新型炎癥標志物在肺癌中的應用

蔣雨珂 綜述,李長毅 審校

(1.重慶醫科大學研究生院,重慶 400010;2.重慶醫科大學附屬第二醫院呼吸內科,重慶 400010)

據統計,2020年全球肺癌新增病例約220萬,死亡人數180萬。盡管肺癌已退居全球第二大常見癌癥,但仍是癌癥患者的主要死亡原因[1]。我國由于人口年齡結構及生活方式的改變,目前肺癌病例數已位居全球首位[2]。多數肺癌確診時已局部進展或轉移,導致治療選擇的局限性及不良預后。因此及時診斷、評估肺癌的進展和預后對于制訂個體化治療方案、提高患者的生存周期至關重要。

炎癥是癌癥的“第七大特征”,在腫瘤的發生、發展、預后中具有重要作用[3]。已有研究證實,外周血中某些炎癥標志物可以反映宿主炎癥、免疫、腫瘤之間的關系[4-7]。外周血炎癥標志物包括中性粒細胞與淋巴細胞之比(NLR),血小板與淋巴細胞之比(PLR),淋巴細胞與單核細胞之比(LMR),這些標志可以反映全身炎癥狀態,且無創、經濟、便捷、易獲得,是輔助肺癌臨床診斷、預后評估的前景指標。本文就炎癥、免疫與腫瘤之間的關系,新型炎癥標志物在肺癌中的應用進行綜述。

1 炎癥、免疫與腫瘤

1863年VIRCHOW在腫瘤組織中發現了白細胞,提出癌癥源于某些部位特定的炎癥,首次將炎癥與癌癥聯系起來。眾人熟知的非甾體抗炎藥——阿司匹林,可以抑制前列腺素合成所需的環氧合酶,從而阻止前列腺素在受損組織中引發炎癥反應。它對癌細胞的直接作用和抑制血小板與癌細胞的相互作用提示可用于抗瘤治療[8]。同時作為炎癥與腫瘤的“阻斷劑”體現了兩者之間密不可分的關系。

炎癥是機體對外界病原體、理化刺激、創傷等各種危險信號的一種反應。在傷口愈合、組織修復、維持組織穩態、防止組織功能喪失方面具有積極作用。該過程涉及先天免疫與適應性免疫細胞的激活。當體內外物理屏障不能抵御損傷刺激或病原體入侵時,先天免疫系統首先激活,即巨噬細胞對損傷做出反應,并釋放細胞因子、趨化因子招募其他先天免疫細胞如中性粒細胞、樹突狀細胞等在損傷處聚集。巨噬細胞、中性粒細胞吞噬病原體,樹突狀細胞作為重要的抗原提呈細胞,在淋巴結可以激活CD4+Th細胞和CD8+T細胞,以聯合適應性免疫系統共同清除病原體,促進組織細胞增殖與修復,維持組織穩態。但由致癌事件所致的炎癥機體無法去除,最終結果是炎癥慢性化。而持續存在的炎癥環境和細胞因子驅動的增殖可推動腫瘤發生[9-12]。如炎癥性腸病(克羅恩病、潰瘍性結腸炎)相關的結腸癌,幽門螺桿菌引起的胃癌,慢性阻塞性肺病相關的肺癌[13-15]。

近幾十年免疫治療在腫瘤方面的巨大進展,讓越來越多的人開始重視腫瘤細胞及其周圍的基質,包括炎癥細胞、免疫細胞、細胞因子、趨化因子、血管等,他們在腫瘤的發生、發展過程中同樣發揮重要作用,與腫瘤細胞共同構成腫瘤微環境(TME)。因此,炎癥、免疫與腫瘤三者密不可分。免疫系統發揮免疫監視作用,殺傷腫瘤細胞;腫瘤相關性炎癥可以抑制免疫系統,使微環境向有利于腫瘤生長的方向改變,而免疫與炎癥之間的平衡關系又控制著癌癥的發展方向及預后。

2 NLR

2.1NLR與肺癌的診斷及監測 NLR能夠反映全身炎癥狀態,在評估腫瘤預后方面受到越來越多的重視,但鮮少有相關研究探討NLR與肺癌發生的關系。ZHU等[4]通過對比分析健康人群與肺癌患者的全身炎癥指標發現,肺癌患者與健康人群的NLR差異有統計學意義(P<0.001),肺癌患者的NLR更高,當NLR截值為2.14時可顯示出一定的鑒別能力(靈敏度0.619,特異度0.736)。最近基于英國生物銀行數據庫(UK biobank)和以中國人群為研究對象的大型回顧性研究均揭示了NLR升高與肺癌發生風險增加密切相關,并且這種相關性在肺癌確診前1年內更為明顯[16-17]。因此,NLR升高可能預示著肺癌發生的早期炎癥反應或者尚未明確診斷的早期肺癌,是潛在的識別早期肺癌的生物標志物。所以,對于臨床偶然發現的肺結節合并全身炎癥指數升高的患者,可以密切隨訪監測NLR的消長情況,并結合患者結節影像學動態評估罹患肺癌的風險度,為醫生提供更多維度的鑒別信息,以更好指導患者隨訪與診治,避免患者過度焦慮、過度檢查及不必要的侵襲性操作。

