TGF与肿瘤微环境关系

1、TGF-TGF-与与PD-L1PD-L1在肿瘤微环境中的相互在肿瘤微环境中的相互调节作用调节作用1.肿瘤微环境的概念肿瘤微环境最早于肿瘤微环境最早于19791979年由年由LordLord正式提出，指肿瘤在发生、发展过程中所处的内环境，正式提出，指肿瘤在发生、发展过程中所处的内环境，由肿瘤细胞本身、问质细胞、微血管、微淋巴管、组织液、众多细胞因子及少量浸润细胞由肿瘤细胞本身、问质细胞、微血管、微淋巴管、组织液、众多细胞因子及少量浸润细胞等共同构成。肿瘤微环境中等共同构成。肿瘤微环境中转化生长因子转化生长因子(TGF-)(TGF-)和和程序性死亡配体程序性死亡配体l(PD-L1)l(PD-L1)

2、通过抑通过抑制制T T细胞免疫反应，从而促进肿瘤的发生、发展。目前，肿瘤微环境细胞免疫反应，从而促进肿瘤的发生、发展。目前，肿瘤微环境TGFpTGFp和和PD-L1PD-L1之间之间的相互调节作用逐渐受到人们的关注，对此提出的多靶点治疗已成为现在研究的热点。的相互调节作用逐渐受到人们的关注，对此提出的多靶点治疗已成为现在研究的热点。2.TGF2.TGF分子结构分子结构TGFTGF超家族包括超家族包括TGF-TGF-、激活素、抑制素、骨形态形成蛋白等。、激活素、抑制素、骨形态形成蛋白等。TGF-TGF-是是TGFTGF超家超家族的典型代表，是一种多功能的多肽类细胞因子，几乎体内所有细胞都能产生族

3、的典型代表，是一种多功能的多肽类细胞因子，几乎体内所有细胞都能产生TGF-TGF-并存在并存在其受体。其受体。TGF-TGF-有有5 5种异构体：种异构体：TGF(1-5)TGF(1-5)。成熟的、有生物活性的。成熟的、有生物活性的TGF-TGF-都由二聚体都由二聚体组成，两条相同的组成，两条相同的112112个氨基酸的多肽为亚单位，通过二聚体相连，形成相对分子质垣为个氨基酸的多肽为亚单位，通过二聚体相连，形成相对分子质垣为25251010的的TGF-TGF-分子。分子。3.TGF-TGF-生物学功能 TGF-TGF-在体内外具有广泛的生物学功能，包括调控细胞生长、调节细胞表型、抑制肿瘤在体内

4、外具有广泛的生物学功能，包括调控细胞生长、调节细胞表型、抑制肿瘤生长等作用。生长等作用。TGF-TGF-受体广泛表达于机体组织细胞，由于体内大部分的正常细胞均表达受体广泛表达于机体组织细胞，由于体内大部分的正常细胞均表达TGF-TGF-家族成员的膜结合受体，而家族成员的膜结合受体，而TGF-TGF-与其受体具有高度亲和力。因此，与其受体具有高度亲和力。因此，TGF-TGF-对许对许多细胞都能发挥调节作用。多细胞都能发挥调节作用。生长抑制生长抑制是是TGF-TGF-特有的性质，特有的性质，TGF-TGF-对大多数细胞的增殖对大多数细胞的增殖具有抑制作用，尤其是上皮细胞、内皮细胞、淋巴样细胞和造血

5、细胞。具有抑制作用，尤其是上皮细胞、内皮细胞、淋巴样细胞和造血细胞。 TGF-对多数淋巴细胞具有对多数淋巴细胞具有免疫抑制免疫抑制作用，它作用，它能抑制能抑制TB淋巴细胞和自然杀伤细胞的活化及分淋巴细胞和自然杀伤细胞的活化及分化、抑制巨噬细胞的吞噬能力，从而使机体降低对化、抑制巨噬细胞的吞噬能力，从而使机体降低对肿瘤的监控能力。另外，肿瘤细胞分泌的肿瘤的监控能力。另外，肿瘤细胞分泌的TGF-可造成免疫功能障碍使得肿瘤细胞逃避机体的可造成免疫功能障碍使得肿瘤细胞逃避机体的免疫免疫排斥排斥。TGF-还能还能促进血管内皮细胞增生促进血管内皮细胞增生，有利，有利于肿瘤组织血管形成。于肿瘤组织血管形成。

