肿瘤微环境中的细胞因子

肿瘤微环境(TME)是一个复杂的综合系统,由各种基质细胞构成,包括免疫细胞、脂肪细胞、成纤维细胞、平滑肌细胞,以及充斥于其中调控肿瘤细胞与微环境相互信息传递的细胞因子。研究显示,许多恶性肿瘤的微环境中长期伴随着慢性的炎症反应过程,微环境中的免疫细胞和肿瘤细胞共同分泌细胞因子,成为肿瘤与免疫细胞之间的信息载体,影响着肿瘤免疫细胞的自身特性的变化和抗肿瘤免疫反应。
 
 
01
IL-1β
 
IL-1β是一种有效的促炎细胞因子,参与调节自身免疫性炎症、促炎反应、细胞增殖和细胞分化。在致癌基因激活、慢性炎症等因素刺激下,主要由活化的巨噬细胞产生,其他如脂肪细胞、单核细胞、成纤维细胞、TAMs(肿瘤相关巨噬细胞)和一些癌细胞等也可产生,作为肿瘤的驱动因素刺激趋化因子、其他细胞因子、前列腺素等的产生,募集巨噬细胞和中性粒细胞,促进内皮细胞活化、抑制骨髓,最终引起免疫抑制和肿瘤进展。

IL-1作为致癌和肿瘤进展的驱动因素[1]

在乳腺癌等多种实体瘤中,IL-1β在TME中的巨噬细胞和肿瘤细胞上调表达,可控制肿瘤侵袭,上调原发肿瘤的发生和发展,增加管腔乳腺癌细胞的侵袭性,并通过NF-κB通路增加IL-6的产生,促进肿瘤生长和侵袭性。

02
IL-2
 
IL-2作为T细胞生长因子被发现,在肿瘤微环境中可以促进T细胞(含Treg)活化、扩增。对IL-2的开发,一直是抗肿瘤免疫的热点,走过了很多的弯路,也获得很多经验。

IL-2/IL-2R研究简史及药物开发

03
IL-6
 

IL-6是一种多功能细胞因子和脂肪因子,具有促肿瘤和促炎作用。在肿瘤微环境中,IL-6主要来源于一些癌细胞、TAMs、骨髓源性抑制细胞(MDSC)、Th2细胞和CAFs(肿瘤相关纤维母细胞)。IL-6是慢性炎症性疾病、自身免疫性疾病、癌症和肿瘤免疫的主要参与者。

IL-6通过与受体结合,激活下游的JAK-STAT、MAPK-ERK和PI3K-Akt信号传导通路,激活转录。其中STAT3信号通路被认为是癌症炎症的主要途径,在恶性细胞中经常被激活,并在调节肿瘤微环境炎症相关关键基因转录中发挥关键作用。

同时,癌症炎症促进细胞外基质降解,癌症血管新生,内皮细胞激活,癌症细胞迁移能力增强,为癌症进展和转移提供了良好的条件。

因此,阻断IL-6以及靶向IL-6-STAT3轴是一种潜在抗肿瘤治疗策略,可能有益于乳腺癌的治疗。目前有多项托珠单抗治疗肿瘤(尤其是乳腺癌)的临床研究在进行。

肿瘤微环境中的IL-6的作用[2]

04
IL-8
 
IL-8,也称为CXCL8,是一种促炎趋化因子,由单核细胞、巨噬细胞、中性粒细胞、T细胞、成纤维细胞、上皮细胞和血管内皮细胞表达。在肿瘤微环境中,TAMs、CAFs和一些癌细胞分泌IL-8,可促进多种抑制性免疫细胞(如骨髓来源的抑制性细胞MDSCs等)募集、增殖和活化,抑制CD8+T细胞活性,并刺激细胞分泌有助于乳腺癌等进展的其他生长因子。

IL-8在肿瘤进展中的多方面作用[3]

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IL-10
 

IL-10被称为人细胞因子合成抑制因子,在免疫调节、感染、炎症、自身免疫、移植和肿瘤发生方面具有多种多效性作用。它通过抑制促炎性细胞因子(如TNF-α、IL-6和IL-1)的表达,具有强效抗炎作用,被认为是肿瘤进展中最重要的免疫抑制细胞因子之一。

IL-10在肿瘤发生发展中发挥的作用至今仍存在较大的争议。一方面,IL-10对肿瘤的生长和促进有积极的作用;但也有一些研究发现,IL-10对肿瘤患者长期生存所必需的血管生成和转移有根除和抑制作用。IL-10对肿瘤的作用可以分为以下三个方面:

