2.河北医科大学实验诊断教研室
2.Department of Diagnosis, Hebei Medical University
食管癌是起源于食管黏膜上皮基底细胞的恶 性肿瘤,是最常见的恶性肿瘤之一。2008年全球食 管癌发病人数达 481 645,其中死亡人数达406 533 [1]。我国是食管癌高发地区,发病和死亡人数分别 占全球发病和死亡人数的53.8%和51.9%[1]。我国食 管癌患者主要以食管鳞状细胞癌类型为主,近年 来食管鳞癌发病率呈逐年增长的趋势[2]。目前,食 管鳞癌已成为我国卫生部确定的十大特色肿瘤之 一。食管癌的常规治疗手段以手术切除为主,辅 以化疗和放疗,但其远期疗效仍不够理想,转移 和复发是患者死亡的主要原因。最近,日本Shimada 等[3]研究报道,食管癌的手术切除率较从前有所增高、并发症下降,但食管癌的总体治疗效果仍不 尽人意,亟待其他有效的治疗手段。
近年来,肿瘤与免疫的关系一向备受学者关 注,研究认为免疫逃逸是肿瘤发生的重要机制之 一。肿瘤细胞可通过修饰自身表面抗原及改变肿 瘤组织周围的微环境来逃避机体的免疫识别与攻 击[4]。而食管癌病程发展迅速,可能是由于机体 抗肿瘤免疫减弱引起的。患者体内肿瘤微环境中 免疫细胞的免疫监视、免疫防御功能已经发生了 变化,不能有效地发挥清除和免疫排斥作用。因 此,如何激发机体抗肿瘤免疫反应,杀灭体内残 余癌细胞,是防治食管癌复发转移,提高疗效的 关键。
近年来的研究表明,T细胞活化与增殖依赖于 细胞表面双信号刺激体系。一是来源于抗原呈递 细胞(antigen presenting cell,APC)呈递的抗原 肽与T细胞抗原受体(T cell receptor,TCR)结合 传递的信号,此信号对于T细胞活化是必需的,但 不能够引起T细胞增殖以及细胞因子的分泌;二 是共刺激信号途径。该途径不仅提供增强和维持 T细胞应答的关键正性第二信号,同时也提供了下 调T细胞应答关键的负性第二信号。共刺激信号 为T细胞抗原特异性激活所必需,启动、维持并调 节活化级联反应,决定了T细胞是活化增殖、抑 或转变为无反应状态甚至凋亡[5]。目前介导共刺 激信号的共刺激分子是肿瘤微环境的重要组成成 分,已成为免疫学研究新的热点之一。最具有代 表性的是B7家族成员,B7家族属免疫球蛋白超家 族,为50~70 kDa的跨膜糖蛋白,包括胞外区、跨 膜区和胞质区。最早发现的B7家族成员包括B7-1 和B7-2,随着研究的进展,B7家族的新成员逐渐 被发现,包括B7-H1,B7-H2,B7-DC,B7-H3, B7-H4,B7-H6[6]。因此,本文就共刺激分子B7家 族在食管癌组织中表达及临床意义作一回顾。 1 共刺激分子B7-1和B7-2在食管癌组织的表达及 意义
B7-1和B7-2是最早发现的B7家族成员,可在 各种APC上表达。其中B7-1主要表达于B细胞、激 活的单核细胞、树突状细胞、激活的T 细胞及NK 细胞表面。B7-2是参与初次B细胞应答的主要刺 激分子,具有信号转导功能。B7家族配体和它们受 体之间的共刺激作用在T细胞生长、分化和死亡中 起着重要的作用。APC上的B7-1或B7-2可以与初 始T细胞上的CD28结合,与同时接受TCR刺激的T 细胞一起传递活化信号[7]。T细胞活化后,其表面 CTLA-4受体便可与APC表面的B7-1和B7-2结合, 传递负性刺激信号。近年研究表明,B7-1和B7-2 抗原在食管癌组织分布于癌巢与坏死区周围,而 癌周组织及正常食管组织仅见散在分布。镜下观 察发现B7-1 和 B7-2的表达主要是在食管癌细胞细 胞质和细胞核内,但并未见在细胞膜上表达[8]。众 所周知,B7-1和B7-2只有在细胞膜上表达,才能与 T 细胞上的CD28 分子结合,激活T 淋巴细胞,发 挥免疫效应。食管癌细胞内存在有B7-1 和 B7-2 分 子,说明其存在合成B7-1和B7-2分子的功能,但 在细胞膜上表达的B7-1和B7-2却明显减少,提示食 管癌细胞可能存在着运送B7-1和B7-2分子至细胞 膜或细胞膜本身有缺陷以至不能正常地表达共刺 激分子。
