
多发性骨髓瘤(MM)为一种浆细胞恶性肿瘤,其发病率较高。MM患者的免疫细胞数量及功能存在明显异常,其中CD4+T细胞在MM的发生、发展中发挥着重要作用。在MM患者骨髓微环境中,可观察到辅助性T(Th)1/Th2平衡紊乱、调节性T细胞(Treg)增多所致的MM细胞免疫逃逸,以及Th17、Th22等通过分泌细胞因子介导的促肿瘤效应,促进MM的发生、发展。为了加深对MM患者骨髓微环境中CD4+ T细胞亚群作用的理解,从而为MM的免疫治疗提供新思路,笔者在分析MM患者Th1、Th2、Th17、Treg及Th22细胞亚群生物学特征的基础上,重点阐述上述各CD4+ T细胞亚群参与MM发生、发展的研究现状。
版权归中华医学会所有。
未经授权,不得转载、摘编本刊文章,不得使用本刊的版式设计。
除非特别声明,本刊刊出的所有文章不代表中华医学会和本刊编委会的观点。
多发性骨髓瘤(multiple myeloma,MM)是一种浆细胞恶性增殖性疾病,目前仍不可治愈。骨髓微环境在MM发生、发展中发挥重要作用。骨髓微环境中的细胞种类主要包括骨髓基质细胞、破骨细胞、内皮细胞及各类免疫细胞。MM细胞和骨髓微环境相互作用,影响MM进展[1]。骨髓微环境中免疫细胞改变,既可能是导致MM进展的原因之一,也可能是继发于MM患者生理功能紊乱的结果。MM患者的体液免疫和细胞免疫功能通常存在异常,充分认识骨髓微环境中免疫细胞对MM的影响,对于阐明MM的发病机制、发现新的预后标志物,以及提供新的免疫治疗靶点等具有重要意义。CD4+T细胞是免疫系统的关键组成部分。根据所分泌的细胞因子和功能特性的不同,CD4+T细胞可分为多种细胞亚群,包括辅助性T细胞(helper T cell,Th)1,Th2,Th9,Th17,Th22,调节性T细胞(regulatory T cell,Treg),以及滤泡Th(follicular Th,Tfh)等[2]。由于目前尚无关于Th9及Tfh与MM发生、发展相关的文献报道,笔者拟就Th1、Th2、Th17、Th22及Treg的生物学特征及其在MM发病中作用的研究现状介绍如下,旨在加深对骨髓微环境中CD4+T细胞亚群介导MM发病机制的了解,并为免疫治疗的开展提供理论基础。
Th1是以分泌γ干扰素,白细胞介素(interleukin,IL)-2,肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor,TNF)-α等细胞因子为特征的一类CD4+ T细胞。γ干扰素可通过激活巨噬细胞及诱导产生免疫球蛋白(immunoglobulin,Ig)G类抗体,发挥抗体介导的免疫调节作用,从而增强吞噬细胞功能,在清除细胞内病原体中发挥作用。此外,Th1也参与迟发型超敏反应。Th2主要分泌IL-4、-5、-9、-13等细胞因子,可刺激B细胞产生高水平IgM类抗体,并可使IgM类抗体发生Ig类别转换,如IgM转换为IgG、IgE等,同时可诱导嗜酸性粒细胞和肥大细胞分化,在防御细胞外寄生虫感染和变态反应中发挥重要作用。Th1和Th2特异性转录因子分别是T-bet和GATA3。Th1和Th2在机体的正常生理状态下,始终保持动态平衡,从而维持机体正常的免疫功能[2]。
多项研究结果显示,MM患者体内存在明显的Th1/Th2平衡异常,并且在疾病的不同阶段Th1/Th2也会发生变化[4,5,6]。Th1/Th2与MM患者的疾病分期、进展及预后等相关,然而不同研究关于MM患者Th1/Th2改变的报道结果不一致,甚至相互矛盾。部分研究发现,MM患者Th1/Th2升高,Th1/Th2平衡异常[4,6]。Feng等[4]研究结果显示,MM患者(n=33)外周血中Th1数量、血清γ干扰素水平及特异性转录因子T-bet表达水平,均较健康个体(n=28)显著升高(P<0.05),但是MM患者和健康个体的Th2数量比较,差异却无统计学意义(P>0.05)。Ogawara等[6]发现,与健康个体(n=17)比较,初诊(n=27)及复发/难治性(n=15)MM患者外周血Th2数量均显著减少,并且差异有统计学意义(P<0.05);而Th1数量,Th1/Th2比较,差异无统计学意义(P>0.05);但是与健康个体比较,伴高Th1/Th2患者血清β2微球蛋白水平显著升高,并且差异有统计学意义(P<0.05)。