6、TGF-的这些作用主要是的这些作用主要是通过调节细胞周期因子、转录因子、黏附因子等环通过调节细胞周期因子、转录因子、黏附因子等环节而实现的。节而实现的。4.TGF-在肿瘤发生、发展中的双重作用4.14.1 在正常细胞中，在正常细胞中，TGF-TGF-通过阻断细胞从通过阻断细胞从G1G1期进入期进入S S期而抑制细胞增殖、诱导分化或期而抑制细胞增殖、诱导分化或诱发凋亡。因此，在肿瘤发生的诱发凋亡。因此，在肿瘤发生的早期阶段早期阶段，TGF-TGF-能够引起生长周期阻断的作用，可作能够引起生长周期阻断的作用，可作为肿瘤抑制物阻止肿瘤细胞的增殖，但在肿瘤为肿瘤抑制物阻止肿瘤细胞的增殖，但在肿瘤发展后

7、期发展后期，该信号通路中一些成员发生异，该信号通路中一些成员发生异常改变或功能缺陷常改变或功能缺陷( (包括细胞周期蛋白基因、包括细胞周期蛋白基因、TGF-TGF-受体以及受体以及SmadsSmads基因突变或缺失等基因突变或缺失等) )均可导致细胞不受细胞增殖的调控。均可导致细胞不受细胞增殖的调控。4.2 4.2 当细胞对当细胞对TGF-TGF-的生长抑制信号失去反应时，肿瘤细胞自身会反馈性地增加的生长抑制信号失去反应时，肿瘤细胞自身会反馈性地增加TGF-TGF-的分泌，大量分泌的的分泌，大量分泌的TGF-TGF-不仅无法对肿瘤细胞的增殖起到抑制作用，反而促进了不仅无法对肿瘤细胞的增殖起到抑

8、制作用，反而促进了血管内皮细胞的增生和肿瘤内血管的形成，同时抑制了免疫细胞的活性，使肿瘤细胞逃血管内皮细胞的增生和肿瘤内血管的形成，同时抑制了免疫细胞的活性，使肿瘤细胞逃过免疫系统的监控，给肿瘤的生长和转移提供合适的微环境，因此在肿瘤的进展过程中过免疫系统的监控，给肿瘤的生长和转移提供合适的微环境，因此在肿瘤的进展过程中TGF-TGF-又起到了推波助澜的作用。又起到了推波助澜的作用。5.PD-Ll在肿瘤发生中的作用5.1 PD-L15.1 PD-L1又名为又名为B7-HlB7-Hl，人，人PD-L1PD-L1基因定位于人基因定位于人9p24.29p24.2，为编码，为编码290290个氨基酸的

9、个氨基酸的I I型跨膜型跨膜蛋白，其胞外段有蛋白，其胞外段有IgVIgV和和IgCIgC样结构域。许多人类肿瘤细胞表面表达样结构域。许多人类肿瘤细胞表面表达PD-L1PD-L1。人类不同组织。人类不同组织器官的肿瘤细胞只有部分表达器官的肿瘤细胞只有部分表达PDLIPDLI，但大多数，但大多数PD-LIPD-LI表达阴性的肿瘤细胞可通过干扰素表达阴性的肿瘤细胞可通过干扰素的处理上调的处理上调PD-LlPD-Ll。在。在PDLlPDLl表达阴性的人黑素瘤细胞转染后可以高表达表达阴性的人黑素瘤细胞转染后可以高表达PDLIPDLI，诱导，诱导人人CDfCDf细胞毒性细胞毒性T T淋巴细胞凋亡。通过在转

10、染了淋巴细胞凋亡。通过在转染了PD-LIPD-LI的人黑素瘤细胞中加人中和性单克隆的人黑素瘤细胞中加人中和性单克隆抗体，凋亡可被抑制。抗体，凋亡可被抑制。5.2 PDLI5.2 PDLI在肿瘤组织中的大量表达提示，在肿瘤组织中的大量表达提示，PDIPDIPDLIPDLI信号通路信号通路在肿瘤免疫应答中在肿瘤免疫应答中发挥重要作用。许多肿瘤细胞株表面可表达发挥重要作用。许多肿瘤细胞株表面可表达PD-LlPD-Ll或在干扰素或在干扰素诱导作用下高表达诱导作用下高表达PDL1PDL1，它与其受体它与其受体PDlPDl相互作用，导致肿瘤抗原特异性相互作用，导致肿瘤抗原特异性T T细胞凋亡，使肿瘤细胞逃