1、能够促进CD8+T细胞的增殖和活化,增强了抗肿瘤能力;
2、能够抑制促炎细胞因子的产生;
3、某些促炎因子造成的慢性炎症促进了肿瘤的生长。

IL-10在肿瘤免疫治疗中的免疫促进和抑制机制[4]

06
IL-12
 
IL-12是先天性和适应性抗肿瘤免疫反应的主要调节因子,是由IL-12A和IL-12B组成的一种异源二聚体细胞因子。IL-12的抗肿瘤活性主要通过激活T淋巴细胞和NK淋巴细胞产生IFN-γ来介导。在肿瘤微环境中,IL-12主要与其他细胞因子和免疫治疗方法协同作用以抑制肿瘤血管生成。

IL-12通过介导细胞免疫发挥抗肿瘤作用[5]

抗原提呈细胞分泌IL-12促进CD4+和CD8+T细胞中转录因子T-box(T-bet)的上调,从而促使其向Th1细胞分化,并调控Th1细胞产生IFN-γ,以募集和募集细胞毒性NK和CD8+T细胞。此外,IL-12可促进初始CD8+T细胞分化为效应CD8+T细胞,通过释放穿孔素和蛋白水解酶直接破坏癌细胞。

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IL-17A
 

IL-17A是参与过敏反应相关的促炎细胞因子。除了Th17细胞之外,Th1细胞、NK细胞、中性粒细胞、巨噬细胞、部分内皮细胞等也可产生IL-17。

由于产生IL-17的细胞种类繁多,因此,IL-17对肿瘤的作用也具有双面性,一方面,IL-17的促肿瘤作用可直接归因于分子信号传导的增加、组织重塑和血管生成,与免疫抑制性免疫细胞的募集间接相关;另一方面,IL-17的肿瘤保护作用是直接的与肿瘤细胞凋亡、抗肿瘤免疫细胞活化、诱导IFN-γ+γδ T细胞和混合Th1/Th17细胞有关。

IL-17产生细胞与肿瘤免疫[6]

08
IFN-γ
 

IFN-γ因其具有干扰病毒生长的作用而得名,是一种多能细胞因子。在TME中,IFN-γ的浓度决定了其在肿瘤发生发展中的作用。高剂量IFN-γ刺激JAK-STAT1信号转导,并可诱导癌细胞死亡和凋亡;然而,宿主浸润细胞或免疫治疗期间在肿瘤部位产生的低剂量IFN-γ可提高肿瘤细胞存活率,通过激活癌细胞中的ICAM1-PI3K-Akt-Notch1信号转导诱导转移风险和EMT(上皮间质转化)转录因子表达。

09
TNF-α 
 

TNF-α是一种主要的炎性细胞因子和脂肪因子,在高浓度存在时被描述为出血性肿瘤坏死的循环和内毒素诱导因子,目前已被发现在妇科肿瘤、消化系统肿瘤、泌尿系统肿瘤以及血液肿瘤中表达。目前的研究显示,TNF-α在肿瘤微环境中的作用具有双面性,一方面TNF-α可以通过诱导癌细胞凋亡来抑制肿瘤细胞生长,但另一方面也刺激大多数对TNF-α诱导的细胞毒性具有抗性的癌细胞的增殖、存活、迁移和血管生成,从而导致肿瘤的发展发生。[7]

 
 
 
 

参考文献

1.Alberto Mantovani et al, Interleukin-1 and Related Cytokines in the Regulation of Inflammation and Immunity, Immunity. 2019, 50(4):778-795.

2.Jones, S.A.; Jenkins, B.J. Recent Insights into Targeting the IL-6 Cytokine Family in Inflammatory Diseases and Cancer. Nat. Rev. Immunol. 2018, 18, 773–789.

3.Kristen Fousek et al,Interleukin-8: A chemokine at the intersection of cancer plasticity, angiogenesis, and immune suppression,Pharmacol Ther. 2021, 24:107692.

4.Wenjun Ouyang, Anne O'Garra. IL-10 Family Cytokines IL-10 and IL-22: from Basic Science to Clinical Translation. Immunity. 2019, 50(4):871-891.

5.Elia D Tait Wojno, Christopher A Hunter, Jason S Stumhofer. The Immunobiology of the Interleukin-12 Family: Room for Discovery. Immunity. 2019, 50(4): 851-870.

6.Gerardo A, Vitiello, George Miller. Targeting the interleukin-17 immune axis for cancer immunotherapy. J Exp Med. 2020, 217(1):e20190456.

7.Matthews N, Watkins JF. Tumour-necrosis factor from the rabbit. I. Mode of action, specificity and physicochemical properties. Br J Cancer. 1978, 38(2):302–9. eng.

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创建时间:2024-05-24
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