王佳森,張妍,付曉雪,陳芳
宮頸癌是婦科最常見(jiàn)的惡性腫瘤,因社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況、公共衛(wèi)生條件等不同其發(fā)病率在各國(guó)間存在較大差異;在2018 年全球?qū)m頸癌發(fā)病率及死亡率統(tǒng)計(jì)分析中發(fā)現(xiàn),印度與中國(guó)發(fā)病總?cè)藬?shù)約占世界發(fā)病人數(shù)的1/3[1]。同時(shí)宮頸癌是可預(yù)防的人類惡性腫瘤之一,無(wú)論是從流行病學(xué)還是從致病機(jī)制角度來(lái)看,宮頸癌及宮頸鱗狀上皮內(nèi)病變(squamous intraepitheliallesion,SIL)與人乳頭瘤病毒(human papilloma virus,HPV)感染密切相關(guān)[2]。約70%~80%的女性一生中都至少會(huì)感染1 次HPV,大多數(shù)的HPV 感染可被機(jī)體免疫清除,而高危型HPV 持續(xù)性感染才可能導(dǎo)致宮頸病變[3],而且更高級(jí)別的宮頸病變代表著更高的HPV 基因表達(dá)率以及宿主染色體突變率,這可能取決于病毒本身和宿主因素的相互影響。近年來(lái)隨著分子生物學(xué)及免疫學(xué)的發(fā)展,宮頸癌的發(fā)病機(jī)制正逐漸得到認(rèn)識(shí)?,F(xiàn)對(duì)宮頸癌在免疫學(xué)發(fā)病機(jī)制方面的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。
HPV 是一類無(wú)包膜的小DNA 病毒,其病毒外殼由主要蛋白L1 和次要蛋白L2 構(gòu)成正二十面體結(jié)構(gòu),L1 蛋白能夠組裝成與天然病毒相似的類病毒顆粒(virus like particle,VLP),HPV 疫苗的研制均源于此,L2 蛋白參與病毒感染細(xì)胞的過(guò)程[4]。HPV 基因組包含6 個(gè)早期基因和2 個(gè)晚期基因,早期基因編碼E1、E2、E4、E5、E6 和E7 這6 種蛋白,晚期基因主要負(fù)責(zé)L1、L2 的生成。E1 調(diào)控HPV DNA 復(fù)制;而E2 除參與基因復(fù)制外,還在RNA 轉(zhuǎn)錄以及復(fù)制過(guò)程劃分病毒表觀基因組中起著關(guān)鍵作用[5];E4 可能在病毒基因組擴(kuò)增和絲裂原活化蛋白激酶(mitogen activated protein kinase,MAPK)途徑活化維持中起作用[6];E5已被證明與E7 在細(xì)胞轉(zhuǎn)化中發(fā)揮協(xié)同作用,抑制免疫反應(yīng)。E6、E7 表達(dá)是HPV 處于活動(dòng)期的標(biāo)志,也是細(xì)胞轉(zhuǎn)化的決定因素,其招募細(xì)胞內(nèi)泛素連接酶E6AP,聯(lián)合誘導(dǎo)P53 降解[7],E7 結(jié)合并抑制腫瘤抑制因子pRb,使細(xì)胞周期失控[8]。已發(fā)現(xiàn)的HPV 亞型已超過(guò)200 種,其中高危型HPV(如HPV16、18、31、33、45、52、58)持續(xù)感染與宮頸高級(jí)別鱗狀上皮內(nèi)病變(high-grade squamous intraepithelial lesion,HSIL)顯著相關(guān)[9]。HPV 吸附于宮頸上皮細(xì)胞,此時(shí)若合并組織或細(xì)胞的微損傷,HPV 侵入,其DNA 整合到感染細(xì)胞的基因組中,在整合過(guò)程中通常會(huì)導(dǎo)致許多早期和晚期基因的缺失,整合后負(fù)調(diào)節(jié)蛋白E2基因的缺失會(huì)導(dǎo)致E6 和E7 表達(dá)升高,促進(jìn)宮頸癌的發(fā)生及發(fā)展[10]。
