Immune reaction and colorectal cancer Friends or foes

1、臨床綜述：免疫反應(yīng)對結(jié)直腸癌發(fā)生發(fā)展的雙重作用越來越多的臨床證據(jù)表明，增強(qiáng)抗腫瘤免疫在腫瘤治療中發(fā)揮了重要作用。結(jié)直腸癌 (CRC) 是腫瘤 - 宿主免疫關(guān)系研究最透徹的腫瘤之一。盡管已經(jīng)弄清哪些免疫細(xì)胞參與了腫瘤 - 宿主免疫反應(yīng)，以及這些細(xì)胞在結(jié)直腸癌發(fā)展中具有何種預(yù)后價(jià)值，然而至今尚無一項(xiàng)基于增強(qiáng)宿主免疫力的腫瘤治療策略獲得臨床批準(zhǔn)。此外，免疫反應(yīng)增強(qiáng)是結(jié)腸炎相關(guān)結(jié)直腸癌（colitis-associated CRC，CAC）發(fā)展過程中一個(gè)公認(rèn)的危險(xiǎn)因素，這在極大程度上限制了上述腫瘤治療策略的開展。本文旨在探討有哪些免疫細(xì)胞和細(xì)胞因子參與了抗結(jié)直腸癌的宿主免疫反應(yīng)，及分析宿主免疫系統(tǒng)是如

2、何調(diào)控促腫瘤效應(yīng)和抗腫瘤效應(yīng)的。核心提示免疫反應(yīng)參與了結(jié)直腸癌發(fā)生發(fā)展的所有階段。最新證據(jù)表明，先天性免疫途徑在維護(hù)結(jié)直腸上皮穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮了基礎(chǔ)性作用，此外它還賦予了機(jī)體抗腫瘤保護(hù)作用。不過，先天性免疫反應(yīng)是慢性結(jié)腸炎發(fā)生的病理學(xué)基礎(chǔ)，而慢性結(jié)腸炎又是結(jié)直腸癌公認(rèn)的危險(xiǎn)因素。一旦腫瘤觸發(fā)機(jī)體的免疫反應(yīng)，大量免疫細(xì)胞會(huì)有參與到腫瘤發(fā)展中，有抑制腫瘤生長的免疫細(xì)胞 (CD45RO+CD8+T 細(xì)胞)，也有促進(jìn)腫瘤生長和轉(zhuǎn)移的免疫細(xì)胞 (T 調(diào)節(jié)細(xì)胞)。因此，在設(shè)計(jì)一種基于免疫反應(yīng)的結(jié)直腸癌治療和預(yù)防策略時(shí)，我們需要先了解各種免疫細(xì)胞和細(xì)胞因子的具體調(diào)控方式。前言結(jié)直腸癌是世界范圍內(nèi)腫瘤患者的第三大死

3、因。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2014 年美國新發(fā)結(jié)直腸癌患者為 190,000 人，結(jié)直腸癌致死患者為 35,000 人。眾所周知，結(jié)直腸癌發(fā)生的最初事件是腸隱窩基底的干細(xì)胞突變，而后腸道上皮增生以發(fā)育不良、腺瘤息肉病變的形式進(jìn)行惡性轉(zhuǎn)化。在結(jié)直腸癌研究領(lǐng)域存在一個(gè)有趣的爭論，免疫反應(yīng) / 炎癥反應(yīng)在結(jié)直腸癌發(fā)生過程中具有雙重作用，這是利還是弊？先前已有大量臨床前和臨床研究發(fā)現(xiàn)，粘膜免疫反應(yīng) / 炎癥細(xì)胞可以促進(jìn)或抑制結(jié)直腸癌 (CRC) 細(xì)胞的生長。根據(jù)與炎癥反應(yīng)關(guān)系的差異，可以將結(jié)直腸癌分為兩類：(1)散發(fā)性結(jié)直腸癌 (Sporadic CRC，SCRC)，一種源于內(nèi)在遺傳不穩(wěn)定性的腫瘤，炎癥反應(yīng)滯后于腫

4、瘤發(fā)生；(2) 炎癥誘導(dǎo)性結(jié)直腸癌 (結(jié)腸炎相關(guān)結(jié)直腸癌，CAC)，一種由慢性炎癥性腸道疾病(IBD) 誘發(fā)的腫瘤。人類最常見的兩種慢性炎癥性腸道疾病是潰瘍性結(jié)腸炎 (ulcerative colitis，UC) 和 Chrons 疾病(CD)，它們均與結(jié)直腸癌發(fā)生相關(guān)。Chrons 疾病與結(jié)直腸癌的相關(guān)性不是很強(qiáng)，而潰瘍性結(jié)腸炎已經(jīng)成為用于結(jié)直腸癌診斷的明確風(fēng)險(xiǎn)因素。慢性炎癥反應(yīng)的程度、持續(xù)時(shí)間與癌癥的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)。然而，目前尚不清楚為何僅有少量的慢性炎癥性腸道疾病患者罹患結(jié)直腸癌。與其他類型腫瘤一樣，散發(fā)性結(jié)直腸癌和結(jié)腸炎相關(guān)結(jié)直腸癌均會(huì)出現(xiàn)免疫 / 炎癥浸潤，也就是所謂的“腫瘤誘發(fā)性炎癥

5、反應(yīng) / 炎癥反應(yīng)”。研究發(fā)現(xiàn)，參與腫瘤免疫反應(yīng)的細(xì)胞或因子各異，它們對腫瘤患者結(jié)果的影響也不同。例如，CD4(+)T- 輔助 1(T(H)1)細(xì)胞、CD8(+)細(xì)胞毒性 T 細(xì)胞和髓樣細(xì)胞是結(jié)直腸癌患者預(yù)后良好的主要指標(biāo)，而 T 調(diào)節(jié)細(xì)胞 (Tregs) 和 T 輔助白介素 (IL)-17 產(chǎn)生(T(H)17) 細(xì)胞可以促進(jìn)結(jié)直腸癌的發(fā)生，并與 I/期結(jié)直腸癌患者的無病生存率劇降相關(guān)。在上皮屏障的保護(hù)下，免疫細(xì)胞無法接觸上皮性腫瘤，因此最終上皮性腫瘤會(huì)著生大量的微生物菌落。微生物的產(chǎn)物侵入腫瘤組織可能會(huì)造成上皮屏障退化，機(jī)體對這些微生物和上皮屏障退化的免疫反應(yīng)在很大程度上加重了結(jié)直腸癌組織中

