上期内容：肿瘤免疫学-第36章 卵巢癌和乳腺癌免疫治疗面临的挑战（下）

整个人体作为一个有机体，被免疫系统识别为“自我”，这是一个在功能上相互联系的细胞整体。“自我”与“非我”之间的关键区别主要由免疫系统来识别。这种识别能力在人体与外界的接触界面（如皮肤、肺部和肠道）中尤为重要，决定了免疫系统如何应对其他细胞和外来物质。免疫系统有两个核心调节系统：先天免疫系统和获得性免疫系统。从进化角度来看，先天免疫系统是多细胞生物最早用于抵御外界威胁的防御机制。相比之下，获得性（或适应性）免疫系统在进化过程中出现较晚，但提供了更大的灵活性，并具有重要的免疫记忆功能。这两个相互关联的系统共同构成了功能完整的免疫体系。以下段落将介绍当前对局部免疫微环境的理解，以及微环境与疾病进程之间的关系（详见Fig 37.1）。随后，我们将讨论临床数据以及结直肠癌免疫治疗的前景。

37.1 结肠和结直肠癌中的免疫系统

在免疫系统频繁受攻击的部位，先天免疫系统与获得性免疫系统之间的微妙平衡至关重要。特别是在肠道这一食物摄取和吸收的主要场所，细菌、病毒、异物和有毒物质不断进入机体，对免疫系统构成持续挑战。这就需要免疫系统在各个层面上进行精密的调控，尤其是在免疫反应的调节上。肠道肿瘤的发生会打破这种微调平衡，从而对机体产生严重影响。

先天免疫系统和获得性免疫系统都能够将肿瘤细胞识别为“非我”，并试图摧毁这些细胞。除了防御病原体，这一功能对保护机体的完整性也至关重要，因为及时识别和消除恶性或转化细胞是维持生物体健康的关键。然而，在肿瘤发展过程中，免疫系统的这一功能可能受到干扰，导致其无法有效遏制肿瘤的生长。

在肠道中，区分“非我”和“自我”尤其复杂。肠道内存在大量细菌，这些细菌的存在对于维持人体的动态平衡至关重要。肠道免疫系统的功能在于维持这种微观生态的平衡，避免无休止的炎症或感染。炎症是肿瘤发生的常见诱因之一。慢性炎症性肠病会导致局部微环境的平衡被严重破坏，这通常伴随着特定有益菌群的丧失和有害菌群的入侵，导致局部免疫系统的功能失调。令人意外的是，这种炎症微环境可以通过粪便移植得到改善。在长期炎症的背景下，肿瘤发病率的升高也就不足为奇了。

维持这种微妙平衡的具体机制，以及促进肿瘤发生的复杂调控网络，涉及到免疫细胞和信号分子之间的相互作用。这些复杂网络还包括饮食、生活方式因素以及粘膜内的调节细胞因子网络。大量的流行病学和科学研究表明，食用加工和未加工的肉类会增加结直肠癌的风险，而富含纤维的饮食则有助于降低这一风险。此外，食物成分通过调节结肠微生物的代谢，影响结肠健康和癌症风险。肠道微生物群能够发酵复杂的食物残留物，这些残留物无法被肠道酶消化。在这一过程中，短链脂肪酸（如丁酸）的释放有助于满足结肠及全身的新陈代谢需求。具体而言，丁酸盐具有显著的促结肠健康和抗肿瘤特性，能够通过维持粘膜完整性和调节免疫、基因表达及表观遗传来抑制炎症和癌症的发生。

通过新的综合分析，我们逐渐理解了复杂的连锁网络。例如，我们开始明白，为什么增加铁的摄入会导致肿瘤的发生。然而，除了对恶性转化和肿瘤启动的影响之外，免疫系统在肿瘤进展和转移过程中所起的作用还有待深入探索。

Fig 37.1 概览

37.2 转移性结直肠癌中的免疫细胞：影响预后和治疗的关键因素

从免疫学的角度来看，肿瘤细胞对周围组织、淋巴结和其他器官的侵袭尤为重要。在这一过程中，肿瘤细胞与驻留在相应组织中的特定免疫细胞之间的相互作用仍存在许多未解之谜。确切的相互作用机制及其所涉及的信号传导路径仍然知之甚少。

