越來越多的臨床證據(jù)表明，增強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)弄清哪些免疫細胞參與了腫瘤-宿主免疫反應，以及這些細胞在結(jié)直腸癌發(fā)展中具有何種預后價值，然而至今尚無一項基于增強宿主免疫力的腫瘤治療策略獲得臨床批準。

    此外，免疫反應增強是結(jié)腸炎相關(guān)結(jié)直腸癌（colitis-associated CRC,CAC）發(fā)展過程中一個公認的危險因素，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胞和細胞因子參與了抗結(jié)直腸癌的宿主免疫反應，及分析宿主免疫系統(tǒng)是如何調(diào)控促腫瘤效應和抗腫瘤效應的。

    核心提示

    免疫反應參與了結(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，此外它還賦予了機體抗腫瘤保護作用。不過，先天性免疫反應是慢性結(jié)腸炎發(fā)生的病理學基礎(chǔ)，而慢性結(jié)腸炎又是結(jié)直腸癌公認的危險因素。

    一旦腫瘤觸發(fā)機體的免疫反應，大量免疫細胞會有參與到腫瘤發(fā)展中，有抑制腫瘤生長的免疫細胞（CD45RO+CD8+T細胞），也有促進腫瘤生長和轉(zhuǎn)移的免疫細胞（T調(diào)節(jié)細胞）。因此，在設(shè)計一種基于免疫反應的結(jié)直腸癌治療和預防策略時，我們需要先了解各種免疫細胞和細胞因子的具體調(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因。據(jù)統(tǒng)計，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行惡性轉(zhuǎn)化。

    在結(jié)直腸癌研究領(lǐng)域存在一個有趣的爭論，免疫反應/炎癥反應在結(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/炎癥細胞可以促進或抑制結(jié)直腸癌（CRC）細胞的生長。

    根據(jù)與炎癥反應關(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，炎癥反應滯后于腫瘤發(fā)生；（2）炎癥誘導性結(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?。↖BD）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Chron's疾?。–D），它們均與結(jié)直腸癌發(fā)生相關(guān)。Chron's疾病與結(jié)直腸癌的相關(guān)性不是很強，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險因素。慢性炎癥反應的程度、持續(xù)時間與癌癥的發(fā)病風險相關(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)直腸癌均會出現(xiàn)免疫/炎癥浸潤，也就是所謂的“腫瘤誘發(fā)性炎癥反應/炎癥反應”.研究發(fā)現(xiàn)，參與腫瘤免疫反應的細胞或因子各異，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）細胞、CD8（+）細胞毒性T細胞和髓樣細胞是結(jié)直腸癌患者預后良好的主要指標，而T調(diào)節(jié)細胞（Tregs）和T輔助白介素（IL）-17產(chǎn)生（T（H）17）細胞可以促進結(jié)直腸癌的發(fā)生，并與I/Ⅱ期結(jié)直腸癌患者的無病生存率劇降相關(guān)。

    在上皮屏障的保護下，免疫細胞無法接觸上皮性腫瘤，因此最終上皮性腫瘤會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造成上皮屏障退化，機體對這些微生物和上皮屏障退化的免疫反應在很大程度上加重了結(jié)直腸癌組織中炎癥反應/免疫反應的程度和特征。

    可以想象，炎癥/免疫浸潤和相關(guān)因子的類型、程度和持續(xù)時間在結(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/免疫反應和結(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胞和適應性免疫細胞在促進、維持或抑制結(jié)直腸癌生長中的作用。

    免疫反應和結(jié)直腸癌發(fā)生

    細菌誘發(fā)性免疫與結(jié)直腸癌發(fā)生風險

    “致癌”細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)勢的機會性細菌（opportunistic bacteria），尤其是機會性致病菌-鏈球菌（Streptococcus），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團隊的研究結(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道腺瘤一旦出現(xiàn)，細菌就會誘發(fā)一種COX-2（高表達）通路相關(guān)的炎癥反應。

    COX-2可以促進上皮細胞增殖，抑制上皮細胞凋亡，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，當前的血清學檢測僅能識別在解沒食子酸鏈球菌菌毛上表達的抗原，而這些抗原是具有廣泛的序列異質(zhì)性。解沒食子酸鏈球菌多抗原血清學檢測結(jié)果的敏感性僅為16%-34%.