6、炎癥反應(yīng) / 免疫反應(yīng)的程度和特征?？梢韵胂?，炎癥 / 免疫浸潤和相關(guān)因子的類型、程度和持續(xù)時(shí)間在結(jié)直腸癌發(fā)生和發(fā)展中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。本文綜述了關(guān)于炎癥反應(yīng) / 免疫反應(yīng)和結(jié)直腸癌關(guān)系的最新研究，并總結(jié)了腫瘤浸潤性先天性免疫細(xì)胞和適應(yīng)性免疫細(xì)胞在促進(jìn)、維持或抑制結(jié)直腸癌生長中的作用。免疫反應(yīng)和結(jié)直腸癌發(fā)生細(xì)菌誘發(fā)性免疫與結(jié)直腸癌發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)“致癌”細(xì)菌的腸道感染可能與結(jié)直腸癌發(fā)生相關(guān)。大量研究發(fā)現(xiàn)，感染過程的促腫瘤作用可能與特定微生物所觸發(fā)的炎癥反應(yīng)相關(guān)。結(jié)直腸癌患者的腸道中存在多種具有生長優(yōu)勢的機(jī)會(huì)性細(xì)菌 (opportunistic bacteria)，尤其是機(jī)會(huì)性致病菌 - 鏈球菌 (Str

7、eptococcus)，有人將其作為一種腫瘤誘因。1950 年，有人發(fā)現(xiàn)鏈球菌感染和胃腸道腫瘤間存在潛在的相關(guān)性。Boleij 團(tuán)隊(duì)的研究結(jié)果顯示，結(jié)直腸癌與牛鏈球菌 (Streptococcus Bovis) 感染相關(guān)的可能性為 65%。然而，并不是所有的鏈球菌都有致癌能力，目前僅發(fā)現(xiàn)牛鏈球菌和解沒食子酸鏈球菌 (Streptoccucus gallolyticus gallolyticus) 兩個(gè)亞種與結(jié)直腸癌顯著相關(guān)。解沒食子酸鏈球菌誘發(fā)性致病模型的研究結(jié)果表明，腸道上皮微環(huán)境中有利的代謝和營養(yǎng)改變是誘發(fā)癌前腺瘤病變的主要原因 (特別是高濃度的乳酸和碳水化合物)。解沒食子酸鏈球菌感染的腸

8、道腺瘤一旦出現(xiàn)，細(xì)菌就會(huì)誘發(fā)一種 COX-2(高表達(dá)) 通路相關(guān)的炎癥反應(yīng)。COX-2 可以促進(jìn)上皮細(xì)胞增殖，抑制上皮細(xì)胞凋亡，以及觸發(fā)血管新生。接近 80% 的結(jié)腸癌組織高水平表達(dá) COX-2。此外，有證據(jù)表明抗 COX-2 藥物 (例如，阿司匹林等非甾體類抗炎藥) 可以抑制結(jié)直腸癌發(fā)生發(fā)展。人體樣本 (糞便或外周血清學(xué)檢測) 鏈球菌感染的微生物檢測已經(jīng)成為早期結(jié)直腸癌診斷的有效手段。然而，基于鏈球菌菌落的早期結(jié)直腸癌檢測僅有很小的診斷價(jià)值。特別是，體內(nèi)存在解沒食子酸鏈球菌的結(jié)直腸癌患者僅占 50%。此外，當(dāng)前的血清學(xué)檢測僅能識別在解沒食子酸鏈球菌菌毛上表達(dá)的抗原，而這些抗原是具有廣泛的序列

9、異質(zhì)性。解沒食子酸鏈球菌多抗原血清學(xué)檢測結(jié)果的敏感性僅為 16%-34%。此外，多項(xiàng)研究也分析了炎癥性腸道疾病患者體內(nèi)細(xì)菌感染與結(jié)直腸癌發(fā)展間的關(guān)系?？勺兯髼U菌 (Fusobacterium varium)、普通擬桿菌(Bacteroides vulgatus)、大腸桿菌(Escherichia coli)、肝螺桿菌(Helicobacter Hepaticus) 和梭狀梭菌 (Clostridium Clostridioforme) 等多種共生菌通常隔離于炎癥性腸道疾病粘膜。這些細(xì)菌可以黏附在結(jié)腸上皮細(xì)胞表面，侵入它們的細(xì)胞質(zhì)，從而促進(jìn)腫瘤壞死因子 -(TNF-)、IL-8 和 IL-6 的

10、釋放。這些細(xì)胞因子均可能誘發(fā)炎癥性腸道疾病和結(jié)直腸癌。最近動(dòng)物模型試驗(yàn)研究顯示，大腸桿菌和肝螺桿菌可以誘發(fā)慢性結(jié)腸炎和腫瘤，還可以促進(jìn)具有遺傳毒性能力致病性病毒、真菌和寄生蟲的發(fā)展。上述結(jié)果表明，特定微生物是促進(jìn)結(jié)直腸癌發(fā)生的一種發(fā)病誘因，它們的主要作用是加劇炎癥反應(yīng)（炎癥反應(yīng)是腫瘤發(fā)展的公認(rèn)誘因），而不是對宿主發(fā)動(dòng)直接的誘變攻擊。先天性免疫和結(jié)直腸癌發(fā)展先天性免疫是腸道上皮抵抗微生物攻擊的第一道防線。機(jī)體起初通過細(xì)胞表面和細(xì)胞內(nèi)受體識別微生物，這些受體可以識別微生物相關(guān)的保守型分子模式，也就是所謂的模式識別受體 (pattern recognition receptors，PRRs)。目前已

