徐晟瑤，趙麗

（中國藥科大學 基礎醫(yī)學與臨床藥學學院，江蘇南京 211300）

結腸炎相關的結直腸癌是由慢性結腸炎發(fā)展而來，可導致10%～15%的患者死亡[1]。眾所周知，慢性炎癥對于腫瘤的發(fā)生是高風險因素，患有克羅恩病或者潰瘍性結腸炎的炎癥性腸病的患者發(fā)展成結腸炎相關的結直腸癌的概率是其他健康患者的2～3倍[2]。在炎性微環(huán)境中，炎性細胞因子將引起相應抑癌基因突變以及轉錄因子和信號通路的激活，比如DNA的損傷以及重要基因（p53、scr、K-ras、β-catenin以及APC等）的突變，從而引起相應轉錄因子和信號傳導通路的改變，促進腸上皮細胞的異常增殖，促進腫瘤的發(fā)生[3-4]。

免疫細胞作為結腸炎相關的結直腸癌腫瘤炎癥微環(huán)境的重要組成部分，對腫瘤的發(fā)生和發(fā)展有著復雜且多樣的作用。巨噬細胞在腫瘤微環(huán)境中將會產(chǎn)生活性氧和活性氮，從而促進結腸炎相關的結直腸癌的發(fā)生與發(fā)展；而CD8+T細胞可防止與結腸炎相關的結直腸癌的發(fā)生與發(fā)展[5]。腸道菌群對于維持腸道穩(wěn)態(tài)以及保護人類免受病原體的侵害起著重要作用，腸道菌群的失衡是導致結腸炎發(fā)生的一個重要原因，在結腸炎相關的結直腸癌發(fā)展進程中，腸道菌群的變化是結腸炎相關的結直腸癌惡化的一個重要誘因[6]。

本綜述將聚焦細胞因子和趨化因子、免疫細胞以及腸道菌群等對結腸炎相關的結直腸癌中發(fā)生發(fā)展不同階段的作用，為預防和治療結腸炎相關的結直腸癌提供相應的思路。

1 炎癥細胞因子

1.1 促癌細胞因子

某些炎性細胞因子，如白介素1β（Interleukin 1β，IL-1β）、白介素6（IL-6）、白介素17（IL-17）以及腫瘤壞死因子α（Tumor Necrosis Factor α，TNF-α）、核因子-κB（Nuclear Factor κB，NF-κB）、生長轉化因子-β（Transforming Growth Factor β，TGF-β），在結腸炎以及結腸炎相關的結直腸癌中都是高表達，能夠促進結腸炎相關的結直腸癌的發(fā)生，加快腫瘤發(fā)展進程。

