引用本文: 凌煜瑋, 康驊. 腫瘤相關成纖維細胞在腫瘤微環境中免疫調節作用的研究現狀. 中國普外基礎與臨床雜志, 2020, 27(12): 1593-1597. doi: 10.7507/1007-9424.202003104 復制
腫瘤微環境在腫瘤的發生、發展及轉移過程中發揮著重要的作用[1-2]。腫瘤微環境由腫瘤細胞和腫瘤細胞外基質構成,而腫瘤相關成纖維細胞(cancer associated fibroblasts,CAFs)是腫瘤細胞外基質中最主要的細胞成分,參與細胞外基質成分的生成和沉積,調節上皮細胞轉化及免疫應答,參與內穩態的調節,同時對腫瘤的發生和發展產生重要的影響[3-7]。筆者現對 CAFs 及其對腫瘤微環境免疫作用的研究現狀作一綜述。
1 CAFs 的標志物及分型
傳統意義上,將 CAFs 定義為癌周陽性表達 α-平滑肌肌動蛋白(α-SMA)的梭形成纖維細胞[8];目前除根據細胞形態外,主要依據成纖維細胞 α-SMA 陽性表達來判定 CAFs。但是 α-SMA 并非是 CAFs 的特異性表達蛋白,也可見于血管周細胞、平滑肌細胞等[9]。另有文獻[10]指出,CAFs 可高表達 p53、平足蛋白、CD10、成纖維細胞活化蛋白(fibroblast activation protein,FAP)、基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases,MMPs)、固生蛋白-C、血小板衍生生長因子受體 α/β(platelet-derived growth factor α/β,PDGFRα/β)、波形蛋白、整合素 α11、CD90 等,而低表達小窩蛋白-1(caveolin-1,Cav-1)。Costa 等[11]根據 CAFs 的蛋白表達提出了的 4 種分型,見表 1。

2 CAFs 的來源
CAFs 可能來源于固有的成纖維細胞,將成纖維細胞、血管平滑肌細胞和血管周細胞從乳腺癌標本中分離并提取,然后分別與乳腺癌細胞共培養,發現成纖維細胞更容易向高表達 α-SMA 的 CAFs 表型分化[12]。轉化生長因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)和基質細胞衍生因子-1(stromal cell derived factor-1,SDF-l)可誘導和維持成纖維細胞向 CAFs 表型分化[13]。CAFs 亦可能來源于骨髓間充質干細胞,將人骨髓間充質干細胞用 MDA-MB-231 乳腺癌細胞條件培養液培養 30 d 后,最終可導致其向高表達 α-SMA、波形蛋白、成纖維細胞表面蛋白和 SDF-1 的成肌纖維細胞表型分化[14]。同時骨橋蛋白可以通過激活轉錄因子和人髓樣鋅指結構,誘導骨髓間充質干細胞產生 TGF-β,使骨髓間充質干細胞分化為 CAFs[15]。上皮間質轉化或內皮間質轉化不僅是腫瘤進展過程中的重要步驟,也是 CAFs 產生的重要過程,甚至在非腫瘤環境中,也可能經此途徑產生 CAFs[3]。也有文獻[16]報道乳腺脂肪組織來源的干細胞也可分化為 CAFs。CAFs 來源的多樣性導致其在腫瘤組織中表現出高度的異質性,發揮各種調節功能。
3 CAFs 在腫瘤微環境中的免疫調節作用
