鑽石舞台

背景：

像大多數實體瘤一樣，上皮衍生性胃腺癌(GAC)的微環境由多種基質細胞類型組成，包括成纖維細胞、神經細胞、內皮細胞和免疫細胞。在本文中，作者綜述了免疫微環境在慢性炎症向GAC進展中的作用，主要是由革蘭氏陰性細菌種類幽門螺桿菌驅動的免疫微環境。大多數GACs的感染驅動性質已重新認識到免疫微環境及其對腫瘤發展和進展的影響。約75-90%的GACs與幽門螺旋桿菌感染有關，5-10%與EB病毒感染有關。雖然世界上有50%的人口感染了幽門螺桿菌，但只有1-3%的人會發展為GAC，其發展是幽門螺桿菌菌株、宿主易感性和慢性炎症反應成分共同作用的結果。其他環境風險因素包括高鹽飲食和硝酸鹽。遺傳上，約50%的GACs發生染色體不穩定性，21%的GACs是微衛星不穩定性高的腫瘤。

簡介：

2022年3月14日，來自美國亞利桑那大學細胞和分子醫學系和醫學系的Juanita L. Merchant教授課題組在Nat Rev Gastroenterol Hepatol（IF: 46.8）雜誌上發表題為「The immune microenvironment in gastric adenocarcinoma」的綜述[1]。在本文中，作者回顧了由幽門螺桿菌觸發的事件的時間線和發病機制，該事件可以通過調節宿主的先天和適應性免疫反應來創造一個免疫抑制的微環境，從而有利於GAC的發展。

主要結果：

胃腺癌(GAC)的組織病理學。

1975年，Correa等人首先報道了對腸道型GAC與胃內炎症過程相關的敏銳觀察。全世界約有50%的人感染幽門螺旋桿菌。約20%的感染者出現慢性胃炎和/或更嚴重的併發症，如十二指腸潰瘍或胃潰瘍，約1-3%的感染者隨後出現GAC。2014年，研究人員對295例人類GACs進行了全面的分子評估，並將其分為四種分子亞型:染色體不穩定性腫瘤(50%)、EBV陽性腫瘤(9%)、高微衛星不穩定性(MSI-H)腫瘤(21%)和基因組穩定腫瘤(20%)。這四種亞型表現出與甲基化狀態、EBV DNA的存在和錯配修復基因突變的存在相關的獨特的分子特徵，或顯示不存在基因組擾動(基因組穩定腫瘤和微衛星穩定(MSS)腫瘤)。

2020年，利用RNA測序(RNA-seq)對癌症基因組圖譜(TCGA)中描述的癌症亞群進行了TIME分析，結果顯示染色體不穩定腫瘤可細分為富含T細胞的熱性胃食管癌(GEAs)和缺乏T細胞的冷性GEAs。與熱GEAs相比，冷GEAs可富集MYC並擴增cyclin E1基因(CCNE1)。三種主要的組織學癌亞型起源於胃上皮:腸上皮、瀰漫性和混合性。Correa等人根據流行病學觀察描述了先於GAC的一系列事件(Correa級聯或範式)。Correa級聯最終被納入悉尼分類系統，該系統描述了組織學上的順序事件:慢性炎症通過萎縮性胃炎和腸化生等可區分的病變發展為腸型GAC。

圖1：幽門螺桿菌感染併發症的時間線

慢性胃炎。

慢性胃炎發生時，炎症過程未能解決。如果炎症持續，壁細胞凋亡，隨後萎縮(慢性萎縮性胃炎)和化生細胞出現。

壁細胞死亡。IL-1β水平的升高是急性和慢性免疫微環境的一致特徵，可以介導黏膜從胃炎向萎縮的轉變。IL-1β通過抑制酸分泌抑制SHH基因表達。這一發現表明，壁細胞是觸發免疫反應失衡的關鍵細胞靶點，使粘膜傾向於化生。然而，Burclaff等人的研究表明，在無炎症的情況下，白喉毒素介導的細胞凋亡對壁細胞的靶向破壞不足以誘導胃SPEM，這與特定細胞因子在啟動從萎縮到化生的轉變中起中心調節作用的觀點一致。