然而,Sharma等[5]研究结果尽管也证实了MM患者体内存在Th1/Th2平衡异常,但是部分研究结果与上述研究相矛盾。该研究发现,与健康个体(n=50)相比,初诊MM患者(n=62)外周血中Th1分泌的γ干扰素水平显著降低(P<0.001),而Th2分泌的IL-4、-10水平均显著升高(P<0.001)。MM患者Th1/Th2平衡异常,Th2相较于Th1在功能上更占据优势。上述研究结果表明,MM患者骨髓微环境中Th1/Th2平衡异常的原因尚不明确。而Th1和Th2数量及功能异常,均可导致Th1/Th2平衡异常。这提示,MM患者的免疫状况可能存在较高的异质性。
目前,Th1的抗肿瘤效应得到相关研究者的一致认同[7]。Haabeth等[8]将MM细胞包被在基质胶中,并将其经皮下注射接种至小鼠体内以模拟MM微环境,从而研究抗MM免疫应答的过程。该研究发现,Th1及其分泌的γ干扰素可通过以下多个方面促进巨噬细胞的抗MM作用。①在γ干扰素参与的诱导活化作用下,单核细胞分化为经典活化型巨噬细胞(M1型),M1型巨噬细胞通过释放一氧化氮(NO),活性氧族(reactive oxygen species,ROS)等,直接杀伤肿瘤细胞或者参与Th1免疫应答;② γ干扰素诱导巨噬细胞分泌CXC基序趋化因子配体(CXC motif chemokine ligand,CXCL)9和CXCL10抑制血管新生,从而抑制肿瘤细胞生长;③在Th1/Th2平衡向Th1极化的环境中,巨噬细胞分泌的IL-1α、-1β、-6等促炎细胞因子,可能通过募集外周血循环中的白细胞,并刺激CD4+ T细胞的功能参与清除肿瘤细胞。上述研究结果表明,Th1在MM免疫应答中发挥关键作用,是参与机体免疫监视的重要组成部分。这提示,当Th1免疫功能发生缺陷时,机体免疫监视和免疫应答受损,MM细胞容易发生免疫逃逸,促进MM进展。
另一方面,在肿瘤微环境中,Th2分泌的IL-4、-10、-13及嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞等,诱导单核细胞向活化型巨噬细胞(M2型)分化。M2型巨噬细胞能够参与促进肿瘤生长和转移、抑制特异性免疫和肿瘤微血管形成[9],因此Th2免疫应答对MM的进展具有促进作用。然而,目前关于Th2在MM免疫应答中发挥负向作用的认识并不全面,并非在所有肿瘤中Th2浸润都意味着患者预后不良[7]。Lorvik等[10]利用过继免疫疗法予MM小鼠模型输注Th2发现,Th2可识别巨噬细胞提呈的MM肿瘤特异性抗原,并分泌相关细胞因子诱导巨噬细胞产生精氨酸酶,精氨酸酶进一步降解精氨酸以抑制肿瘤细胞相关蛋白的合成;同时,Th2能够分泌具有抗肿瘤作用的细胞因子,如IL-4、-15等,输注Th2后小鼠体内MM细胞被清除。上述研究结果证实,Th2过继免疫疗法在MM动物模型中的有效性,Th2与肿瘤浸润性巨噬细胞能够协同发挥抗MM作用,为MM及其他肿瘤的免疫治疗提供了新策略。
