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中性粒细胞在口腔肿瘤发生发展作用的研究进展

2022-11-21朱晨晨姜丽娜王旋宇张晓东

牡丹江医学院学报 2022年3期
关键词:鳞癌粒细胞中性

朱晨晨,姜丽娜,王旋宇,薛 魁,张晓东

(蚌埠医学院 1.口腔医学院;2.第二附属医院口腔科,安徽 蚌埠 233040)

口腔癌是具有高度侵袭性的恶性肿瘤,全世界每年新发病例约30万,死亡病例约17万[1]。口腔癌患者的高死亡率与诊断的推迟以及较高的淋巴结转移率有关[2]。虽然对于口腔癌的治疗方法的研究较多,总体生存率有所改善,但五年生存率仍低于50%,极大地威胁人们的生命健康。目前对晚期或者存在淋巴结转移的患者的治疗主要依赖手术联合放化疗的综合疗法,但这些治疗手段往往会导致严重的副作用。因此,当前急需寻找更具有特异性的诊断及治疗方法以改善患者预后。

肿瘤微环境(tumormicroenvironment,TME)是肿瘤细胞产生和增殖的内部环境,能够通过提供各种细胞外基质和生物因子促进肿瘤的发生发展和侵袭,在癌症的进展中发挥重要作用,进而影响患者的治疗效果和愈后[3]。Virchow等人首次检测出肿瘤组织中存在大量白细胞,由此提出炎症是肿瘤形成的根本原因[4],后续的研究证实了炎症是恶性肿瘤的重要特征之一,而在实体瘤中,大多数炎症细胞是中性粒细胞。肿瘤微环境中浸润的中性粒细胞被称为肿瘤相关中性粒细胞(tumor-associatedneutrophils,TANs)。大量的研究表明中性粒细胞与胃癌、结肠癌等多种癌症有关[5],但关于中性粒细胞在口腔肿瘤中的研究尚不完全明确,本文将主要对中性粒细胞在口腔肿瘤进展中的作用进行综述。

1 肿瘤相关中性粒细胞

中性粒细胞起源于骨髓,主要参与机体的免疫防御。在正常情况下,大多数中性粒细胞保留在骨髓中,负责宿主防御和免疫调节,寿命较短,约为3~24 h。少部分则通过炎症反应被肿瘤分泌的各种细胞因子聚集到TME中,转化为肿瘤相关中性粒细胞,发挥促进血管生成、促进肿瘤增值等一系列功能[6],存活时间也延长至五天甚至更久。对多种肿瘤的免疫组化实验均证实,肿瘤中PMN的含量较高,且与不良预后有关。

2 中性粒细胞调控口腔癌发展的机制

以往的研究认为中性粒细胞主要参与宿主的免疫调节和组织损伤,现在越来越多的研究表明中性粒细胞可以在癌症中起促进或抑制等一系列作用。肿瘤微环境可以分泌多种细胞因子对TANs进行重塑,而另一方面,中性粒细胞会根据肿瘤发生的部位和进程改变其表型和功能。肿瘤发生伊始,中性粒细胞分布在肿瘤周围,发挥出较大的细胞毒性,呈现出致瘤表型,随着肿瘤进展,在TGF-β的刺激下可转变为N2型,表现为促瘤作用[11]。

2.1 精氨酸酶1中性粒细胞能够产生精氨酸酶1(ARG1),精氨酸是T细胞表达所必须的氨基酸,其缺乏会减弱T细胞的信号传导[12]。ARG1通过降解细胞外精氨酸来抑制T细胞的增殖,从而导致T细胞对CD3/TCR刺激的反应性降低,导致肿瘤的免疫逃逸[13]。研究报道精氨酸酶在多种癌细胞系中均有表达[14],在人胃癌组织中,ARG1的活性被上调,并且与不良预后有关。在成胶质细胞瘤患者中,与血清ARG1水平升高有关的脱颗粒中性粒细胞与外周血T细胞中T细胞CD3表达降低有关,从而导致免疫抑制。在舌鳞癌组织中,ARG1的含量明显下降,并且与肿瘤的生长抑制有关[15]。

2.2 活性氧超家族中性粒细胞还可以产生活性氧超家族(ROS),包括过氧化氢(H2O2)、羟自由基、超氧阴离子等。ROS在吞噬、趋化、细胞凋亡和细胞内信号转导等不同细胞进程中均发挥作用。ROS可诱导胱氨酸脱氨酶异位表达RNA胞嘧啶脱氨酸酶,在TP53、MYC突变和促进肿瘤发生中起关键作用[16]。ROS对细胞更直接和有效的作用是遗传毒性,主要通过氧化DNA损伤和MPO催化的化学致癌物的活化导致癌症的发生。ROS还可以导致上皮损伤和癌组织内的炎症反应,产生H2O2抑制T细胞的增殖,进而导致免疫抑制。ROS介导的杀伤涉及TRPM2通路,可导致致命性的钙离子流入靶细胞,触发凋亡的级联反应。TME中的ROS含量通常较高,并且在多数癌肿中发挥促进作用。Jablonska等发现OSCC患者外周血中诱导型NOS(iNOS)和NO的含量明显下降[17]。另有学者研究发现在Ⅱ期口腔鳞癌中iNOS生成减少,而4期患者iNOS含量升高[18]。在口腔肿瘤的微环境中,ROS的含量与肿瘤的进展之间存在微妙的平衡,ROS可被认为是癌症患者潜在的治疗靶向。