    此外，多項研究也分析了炎癥性腸道疾病患者體內(nèi)細菌感染與結(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。

    這些細菌可以黏附在結(jié)腸上皮細胞表面，侵入它們的細胞質(zhì)，從而促進腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、IL-8和IL-6的釋放。這些細胞因子均可能誘發(fā)炎癥性腸道疾病和結(jié)直腸癌。最近動物模型試驗研究顯示，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（炎癥反應是腫瘤發(fā)展的公認誘因），而不是對宿主發(fā)動直接的誘變攻擊。

    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。機體起初通過細胞表面和細胞內(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）。共生菌和致病細菌可以過度激活機體的模式識別受體，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。

    有三項動物實驗已經(jīng)對模式識別受體在結(jié)腸炎相關(guān)結(jié)直腸癌發(fā)展中的作用進行了探討。這些動物實驗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“先天性免疫促進腫瘤發(fā)生”產(chǎn)生了質(zhì)疑，因為先天性免疫不僅發(fā)生在炎癥細胞（巨噬細胞、樹突細胞和中性粒細胞），還發(fā)生在上皮細胞。在上皮組織中，先天性免疫可以維持細胞穩(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蛋白2（**2）；（3）NLR-P3及其終端分子效應器caspase 1和caspase12.

    TLR-2/TLR-4/MYD88通路：

    2004年Rakoff-Nahoum團隊研究了DSS誘導性結(jié)腸炎小鼠對TLR4、TLR2和MyD88多基因敲除以及對**2單基因敲除的敏感性。他們發(fā)現(xiàn)腸黏膜上皮細胞（IECs）表面的TLRs一般由共生微生物激活，這種共生關(guān)系是上皮細胞生理功能所必需的。

    他們認為TLRs通路缺失可以弱化炎癥反應，從而減輕機體的結(jié)腸炎。與野生型（WT）小鼠相比，MyD88-/-小鼠在DSS處理后會出現(xiàn)嚴重結(jié)腸炎、死亡率劇增，這表明MyD88依賴性通路具有一定的保護作用。MyD88是多個信號級聯(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（**-2）的MyD88依賴性炎癥通路，**-2是細胞質(zhì)PRRs（NOD1和NOD2受體）的調(diào)控因子、可以激活NF-κB轉(zhuǎn)錄分子和MAP激酶，但是研究結(jié)果顯示**2-/-小鼠對DSS的敏感性并沒有明顯增強。DSS 誘導性小鼠實驗表明，MyD88在調(diào)控上皮細胞的損傷耐受性和損傷后修復中起了重要作用。

    此外，多種MyD88誘導性細胞因子參與上皮耐受和再生過程，特別是IL-6,IL-6可以促進胃腸傷口的愈合。TLR/MyD88通路可以通過NF-κB轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控IL-6基因表達。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。相反，DSS損傷后MyD88敲除小鼠體內(nèi)的IL-6水平卻不會上調(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，所以有人認為共生菌可以影響MyD88信號通路及誘導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)嚴重結(jié)腸炎（圖1）。
 

    圖1. Rakoff-Nahoum

    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信號通路缺失會降低上皮的耐受性，細菌移位，從而促進結(jié)腸炎和腫瘤發(fā)生（B）。IECs:腸上皮細胞；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團隊并沒有研究注射外源性IL-6是否可以恢復小鼠上皮細胞耐受DSS的能力。此外，他們也沒有分析MyD88誘導性IL-6是由哪種細胞產(chǎn)生。間質(zhì)巨噬細胞可能是IL-6的主要來源，然而上皮細胞也可以產(chǎn)生TLRs、MyD88 和IL-6.

