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前言：
現在我們認為免疫介導的衰老在癌癥中發(fā)揮了重要的作用。與腫瘤相關的Th1細胞、細胞因子或針對免疫檢查點的抗體都會誘導細胞衰老。這一概念不同于細胞毒性治療（通常針對癌細胞的基因）。免疫系統(tǒng)的能力是在腫瘤周圍建立一道“防御墻”，同時也將腫瘤微環(huán)境置于抗癌戰(zhàn)場中。免疫系統(tǒng)還使腫瘤細胞保持在非增殖狀態(tài)，從而糾正異常的組織動態(tài)平衡。該綜述描述了細胞因子在腫瘤微環(huán)境中誘導衰老的機制?？偠灾?，通過免疫細胞加強腫瘤的衰老監(jiān)測是未來努力的方向之一。
背景知識：
組織動態(tài)平衡是由組織生成（細胞的增殖、分化）和清除（老化或死亡）之間平衡調節(jié)的動態(tài)過程 (圖1A)。雖然細胞凋亡是細胞程序性死亡的一種形式，但衰老是細胞抵抗凋亡的一種終極狀態(tài)。因此，盡管受到生長因子的刺激，衰老的細胞仍然可以存活，但會永久地停止生長，不能重新進入細胞周期。然而，也有研究表明，生長受阻的癌細胞可以逃脫衰老，并產生更具侵襲性的腫瘤。衰老的另一個特征是細胞保持代謝活性，并分泌多種促炎因子，包括趨化因子、細胞因子、生長因子和蛋白酶，這被稱為衰老相關分泌表型(SASP)。SASP引起組織微環(huán)境的變化，吸引免疫細胞清除衰老細胞，并通過促進組織再生來取代衰老細胞（比如：通過調節(jié)干細胞和祖細胞，誘導血管生成或細胞外基質(ECM)）。總之，SASP參與組織動態(tài)平衡的維持。除了這些有益的特征外，SASP也有“消極的一面”，因為SASP可以導致腫瘤的發(fā)生或調節(jié)衰老逃逸。在人體中，細胞衰老通常是對內在或外在細胞應激的反應，如DNA損傷、異常的有絲分裂信號、端?？s短、表觀遺傳學變化、炎癥信號、或暴露于電離輻射或遺傳毒性物質。此外，細胞衰老的不同觸發(fā)因素和多個階段、特定的細胞類型和細胞間的變異性是可以調節(jié)SASP組成，從而影響免疫介導的清除和組織內穩(wěn)態(tài)的效果。雖然人們早就知道腫瘤的發(fā)生是一個復雜的多步驟過程，但過去最能描述腫瘤形成的分子事件的是癌基因的激活和抑癌基因的抑制(圖1B)。事實上，腫瘤不僅含有癌細胞，還含有一系列“正常”的非癌癥細胞，特別是免疫細胞和基質細胞。有趣的是，許多癌細胞相關的損傷，如基因組不穩(wěn)定和有絲分裂失調，都是細胞衰老的潛在觸發(fā)因素。衰老細胞存在于大多數(不是全部)癌癥中，并且最近被添加到癌癥標志列表中。衰老通常被認為是一種保護性的腫瘤抑制機制，因為它阻止了癌細胞的增殖和從癌前向惡性腫瘤的進展。除了固有的細胞損傷外，免疫細胞還可以通過分泌特定的細胞因子來誘導細胞衰老。細胞因子誘導的衰老(CIS)已被認為是阻止惡性腫瘤生長的重要屏障。由于衰老也可以在TME的非癌癥細胞類型(即間質細胞和免疫細胞)中發(fā)生，這又增加了我們理解細胞衰老在癌癥中作用的難度。在這篇綜述中，作者詳細介紹了CIS如何影響TME中的腫瘤和非腫瘤細胞，以及SASP如何調節(jié)TME。
腫瘤微環(huán)境(TME)
實體瘤是由腫瘤細胞與免疫細胞、間質細胞和細胞外環(huán)境(包括細胞外基質和細胞分泌的可溶性生物分子)相互作用而形成的復雜的、動態(tài)的環(huán)境。此外，許多腫瘤已被證明含有微生物組，例如結直腸癌、皮膚癌和乳腺癌，這無疑增加了TME的復雜性。雖然科學家們已經對腫瘤細胞中的細胞衰老進行了詳細的研究，但細胞衰老仍可以直接或間接地影響許多不同類型細胞的行為。
