心理应激对肿瘤微环境中免疫细胞影响的研究进展
作者：文阅期刊网 来源：文阅编辑中心 日期：2021-10-28 09:27人气：
摘 要：肿瘤微环境(Tumor microenvironment, TME)在肿瘤的发生发展中发挥重要作用。应激状态下的人体通常会经历一些重要的生物效应，从而损害免疫系统，各种应激反应可以通过调节肿瘤微环境中的免疫细胞，例如自然杀伤细胞、树突状细胞、髓系来源抑制细胞(MDSCs)等，导致肿瘤进展。由于免疫细胞对人体的多项活动都起着重要的调节作用，并且其在肿瘤中的应用也具有十分重要的意义。本文就心理应激如何影响肿瘤微环境中的免疫细胞做一综述，旨在为肿瘤治疗提供新的思路。
关键词：应激 肿瘤微环境 免疫细胞
Research progress on the effect of psychological stress on immune cells in tumor microenvironment
LONG Yuanhui CHEN Xuesong
Department of Breast Medicine, Harbin Medical University Cancer Hospital;
Abstract：Tumor microenvironment(TME)plays an important role in the occurrence and development of tumors.The human body under stress usually undergoes some important biological effects, which impair the immune system.Various stress responses can regulate immune cells in TME,such as natural killer cells, dendritic cells, and myeloid-derived suppressive cells(MDSCs),etc.the responses lead to tumor progression.Because immune cells play an important role in regulating multiple activities of human body and their application in tumors is also of great significance.This article reviews how psychological stress affects immune cells in TME in order to provide new ideas for tumor therapy.
Keyword：Stress; Tumor microenvironment; Immune cells;
癌症患者在诊断、治疗和预后期间都要承受非常大的心理压力。在此种压力下的肿瘤细胞同时受到各种外源性和内源性应激的影响，进而损害患者自身的抗肿瘤免疫反应，促使肿瘤生长。应激促进癌症进展的主要机制之一是通过抑制体液和细胞免疫，而肿瘤微环境(Tumor microenvironment, TME)在其中起着关键作用，应激主要抑制TME中免疫细胞的活性。本文主要从髓系细胞和淋巴细胞两个分类来进行阐述，讨论了心理应激对肿瘤相关免疫细胞的影响，综述了其研究进展，并有助于发现肿瘤治疗的新方向。
1 髓系细胞
1.1 单核巨噬细胞
巨噬细胞由单核细胞衍生而来，其在肿瘤的发生发展中起着双重作用，既可以抑制肿瘤生长，又可以促进肿瘤生长。应激诱导的去甲肾上腺素可以减少巨噬细胞中CCL2的生成，从而抑制恶性黑色素瘤模型的肿瘤生长[1];而肿瘤微环境中的氧化应激可以在胰腺导管腺癌中通过p38诱导单核细胞向成纤维细胞转化，抑制免疫并促进肿瘤进展[2]。肿瘤相关巨噬细胞(Tumor-associated macrophages, TAMs)是浸润肿瘤并为癌症发展提供重要炎症环境的主要免疫细胞之一。TAMs通过促进血管生成、诱导肿瘤细胞迁移和侵袭、促进上皮间充质转化(Epithelial to mesenchymal transition, EMT),进而促进肿瘤微环境的炎症过程[3]。研究表明被社会隔离的乳腺肿瘤患者表现出EMT的基因表达上调和M2型巨噬细胞的极化[4],从而加速乳腺癌进展。此外，M2巨噬细胞通过产生IL-10或转化生长因子-β(TGF-β)等抗炎细胞因子抑制抗肿瘤免疫反应，通过分泌金属蛋白酶诱导组织重塑，并通过血管内皮生长因子(VEGF)等发挥促血管生成作用[5]。