化疗药物的免疫调节作用

化疗药物的免疫调节作用

 (2013-04-26 15:59:14)

一直以来，人们普遍认为化疗药物可抑制机体免疫系 统，不利于抗肿瘤免疫反应的建立。但最近的研究却显示， 某些化疗药物具有增强机体抗肿瘤免疫反应的能力。

1   化疗药物可以提高肿瘤细胞的免疫原性

有些化疗药物可诱导凋亡肿瘤细胞表面暴露免疫原或具有免疫调节作用的蛋白，也可使肿瘤细胞释放免疫活性 物质来提高机体的抗肿瘤免疫反应，包括诱导凋亡肿瘤细 胞表面暴露钙网蛋白、诱导凋亡肿瘤细胞表面暴露热休克 蛋白、诱导自然杀伤细胞 2 族成员 D 配体在肿瘤细胞表面 表达、诱导肿瘤细胞表达肿瘤抗原和抗原呈递相关分子以 及诱导凋亡肿瘤细胞释放内源性危险信号等机制。

1.1  化疗药物诱导凋亡肿瘤细胞表面暴露钙网蛋白

以 前认为，细胞凋亡不具有免疫性，甚至引起免疫耐受。 Tesniere 等 研究发现，蒽环类药物和草酸铂使肿瘤细胞 内质网中的钙网蛋白（calreticulin，CRT）转运至细胞外 膜。对于树突状细胞（dendritic cell，DC）而言，CRT 是 一个吞噬信号，它在细胞表面的暴露可增强 DC 对肿瘤细胞的识别和吞噬。其他少数化疗药（包括替莫唑胺和组蛋 白去乙酰化酶抑制剂）也具有诱导 CRT 在脑肿瘤细胞表面 暴露的能力，它们与免疫治疗联合应用时，能够增强肿瘤特异性免疫反应。

1.2  化疗药物诱导凋亡肿瘤细胞表面暴露热休克蛋白

热 休克蛋白（hot shock protein，HSP）能与肿瘤抗原肽形成 肽 -HSP 复合物，提高 DC 对肿瘤细胞的摄取和 DC 的抗 原提呈功能。蒽环类药物能诱导凋亡胃癌细胞表面暴露 HSP 70，同时伴随 DC 对凋亡细胞的吞噬及抗原呈递作用 增强，白细胞介素（interleukin，IL）12 分泌增多 。蛋 白酶体抑制剂硼替佐米处理后的凋亡骨髓瘤细胞向 DC 传 递激活信号，其作用依赖于 DC 和死亡肿瘤细胞的直接接 触以及 HSP 90 在死亡细胞表面的暴露 。需要注意的是，硼替佐米对机体的免疫系统还具有另一方面的作用：其对 DC 和活性 T 细胞具有毒性。因此在临床应用中，将药物 进行肿瘤内注射可能更能发挥其免疫激活作用，避免其免疫抑制作用    。

1.3   化疗药物诱导自然杀伤（natural killer，NK）

细胞 2 族成员 D（NK group 2, member D，NKG2D）在肿瘤细胞 表面表达　NKG2D 是表达于 NK 和 CD8   T 细胞、  g dT 细胞的活性受体，它识别对应的配体 [ 如人类主要组织相容 性复合体 I 类链相关分子 A 或 B（major histocompatibility complex class I chain-related molecule A or B，MICA/B）和 UL16 结合蛋白（UL16-binding protein，ULBP）1 ～ 4]     。肿 瘤细胞可通过下调细胞表面的 NKG2D 配体表达来逃避 NKG2D 介导的免疫监控。某些化疗药可上调肿瘤细胞 NKG2D 配体的表达，从而增强 NK 细胞等效应淋巴细胞 对肿瘤细胞的识别和杀伤作用。研究显示，硼替佐米等蛋 白酶体抑制剂能够上调肿瘤细胞 NKG2D 配体的表达。但 硼替佐米的作用具有很强的异质性，根据药物、肿瘤细胞 类型和 NKG2D 配体类型不同会有很大差异：硼替佐米能 上调人肝癌细胞的 MICA/B 表达，但对 ULBP1 ～ 3 表达无影响    ；对于头颈部鳞癌细胞，硼替佐米不改变 MICA/B 和 ULBP2 ～ 4 的表达，但显著上调 ULBP1 表达；对于 T 细胞白血病，硼替佐米不会上调 MICA/B 和 ULBP1 的 表达    。另一个能上调多种类型恶性细胞 NKG2D 配体 表达的药物是组蛋白去乙酰化酶抑制剂 。化疗药物引 起肿瘤细胞发生 DNA 损毁反应，此过程中共济失调 - 毛 细 血 管 扩 张 突 变（ataxia-telangiectasia-mutated，ATM）/ 共 济 失 调 - 毛 细 血 管 扩 张 突 变 Rad-3 相 关 蛋 白（ataxia  telangiectasia-Rad3-related，ATR）信号途径的激活可能是 其机制之一     。