同一種癌癥的不同的患者之間、同一患者的不同腫瘤之間，甚至在單個腫瘤內腫瘤細胞都是高度異質性的。這種異質性與腫瘤細胞的高基因突變和表觀遺傳修飾、增殖率以及與周圍微環(huán)境的相互作用有關。此外，科學家們也發(fā)現了癌細胞可以處于休眠狀態(tài)，要么是靜止狀態(tài)，要么是衰老狀態(tài)。靜止狀態(tài)是可逆的，靜止的細胞能夠在受到特定信號(例如，生長因子)的刺激后在較短的時間內重新進入細胞周期，這取決于靜止的“深度”。相反，衰老通常被認為是一個不可逆轉的過程，其特征是永久性的細胞生長停止，盡管已經描述了逃脫衰老。然而，衰老細胞在分泌生物活性信號(如細胞因子、蛋白酶、生長因子)方面保持活躍，并能適應干細胞的功能。
TME的免疫細胞組成包括腫瘤浸潤性淋巴細胞(TILs)、腫瘤相關巨噬細胞(TAMs)、腫瘤相關中性粒細胞(TANs)和髓系抑制細胞(MDSCs)。隨著免疫治療等新療法的出現，抗腫瘤治療的重點從靶向腫瘤細胞轉變?yōu)榘邢騎ME的細胞。這種轉變使TME的免疫細胞成為關注的焦點，因為免疫療法通過免疫細胞和非免疫細胞間接殺死腫瘤。因此，分析腫瘤中存在的細胞類型和分子將有助于闡明控制腫瘤的機制。
TIL由幾個免疫細胞亞群組成，包括T細胞、先天淋巴細胞如自然殺傷細胞（NKs）和B細胞。所有這些細胞都在血液中循環(huán)，必須遷移到腫瘤中，才能發(fā)揮促腫瘤和抗腫瘤的功能。TIL的成分隨腫瘤類型的不同而變化，并且變化很大。
自然殺傷細胞(NK)：NKs是一種天然的淋巴樣細胞，具有與CD8+T細胞相似的細胞毒功能，但沒有克隆型受體。NKs通過釋放顆粒酶和穿孔素來殺死目標。為了防止對正常細胞的殺傷，NKs具有抑制性受體和NK激活性受體。抑制受體與主要組織相容性復合體I類分子(MHC-I)相互作用，避免殺死MHC-I陽性細胞。激活受體識別來自病原體、病毒或生長因子的分子。在肺癌和胃腸癌中，NK細胞改變了抑制性和激活性受體的表達，過度表達耗竭標志，如帶有Ig和ITIM結構域的T細胞免疫受體(TIGIT)和T細胞免疫球蛋白和粘蛋白結構域包含蛋白3(TIM-3)。T細胞的經典的耗竭標志--程序性細胞死亡1(PD-1)，似乎在NK耗竭中沒有起作用。
T細胞：CD8+T細胞在與T細胞受體(TCR)結合時識別MHC-I復合體上的抗原。CD8+T細胞的激活發(fā)生在腫瘤轉移的淋巴結中。在淋巴結中（腫瘤），傳統(tǒng)的樹突狀細胞(CDCs)在MHC-I上交叉呈遞腫瘤抗原。CD4+T輔助細胞促進CD8+T細胞進一步克隆擴增和分化為效應性和記憶性T細胞。CD8+效應T細胞可通過釋放穿孔素和顆粒酶或通過Fas-Fas配體結合誘導細胞凋亡來殺傷轉化的細胞。根據產生的細胞因子不同，細胞毒性T淋巴細胞(CTL)可分為Tc1、Tc2、Tc9、Tc17和Tc22亞型。在實體瘤中，產生INF-γ的Tc1細胞是最常見的亞型，但不同的腫瘤類型具有不同的CTL亞型。在許多腫瘤中，如結直腸癌、乳腺癌、卵巢癌或膀胱癌，CD8+CTL的浸潤被認為是一個很好的預后標志。然而，在大型進展性腫瘤中，CTL通常是耗盡和功能失調的，并表達高水平的耗竭標志，如PD-1、淋巴細胞激活基因3(LAG-3)、細胞毒性T淋巴細胞相關抗原4(CTLA-4)或TIGIT。CD4+T輔助細胞(Th)識別與抗原提呈細胞(APC)上的MHC-II復合體相關的抗原。由于大多數腫瘤細胞不表達MHC-II，因此CD4+Th細胞不能直接感知腫瘤抗原或腫瘤細胞。然而，Th細胞是任何抗腫瘤免疫反應所必需的，因為Th細胞調節(jié)大多數TIL的免疫功能。根據APC產生的細胞因子環(huán)境，幼稚的CD4+T細胞可以分化為幾個亞型。在腫瘤中，Th1細胞最為豐富，但也存在Th2、Th17、Th9、Th22和調節(jié)性T細胞(Tregs)等其他亞型。在幾種癌癥類型中，包括乳腺癌、胃癌、肝細胞癌或肺癌，產生INF-γ的Th1細胞與良好的預后有關。在一些腫瘤實體中，產生IL-4的Th2細胞和產生IL-17的Th17細胞主要與腫瘤進展有關。產生IL-22的Th22細胞數量增加與腫瘤進展有關，這與IL-22的免疫抑制功能有關。CD4+Tregs具有免疫抑制功能，因此具有促進腫瘤的作用。
