鄭滿堂 崔振宇 田開(kāi)賽 楊文增

膀胱癌是泌尿系常見(jiàn)的惡性腫瘤，易發(fā)生轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)。近年來(lái)，我國(guó)膀胱癌發(fā)病率和病死率呈上升趨勢(shì)。膀胱癌的組織病理學(xué)類型以尿路上皮癌多見(jiàn)，主要包括非肌層浸潤(rùn)性膀胱癌（non muscleinvasive bladder cancer，NMIBC）和肌層浸潤(rùn)性膀胱癌（muscle-invasive bladder cancer，MIBC），其中NMIBC約占75%，MIBC 約占25%[1]。MIBC 侵及腫瘤肌層，更易發(fā)生轉(zhuǎn)移，因此患者預(yù)后更差，生存率更低[2]。由于目前尚缺乏便捷有效的早期診斷手段，約1/4的患者在確診時(shí)已發(fā)展為MIBC。新輔助化療后行根治性膀胱切除術(shù)是MIBC 的標(biāo)準(zhǔn)治療方式，主要通過(guò)術(shù)前一系列化療縮小腫瘤體積，降低腫瘤分期，從而提高膀胱癌根治率，改善患者的預(yù)后。然而，患者對(duì)化療藥物耐受能力較差等問(wèn)題，使得新輔助化療的應(yīng)用存在很大的局限性。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞焦亡與腫瘤免疫微環(huán)境（tumor microenvironment，TME）和免疫檢查點(diǎn)抑制劑（immune checkpoint inhibitor，ICI）關(guān)系密切。細(xì)胞焦亡相關(guān)研究對(duì)膀胱癌的治療（尤其是免疫治療方面）具有重要的臨床指導(dǎo)意義。本文就細(xì)胞焦亡在膀胱癌中的作用研究進(jìn)展作一綜述。

1 細(xì)胞焦亡

細(xì)胞焦亡又稱為細(xì)胞炎性壞死，是一種由各種刺激引發(fā)的機(jī)體自身防御機(jī)制，屬于細(xì)胞程序性死亡中的一種[3]。細(xì)胞焦亡依賴于胱天蛋白酶（cysteinyl aspartate specific proteinase，caspase）-1、caspase-4、caspase-5、caspase-11，主要表現(xiàn)為細(xì)胞脂質(zhì)雙分子層膜上形成孔腔，細(xì)胞不斷地膨脹直至細(xì)胞破裂，胞內(nèi)炎性物質(zhì)釋放并誘發(fā)局部炎癥反應(yīng)。

經(jīng)典的細(xì)胞焦亡途徑依賴于caspase-1。caspase-1 由多蛋白復(fù)合物炎癥小體介導(dǎo)活化后，可以介導(dǎo)細(xì)胞焦亡[4]。炎癥小體可以感知危險(xiǎn)，招募并活化caspase-1。而具有催化活性的caspase-1 可以誘導(dǎo)IL-1β、IL-18 的成熟，同時(shí)活化的caspase-1 特異性切割GSDMD 的N 端結(jié)構(gòu)域并使其寡聚化，而釋放的N 端結(jié)構(gòu)域可以引起細(xì)胞膜裂解，使細(xì)胞內(nèi)容物和IL-1β、IL-18 釋放到胞外，從而引發(fā)炎癥反應(yīng)，誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡[5-6]。

非經(jīng)典的細(xì)胞焦亡途徑主要依靠細(xì)菌脂多糖等物質(zhì)激活細(xì)胞內(nèi)caspase-4、caspase-5、caspase-11，從而引起細(xì)胞焦亡[7]。此外，Wang 等[8]發(fā)現(xiàn)caspase-3 切割GSDME 也可以引起細(xì)胞焦亡。

