肿瘤防治研究  2014, Vol.41 Issue (8): 939-942.   PDF    
共刺激分子B7家族在食管癌中的研究进展
王珊1,王玲1,曹娜娜1,赵博2,单保恩1     
作者单位:1.050011 石家庄,河北医科大学第四医院 科研中心;
2.河北医科大学实验诊断教研室
摘要:食管癌的发病率占全世界恶性肿瘤发病率的第九位,其发病具有明显的地区性。中国是食管 癌的高发地区,尽管近年来食管癌外科诊疗措施不断提高,但总体的治疗效果仍不尽如人意。随着肿 瘤免疫学研究的进展和对肿瘤认识的逐步深入,人们发现食管癌的发生、发展与患者机体免疫功能低 下密切相关。如何激发机体抗肿瘤免疫反应,杀灭体内残余癌细胞,成为提高食管癌疗效、预防其 复发转移的关键。肿瘤浸润性T细胞(tumor-infiltrating lymphocytes,TIL)是介导抗肿瘤免疫应答的 主要效应细胞,在抗食管癌免疫中起非常重要的作用。但由于其表面的协同刺激分子表达异常,致使 TIL经常被诱导成“无能”,甚至抑制肿瘤免疫应答的其他免疫细胞、协助肿瘤细胞逃避机体监视。因 此,本文就共刺激分子B7家族在食管癌组织中的表达及其临床意义作一综述,以期为今后研发食管癌 的免疫治疗策略提供实验依据和理论支持。
关键词: 肿瘤免疫     共刺激分子     B7家族     食管癌    
Review of Costimulatory Molecule B7 Family and Its Role in Esophageal Cancer
WANG Shan1, WANG Ling1, CAO Nana1, ZHAO Bo2, SHAN Baoen1    
1. Research Center, Fourth Hospital of Hebei Medical University, Shijiazhuang 050011,China;
2.Department of Diagnosis, Hebei Medical University
Abstract:The incidence of esophageal cancer accounts for the ninth-highest of malignancy incidence in the world. Its prevalence and distributions are relative regionalism. China is a high-risk area of esophageal cancer. Although varieties of therapeutic strategies, including conventional surgery, chemotherapy, radiotherapy and immunotherapy, and combination of these therapies, have been improved in the treatment for esophageal cancer patients in recent decades, the overall treatment efficacy remains disappointing. With the development of tumor immunology and the gradually in-depth understanding of tumor, it was found that the occurrence and progression of esophageal cancer are closely related to the immune depressive function in patients. How to stimulate anti-tumor immune response and kill residual cancer cells in vivo becomes the key to enhance the treatment efficacy of esophageal cancer and prevent the recurrence and metastasis. Tumor-infiltrating T cells (TIL) are the main effector cells to mediate anti-tumor immune response and play a very important role in anti-esophageal immunity. However, abnormal expression of its surface costimulatory molecules often lead to the anergy of TIL, or even suppress other immune cells in tumor immune responses and then help tumor cells evade the immune surveillance. Therefore, this article reviews the expression and clinical significance of costimulatory molecules B7 family in esophageal cancer, in order to provide experimental evidence and theoretical support for future development of immunotherapy strategies for esophageal cancer .
Key words: Tumor immunity     Costimulatory molecules     B7 family     Esophageal cancer    
0 引言

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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