Toll樣受體在肺癌中的作用研究進展

吳葉丹 綜述，安昌善 審校

(延邊大學附屬醫院，吉林延吉 133000)

肺癌是全世界最惡性的腫瘤之一，有研究[1]報道2012年肺癌為男性癌癥相關死亡的主要原因，也是導致女性癌癥相關死亡的第二大原因。但是，肺癌目前仍然缺乏有效的治療方法。肺癌有許多亞型，約80%屬于非小細胞肺癌(NSCLC)。據報道，70%的患者在中晚期才被診斷為肺癌，這使得治療更加困難。如果在早期發現肺癌，可以獲得較好的預后。肺癌的主要危險因素包括高齡、空氣污染和吸煙[2]。國際癌癥研究機構2012年的Globocan癌癥研究報告發現，2012年全球有180萬新發肺癌病例和160萬肺癌死亡病例，約占所有癌癥相關病死率的19%[3]。除了高發病率和病死率之外，肺癌也存在預后不良，總的5年生存率低于17%[4]。需要更有效的預防和治療肺癌的策略。Toll樣受體(TLR)在免疫細胞上廣泛表達，在先天免疫系統中發揮重要作用。免疫逃逸是癌癥發展的重要標志。慢性炎癥與癌癥之間已確定存在關聯，而TLR在腫瘤細胞的免疫應答中起重要作用。在腫瘤細胞中，TLR的激活可能調節下游信號通路，這些信號通路在腫瘤發生和腫瘤進展中發揮關鍵作用。

1 TLR

TLR是一種Ⅰ型跨膜受體，最初被認為參與胚胎發育。目前，已發現10種人類Toll樣受體家族(TLR1～10)。TLR表達于各種免疫細胞，主要為抗原遞呈細胞如巨噬細胞、樹突狀細胞和B細胞，在其他免疫細胞中，如肥大細胞、自然殺傷(NK)細胞、調節性T細胞、單核細胞、中性粒細胞和嗜堿性粒細胞亦有少量表達[5]。其中，TLR1、TLR2、TLR4、TLR5、TLR6位于細胞表面，TLR3、TLR7、TLR8、TLR9位于細胞內囊泡中。每個TLR都含有跨膜結構域，胞外結構域和胞漿TIR結構域。TLR識別的配體具有特異性，分為來自細菌、真菌、病毒及原生動物的病原相關分子模式(PAMP)和通過受損組織和癌癥治療中死亡細胞釋放的內源性配體，即危險相關分子模式(DAMP)。DAMP可以是細胞組分或應激誘導的基因產物，包括細胞外基質組分、細胞外蛋白、細胞內蛋白和核酸，可通過觸發TLR的活化向免疫系統提供預警信號[6-7]。

近年的研究表明，TLR兼有促腫瘤及抗腫瘤作用，抗腫瘤作用可以直接引起腫瘤細胞凋亡或激活有效的抗腫瘤免疫反應。已發現的TLR激動劑是通過間接激活耐受宿主免疫系統破壞癌細胞而誘導強烈的抗腫瘤活性。因此，TLR受體激動劑或拮抗劑可能成為一種對抗癌癥的新策略。

2 TLR信號通路

當TLR與配體結合時，信號傳導始于兩個受體鏈的二聚化，TLR二聚體從MyD88家族招募銜接蛋白以啟動下游信號通路。MyD88蛋白家族包含5個成員：MyD88、TRIF/TICAM-1、TIRAP/Mal、TIRP/TRAM和SRAM。除TLR3外的所有TLR通過MyD88依賴性途徑發出信號，MyD88/IRAK1/IRAK4/TRAF6復合物激活TAK1，導致包括核因子-κB(NF-κB)和AP-1在內的轉錄因子的激活。TLR3和TLR4利用非依賴MyD88的途徑，募集TRIF以激活IRF3/7和NF-κB。IRF3/7激活涉及TBK1-IKKε/IKKi復合物;NF-κB和AP-1活化涉及TRAF6和RIP[8]。