1.4   化疗药物诱导肿瘤细胞表达肿瘤抗原和抗原提呈相关 分子

去甲基化剂地西他滨能通过 DNA 去甲基化作用诱 导多种类型实体瘤细胞和恶性血液细胞的癌睾抗原（cancer testis antigen，CTA）表达上调，同时能够上调主要组织相容性复合体 I（major histocompatibility complex I，MHC I）表达，使肿瘤细胞更易于被抗原特异性 CD8    T 细胞识别 和杀伤 。氟尿嘧啶能增强结肠癌和乳腺癌细胞表达癌 胚抗原（carcinoembryonic antigen，CEA）。马法兰和丝裂 霉素能上调肿瘤细胞共刺激分子 B7 的表达，使肿瘤细胞 本身就能向淋巴细胞提呈抗原。阿糖胞苷能上调白血病细 胞 B7-1 和 B7-2 的表达，增强针对白血病细胞的 CD8    T 细胞介导的杀伤作用     。

1.5　化疗药物诱导凋亡肿瘤细胞释放内源性危险信号

某些化疗药物能使凋亡肿瘤细胞释放包括炎性因子等在内 的内源性危险信号，促进 DC 成熟，增强 DC 对肿瘤抗原 的处理和提呈能力。高速泳动球蛋白盒 B1（high-mobility globulin box B1，HMGB1）是其中一个重要的炎性因子， 其  与 DC 的 Toll 样  受  体（Toll-like receptor，TLR）4 结 合激活 DC。蒽环和草酸铂诱导的凋亡肿瘤细胞会释放 HMGB1，HMGB1-TLR4 轴发生缺陷可影响蒽环和草酸 铂的临床疗效 。许多化疗药可使凋亡肿瘤细胞释放另一 种具有免疫刺激活性的细胞因子——三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP）。ATP 能作用于 DC 的嘌呤 P2X7 受体，激活属于 NOD 样受体家族的 NLRP3（NOD-like receptor family, pryin domain containing 3）炎性复合体，使 DC 释 放 IL-1?，增强肿瘤特异性 CD8    T 细胞的活性 。P2X7 嘌呤受体基因功能丧失的乳腺癌患者在应用蒽环类药物化 疗后更早复发 。尿酸是嘌呤代谢产物，能促进 DC 成熟， 增强抗原特异性 T 细胞反应，死亡肿瘤细胞中的 RNA 和 DNA 降解会使尿酸生成增多并释放。需要注意的是，只有形成尿酸结晶才具有免疫激活作用  。

2　化疗药物对机体免疫细胞的作用

某些化疗药物不仅可增强肿瘤细胞的免疫原性，而且 还能通过影响免疫细胞的功能来提高机体的抗肿瘤免疫反 应。一方面，某些化疗药物可提高 DC 的功能和数目；另 一方面，少数化疗药物还能够降低免疫抑制细胞的数目并 抑制其功能。