在組織微環境中,免疫系統、成纖維細胞和免疫細胞之間存在復雜的相互作用。在正常的組織創傷修復過程中,這種相互作用是一過性的,若組織中的炎癥反應因各種原因未能消退而遷延時則會發展為慢性及病理性疾病,會大大增加腫瘤的發生風險[17]。在腫瘤微環境中,免疫細胞在會獲得并維持激活的炎性表型,形成腫瘤炎性微環境。在腫瘤發生初期,機體的非特異性和特異性免疫機制均可有效阻止細胞的轉化和增殖,清除異常細胞;隨著腫瘤進展,盡管腫瘤組織中存在大量的免疫細胞,但不能產生有效的抗腫瘤相關免疫應答,相反會誘導某些免疫細胞發揮免疫抑制作用[18]。當染色體突變和表觀遺傳學改變累積至一定程度后,腫瘤細胞會影響免疫細胞的增殖,也可通過主要組織相容性復合物-Ⅰ類分子表達下調導致的抗原提呈異常、抑制 NKG2D 導致的 NK 細胞和 CD8+細胞功能障礙等機制逃逸宿主抗瘤免疫,亦或直接通過 Fas 配體和腫瘤壞死因子(TNF)相關的凋亡誘導配體介導的細胞毒效應使免疫細胞凋亡,此過程稱為腫瘤免疫編輯[19]。
腫瘤免疫耐受機制由腫瘤微環境中多種細胞參與,其中 CAFs 可對腫瘤微環境免疫應答產生直接和間接作用,參與特異性和非特異性免疫的調節。有研究[20]認為,CAFs 可以通過 IL-6、CXC趨化因子配體9(CXCL9)和 TGF-β 發揮免疫抑制作用;此外,其他促炎因子包括 IL-1β、IL-8、IL-10、TNF-α、單核細胞趨化蛋白-1(MCP-1/CCL2)、SDF-1/CXCL12 及 β型干擾素(IFN-β)也可由 CAFs 產生,發揮多種免疫效應,影響免疫細胞的募集、轉化,產生對免疫微環境的直接作用。間接作用包括參與腫瘤微環境中腫瘤細胞外基質重構、調節腫瘤組織中細胞代謝等,進而影響免疫細胞的功能。
3.1 CAFs 對腫瘤微環境免疫細胞的直接作用
3.1.1 CAFs 對非特異性免疫細胞的直接作用
CAFs 與腫瘤細胞共培養時可產生 MCP-1/CCL2,影響巨噬細胞向腫瘤微環境的募集過程,還可分泌 IL-6 和 SDF-1,誘導巨噬細胞向 M2 表型轉化[21-22]。M2 型巨噬細胞可以加速組織修復和組織生長,參與腫瘤生長、腫瘤微環境中血管生成、上皮間質轉化過程、免疫逃逸、腫瘤侵襲轉移和干性的維持[23]。M2 型活化巨噬細胞可釋放 TGF-β,反之促進 CAFs 的形成和維持,CAFs 和 M2 型巨噬細胞還可共同產生 MMPs、TGF-β、環氧合酶-2、吲哚胺 2,3 雙加氧酶和 IL-6,共同營造促瘤微環境[24]。相比正常成纖維細胞,CAFs 不僅可以通過 MCP-1 和 SDF-1 募集單核細胞,還可以促進單核細胞分化為高表達 IL-10 的 M2 型巨噬細胞,發揮免疫抑制作用[25]。CAFs 與腫瘤細胞共培養時,CCL7、CXCL1、CXCL2、CXCL8 的表達水平均上調,這些趨化因子會促進髓源性抑制細胞的募集[26]。在前列腺癌中,CAFs 在雌激素誘導下,可以產生 CXCL12,募集肥大細胞進入腫瘤微環境,而肥大細胞又可以分泌類胰蛋白酶,促進 CAFs 誘導前列腺上皮細胞的形態轉化[27]。中性粒細胞和 NK 細胞也參與非特異性免疫過程,目前對于中性粒細胞的研究相對較有限,Cheng 等[28]發現,在肝細胞癌中,CAFs 通過 IL-6 誘導中性粒細胞中 STAT3 通路的激活,并可通過程序性死亡受體-1/程序性死亡受體配體-1(PD-1/PD-L1)信號通路介導,損害 T 細胞的功能。CAFs 可以與 M2 型巨噬細胞協同抑制 NK 細胞的功能[29],CAFs 產生的 TGF-β 可抑制 NK 細胞 IFN-γ 的表達,阻礙輔助性 T 細胞(Th 細胞)1 的分化過程,也可抑制 NK 細胞活化受體如 NKG2D、NKp6、NKp44 和 NKp30 的表達[30]。NKG2D 對 NK 細胞的激活至關重要,MICA/B 作為 NKG2D 的配體,可被 CAFs 分泌的 MMPs 抑制表達,進一步降低了 NK 細胞依賴于 NKG2D 的細胞毒活性[31]。