在宮頸癌中,固有免疫功能下降是免疫逃逸發(fā)生的重要原因,其中自然殺傷(natural killer,NK)細(xì)胞、巨噬細(xì)胞(macrophages)以及樹突狀細(xì)胞(dendritic cell)的參與發(fā)揮了關(guān)鍵作用。
2.1 NK 細(xì)胞病毒感染宿主細(xì)胞后激活干擾素調(diào)節(jié)因子(interferon regulatory factor,IRF),該因子驅(qū)動(dòng)釋放出Ⅰ型干擾素(type Ⅰinterferon,IFN-Ⅰ)[11],IFN-Ⅰ能夠抑制宿主細(xì)胞中病毒的復(fù)制并激活NK細(xì)胞,NK 細(xì)胞活化后分泌IFN-γ 和腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)等細(xì)胞因子,執(zhí)行免疫監(jiān)視功能,并啟動(dòng)細(xì)胞毒作用殺傷宿主細(xì)胞,NK細(xì)胞無(wú)需與抗原結(jié)合即可在病毒感染早期發(fā)揮作用,并且不受主要組織相容性復(fù)合體(major histocompatibility complex,MHC)表達(dá)限制[12]。研究表明,HPV16 E6、E7 蛋白下調(diào)宿主細(xì)胞IFN-Ⅰ的表達(dá)[13],進(jìn)而抑制固有免疫應(yīng)答。有學(xué)者檢測(cè)了120 例宮頸癌患者和120 例健康女性外周血NK 細(xì)胞水平,結(jié)果顯示,健康女性NK 細(xì)胞水平高于宮頸癌患者[(22.17±3.09)% vs.(15.78±2.43)%,P<0.001][14]。還有研究證實(shí),在宮頸癌疾病進(jìn)展過(guò)程中NK 細(xì)胞水平呈逐漸下降的趨勢(shì),提示患者固有免疫抑制逐步加重,該研究還發(fā)現(xiàn)在宮頸病變組織中NK 細(xì)胞自然殺傷毒性細(xì)胞受體NKp30、NKp46 下調(diào),預(yù)示HPV 可能通過(guò)該途徑降低了機(jī)體的固有免疫應(yīng)答,從而導(dǎo)致宮頸癌發(fā)生免疫逃逸,促進(jìn)疾病進(jìn)展[15]。有研究表明,CD1d(cluster of differentiation 1d)分子介導(dǎo)的自然殺傷T(natural killer T,NKT)細(xì)胞是微生物的固有免疫和適應(yīng)性免疫反應(yīng)之間的天然橋梁,HPV16 感染宿主細(xì)胞后,合成E5 蛋白下調(diào)CD1d 的表達(dá),這也可能是免疫逃逸的機(jī)制[16]。
2.2 巨噬細(xì)胞巨噬細(xì)胞是固有免疫應(yīng)答反應(yīng)晚期的主要效應(yīng)細(xì)胞,其通過(guò)Toll 樣受體(Toll-like receptor,TLR)結(jié)合病毒成分而被激活,從而釋放包括白細(xì)胞介素1(interleukin-1,IL-1)、IL-6、IL-8、IL-12、TNF-α 和單核細(xì)胞趨化蛋白1(monocyte chemotactic protein-1,MCP-1)在內(nèi)的細(xì)胞因子,誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)。MCP-1 能夠趨化和激活單核細(xì)胞,擴(kuò)大炎性反應(yīng)進(jìn)程。Hacke 等[17]研究發(fā)現(xiàn),HPV E6、E7蛋白可通過(guò)降解P53 下調(diào)MCP-1 的分泌,減弱巨噬細(xì)胞趨化作用,從而導(dǎo)致病毒免疫逃逸。但也有研究認(rèn)為,MCP-1 能夠誘導(dǎo)和刺激病理性血管生成[18]。因此,MCP-1 對(duì)宮頸癌進(jìn)展的作用機(jī)制有待于進(jìn)一步研究。