白介素家族來源于巨噬細胞和單核細胞，白介素1家族主要以IL-1β的形式在胃腸道黏膜細胞中表達，促進胃腸道炎癥；近期有文獻報道，可以通過削弱巨噬細胞依賴的IL-6的分泌從而阻斷IL-1β的激活，進而減少結腸炎相關的結直腸癌的發(fā)生[7]。張曉坤教授的相關研究表明，截短維生素A受體α（truncated Retinoid X Receptor-alpha，tRXRα） 可以與胞漿內(nèi)腫瘤壞死因子受體相關因子6（TNF Receptor Associated Factor 6，TRAF6）蛋白結合，并促進TRAF6蛋白泛素化，從而激活IL-6/STAT3（Signal Transducer and Activator of Transcription 3，信號轉導子和轉錄激活子3）信號通路，促進結腸炎相關的結直腸癌的發(fā)生[8]。IL-6也可通過增強血管上皮生長因子（Vascular Endothelial Growth Factor，VEGF）的表達促進結直腸癌細胞中的腫瘤血管生成[9]。IL-17是促進結腸炎的重要因子，可激活負責免疫反應的STAT3，在T細胞的募集中發(fā)揮重要作用；同時IL-17會誘導小鼠免疫細胞Th17（濾泡輔助性T細胞）的凋亡，破壞Treg（調(diào)節(jié)性T細胞）/Th17的平衡，促進結腸炎相關的結直腸癌的發(fā)生發(fā)展[10-11]。通過IL-17-STEAP4（6-Transmembrane Epithelial Antigens of the Prostate 4，6-前列腺跨膜上皮抗原4）-XIAP（X-Linked Inhibitor of Apoptosis Protein，X連 鎖 凋亡抑制蛋白）軸，誘導炎癥反應中銅的吸收來促進結腸炎相關的結直腸癌的發(fā)展[12]。IL-8主要參與三條信號通路的轉導：IL-8通過激活磷脂酰肌醇3-激酶（Phosphatidylinositide 3-Kinases，PI3K），促進底物蛋白激酶B（Akt）的磷酸化，在調(diào)節(jié)細胞存活、遷移及血管生成中起著關鍵作用；其余信號通路包括絲裂原活化蛋白激酶（Mitogen-Activated Protein Kinase，MAPK）級聯(lián)信號通路以及遷移相關的磷脂酶C（Phospholipase C，PLC）依賴的蛋白激酶C（Protein Kinase C，PKC）信號通路。此外，非受體酪氨酸激酶Src和FAK的活化也有助于IL-8介導的癌細胞增殖、存活和化學抗性，Rho-GTPases也參與IL-8誘導的癌細胞遷移和侵襲[13]。IL-4產(chǎn)生于免疫細胞Th2中，對T細胞、B細胞具有廣泛的作用。在結腸炎相關的結直腸癌中，IL-4與STAT6的異常激活相關，可促進結直腸癌腫瘤細胞的轉移。同時，上游miR-195/NOTCH軸調(diào)節(jié)的IL-4的分泌可激活M2樣腫瘤相關巨噬細胞的募集和極化來促進腫瘤細胞的快速生長[14]。IL-22也是一類重要的具有促瘤作用的白介素家族因子，其主要信號轉導靶標是STAT1、STAT3、STAT5，他們可以通過JAK激酶1（Janus Kinase 1，JAK1）和酪氨酸激酶2（Tyrosine Kinase 2，TYK2）的磷酸化而被激活，IL-22還誘導MAPK、NF-κB以及PI3K-Akt-mTOR（mammalian Target Of Rapamycin，哺乳動物雷帕霉素靶蛋白）信號通路的激活。

TNF-α是一類由單核細胞和巨噬細胞分泌的促炎因子，其表達升高與腸上皮細胞的增殖、炎癥反應和結腸炎相關的結直腸癌發(fā)生發(fā)展息息相關。TNF-α可誘導細胞產(chǎn)生過多活性氧（Reactive Oxygen Species，ROS），引起DNA損傷和抑癌基因突變，誘導內(nèi)皮細胞增殖，促進VEGF的表達進而促進結腸炎相關的結直腸癌的血管生成；也可刺激TGF-β誘導的上皮間質(zhì)轉化（Epithelial-Mesenchymal Transition，EMT），通過誘導相關金屬基質(zhì)蛋白酶的表達促進腫瘤的侵襲轉移[15]。一項重要的研究發(fā)現(xiàn)，NOD樣受體熱蛋白結構域相關蛋白3（NOD-like Receptor Thermal Protein Domain Associated Protein 3，NLRP3）炎癥小體在腸癌患者陽性組織中過度表達，且NLRP3炎癥小體的這種高表達與較短的壽命和較差的預后相關，其過度表達是結直腸癌細胞EMT的先決條件[16]。

1.2 抑癌細胞因子

在炎性結直腸癌發(fā)生發(fā)展過程中，部分白介素家族也有抗腫瘤活性。IL-10是一類參與細胞免疫應答的重要白介素家族之一，可參與免疫細胞Th1向Th2轉變過程，可以抑制炎癥反應以及維持胃腸道穩(wěn)態(tài)。相關報道證實，IL-10缺陷小鼠可在腸道感染時自發(fā)形成結腸炎相關的結直腸癌，而外源性施加IL-10可預防這一過程[17]。IL-2在結腸炎相關的結直腸癌的進展之前也起著重要的抑癌作用。IL-2作為重要的細胞因子，可以通過激活T細胞和NK細胞來誘導T細胞介導的免疫反應，并參與調(diào)節(jié)性T細胞的發(fā)展；NK細胞是消除結直腸癌細胞而無需事先免疫的關鍵抗腫瘤主要效應物，而與炎癥相關的結直腸癌患者NK細胞的表型和功能異常改變導致免疫反應受限，并與低存活率相關[18]。