Th17是一类主要分泌IL-17A、-17F、-21和-22等细胞因子的CD4+ T细胞亚群,在针对部分细菌和真菌感染的免疫应答中,发挥至关重要的作用,并与炎症反应和自身免疫性疾病的发生密切相关。此外,Th17在肠道中含量丰富,参与调节肠道菌群,是肠道黏膜免疫屏障的重要组成部分。维甲酸相关孤儿受体(retinoic acid receptor-related orphan receptor,ROR)γt是调控Th17分化的主要转录因子[2]。
Treg是一类免疫抑制性细胞,其主要功能是维持机体的免疫稳态和免疫耐受。根据细胞发育分化部位的不同,Treg可分为胸腺来源Treg(thymus-derived Treg,tTreg),外周来源Treg(peripherally derived Treg,pTreg)及体外诱导的Treg(in vitro-induced Treg,iTreg)。叉头框蛋白(forkhead box,Fox)p3是调控Treg分化和功能的主要转录因子,然而Treg的分化和功能的发挥,并不仅依赖于Foxp3的表达,稳定的表观遗传修饰也在其中发挥重要作用[11,12]。
与Th1/Th2类似,Th17/Treg在正常机体中也维持动态平衡,二者在分化和功能上相互调节及拮抗,共同维持机体正常的免疫效应[11,12]。在肿瘤患者体内,Th17引起的过度炎症反应和Treg引起的过度免疫抑制,可能是导致肿瘤发生、发展的原因之一[13]。因此,探索Th17/Treg平衡在MM患者骨髓微环境中的作用对于深入理解MM的发病机制及探索新的治疗靶点具有重要意义。
目前,有关MM患者体内Treg的数量和功能仍存在争议。尽管有研究报道,MM患者与健康个体骨髓中Treg数量比较,差异无统计学意义(P>0.05),其功能亦无明显改变,并且Treg数量与MM肿瘤负荷和疾病状态无明显相关性(P>0.05)[13,14,15]。然而,更多的研究结果支持Treg在MM疾病进展中促进MM细胞免疫逃逸,Treg数量增多与MM患者的高肿瘤负荷和不良预后均呈正相关关系(P<0.05)。Alrasheed等[16]发现,与骨髓中Treg比例较低MM患者(≤3.31%,n=38)比较,Treg比例较高者(>3.31%,n=37)的无进展生存(progression-free survival,PFS)期更短(HR=2.91,95%CI:1.21~7.04,P=0.021)。因此,关于MM患者骨髓微环境中Treg异常及其对疾病发生、发展的作用,仍有待进行更多深入的研究,并探讨Treg作为MM免疫治疗靶点的可行性。
根据现有文献报道,参与导致MM患者体内Treg增多的机制可能包括以下多个方面。①细胞间直接接触作用。肿瘤细胞和肿瘤旁邻细胞通过细胞间接触传递刺激信号至初始CD4+ T细胞,诱导其分化成为Treg[17]。②非直接接触作用。MM细胞分泌的Ⅰ型干扰素,破骨细胞分泌的增殖诱导配体(a proliferation-inducing ligand,APRIL)等,均能够以不同方式作用于Treg,促进Treg增殖或者增强Treg功能[18,19]。③胞啃作用(trogocytosis)。胞啃作用是细胞间膜蛋白或其他膜成分传递的方式之一,淋巴细胞通过这种方式可发生表型或者功能改变,也可实现细胞间的信息交流。Brown等[20]发现,在骨髓微环境中,效应T细胞可通过胞啃作用,从MM细胞膜表面获得CD86和人类白细胞抗原(human leukocyte antigen,HLA)-G抗原,并发生功能改变,从而获得与野生型Treg相似的免疫抑制功能。因此,上述研究结果表明,在MM进展过程中,Treg和MM细胞通过多种细胞间通讯途径发挥互相促进的作用,这是MM细胞发生免疫逃逸的重要机制之一。