2 細(xì)胞焦亡與腫瘤的關(guān)系

細(xì)胞焦亡是一種主要由炎癥小體觸發(fā)并激活的程序性細(xì)胞壞死過(guò)程，與腫瘤之間關(guān)系密切。Tan 等[9]研究發(fā)現(xiàn)，抑癌基因DRD2 能調(diào)節(jié)乳腺癌微環(huán)境，促進(jìn)巨噬細(xì)胞M1 極化，從而觸發(fā)GSDME 依賴性的細(xì)胞焦亡。Yuan 等[10]研究發(fā)現(xiàn)，天然生物活性產(chǎn)物葫蘆素B可以觸發(fā)典型的細(xì)胞焦亡途徑，并通過(guò)靶向Toll 樣受體4 來(lái)抑制非小細(xì)胞肺癌的生長(zhǎng)。宮頸癌相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，人乳頭瘤病毒感染的宮頸癌細(xì)胞中焦亡信號(hào)傳導(dǎo)受到抑制，與宮頸癌患者的不良臨床結(jié)局有關(guān)[11]。在肺癌中，焦亡基因GSDMD 可以通過(guò)調(diào)節(jié)內(nèi)在線粒體凋亡通路和表皮生長(zhǎng)因子受體/蛋白激酶B 信號(hào)通路來(lái)抑制腫瘤增殖[12]。可見(jiàn)，細(xì)胞焦亡與不同來(lái)源的腫瘤有著密切的聯(lián)系。

3 細(xì)胞焦亡對(duì)TME 的影響

研究表明，TME 在免疫治療反應(yīng)中起著關(guān)鍵作用，與腫瘤浸潤(rùn)淋巴細(xì)胞（tumor infiltration lymphocyte，TIL）數(shù)量密切相關(guān)[13-14]。T 細(xì)胞表面分布著大量激活性分子和抑制性分子，這些分子可以參與免疫調(diào)節(jié)，其中抑制性分子又被稱為免疫檢查點(diǎn)。通常，免疫檢查點(diǎn)可以減少免疫系統(tǒng)對(duì)正常組織的傷害，然而這一特點(diǎn)也會(huì)被腫瘤細(xì)胞利用，從而減少免疫系統(tǒng)對(duì)腫瘤細(xì)胞的攻擊。ICI 消滅腫瘤的原理就是抑制免疫檢查點(diǎn)恢復(fù)免疫系統(tǒng)對(duì)腫瘤細(xì)胞的攻擊。TIL 含量低的腫瘤被稱為“冷腫瘤”，對(duì)ICI 沒(méi)有顯著反應(yīng)；相反的，對(duì)ICI 反應(yīng)靈敏、TIL 含量高的腫瘤被稱為“熱腫瘤”[15-16]。有研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞焦亡與TME 有關(guān)，細(xì)胞焦亡可以激活腫瘤相關(guān)的炎癥因子釋放以及淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)。細(xì)胞毒性T 淋巴細(xì)胞也依賴于細(xì)胞焦亡來(lái)殺死腫瘤細(xì)胞。Zhang 等[17]研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞毒性T 細(xì)胞釋放的絲氨酸蛋白酶顆粒酶B 可以裂解GSDME，誘導(dǎo)靶細(xì)胞焦亡。當(dāng)腫瘤中的GSDME 被激活時(shí)，它可能將免疫系統(tǒng)無(wú)法識(shí)別的“冷腫瘤”變成免疫系統(tǒng)可以控制的“熱腫瘤”。Wang 等[18]研究證實(shí)，硼氨酸介導(dǎo)的生物正交切割系統(tǒng)可以選擇性地釋放腫瘤內(nèi)Gasdermin 蛋白，進(jìn)而觸發(fā)細(xì)胞焦亡，提高機(jī)體高效的抗腫瘤免疫系統(tǒng)反應(yīng)，同時(shí)發(fā)現(xiàn)Gasdermin 蛋白引起的腫瘤細(xì)胞焦亡可以有效調(diào)節(jié)TME。綜上所述，細(xì)胞焦亡可以通過(guò)干預(yù)TME 從而影響免疫系統(tǒng)的抗腫瘤作用，這為腫瘤的免疫治療帶來(lái)了新的研究方向。