雖然中性粒細胞、淋巴細胞具有易獲得性,但易受儲存溫度、環境、抗凝劑等因素影響,久置后的標本細胞計數穩定性降低,這無疑影響臨床診斷的準確性。而利用DNA甲基化在細胞分化過程中保留的穩定的細胞表觀遺傳記憶來評估細胞之間的異質性,可確定細胞種類與來源[18],能較好排除環境等因素帶來的檢測干擾,提高診斷準確度。因此,GRIESHOBER等[19]利用DNA甲基化譜發現較高的甲基化衍生的NLR(mdNLR)與非小細胞肺癌風險顯著相關,mdNLR每增加一個單位,非小細胞肺癌風險增加30%,其中mdNLR與肺腺癌和肺鱗癌的風險相關性相似,說明其在肺癌病理亞型的鑒別方面可能相關性不大。 此外,XU等[20]通過研究影像學表現為肺磨玻璃結節(GGO)的ⅠA期肺腺癌的生長情況發現,NLR升高是GGO生長的獨立危險因素,表明中性粒細胞計數的升高可能是促瘤因素,而淋巴細胞在腫瘤免疫方面具有重要作用,有利于肺癌患者生存,兩者的比值變化反映了先天免疫與適應性免疫的平衡關系;同時,對于臨床隨訪的GGO,NLR的變化趨勢可以為臨床醫生提供更多的結節生長信息,幫助臨床醫生做出更為準確的臨床預判,為患者制訂更精細化的隨訪計劃。

中性粒細胞是TME重要組成成分,促進腫瘤相關炎癥發生和發展,抑制T淋巴細胞活性,而淋巴細胞具有誘導細胞毒性致細胞死亡、抑制腫瘤細胞增殖和轉移的作用。中性粒細胞增加反映了宿主炎癥狀態,有利于腫瘤進展,淋巴細胞數量減少表明免疫抑制,機體抗瘤作用減弱。因此,NLR比例失調本質是中性粒細胞升高和淋巴細胞減少,反映了機體炎癥狀態的失衡,包括先天免疫與適應免疫之間失衡,以及促瘤與抗瘤作用的失衡。對于臨床偶然發現的肺結節,NLR的隨訪監測有望成為影像學之外的另一種輔助肺癌早期篩查、診斷、判斷病程的前景指標。

2.2NLR與免疫治療 作為一種常規易得、可重復、廉價的生物標志物,NLR是非小細胞肺癌患者在免疫檢查點抑制劑(ICIs)治療或化療中最常見的研究對象。NLR能夠為多種實體腫瘤、嚴重創傷、新型冠狀病毒、感染性休克等提供預后價值,但對于接受免疫治療或化療的肺癌患者是否有獨特的預測價值目前尚不完全清楚[21]。

既往多項研究均觀察到較高的NLR與接受免疫治療(ipilimumab、nivolumab、pembrolizumab、Durvalumab)或化療的非小細胞肺癌患者的不良預后相關。免疫治療前NLR較低的患者往往有更長的無進展生存時間(PFS)及總體生存時間(OS),而治療前高水平NLR的PFS及OS更短,且更易出現免疫治療相關不良反應[22-28]。造成這一現象的原因可能與中性粒細胞的活化與淋巴細胞的耗竭不平衡相關。中性粒細胞、淋巴細胞、炎癥因子等是肺癌微環境中重要組成成分,環境中的CD8+T淋巴細胞具有細胞毒性,能直接殺死腫瘤細胞,與肺癌預后密切相關[24]。KARGL等[29]發現低中性粒細胞浸潤的非小細胞肺癌患者的TNF-γ T淋巴細胞信號通路增強,其微環境中CD8+T淋巴細胞數量增加,可以提高ICIs在非小細胞肺癌中的療效。而過量的循環炎癥因子會導致中性粒細胞數量增加,淋巴細胞反應性減少,從而導致NLR升高的炎癥狀態[21]。因此,NLR升高可能預示著較差的免疫應答及免疫治療的失敗。ALESSI等[22]通過回顧性分析221例接受帕博利珠單抗(Pembrolizumab)治療的患者也證實了不同NLR水平非小細胞肺癌患者的TME存在免疫差異,較低NLR(NLR<2.6)有更多的CD8+T淋巴細胞浸潤,能夠產生更好的免疫應答,因此具有較好的療效。這不僅說明外周血NLR可能反映腫瘤髓細胞浸潤程度,也表明不同預后患者TME構成的差異可能與免疫細胞減少導致微環境中促瘤與抗瘤的失衡狀態,使TME朝著有利于腫瘤進展的方向改變相關。此外,NLR在免疫治療方面的預測效能可能較化療相關的預測效能更大[21,23],因此,監測免疫治療前NLR情況可以為臨床醫生提供更豐富的療效預判,為不能在免疫治療中產生較好反應的患者及時調整治療策略。但目前對于NLR在預測免疫治療預后方面的臨界值判定尚缺乏統一標準。既往研究顯示NLR截值通常在2.2～5.0,多數研究將NLR升高定義為NLR>5,通常能夠觀察到較差的PFS及OS[30]。