11、經(jīng)發(fā)現(xiàn)多種類型的模式識別受體，其中有兩種受體在腸道先天性免疫中發(fā)揮重要作用，細(xì)胞質(zhì) NOD(核苷酸結(jié)合和寡聚化結(jié)構(gòu)域)和 NOD 樣受體 (NLRs) 和膜結(jié)合 Toll 樣受體(TLRs)。共生菌和致病細(xì)菌可以過度激活機(jī)體的模式識別受體，這是炎癥性腸道疾病和結(jié)腸炎相關(guān)結(jié)直腸癌中所出現(xiàn)炎癥反應(yīng)的發(fā)病基礎(chǔ)。結(jié)腸炎相關(guān)結(jié)直腸癌約占已確診結(jié)直腸癌患者人數(shù)的 2%，而散發(fā)性結(jié)直腸癌約占 95%。通常認(rèn)為散發(fā)性結(jié)直腸癌的發(fā)病過程不同于結(jié)腸炎相關(guān)結(jié)直腸癌，主要在于多步基因丟失的差異，例如最初的 APC 突變和 beta-catenin 激活，以及隨后的 K-Ras、PIK3CA 和 TP53 突變。有三項(xiàng)

12、動(dòng)物實(shí)驗(yàn)已經(jīng)對模式識別受體在結(jié)腸炎相關(guān)結(jié)直腸癌發(fā)展中的作用進(jìn)行了探討。這些動(dòng)物實(shí)驗(yàn)通過使用葡聚糖硫酸酯鈉 (dextran sulfate sodium，DSS) 誘發(fā)小鼠結(jié)腸炎以模擬人類的炎癥性腸道疾病，此外還使用葡聚糖硫酸酯鈉和氧化偶氮甲烷 (azoxymethane，AOM) 誘發(fā)小鼠結(jié)腸炎相關(guān)結(jié)直腸癌。這些研究的結(jié)果使得大家對“先天性免疫促進(jìn)腫瘤發(fā)生”產(chǎn)生了質(zhì)疑，因?yàn)橄忍煨悦庖卟粌H發(fā)生在炎癥細(xì)胞 (巨噬細(xì)胞、樹突細(xì)胞和中性粒細(xì)胞)，還發(fā)生在上皮細(xì)胞。在上皮組織中，先天性免疫可以維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)、抑制結(jié)腸炎和結(jié)腸炎相關(guān)結(jié)直腸癌發(fā)生。這些研究主要針對于：(1) 跨膜受體 TLR-4(識別革蘭氏

13、陰性菌的脂多糖，LPS)、TLR-2(識別革蘭氏陽性菌脂磷壁酸，LTA) 及其相關(guān)的胞內(nèi)信號傳感器 MyD88(髓樣分化因子 88)；(2)NOD1 和 NOD2 受體及其中介受體反應(yīng)蛋白 2(RIP2)；(3)NLR-P3 及其終端分子效應(yīng)器 caspase 1 和 caspase12。TLR-2/TLR-4/MYD88 通路：2004 年 Rakoff-Nahoum 團(tuán)隊(duì)研究了 DSS 誘導(dǎo)性結(jié)腸炎小鼠對 TLR4、TLR2 和 MyD88 多基因敲除以及對 RIP2 單基因敲除的敏感性。他們發(fā)現(xiàn)腸黏膜上皮細(xì)胞 (IECs) 表面的 TLRs 一般由共生微生物激活，這種共生關(guān)系是上皮細(xì)胞生

14、理功能所必需的。他們認(rèn)為 TLRs 通路缺失可以弱化炎癥反應(yīng)，從而減輕機(jī)體的結(jié)腸炎。與野生型 (WT) 小鼠相比，MyD88-/- 小鼠在 DSS 處理后會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重結(jié)腸炎、死亡率劇增，這表明 MyD88 依賴性通路具有一定的保護(hù)作用。MyD88 是多個(gè)信號級聯(lián)系統(tǒng)的重要分子，例如 TLRs 激活通路、IL-1 和 IL-18 受體通路。TLR2-/- 或 TLR4-/- 對 DSS 誘導(dǎo)性結(jié)腸炎的敏感性與 MyD88-/- 相似，但是它們的臨床表現(xiàn)更輕，可見 MyD88 的保護(hù)作用是由 TLR4 和 TLR2 等多條通路共同作用的結(jié)果。他們還研究了受體作用蛋白 2(RIP-2) 的 MyD88

15、 依賴性炎癥通路，RIP-2 是細(xì)胞質(zhì) PRRs(NOD1 和 NOD2 受體) 的調(diào)控因子、可以激活 NF-B 轉(zhuǎn)錄分子和 MAP 激酶，但是研究結(jié)果顯示 RIP2-/- 小鼠對 DSS 的敏感性并沒有明顯增強(qiáng)。DSS 誘導(dǎo)性小鼠實(shí)驗(yàn)表明，MyD88 在調(diào)控上皮細(xì)胞的損傷耐受性和損傷后修復(fù)中起了重要作用。此外，多種 MyD88 誘導(dǎo)性細(xì)胞因子參與上皮耐受和再生過程，特別是 IL-6，IL-6 可以促進(jìn)胃腸傷口的愈合。TLR/MyD88 通路可以通過 NF-B 轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控 IL-6 基因表達(dá)。此外，TLR/MyD88 通路還可以上調(diào) DSS 損傷后野生型小鼠體內(nèi) IL-6 的表達(dá)。相反，DS

16、S 損傷后 MyD88 敲除小鼠體內(nèi)的 IL-6 水平卻不會(huì)上調(diào)。此外，由于抗生素治療可以抑制野生型小鼠 IL-6 的產(chǎn)生，所以有人認(rèn)為共生菌可以影響 MyD88 信號通路及誘導(dǎo) IL-6 產(chǎn)生。野生型小鼠在接受 DSS 損傷后 IL-6 生成量劇增，而抗生素治療可以抑制 IL-6 生成，所以這些小鼠和 MyD88-/- 小鼠一樣出現(xiàn)嚴(yán)重結(jié)腸炎 (圖 1)。圖 1. Rakoff-Nahoum 團(tuán)隊(duì)所提供的模型示意圖TLR4/TLR2/Myd88 通路由共生菌激活，在維持上皮穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮了重要作用 (A)。TLR4/TLR2/Myd88 信號通路缺失會(huì)降低上皮的耐受性，細(xì)菌移位，從而促