2.1　化疗药物可增强 DC 的功能和数目

Shurin 等研究显示，某些低剂量化疗药物可通过上调 DC 的重要功能 分子表达而增强其功能 [ 包括参与抗原提呈的抗原提呈分 子（antigen processing machinery，APM）、MHC Ⅱ、共刺 激分子（CD40、B7-1、B7-2）和 IL12]。另一个研究小组 根据化疗药物对小鼠 DC 成熟和生存的影响将药物进行分 类，有一类化疗药物能诱导 DC 成熟而不引起细胞显著死 亡，大部分拓扑异构酶抑制剂和抗微管药物有此作用，其 中长春花碱作用最强     。Salem 等探讨了常规剂量或大剂量环磷酰胺对 DC的作用，结果显示在用药后的淋巴细胞恢复期，外周血不 成熟 DC 数目显著上升，此时给予 TLR3 激动剂可诱导DC 成熟并向淋巴结迁移，这些 DC 能使抗原特异性 CD8 T 细胞扩增。环磷酰胺对 DC 的诱导增殖作用依赖于其对 淋巴细胞的抑制程度，药物剂量越大，对淋巴细胞的抑制 作用越强，其诱导 DC 增殖的作用越显著 。环磷酰胺的 这种作用机制尚不十分明确，实验显示其使小鼠骨髓中多 种生长因子和化学因子生成增多，这些因子对于 DC 扩增 非常重要     。继发于淋巴细胞受抑后的 DC 扩增是否为环 磷酰胺独具的特点，研究显示多柔比星和吉西他滨在抑制小 鼠淋巴细胞后虽然也能使不成熟 DC 扩增，但程度较轻 ， 其他引起淋巴细胞抑制的化疗药物是否也具有相同作用有 待继续研究。

2.2　化疗药物可抑制髓系来源抑制性细胞

髓系来源抑制 性细胞（myeloid-derived suppressor cell，MDSC） 是一群 不成熟的髓系细胞，具有抑制 T 细胞活性的能力。MDSC 在肿瘤宿主体内聚集，抑制机体抗肿瘤免疫反应。多项研 究显示，小剂量吉西他滨能够显著降低荷瘤小鼠体内的 MDSC 数目，增强肿瘤特异性 CD8    T 细胞反应，与免疫治疗联合具有协同抗肿瘤作用，吉西他滨对 MDSC的抑制具有选择性，并不引起其他免疫细胞明显下降。小剂量氟尿嘧啶和吉西他滨一样，也能选择性降低荷瘤小鼠体内的 MDSC 数量，增强肿瘤特异性 CD8    T 细胞反应。而环磷酰胺、紫杉醇、表柔比星和草酸铂没有这种作用。需要注意的是，大剂量化疗药物或某些特定的化疗药物具有升高 MDSC 的作用。在大剂量注射伊立替康联合氟尿嘧啶、甲酰四氢叶酸后的淋巴细胞恢复期，荷瘤小鼠体内的 MDSC 数目显著上升      。另一项研究显示，乳腺 癌患者使用环磷酰胺联合表柔比星化疗后，外周血 MDSC 数目在淋巴细胞恢复期明显上升，但紫杉醇只引起 MDSC 数目轻度上升     。这些研究提示，化疗药物的内在特性和 剂量可能决定其对 MDSC 的影响。