B細胞：與T細胞相比，TME中B細胞的數量較少。一些研究確定了其促進腫瘤的作用，而另一些研究表明與B細胞改善癌癥預后有關，尤其是在具有三級淋巴結構的淋巴器官形成時。在這些三級淋巴結構中，B細胞向T細胞遞送腫瘤抗原，產生抗腫瘤抗體，并分泌可以增強CTL功能的細胞因子。并且，B細胞也可以通過分泌細胞因子IL-10和TGF-β促進腫瘤進展。
腫瘤相關巨噬細胞(TAM)：腫瘤細胞主要通過分泌集落刺激因子-1(CSF-1)和單核細胞趨化蛋白-1(MCP1)從外周血中招募循環(huán)中的單核細胞進入腫瘤中。在TME中，滲透的單核細胞被極化成M1和M2巨噬細胞。傳統(tǒng)上，產生活性氧(ROS)的M1巨噬細胞被認為是腫瘤生長的抑制因子，而產生IL-10和轉化生長因子-β的M2巨噬細胞被認為促進腫瘤生長。
樹突狀細胞(DCs)：DCs起源于骨髓中的祖細胞，在骨髓中DCs分化為漿細胞樣樹突狀細胞和未成熟的樹突狀細胞。未成熟的DCs離開骨髓，遷移到遠處的組織，并吞噬抗原。成熟的DCs是有效地處理這些抗原，并將抗原呈現在MHC-II復合體上的關鍵。
髓系來源的抑制細胞(MDSCs)：骨髓間充質干細胞來源于骨髓中常見的髓系祖細胞。髓系祖細胞產生粒-單核細胞祖細胞和髓系樹突狀細胞祖細胞。祖細胞進一步分化為中性粒細胞、單核細胞和DC。然而，當血液循環(huán)中可溶性因子的釋放受阻時，就會產生未成熟的髓系前體細胞。這些未成熟的前體細胞表現出很強的免疫抑制能力，被稱為MDSCs。由于MDSCs是不成熟的，它們具有粒細胞和單核細胞的特征。在TME中，MDSC可以被多種因素激活，如血管內皮生長因子、粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子、基質金屬肽酶9、INF-γ、轉化生長因子-β、IL-1β、IL-6、IL-10、IL-12、IL-13、CCL2、C-X-C基序趨化因子配體5、CXCL12和前列腺素。這些因子中的大多數也是衰老細胞分泌程序SASP的成員。
腫瘤相關中性粒細胞(TANS)：TANS是一種壽命較短的髓系免疫細胞，起源于髓系前體細胞。C-X-C趨化因子的分泌將中性粒細胞招募到組織中，但腫瘤細胞分泌的氧固醇和補體成分過敏曲霉毒素C5a有助于將中性粒細胞從血液中招募到腫瘤中。在腫瘤中，癌細胞可以通過分泌IL-1β和粒細胞集落刺激因子來顯著延長TANS的存活期。G-CSF聯(lián)合轉化生長因子-β可誘導TME中精氨酸酶1(Arg1)、一氧化氮(NO)和ROS表達。這些中性粒細胞衍生因子有效地抑制TME中T細胞的激活。TANs與前列腺素E2(PGE2)的合成和程序性細胞死亡配體1(PD-L1)的表達一起被認為是免疫抑制的重要驅動因素。但是，與TME中的其他免疫細胞一樣，TANS也可以顯示出抗腫瘤活性。TANS可以通過誘導細胞凋亡或誘導鈣離子內流直接殺死腫瘤細胞。