4 細(xì)胞焦亡用于膀胱癌預(yù)后評(píng)估及治療方案選擇的研究

4.1 基于細(xì)胞焦亡相關(guān)基因?qū)Π螂装╊A(yù)后的評(píng)估Fu 等[19]比較了414 個(gè)膀胱癌組織和19 個(gè)正常組織之間33 個(gè)細(xì)胞焦亡相關(guān)基因表達(dá)水平，結(jié)果發(fā)現(xiàn)13 個(gè)細(xì)胞焦亡相關(guān)基因被記錄為差異表達(dá)基因，其中膀胱癌組織中9 個(gè)基因（AIM2、CASP3、CASP5、CASP6、CASP8、GSDMB、GSDMD、NLRP7 和PYCARD）表達(dá)上調(diào)，4 個(gè)基因（ELANE、IL6、NLRP1 和NLRP3）表達(dá)下調(diào)；進(jìn)一步采用單變量Cox 比例風(fēng)險(xiǎn)回歸模型分析顯示，4 個(gè)基因（AIM2、CASP8、GSDMB 和GSDMD）與生存有關(guān)，并以此4 個(gè)基因?yàn)榛A(chǔ)構(gòu)建風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型，根據(jù)中位風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分將患者分為低風(fēng)險(xiǎn)組和高風(fēng)險(xiǎn)組，結(jié)果顯示風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型與總生存期顯著相關(guān)，且高風(fēng)險(xiǎn)組患者死亡率更高，總生存期更短。

4.2 基于細(xì)胞焦亡相關(guān)非編碼RNA 對(duì)膀胱癌預(yù)后的評(píng)估 非編碼RNA 包括微小RNA（microRNA，miRNA）、長(zhǎng)鏈非編碼RNA（long non-coding RNA，lncRNA）和環(huán)狀RNA，均在細(xì)胞生長(zhǎng)中發(fā)揮重要作用[20]。其中l(wèi)ncRNA 是長(zhǎng)度超過(guò)200 個(gè)核苷酸的非編碼RNA，不僅在表觀遺傳、轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)節(jié)基因表達(dá)，而且在染色質(zhì)修飾、轉(zhuǎn)錄激活和干擾等生物活動(dòng)中發(fā)揮作用[21-22]。大量證據(jù)表明，細(xì)胞焦亡相關(guān)的lncRNA 可能參與腫瘤細(xì)胞增殖和遷移，而異常的lncRNA 表達(dá)與腫瘤的發(fā)展、診斷和預(yù)后相關(guān)。

Lu 等[23]比較了膀胱癌組織和正常組織之間37 個(gè)公認(rèn)的細(xì)胞焦亡相關(guān)基因的mRNA 相對(duì)表達(dá)量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)多數(shù)基因表達(dá)存在差異，提示細(xì)胞焦亡與膀胱癌關(guān)系密切；進(jìn)一步構(gòu)建12-lncRNA 風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型，并通過(guò)TNM 分期、臨床病理特征、腫瘤微環(huán)境等臨床資料對(duì)這個(gè)模型進(jìn)行評(píng)估和驗(yàn)證。Lu 等[24]從癌癥基因組圖譜數(shù)據(jù)庫(kù)中選取膀胱癌患者的RNA 測(cè)序轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，通過(guò)多變量Cox 比例風(fēng)險(xiǎn)模型分析鑒定出4個(gè)與細(xì)胞焦亡相關(guān)的lncRNA，即AL121652.1、AL161729.4、AC007128.1和AC124312.3；隨后構(gòu)建風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型，根據(jù)中位風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分將患者分為低風(fēng)險(xiǎn)組和高風(fēng)險(xiǎn)組，發(fā)現(xiàn)低風(fēng)險(xiǎn)組總生存期優(yōu)于高風(fēng)險(xiǎn)組。該研究表明，基于細(xì)胞焦亡相關(guān)的4個(gè)lncRNA的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型可以獨(dú)立預(yù)測(cè)膀胱癌患者的生存預(yù)后。Lia 等[25]確定了8 個(gè)與細(xì)胞焦亡相關(guān)的lncRNA，并探討這8個(gè)lncRNA表達(dá)與臨床病理因素之間的關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)2 個(gè)lncRNA（MIR100HG、AC010731.2）是患者預(yù)后不良的危險(xiǎn)因素，6 個(gè)lncRNA（AL450384.2、IPO5P1、AC034229.4、TNFRSF14-AS1、PSMB8-AS1、LINC02446）是患者預(yù)后的保護(hù)因素；同時(shí)發(fā)現(xiàn)AL450384.2、IPO5P1、LINC02446、TNFRSF14-AS1 與T 分 期 顯 著 相 關(guān)，AL450384.2、MIR100HG、IPO5P1、TNFRSF14-AS1 與N 分期顯著相關(guān)，PSMB8-AS1 與M 分期顯著相關(guān)，IPO5P1 與性別顯著相關(guān)。以上述8 種lncRNA 為基礎(chǔ)構(gòu)建風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型，根據(jù)中位風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分將患者分為高風(fēng)險(xiǎn)組和低風(fēng)險(xiǎn)組，結(jié)果發(fā)現(xiàn)低風(fēng)險(xiǎn)組總生存期較高風(fēng)險(xiǎn)組長(zhǎng)。筆者發(fā)現(xiàn)以細(xì)胞焦亡相關(guān)lncRNA 為基礎(chǔ)構(gòu)建的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型可以作為預(yù)測(cè)膀胱癌患者預(yù)后的可靠依據(jù)，而且不同的lncRNA 與不同臨床病理因素具有一定的相關(guān)性，可以考慮從基因水平上對(duì)膀胱癌患者的預(yù)后進(jìn)行精確預(yù)測(cè)。