3 TLR2與肺癌

在Lewis肺癌細胞(LLC)移植的小鼠模型中，注射胰高血糖素樣肽(TLR1/2的合成細菌脂蛋白配體)能顯著降低腫瘤進展并改善小鼠存活率。這些效應可能是TLR1/TLR2激動劑BLP誘導CD4+Foxp3+Treg細胞抑制作用明顯減少，并減弱剩余依賴TLR2的Treg細胞的潛在活性并增強了腫瘤特異性CTL的體內外細胞毒性引起[9-10]。另一項研究證實，TLR1/2信號通過依賴NF-κB和P38通路可直接作用于CD8+T細胞，顯著促進其分泌功能性細胞因子γ-干擾素(IFN-γ)及白細胞介素-2(IL-2)。卡介苗細胞壁骨架)BCG-CWS)是具有有效抗腫瘤作用的TLR2/4激動劑，對早期肺癌患者進行2年的隨訪研究表明，實體瘤對BCG-CWS有反應，治療組的患者與化療組相比較總體生存率的統計學組間差異無統計學意義。然而，非治愈組患者總體生存率的組間差異有統計學意義。1994年，日本大阪癌癥和心血管疾病大阪醫學中心的TOYOSHIMA等研究發現，單用BCG-CWS治療轉移性肺癌術后5年生存率超過40%，比傳統化療好15%～20%[11]。然而，也有研究表明，Lewis肺癌細胞通過激活TLR2/TLR6復合物觸發骨髓細胞腫瘤壞死因子-α(TNF-α)產生來間接促進腫瘤轉移。這些研究結果表明，TLR2與其體內共同受體的不同組合，在肺癌中起到不同作用。因此，來源于TLR2和共同受體的精確信號通路需要進一步研究。

4 TLR3與肺癌

TLR3的激活可刺激癌細胞凋亡并觸發炎性細胞因子的分泌。polyI：C是一種TLR3激動劑，可激活免疫細胞并在體內使轉移性肺癌消退。在肺癌小鼠模型中，經polyI:C刺激的TLR3抑制腫瘤進展是通過增加細胞毒性免疫細胞，如：NK細胞、M1、CD8+T細胞等，降低抑制免疫反應的免疫細胞而實現的，這意味著促進腫瘤細胞轉化為具有抗腫瘤作用的M1巨噬細胞。LAU等[12]證明polyI：C可抑制轉移性(NCI-H358和NCI-H292)和非轉移性(A549)肺癌細胞的增殖和存活。值得注意的是，由polyI：C誘導的A549、NCI-H292和NCI-H358表達低至中等水平的TLR3蛋白，但對polyI：C處理敏感。相反，表達高水平TLR3蛋白的NCI-H1299對polyI：C不敏感。盡管A549和NCI-H292釋放高水平的IL-6、IL-8和GRO，但NCI-H358細胞內分泌較高水平的這些細胞因子，并且不被polyI：C進一步誘導。因此，NCI-H358對細胞因子依賴性轉移的抑制具有耐受性。對polyI：C無反應的NCI-H1299不產生任何促炎細胞因子。綜上表明polyI：C單獨引起表達低至中等水平的功能性TLR3蛋白的肺癌細胞凋亡。用polyI：C和IL-6抗體組合治療A549，通過IL6/JAK2/STAT3信號傳導增強polyI：C介導的抗癌活性，并通過TLR3介導的胱天蛋白酶3/8途徑誘導細胞凋亡。這將是TLR3對抗癌癥的新策略。

5 TLR4與肺癌

LIU等[13]與15例良性病變患者比較，54例NSCLC患者術后標本中FOXP3及TLR4的表達顯著升高，Foxp3的表達與淋巴結轉移密切相關，而TLR4的表達與腫瘤分化密切相關。這些結果表明Foxp3和TLR4作用于腫瘤逃逸和腫瘤進展。YEH等[14]研究發現在肺癌模型中TLR4在人肺癌細胞中不斷表達和上調,可增加腫瘤細胞的增殖及抗凋亡作用，并增加腫瘤細胞分泌腫瘤壞死因子-β(TNF-β)、血管內皮生長因子(VEGF)、IL-6、IL-8、單核-巨噬細胞集落刺激因子。也有證據說明TLR4激動劑與TLR4相互作用后，促進內毒素的毀壞及肺轉移前龕影的形成[15]。ZHANG等[16]亦發現在LLC模型中TLR4通過直接激活肌肉分解，介導癌癥引起的肌肉萎縮，故TLR4是癌癥引起肌肉萎縮的治療靶點。GU等[17]的數據表明在A549細胞中沉默RNA能下調TLR4表達可作為NSCLC潛在抗癌靶點。DAJON等[18]建立了功能性TLR4及其突變的小鼠模型，結果表明與TLR4突變組相比功能TLR4組原發腫瘤形成及AP-1活性有所降低，NK-κB、DNA結合力升高。之后這組研究人員又證實TLR4可通過抑制EGFR、炎癥反應基因、趨化基因及增殖基因等途徑影響肺癌的發生。這一發現提示了TLR4在氣道炎癥和肺癌發展中的潛在作用。在一項研究中，TLR4的水平與免疫抑制性細胞因子的產生，促血管生成趨化因子的產生以及肺癌細胞對細胞凋亡的抗性顯著相關。不報道了TLR-9在肺癌進展中的顯著性，還報道了TLR4(但不是TLR9)與肺癌患者的腫瘤分化呈正相關(P<0.05)[18]。