由于Treg参与MM的发生、发展,针对Treg的靶向治疗是否能够改善机体的免疫功能,增强抗肿瘤免疫反应,提高MM疗效是目前相关研究的热点之一。MM患者体内Treg中存在CD38高表达亚群。体外实验结果显示,CD38+Treg比CD38-Treg具有更强的免疫抑制活性(P<0.05)[21],并且MM患者体内CD38+ Treg比例明显高于健康个体(P<0.05)[22]。CD38单克隆抗体可以通过特异性抑制CD38+Treg活性发挥强效的免疫调节作用,恢复机体抗MM细胞的免疫效应。CD38+ Treg高比例的复发/难治性MM患者接受CD38单克隆抗体治疗可以获益[22,23]。因此,上述研究结果提示,减少MM微环境中Treg数量,抑制Treg功能可能是治疗MM的有效策略之一。
Th17在肿瘤中的作用目前尚存在争议。在肿瘤发生过程中,Th17是发挥促进还是抑制作用与肿瘤类型有关[13]。研究结果表明,MM患者外周血中Th17比例高于健康个体[外周血:(4.49±0.78)%比(2.05±0.30)%,P<0.05],而骨髓中的Th17比例相比,差异却无统计学意义[(2.85±0.78)%比(1.67±0.29)%,P>0.05][24]。此外,MM患者外周血中Th17数量与疾病进展相关,Ⅲ期MM患者外周血中Th17比例较Ⅰ、Ⅱ期患者显著升高[(2.69±0.94)%比(1.55±0.47)%,P=0.015][25]。经治疗获得完全缓解(complete remission,CR)的MM患者外周血中Th17比例较初诊时显著降低[(1.34±0.73)%比(2.32±0.45)%,P=0.013][26]。Ma等[26]研究发现,初诊时Th17数量正常的MM患者(n=16)PFS期[22个月(95%CI:14.43~29.57个月)]长于初诊时Th17数量高于[15个月(95%CI:9.87~ 20.13个月),P=0.068]或者低于[14个月(95%CI:6.25~21.75个月),P=0.057]正常参考值范围的患者。上述研究结果提示,MM微环境中确实存在Th17异常,并且MM患者外周血或者骨髓中Th17数量可能可以作为评估患者预后的潜在指标之一,但是仍需更多研究证实。
Dhodapkar等[27]发现,成熟的树突状细胞作为抗原提呈功能最强的细胞,能够有效诱导MM患者骨髓中Th17的产生和增殖。此外,体内的肠道菌群能够调节免疫细胞而影响疾病发生、发展。在MM小鼠模型中,肠道菌群中的解肝素普雷沃氏菌能够促进肠道中Th17的分化,并向骨髓迁移[28]。Li等[29]研究亦发现,微小RNA(microRNA, miRNA)也可以参与调节Th17亚群的分化和功能,促进MM进展。
目前关于Th17在MM发生、发展中的作用及机制研究,主要围绕其特征性的细胞因子IL-17展开,主要包括下述多个方面。①Th17参与介导MM溶骨性骨病的发生[30],IL-17可以促进破骨细胞的分化与成熟,促进骨质破坏导致MM骨病的发生、发展。② Th17参与MM新生微血管的形成,尽管其具体机制尚未进一步阐明,但是已有研究发现,在纤维肉瘤和结肠癌小鼠模型中,IL-17通过促进血管内皮细胞迁移,同时刺激成纤维细胞分泌血管生成因子,如血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF),前列腺素和NO等,造成MM微环境中血管新生相关激活因子和抑制因子失衡,促进肿瘤微血管形成[31]。③ IL-17可直接促进MM细胞增殖、存活,IL-17与MM细胞表面IL-17受体结合,进而促进MM细胞增殖[24]。此外,IL-17也可通过激活MM细胞内与细胞增殖、存活相关的信号通路,促进MM细胞生长[32]。④ Th17抑制机体免疫功能,Th17分泌的促炎因子IL-1、-13、-17、-22、-23均可以抑制T细胞免疫反应,可能导致MM进展及自身免疫性疾病的发生[24]。因此,Th17主要发挥促进MM发生的作用,其分泌的IL-17可以通过多种途径介导MM进展。