除了免疫細胞外，腫瘤細胞還與基質細胞相互作用，從而重塑TME并促進腫瘤生長。基質細胞群主要包括內皮細胞、周細胞、成纖維細胞和其他細胞。內皮細胞是排列在血管或淋巴管內壁的細胞。在腫瘤中，血液內皮細胞(BECs)感知到腫瘤細胞（高代謝）誘導出的低氧環(huán)境，以創(chuàng)造新的血管，這一過程被稱為腫瘤血管生成。這使得腫瘤中的氧氣和營養(yǎng)物質的灌注量增加，同時也為細胞的滲透或擴散提供了途徑。類似地，淋巴管內皮細胞(LECs)通過淋巴管生成來形成新的淋巴管。淋巴管可增加腫瘤和淋巴結之間的細胞運輸來調節(jié)腫瘤免疫。此外，淋巴管為腫瘤轉移提供了額外的途徑。雖然腫瘤中的血管和淋巴管有功能的，但它們的結構與生理上健康的血管不同；例如，腫瘤中的血管具有高度的通透性和混亂的結構，部分血管甚至失去了基底膜的支持。腫瘤毛細血管周圍的周細胞與內皮細胞松散接觸，與健康血管相比，周細胞的數量失調。有趣的是，周細胞不僅在維持血管完整性方面起重要作用，而且還是多能細胞，是腫瘤干細胞的來源。腫瘤微環(huán)境的另一種重要細胞類型是癌癥相關成纖維細胞(CAF)。CAF是在腫瘤中被重新激活的成纖維細胞，從而協(xié)調腫瘤的發(fā)展。事實上，CAF通過分泌生長因子影響腫瘤細胞和毛細血管的生長。因此，CAF在腫瘤中構成了高度異質性的細胞群體，并且仍然是癌癥中研究最多的間質細胞類型之一。此外，在腫瘤間質中還可以發(fā)現許多其他類型的細胞，如間充質干細胞(MSCs)或脂肪細胞。
細胞外基質的結構和組成調節(jié)其生物力學和生化特性。ECM可以通過提供黏附配體和生物活性信號分子直接調節(jié)細胞的行為。ECM主要由膠原纖維和彈性纖維混合構成，彈性纖維是一種核心支架，進一步裝飾著糖蛋白、蛋白多糖和糖氨基多聚糖(GAG)。在TME中， ECM調節(jié)失調，經常獲得促結締組織增生性表型，膠原含量增加，纖維排列增加，其他ECM蛋白和GAG失衡。同樣，基底膜在腫瘤中也受到損害?；啄な巧掀ぜ毎蛑車?和部分淋巴管)下面的特殊基質，主要由IV型膠原和層粘連蛋白組成。
如前所述，TME及其組成是一個相當復雜的網絡(圖2)。尤其是TME中發(fā)現的不同細胞類型之間存在分子相互作用，使TME更加復雜。特別是，免疫系統(tǒng)細胞或腫瘤細胞分泌的可溶性因子對周圍組織有很大的影響。
通過毒性和無毒機制對腫瘤進行免疫監(jiān)測
根據100多年前由Paul Ehrlich首次提出的“magic bullet”概念：腫瘤應該通過切除或破壞細胞來根除。這種殺死腫瘤細胞的策略是“抗癌戰(zhàn)爭”的基本原則，并依賴于(i)誘導細胞程序性死亡(例如，凋亡)，(ii)壞死性細胞死亡，(iii)自噬，(iv)靶細胞溶解，或(v)氧化爆發(fā)。這一概念為目前腫瘤治療的四大支柱。在腫瘤開始轉移之前進行徹底的手術切除，并通過放射治療消除剩余的腫塊、化療殺死播散的腫瘤細胞、通過細胞毒免疫治療破壞腫瘤細胞。隨著免疫檢查點抑制劑療法的引入，通過免疫細胞激活來控制播散性腫瘤被證明是治療惡性腫瘤一種非常成功的策略。這種腫瘤免疫監(jiān)測主要是在癌細胞被破壞的情況下考慮的。此外，由于腫瘤免疫控制可以通過無毒機制來解釋(圖3)，作者在這里重點關注細胞因子誘導的腫瘤細胞衰老(CIS)。
眾所周知，免疫系統(tǒng)控制組織的動態(tài)平衡，從而有效地防止組織過度生長。通常情況下，免疫系統(tǒng)是用來限制癌癥的發(fā)展的，因為惡性腫瘤細胞會表達不同于正常細胞的標志(即腫瘤抗原)，從而允許通過免疫細胞識別并破壞這些細胞。如果這種癌癥免疫監(jiān)控失敗，腫瘤的形成和進展將進入癌癥免疫編輯的過程，該過程包括三個階段：(i)消除、(ii)平衡和(iii)逃逸。首先，癌細胞的清除是通過NKs、CD8+CTL或中性粒細胞的細胞毒機制實現的。除了直接殺死腫瘤細胞外，誘導衰老是另一種(無毒的)防止腫瘤生長的方法。一般來說，衰老被定義為一種永久性的或持久的生長停滯狀態(tài)，可由多種刺激誘導，包括DNA損傷、致癌因素、化療藥物或細胞因子。盡管衰老被認為是一種強大的抗癌機制，但其也可能伴隨著SASP的形成。這種SASP含有許多促炎因子，如細胞因子(如IL-6)和趨化因子(如CCL2)，根據具體情況，這些因子可(i)加強細胞的衰老狀態(tài)，(ii)誘導鄰近細胞的“旁觀者”衰老，(iii)促進衰老細胞的免疫監(jiān)視，或(iv)促進癌癥的進展。近年來，科學家們已經發(fā)現不同免疫細胞產生和分泌的細胞因子在誘導衰老中的作用與衰老細胞所釋放的成分具有相似的作用。