6 TLR5與肺癌

TLR5激動劑CBLB502可通過MyD88途徑誘導嗜中性粒細胞募集細胞因子的分泌，隨后促進嗜中性粒細胞的浸潤，最終導致體內腫瘤生長的抑制，并表明CBLB502抗腫瘤作用不通過抑制血管生成實現[19]。隨后，ZHOU等[20]從2005年1月至2008年12月在湘雅醫學院腫瘤醫院收集113例診斷為非小細胞肺癌患者的肺癌標本。采用免疫組織化學方法檢測TLR5的表達，采用建立的評分系統對蛋白質表達進行定量分析表明，TLR5高表達與NSCLC患者的較好預后相關。他們進一步通過體外實驗證實，鞭毛蛋白在NSCLC細胞中激活TLR5可抑制體外細胞增殖，遷移和侵襲。

7 TLR7/8與肺癌

CHERFILS-VICINI團隊[21]證明NSCLC患者的腫瘤細胞表達TLR7。TLR7刺激誘導腫瘤細胞的存活及抗化療，這似乎與腫瘤細胞表達抗凋亡因子的增加有關，因為他們在表達TLR7的肺癌患者中發現NF-κB的活化及blc-2的上調。他們通過新鮮腫瘤細胞中得到的數據表明，人肺癌細胞中有類似TLR7或TLR8刺激細胞的基因表達譜，提示具有慢性腫瘤刺激環境。此外，CHATTERJEE等[22]在肺癌小鼠模型注射TLR7激動劑間接促腫瘤。兩個獨立的NSCLC患者人群回顧性研究顯示，TLR7高表達組與低表達相比，高表達組肺癌患者預后不良并對化療效果差。

8 TLR9與肺癌

對具有和不具有TLR9失活K-ras(LA1)TLR9(-/-)和K-ras(LA1)TLR9(+)的K-ras突變的肺腺癌小鼠模型(K-/+)的研究表明，僅在K-ras(LA1)TLR9(+/+)小鼠的單核細胞中功能性表達TLR9。與K-ras(LA1)TLR9(-/-)小鼠相比，這些小鼠具有較差的存活和較高的腫瘤負荷。來自K-ras(LA1)TLR9(+/+)小鼠的腫瘤以血管生成表型為特征，具有比K-ras(LA1)TLR9(-/-)小鼠更高的血管內皮生長因子(VEGF)水平和更高的微血管密度。在對61例早期NSCLC患者免疫化學評估顯示，TLR9在浸潤腫瘤的單核細胞中表達，并具有較差的生存率[23]。SATO等[24]研究了將吸附在聚縮酮微粒(CpG-MP)上的CpG ODN灌注到患有非小細胞肺癌的小鼠的肺中的效果。 CpG-MP的肺內遞送改善了腫瘤位點的ODN攝取和保留，從而誘導比全身使用或未吸附的CpG ODN更強的Th1應答。 CpG-MP通過減少免疫抑制性Treg和M2巨噬細胞的數量，同時增加CD8+T細胞和M1巨噬細胞的數量，來逆轉表征腫瘤微環境的免疫抑制。這些影響促進了腫瘤的消退，并最終導致了致命的Lewis肺癌小鼠的82%永久存活。這些看似矛盾的結果可能與不同的腫瘤模型相關，不同腫瘤模型中的腫瘤免疫微環境是不一樣的。

9 展 望

Toll樣受體在腫瘤免疫治療中具有重要的應用前景。主要由于免疫細胞表達的TLR的刺激是用于改善抗腫瘤免疫應答的治療方法之一。 TLR的許多配體正在臨床試驗中，或者已經被美國食品和藥物管理局批準用于某些癌癥。然而，腫瘤細胞也表達TLR，并且取決于TLR和腫瘤類型，它們的活化既可以導致腫瘤細胞死亡，亦可以增加腫瘤細胞存活率及轉移擴散或對化療的耐受。 當使用TLR激動劑時，應考慮腫瘤細胞的TLR表達。此外，TLR過度表達可能與患者的臨床治療效果不佳有關，亦發現傳統癌癥治療如蒽環類化療藥及放療的效果取決于完整的TLR信號傳導，這將大大提高聯合抗癌治療的可能性，以及使用TLR多態性的遺傳篩選指導個體選擇治療。這些均證實了TLR在癌癥中有促癌和抗癌的雙刃劍效應。