3.1.2 CAFs 對特異性免疫細胞的直接作用
Th 細胞包括 Th1 和 Th2 細胞。Th1 細胞參與細胞免疫并延緩超敏反應的發生,Th2 細胞協助 B 細胞分化成為可分泌抗體的細胞參與體液免疫。CAFs 參與了 Th1 和 Th2 細胞平衡狀態的調節,如 CAFs 可以分泌胸腺基質淋巴細胞生成素促進 Th2 細胞的極化[32];抑制 FAP+ CAFs 細胞后,可以促進 Th2 細胞向 Th1 細胞轉化,增加 IL-2 和 IL-7 的表達,抑制腫瘤相關巨噬細胞和調節 T 細胞的功能,激活細胞毒 T 淋巴細胞,逆轉腫瘤微環境中的免疫抑制效應[33]。CAFs 分泌的 TGF-β 可影響樹突狀細胞的生物學行為,抑制樹突狀細胞的遷移能力,進而阻礙抗原的轉運和提呈過程[34],同時可引起 MHC-Ⅱ類分子和共刺激分子 CD80、CD40 和 CD86 的下調,減少 TNF-α、IFN-α、IL-12 和 CCL5/RANTES 的產生[35],進而抑制抗腫瘤免疫過程。近年來也發現 CAFs 參與抗原交叉提呈過程[36],通過 PD-L2 和 Fas 配體介導的抗原特異、抗原依賴途徑殺傷 CD8+ T 淋巴細胞,從而使腫瘤細胞逃脫免疫系統的攻擊[37]。CAFs 分泌的 IL-6 也可增加腫瘤微環境中調節 T 細胞的數量[38]。Costa 等[11]發現,CAF-S1 可增強調節 T 細胞的功能,并阻止效應 T 細胞的增殖。CAFs 產生的 TGF-β 可誘導 CD8+ T 細胞表達 FOXP3,可使 CD8+ T 細胞向調節 T 細胞轉化[39]。調節 T 細胞中還有一類表達 CD25-、FOXP3-、IL-10+、CD122+的細胞,可直接抑制 CD4+ T 細胞的增殖[40]。CAFs 來源的 TGF-β 會抑制 Bcl-2 的表達,促進效應 T 細胞的凋亡[41],可以直接抑制細胞毒 T 淋巴細胞的功能,抑制多種細胞因子相關基因的表達[42],還可以使記憶 T 細胞中 T-bet 的表達水平降低,減弱記憶 T 細胞的功能[43]。
3.2 CAFs 對腫瘤微環境免疫應答的間接作用
3.2.1 CAFs 參與腫瘤微環境中細胞外基質重構而影響免疫應答
CAFs 參與影響腫瘤微環境中細胞外基質的重構,包括改變細胞外基質成分、調節血管生成、維持缺氧環境等機制,影響免疫細胞的浸潤和募集,抑制其免疫活性。在腫瘤的發生及發展過程中,常伴隨著細胞外基質的重構,腫瘤組織中細胞外基質的硬度往往高于正常組織中細胞外基質的硬度。CAFs 參與了細胞外基質的沉積和降解,與腫瘤細胞和免疫細胞共同調節細胞外基質成分如膠原和纖維蛋白,進而影響細胞外基質的強度和硬度[44]。細胞外基質的硬度與腫瘤的增殖、侵襲均相關,同時可影響藥物的轉運能力、降低腫瘤對放療的敏感性[45]。異常的細胞外基質可影響免疫細胞浸潤、分化、功能性活化等多種生物學行為。