肝細胞癌中細胞因子信號傳導抑制因子1與調節(jié)性T淋巴細胞/輔助性T淋巴細胞17平衡的關系

宋 瑞，李 靜，楊紅菊，李敏玥，游 晶

1 國家衛(wèi)健委毒品依賴和戒治重點實驗室，昆明醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院 老年消化內科，昆明 650032；2 昆明醫(yī)科大學公共衛(wèi)生學院，昆明 650500

目前，原發(fā)性肝癌是我國第4位常見惡性腫瘤及第2位腫瘤致死病因，其中肝細胞癌(HCC)占75%～85%[1]。盡管有手術和化療等治療途徑，HCC的病死率仍然很高。免疫治療在癌癥治療中已顯現重要作用，HCC的免疫治療也成為當前研究的前沿熱點[2-3]。HCC的主要特征在于免疫微環(huán)境改變，免疫因素和免疫抑制因素相互作用共同參與了HCC的抗腫瘤免疫和腫瘤免疫。相關研究[4]發(fā)現調節(jié)性T淋巴細胞(Treg)通過抑制自身反應性或外來抗原反應性淋巴細胞來維持自身耐受性并防止過度免疫反應，輔助性T淋巴細胞(Th)17能夠產生炎癥因子(如IL-17A、IL-17F和IL-22)，通過執(zhí)行免疫應答以保護宿主免受細胞外病原體感染和自身免疫性疾病。兩者在機體健康的條件下受到嚴格調節(jié)，并處于動態(tài)平衡[5]。Treg/Th17失衡可致腫瘤細胞免疫功能下降、免疫耐受甚至免疫逃逸，這與HCC的進展有關[6]。同時，細胞因子信號傳導抑制因子1(suppressor of cytokine signaling 1，SOCS1)在維持Treg/Th17動態(tài)平衡中起到重要作用[7]。而SOCS1的失活和低表達與HCC的發(fā)生、發(fā)展密切相關[8]。因此，本文希望通過闡述分析SOCS1在HCC中與Treg/Th17平衡的關系(圖1)，為進一步探究HCC的發(fā)病機制和治療方案提供新思路。

圖1 在HCC中SOCS1與Treg/Th17平衡的關系

1 SOCS1的結構與功能

1997年，3個實驗室獨立發(fā)現SOCS1作為細胞因子受體信號傳導的負調節(jié)因子，可抑制Janus激酶/信號轉導和轉錄激活因子(Janus kinase/signal transducers and activators of transcription，JAK/STAT)信號通路[9]。SOCS1由一個非結構化的N端低保守域，一個激酶抑制區(qū)(kinase inhibitory region, KIR)、一個擴展的SH2亞域(extended SH2 subdomain，ESS)、一個SH2結構域和C端SOCS盒構成[10]。SOCS1主要通過2個重要的機制發(fā)揮作用：(1)SOCS1的KIR通過競爭性抑制來抑制Janus激酶1(janus kinase 1，JAK1)、Janus激酶2(janus kinase 2, JAK2)和酪氨酸蛋白激酶2(tyrosine protein kinase 2，TYK2)的激酶活性，以及Toll樣受體4適配器Mal；(2)SOCS1中C端的SOCS盒促進細胞因子介導的炎癥級聯反應所需的胞內中間蛋白的蛋白酶體降解[11]。SOCS盒與一個接頭復合體elonginB、C和Cullin5相結合，后者與Ring-box-protein 2一同構成E3泛素連接酶復合物，催化與SH2結合的靶蛋白的泛素化，標記其蛋白酶體降解。SOCS1的KIR是一種高度進化的JAK抑制劑，以高特異性靶向JAK的底物結合槽，從而阻斷任何隨后的磷酸化，該基序中包括模擬底物酪氨酸的組氨酸殘基在內的任何殘基的突變，都會導致SOCS1的結合能力顯著降低。SOCS1也可以靶向未磷酸化的JAK，這表明SOCS1能夠通過阻止JAK自磷酸化和下游底物磷酸化來抑制信號傳導[9]。JAK的抑制作用不依賴于酪氨酸磷酸化介導的SOCS1-SH2結構域和JAK激活環(huán)的相互作用，而是通過KIR以及SH2結構域BC環(huán)和JAK1激酶結構域保守的GQM基序之間的接口發(fā)生。GQM基序存在于JAK1、JAK2和TYK2中，但不存在于JAK3中，這解釋了SOCS1對這3種JAK激酶的選擇性抑制[12]。此外，相關研究[13]表明JAK/STAT信號通路在Treg細胞和Th17細胞的增殖、分化和功能的調節(jié)中起到了重要的作用，SOCS1作為JAK/STAT信號通路的負調控因子之一也參與了Treg/Th17平衡的調控。