TME中的衰老誘導作用
作者在這里集中描述CIS，包括調節(jié)這種細胞反應的分子機制及其調控。除了上面解釋的衰老的一般概念外，作者在圖4中簡要總結了細胞衰老的最重要的特征。
一種非常特殊的治療衰老誘導形式是CIS。大約10年前，在RIP-Tag2小鼠模型中，利用TAA特異性和非細胞毒性Th1細胞進行靶向免疫治療，發(fā)現了CIS。TAG-Th1細胞過繼轉移到荷瘤RIP-Tag2小鼠體內可誘導體內衰老，從而阻止腫瘤的進一步發(fā)展。這種治療反應只有在INF-γ和TNF存在的情況下才能實現。通過使用TNR受體1(Tnfr1)或信號轉導和轉錄激活劑1(STAT1)的基因敲除小鼠，證明了不受干擾的細胞因子信號對CIS的重要性。
從荷瘤小鼠胰腺分離的胰島和β-癌細胞的體外研究揭示了其潛在的分子機制。在體內，T細胞治療導致衰老相關的重要標志物表達上調(例如，p16，組蛋白3賴氨酸殘基9的三甲基化(H3K9me3)，以及核染色磷酸化異染色質蛋白1伽馬(Hp1γ))，和增殖標志物Ki-67的表達減少。在體外直接使用重組細胞因子INF-γ和TNF也得到了類似的結果。細胞因子治療也應用于其他癌癥實體(鼠和人)，并通過兩種細胞因子的組合誘導衰老。
在此背景下，另一項研究揭示了細胞衰老和TME的關系，這取決于用于Th1細胞過繼轉移的給藥途徑。雖然在荷瘤的RIP-Tag2小鼠體內，經腹腔注射(i.p.)、靜脈注射(靜脈注射)應用的TAA-Th1細胞幾乎相同，但靜脈注射可增強腫瘤細胞的衰老誘導作用。轉移的CD4+T細胞誘導的抗腫瘤反應還伴隨著TME免疫結構的變化，表現為B細胞和DC的募集，CD8+T細胞的侵襲減少，巨噬細胞耗竭。
除RIP-Tag2模型之外，Th1細胞及其相關的效應細胞因子（INF-γ和TNF）也可以誘導衰老。在人源化NSG小鼠接受人橫紋肌肉瘤細胞系A204的腫瘤移植和NHS-IL12構建的免疫治療的模型中也發(fā)現類似的情況。NHS-IL12是一種融合蛋白，由針對壞死細胞組蛋白的抗體和IL-12的功能域組成，IL-12是一種能夠介導INF-γ驅動的細胞因子。該療法得到了重組IL-2和IL-7的進一步驗證，并有效地誘導了肉瘤荷瘤小鼠的抗腫瘤免疫。異種移植瘤的腫瘤緩解和長期存活不僅是由于癌細胞中發(fā)現的免疫介導的衰老誘導，還因為肌源性分化的誘導。
并且該組還發(fā)現NHS-IL12治療與局部腫瘤照射相結合，提高了存活率和全身癌癥控制。這種治療方案增加了由于輻射引起的壞死細胞的比例，從而增強了腫瘤內的免疫力。同樣，在人源化肉瘤荷瘤小鼠中，腫瘤細胞衰老和分化都是體內治療的主要結果。通過分析不同的人類癌細胞株，這種由T細胞驅動的抗腫瘤反應也在體外重現。這種潛在機制已經被確定為依賴于Th1細胞分泌的細胞因子INF-γ和TNF。因此，CIS可以由新的治療方法產生。例如，將放射治療與免疫治療聯(lián)合。在基于細胞的免疫治療的背景下，最近也顯示γδT細胞具有良好的抗腫瘤活性。研究表明，IL-2、IL-12和IL-18等細胞因子對γδT細胞的非T細胞受體依賴性刺激增強了它們的抗腫瘤能力。這是因為γδT細胞不僅通過顆粒酶或穿孔素等細胞毒性因子誘導細胞凋亡，而且還通過產生INF-γ和TNF來誘導腫瘤細胞衰老。一項對來自結直腸癌患者的腫瘤樣本的研究顯示，在癌細胞擴散到腹膜期間，免疫細胞在TME中的滲透發(fā)生了改變。與原發(fā)腫瘤相比，轉移性病變的細胞增殖減少，衰老標志物增強。一方面，促血管生成因子如血管內皮生長因子A的存在以及B細胞和濾泡Th細胞的增加促進了新生血管的形成，另一方面，NK細胞通過上調INF-γ和TNF的水平對腹膜癌進行免疫監(jiān)視，包括誘導癌細胞衰老。