Chen 等[46]發現,在乳腺癌的肝轉移和肺轉移灶中,纖維化程度增高,并且缺少細胞毒 T 淋巴細胞浸潤,該效應與 CAFs 中 CXCL12/CXCR4 信號通路有關,纖維化提高了血管壓力,減少了細胞毒 T 淋巴細胞的浸潤。敲除成纖維細胞中調控透明質酸生成的基因,會顯著減少腫瘤微環境中巨噬細胞的數目[47]。CAFs 可向腫瘤微環境中釋放乳酸,促進髓源性抑制細胞的產生、維持腫瘤相關樹突狀細胞的未成熟狀態并抑制 NK 細胞的功能[48]。此外,CAFs 可提高糖分解代謝水平,使微環境中葡萄糖缺乏,使腫瘤細胞與細胞毒 T 細胞競爭能源物質,最終導致細胞毒 T 細胞的數量減少[37]。
3.2.2 CAFs 參與腫瘤微環境中血管生成而影響免疫應答
腫瘤組織由于較高的細胞代謝水平和相對缺乏的血管分布導致其處于一種缺氧的氧化應激狀態和酸性環境,從而抑制特異性或非特異性免疫細胞的功能,在此種環境下,缺氧誘導轉錄因子-1α 水平會升高,促進血管生成[49]。CAFs 可產生促血管生成因子如血管內皮生長因子等,促進腫瘤基質中血管生成[50];由 CAFs 分泌的 SDF-1 可募集 CXCR4 陽性表達的內皮祖細胞及具有促血管生成作用的巨噬細胞,也可促進新生血管的生成[51]。但是在腫瘤內形成的血管通透性較高,會導致腫瘤間質中靜水壓的升高,較高的靜水壓會抑制免疫細胞向腫瘤微環境浸潤[52]。
4 CAFs 與免疫治療
CAFs 與腫瘤微環境中免疫調節機制密切相關,它是腫瘤間質中的主要細胞群體,相對于腫瘤細胞而言,CAFs 具有更好的基因穩定性,其在免疫治療中的作用值得探索。在 4T1 小鼠轉移乳腺癌模型中,通過抗 FAP 的 DNA 疫苗靶向抑制腫瘤組織中 FAP+的 CAFs 可減少腫瘤相關巨噬細胞和髓源性抑制細胞的數量,增加樹突狀細胞和 CD8+ T 細胞的募集,從而逆轉腫瘤組織中的免疫抑制效應[33]。在肝癌中,CAFs 分泌的 IL-6 可以募集髓源性抑制細胞并上調 PD-L1 的表達,降低抗 PD-L1 的免疫治療效果,當抗 PD-L1 聯合抗 IL-6 治療時可提高腫瘤細胞對抗 PD-L1 治療的應答[53]。Fang 等[54]通過 CAFs 聯合 FAP 靶向與紫杉醇治療,可顯著抑制小鼠體內乳腺癌的生長。未來可能通過抗 CAFs 與化療或其他治療聯合,減弱腫瘤微環境重構引起的治療抵抗,以獲得更好的療效。Chen 等[46]研究發現,阻斷 CAFs 中 CXCL12/CXCR4 信號通路可減輕鼠轉移性乳腺癌模型的纖維化水平,降低了組織和血管壓力,提高細胞毒 T 淋巴細胞細胞浸潤,減輕了免疫抑制效應,從而提高了免疫治療的效果。
5 小結與展望
CAFs 作為腫瘤微環境中最重要的間質細胞,在腫瘤免疫調節過程中發揮著重要的作用。目前關于 CAFs 來源、特異性標志物、在腫瘤微環境中與各成分的相互作用、參與治療抵抗的機制雖然已有初步認識,以 CAFs 為靶點的靶向治療也有動物實驗嘗試并取得了一些備受鼓舞的結果,但是尚有許多問題需要解決,如:① 目前缺乏 CAFs 特異性的標志物,缺乏藥物追蹤的靶點;② CAFs 具有高度的異質性,如何區分不同的亞型,選擇合適的受體、標志物和治療靶點;③ CAFs 與腫瘤細胞及腫瘤微環境中其他成分存在復雜的相互作用關系,如何選擇關鍵的信號通路來確保治療的有效性。CAFs 今后能否作為腫瘤治療新的靶點,仍需更多的相關研究來證實。
重要聲明
利益沖突聲明:本文全體作者閱讀并理解了《中國普外基礎與臨床雜志》的政策聲明,我們沒有相互競爭的利益。