    Rakoff-Nahoum團隊研究了MyD88與TLR4受體和TLR2受體之間的作用。他們選用了TLR4-/-和TLR2-/-小鼠，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同時給藥與否，共生菌可以完全消除小鼠對DSS誘導性結(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誘導性腫瘤發(fā)生是否相關(guān)，但是他們證實了任何炎癥相關(guān)的細胞或因子均可以升高腫瘤發(fā)生的風險。

    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)生中的作用進行了研究。結(jié)直腸炎癥過程中，在間充質(zhì)細胞和上皮細胞內(nèi)以caspase 1炎性體為終端的信號通路均會被激活。

    Caspase-1是多個細胞內(nèi)受體的下游靶點，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“炎癥細胞死亡”,即所謂的細胞焦亡（pyroptosis）。Caspase-1與caspase 12相互拮抗，后者可以抑制炎癥反應的發(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團隊借助DSS誘導性結(jié)腸炎小鼠模型和IL-18特異性抑制劑（IL-18結(jié)合蛋白，IL-18bp.Fc）進行了一項研究。

    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）在生理條件下，IL-18可以通過誘導上皮細胞再生和傷口愈合維持上皮穩(wěn)態(tài)；（2）在病理條件下，上皮屏障受到破壞、發(fā)生化學性或微生物性結(jié)腸炎，IL-18可以維持胃腸道基質(zhì)中的過度炎癥反應，從而升高了結(jié)腸炎相關(guān)結(jié)直腸癌的風險。

    Dupaul-Chicoine 團隊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)腸損傷的修復能力。由于caspase 1可以促進炎性體形成和炎癥反應發(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。此外，Casp 12-/-小鼠在實驗結(jié)束時也表現(xiàn)出超強的組織修復能力，這表明caspase 12可能是損傷和修復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Casp1-/-小鼠對DSS誘導性結(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，巨噬細胞浸潤反而加重和炎癥因子（COX2、Bcl-xl、cyclin D1、IL-1、IL-6、TNFa、MCP-1、Il11、ccl7和TNFa-誘導蛋白2）表達同樣增強。此外，相比野生型小鼠，casp12-/-小鼠對低劑量DSS誘導性結(jié)腸炎更敏感。

    可見，Caspase 1和caspase 12共同缺失可以明顯促進DSS+AOM 小鼠模型中腫瘤的發(fā)生，這表明慢性炎癥反應在結(jié)直腸癌發(fā)生中起了重要作用。

    IL-18/IL-18R/MYD88通路

    Salcedo團隊研究了小鼠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，這表明促炎癥反應可以增強AOM的促腫瘤效應。然而，研究顯示Myd88-/-小鼠的上皮細胞增殖和上皮再生同樣受到抑制。

    此外，他們還進行了AOM/DSS誘發(fā)性Myd88-/-小鼠和野生型小鼠的基因表達譜分析，以尋找細胞增殖相關(guān)基因的表達差異。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)腸黏膜完整性的補償機制。

    上述研究表明，機體對共生微生物的先天性免疫反應是腸道上皮預防炎癥反應和腫瘤所必需的，它不僅具有殺菌作用，還是上皮細胞周期調(diào)控的主要方式。使用抗生素會打亂腸道的生態(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)展所必需的，它主要通過“炎癥性惡性循環(huán)”發(fā)揮作用。

    “炎癥剎車分子

    除了caspase-12外，Dupaul-Chicoine團隊還研究了”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。

    SIGIRR:

    SIGIRR是TLRs通路的細胞內(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DSS誘發(fā)性結(jié)腸炎的發(fā)生，其作用機制可能與TLR4-/-、TLR2-/-和MyD88-/-小鼠模型中上皮內(nèi)穩(wěn)態(tài)損傷機制不同。

    研究發(fā)現(xiàn)，上皮SIGIRR是機體對共生微生物正常免疫反應的調(diào)控因子。如果SIGIRR缺失，機體對正常微生物的炎癥反應會失控，從而破壞上皮穩(wěn)態(tài)、增加機體對DSS誘導性結(jié)腸炎的敏感性以及對AOM+DSS誘導性腫瘤的敏感性。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”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-κB和MAPK信號通路誘導抗菌因子的表達，而其他NRLs（例如，NLRP1、NLRP3和NLRC4）可以促進炎癥反應的發(fā)生以及炎性體蛋白復合物的形成。