1.3 雙向細胞因子

某些細胞因子在結直腸癌發(fā)生發(fā)展過程中具有雙向作用，既可以促進結腸炎相關的結直腸癌的發(fā)展，又可以抑制與結腸炎相關的結直腸癌的發(fā)展。IL-33在促進結腸炎相關的結直腸癌進程中具有重要作用，其可以通過募集CD11b+GR1+、CD11b+F4/80+骨髓細胞以及巨噬細胞進而重塑腫瘤微環(huán)境[19]，并激活上皮下肌成纖維細胞（Subepithelial Myofibroblasts，SEMFs）和肥大細胞，改變Tregs的表型，從而促進結腸炎相關的結直腸癌的發(fā)展[20]。IL-33可影響內(nèi)皮細胞以促進血管生成，并激活NANOG、NOTCH3和OCT3/4等基因以增強結直腸癌腫瘤細胞的干性[21]。隨著對IL-33研究的深入，發(fā)現(xiàn)IL-33也可抑制結腸炎相關的結直腸癌的進展。有研究證實，IL-33可激活腸間質(zhì)細胞中的NF-κB信號通路并誘導非造血細胞中γ干擾素（Interferon-γ，IFN-γ）基因的表達，從而促進結腸炎相關的結直腸癌[22]。IL-33的受體ST2可以減少Treg的浸潤并增加CD8+T細胞，從而抑制與結腸炎相關的結直腸癌[23]。

2 免疫細胞

2.1 先天免疫細胞

先天免疫細胞（如巨噬細胞、樹突狀細胞和中性粒細胞）可通過模式識別受體（Pattern Recognition Receptor，PRR）啟動快速固有免疫反應，以調(diào)節(jié)宿主-微生物相互作用以及細胞因子的產(chǎn)生。

2.1.1 巨噬細胞

巨噬細胞是分泌促炎因子的主要細胞之一，促進巨噬細胞自噬可抑制含有NLRP3的炎性小體的NOD樣受體家族pyrin結構域的啟動和激活，從而抑制促炎性細胞因子（如IL-1β和IL-18）的成熟，進而抑制結腸炎[24]。但是在與結腸炎相關的結直腸癌中，促進腸上皮巨噬細胞的自噬可以通過降解NLRP3炎癥小體以及抑制M2受體極化從而預防腫瘤發(fā)生[25-27]。而與腫瘤細胞相關的巨噬細胞（Tumor-Associated Macrophage，TAM）中，促進其自噬對于結腸炎相關的結直腸癌的發(fā)展是復雜的：一方面，誘導TAM的自噬可抑制結直腸癌細胞對放療的耐受并誘導細胞凋亡，表明誘導TAM自噬可以提高放療敏感性[28]；但另一方面，組織蛋白酶S（Cathepsin S，Cat S）介導的TAM自噬誘導TAM的M2型極化，導致結腸癌的發(fā)展[29]。

2.1.2 其他先天免疫細胞

其他免疫細胞，如中性粒細胞和NK細胞，在結腸炎相關的結直腸癌中也發(fā)揮重要作用。誘導與腫瘤相關的中性粒細胞（Tumor-Associated Neutrophil，TAN）的自噬會誘導結直腸癌細胞產(chǎn)生促轉移的腫瘤抑制素M（Oncostatin-M，OSM）和金屬基質(zhì)蛋白酶9（Matrix Metalloproteinases 9，MMP9），促進結腸炎相關的結直腸癌的侵襲轉移[30]。先前的研究表明，缺氧誘導的自噬通過選擇性降解促凋亡蛋白顆粒酶B（Granzyme，Gz-B），降低癌細胞對NK介導的凋亡的敏感性。體內(nèi)數(shù)據(jù)證實了在癌細胞中通過NK細胞靶向自噬促進癌細胞清除從而抑制腫瘤發(fā)展進程，在黑色素瘤和腎細胞癌中也觀察到類似的結果[31]。樹突狀細胞（Dendritic Cell，DC）是先天免疫系統(tǒng)中專業(yè)抗原呈遞細胞，可以使抗原特異性T細胞產(chǎn)生重要的免疫應答，對于腫瘤的檢測及復發(fā)具有重要意義[32]。DC對于炎癥反應及結腸炎相關的結直腸癌的發(fā)生發(fā)展同樣起著重要的作用，在結腸炎模型中，自噬缺陷型DC與溶酶體異常和細胞骨架不良有關，并且與細胞黏附增加和遷移減少相關，從而加重了結腸炎[33]。