作者貢獻聲明:凌煜瑋負責文獻查閱收集、資料整理及文章撰寫;康驊負責綜述選題、資料整理及文章修改核對。
腫瘤微環境在腫瘤的發生、發展及轉移過程中發揮著重要的作用[1-2]。腫瘤微環境由腫瘤細胞和腫瘤細胞外基質構成,而腫瘤相關成纖維細胞(cancer associated fibroblasts,CAFs)是腫瘤細胞外基質中最主要的細胞成分,參與細胞外基質成分的生成和沉積,調節上皮細胞轉化及免疫應答,參與內穩態的調節,同時對腫瘤的發生和發展產生重要的影響[3-7]。筆者現對 CAFs 及其對腫瘤微環境免疫作用的研究現狀作一綜述。
1 CAFs 的標志物及分型
傳統意義上,將 CAFs 定義為癌周陽性表達 α-平滑肌肌動蛋白(α-SMA)的梭形成纖維細胞[8];目前除根據細胞形態外,主要依據成纖維細胞 α-SMA 陽性表達來判定 CAFs。但是 α-SMA 并非是 CAFs 的特異性表達蛋白,也可見于血管周細胞、平滑肌細胞等[9]。另有文獻[10]指出,CAFs 可高表達 p53、平足蛋白、CD10、成纖維細胞活化蛋白(fibroblast activation protein,FAP)、基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases,MMPs)、固生蛋白-C、血小板衍生生長因子受體 α/β(platelet-derived growth factor α/β,PDGFRα/β)、波形蛋白、整合素 α11、CD90 等,而低表達小窩蛋白-1(caveolin-1,Cav-1)。Costa 等[11]根據 CAFs 的蛋白表達提出了的 4 種分型,見表 1。

2 CAFs 的來源
CAFs 可能來源于固有的成纖維細胞,將成纖維細胞、血管平滑肌細胞和血管周細胞從乳腺癌標本中分離并提取,然后分別與乳腺癌細胞共培養,發現成纖維細胞更容易向高表達 α-SMA 的 CAFs 表型分化[12]。轉化生長因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)和基質細胞衍生因子-1(stromal cell derived factor-1,SDF-l)可誘導和維持成纖維細胞向 CAFs 表型分化[13]。CAFs 亦可能來源于骨髓間充質干細胞,將人骨髓間充質干細胞用 MDA-MB-231 乳腺癌細胞條件培養液培養 30 d 后,最終可導致其向高表達 α-SMA、波形蛋白、成纖維細胞表面蛋白和 SDF-1 的成肌纖維細胞表型分化[14]。同時骨橋蛋白可以通過激活轉錄因子和人髓樣鋅指結構,誘導骨髓間充質干細胞產生 TGF-β,使骨髓間充質干細胞分化為 CAFs[15]。上皮間質轉化或內皮間質轉化不僅是腫瘤進展過程中的重要步驟,也是 CAFs 產生的重要過程,甚至在非腫瘤環境中,也可能經此途徑產生 CAFs[3]。也有文獻[16]報道乳腺脂肪組織來源的干細胞也可分化為 CAFs。CAFs 來源的多樣性導致其在腫瘤組織中表現出高度的異質性,發揮各種調節功能。
3 CAFs 在腫瘤微環境中的免疫調節作用
