腫瘤微環(huán)境,共同促進乙肝病毒的復制,并通過高度上調PD-L1表達,使微環(huán)境中的免疫功能受到抑制,進一步加強HBV的復制能力,造成腫瘤的侵襲與發(fā)展。
綜上所述,趨化因子CCL15在HCC患者肝臟組織中高表達,且在HCC侵襲和轉移過程中具有促進作用。CCL15過表達能夠通過招募多種白細胞造成HCC的免疫抑制、促進血管生成、誘導發(fā)生EMT,同時還與HBX協(xié)同作用,共同影響HCC腫瘤微環(huán)境,促進腫瘤進展?,F(xiàn)有的研究對CCL15在HCC發(fā)生發(fā)展過程中作用于腫瘤微環(huán)境的機制有了初步了解,為臨床HCC的治療提供了新方向。未來CCL15有望作為HCC的血清檢查標志物以及臨床診斷和治療HCC的新靶點,為更多的HCC患者帶來希望。