2 HCC中SOCS1與Treg/Th17平衡關系的研究

2.1 SOCS1維持Treg細胞功能的穩(wěn)定 Treg根據來源途徑的不同可以分為天然的Treg(natural regulatory T cell，nTreg)和誘導Treg(induced regulatory T cell，iTreg)[14]。nTreg和iTreg都具有維持耐受性和免疫穩(wěn)態(tài)的功能。Treg表型和功能的維持依賴于叉狀頭轉錄因子3(fork-head box p3, Foxp3)的穩(wěn)定表達[15]。然而，即使在終末分化的Treg中，Foxp3的表達也不是靜態(tài)的。在過繼轉移到淋巴細胞減少的宿主或在炎癥條件下，Treg可能會失去Foxp3表達和調節(jié)功能，成為的“exFoxp3”細胞或“失效的Tregs”，獲得Th1或Th17樣效應表型加劇炎癥反應[16]。相關研究[17]表明SOCS1對維持Foxp3的穩(wěn)定表達至關重要。有研究[18]發(fā)現，SOCS1缺陷型小鼠和Treg缺陷型壞疽都顯示出與IFNγ信號增加相關的炎癥表型。SOCS1在Treg中始終高度表達，并在炎癥條件下(高水平的細胞因子，如IL-2、IL-6和IFNγ)抑制STAT1、STAT3、STAT5。STAT5可以通過直接上調Foxp3的表達促進Treg的增殖。高度激活的STAT1和STAT3分別促進IFNγ和IL-17的產生，并通過未知機制誘導Foxp3表達丟失(圖2)[19-20]。SOCS1缺失雖然能夠促進Treg的增殖，但由于Foxp3表達丟失導致Treg存在功能障礙。因此，SOCS1被稱為Treg的“守護者”。

注：“→”表示促進，“”表示抑制。

2.2 SOCS1促進Th17的分化 SOCS1對于調節(jié)T淋巴細胞在炎性細胞因子的刺激下成為致病性Th17細胞和Th1細胞的可塑性至關重要。初始CD4+T淋巴細胞在微環(huán)境中存在轉化生長因子β(TGFβ)和IL-6時，向Th17細胞分化，當只存在TGFβ時，則分化為Treg[21]。SOCS1是IFNγ和IL-6信號的經典調節(jié)因子，可以促進T淋巴細胞分化成Th1細胞和Th17細胞。但是SOCS1缺陷型CD4+T淋巴細胞傾向分化為Th1細胞，這可能是IFNγ過度激活及信號傳導增強所致。此外，SOCS1缺陷型CD4+T淋巴細胞對TGFβ的反應較弱，這也可能是SOCS1缺陷型CD4+T淋巴細胞傾向分化為Th1細胞的原因之一[13]。SOCS1缺陷型CD4+T淋巴細胞中SOCS3基因表達上調抑制STAT3的激活，而STAT3能夠誘導Th17細胞的分化，因此Th17細胞的分化也減少[22]。此外，有研究[23]發(fā)現，將T淋巴細胞中SOCS1敲除的小鼠對由Th17細胞介導的實驗性自身免疫性腦脊髓炎表現出抗性，這進一步印證了SOCS1能夠促進Th17細胞的分化。