此外,B7-1表达的异常还会导致T细胞活化紊 乱,致使机体发生疾病。例如,APC由于受到某 种因素的干扰,使得B7-1的表达降低,不能为T细 胞的活化提供共刺激信号,此时T细胞表现为无 能状态,进而导致机体患病;此外,若B7-1过表 达,致使T细胞持续性活化,可引起自身免疫性疾 病等[9]。王艳茹等研究已成功研制了B7-1鼠-人嵌 合抗体[10],并在体外及动物模型中证实其对人B系 淋巴瘤细胞株Raji和Daudi的增殖具有明显的抑制 作用[11]。提示抗人B7-1单链抗体可有效阻断B7-1 介导的协同刺激信号,具有抗肿瘤作用的潜在应 用价值。
B7-2分子因其在APC上表达时间早、表达度 高、易诱导表达,被认为在免疫应答起始阶段 发挥重要作用[12]。树突状细胞(dendritic cells, DC)是最强有力的专职APC,不但能高表达Ⅰ类 和Ⅱ类分子,而且还能高表达B7-1、B7-2等共刺 激分子。若将肿瘤细胞的抗原转移至DC细胞,则 可使DC细胞既具有肿瘤特异性,又能提供激活T 细胞所必需的共刺激信号,大大增强其肿瘤免疫 原性。路静等研究发现,应用脂质体转染技术将 pEGFP-N3-B7-2转染人食管癌细胞株EC9706,制 备B7-2瘤苗。这样直接将T细胞活化所需要的共 刺激分子B7-2导入食管癌细胞EC9706,通过B7- CD28途径将瘤细胞与T细胞联系在一起,诱导 出可不依赖于APC、直接可激活的T细胞。并且 EC9706细胞经处理后得到可溶性抗原,将可溶性 抗原致敏的成熟DC瘤苗与T淋巴细胞混合培养, DC可递呈抗原并激活幼稚T淋巴细胞,促使T淋 巴细胞活化为细胞毒性T淋巴细胞(cytotoxic T lymptlocyte,CTL),发挥抗肿瘤效应[13]。 2 共刺激分子B7-H1在食管癌组织的表达及意义
B7-H1(B7 homolog 1)是Dong等发现的B7 家族的第三个成员,与T细胞的活化相关联,又称 为程序性死亡配体(programmed death ligand 1, PD-L1)。目前已证实,B7-H1介导T细胞免疫具 有双向效应: 一方面,当CD28不参与共刺激时, B7-H1提供第二信号可发挥共刺激作用,协同抗 CD3促进T细胞增殖和细胞因子的分泌;另一方 面,一旦T细胞从CD3和CD28获得第一和第二信 号后出现高度增殖时,B7-H1与PD-1结合后可抑制 T细胞的增殖和细胞因子的分泌,在T细胞活化的 过程中作为负性共刺激分子存在[14, 15]。在生物学作 用方面,目前研究证实,与B7-1/B7-2表达谱不同, B7-H1mRNA广泛表达在人体多种组织,例如心 脏、骨骼肌、胎盘、肺、胸腺、脾、肾、肝等[16], 而B7-H1蛋白表达于巨噬系统来源的细胞[17]。
近年研究表明,食管癌组织在mRNA水平和蛋 白水平均表达B7-H1,其中B7-H1蛋白主要定位于 食管癌细胞的细胞膜和少量胞质中,并且两者的 表达具有高度的相关性。但是,在癌旁正常食管 黏膜组织检测不到B7-H1的mRNA和蛋白表达[18]。 提示食管癌细胞可能通过异常高表达B7-H1而参与 免疫逃逸,从而促进食管癌的发生。Dong等[17]研 究发现,IFN-γ、IL-4等在体内、体外均能明显上 调肿瘤细胞表面B7-H1的表达。Mazanet等[19]研究 也发现,人的B7-H1启动子中含有数个IFN-γ反应 元件,推测IFN-γ可通过干扰B7-H1转录后抑制而 上调其在肿瘤细胞表面的表达。