17、進(jìn)結(jié)腸炎和腫瘤發(fā)生 (B)。IECs: 腸上皮細(xì)胞；TLR:Toll 樣受體；CRC: 結(jié)直腸癌；IL-6: 白介素 -6；MyD88: 髓樣分化因子 88。然而，Rakoff-Nahoum 團(tuán)隊(duì)并沒有研究注射外源性 IL-6 是否可以恢復(fù)小鼠上皮細(xì)胞耐受 DSS 的能力。此外，他們也沒有分析 MyD88 誘導(dǎo)性 IL-6 是由哪種細(xì)胞產(chǎn)生。間質(zhì)巨噬細(xì)胞可能是 IL-6 的主要來源，然而上皮細(xì)胞也可以產(chǎn)生 TLRs、MyD88 和 IL-6。Rakoff-Nahoum 團(tuán)隊(duì)研究了 MyD88 與 TLR4 受體和 TLR2 受體之間的作用。他們選用了 TLR4-/- 和 TLR2-/- 小鼠，

18、TLR4 的特異性抑制劑 LPS 和 TLR2 的特異性抑制劑 LTA。研究結(jié)果顯示，不管 LPS 或 LTA 同時(shí)給藥與否，共生菌可以完全消除小鼠對 DSS 誘導(dǎo)性結(jié)腸炎的耐受性。上述結(jié)果表明，TLR4 或 TLR2 通路是維持上皮穩(wěn)態(tài)所必需的。雖然他們沒有研究 MyD88-/- 小鼠模型與 DSS+AOM 誘導(dǎo)性腫瘤發(fā)生是否相關(guān)，但是他們證實(shí)了任何炎癥相關(guān)的細(xì)胞或因子均可以升高腫瘤發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。NLRS/caspase 1/caspase 12/IL-18 通路：Dupaul-Chicoine 等對 caspase 1 和 caspase 12 在結(jié)腸炎和結(jié)腸炎相關(guān)結(jié)直腸癌發(fā)生中的作用進(jìn)行了

19、研究。結(jié)直腸炎癥過程中，在間充質(zhì)細(xì)胞和上皮細(xì)胞內(nèi)以 caspase 1 炎性體為終端的信號通路均會(huì)被激活。Caspase-1 是多個(gè)細(xì)胞內(nèi)受體的下游靶點(diǎn)，特別是 NLRs。Caspase-1 可以調(diào)控 pro-IL1beta 和 pro-IL-18 的蛋白水解過程，從而誘導(dǎo)“炎癥細(xì)胞死亡”，即所謂的細(xì)胞焦亡 (pyroptosis)。Caspase-1 與 caspase 12 相互拮抗，后者可以抑制炎癥反應(yīng)的發(fā)生。在炎癥通路的終端，IL-8 發(fā)揮了十分“簡單”但又復(fù)雜的作用。外周血和粘膜組織的 IL-18 水平升高與炎癥性腸道疾病相關(guān)。Sivakumar 團(tuán)隊(duì)借助 DSS 誘導(dǎo)性結(jié)腸炎小鼠模

20、型和 IL-18 特異性抑制劑 (IL-18 結(jié)合蛋白，IL-18bp.Fc) 進(jìn)行了一項(xiàng)研究。IL-18 結(jié)合蛋白可以緩解炎癥性腸道疾病的臨床表現(xiàn) (例如，體重降低)，還可以上調(diào)多種促炎癥因子，例如 IL-1alpha、IL-1beta、TNF-alpha 和 IFN-gamma。然而，與這些研究結(jié)果相反的是，人類由基因突變所造成 IL-18 通路功能降低與炎癥性腸道疾病的發(fā)生密切相關(guān)。有人推測 IL-18 可能具有雙重作用：(1) 在生理?xiàng)l件下，IL-18 可以通過誘導(dǎo)上皮細(xì)胞再生和傷口愈合維持上皮穩(wěn)態(tài)；(2) 在病理?xiàng)l件下，上皮屏障受到破壞、發(fā)生化學(xué)性或微生物性結(jié)腸炎，IL-18 可以維

21、持胃腸道基質(zhì)中的過度炎癥反應(yīng)，從而升高了結(jié)腸炎相關(guān)結(jié)直腸癌的風(fēng)險(xiǎn)。Dupaul-Chicoine 團(tuán)隊(duì)評估了三種不同基因型 (野生型、caspase 1-/- 型和 caspase 12-/- 型) 小鼠對 DSS 處理后結(jié)腸損傷的修復(fù)能力。由于 caspase 1 可以促進(jìn)炎性體形成和炎癥反應(yīng)發(fā)生，所以研究人員希望 Casp1-/- 小鼠模型經(jīng) DSS 處理后的結(jié)腸炎緩解。然而，他們卻發(fā)現(xiàn) caspase 1 在損傷后上皮細(xì)胞增殖和再生中發(fā)揮了重要作用。有趣的是，與野生型小鼠一樣，Casp 12-/- 小鼠腸道上皮在 DSS 損傷后的第 9 天恢復(fù)。此外，Casp 12-/- 小鼠在實(shí)驗(yàn)結(jié)束