2.3 Treg/Th17失衡與HCC的關系 Th17細胞和Treg是CD4+T淋巴細胞的2個亞群，在維持包括肝臟在內的機體免疫穩(wěn)態(tài)方面保持著微妙的平衡。肝臟中的Treg/Th17失衡已被證實與肝損傷和疾病有關[24]。HBV感染是HCC的獨立危險因素之一。筆者團隊[25]前期研究發(fā)現，慢性乙型肝炎患者和乙型肝炎肝硬化患者均存在顯著的Treg/Th17失衡，且乙型肝炎肝硬化患者的Treg/Th17失衡程度較慢性乙型肝炎患者顯著加重，提示在慢性乙型肝炎疾病進展過程中，Treg/Th17失衡可能發(fā)揮重要作用。相關研究[26-27]也表明，Treg/Th17失衡參與促進HCC腫瘤細胞的侵襲和遷移，并且可能作為判斷HCC進展和預后的重要指標。

Granito等[28]研究發(fā)現，HCC患者外周血Treg水平與HCC的發(fā)病機制、進展及腫瘤大小密切相關。HCC患者外周血中的Treg比例顯著高于正常組，晚期HCC患者外周血Treg水平高于早期HCC患者，在HCC組中，大腫瘤患者外周血中Treg水平也顯著高于小腫瘤患者[29]。相關薈萃分析[30]也表明，在HCC中高頻率的Treg能夠促腫瘤免疫。此外，Treg與HCC患者的預后也密切相關。有研究[31]表明，Treg是HCC患者預后的獨立危險因素。外周血和癌組織中Treg水平與HCC的分化程度密切相關，在低分化HCC中Treg表達水平顯著上調。腫瘤內三級淋巴結構的存在能夠降低HCC患者肝切除術后早期腫瘤復發(fā)的風險，而三級淋巴結構與HCC腫瘤組織中Treg的密度降低有關[32]。此外，HCC肝移植后受體Treg的表達可能與腫瘤早期復發(fā)有關[33]。這可能與抗腫瘤免疫的細胞毒性T淋巴細胞(cytotoxic T lymphocyte，CTL)的耗竭有關[34]。Treg抑制抗腫瘤免疫效應T淋巴細胞的機制主要涉及幾個分子途徑：一方面Treg通過分泌抑制性細胞因子，如IL-10和TGFβ減少免疫反應中效應T淋巴細胞的活化和細胞因子分泌；另一方面Treg可通過程序性死亡蛋白1/程序性死亡配體1(programmed death-1/programmed death-ligand 1，PD-1/PD-L1)通路或通過共抑制分子CTLA-4抑制CTL[35]。西羅莫司聯合胸腺法新和槐耳顆粒治療可能通過降低Treg水平，降低HCC肝移植患者的復發(fā)率[36]。以上研究提示，Treg可以作為HCC的預后生物標記物。