文献报道,靶向IL-17A单克隆抗体AIN457在体外能够显著抑制MM细胞增殖(P<0.05);与仅采用同型对照抗体处理的MM小鼠模型比较,采用AIN457处理的MM小鼠模型体内肿瘤体积显著缩小(d24减小37%,d30减小47%,P<0.05);此外,在MM小鼠模型中应用AIN457能够减少骨吸收,改善MM骨病[33]。因此,靶向Th17的治疗可能帮助缓解MM进展,改善患者预后。
由于Treg和Th17在分化和功能上相互拮抗,Treg/Th17可能更能代表机体的免疫状况,对MM疾病预后的预测价值更高。因此,有研究者认为测定Treg/Th17比单纯测定Treg或者Th17数量对于MM患者预后预测更具有临床意义和价值[34]。上述研究结果提示,在MM患者骨髓微环境中,Treg和Th17均能够对MM的进展发挥促进作用。因此,Treg/Th17对MM的临床预测价值仍有待更多研究验证。
Th22主要分泌IL-22、-13和TNF-α等细胞因子,Th22主要依赖其分泌的特异性细胞因子IL-22,参与包括炎症反应、自身免疫性疾病和肿瘤等疾病的发生、发展。芳香烃受体(aryl hydrocarbon receptor,AHR)是调控Th22分化的特异性转录因子,激活AHR可促进IL-22产生,同时减少IL-17产生[35]。因此,Th22也是MM微环境中不可忽视的一类Th,有待进一步研究以获得对MM微环境更加全面的了解。
关于Th22及其分泌的相关细胞因子与MM的关系,目前文献报道较少。Di Lullo等[36]研究发现,Th22分泌的IL-22、-13均能够以直接或者间接的方式促进MM进展。一部分MM细胞高表达IL-22受体(IL-22 receptor,IL-22R)A1,IL-22与之结合后使信号传导及转录激活蛋白(signal transducer and activator of transcription,STAT)3发生磷酸化,诱导MM细胞生长和耐药;IL-13则可通过增强骨髓中间充质干细胞分泌IL-6和表达黏附分子,促进MM细胞生长。上述研究结果提示,Th22参与MM的发生、发展,有望成为MM靶向治疗选择之一。
短链非编码RNA中的miRNA可对基因进行转录后调控,参与细胞增殖、发育和分化等多个生物学过程,并且在多种肿瘤发生中发挥重要作用,其中部分miRNA被认为是癌基因或者抑癌基因。与正常浆细胞相比,MM细胞中存在多种miRNA水平异常,这些miRNA与MM的进展密切相关。MM患者通常伴13q14染色体缺失,miRNA-15/16位于该染色体区域,导致伴13q14染色体缺失MM患者的骨髓微环境中miRNA-15a表达水平降低,而miRNA-15a/16表达水平与MM细胞对化疗药物的敏感性相关。此外,近期研究还发现,miRNA-15/16能够抑制B细胞的增殖,并阻滞T细胞周期,抑制T细胞存活及记忆T细胞的分化过程[37]。因此,miRNA可以通过调控CD4+T细胞发育、分化等过程来影响机体的免疫功能,导致MM发生、发展。
MM微环境中的多种CD4+T细胞亚群与MM的发生、发展,以及患者治疗反应和预后等密切相关。尽管目前MM仍是一种不可治愈的疾病,但是免疫治疗,包括免疫调节剂的应用,如来那度胺、泊马度胺等,很大程度上改善了MM患者的生存质量和预后。因此,充分认识MM患者的免疫状况,特别是Th1、Th2、Th17、Th22及Treg的作用,可为进一步提高免疫治疗的疗效和实现个体化治疗奠定基础。通过增强机体的免疫功能,减少肿瘤细胞免疫逃避,改善骨髓微环境等途径提高MM疗效,延长患者生存时间,具有重要的理论价值和实际意义。
所有作者均声明不存在利益冲突





