应激激酶JNK和活性氧(ROS)介导的基质金属蛋白酶2(MMP2)的积累会破坏基底膜，进而募集TME中更多的巨噬细胞[6],浸润肿瘤并促进肿瘤生长和转移。心理应激可通过一系列反应产生内质网(Endoplasmic reticulum, ER)应激，ER应激又通过炎症、凋亡等过程导致各种心理疾病。先前的研究表明ER应激通过调节TAMs中的作用而破坏抗肿瘤免疫[7-8]。最新研究发现，ER应激还可促进外泌体分泌，提高巨噬细胞中miR-27a-3p和PD-L1的表达水平；而miR-27a-3p在乳腺癌细胞中能上调PD-L1的表达，通过PTEN/AKT/PI3K轴引起免疫逃逸[9],促使癌症进展。在肝癌细胞中，ER应激通过激活TGF-β介导的JAK2/STAT3通路促进细胞因子的表达，从而导致巨噬细胞的免疫抑制，促进肿瘤的发展[10]。
1.2 树突状细胞(Dendritic cells, DCs)
慢性心理应激诱导的交感神经系统的激活会影响DCs的正常作用和功能，DCs通过刺激CD4+T细胞、CD8+T细胞和B细胞的活化产生抗肿瘤免疫应答。应激刺激肿瘤产生VEGF,导致肿瘤负荷增加；而VEGF通过调节功能性DCs的成熟来促进肿瘤的免疫逃逸[3],引起肿瘤进展。研究证明应激诱导的糖皮质激素(GCs)升高可以激活树突状细胞中的免疫抑制转录调节因子TSC22D3,导致癌症治疗失败[11-12];而DCs又能限制TSC22D3的过表达，这可以介导免疫抑制，并消除预防性免疫接种引起的肿瘤预防性免疫反应或癌症化疗引起的治疗相关免疫反应[13]。慢性应激还通过削弱DC功能和进一步引发的CD8+T细胞反应来介导癌症疫苗接种的宿主体内的免疫抑制[14],减弱了接种疫苗的有效性，促使癌症发生。应激诱导的肾上腺素可能会刺激DCs通过调节IL-10和IL-12的产生(由β2-ARs介导)来抑制DC的迁移能力；而β2-ARs的激活可以通过增强抗肿瘤反应或诱导耐受来调节肿瘤疫苗的有效性，这取决于转移DC的成熟状态[3]。在ER应激状态下，肿瘤浸润中的DCs可以激活与未折叠蛋白反应(Unfolded protein responses, UPR)相关的途径，破坏其代谢和局部抗原呈递能力，从而阻碍抗肿瘤免疫力的启动和维持[15]。
1.3 中性粒细胞
中性粒细胞是免疫保护的重要组成部分，但在癌症中，它们可能通过产生破坏淋巴细胞功能的ROS来促进肿瘤进展。手术患者心理压力增加，会导致患者外周血循环低密度中性粒细胞(LDN)数量明显增加，这可能会促进术后癌症转移[16]。肿瘤相关的中性粒细胞可以通过诱导氧化应激来抑制促肿瘤性IL-17+γδT细胞[17]。实体癌中的中性粒细胞浸润和中性粒细胞胞外陷阱(NETs)与较差的预后相关，但其机理尚不完全清楚。有研究发现中性粒细胞通过释放NETs可以改变其生物能，从而促进应激性癌细胞的生长，抑制这种生物能会诱导细胞死亡[18]。此外，Rice等[19]证明肿瘤诱导的中性粒细胞c-Kit信号可通过增强线粒体功能来驱动氧化表型，氧化中性粒细胞利用线粒体维持细胞内NADPH水平，并在葡萄糖利用受限时通过NADPH氧化酶支持ROS的产生，而这一过程与缺氧应激下的糖酵解有关。这表明了中性粒细胞线粒体代谢可能是肿瘤治疗的有效靶点。
1.4 骨髓来源抑制细胞(Myeloid-derived suppressive cells, MDSCs)
MDSCs在不同微环境中表现出不同的效应。研究证明慢性心理应激会增加移植瘤微环境中的MDSCs[20],而其在TME中具有显著的抑制抗肿瘤免疫的作用，通过EMT促进肿瘤的侵袭和转移[21-22],并提示预后不良。一项荟萃分析首次表明了高水平的MDSCs与实体瘤和血液系统恶性肿瘤患者较短的生存期相关[23]。Ma等[24]研究证实，手术应激会导致MDSCs渗入到乳腺癌中的数量增加；渗透的MDSCs通过上调TGF-β1、VEGF和IL-10的水平来诱导肿瘤细胞的EMT并增加转移，进而损害整体存活率。然而，也有研究发现手术应激程度较高的患者MDSCs水平较低，但预后无明显差异[25]。另外，慢性心理应激小鼠表现出更大的肿瘤负荷，这与肿瘤组织中MDSCs的浸润有关[3]。MDSCs由于具有强大的免疫抑制能力，成为天然抗肿瘤免疫的主要障碍，其阻碍了免疫治疗的效果，并构成了重要的耐药机制。据报道MDSCs通过CD39和CD73的活性促进化疗耐药[26],降低癌症治疗的效果。
1.5 其他粒细胞
其他粒细胞如嗜碱性粒细胞、嗜酸性粒细胞和肥大细胞主要调节过敏反应，神经内分泌介质可以调节它们的活动。例如，应激激素可以促进抗炎细胞因子IL-4的产生，在过敏反应期间刺激嗜酸性粒细胞和肥大细胞的增殖、活化和迁移。应激诱导的IL-5的产生可能通过嗜酸性粒细胞募集进入肿瘤微环境而影响肿瘤免疫[3]。此外，嗜酸性粒细胞过氧化物酶的过度表达与肺腺癌的不良预后相关[27]。目前对于其他粒细胞在应激下对于肿瘤相关免疫调节作用的研究仍较少，还有更多的影响尚待阐明。