2.3　 化 疗 药 物 可 抑 制 调 节 性 T 细 胞

调 节 性 T 细 胞（regulatory T cell，Treg） 是具有免疫抑制功能的 CD4 ＋T 细胞亚群，表型特征为 CD4    CD25    FoxP3   ，能抑制 CD4   、CD8   、DC 和 NK 细胞等的活性。Treg 在各种 实体瘤和血液恶性疾病患者体内聚集，抑制机体的抗肿瘤 免疫反应 。多项研究显示，环磷酰胺能去除荷瘤动物体内的 Treg，由于高剂量环磷酰胺同时还可去除其他免疫细 胞，因此净效应为抑制机体抗肿瘤免疫反应；低剂量环磷能抑制某些维持 Treg 生存的重要分子表达，这可能是其选择性去除 Treg 的机制之一 。环磷酰胺还能抑制 Treg 的功能 。值得注意的 是 , 环磷酰胺腹腔注射具有增强机体免疫反应的作用，静 脉注射无此效果，而腹腔注射的药代动力学特点更接近于 口服。环磷酰胺能否降低肿瘤患者体内的 Treg 尚不十分确 定。Ghiringhelli 等研究显示，晚期肿瘤患者连续口服 小剂量环磷酰胺后外周血 Treg 数目显著下降，NK 细胞的杀伤力和 T 细胞增殖活性增强，其他类型白细胞数目无明显改变。Audia 等研究显示了不同的结果，单次静脉注射环磷酰胺并不能显著降低晚期肿瘤患者外周血 Treg 细胞 数目。给药方式可能影响其对机体免疫系统的作用，需要 更多的临床试验进一步证实。

研究显示，紫杉醇和小剂量替莫唑胺也能降低荷瘤 小鼠体内的 Treg 数目，抑制 Treg 功能，促进抗原特异性CD8    T 细胞的增殖，提高过继免疫治疗的疗效 。紫杉醇可能通过影响凋亡调节蛋白 Bcl-2/Bax 的表达而诱导 Treg 凋亡 。

FOLFOX（草酸铂联合氟尿嘧啶、甲酰四氢叶酸）方 案是目前治疗结直肠癌的标准化疗方案之一。Correale 等 将吉西他滨与 FOLFOX 联合，同时使用 IL2 和粒细胞 - 巨噬细胞集落刺激因子（granulocyte-macrophage colony-stimulating factor，GM-CSF），这一方案对于晚期结直肠 癌患者具有较好的疗效，治疗后患者外周血和肿瘤组织中 的 Treg 数目下降，同时肿瘤中浸润 T 淋巴细胞显著增多； 而只接受 FOLFOX 化疗方案的患者外周血和肿瘤组织中Treg 数目无改变。Treg 是抑制机体自身免疫反应的重要免 疫抑制细胞，此研究中的一些患者出现自身免疫病表现， 这些患者预后显著长于无自身免疫病表现的患者，他们的 外周血 Treg 数目降低更显著。

需要注意的是，某些特定的化疗药物或大剂量化疗药 物使用也可能造成 Treg 数增殖反弹。荷瘤小鼠使用大剂量 伊立替康联合氟尿嘧啶、甲酰四氢叶酸时，Treg 数目在淋 巴细胞恢复期显著上升     。

3　结　语

尽管肿瘤治疗的疗效近年来有了很大提高，但早期肿 瘤患者手术后仍有一部分复发或转移，而大部分晚期肿瘤 患者采用传统的治疗方法仍不能治愈。因此，人们聚焦于 肿瘤的免疫治疗，期望通过种方法提高肿瘤治疗疗效。 但由于肿瘤患者体内存在免疫抑制因素，因此单纯应用免 疫治疗的疗效并不理想。如何减轻肿瘤的免疫抑制状态而 提高机体的抗肿瘤免疫反应成为研究重点。

长期以来，化疗被认为抑制机体的免疫系统，但越来 越多的研究显示这一概念并不完全准确。正如本文所阐述， 某些化疗药物具有增强机体抗肿瘤免疫反应的潜能，通过 提高肿瘤细胞的免疫原性和增强免疫细胞功能来实现。基 于这些研究，设想可将化疗药物与各种免疫治疗联合以提 高后者疗效，一些临床研究对此进行了初步探讨。 需要注意的是，一种化疗药物可能作用于免疫系统的 多个环节，而不同化疗药物可能具有相同的免疫作用机制， 多种化疗药物联合应用可能会激发更强的机体抗肿瘤免疫 反应。另外，某种化疗药物可能对不同免疫靶点的作用相反， 因此，同时具有增强和抑制免疫反应的特质，实际应用时， 还需要考虑药物剂量、用药时机和用药途径等细节问题。

今后，尚需开展更多的相关研究尤其是临床研究，以最大限度地发挥化疗的免疫调节作用。