11、脱机体免疫细胞凋亡，使肿瘤细胞逃脱机体免疫监控。最新的研究发现，监控。最新的研究发现，PDLlPDLl和和TGF-TGF-在肿瘤抗宿主细胞主动免疫反应中起重要作用。在肿瘤抗宿主细胞主动免疫反应中起重要作用。记忆记忆T T细胞是抗肿瘤免疫中的重要组成部分，但常不能充分发挥作用来抑制癌细胞进展。细胞是抗肿瘤免疫中的重要组成部分，但常不能充分发挥作用来抑制癌细胞进展。PD-L1PD-L1封闭能提高抗肿瘤反应，特别能提高肿瘤特异性记忆封闭能提高抗肿瘤反应，特别能提高肿瘤特异性记忆CDCD8 8+ +T T细胞的质量和数量。细胞的质量和数量。5.3 5.3 肿瘤细胞表达肿瘤细胞表达PDLIPDLI主要通

12、过以下方面削弱机体对肿瘤的免疫应答主要通过以下方面削弱机体对肿瘤的免疫应答PD-L1PD-L1在肿瘤细胞上的表达削弱其免疫原性，抑制肿瘤免疫应答的产生，影响产生特在肿瘤细胞上的表达削弱其免疫原性，抑制肿瘤免疫应答的产生，影响产生特异性异性T T细胞应答。细胞应答。肿瘤细胞表达的肿瘤细胞表达的PD-LIPD-LI通过诱导特异性细胞毒性通过诱导特异性细胞毒性T T淋巴细胞的凋亡，而使肿瘤细胞发淋巴细胞的凋亡，而使肿瘤细胞发生免疫逃逸。生免疫逃逸。PDL1PDL1表达阳性的肿瘤细胞对细胞毒性表达阳性的肿瘤细胞对细胞毒性T T淋巴细胞的细胞毒作用的杀伤能力降低。淋巴细胞的细胞毒作用的杀伤能力降低。6.

13、TGF-9对协同刺激分子PD-L1在肿瘤发生中的作用6.1 PD-LI6.1 PD-LI是抑制性分子，广泛表达于人类肿瘤组织表面，而其蛋白在正常组织中低表达是抑制性分子，广泛表达于人类肿瘤组织表面，而其蛋白在正常组织中低表达或者检测不到。或者检测不到。PDLIPDLI在肿瘤微环境中可能通过在肿瘤微环境中可能通过反馈机制反馈机制单个或者同时提高免疫抑制作用。单个或者同时提高免疫抑制作用。抑制性分子抑制性分子TGF-TGF-能上调能上调APCAPC上的上的PDL1PDL1。而。而APCAPC表面表达的表面表达的PD-LIPD-LI又释放抑制性可溶性分又释放抑制性可溶性分子到肿瘤微环境中，通过子到肿

14、瘤微环境中，通过PDL1PDL1与其受体的相互作用直接抑制细胞毒性与其受体的相互作用直接抑制细胞毒性T T淋巴细胞，或者诱淋巴细胞，或者诱导细胞毒性导细胞毒性T T淋巴细胞释放抑制性可溶性分子。淋巴细胞释放抑制性可溶性分子。6.2 6.2 调节性调节性T T细胞细胞(regulatory T cell(regulatory T cell，Treg)Treg)介导细胞的外周免疫耐受，积极抑介导细胞的外周免疫耐受，积极抑制效应制效应T T细胞和抑制免疫介导的组织损伤。细胞和抑制免疫介导的组织损伤。PD-L1PD-L1广泛表达于各种肿瘤组织，高水平广泛表达于各种肿瘤组织，高水平PDLIPDLI表达与

15、某些癌症的不良预后有很表达与某些癌症的不良预后有很大的关系。高表达大的关系。高表达PDL1PDL1能导致能导致Foxp3Foxp3+ +TregTreg数量增加，从而导致预后不数量增加，从而导致预后不良，增加肿瘤细胞良，增加肿瘤细胞PDLIPDLI表达能够诱导表达能够诱导和维持外周和维持外周TregTreg的表达水平，从而抑制的表达水平，从而抑制T T细胞的抗肿瘤活性和导致肿瘤的浸润。细胞的抗肿瘤活性和导致肿瘤的浸润。6.3 作为介导免疫耐受的重要细胞因子，作为介导免疫耐受的重要细胞因子，TGF-TGF-不仅是不仅是CDCD4 4+ +CDCD2525+ +TregTreg发挥抑制功能的发挥抑