在細胞培養(yǎng)方面。不同的報告--包括作者自己的工作--可能表明：與某些免疫細胞釋放這些因子的作用相比，直接應用細胞因子具有類似的衰老誘導作用。雖然大多數報道集中在INF-γ和TNF單獨或聯(lián)合介導的作用，但其他細胞因子也與誘導衰老有關。有趣的是，CIS在其他類型的細胞（非腫瘤）中也有描述。例如，體外培養(yǎng)的膽管上皮細胞經促炎細胞因子INF-β、INF-γ或TNF處理后的衰老依賴于共濟失調毛細血管擴張突變(Atm)通路的激活。當細胞因子或H2O2處理誘導氧化應激時，ATM激酶被磷酸化，進而觸發(fā)p53的激活和p21的下游表達，最終介導衰老。與INF-β的暫時刺激不同，成纖維細胞長期暴露于這種細胞因子會導致ROS觸發(fā)的DNA損傷反應和依賴于P53的衰老誘導。
內皮細胞長時間暴露在INF-γ下會觸發(fā)P53介導的DNA損傷反應而誘導衰老。另外，由于氧化應激和β?lián)p傷的積累，體外處理的人臍靜脈內皮細胞(HUVECs)衰老相關DNA半乳糖苷酶(SA-β-GAL)活性增加，并形成G0/G1期停滯。細胞周期停滯是通過上調P53及其下游靶點p21的蛋白水平來實現的。在原代人類黑素細胞中，在INF-γ持續(xù)處理后也產生了類似的表型。Wang等人在這樣的黑素細胞中檢測到ROS的積累，并伴隨著活力的喪失、細胞凋亡以及衰老。觀察到的G1期細胞周期停滯是由p21蛋白表達增加所介導的，基本上需要Janus Kinase(JAK)2和STAT1介導的功能性INF信號。衰老黑素細胞的表型進一步表現為形態(tài)和色素改變、SA-β-GAL活性增強、IL-6和熱休克蛋白-70的分泌。Huback ova等人。進一步從分子水平分析了INF-γ對人和小鼠不同細胞類型的誘導作用。除了一般的方面，如氧化應激和DNA損傷的形成，INF-γ(在某些情況下也包括TNF)誘導衰老歸因于潛在的TGF-β/smad信號。在機制上，細胞因子通過激活JAK/STAT信號通路和分泌TGF-β以自分泌和旁分泌的方式誘導NADPH氧化酶NOX1和NOX4(其中NOX4起主要作用)。腺嘌呤核苷酸轉位酶2(ANT2)的抑制進一步促進了ROS的積累和遺傳毒性應激，最終導致CIS。
雖然細胞因子如INF-γ或TNF最初并不被用作衰老誘導劑，但研究表明，含有這些因子的SASP的形成可以通過旁分泌信號在鄰近細胞中誘導衰老。對于化療藥物多西紫杉醇(DTX)或細胞因子誘導的衰老，也分析和比較了這種“旁觀者”效應。使用小鼠細胞系B16F10(黑色素瘤)和TC-1(病毒轉化的肺上皮細胞)，結果表明DTX在這兩種類型的細胞中都能誘導p21介導的衰老程序，其中還包括能夠誘導“旁觀者”效應造成衰老的SASP的形成。有趣的是，INF-γ和TNF的細胞因子組合并不能永久性地阻止癌細胞。由于只有B16F10細胞對最初的處理有反應，例如通過上調p21和其他標記物，也證明了這些細胞在停止細胞因子后又開始生長。此外，細胞因子處理的B16F10細胞在體內形成腫瘤，缺乏誘導衰老的能力。