刘书漫等[20]研究发现,B7-H1抗体在抗CD3抗 体协同刺激下,可促进食管癌患者TIL细胞IL-10 的分泌,抑制IFN-γ的分泌。由此推测,B7-H1可 能通过上调具有免疫抑制作用的IL-10的分泌,同 时下调具有免疫杀伤功能的IFN-γ含量来抑制食管 癌组织中CTL细胞的功能,从而使肿瘤细胞逃避 机体免疫监视,促进食管癌的发生。因此,干预 B7-H1共刺激信号途径和肿瘤主动免疫、被动免疫 相结合的方法可望成为食管癌免疫治疗的新策略。 3 共刺激分子B7-H4在食管癌组织的表达及意义
2003年,Sica等三个实验室利用生物信息学 的方法相继发现了B7-H4分子这个B7家族的新成 员[21]。与家族其他成员不同,B7-H4是B7家族中 第一个GPI偶联蛋白。B7-H4的mRNA在淋巴和非淋巴组织中都有表达。但免疫组织化学结果显 示,在正常组织中几乎检测不到B7-H4蛋白的表 达。在机体免疫应答过程中,B7-H4共刺激分子 可诱导性表达,与抗原肽-主要组织相容性复合体 (major histocompatibility complex,MHC)共同 传递抑制信号,主要是通过抑制CD4+T细胞的活 化、增殖和克隆扩增,下调Jun等转录因子表达 进而下调IL-2的表达,从而抑制T细胞的增殖[22]。 近年研究表明,肿瘤微环境中IL-6、IL-10等细胞 因子可上调肿瘤相关巨噬细胞(tumor-associated macrophage,TAM)和APC表面的B7-H4表达,进 而抑制T细胞免疫[23, 24]。
目前研究发现,多种肿瘤组织中存在B7-H4的 过表达,肿瘤细胞表面表达的B7-H4在肿瘤细胞 逃避免疫系统的攻击中可能发挥一定的作用,提 示B7-H4可作为潜在的肿瘤生物治疗靶点。Chen 等[25]研究表明,B7-H4主要在食管癌细胞的细胞 膜和细胞质中表达,而在癌旁正常食管黏膜组织 不表达。同时,食管癌细胞中B7-H4的表达与肿 瘤癌巢CD3+T细胞和肿瘤间质CD8+T细胞的密度呈 负相关,表明B7-H4可能抑制肿瘤微环境中TIL细 胞的募集和存活[25]。Lu等[26]报道B7-H4在食管癌 细胞呈不同水平的高表达,B7-H4表达与CD3+和 CD8+TILs 数量呈负相关,其中T-bet+TILs的食管癌 患者具有更长的生存期。进一步的小鼠体内实验 发现,Treg细胞可将T-bet和Eoms运送到肿瘤组织 内,这是适应性免疫所需的必要环节之一。据此, 将来的肿瘤疫苗若能够阻断B7-H4并提高肿瘤微环 境内T-bet和Eoms水平,将能够调节食管癌患者的 免疫功能。此外,Wang等[27]研究发现利用B7-H4抗 体能抑制 T 细胞的增殖及 IL-2的产生,其主要机制 是抑制ERK、JNK 和AKT 等信号通路的关键分子 的活化。因此,深入研究肿瘤微环境中B7-H4的作 用,不仅有助于阐明肿瘤免疫逃逸机制,更可为恶 性肿瘤免疫治疗提供新的靶点和策略。 4 展望
共刺激分子B7家族与其受体作为共刺激信 号,在T、B细胞活化、辅助T细胞分化,信号转 导及效应细胞的细胞因子分泌过程中起重要作 用。食管癌组织中存在B7家族分子的过表达,通 过设计针对共刺激分子B7家族的免疫融和蛋白或 单克隆抗体,阻断共刺激信号的传递、使T细胞因 缺乏第2信号而处于无反应状态,达到增强机体免 疫耐受能力的目的。因此,对共刺激分子B7家族和食管癌的深入了解,有助于阐明B7家族在食管 癌发生、发展中的作用机制,为食管癌的免疫干 预治疗提供新的思路。
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