16、制功能的重要因子，还可以通过某些途径调控人重要因子，还可以通过某些途径调控人CDCD4 4+ +T T细胞细胞Foxp3Foxp3的表达，促进的表达，促进CDCD4 4+ +CDCD2525- -T T细胞表达细胞表达Foxp3Foxp3转化成转化成CDCD4 4+ +CDCD2525+ +。TGF-TGF-家族成员也是维系家族成员也是维系TregTreg数量和功能的重要因子。有研究表数量和功能的重要因子。有研究表明明,TGF-,TGF-家族成员可以通过剂量依赖方式，在体内外促进家族成员可以通过剂量依赖方式，在体内外促进TregTreg转化为转化为CDCD4 4+ +CDCD2525+ +Fo

17、xp3Foxp3+ +T T细胞，后者被认为是真正起作用的细胞，后者被认为是真正起作用的TregTreg，从而实现对，从而实现对TregTreg的反馈调节作用。在的反馈调节作用。在TregTreg限制限制的树突状细胞上，的树突状细胞上，TregTreg能够诱导能够诱导PDLlPDLl的表达的表达. .6.4 TGF-6.4 TGF-和白细胞介素和白细胞介素1010在未成在未成熟细胞中刺激糖皮质激素诱导亮氨酸熟细胞中刺激糖皮质激素诱导亮氨酸拉链蛋白，而糖皮质激素诱导亮氨酸拉链蛋白，而糖皮质激素诱导亮氨酸拉链蛋白的一个特殊功能就是上调拉链蛋白的一个特殊功能就是上调PD-LlPD-Ll的表达。的表达

18、。TGF-BTGF-B具有间接促进具有间接促进PDLlPDLl表达的能表达的能力。力。 7.展望肿瘤微环境对肿瘤的生长、转移、血管形成仍有待进一步的研究。随着对肿瘤微环境肿瘤微环境对肿瘤的生长、转移、血管形成仍有待进一步的研究。随着对肿瘤微环境研究的深入，多靶点药物的开发和多靶点药物的联合应用将越来越受到重视。研究的深入，多靶点药物的开发和多靶点药物的联合应用将越来越受到重视。TGF-TGF-和和PDLlPDLl是肿瘤微环境中重要越受到重视。是肿瘤微环境中重要越受到重视。TGF-TGF-和和PDLlPDLl是肿瘤微环境中重要的抑是肿瘤微环境中重要的抑制性分子，它们之间的相互调节对肿瘤的发生、发

19、展起重要作用。因此，针对制性分子，它们之间的相互调节对肿瘤的发生、发展起重要作用。因此，针对TGF-TGF-和和PDLlPDLl的多靶点治疗方法可能成为肿瘤治疗的一个新方案。的多靶点治疗方法可能成为肿瘤治疗的一个新方案。Thanks5.PD-Ll在肿瘤发生中的作用5.1 PD-L15.1 PD-L1又名为又名为B7-HlB7-Hl，人，人PD-L1PD-L1基因定位于人基因定位于人9p24.29p24.2，为编码，为编码290290个氨基酸的个氨基酸的I I型跨膜型跨膜蛋白，其胞外段有蛋白，其胞外段有IgVIgV和和IgCIgC样结构域。许多人类肿瘤细胞表面表达样结构域。许多人类肿瘤细胞表面表

20、达PD-L1PD-L1。人类不同组织。人类不同组织器官的肿瘤细胞只有部分表达器官的肿瘤细胞只有部分表达PDLIPDLI，但大多数，但大多数PD-LIPD-LI表达阴性的肿瘤细胞可通过干扰素表达阴性的肿瘤细胞可通过干扰素的处理上调的处理上调PD-LlPD-Ll。在。在PDLlPDLl表达阴性的人黑素瘤细胞转染后可以高表达表达阴性的人黑素瘤细胞转染后可以高表达PDLIPDLI，诱导，诱导人人CDfCDf细胞毒性细胞毒性T T淋巴细胞凋亡。通过在转染了淋巴细胞凋亡。通过在转染了PD-LIPD-LI的人黑素瘤细胞中加人中和性单克隆的人黑素瘤细胞中加人中和性单克隆抗体，凋亡可被抑制。抗体，凋亡可被抑制。5.3 5.3 肿瘤细胞表达肿瘤细胞表达PDLIPDLI主要通过以下方面削弱机体对肿瘤的免疫应答主要通过以下方面削弱机体对肿瘤的免疫应答P