2 淋巴细胞
2.1 T细胞
慢性心理应激可以增加调节T细胞(Tregs)的数量，而Tregs在不同类型的癌症中都有增加，它在TME中起到了抑制保护性的抗肿瘤免疫反应的作用[28],并与预后不良和死亡率增加有关。抗肿瘤CD8+T细胞是实体恶性肿瘤手术后患者总体生存率的关键决定因素，然而应激会导致CD8+T细胞数量减少[29],消除了癌症疫苗接种后原有的保护性T细胞免疫反应，促进肿瘤进展。在CD8+T细胞中，C/EBP同源蛋白(Chop)主要通过内质网应激相关激酶Perk和随后的Atf4诱导而增加，而Chop的缺失可提高自发性抗肿瘤CD8+T细胞免疫力，并提高基于T细胞的免疫疗法的疗效[30]。在心理压力较大的乳腺癌患者中，皮质醇水平升高，癌症复发风险增加。皮质醇与糖皮质激素受体(GR)结合，GR高的乳腺癌患者CD8+T细胞增加，Tregs与T滤泡辅助细胞减少，这有利于患者的预后[31]。慢性心理应激小鼠还可以增强MDSCs对T细胞增殖的抑制活性，使得肿瘤大小和重量增加[32]。另外，胰腺癌细胞分泌的外泌体可被T细胞吸收以激活p38 MAPK,然后诱导ER应激介导的细胞凋亡，最终引起免疫抑制[33],导致癌症进展。目前对免疫治疗无效的卵巢癌可以诱导癌细胞的ER应激，并激活T细胞中UPR的IRE1α-XBP1臂，削弱了T细胞原有的抗肿瘤能力[34],加速肿瘤进展。此外，细胞应激反应和死亡还可影响脂质成分的亚细胞分布，从而调节TME中肿瘤与T细胞的相互作用[35]。
2.2 B细胞
B淋巴细胞是产生抗体的细胞，是TME的关键组成部分。近年来，由于B细胞可能与癌变和肿瘤进展有关，其在肿瘤免疫中的作用也越来越受到关注。B细胞产生特异性抗体的能力可能会受到应激诱导的Th1向Th2介导的体液免疫改变的影响，且压力也会影响B细胞的再分配及其存活[3]。在应激条件下，肺转移与肺B细胞的延迟聚集直接相关，且B细胞能减少IL-12细胞因子和CD80+分子的表达，导致肿瘤溶解反应的降低，促进肺肿瘤的发展[36]。研究也证明了调节B细胞(Bregs)抑制抗肿瘤免疫反应，与预后不良相关[28]。B1a Bregs通过在肿瘤浸润的CD8+T细胞中产生IL-10以及减少Th1因子的产生来负调节抗黑色素瘤的免疫力[37]。此前在皮肤鳞状细胞癌的临床前模型中，研究人员发现焦虑的小鼠表现出Th1/Th2细胞因子的转移和更高水平的Bregs, 这与肿瘤负荷增加有关[38]。
2.3 自然杀伤(Natural kill, NK)细胞
研究表明抑郁与NK细胞功能之间存在强烈的负相关性[39]。乳腺癌患者中，高水平的压力与通过IFN-γ刺激的低NK细胞毒性(NK cell cytotoxicity, NKCC)和低NK细胞反应相关[28],而减少压力和抑郁可使NKCC平行增加18个月[40]。在肝癌患者中，抑郁症期间HPA轴的过度活跃导致GCs的过度释放，这抑制了NK细胞的活性，促进了肝癌的进展[41]。Elisabetta等[42]研究证明应激性癌细胞或树突状细胞产生的I型干扰素可以激活NK细胞介导的功能，包括细胞毒性和细胞因子的产生；同时发现在应激反应中产生的肿瘤源性外泌体(Tex)也可以与NK细胞相互作用，从而影响肿瘤发展。此外，与Tex相关的应激诱导的NKG2D配体在调节NK细胞介导功能中也具有一定的作用[42]。活化的NKG2D受体在细胞毒性淋巴细胞免疫识别和清除异常自体细胞中起着重要作用，NKG2D与癌细胞上上调的细胞应激诱导配体NKG2DL的结合促进了它们的免疫识别[43]。迄今为止，利用细胞毒性淋巴细胞(T细胞或NK细胞)表达基于NKG2D的CARs是最先进的策略，目前正在进行一些相关的临床试验。NKG2D-CAR细胞在治疗实体瘤方面的一个主要优势是它们也能靶向免疫抑制TME[44]。
3 小结和展望
心理应激可导致肿瘤患者的神经内分泌改变，发生这种变化的免疫细胞，或许能作为间质细胞与肿瘤微环境和循环癌细胞沟通，促进肿瘤生长、侵袭、外渗进入循环和转移。各种内源性和外源性应激对免疫细胞的不良全身效应，如免疫抑制，可能会损害癌症患者的免疫治疗效果，强调了在肿瘤生物学上解决应激相关影响的必要性。研究表明针对有应激的癌症患者进行心理社会干预和心理治疗有助于减少抑郁、焦虑和提高生活质量。目前的肿瘤免疫疗法也取得了有效的进展，研究人员对肿瘤微环境和肿瘤细胞之间的相互作用有了更好的理解，推动了肿瘤相关免疫细胞的新疗法。而更进一步的研究可以将心理治疗与免疫治疗以及现有的疗法相结合，将为抗肿瘤药物的研发及肿瘤临床治疗方式的探索提供新的方向与思路。
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