Funck等人已報道通過先天免疫細胞的相互作用誘導人類黑色素瘤細胞衰老。根據觀察到I期黑色素瘤以非經典單核細胞(即slanMo)聚集為特征，而III期黑色素瘤表達更多的NK，實驗分析了它們之間的相互作用。結果表明，NK細胞的遷移是對含有CXCL8(也稱為IL-8)的slanMo細胞培養(yǎng)上清的反應。兩種細胞共培養(yǎng)可誘導產生INF-γ和TNF（尤其是在Toll樣受體配體刺激下）。在Toll樣受體配體刺激下產生的高水平的細胞因子能夠誘導各種黑色素瘤細胞系的衰老，并進一步伴隨著SASP的表達。因此，作者想要通過天然免疫防御(這里以slanMo和NKs的相互作用為代表)形成具有衰老誘導特性的TME。除了黑色素瘤，INF-γ和TNF對其他腫瘤也有誘導衰老的作用。例如，在不同的乳腺癌細胞系中，觀察到這些Th1細胞細胞因子的組合以劑量依賴性地方式誘導衰老。此外，對人表皮生長因子受體2(HER2)活性的抑制(通過靶向敲除或使用單抗)增強了細胞因子介導的反應，其表現為誘導腫瘤細胞衰老和凋亡。雖然INF-γ和TNF在三陰性乳腺癌細胞中只誘導了很小的反應，但與表皮生長因子受體(EGFR)抑制劑聯(lián)合治療能夠克服這些局限性。在分子水平上，細胞因子通過絲氨酸和酪氨酸的磷酸化激活轉錄因子STAT1，而STAT3的活性降低。
Kandhaya-Pillai等人還強調了STAT蛋白的重要性。在他們的研究中，單獨的TNF能夠誘導人臍靜脈內皮細胞衰老，其特征是永久性生長停滯，SA-β-GAL活性增加以及p16和p21的表達。TNF處理進一步導致ROS的產生和DNA持續(xù)損傷的損傷。有趣的是，這個由TNF介導的衰老程序包括誘導INF的基因表達，以及激活自分泌和依賴于STAT的反饋環(huán)路，以增強細胞因子的分泌。這一過程涉及到JAK/STAT通路中的信號分子STAT1和STAT3的活性。但是，使用JAK抑制劑的實驗并未阻止生長停滯的誘導，但改變了細胞對TNF的反應。人們還發(fā)現，其他免疫細胞及其細胞因子也能誘導衰老，如Th17細胞和IL-17，甚至最近發(fā)現的IL-32亞型θ。關于不同模型、細胞因子和誘導反應的概述如表1所示。
表1.描述細胞因子介導的衰老誘導的模型系統(tǒng)概述。
除了細胞因子的直接作用外，免疫介導的癌癥控制和衰老誘導也可以通過使用免疫檢查點抑制劑來實現和加強。雖然針對LAG-3和PD-L1的抑制劑足以誘導腫瘤細胞衰老，但與過繼轉移TAA-Th1細胞相結合，進一步增強了這一效應。這些發(fā)現清楚地表明，干擾某些免疫細胞(即LAG-3)或腫瘤細胞(即PD-L1)上的調控因子，能夠恢復抗腫瘤反應。最近的報告進一步顯示了免疫檢查點阻斷(ICB)在治療小鼠淋巴瘤模型時對其他類型細胞產生的影響。例如，用于ICB的抗體對免疫細胞有良好的影響：T細胞的功能得到改善(例如，通過其細胞因子的產生)。而NK細胞也有助于延緩腫瘤進展，因為在ICB治療后，NK細胞的數量和其產生的INF-γ增加。因此，ICB控制腫瘤發(fā)展是由T細胞和NK細胞主導的，T細胞和NK細胞產生導致腫瘤細胞衰老的效應細胞因子。此外，ICB對DC也有影響：在T細胞和NK細胞產生的INFγ作用下，腫瘤浸潤性DC表達更多的共刺激分子和更高的IL-12/IL-10比值。這有利于T細胞發(fā)揮免疫作用。雖然ICB通常與改善療效有關，而且許多癌癥患者已經從中受益，但治療反應仍然存在差異，這取決于幾個因素，例如TME和免疫系統(tǒng)的改變，包括免疫衰老的發(fā)生。