2.2 適應性免疫細胞

2.2.1 抗原呈遞細胞

與先天性免疫反應類似，適應性免疫反應，尤其是細胞免疫反應，在結腸炎相關的結直腸癌的發(fā)生發(fā)展中也起著至關重要的作用。適應性免疫系統(tǒng)包括抗原呈遞細胞（Antigen-Presenting Cell，APC）識別致病或腫瘤相關肽及其在主要組織相容性復合體（Major Histocompatibility Complex，MHC）分 子 上的呈現(xiàn)，包括專業(yè)APC（如巨噬細胞、B細胞）和其他非專業(yè)APC。為此，MHCⅠ類分子由CD8+T細胞上的T細胞受體（T Cell Receptor，TCR）識別，而MHCⅡ類分子則由CD4+T細胞上的TCR識別。

2.2.2 效應T細胞

T細胞被激活并分化為多種效應T細胞，包括Th細胞（Th1、Th2、Th17細胞）、Tregs和細胞毒性T細胞。Th1、Th2和Th17細胞可產(chǎn)生促炎性細胞因子，如 IL-2、INF-γ、IL-5、IL-13和 IL-17A；而Tregs產(chǎn)生抗炎細胞因子，如IL-10和TGF-β；細胞毒性T細胞則釋放穿孔素和顆粒酶，導致感染或惡性細胞的凋亡[34-35]。具有自噬缺陷（例如VPS34缺失）的免疫T細胞線粒體功能缺失，會促進細胞內(nèi)ROS水平的增加，增加了促凋亡基因BCL-2家族中相關基因的表達以及效應T細胞的凋亡，同時VPS34敲除導致的自噬障礙的免疫T細胞其外周平衡也遭到了破壞[36]。此外，ATG5和Beclin1部分缺失的免疫T細胞將導致其對TCR刺激的敏感性下降，CD4+T細胞和CD8+T細胞增殖效率低下且免疫功能受損[37-38]。適應性免疫細胞的自噬可以調(diào)節(jié)與炎癥相關的疾病，例如結腸炎和結腸炎相關的結直腸癌。抑制鞘氨醇-1-磷酸受體 4（Sphingosine-1-Phosphate Receptor 4，S1PR4）可通過CD8+T細胞擴增減少結腸炎相關的結直腸癌腫瘤生長并改善化療效果[39]。IL-37通過SIGIRR介導的細胞毒性T細胞功能障礙促進結腸炎相關的癌變[40]，并且據(jù)相關報道，抑制ID減少了Kyn/AhR介導的Treg分化，并且可能是預防和治療炎癥相關結腸癌的有效策略[41]。

綜上可知，維持T細胞的穩(wěn)態(tài)，消除病原微生物，維持促炎性T細胞和抗炎性T細胞之間的平衡并維持免疫監(jiān)視，可共同抑制結腸炎甚至結腸炎相關的結直腸癌的發(fā)展。

3 腸道菌群

腸道菌群作為腸道微環(huán)境的重要組成部分，對促進食物吸收、調(diào)節(jié)胃腸道免疫反應及調(diào)節(jié)代謝具有重要作用[42]。由于結腸炎相關的結直腸癌直接暴露于腸道菌群中，腸道微生物在結腸炎相關的結直腸癌中的作用得到廣泛關注與研究。