22、時(shí)也表現(xiàn)出超強(qiáng)的組織修復(fù)能力，這表明 caspase 12 可能是損傷和修復(fù)過程中過度組織重建的調(diào)控分子。IL-18 是 caspase-1 通路的終端產(chǎn)物，注射外源性 IL-18 可以完全恢復(fù) Casp1-/- 小鼠對 DSS 誘導(dǎo)性結(jié)腸炎的敏感性，這表明 IL-18 在 caspase-1 依賴性上皮再生中發(fā)揮了重要作用。有趣的是，casp12-/- 小鼠表現(xiàn)出一系列的“特殊疾病”。盡管 casp12-/- 小鼠可以恢復(fù)到野生型小鼠的“臨床表觀”水平，但是小鼠的胃腸道間質(zhì)炎癥并沒有緩解，巨噬細(xì)胞浸潤反而加重和炎癥因子 (COX2、Bcl-xl、cyclin D1、IL-1、IL-6、TNF

23、a、MCP-1、Il11、ccl7 和 TNFa- 誘導(dǎo)蛋白 2) 表達(dá)同樣增強(qiáng)。此外，相比野生型小鼠，casp12-/- 小鼠對低劑量 DSS 誘導(dǎo)性結(jié)腸炎更敏感?？梢姡珻aspase 1 和 caspase 12 共同缺失可以明顯促進(jìn) DSS+AOM 小鼠模型中腫瘤的發(fā)生，這表明慢性炎癥反應(yīng)在結(jié)直腸癌發(fā)生中起了重要作用。IL-18/IL-18R/MYD88 通路：Salcedo 團(tuán)隊(duì)研究了小鼠 MyD88 缺失是否與結(jié)直腸癌發(fā)病增加相關(guān)。他們發(fā)現(xiàn)，相比野生型小鼠，經(jīng) AOM 處理后 Myd88-/- 小鼠的結(jié)腸息肉數(shù)量更多，這表明促炎癥反應(yīng)可以增強(qiáng) AOM 的促腫瘤效應(yīng)。然而，研究顯示 M

24、yd88-/- 小鼠的上皮細(xì)胞增殖和上皮再生同樣受到抑制。此外，他們還進(jìn)行了 AOM/DSS 誘發(fā)性 Myd88-/- 小鼠和野生型小鼠的基因表達(dá)譜分析，以尋找細(xì)胞增殖相關(guān)基因的表達(dá)差異。他們發(fā)現(xiàn)，Myd88-/- 小鼠在經(jīng) AOM/DSS 處理后，表皮生長因子受體、Met 和 beta-catenin 信號通路均被激活，這表明存在一種可以維持結(jié)腸黏膜完整性的補(bǔ)償機(jī)制。上述研究表明，機(jī)體對共生微生物的先天性免疫反應(yīng)是腸道上皮預(yù)防炎癥反應(yīng)和腫瘤所必需的，它不僅具有殺菌作用，還是上皮細(xì)胞周期調(diào)控的主要方式。使用抗生素會(huì)打亂腸道的生態(tài)環(huán)境，從而誘發(fā)癌癥。換句話說，先天性免疫途徑是慢性結(jié)腸炎相關(guān)腫瘤發(fā)

25、展所必需的，它主要通過“炎癥性惡性循環(huán)”發(fā)揮作用?！把装Y剎車分子”在腫瘤發(fā)生中的作用除了 caspase-12 外，Dupaul-Chicoine 團(tuán)隊(duì)還研究了“炎癥剎車分子（inflammatory brake）”的作用，結(jié)果顯示炎癥剎車分子可以抑制炎癥反應(yīng)。SIGIRR：SIGIRR 是 TLRs 通路的細(xì)胞內(nèi)抑制劑。與 TLR4-/- 和 TLR2-/- 小鼠相同，SIGIRR-/- 小鼠對 DSS 有很高的敏感性，這表明 SIGIRR 缺失可以促進(jìn) DSS 誘發(fā)性結(jié)腸炎的發(fā)生，其作用機(jī)制可能與 TLR4-/-、TLR2-/- 和 MyD88-/- 小鼠模型中上皮內(nèi)穩(wěn)態(tài)損傷機(jī)制不同。研究

26、發(fā)現(xiàn)，上皮 SIGIRR 是機(jī)體對共生微生物正常免疫反應(yīng)的調(diào)控因子。如果 SIGIRR 缺失，機(jī)體對正常微生物的炎癥反應(yīng)會(huì)失控，從而破壞上皮穩(wěn)態(tài)、增加機(jī)體對 DSS 誘導(dǎo)性結(jié)腸炎的敏感性以及對 AOM+DSS 誘導(dǎo)性腫瘤的敏感性。然而，SIGIRR 是 IL-18/IL-18R 通路的抑制劑，可見它在上皮再生中發(fā)揮了重要作用。NLRP6: 另一個(gè)“炎癥剎車分子”是 NLRP6。它是 NLR 家族的一員，該家族均帶有熱蛋白結(jié)構(gòu)域。有些 NRLs(例如，NOD1 和 NOD2) 可以通過 NF-B 和 MAPK 信號通路誘導(dǎo)抗菌因子的表達(dá)，而其他 NRLs(例如，NLRP1、NLRP3 和 NLR

27、C4) 可以促進(jìn)炎癥反應(yīng)的發(fā)生以及炎性體蛋白復(fù)合物的形成。最近研究發(fā)現(xiàn)，NLRP6 可以下調(diào)腸道的炎癥反應(yīng)，從而預(yù)防慢性結(jié)腸炎和后續(xù)的腫瘤發(fā)生。NLRP6 主要表達(dá)在結(jié)腸粘膜的纖維原細(xì)胞上，它的缺失與 DSS 處理后的炎癥反應(yīng)加劇相關(guān)。相比野生型小鼠，nlrp6-/- 小鼠的結(jié)腸炎相關(guān)指標(biāo)更為嚴(yán)重，例如體重減輕、直腸出血和腹瀉。此外，NLRP6 缺失還與 DSS+AOM 小鼠模型的腫瘤形成相關(guān)?？傊?，這些關(guān)于“炎癥剎車分子”的研究表明：所有細(xì)胞分子 (正或負(fù)調(diào)節(jié)因子) 都是維持上皮穩(wěn)態(tài)和抑制腫瘤發(fā)生所必需的。改變促炎癥因子和 / 或抗炎癥因子均會(huì)帶來促結(jié)腸炎或促腫瘤效果。IL-23/IL-17