    最近研究發(fā)現(xiàn)，NLRP6可以下調(diào)腸道的炎癥反應，從而預防慢性結(jié)腸炎和后續(xù)的腫瘤發(fā)生。NLRP6主要表達在結(jié)腸粘膜的纖維原細胞上，它的缺失與DSS處理后的炎癥反應加劇相關(guān)。相比野生型小鼠，nlrp6-/-小鼠的結(jié)腸炎相關(guān)指標更為嚴重，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@些關(guān)于”炎癥剎車分子“的研究表明：所有細胞分子（正或負調(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/或抗炎癥因子均會帶來促結(jié)腸炎或促腫瘤效果。

    IL-23/IL-17與結(jié)直腸癌

    IL-23/T輔助17細胞（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細胞是一類可以產(chǎn)生IL-17的T輔助細胞。Th17細胞的形成不同于Th1細胞和Th2細胞，它在自身免疫性疾病中發(fā)揮了重要作用，例如克羅恩氏（Crohn's）病。

    研究發(fā)現(xiàn)，Th17細胞的主要生理作用是在機體上皮/粘膜接口感染多種細菌和真菌的情況下誘導產(chǎn)生IL-17.在Th17細胞釋放的多種細胞因子中，IL-22可以**上皮細胞產(chǎn)生特異性的抗菌蛋白。Th17細胞缺失可以提高機體對機會性感染的敏感性。

    目前尚不清楚初始T細胞如何突變和分化成為Th17細胞。這個過程涉及了多種細胞因子，比如轉(zhuǎn)化生長因子-β（TGF-β）、IL-6、IL-1、IL-21、IL-23、IFN- 和IL-4.IFN- 和IL-4分別是誘導Th1細胞和Th2細胞分化的主要細胞因子，但是研究發(fā)現(xiàn)它們可以抑制Th17細胞的分化。

    此外，IL-23是誘導Th17細胞產(chǎn)生IL-17的主要因子。Th17細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細胞的免疫抑制作用相關(guān)。Grivennikov團隊發(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IL-23和IL-17表達水平顯著升高。

    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表達上調(diào)，這種表達上調(diào)發(fā)生在腫瘤發(fā)展早期階段。流式細胞術(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+髓細胞產(chǎn)生。

    小鼠敲除IL-23后，IL-23誘導性細胞因子（IL-17、IL-6和IL-22）和上皮STAT3的磷酸化作用均會喪失，自發(fā)性結(jié)直腸癌癌灶組織的數(shù)量和體積會減少。敲除IL-17受體也會抑制自發(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。

    另一項動物實驗結(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)腸細胞合成IL-23,以及自發(fā)性腫瘤的形成。

    Grivennikov團隊發(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固有層的髓細胞產(chǎn)生IL-23.他們認為致癌突變發(fā)生之后，結(jié)腸腺瘤的上皮屏障破壞，屏障下層髓細胞激活，最終促進腺癌的發(fā)生發(fā)展。

    另一項小鼠小腸自發(fā)性腫瘤模型同樣驗證了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團隊最近開展的一項動物研究表明，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的表達水平。此外，腸隱窩和腫瘤組織的Ki-67陽性細胞數(shù)均顯著減少，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

    一旦結(jié)直腸癌癌灶出現(xiàn)，大量免疫細胞就會參與到結(jié)直腸癌發(fā)展過程中，發(fā)揮促進腫瘤或抑制生長作用（表 1）。
 

    表1:參與結(jié)直腸癌發(fā)展過程中免疫反應的多種細胞類型腫瘤組織的細胞毒性免疫細胞浸潤

    大量研究表明，浸潤細胞毒性淋巴細胞（適應性免疫）對多種類型腫瘤的預后具有促進作用。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后因子。2009年P(guān)agès團隊開展了一項基礎(chǔ)研究，他們發(fā)現(xiàn)CD8+細胞和CD45RO+細胞共表達是早期、根除性切除結(jié)直腸癌患者復**況和總體生存率的預測因素。