Th17在腫瘤免疫學中具有雙重作用，既可以促進抗腫瘤免疫的CTL反應，并將CTL和自然殺傷細胞引流到腫瘤微環(huán)境中，抑制腫瘤生長和轉移；也可促進周圍內皮細胞和成纖維細胞的血管生成，從而促進腫瘤生長[37]。有研究[3]發(fā)現，HCC組織中的Th17細胞數量明顯高于正常組織，且腫瘤內產生IL-17的細胞密度是獨立的預后因素，可明顯縮短總體生存期和無病生存期。一項前瞻性隊列研究[38]表明，IL-17能夠有效預測肝硬化患者即將發(fā)生的HCC，IL-17較高的肝硬化患者的HCC累積發(fā)病率較高。高水平基線的Th17細胞的HCC患者HCC復發(fā)的風險也相對增高[39]。目前已開發(fā)出三類IL-17A/Th17抑制劑，包括抗IL-17A中和抗體、RORγt抑制劑、抗IL-23的阻斷抗體。在實驗模型[40]中，IL-23的治療性阻斷已被證實可以成功地抑制酒精相關性肝病所致的HCC。但是也有研究[40]發(fā)現從慢性乙型肝炎到HCC，肝浸潤的Treg密度逐步增加，而Th17細胞密度則逐漸降低，這種不平衡促進HCC的發(fā)展并影響其預后。Th17細胞可以獲得Th1樣特征且能分泌大量IFNγ，這可能在增強抗腫瘤免疫反應中發(fā)揮作用[41]?？偠灾?，Th17在HCC的腫瘤微環(huán)境中也具有雙重性，這可能與Th17細胞強大的可塑性有關。

2.4 HCC中SOCS1調控PD-1/PD-L1及其與Treg/Th17平衡的關系 PD-1通過調節(jié)T淋巴細胞的活性、激活抗原特異性T淋巴細胞的凋亡和抑制Treg的凋亡，來發(fā)揮免疫抑制和促進自身免疫耐受的作用。PD-1和PD-L1相互作用可導致CTL程序性死亡，從而誘導腫瘤細胞免疫耐受和免疫逃逸[42]。PD-L1在HCC腫瘤組織中高表達，且PD-L1的過表達與HCC患者的總體生存率和腫瘤復發(fā)密切相關[43]。目前，PD-L1抗體阿替利珠單抗和血管內皮生長因子抑制劑貝伐珠單抗的聯合方案一線治療中晚期HCC的適應證已獲得國內批準[44]。相關研究[8]表明，JAK2和STAT1途徑分泌的IFNγ，能夠增加腫瘤細胞表面PD-L1的表達，由于SOCS1是JAK/STAT信號通路的負調控因子之一，因此其可間接抑制PD-L1的表達。在HCC發(fā)生的晚期階段，SOCS1低表達導致其抑制STAT/JAK的能力減弱，從而導致PD-L1過表達[45]。Zheng等[46]研究發(fā)現，PD-1/PD-L1表達增加與Treg數量增加和Th17數量減少有關，這可能是晚期HCC患者外周血中Treg/Th17失衡的原因之一。而在HCC中SOCS1的低表達或表達沉默與高水平的DNA甲基化密切相關[47]。有研究[48]發(fā)現，5-氮雜胞苷可以有效地減少DNA甲基轉移酶1重組蛋白的產生從而抑制HCC的DNA甲基化，恢復SOCS1的表達，這可能對恢復HCC中Treg/Th17平衡有一定幫助。

3 總結與展望

近年來，隨著對HCC的腫瘤微環(huán)境和免疫治療的深入研究，越來越多的證據表明Treg和Th17細胞作為HCC腫瘤微環(huán)境的重要組成部分，Treg/Th17失衡參與促進HCC腫瘤細胞的侵襲和遷移。SOCS1在HCC中低表達或表達沉默是Treg/Th17失衡的原因之一。抑制HCC的DNA甲基化在一定程度上可恢復SOCS1的表達，這對恢復Treg/Th17可能有一定幫助。但是，目前SOCS1對Treg/Th17平衡的調節(jié)更多的是通過抑制JAK/STAT信號通路上的相關因子來起作用，存在一定的局限性，是否存在其他信號通路影響Treg/Th17平衡以及恢復HCC中Treg/Th17的平衡和SOCS1的表達對HCC的進展和預后是否能起到積極作用，還有待進一步研究。

利益沖突聲明：所有作者均聲明不存在利益沖突。

作者貢獻聲明：宋瑞負責文獻閱讀及綜述撰寫；李靜、楊紅菊、李敏玥負責提供意見；游晶負責課題設計，擬定寫作思路，指導撰寫、修改文章并最后定稿。