4.3 細(xì)胞焦亡在MIBC 中的應(yīng)用 雖然MIBC 在所有膀胱癌中的占比較低，但是MIBC 侵及腫瘤肌層，更易發(fā)生轉(zhuǎn)移，患者的預(yù)后往往更差。化療是MIBC 的首選治療方式，盡管與單純手術(shù)相比，圍術(shù)期含鉑化療藥物的使用能提高膀胱癌患者的總體生存率，但對(duì)于MIBC 的治療并沒(méi)有取得重要突破。對(duì)鉑類難治性MIBC 患者的ICI 研究開(kāi)啟了晚期膀胱癌治療的新篇章。然而，目前免疫治療仍存在治療費(fèi)用高、治療時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)ICI 僅對(duì)12%左右的患者治療效果較好，因此提前預(yù)測(cè)ICI 治療效果有助于節(jié)約治療成本[26]。目前許多生物標(biāo)志物，包括基于基因表達(dá)、DNA 甲基化和拷貝數(shù)變異的特征，已被證實(shí)在MIBC 中具有一定的預(yù)后意義，但是它們對(duì)免疫治療療效并無(wú)明確的指示作用[27-29]。因此，尋找用于MIBC風(fēng)險(xiǎn)分層和臨床治療指導(dǎo)（尤其在免疫治療方面）的潛在標(biāo)志物具有重要臨床意義。

Zhang 等[30]研究發(fā)現(xiàn)，MIBC 的細(xì)胞焦亡特征與免疫調(diào)節(jié)劑的表達(dá)、癌癥免疫周期的活性和腫瘤浸潤(rùn)免疫細(xì)胞浸潤(rùn)程度等有關(guān)，并建立了一種與細(xì)胞焦亡表型相關(guān)的免疫學(xué)特征、基因組改變和臨床特征的細(xì)胞焦亡相關(guān)基因評(píng)分（pyroptosis related gene score，PRGScore），旨在量化MIBC 細(xì)胞焦亡狀態(tài)，結(jié)果顯示PRGScore 越高，CD8+T 細(xì)胞效應(yīng)功能、抗原加工處理能力越強(qiáng)，ICI 治療效果越好。這表明PRG-Score 是識(shí)別對(duì)ICI 敏感人群的重要指標(biāo)，有助于MIBC 治療方案的選擇，降低治療時(shí)間和費(fèi)用成本。

5 小結(jié)

ICI 研究為膀胱癌的免疫治療帶來(lái)了重大突破，但也存在治療費(fèi)用高、治療時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題。而細(xì)胞焦亡與膀胱癌患者免疫治療效果以及生存預(yù)后關(guān)系密切?；诩?xì)胞焦亡相關(guān)基因構(gòu)建的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型可以獨(dú)立預(yù)測(cè)患者的預(yù)后。細(xì)胞焦亡與機(jī)體免疫系統(tǒng)也有著密切聯(lián)系，可以激活腫瘤相關(guān)炎癥因子釋放以及淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)，并改變機(jī)體對(duì)腫瘤的免疫應(yīng)答效果。Zhang 等[30]建立的基于與細(xì)胞焦亡表型相關(guān)的免疫學(xué)特征、基因組改變和臨床特征的PRG-Score，可作為判斷患者是否適合應(yīng)用ICI 治療的重要依據(jù)。不同細(xì)胞焦亡相關(guān)基因與不同臨床病理特征相關(guān)，因此進(jìn)一步分析并確認(rèn)與細(xì)胞焦亡相關(guān)基因有關(guān)的臨床病理特征，有助于實(shí)現(xiàn)膀胱癌在基因水平的精準(zhǔn)治療。