    研究發(fā)現(xiàn)，在15例記憶性CD45RO+細胞高表達的腫瘤組織中CD8細胞毒性和Th1定位相關(guān)基因簇表達上調(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。一項包括411位結(jié)直腸癌患者的隊列研究結(jié)果顯示，CD8+和CD45RO+的表達量越低、患者的死亡風險越高。

    多變量分析結(jié)果顯示，CD8+細胞和CD45RO+細胞浸潤、pT分期和腸穿孔是結(jié)直腸癌患者預后的***預測因素。另一項包括191位結(jié)直腸癌患者隊列研究進一步驗證了這個結(jié)果。相比常規(guī)分期系統(tǒng)，原發(fā)性腫瘤的細胞毒性CD8陽性和記憶性CD45RO陽性T細胞浸潤（即所謂的immune score,免疫評分，Im）的預后能力更強。

    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+細胞或CD45RO+細胞的數(shù)量對患者的腫瘤進行免疫評分，等級從Im0-Im4.在一個包括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和Im0患者的5年無病生存率分別為85%、53%和32%.免疫細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+細胞數(shù)量降低50%.該團隊的另一項研究結(jié)果顯示，效應T細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情況進行了評估，結(jié)果顯示：記憶性CD8+CD45RO+細胞對轉(zhuǎn)移性腫瘤患者的預后價值。這項前瞻性研究共納入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（bevacizumab）的治療。

    在第一輪化療和第三輪化療前抽取患者的血液，用流式細胞術(shù)分析CD4+、CD8+、CD45RO+和PD1+單核細胞的數(shù)量、以及嗜中性粒細胞的TLR4表達情況。患者的免疫細胞在兩輪化療過程中發(fā)生了明顯變化，這具有一定的預后價值。

    第三輪化療前的CD45RO+CD8+細胞數(shù)量與無進展生存期（PFS）（CD45RO+CD8+細胞數(shù)量>12%或<12%患者的中位無進展生存期分別為22.4和9.4月）和總體生存率（cd45ro+cd8+細胞數(shù)量>12%或<12%患者的2年總體生存率分別為62%和44%）顯著相關(guān)。

    Cox回歸多變量分析結(jié)果顯示，CD45RO+CD8+細胞是無進展生存期的唯一***預后因子。研究發(fā)現(xiàn)，Th1細胞定位對結(jié)腸炎相關(guān)結(jié)直腸癌具有保護作用。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)會出現(xiàn)大量腫瘤。

    基于這些實驗結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，在結(jié)腸炎的情況下Th2主導性細胞因子反應會促進結(jié)直腸癌的發(fā)展。此外，Th2相關(guān)細胞因子（例如，IL-4和IL-13）也會上調(diào)激活誘導胞啶脫氨酶（AID），這種酶可以誘發(fā)結(jié)腸上皮細胞的DNA突變，從而促進腫瘤發(fā)展。

    Bindea團隊對結(jié)直腸癌發(fā)展過程中的28種免疫細胞進行了分析，他們發(fā)現(xiàn)：隨著腫瘤發(fā)展，腫瘤組織中的細胞毒性T細胞和B細胞越來越少，而T輔助性濾泡細胞越來越多。這種免疫細胞數(shù)量變化可能是因為機體的CXCL13/IL-21信號增強。

    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性、腫瘤特異性免疫反應。這種免疫防御主要是細胞毒性Th1細胞定位性的，盡管它不能完成”腫瘤清除“任務，但是它可以抑制腫瘤發(fā)展和轉(zhuǎn)移。