28、 與結(jié)直腸癌IL-23/T 輔助 17 細(xì)胞 (Th17) 是炎癥性腸道疾病和結(jié)直腸癌發(fā)展中的重要病因因子。IL-17 和 Th17 促炎癥作用或抗炎癥作用相關(guān)的研究仍開展之中。Th17 細(xì)胞是一類可以產(chǎn)生 IL-17 的 T 輔助細(xì)胞。Th17 細(xì)胞的形成不同于 Th1 細(xì)胞和 Th2 細(xì)胞，它在自身免疫性疾病中發(fā)揮了重要作用，例如克羅恩氏 (Crohns) 病。研究發(fā)現(xiàn)，Th17 細(xì)胞的主要生理作用是在機(jī)體上皮 / 粘膜接口感染多種細(xì)菌和真菌的情況下誘導(dǎo)產(chǎn)生 IL-17。在 Th17 細(xì)胞釋放的多種細(xì)胞因子中，IL-22 可以刺激上皮細(xì)胞產(chǎn)生特異性的抗菌蛋白。Th17 細(xì)胞缺失可以提高機(jī)體

29、對機(jī)會(huì)性感染的敏感性。目前尚不清楚初始 T 細(xì)胞如何突變和分化成為 Th17 細(xì)胞。這個(gè)過程涉及了多種細(xì)胞因子，比如轉(zhuǎn)化生長因子 -(TGF-)、IL-6、IL-1、IL-21、IL-23、IFN-和 IL-4。IFN-和 IL-4 分別是誘導(dǎo) Th1 細(xì)胞和 Th2 細(xì)胞分化的主要細(xì)胞因子，但是研究發(fā)現(xiàn)它們可以抑制 Th17 細(xì)胞的分化。此外，IL-23 是誘導(dǎo) Th17 細(xì)胞產(chǎn)生 IL-17 的主要因子。Th17 細(xì)胞浸潤與根除性手術(shù)結(jié)直腸癌患者的無病生存率降低相關(guān)，這可能與 Th17 細(xì)胞的免疫抑制作用相關(guān)。Grivennikov 團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，相比周圍正常粘膜組織，結(jié)直腸癌患者腫瘤組織中的

30、 IL-23 和 IL-17 表達(dá)水平顯著升高。此外，他們還借助小鼠結(jié)直腸癌模型研究了 IL-23 和 IL-17 的作用。研究顯示，小鼠結(jié)直腸癌模型中的 IL-23 和 IL-17 表達(dá)上調(diào)，這種表達(dá)上調(diào)發(fā)生在腫瘤發(fā)展早期階段。流式細(xì)胞術(shù)分析顯示，IL-23 主要是由腫瘤組織中浸潤到基質(zhì)的 CD11b+ 和 F4/80+ 髓細(xì)胞產(chǎn)生。小鼠敲除 IL-23 后，IL-23 誘導(dǎo)性細(xì)胞因子 (IL-17、IL-6 和 IL-22) 和上皮 STAT3 的磷酸化作用均會(huì)喪失，自發(fā)性結(jié)直腸癌癌灶組織的數(shù)量和體積會(huì)減少。敲除 IL-17 受體也會(huì)抑制自發(fā)性結(jié)直腸癌的發(fā)生。腸道共生菌是維持腸道產(chǎn)生基線水

31、平 IL-23 的主要因素，該過程主要通過先天性免疫 TLRs 和 MyD88 完成。另一項(xiàng)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，敲除 MyD88 可以降低 IL-23 和 IL-17 水平，從而抑制自發(fā)性腫瘤的形成，這表明 IL-23/Th17 信號通路在先天性免疫中發(fā)揮了重要作用。向小鼠移植含有 MyD88 感受態(tài)細(xì)胞的骨髓可以有效地抑制這種作用。廣譜抗生素同樣可以抑制結(jié)腸細(xì)胞合成 IL-23，以及自發(fā)性腫瘤的形成。Grivennikov 團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)小鼠癌前病變與粘蛋白產(chǎn)生和上皮屏障穩(wěn)態(tài)紊亂相關(guān)，這表明共生菌的移位可以促進(jìn)固有層的髓細(xì)胞產(chǎn)生 IL-23。他們認(rèn)為致癌突變發(fā)生之后，結(jié)腸腺瘤的上皮屏障破壞，屏障下層

32、髓細(xì)胞激活，最終促進(jìn)腺癌的發(fā)生發(fā)展。另一項(xiàng)小鼠小腸自發(fā)性腫瘤模型同樣驗(yàn)證了 IL-17 和結(jié)直腸癌發(fā)生之間的關(guān)系。尤其是，一種人體腸道共生菌 - 產(chǎn)腸毒素脆弱類桿菌 (enterotoxigenic Bacteroides fragilis) 可以促進(jìn)腸道腫瘤的形成，但是 IL-17 或其受體封閉卻可以抑制腫瘤的發(fā)生。Hyun 團(tuán)隊(duì)最近開展的一項(xiàng)動(dòng)物研究表明，IL-17 在結(jié)腸炎相關(guān)結(jié)直腸癌發(fā)展過程中起了重要作用。的確，阻斷 IL-17 信號通路可以顯著降低 IL-6、STAT3、TNF-alpha 和 IFN-gamma 的表達(dá)水平。此外，腸隱窩和腫瘤組織的 Ki-67 陽性細(xì)胞數(shù)均顯著減少