NLR源于免疫監測相互作用的一個概念。NLR升高可表現為單純的中性粒細胞絕對數增加、淋巴細胞絕對數減少或兩者同時出現,這與TME中炎癥反應和淋巴細胞抑制相關。炎癥影響腫瘤的發生、發展與預后,因此不難推斷出NLR的效用在于能夠反映腫瘤患者當前的炎癥程度,監測NLR可以反映腫瘤炎癥與免疫平衡狀態。但需要意識到NLR是一種動態標志物,它隨時間變化而變化,因此監測治療過程中NLR的變化趨勢或許也是潛在的預測指標。目前對于這一生物標志物的理解尚不完全成熟,全球范圍內尚未明確統一截值,這可能需要多中心及更多的前瞻性研究進一步證實。

2.3NLR與其他炎癥指標 NLR作為血常規的衍生指標,標本自身易受到環境理化因素、感染、風濕免疫、血液系統等疾病的影響,單一指標的預測存在一定的漏診和誤診,因此,預測肺癌患者的預后應該是多維度、多方法的。為提高評估的準確性,當前衍生出了多種與NLR組合的預測模式。如NLR聯合清蛋白組合的COA-NLR評分系統,根據術前NLR是否升高(>2.5)及血清清蛋白是否降低(<35 g/L),對患者進行風險評分,能夠更好地反映炎癥水平,便于對外科術后患者預后的風險度分層,并且COA-NLR也可能代表免疫狀態的標志——炎癥狀態可以抑制腫瘤免疫,低蛋白血癥可損害細胞免疫,COA-NLR評分越低,免疫狀態越好,腫瘤患者預后越好[31];血清纖維蛋白原聯合NLR的F-NLR分級系統可用于評估可手術切除的非小細胞肺癌患者預后情況[32];免疫治療早期C反應蛋白(CRP)變化聯合NLR變化能夠幫助臨床醫生識別哪些患者可以在免疫治療中獲得持久的反應和較長的生存周期[33]。根據不同患者情況采用NLR聯合不同指標的組合方式,可以更有針對性、更個性化地評估非小細胞肺癌患者的治療或預后情況,輔助臨床醫生制訂不同類型患者的治療策略。

3 PLR

血小板可以產生多種細胞因子調節TME,促進腫瘤的生長、轉移和免疫逃避;淋巴細胞具有抗瘤作用,PLR通過2個慢性炎癥相關參數的比值來反映機體的炎癥狀態和TME的平衡[34]。

近年來,不乏PLR在預測肺癌免疫治療預后方面的研究。KSIENSKI等[35]回顧性分析220例接受帕博麗珠單抗的非小細胞肺癌患者,發現較高的PLR有更差的OS。不僅如此,該研究僅分析了腫瘤細胞陽性比例分數(TPS)大于50%的患者,說明PLR可以獨立于PD-L1預測非小細胞肺癌免疫治療反應應答和預后。 LIU等[7]隨訪了44例接受納武利尤單抗治療的轉移性非小細胞肺癌患者,發現在接受ICIs治療前PLR與患者的預后相關,低PLR(≤144)組患者的OS與PFS較高PLR組長。KARTOLO等[25]回顧性分析了156例接受PD-1免疫治療的轉移性黑色素瘤和非小細胞肺癌患者,亦認為PLR與NLR均與免疫治療的療效有關,且PLR比NLR有更強的相關性。目前對于PLR尚未有統一的截值范圍,既往有多項研究顯示PLR在150～262,多數PLR截值在200左右能夠識別ICIs的療效及預后差異[30]。對于無可驅動突變基因的非小細胞肺癌患者,ICIs如PD-1和PD-L1或聯合化療已成為此類患者的標準治療方案,而PLR可以作為表皮生長因子受體(EGFR)/間變性淋巴瘤激酶(ALK)野生型非小細胞肺癌患者的預后預測指標[36],為醫療人員提供合理的決策依據。PLR的作用不局限于免疫治療的預測。有研究發現,PLR與Ⅳ期非小細胞肺癌伴惡性胸腔積液生存率低相關;在放療方面,PLR不僅作為預測早期非小細胞肺癌立體定向放療的預后指標,輔助醫護工作者對患者的治療效果做出判斷,還可以作為放療后局部失敗的預后指標。此外,PLR聯合NLR、LMR和簡化格拉斯哥評分還是預測非小細胞肺癌患者腦轉移放射外科治療前生存率的有效且簡單的評估工具[37]。