    T調(diào)節(jié)細胞在結(jié)直腸癌發(fā)生發(fā)展中的作用

    T調(diào)節(jié)細胞（Tregs）屬于CD4+細胞，它可以有效抑制機體的特異性免疫反應、維持自我耐受性，從而預防自身免疫性疾病的出現(xiàn)。T調(diào)節(jié)細胞參與腫瘤發(fā)生，它們可以抑制抗原特異性T細胞的抗腫瘤效應。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)細胞。

    的確，腫瘤患者體內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)特異性免疫T細胞對腫瘤相關(guān)抗原的反應，然而有效的免疫介導腫瘤清除并不常見，可見T調(diào)節(jié)細胞發(fā)揮了重要作用。在免疫能力不強的患者體內(nèi)，T細胞可以浸潤腫瘤組織，這是良好預后的一個公認指標。特別是，浸潤性CD3+細胞和**P3+細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)細胞減少與腫瘤移植物、化學物質(zhì)誘導性腫瘤的排斥反應相關(guān)。結(jié)直腸癌患者體內(nèi)的T調(diào)節(jié)細胞產(chǎn)生是抗原特異性的。Betts團隊研究發(fā)現(xiàn)，與年齡匹配的健康人相比，在進行根治性切除手術(shù)前12-52周腫瘤患者體內(nèi)的外周血和腫瘤組織淋巴細胞主要分布在結(jié)直腸癌組織。

    與對照組T調(diào)節(jié)細胞相比，手術(shù)前腫瘤患者外周血T調(diào)節(jié)細胞的**P3表達量升高20%.**P3的表達量與T調(diào)節(jié)細胞的抑制能力相關(guān)，結(jié)直腸癌患者體內(nèi)的T調(diào)節(jié)細胞活性增強。相比之下，腫瘤組織中的T調(diào)節(jié)細胞含量比外周血要高，血液中**P3+細胞比例僅為15%,而腫瘤間質(zhì)中**P3+細胞比例高達50%.

    腫瘤患者腸粘膜T調(diào)節(jié)細胞的原因可能是特定整合素和粘附因子表達量的增加，例如CD49d.Deng團隊對外周血單核細胞（PBMCs）和腫瘤引流淋巴結(jié)中的淋巴細胞進行了對比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)血液和外周組織中的**P3+細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)細胞**P3表達量顯著降低，不過在隨訪期間患者的T調(diào)節(jié)細胞**P3表達量逐漸趨于正常。機體對特定腫瘤抗原（例如，5T4）的特異性免疫反應在術(shù)前受到抑制，在術(shù)后6個月恢復正常，這可能與T調(diào)節(jié)細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)細胞介導性免疫抑制明顯升高，其中有10位患者在術(shù)后1年恢復正常，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)細胞數(shù)量增加與結(jié)直腸癌患者預后改善相關(guān)。因此，有人建議將T調(diào)節(jié)細胞用于抑制結(jié)直腸癌患者體內(nèi)的促腫瘤炎癥反應。

    其他參與結(jié)直腸癌發(fā)展的免疫細胞：巨噬細胞、骨髓細胞和嗜中性粒細胞腫瘤相關(guān)巨噬細胞在結(jié)直腸癌發(fā)展中起了重要作用，可以將其分為兩類：經(jīng)典活化巨噬細胞（classically activated macrophages,M1），一般由IFN-gamma和LPS誘導；替代激活巨噬細胞（alternatively activated macrophages,M2），一般由IL-4和IL-13誘導。

    經(jīng)典活化巨噬細胞可以通過產(chǎn)生TNF-alpha、IL-6和IL-12等細胞因子促進抗腫瘤免疫反應，而替代激活巨噬細胞可以通過產(chǎn)生TGF-γ和IL-10等細胞因子抑制抗腫瘤免疫反應。經(jīng)典活化巨噬細胞和替代激活巨噬細胞之間的平衡決定了促腫瘤環(huán)境或抗腫瘤環(huán)境。

    最新研究表明，骨髓源細胞是腫瘤免疫的強效抑制細胞，所以它是腫瘤免疫療法的主要障礙。”骨髓源抑制細胞“（MDSC）是早期髓樣祖細胞、不成熟粒細胞、巨噬細胞和不同分化階段的樹突細胞的異源群體，通常聚集在患者和動物的血液、淋巴結(jié)、骨髓和腫瘤位置，發(fā)揮抑制先天性免疫和適應性免疫的作用。