腫瘤組織中浸潤(rùn)的巨噬細(xì)胞統(tǒng)稱為腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(tumor-associated macrophages,TAMs),TAMs又可根據(jù)其激活的輔助性T 細(xì)胞(T helper cell,Th細(xì)胞)類型不同分為M1 型和M2 型,近年因其在腫瘤進(jìn)展過(guò)程中的作用受到廣泛關(guān)注。有研究顯示,在早期宮頸癌組織中,IL-6、MCP-1 和誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase,iNOS)表達(dá)水平增加,促進(jìn)單核細(xì)胞向M1 型巨噬細(xì)胞分化,促進(jìn)腫瘤免疫,抑制腫瘤發(fā)生;在晚期宮頸癌組織中,IL-10和精氨酸酶1(arginase-1,Arg-1)等表達(dá)水平增加,促進(jìn)單核細(xì)胞向M2 型巨噬細(xì)胞分化,可引發(fā)免疫耐受,促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖與轉(zhuǎn)移[19]。TAMs 還可通過(guò)分泌血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascularendothelialgrowthfactor,VEGF)促進(jìn)淋巴管及血管生成,對(duì)腫瘤進(jìn)展也起到促進(jìn)作用[20]。隨著靶向藥物的應(yīng)用,有研究發(fā)現(xiàn)通過(guò)阻斷程序性死亡受體1(programmed death-1,PD-1)/程序性死亡受體配體1(programmed death ligand-1,PD-L1)通路可以增強(qiáng)T 細(xì)胞活性,降低M2 型巨噬細(xì)胞的表達(dá),從而抑制腫瘤進(jìn)展。粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子(granulocyte macrophage-colony stimulating factor,GM-CSF)是最常見(jiàn)的生長(zhǎng)因子之一,其與特異受體結(jié)合后,能夠促進(jìn)骨髓細(xì)胞形成中性粒細(xì)胞集落和巨噬細(xì)胞集落,促進(jìn)機(jī)體發(fā)揮免疫功能。在多種惡性腫瘤如頭頸部腫瘤、肺癌和結(jié)直腸癌中發(fā)現(xiàn)GM-CSF 表達(dá)上調(diào)[21],而宮頸癌細(xì)胞GM-CSF 的表達(dá)水平與TAMs 數(shù)量呈正相關(guān),且GM-CSF可以激活TAMs 釋放促腫瘤因子[22],促進(jìn)疾病進(jìn)展。
2.3 樹突狀細(xì)胞樹突狀細(xì)胞是功能最強(qiáng)的抗原提呈細(xì)胞(antigen presenting cells,APC),能高效攝取、加工處理和提呈抗原,其最大的特點(diǎn)是能夠顯著刺激初始T 細(xì)胞活化,是機(jī)體T 細(xì)胞免疫應(yīng)答的始動(dòng)者。有研究指出腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生的相關(guān)因子,如IL-10[23]、巨噬細(xì)胞集落刺激因子(macrophage-colony stimulating factor,M-CSF)、GM-CSF[24]和VEGF[25]等能夠阻止樹突狀細(xì)胞的分化成熟,影響抗原提呈過(guò)程,從而抑制適應(yīng)性免疫應(yīng)答。