胃竇炎症和胃泌素。與感染幽門螺桿菌的小鼠相比，在幽門螺桿菌感染的小鼠中，組織學改變開始於胃體，蒙古沙鼠的幽門螺桿菌感染或化學致癌物處理與烷基化劑N-甲基-亞硝基脲(MNU)更接近於Correa級聯反應，其中胃竇炎症占主導地位並導致GAC。胃竇炎症的主要表現值得注意，因為人類非賁門癌通常是由胃竇起源的胃炎發展而來，然後胃竇向近端遷移。另一種可能是源於胃竇的胃萎縮消除了表達胃泌素(G)細胞和胃泌素肽(一種壁細胞的生長因子)，從而導致了機體炎症性萎縮。

慢性胃炎到化生。

炎性胃的萎縮向腸上皮化生的轉變是慢性炎症誘導上皮細胞對損傷反應表型改變的最明顯跡象。多種報道表明，幽門螺桿菌毒力因子激活的信號通路誘導CDX1和CDX2，它們是尾側同源框轉錄因子，對調節腸道特性和腸化生至關重要。腸道化生標本的基因組圖譜比簡單的組織學檢查發現更多的活動性幽門螺桿菌感染病例。然而，僅僅是幽門螺旋桿菌DNA的存在並不能決定是細菌還是APC的激活最終導致了上皮細胞的改變。幽門螺桿菌毒力因子或其副產品是否單獨就足以引起腸化生尚不清楚。然而，從慢性胃炎到腸化生的隨機進展有利於這兩種機制的參與。

促炎細胞因子的轉基因表達。

各種小鼠模型已經被用來確定特定的促炎細胞因子對壁細胞萎縮的影響。來自人類胃的證據支持上皮向轉化的關鍵轉變發生在不完全腸上皮化生(IIM)，而不是始於胃小彎切緣的完全腸上皮化生(CIM)。隨着化生最終雙向延伸到體腔和腔室。在產生細胞因子、生長因子和調節RNAs的時間內，異常增生的細胞可能起源於腸上皮化生。人類易患腫瘤的一個主要因素是他們易受促炎細胞因子水平升高的影響，特別是IL-6、TNF和IL-1β。2000年的一項研究表明，GAC患者IL-1β啟動子的多態性與該細胞因子循環水平的增加有關。

免疫微環境與免疫逃逸。

幽門螺桿菌感染的一個獨特特徵是，細菌自身通過早期招募Treg細胞和骨髓細胞到胃來協調免疫抑制，部分原因是它們的DNA、LPS和其他生物活性分子的組成。T淋巴細胞，樹突狀細胞和促炎性M1型巨噬細胞，如中性粒細胞，是幽門螺桿菌感染胃的居住細胞。人GACs的單細胞RNA-seq由於樣本數量少而受到限制，但TNF-NF-κB和IL-6-JAK-STAT3細胞因子信號一直活躍。

圖2：多形核髓源性抑制細胞在解痙多肽表達化生發育中的誘導

幽門螺桿菌與免疫逃逸機制。

幽門螺桿菌的急性免疫反應由中性粒細胞、促炎M1巨噬細胞和產生細胞因子的CD4+ T淋巴細胞組成，這些細胞因子可誘導IFNγ、IL-17、IL-21和IL-22。IL-21是TH1和TH17反應擴大和維持所必需的。最終，TH1、TH17和免疫抑制細胞(如Treg細胞和TAMs)之間的平衡決定了從急性炎症向慢性炎症的轉變，這在一定程度上是由來自DCs的吲哚胺2,3二合成酶1 (IDO1)的增加介導的。根除幽門螺桿菌僅能適度降低GAC風險，因為炎症在胃粘膜持續存在。GAC的單細胞RNA序列以及萎縮性胃炎和化生等前體病變顯示了免疫亞群內廣泛的異質性。幽門螺旋桿菌可以通過多種途徑啟動急性免疫反應:通過細菌抗原如LPS和脲酶激活病原體激活的分子模式；通過將CagA注入宿主細胞，隨後誘導細胞內蛋白磷酸化導致細胞移動性的改變；通過駐留的APCs檢測幽門螺桿菌可溶性抗原；以及從受損上皮細胞釋放可溶性因子(例如，從壁細胞釋放SHH)。急性胃炎向慢性胃炎的轉變是由一系列細胞因子(包括肝細胞生長因子、IL-4和巨噬細胞集群力刺激因子)協調的，它們促進極化以解決炎症並促進組織重塑。