    骨髓源抑制細胞一般由腫瘤分泌和宿主分泌的因子激活，特別是促炎癥因子。可見，炎癥作用可以促進骨髓源抑制細胞的聚集，從而下調(diào)適應性免疫監(jiān)督和抗腫瘤免疫，最終促進腫瘤的發(fā)展。相對來說，很少有人知道嗜中性粒細胞在腫瘤中的作用。

    腫瘤細胞和基質(zhì)細胞可以分泌多種因子，從而提高轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌患者體內(nèi)的嗜中性粒細胞數(shù)量（中性白細胞增多癥），嗜中性粒細胞似乎具有免疫抑制活性。嗜中性粒細胞誘導因子主要包括血管內(nèi)皮生長因子-A、IL1-beta和IL-6.

    嗜中性粒細胞可以直接吞噬外源性微生物（例如真菌和細菌）或是通過釋放激活性細胞因子（TNF-γ、IL-1和干擾素）、防御素和有毒物質(zhì)（活性氧）等物質(zhì)殺死外源性微生物。

    盡管通常認為嗜中性粒細胞具有抗菌活性，然而脾臟、骨髓和血液中均存在腫瘤相關(guān)嗜中性粒細胞（TAN）、外周血嗜中性粒細胞和粒細胞骨髓源抑制細胞，這些細胞在腫瘤發(fā)病環(huán)境下扮演免疫抑制細胞的身份。

    最近研究發(fā)現(xiàn)，在未經(jīng)治療的腫瘤組織中，嗜中性粒細胞發(fā)揮一種促腫瘤發(fā)展作用，這與巨噬細胞相似，又被稱為”N2“表型。盡管目前尚不清楚嗜中性粒細胞促腫瘤作用的具體機制，但是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)嗜中性粒細胞可以影響血管新生、免疫監(jiān)督，以及趨化因子、細胞因子和活性氧分泌等過程。

    然而，在特定環(huán)境（例如，TGF-β阻斷）下，腫瘤相關(guān)嗜中性粒細胞會出現(xiàn)”N1“表型，這是一種具有促炎癥反應和抗腫瘤活性的表型。有趣的是，最近研究結(jié)果表明：可以將外周血嗜中性粒細胞作為結(jié)直腸癌的”預后和預測指標“列入淋巴細胞比率。

    結(jié)論

    大量研究已經(jīng)對結(jié)直腸癌患者的免疫反應進行了分析，很多腫瘤-免疫相關(guān)的假設(shè)已經(jīng)受到質(zhì)疑。例如，先前”炎癥通路活化具有不利影響“的理論就受到挑戰(zhàn)，因為炎癥通路活化在維持上皮內(nèi)穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮了重要作用。

    機體對結(jié)直腸癌的免疫、炎癥反應十分復雜，此外還要根據(jù)癌癥發(fā)生階段（癌前病變和浸潤性癌癥）、腫瘤分期和微環(huán)境（共生生態(tài)學）對結(jié)直腸癌和免疫/炎癥反應間的關(guān)系作出調(diào)整。綜上，可以得出一個結(jié)論：免疫反應和上皮/腫瘤細胞間存在一種微妙的平衡關(guān)系，破壞或偏離這種平衡均會有致癌或促進腫瘤風險。

    治療性免疫干預應該是多靶點、調(diào)控準確的。最佳的結(jié)直腸癌免疫療法是協(xié)作治療，其中包括增強細胞毒性免疫反應、抑制促腫瘤的T調(diào)節(jié)細胞、Th17細胞和炎癥細胞、以及重塑正常宿主/微生物共生體系。

    文獻原文： 臨床綜述：免疫反應對結(jié)直腸癌發(fā)生發(fā)展的雙重作用信源地址：http://www.wjgnet.com/1007-9327/full/v20/i35/12407.htm