侯萍等[26]發(fā)現(xiàn),Ⅱ期宮頸癌組織中腫瘤浸潤(rùn)性樹突狀細(xì)胞密度、MHCⅡ陽(yáng)性百分比、CD54 陽(yáng)性百分比均較Ⅰ期宮頸癌患者低,這說(shuō)明隨著宮頸癌進(jìn)展,不成熟樹突狀細(xì)胞占比增加。由此,進(jìn)一步了解宮頸癌組織的微環(huán)境,探索細(xì)胞因子與樹突狀細(xì)胞之間的相互作用機(jī)制以促進(jìn)樹突狀細(xì)胞呈遞抗原,可能為宮頸癌免疫治療開拓新途徑。
APC 捕獲HPV 蛋白后合成抗原肽,其與APC 表面的MHCⅡ類分子結(jié)合,提呈給CD4+T 細(xì)胞,促使后者分化為Th 細(xì)胞和調(diào)節(jié)性T 細(xì)胞(regulatory T cell,Treg 細(xì)胞)。
3.1 Th 細(xì)胞與Treg 細(xì)胞Th 細(xì)胞包括Th1 細(xì)胞、Th2 細(xì)胞、Th17 細(xì)胞和濾泡輔助性T 細(xì)胞(follicular helper T cells,Tfh 細(xì)胞)等。Th1 細(xì)胞通過(guò)釋放IFN-γ和TNF-β 激活和募集巨噬細(xì)胞,來(lái)殺傷宿主細(xì)胞或腫瘤細(xì)胞,活化后的巨噬細(xì)胞表面MHCⅡ類分子及黏附分子表達(dá)上調(diào)并釋放IL-12,又促進(jìn)Th1 細(xì)胞活化。Th2 細(xì)胞通過(guò)抑制NK 細(xì)胞的活化、減少腫瘤細(xì)胞抗原的表達(dá)等來(lái)抑制細(xì)胞免疫的抗腫瘤效應(yīng)。余楊等[27]的研究發(fā)現(xiàn),隨著宮頸病變進(jìn)展,血清中Th細(xì)胞逐漸由Th1 優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)為Th2 主導(dǎo),即Th1/Th2 漂移學(xué)說(shuō),該現(xiàn)象可能是導(dǎo)致腫瘤逃逸、惡性病變進(jìn)展的因素。Th17 細(xì)胞以特異性分泌IL-17 而命名,Treg細(xì)胞是具有免疫應(yīng)答負(fù)調(diào)節(jié)作用的T 細(xì)胞,這2 種T 細(xì)胞亞群都是通過(guò)分泌相關(guān)細(xì)胞因子及與其他免疫細(xì)胞相互作用參與腫瘤免疫。正常組織中,Th17細(xì)胞與Treg 細(xì)胞反向調(diào)節(jié),并保持平衡[28]。周萍等[29]分別檢測(cè)了43 例宮頸癌患者、56 例宮頸SIL 患者和53 例慢性宮頸炎患者外周血中Th17 細(xì)胞和Treg 細(xì)胞的表達(dá)水平,發(fā)現(xiàn)宮頸癌組高于宮頸SIL 組及慢性宮頸炎組[Th17:(13.64±2.79)%vs.(8.66±1.45)%vs.(4.12±0.98)%,P<0.05;Treg:(18.42±3.21)% vs.(14.4±1.22)%vs.(7.64±1.32)%,P<0.05]。Lin 等[30]將38 例不同期別、不同腫瘤分化程度、不同組織學(xué)類型的宮頸癌患者納入研究,發(fā)現(xiàn)期別越晚、惡性程度越高的患者CD4+T 細(xì)胞失衡越明顯,并發(fā)現(xiàn)宮頸癌患者Th17 細(xì)胞較Treg 細(xì)胞增加明顯,Th17/Treg 比例升高??梢?jiàn),Th17 細(xì)胞可能對(duì)腫瘤生長(zhǎng)起到積極促進(jìn)作用,但其在腫瘤免疫過(guò)程中的機(jī)制尚不明確。