当肿瘤细胞穿越不同的免疫微环境时，它们能够侵入硬膜外脂肪、穿过淋巴管、进入外周血液，并最终扩散到肝脏、肺等器官。一个关键的免疫学问题是：自原发肿瘤形成之初（见Fig 37.2），哪些免疫细胞与结直肠癌密切相关？在结直肠癌中，淋巴细胞是最显著的免疫细胞亚群之一。

关于结直肠癌免疫过程的早期研究之一是病理学家观察到结直肠癌原发肿瘤附近存在淋巴结构。这一发现是基于已知的肠道内存在Peyer斑块（以及其他淋巴样结构）而得出的。随着特异性染色技术的发展，病理学家和免疫学家得以更好地表征免疫细胞浸润，并系统地研究结直肠癌及其周围的免疫细胞。研究不仅证实了效应T细胞的存在，还进一步揭示了局部微环境的组成与原发肿瘤各个阶段的临床病程之间的密切联系。

特别是在III期结直肠癌中，研究表明T细胞密度与提高总体生存率密切相关。对原发性结直肠肿瘤的分析进一步显示了效应T细胞数量的预后作用，尤其是CD3和CD8表面标志。这些标志物以及颗粒酶B的预后意义已被独立的研究小组反复验证，这一现象在其他癌症类型中也得到了相似的证实。

Fig 37.2 局部微环境的免疫学背景（从患者到微环境，再回到患者）

37.3 量化微环境中的免疫细胞：组织中免疫细胞的测量

随着技术的进步，从评估HE切片中的淋巴细胞浸润到自动定量特定染色的淋巴细胞亚群，如何选择最佳标记物成为了一个关键问题。本节将讨论免疫细胞量化的一般方法，并通过两个例子展示这一领域中的复杂性和不确定性。

效应T细胞的经典表面标志包括CD3、CD4和CD8，其中CD3是泛T细胞标志，CD4是辅助性T细胞标志。然而，另一种T细胞标记物FOXP3引发了相互矛盾的结果。FOXP3是主要在调节性T细胞中表达的核转录因子，而调节性T细胞是具有抑制功能的T细胞亚群。最初，人们认为这些细胞的存在意味着免疫反应受阻，是不利的微环境。然而，对结直肠癌的系统分析显示出不同的结论：不仅CD3、CD8、颗粒酶B和CD45RO阳性细胞显示出良好的预后相关性，FOXP3阳性淋巴细胞也有类似的效果。这表明，FOXP3阳性淋巴细胞密度越高，预后可能越好。这一现象的解释有两个方面，且均得到了验证。首先，免疫反应需要一定程度的聚集，而这种聚集由调节性T细胞驱动。因此，失去调节和聚集能力的免疫细胞可能无法形成有效的免疫反应。其次，对FOXP3阳性淋巴细胞群体的进一步分析揭示了它们的功能多样性。因此，仅用FOXP3来识别功能抑制性、对患者有害的淋巴细胞亚群可能不够特异。

除了找到理想的定量标记物外，免疫细胞的空间分布也是另一个重要参数。免疫细胞在肿瘤组织中的定位并非随机，而大多数淋巴细胞定位于间质间隔内，仅有一小部分直接与肿瘤上皮接触。这一发现的一个含义是，抗肿瘤作用可能是由T细胞释放的细胞因子所介导。然而，最新数据显示，通过高分辨率分析T细胞的定位，直接与肿瘤细胞接触的T细胞对有利预后的贡献最大。

在组织微环境中，另一类重要的淋巴细胞是自然杀伤（NK）细胞。这些具有良好肿瘤杀伤能力的先天免疫细胞被认为在抑制肿瘤进展中起着关键作用。与T细胞相比，NK细胞有一个显著的优势：它们对肿瘤细胞的杀伤不依赖于抗原。即使靶细胞表面缺乏配体，NK细胞仍能被激活。在结直肠癌细胞的体外实验中，NK细胞对缺失HLA I类分子的肿瘤细胞表现出强大的破坏作用。因此，推测NK细胞可能对肿瘤组织的良好预后起着重要作用。然而，系统分析结直肠癌标本后发现，尽管趋化因子和粘附分子支持NK细胞的存活和激活，肿瘤中的NK细胞数量在腺瘤的早期阶段已经显著减少。这一现象在结直肠癌肝转移及乳腺癌中也得到了类似的观察。

另一类淋巴细胞，B细胞，目前尚未被认为与结直肠癌的进展有显著关联。然而，针对肿瘤相关抗原的抗体反应在结直肠癌患者中已有报道。B细胞和浆细胞通常存在于肿瘤微环境中，系统分析也表明它们可能具有有益作用。然而，这些细胞是否以及如何影响肿瘤生长还有待进一步研究。