在組織微環境中,免疫系統、成纖維細胞和免疫細胞之間存在復雜的相互作用。在正常的組織創傷修復過程中,這種相互作用是一過性的,若組織中的炎癥反應因各種原因未能消退而遷延時則會發展為慢性及病理性疾病,會大大增加腫瘤的發生風險[17]。在腫瘤微環境中,免疫細胞在會獲得并維持激活的炎性表型,形成腫瘤炎性微環境。在腫瘤發生初期,機體的非特異性和特異性免疫機制均可有效阻止細胞的轉化和增殖,清除異常細胞;隨著腫瘤進展,盡管腫瘤組織中存在大量的免疫細胞,但不能產生有效的抗腫瘤相關免疫應答,相反會誘導某些免疫細胞發揮免疫抑制作用[18]。當染色體突變和表觀遺傳學改變累積至一定程度后,腫瘤細胞會影響免疫細胞的增殖,也可通過主要組織相容性復合物-Ⅰ類分子表達下調導致的抗原提呈異常、抑制 NKG2D 導致的 NK 細胞和 CD8+細胞功能障礙等機制逃逸宿主抗瘤免疫,亦或直接通過 Fas 配體和腫瘤壞死因子(TNF)相關的凋亡誘導配體介導的細胞毒效應使免疫細胞凋亡,此過程稱為腫瘤免疫編輯[19]。
腫瘤免疫耐受機制由腫瘤微環境中多種細胞參與,其中 CAFs 可對腫瘤微環境免疫應答產生直接和間接作用,參與特異性和非特異性免疫的調節。有研究[20]認為,CAFs 可以通過 IL-6、CXC趨化因子配體9(CXCL9)和 TGF-β 發揮免疫抑制作用;此外,其他促炎因子包括 IL-1β、IL-8、IL-10、TNF-α、單核細胞趨化蛋白-1(MCP-1/CCL2)、SDF-1/CXCL12 及 β型干擾素(IFN-β)也可由 CAFs 產生,發揮多種免疫效應,影響免疫細胞的募集、轉化,產生對免疫微環境的直接作用。間接作用包括參與腫瘤微環境中腫瘤細胞外基質重構、調節腫瘤組織中細胞代謝等,進而影響免疫細胞的功能。
3.1 CAFs 對腫瘤微環境免疫細胞的直接作用
3.1.1 CAFs 對非特異性免疫細胞的直接作用
CAFs 與腫瘤細胞共培養時可產生 MCP-1/CCL2,影響巨噬細胞向腫瘤微環境的募集過程,還可分泌 IL-6 和 SDF-1,誘導巨噬細胞向 M2 表型轉化[21-22]。M2 型巨噬細胞可以加速組織修復和組織生長,參與腫瘤生長、腫瘤微環境中血管生成、上皮間質轉化過程、免疫逃逸、腫瘤侵襲轉移和干性的維持[23]。M2 型活化巨噬細胞可釋放 TGF-β,反之促進 CAFs 的形成和維持,CAFs 和 M2 型巨噬細胞還可共同產生 MMPs、TGF-β、環氧合酶-2、吲哚胺 2,3 雙加氧酶和 IL-6,共同營造促瘤微環境[24]。相比正常成纖維細胞,CAFs 不僅可以通過 MCP-1 和 SDF-1 募集單核細胞,還可以促進單核細胞分化為高表達 IL-10 的 M2 型巨噬細胞,發揮免疫抑制作用[25]。CAFs 與腫瘤細胞共培養時,CCL7、CXCL1、CXCL2、CXCL8 的表達水平均上調,這些趨化因子會促進髓源性抑制細胞的募集[26]。在前列腺癌中,CAFs 在雌激素誘導下,可以產生 CXCL12,募集肥大細胞進入腫瘤微環境,而肥大細胞又可以分泌類胰蛋白酶,促進 CAFs 誘導前列腺上皮細胞的形態轉化[27]。中性粒細胞和 NK 細胞也參與非特異性免疫過程,目前對于中性粒細胞的研究相對較有限,Cheng 等[28]發現,在肝細胞癌中,CAFs 通過 IL-6 誘導中性粒細胞中 STAT3 通路的激活,并可通過程序性死亡受體-1/程序性死亡受體配體-1(PD-1/PD-L1)信號通路介導,損害 T 細胞的功能。CAFs 可以與 M2 型巨噬細胞協同抑制 NK 細胞的功能[29],CAFs 產生的 TGF-β 可抑制 NK 細胞 IFN-γ 的表達,阻礙輔助性 T 細胞(Th 細胞)1 的分化過程,也可抑制 NK 細胞活化受體如 NKG2D、NKp6、NKp44 和 NKp30 的表達[30]。NKG2D 對 NK 細胞的激活至關重要,MICA/B 作為 NKG2D 的配體,可被 CAFs 分泌的 MMPs 抑制表達,進一步降低了 NK 細胞依賴于 NKG2D 的細胞毒活性[31]。