CD4+T 細(xì)胞在IL-6、TNF-α 作用下轉(zhuǎn)化生成Th22 細(xì)胞,Th22 細(xì)胞是IL-22 的主要來(lái)源。IL-22可促進(jìn)宮頸癌腫瘤細(xì)胞中蛋白激酶B 磷酸化,進(jìn)而誘導(dǎo)下游分子如B 細(xì)胞淋巴瘤2(B-cell lymphoma-2,Bcl-2)基因表達(dá),促進(jìn)腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)[31]。有研究發(fā)現(xiàn),宮頸癌患者外周血Th22 細(xì)胞明顯升高,并且其升高幅度與宮頸癌進(jìn)展呈正相關(guān),說(shuō)明Th22 細(xì)胞可能促進(jìn)了宮頸癌的進(jìn)展;同時(shí)還發(fā)現(xiàn)Th22 細(xì)胞與Th17細(xì)胞水平呈正相關(guān),說(shuō)明在宮頸癌致病過(guò)程中,兩者可能發(fā)揮協(xié)同作用[32-33]。關(guān)于Th22 細(xì)胞在宮頸癌發(fā)展中的具體機(jī)制仍需進(jìn)一步探索,未來(lái)其與IL-22 可能為宮頸癌的免疫干預(yù)提供治療新方向。
3.2 細(xì)胞毒性T 淋巴細(xì)胞(cytotoxic T lymphocytes,CTL)體內(nèi)所有有核細(xì)胞均表達(dá)MHCⅠ類分子,故體內(nèi)各種組織細(xì)胞均可作為非專職性APC 表達(dá)抗原肽-MHCⅠ類分子復(fù)合物,該復(fù)合物被CD8+T 細(xì)胞識(shí)別,誘導(dǎo)分化為CTL。CTL 在細(xì)胞因子(如IL-2、IL-12、IFN-γ)作用下激活為效應(yīng)T 細(xì)胞來(lái)殺傷宮頸SIL 細(xì)胞或表達(dá)HPV 抗原的癌細(xì)胞。有研究采集宮頸癌患者外周血單核細(xì)胞,介導(dǎo)HPV16/18 E6、E7轉(zhuǎn)染樹突狀細(xì)胞,并將誘導(dǎo)產(chǎn)生的CTL 回輸給患者,發(fā)現(xiàn)CTL 治療轉(zhuǎn)陰率高,為處于緩解或穩(wěn)定狀態(tài)HPV 感染的宮頸癌患者提供了新的治療途徑[34]。但該試驗(yàn)樣本量小,探索CTL 有效性仍需大樣本研究。Campo 等[35]研究發(fā)現(xiàn),HPV16 E5 蛋白通過(guò)下調(diào)參與抗原提呈的人類白細(xì)胞抗原Ⅰ(human leukocyte antigen-Ⅰ,HLA-Ⅰ)分子,避免CTL 攻擊。另有研究發(fā)現(xiàn),宮頸癌細(xì)胞表面HLA-Ⅰ分子表達(dá)缺陷的患者較正常表達(dá)者的5 年生存率降低(61%vs.83%,P<0.05),提示HLA-Ⅰ分子表達(dá)缺陷影響宮頸癌患者的生存預(yù)后[36]??梢?jiàn),HLA-Ⅰ分子在宮頸癌抗原提呈及機(jī)體免疫方面可能發(fā)揮了重要作用。
從HPV 侵入機(jī)體到宮頸癌發(fā)生、發(fā)展,在以HPV E6、E7 為主的蛋白始動(dòng)作用下,人體發(fā)生著錯(cuò)綜復(fù)雜的免疫殺傷和免疫逃逸過(guò)程,而且HPV 在不同級(jí)別宮頸病變中的行為有所不同,這主要取決于病毒本身和宿主因素的影響。但病毒免疫逃逸與腫瘤免疫逃逸之間的關(guān)系、晚期宮頸癌中免疫微環(huán)境進(jìn)一步改變的原因、免疫殺傷下降的具體機(jī)制尚不明確。因此,進(jìn)一步了解宮頸癌組織的微環(huán)境,尋找可以穩(wěn)定宮頸免疫微環(huán)境的因子,調(diào)節(jié)各免疫細(xì)胞的構(gòu)成比,阻斷免疫逃逸,促進(jìn)HPV 及腫瘤抗原提呈,可能成為宮頸癌免疫治療的新方向。