GAC與免疫逃逸機制。

一旦GAC建立，腫瘤自身維持免疫抑制環境，從而逃避免疫監視。具體來說，PDL1、PD1和CTLA4是腫瘤微環境中GAC和免疫細胞上表達的免疫檢查點受體的一個子集。這些免疫檢查點受體是免疫治療的目標，現在批准用於GAC。腫瘤可以通過表達PDL1來逃避免疫監測，PDL1與T細胞蛋白PD1相互作用，進而抑制CD8+細胞毒性T淋巴細胞的增殖、生存和效應功能。抑制PD1-PDL1軸在各種惡性腫瘤中產生了有效的反應率，包括黑色素瘤、腎和非小細胞肺癌。儘管PDL1在約40%的GACs中表達，但標準化療加或不加檢查點抑制劑的5年總體緩解率約為30%。

研究人員還發現，腫瘤細胞外囊泡富含HMGB1(一種有效的DAMP-TLR9激活劑)，通過分泌CCL17誘導中性粒細胞抑制T細胞免疫。此外，MDSCs和TAMs表達調控rna(如microRNAs)，這些RNAs可被細胞外囊泡包裝和釋放，通過靶向多種信號通路調控癌前胃上皮細胞。

圖3：在幽門螺桿菌感染反應中，普通免疫細胞招募到胃的分化和細胞特徵

結論和展望：

細菌和病毒感染在GACs的啟動中具有關鍵作用，早期發現、根除和預防這些感染非常重要。攜帶這些感染原的大多數人不會出現症狀，只有一小部分但在臨床上顯著的感染者會出現併發症。通過更深入地研究免疫反應的抑制性質和了解宿主的風險因素，我們最終應該能夠預測哪些個體有這些併發症的風險，並開發生物標記物來早期檢測上皮變化和/或防止發展為GAC。相比之下，大多數GACs是冷免疫型的，包括由CDH1和其他緊密連接蛋白組分的LOF突變引發的癌症(擴散型GACs)和由幽門螺旋桿菌感染引發的腸道型GACs。幽門螺桿菌誘導的GACs如此無反應的事實有些令人驚訝，但可能是由於機體啟動了免疫逃避策略。

一個中心問題是，機體通過什麼機制抑制免疫反應，這有利於它的持久性，但允許GAC出現。總之，在GAC發育之前，骨髓源性和組織駐留性細胞都在微環境的指示下被激活，並隨着時間的推移分化為免疫抑制表型。化生的類型和程度是一個關鍵的拐點。雖然幽門螺旋桿菌DNA在腸化生中存在，但如果有的話，它的作用是什麼還不清楚。一種可能的解釋是，幽門螺旋桿菌的DNA含有免疫調節序列，通過誘導Treg細胞來促進免疫抑制。另一種可能性是，受傷和死亡細胞(例如，壁細胞)產生的碎片積累到一個閾值水平，最終激活pDC DAMP信號。由於涉及多種免疫細胞類型，它們的表型可塑性和代謝特徵將需要使用單細胞RNA-seq和其他無偏性分析來暫時研究GAC之前招募到胃中的多種免疫細胞群體。了解人胃萎縮、SPEM、CIM和IIM之間的轉變，將有助於深入了解異質免疫群體發展並成為主導的條件，因為一旦GAC出現，受抑制的免疫環境已經存在了多年。

原文鏈接：doi: 10.1038/s41575-022-00591-0.

參考文獻：

[1] Zavros Y, Merchant JL. The immune microenvironment in gastric adenocarcinoma. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2022 Mar 14. doi: 10.1038/s41575-022-00591-0. Epub ahead of print. PMID: 35288702.

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