3.1.2 CAFs 對特異性免疫細胞的直接作用
Th 細胞包括 Th1 和 Th2 細胞。Th1 細胞參與細胞免疫并延緩超敏反應的發生,Th2 細胞協助 B 細胞分化成為可分泌抗體的細胞參與體液免疫。CAFs 參與了 Th1 和 Th2 細胞平衡狀態的調節,如 CAFs 可以分泌胸腺基質淋巴細胞生成素促進 Th2 細胞的極化[32];抑制 FAP+ CAFs 細胞后,可以促進 Th2 細胞向 Th1 細胞轉化,增加 IL-2 和 IL-7 的表達,抑制腫瘤相關巨噬細胞和調節 T 細胞的功能,激活細胞毒 T 淋巴細胞,逆轉腫瘤微環境中的免疫抑制效應[33]。CAFs 分泌的 TGF-β 可影響樹突狀細胞的生物學行為,抑制樹突狀細胞的遷移能力,進而阻礙抗原的轉運和提呈過程[34],同時可引起 MHC-Ⅱ類分子和共刺激分子 CD80、CD40 和 CD86 的下調,減少 TNF-α、IFN-α、IL-12 和 CCL5/RANTES 的產生[35],進而抑制抗腫瘤免疫過程。近年來也發現 CAFs 參與抗原交叉提呈過程[36],通過 PD-L2 和 Fas 配體介導的抗原特異、抗原依賴途徑殺傷 CD8+ T 淋巴細胞,從而使腫瘤細胞逃脫免疫系統的攻擊[37]。CAFs 分泌的 IL-6 也可增加腫瘤微環境中調節 T 細胞的數量[38]。Costa 等[11]發現,CAF-S1 可增強調節 T 細胞的功能,并阻止效應 T 細胞的增殖。CAFs 產生的 TGF-β 可誘導 CD8+ T 細胞表達 FOXP3,可使 CD8+ T 細胞向調節 T 細胞轉化[39]。調節 T 細胞中還有一類表達 CD25-、FOXP3-、IL-10+、CD122+的細胞,可直接抑制 CD4+ T 細胞的增殖[40]。CAFs 來源的 TGF-β 會抑制 Bcl-2 的表達,促進效應 T 細胞的凋亡[41],可以直接抑制細胞毒 T 淋巴細胞的功能,抑制多種細胞因子相關基因的表達[42],還可以使記憶 T 細胞中 T-bet 的表達水平降低,減弱記憶 T 細胞的功能[43]。
3.2 CAFs 對腫瘤微環境免疫應答的間接作用
3.2.1 CAFs 參與腫瘤微環境中細胞外基質重構而影響免疫應答
CAFs 參與影響腫瘤微環境中細胞外基質的重構,包括改變細胞外基質成分、調節血管生成、維持缺氧環境等機制,影響免疫細胞的浸潤和募集,抑制其免疫活性。在腫瘤的發生及發展過程中,常伴隨著細胞外基質的重構,腫瘤組織中細胞外基質的硬度往往高于正常組織中細胞外基質的硬度。CAFs 參與了細胞外基質的沉積和降解,與腫瘤細胞和免疫細胞共同調節細胞外基質成分如膠原和纖維蛋白,進而影響細胞外基質的強度和硬度[44]。細胞外基質的硬度與腫瘤的增殖、侵襲均相關,同時可影響藥物的轉運能力、降低腫瘤對放療的敏感性[45]。異常的細胞外基質可影響免疫細胞浸潤、分化、功能性活化等多種生物學行為。Chen 等[46]發現,在乳腺癌的肝轉移和肺轉移灶中,纖維化程度增高,并且缺少細胞毒 T 淋巴細胞浸潤,該效應與 CAFs 中 CXCL12/CXCR4 信號通路有關,纖維化提高了血管壓力,減少了細胞毒 T 淋巴細胞的浸潤。敲除成纖維細胞中調控透明質酸生成的基因,會顯著減少腫瘤微環境中巨噬細胞的數目[47]。CAFs 可向腫瘤微環境中釋放乳酸,促進髓源性抑制細胞的產生、維持腫瘤相關樹突狀細胞的未成熟狀態并抑制 NK 細胞的功能[48]。此外,CAFs 可提高糖分解代謝水平,使微環境中葡萄糖缺乏,使腫瘤細胞與細胞毒 T 細胞競爭能源物質,最終導致細胞毒 T 細胞的數量減少[37]。