37.4 免疫细胞在转移性结直肠癌中的预后和预测价值

通过比较不同阶段结直肠癌患者的淋巴细胞，发现转移期与化疗及肝转移灶的切除密切相关。对于无法手术切除的转移性结直肠癌患者来说，预后较差，中位生存期为28个月。同样，对于可切除的转移瘤，T细胞数量成为术后临床病程的重要预后指标。对于无法手术的肿瘤患者，化疗是唯一的治疗选择。

在结直肠癌肝转移的全玻片成像定量分析中，效应T细胞密度与化疗反应之间的关系得到了验证，特别是在浸润性边缘区域。这一发现随后也被另一研究小组独立证实。一个有趣的现象是，这种关系不仅适用于伊立替康或草酸铂类化疗，也不受伴随抗体治疗的影响。尽管浸润性细胞密度能够预测化疗反应，但从临床角度来看，组织内细胞渗透的稳健性是关键因素。通过全自动免疫细胞定量分析，去除了坏死区和伪影后，进一步揭示了浸润性细胞密度的异质性。

在微卫星稳定型结直肠癌中，原发肿瘤表现出显著的异质性，这种异质性在转移性病变中也存在。有趣的是，少数复发转移灶的系统分析表明，即使在长期的同步化疗过程中，浸润性细胞的密度也可以保持稳定。另一方面，在射频消融另一个肝转移瘤后，复发病变显示出免疫细胞浸润增强，这表明通过治疗可能将浸润性较差的病变转化为浸润性较高的病变。

37.5 原发肿瘤与转移：两个不同的概念

一个重要的问题是，原发肿瘤的免疫特征是否同样适用于转移灶。在对结直肠癌转移至不同部位（如肺和肝）进行的系统分析中，目前获得的数据较为有限。然而，现有数据清楚地表明，在多个层面上，不同器官之间存在特异性差异。

结直肠癌和肾细胞癌的研究显示，CD8阳性T细胞和DC-LAMP阳性抗原提呈细胞（主要指成熟的树突状细胞）的密度在预后评估中具有重要价值，这一免疫模式在从肺原发灶到转移性病变的过程中均得到验证。然而，结直肠癌和肾细胞癌在临床影响上却呈现出完全相反的结果，这也反映了这一领域的复杂性。

那么，原发灶和转移灶之间的免疫细胞浸润模式是否保持一致？在一组原发性结直肠癌和相应的肝转移灶样本中，研究发现原发灶和转移灶中预后良好或不佳的免疫学标志的符合率为70%。目前，驱动原发灶和转移灶免疫浸润异质性的因素尚未得到充分阐明，相关研究仍在进行中。

另一个亟待解决的问题是，如何解释一个几乎没有免疫浸润的肿瘤病变在患者体内如何演变为高度浸润性的病变。

37.6 免疫细胞与治疗：从免疫原性细胞死亡到更广泛的影响

更进一步的问题是：这些T细胞在原发肿瘤和肝转移中的具体作用机制是什么，它们如何改善患者的临床病程？特别是在化疗的影响方面，可以有多种解释。化疗药物可能通过增强抗原提呈和激活效应T细胞来提高免疫细胞的活性，这不仅改善了抗肿瘤反应，还可能减少肿瘤内的免疫抑制微环境。

另一方面，某些化疗药物还能够诱导所谓的“免疫原性细胞死亡”，例如奥沙利铂。这些药物通过引发更具抗原性的肿瘤细胞死亡，激活免疫系统的反应。这一过程包括在树突状细胞等相关免疫细胞上产生特别有效的抗原呈递表位，使化疗在抗肿瘤中更为有效。

化疗的其他作用机制目前正在转化研究领域得到越来越多的关注。多个研究小组已经独立验证了肠道微生物群在化疗和免疫治疗成功中的关键作用。小鼠模型研究显示，化疗可以诱导细菌从肠道穿过粘膜进入淋巴结，从而增强对肿瘤细胞的免疫识别和刺激。在这一过程中，细菌的种类起着决定性作用：某些细菌物种能够显著增强免疫反应，而另一些则可能导致免疫抑制。因此，肠道中活跃的细菌种群的组成或存在对治疗效果具有重要影响。目前，这一研究正逐步转化为干预性试验。