2.3 基质蛋白酶中性粒细胞能够分泌基质金属酶8(matrix-metalloproteinase-8,MMP8)、基质金属酶9(MMP9)、弹性蛋白酶等,这些基质蛋白酶具有降解细胞外基质的作用,有助于癌细胞的侵袭和肿瘤微环境的重塑,同时也可以激活肿瘤细胞中的1-MMP膜类间接促进癌症进展[19]。MMP9储存在中性粒细胞颗粒中,其释放受到各种细胞因子和生长因子的调节。MMP-9是一种高效、不依赖VEGF的血管生成因子,对VEGF诱导的肝癌内部的血管生成具有累加作用[20]。在肺癌中MMP-9的表达可以抑制肿瘤细胞的凋亡从而促进其增殖。有学者发现,在口腔鳞癌患者中MMP-9的含量明显增高且其含量与预后有关[21],MMP9能够显著促进口腔肿瘤内部的血管生成,进而促进肿瘤的转移,较高水平的MMP9也预示着更高的肿瘤分期和更短的生存时间。

2.4 中性粒细胞胞外诱捕网中性粒细胞胞外诱捕网(neutraphilextracellulartraps,NETs)是由中性粒细胞衍生的类似网状结构,由MMP-9、弹性蛋白酶、组织蛋白酶等组成,外部有DNA修饰,负责捕获和杀死细菌。Brinkmann等[22]于2004年首次发现中性粒细胞激活后能够迅速释放一种网状结构形成一种新的杀伤机制,称为NETosis,是细胞死亡的一种独特形式,其特征是将脱凝的染色质和颗粒状物质释放到细胞外。中性粒细胞在被CXCL8或者脂多糖等刺激物激活后,会通过喷射附着有蛋白酶的核染色质产生缠结的纤维状网,吞噬病原体。2013年Berger发现在尤文肉瘤患者中,NETs升高与不良预后有关[23]。在头颈鳞癌患者中,T0-T1患者NETs含量较健康患者显著升高,而晚期患者NETs含量降低,且与血液中粒细胞-集落刺激因子有关,这可能提示NETs与OSCC的进展有关[24]。Pieterse等[25]认为NETs能够通过VE-钙黏蛋白降解促进血管渗漏和上皮细胞间充质转化,从而促进肿瘤转移。也有研究认为NETs具有抗肿瘤活性,这可能与中性粒细胞所具有的抗瘤或促瘤两种不同的类型有关[26],具体关于NETs在口腔肿瘤的作用仍然需要深入研究。

2.5 中性粒细胞作为口腔肿瘤预后的生物标志物尽管口腔鳞癌的治疗方法在不断改进,但患者预后仍然较差,需要寻找新的诊断和治疗方法。前已论述中性粒细胞在口腔癌进展中不可忽视的作用。中性粒细胞是高度水解和运动的细胞,易于进入外周血和唾液中,便于取材,因此可用于口腔肿瘤的早期检测和判断预后。是否存在颈淋巴结转移是影响口腔肿瘤患者预后的关键指标,有学者研究发现,患者外周血中性粒细胞的高含量与淋巴结转移存在关联,有并且与OSCC的预后有关。一项囊括40559名包括22类不同类型癌症患者的研究表明,血液中中性粒细胞与淋巴细胞的比值(NLR)与肿瘤的进展和总生存率的降低有关。Cristina等对1309名头颈鳞癌患者进行meta分析进一步显示[35],外周血中中性粒细胞、中性粒细胞与淋巴细胞比值与不良预后独立相关,五年生存率的降低与血红蛋白水平的降低有关(≥14.1 vs 12.9~14.0 g/dL),与中性粒细胞的(≤4.8 vs 4.7~9.0/μL)和单核细胞(≤0.3 vs ≥0.3)计数的增加有关。Wang等[36]报道了中性粒细胞浸润的舌鳞癌临床分期更高,且复发几率更高。如今,NLR被认为是癌症预后的可靠指标,在多种实体瘤中均与不良预后有关。但需注意NLR是一个动态的不断变化的参数,可以随时间变化,也可受到感染等机体状态变化的影响,因此,需要明确一个合适的诊断阈值。

3 结语

目前肿瘤免疫治疗已经成为研究热点,明确中性粒细胞在头颈肿瘤发生发展中的作用及机制,可能会为临床诊治提供新的思路。但目前仍存在以下问题:(1)尽管中性粒细胞被认为是廉价且可重复的生物学指标,但仍需大量研究明确诊断临界值;(2)中性粒细胞在癌症的不同阶段浸润量存在差异,可能会对靶向治疗的效果产生影响;(3)中性粒细胞具有抗癌或促癌的双重作用,具体在免疫治疗中的后果尚不清楚;(4)中性粒细胞在正常组织和肿瘤中均有表达,免疫治疗可能会损伤正常组织。

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