3.2.2 CAFs 參與腫瘤微環境中血管生成而影響免疫應答
腫瘤組織由于較高的細胞代謝水平和相對缺乏的血管分布導致其處于一種缺氧的氧化應激狀態和酸性環境,從而抑制特異性或非特異性免疫細胞的功能,在此種環境下,缺氧誘導轉錄因子-1α 水平會升高,促進血管生成[49]。CAFs 可產生促血管生成因子如血管內皮生長因子等,促進腫瘤基質中血管生成[50];由 CAFs 分泌的 SDF-1 可募集 CXCR4 陽性表達的內皮祖細胞及具有促血管生成作用的巨噬細胞,也可促進新生血管的生成[51]。但是在腫瘤內形成的血管通透性較高,會導致腫瘤間質中靜水壓的升高,較高的靜水壓會抑制免疫細胞向腫瘤微環境浸潤[52]。
4 CAFs 與免疫治療
CAFs 與腫瘤微環境中免疫調節機制密切相關,它是腫瘤間質中的主要細胞群體,相對于腫瘤細胞而言,CAFs 具有更好的基因穩定性,其在免疫治療中的作用值得探索。在 4T1 小鼠轉移乳腺癌模型中,通過抗 FAP 的 DNA 疫苗靶向抑制腫瘤組織中 FAP+的 CAFs 可減少腫瘤相關巨噬細胞和髓源性抑制細胞的數量,增加樹突狀細胞和 CD8+ T 細胞的募集,從而逆轉腫瘤組織中的免疫抑制效應[33]。在肝癌中,CAFs 分泌的 IL-6 可以募集髓源性抑制細胞并上調 PD-L1 的表達,降低抗 PD-L1 的免疫治療效果,當抗 PD-L1 聯合抗 IL-6 治療時可提高腫瘤細胞對抗 PD-L1 治療的應答[53]。Fang 等[54]通過 CAFs 聯合 FAP 靶向與紫杉醇治療,可顯著抑制小鼠體內乳腺癌的生長。未來可能通過抗 CAFs 與化療或其他治療聯合,減弱腫瘤微環境重構引起的治療抵抗,以獲得更好的療效。Chen 等[46]研究發現,阻斷 CAFs 中 CXCL12/CXCR4 信號通路可減輕鼠轉移性乳腺癌模型的纖維化水平,降低了組織和血管壓力,提高細胞毒 T 淋巴細胞細胞浸潤,減輕了免疫抑制效應,從而提高了免疫治療的效果。
5 小結與展望
CAFs 作為腫瘤微環境中最重要的間質細胞,在腫瘤免疫調節過程中發揮著重要的作用。目前關于 CAFs 來源、特異性標志物、在腫瘤微環境中與各成分的相互作用、參與治療抵抗的機制雖然已有初步認識,以 CAFs 為靶點的靶向治療也有動物實驗嘗試并取得了一些備受鼓舞的結果,但是尚有許多問題需要解決,如:① 目前缺乏 CAFs 特異性的標志物,缺乏藥物追蹤的靶點;② CAFs 具有高度的異質性,如何區分不同的亞型,選擇合適的受體、標志物和治療靶點;③ CAFs 與腫瘤細胞及腫瘤微環境中其他成分存在復雜的相互作用關系,如何選擇關鍵的信號通路來確保治療的有效性。CAFs 今后能否作為腫瘤治療新的靶點,仍需更多的相關研究來證實。
重要聲明
利益沖突聲明:本文全體作者閱讀并理解了《中國普外基礎與臨床雜志》的政策聲明,我們沒有相互競爭的利益。
作者貢獻聲明:凌煜瑋負責文獻查閱收集、資料整理及文章撰寫;康驊負責綜述選題、資料整理及文章修改核對。