PLR在肺癌診斷方面具有一定作用,但目前缺乏統一的診斷閾值范圍,對于肺癌的病理分型相關性不強。由于PLR與NLR具有協同作用,因此對于預測肺癌免疫治療的預后,NLR與PLR的聯合預測可能比單一指標診斷的效能更高。

4 LMR

單核細胞在TME中可以釋放多種趨化因子、細胞因子,促進腫瘤的進展和轉移,而淋巴細胞通過細胞毒性及產生抗瘤細胞因子與腫瘤細胞抗衡,利用LMR可以反映淋巴細胞與單核細胞的聯合作用、全身炎癥狀態,以及促瘤和抗瘤之間的平衡關系[38]。

LMR作為臨床上廉價、易獲取的指標,在肺癌的療效、預后評估、腫瘤分期、遠處轉移等方面均具有一定作用。對于早期非小細胞肺癌患者以鉑類為主的一線化療方案,治療前高LMR患者的化療反應較低LMR患者反應好,同時PFS和OS更長,因此,LMR降低可能是疾病狀態、一線鉑類化療反應差、患者生存率較低的潛在性生物指標[39]。在進展期非小細胞肺癌患者治療方面,既往有研究發現LMR的變化與納武利尤單抗治療進展期非小細胞肺癌患者的客觀應答呈正相關,且LMR與納武利尤抗的相關性在其他PD-1如信迪利單抗單藥或聯合治療非小細胞肺癌方面也有相似發現[40-41]。這種早期LMR變化與PD-1療效的相關性可用于PD-1療效評估,從而進一步輔助臨床醫生就啟動PD-1治療尚未出現LMR早期增長甚至疾病進展的患者是否繼續使用PD-1單抗治療做出判斷。LMR還廣泛應用于不同疾病狀態預后的預測,且基因突變不同,疾病進展程度不同,LMR的預測截值不同。WATANABE等[41]研究發現,低LMR(≤2.8)是EGFR酪氨酸激酶抑制劑(EGFR-TKI)治療EGFR突變的非小細胞肺癌患者PFS縮短的獨立預測因素。而對于無驅動基因的非小細胞肺癌患者,LMR亦是具有EGFR野生型腺癌的獨立預后標志,其截值為1.97。此外,術前LMR≥2.5與接受根治性切除的肺癌患者具有較長的PFS和OS相關。在病理分期方面LMR也有一定的輔助診斷作用。相較于較低的LMR(<4.0),高LMR(≥4.0)患者擁有較好的病理分期、較少的遠處轉移和淋巴管浸潤,且營養狀況更好[42]。而動態隨訪LMR的變化情況,LMR的增加與非小細胞肺癌腦轉移患者呈顯著負相關,這一現象在肺腺癌的女性患者或者具有T2～4,N1～3分期的患者中尤其明顯[43]。

總之,作為一種廉價的生物標志物,LMR在肺癌各方面均有較好的預測作用。這也說明炎癥反應可以補充和擴展臨床傳統病理分析的重要預后信息,同時聯合循環單核細胞計數、PLR、巨噬細胞免疫評分[38,44-45]監測LMR在患者治療前后的變化可能反映腫瘤負荷,有助于輔助分期、指導臨床決策、評估療效、監測疾病復發或進展。

5 結 語

炎癥是腫瘤的標志,在腫瘤的發生、發展、預后中具有重要作用。人們在探究炎癥與腫瘤關系的同時也渴望從中尋找潛在的生物標志物與治療靶點。中性粒細胞、血小板、單核/巨噬細胞、淋巴細胞參與了TME的組成,通過多種機制調控促炎與抗炎之間的平衡。因此,以TME為中心,探究微環境中不同炎癥細胞因子與特定腫瘤之間的關系,可提供新的癌癥篩查途徑及潛在治療靶點。而維持微環境有效的抗瘤免疫應答,下調炎性細胞群,從而改變TME的構成有可能成為一種新的治療模式。此外,NLR、PLR、LMR等炎癥指標反映了機體炎癥狀態與免疫水平,無創、便捷、可重復,在臨床上具有易行性和易推廣性,在肺癌甚至其他實體腫瘤的診斷、預后、療效及免疫相關不良反應的評估方面具有巨大潛力。但目前對于上述炎癥指標認識尚不成熟,暫無統一的診斷閾值,還需依賴于更多的多中心研究和前瞻性研究進一步證實。