“肿瘤微生物学”这一概念正在逐步形成，指的是通过调节微生物组来增强和优化癌症治疗的策略。

37.7 微环境中的髓系免疫细胞：可塑性与免疫抑制

在结直肠癌中，髓系细胞是数量最多的免疫细胞亚群，尤其是在转移灶中。巨噬细胞作为一类功能多样且高度复杂的先天免疫细胞，展现出极大的可塑性。除了组织内的驻留巨噬细胞外，招募来的单核细胞也会在组织内分化为巨噬细胞。目前尚不清楚肿瘤相关巨噬细胞主要来源于组织驻留的巨噬细胞还是由招募来的巨噬细胞分化而成。

功能上，巨噬细胞表现出吞噬、免疫抑制（如通过产生精氨酸酶和诱导型一氧化氮合酶）和抗肿瘤（如活性氧形成）等多重能力。最初，巨噬细胞被简单地分类为促进肿瘤的M2型和抗肿瘤的M1型。然而，随着研究的深入，这一分类方式已被修订。人类髓系细胞的表型复杂性不仅不同于动物模型，而且表现出高度的多样性。针对巨噬细胞的消融或调节的干预策略目前已转化为临床试验。

另一个重要的髓系细胞群体是髓系来源的抑制细胞（MDSCs）。MDSCs通常被定义为来自骨髓的未成熟髓系细胞，它们对适应性免疫反应及巨噬细胞等其他髓系细胞的调节具有抑制作用。MDSCs的另一个重要功能是通过耗尽微环境中的精氨酸来抑制T细胞活性。MDSCs通过产生精氨酸酶将精氨酸降解为l-鸟氨酸和尿素，从而导致T细胞失活。

在这种复杂功能的连续体中，不同髓系细胞亚类的精确区分以及其瞬时功能状态的观测仍然具有挑战性，需要进一步的研究来揭示其机制。

37.8 检查点抑制和其他信号级联

特定信号分子的存在或缺失与免疫细胞的功能密切相关。以程序性死亡分子家族为例，这个家族包括PD-1和PD-2受体以及其配体PD-L1（B7-H1），这些信号分子构成了一个不断扩展的家族，调控着微环境中所有类型的免疫细胞的行为。PD-1是一种分子量为55 kDa的蛋白，其胞外结构域与细胞毒性T淋巴细胞抗原-4（CTLA-4）具有23%的同源性，后者是活化T细胞的另一重要抑制受体。PD-1在胸腺和外周血中对T细胞的选择过程中发挥着复杂的作用。初始T细胞和B细胞上的PD-1表达水平较低，只有在细胞被激活后，PD-1的表达才显著增加。来自小鼠模型的数据显示，PD-1在防止自身免疫反应中具有保护作用。PD-1与其配体的相互作用会降低辅助性T细胞的细胞因子水平，从而抑制T细胞增殖。这在病毒感染中是一个关键机制，PD-1的作用在此类情境中尤为明显。

在癌症研究中，这些信号分子在局部微环境中的复杂性仍未完全被阐明。最初描述PD-1/PD-L1轴作为干扰素应答的调控机制后，PD-L1在多种免疫细胞上的表达及其调控的复杂性至今仍未完全了解。在结直肠癌肝转移中，几乎所有的淋巴细胞都是PD-1阳性，而肿瘤细胞PD-L1呈阴性，侵袭边缘的特定髓细胞则表现出PD-L1阳性。在临床上，抑制PD-1/PD-L1轴在结直肠癌中的效果并未如预期般显著。

然而，其他调节分子也在调控免疫反应中发挥作用（有时特异性存在于浸润边缘），包括含v域的免疫球蛋白(Ig) T细胞活化抑制因子(VISTA)、细胞毒性T淋巴细胞抗原-4 (CTLA-4)、肿瘤坏死因子受体超家族成员4 (TNFRSF4，也称为CD134和OX40)、T细胞免疫球蛋白和粘蛋白结构域3 (TIM3)、淋巴细胞活化基因3蛋白(LAG3)等。尽管适应性免疫系统中的免疫调节机制已被广泛研究，并适用于大多数受体-配体对，但在局部微环境中是否存在其他未发现的受体或配体，以及这些因素如何协同影响免疫反应，特别是在人体患者中的表现，仍存在许多未知。

目前最突出的研究问题是如何通过联合治疗来改善临床反应，以及哪种联合疗法在实际临床环境中最有可能取得成功。