33、，這可能與 b-catenin、周期蛋白 D1、周期蛋白依賴性 2 和周期蛋白 E 表達(dá)水平降低有關(guān)，這表明 IL-23/Th17 信號通路在腫瘤發(fā)生早期起了重要作用。結(jié)直腸癌誘發(fā)性免疫反應(yīng)一旦結(jié)直腸癌癌灶出現(xiàn)，大量免疫細(xì)胞就會(huì)參與到結(jié)直腸癌發(fā)展過程中，發(fā)揮促進(jìn)腫瘤或抑制生長作用 (表 1)。表 1：參與結(jié)直腸癌發(fā)展過程中免疫反應(yīng)的多種細(xì)胞類型腫瘤組織的細(xì)胞毒性免疫細(xì)胞浸潤大量研究表明，浸潤細(xì)胞毒性淋巴細(xì)胞 (適應(yīng)性免疫) 對多種類型腫瘤的預(yù)后具有促進(jìn)作用。臨床研究和轉(zhuǎn)化研究的關(guān)鍵是尋找結(jié)直腸癌患者的免疫預(yù)后因子。2009 年 Pagès 團(tuán)隊(duì)開展了一項(xiàng)基礎(chǔ)研究，他們發(fā)現(xiàn) CD8+

34、細(xì)胞和 CD45RO+ 細(xì)胞共表達(dá)是早期、根除性切除結(jié)直腸癌患者復(fù)發(fā)情況和總體生存率的預(yù)測因素。研究發(fā)現(xiàn)，在 15 例記憶性 CD45RO+ 細(xì)胞高表達(dá)的腫瘤組織中 CD8 細(xì)胞毒性和 Th1 定位相關(guān)基因簇表達(dá)上調(diào)，特別是 CD8、顆粒酶、穿孔素、T-bet、干擾素 -gamma、IL-12Rb 1、IL-12Rb 2 和 IL-18 基因。一項(xiàng)包括 411 位結(jié)直腸癌患者的隊(duì)列研究結(jié)果顯示，CD8+ 和 CD45RO+ 的表達(dá)量越低、患者的死亡風(fēng)險(xiǎn)越高。多變量分析結(jié)果顯示，CD8+ 細(xì)胞和 CD45RO+ 細(xì)胞浸潤、pT 分期和腸穿孔是結(jié)直腸癌患者預(yù)后的獨(dú)立預(yù)測因素。另一項(xiàng)包括 191 位

35、結(jié)直腸癌患者隊(duì)列研究進(jìn)一步驗(yàn)證了這個(gè)結(jié)果。相比常規(guī)分期系統(tǒng)，原發(fā)性腫瘤的細(xì)胞毒性 CD8 陽性和記憶性 CD45RO 陽性 T 細(xì)胞浸潤 (即所謂的 immune score，免疫評分，Im) 的預(yù)后能力更強(qiáng)。此外，結(jié)直腸癌患者免疫評分 (Im) 越高，無病生存期越長、總體生存率越高。根據(jù)原發(fā)性腫瘤中心區(qū)域和侵襲邊緣 CD8+ 細(xì)胞或 CD45RO+ 細(xì)胞的數(shù)量對患者的腫瘤進(jìn)行免疫評分，等級從 Im0-Im4。在一個(gè)包括 415 位結(jié)直腸癌患者的研究中，免疫評分為 Im0、Im1、Im2、Im3 和 Im4 患者的比例分別為 9%、12%、27%、22% 和 30%。免疫評分為 Im4、Im1

36、 和 Im0 患者的 5 年無病生存率分別為 85%、53% 和 32%。免疫細(xì)胞浸潤與腫瘤分期顯著相關(guān)，腫瘤 I 期 -IV 期腫瘤患者的 CD8+ 細(xì)胞數(shù)量降低 50%。該團(tuán)隊(duì)的另一項(xiàng)研究結(jié)果顯示，效應(yīng) T 細(xì)胞可以有效抑制早期淋巴血管栓塞等腫瘤行為的發(fā)生。我們還對轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌患者的 CD45RO、PD-1 和 TLR4 免疫通路的外周表達(dá)情況進(jìn)行了評估，結(jié)果顯示：記憶性 CD8+CD45RO+ 細(xì)胞對轉(zhuǎn)移性腫瘤患者的預(yù)后價(jià)值。這項(xiàng)前瞻性研究共納入 31 位結(jié)直腸癌患者，他們正接受一線化療藥物氟尿嘧啶 (fluorouracil)、伊立替康(irinotecan) 和貝伐單抗 (beva

37、cizumab) 的治療。在第一輪化療和第三輪化療前抽取患者的血液，用流式細(xì)胞術(shù)分析 CD4+、CD8+、CD45RO+ 和 PD1+ 單核細(xì)胞的數(shù)量、以及嗜中性粒細(xì)胞的 TLR4 表達(dá)情況?；颊叩拿庖呒?xì)胞在兩輪化療過程中發(fā)生了明顯變化，這具有一定的預(yù)后價(jià)值。第三輪化療前的 CD45RO+CD8+ 細(xì)胞數(shù)量與無進(jìn)展生存期 (PFS)(CD45RO+CD8+ 細(xì)胞數(shù)量>12% 或<12% 患者的中位無進(jìn)展生存期分別為 22.4 和 9.4 月) 和總體生存率 (cd45ro+cd8+ 細(xì)胞數(shù)量>12% 或<12% 患者的 2 年總體生存率分別為 62% 和 44%) 顯著

38、相關(guān)。Cox 回歸多變量分析結(jié)果顯示，CD45RO+CD8+ 細(xì)胞是無進(jìn)展生存期的唯一獨(dú)立預(yù)后因子。研究發(fā)現(xiàn)，Th1 細(xì)胞定位對結(jié)腸炎相關(guān)結(jié)直腸癌具有保護(hù)作用。最近研究表明，與野生型小鼠和 Th2- IL4-/- 小鼠相比，INF-gamma 缺失小鼠經(jīng)三硝基苯磺酸處理后體內(nèi)會(huì)出現(xiàn)大量腫瘤?；谶@些實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，在結(jié)腸炎的情況下 Th2 主導(dǎo)性細(xì)胞因子反應(yīng)會(huì)促進(jìn)結(jié)直腸癌的發(fā)展。此外，Th2 相關(guān)細(xì)胞因子 (例如，IL-4 和 IL-13) 也會(huì)上調(diào)激活誘導(dǎo)胞啶脫氨酶(AID)，這種酶可以誘發(fā)結(jié)腸上皮細(xì)胞的 DNA 突變，從而促進(jìn)腫瘤發(fā)展。Bindea 團(tuán)隊(duì)對結(jié)直腸癌發(fā)展過程中的 28 種免