研究表明，腸道菌群在調(diào)節(jié)患者對抗腫瘤藥物，特別是化療與免疫療法的調(diào)節(jié)中具有重要作用。腸道菌群對藥物吸收及藥效、激活免疫應激反應等方面起調(diào)節(jié)作用從而影響腫瘤治療[43]。在過去的幾十年中，已經(jīng)確定了腸道菌群失調(diào)和結腸炎相關的結直腸癌之間的許多關聯(lián)，最近的研究提供了因果關系的機制證據(jù)[44]。有相關研究檢測分析人類結腸腺癌樣本和附近正常結腸組織的微生物群落發(fā)現(xiàn)，大腸癌組織的微生物多樣性降低，包括某些細菌屬的減少，如梭狀芽孢桿菌和類桿菌[45]。腸道菌群中某些菌種，如丙酸桿菌等，可產(chǎn)生短鏈脂肪酸（Short Chain Fatty Acids，SCFAs）物質(zhì)，如丙酸鹽、丁酸鹽等，這些物質(zhì)除了可以作為能源物質(zhì)參與代謝外，還被證明是免疫系統(tǒng)激活、細胞增殖和死亡以及脂肪合成的分子信號，參與維持腸上皮細胞完整性[46]。

同時，某些特定的腸道菌群菌屬對腫瘤的發(fā)生發(fā)展起重要的促進作用。pks+大腸桿菌是目前研究最廣泛的基因毒素產(chǎn)生菌之一。pks+產(chǎn)生一種叫做大腸桿菌素的環(huán)調(diào)節(jié)蛋白毒素，這種毒素在體外會導致DNA雙鏈斷裂、染色體畸變和細胞周期停滯[47-48]。在DEJEA等的研究中，pks+大腸桿菌與腸毒性脆弱類 桿 菌（EnterotoxigenicBacteroidesfragilis，ETBF）協(xié)同作用，導致大腸癌小鼠模型的DNA損傷增加和腫瘤形成[49]。調(diào)節(jié)腸道微生物代謝亦可影響結腸炎相關的結直腸癌的發(fā)生發(fā)展，吳茱萸堿（Evodiamine，EVO）對結腸炎相關的結直腸癌的保護性治療作用是通過調(diào)節(jié)腸道菌群代謝物和結腸上皮信號通路來抑制腸道炎癥-癌癥的發(fā)展[50]。

4 其他

隨著對結腸炎相關的結直腸癌研究的深入，其他腸道炎癥微環(huán)境的作用也開始得到重視并展開相關研究。研究發(fā)現(xiàn)，腸上皮細胞的糖皮質(zhì)激素受體（Glucocorticoid Receptor，GR）而非整個腸組織的GR可促進結腸炎相關的結直腸癌[51]；在對與腫瘤相關成纖維細胞（Cancer Associated Fibroblasts，CAF）的研究中，高表達黑色素瘤細胞黏附分子（Melanoma Cell Adhesion Molecule，MCAM）的CAF可通過促進巨噬細胞的極化促進結腸癌的發(fā)展[52]。高表達瞬時受體電位香草酸亞型4（Tansient Receptor Potential Vanilloid 4，TRPV4）的血管內(nèi)皮細胞有助于小鼠結腸炎相關的結直腸癌的發(fā)生發(fā)展[53]。

針對miRNA在結腸炎相關的結直腸癌中的作用已有諸多報道，如miRNA-21可通過STAT3以及抑制PDPC4/TNF-α發(fā)揮其促癌作用[54]，而miRNA-45則通過白介素20受體IL-20 RA介導的JAK1通路調(diào)節(jié)STAT3，在結腸癌中充當腫瘤抑制因子[55]。

5 結語

總之，細胞因子和趨化因子、免疫細胞以及腸道菌群等在結腸炎相關的結直腸癌的發(fā)生發(fā)展中有著重要的作用，但具體所發(fā)揮的抑癌或促癌作用取決于腫瘤發(fā)生發(fā)展的不同階段以及腫瘤微環(huán)境。結腸炎相關的結直腸癌的發(fā)生發(fā)展分為多個階段并且受到腫瘤微環(huán)境的調(diào)控，僅僅將某種免疫細胞、某種炎性因子作為靶點是遠遠不夠的，必須將結腸炎相關的結直腸癌的發(fā)展階段以及微環(huán)境整個考慮在內(nèi)，探究其作為靶點的意義。鑒于腫瘤微環(huán)境中細胞因子以及趨化因子、免疫細胞以及腸道菌群的物種多樣性和功能多樣性，針對某個特定靶點的藥物開發(fā)研究轉變到臨床實踐需要很長的時間。