39、疫細(xì)胞進(jìn)行了分析，他們發(fā)現(xiàn)：隨著腫瘤發(fā)展，腫瘤組織中的細(xì)胞毒性 T 細(xì)胞和 B 細(xì)胞越來越少，而 T 輔助性濾泡細(xì)胞越來越多。這種免疫細(xì)胞數(shù)量變化可能是因?yàn)闄C(jī)體的 CXCL13/IL-21 信號增強(qiáng)。上述結(jié)果表明，原發(fā)性腫瘤和轉(zhuǎn)移性腫瘤中存在一種適應(yīng)性、腫瘤特異性免疫反應(yīng)。這種免疫防御主要是細(xì)胞毒性 Th1 細(xì)胞定位性的，盡管它不能完成“腫瘤清除”任務(wù)，但是它可以抑制腫瘤發(fā)展和轉(zhuǎn)移。T 調(diào)節(jié)細(xì)胞在結(jié)直腸癌發(fā)生發(fā)展中的作用T 調(diào)節(jié)細(xì)胞 (Tregs) 屬于 CD4+ 細(xì)胞，它可以有效抑制機(jī)體的特異性免疫反應(yīng)、維持自我耐受性，從而預(yù)防自身免疫性疾病的出現(xiàn)。T 調(diào)節(jié)細(xì)胞參與腫瘤發(fā)生，它們可以抑制抗原

40、特異性 T 細(xì)胞的抗腫瘤效應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)，結(jié)直腸癌患者的外周血和腫瘤組織均含有大量的 T 調(diào)節(jié)細(xì)胞。的確，腫瘤患者體內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)特異性免疫 T 細(xì)胞對腫瘤相關(guān)抗原的反應(yīng)，然而有效的免疫介導(dǎo)腫瘤清除并不常見，可見 T 調(diào)節(jié)細(xì)胞發(fā)揮了重要作用。在免疫能力不強(qiáng)的患者體內(nèi)，T 細(xì)胞可以浸潤腫瘤組織，這是良好預(yù)后的一個(gè)公認(rèn)指標(biāo)。特別是，浸潤性 CD3+ 細(xì)胞和 FOXP3+ 細(xì)胞比例升高與無病生存期改善相關(guān)。此外，小鼠模型中循環(huán)性 T 調(diào)節(jié)細(xì)胞減少與腫瘤移植物、化學(xué)物質(zhì)誘導(dǎo)性腫瘤的排斥反應(yīng)相關(guān)。結(jié)直腸癌患者體內(nèi)的 T 調(diào)節(jié)細(xì)胞產(chǎn)生是抗原特異性的。Betts 團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)，與年齡匹配的健康人相比，在進(jìn)行根治性

41、切除手術(shù)前 12-52 周腫瘤患者體內(nèi)的外周血和腫瘤組織淋巴細(xì)胞主要分布在結(jié)直腸癌組織。與對照組 T 調(diào)節(jié)細(xì)胞相比，手術(shù)前腫瘤患者外周血 T 調(diào)節(jié)細(xì)胞的 FOXP3 表達(dá)量升高 20%。FOXP3 的表達(dá)量與 T 調(diào)節(jié)細(xì)胞的抑制能力相關(guān)，結(jié)直腸癌患者體內(nèi)的 T 調(diào)節(jié)細(xì)胞活性增強(qiáng)。相比之下，腫瘤組織中的 T 調(diào)節(jié)細(xì)胞含量比外周血要高，血液中 FOXP3+ 細(xì)胞比例僅為 15%，而腫瘤間質(zhì)中 FOXP3+ 細(xì)胞比例高達(dá) 50%。腫瘤患者腸粘膜 T 調(diào)節(jié)細(xì)胞的原因可能是特定整合素和粘附因子表達(dá)量的增加，例如 CD49d。Deng 團(tuán)隊(duì)對外周血單核細(xì)胞 (PBMCs) 和腫瘤引流淋巴結(jié)中的淋巴細(xì)胞進(jìn)行

42、了對比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)血液和外周組織中的 FOXP3+ 細(xì)胞比例存在同樣的差異。令人更加感興趣的是，結(jié)直腸癌患者術(shù)后外周血 T 調(diào)節(jié)細(xì)胞 FOXP3 表達(dá)量顯著降低，不過在隨訪期間患者的 T 調(diào)節(jié)細(xì)胞 FOXP3 表達(dá)量逐漸趨于正常。機(jī)體對特定腫瘤抗原 (例如，5T4) 的特異性免疫反應(yīng)在術(shù)前受到抑制，在術(shù)后 6 個(gè)月恢復(fù)正常，這可能與 T 調(diào)節(jié)細(xì)胞活性抑制程度降低相關(guān)。此外，術(shù)前結(jié)直腸癌患者的 T 調(diào)節(jié)細(xì)胞介導(dǎo)性免疫抑制明顯升高，其中有 10 位患者在術(shù)后 1 年恢復(fù)正常，而其他 34 位患者在術(shù)后沒有明顯改善。T 調(diào)節(jié)細(xì)胞在結(jié)直腸癌中的作用似乎可以解釋為什么接種抗腫瘤疫苗對預(yù)防結(jié)直腸癌是無效的。然而，其他研究發(fā)現(xiàn)腫瘤浸潤性 T 調(diào)節(jié)細(xì)胞數(shù)量增加與結(jié)直腸癌患者預(yù)后改善相關(guān)。因此，有人建議將 T 調(diào)節(jié)細(xì)胞用于抑制結(jié)直腸癌患者體內(nèi)的促腫瘤炎癥反應(yīng)。其他參與結(jié)直腸癌發(fā)展的免疫細(xì)胞：巨噬細(xì)胞、骨髓細(xì)胞和嗜中性粒細(xì)胞腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞在結(jié)直腸癌發(fā)展中起了重要作用，可