衰老誘導不僅限于癌細胞，也可能發(fā)生在免疫細胞中。檢查點抑制療法依靠T細胞作為抗癌的主要參與者。然而，免疫治療的效率在不同的腫瘤和腫瘤部位之間差異很大，盡管在大多數腫瘤中，有大量的淋巴細胞滲透。免疫治療的效率不同有四個可能的原因：耐受性、失能、耗竭或衰老。雖然大量研究涉及耐受、失能或耗竭，但對TME中T細胞衰老的了解很少。原始CD8+T細胞必須由表達表面標志CD70和CD80/CD86的DC激活。CD70和CD80/CD86與T細胞表面的CD27和CD28受體結合，為T細胞的有效激活提供共刺激信號。衰老的T細胞會下調或丟失CD27和CD28受體。在幾項研究中，與年輕人的CD8+T細胞相比，老年人的CD8+T細胞的CD28表達顯著降低。與此同時，衰老的T細胞開始表達NK細胞相關受體，如自然殺傷細胞2 D(NKG2D)、殺傷細胞免疫球蛋白樣受體(KIRS)、CD56、CD57或CD94。衰老的T細胞似乎進入一種介于適應性免疫和先天免疫之間的狀態(tài)，這種狀態(tài)是衰老的T細胞所特有的。與衰老相反，耗竭T細胞只表達CD28家族的抑制受體，如PD-1和CTLA-4，以及檢查點抑制分子，如Tim-3或Lag-3，但不表達NK細胞相關受體。雖然失能和耗竭的T細胞代謝活性低下，但衰老的T細胞是代謝活性很高的。衰老的T細胞與促炎細胞因子（INF-γ或TNF）一起產生SASP。
衰老的T細胞在TME中表現出不同的作用，既可以產生免疫抑制的作用又可以起到抗腫瘤的作用。在乳腺癌患者中，殺傷細胞凝集素樣受體G1(KLRG-1)+CD57+CD4+和CD8+衰老的T細胞產生更多的效應細胞因子、顆粒酶B和穿孔素，在外周血和腫瘤中積聚。與KLRG-1+CD57+CD4+衰老Th細胞在乳腺癌患者中的作用相反，有研究表明，腫瘤來源的γδT細胞可以誘導CD4+T細胞和DC細胞衰老。衰老的T細胞和DC一起抑制了惡性乳腺癌細胞的免疫反應?？刂芓細胞衰老的一個重要信號通路是p38絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)通路。由于衰老的T細胞下調共刺激分子CD27和CD28，p38MAPK的激活不能由這些因素誘導，必須由促炎細胞因子如IFN-γ和TNF誘導。衰老T細胞的免疫抑制活性還出現在肺癌、結直腸癌、卵巢癌、頭頸癌、黑色素瘤、子宮內膜癌和多發(fā)性骨髓瘤中?？偠灾茖W家們認為TME內T細胞衰老幫助癌細胞逃避消除而促進腫瘤發(fā)生。
衰老細胞的免疫監(jiān)測
免疫系統(tǒng)的內源性監(jiān)視不僅限于腫瘤，它還能夠檢測和消除衰老細胞。在組織修復中，衰老細胞產生趨化因子，吸引免疫細胞，從而消除衰老細胞，促進組織修復。盡管衰老的癌細胞也會產生和分泌類似的趨化因子，但吸引的免疫細胞無法消除衰老的癌細胞，于是衰老的癌細胞在腫瘤內積聚。免疫細胞未能清除衰老的腫瘤細胞的原因還不清楚。Van Deursen的研究認為：只有p53/p21誘導衰老才會導致SASP吸引巨噬細胞。對于免疫監(jiān)測，趨化因子CXCL14是必需的。這種趨化因子是p21誘導的SASP的一部分。由于幾種癌癥類型含有p53突變，而這些腫瘤細胞的衰老誘導只能通過p16發(fā)生，這可能是免疫細胞未能清除衰老癌細胞的原因之一?；及┌Y的風險在60歲以上的人中上升，然后在85歲以上的人中下降，這可能是由于增殖潛力的大幅降低。癌癥是一種與年齡相關的疾病，其中最重要的因素之一是衰老和功能失調的免疫細胞，如T細胞。T細胞老化有幾個分子特征，包括線粒體功能障礙、遺傳改變、全譜減少、幼稚-記憶失衡、缺乏可塑性、炎癥。衰老的T細胞獲得一種帶有促炎細胞因子的SASP，如TNF和骨橋蛋白。在腫瘤免疫反應中，TIL起著重要作用。在三陰性乳腺癌模型中顯示，針對CTLA-4和PD-L1的ICB在老年小鼠中由于免疫功能障礙而效率較低。因此，免疫老化是影響癌癥治療策略和老年患者衰老細胞免疫監(jiān)測的另一個因素。最近，針對衰老細胞表面蛋白的嵌合抗原受體(CAR)的T細胞治療效果被證明。在與尿激酶型纖溶酶原激活物受體(UPAR)接觸后，這些CAR-T細胞可以有效地清除衰老細胞，從而改善一些與衰老相關的病理條件。這種工程免疫細胞的使用可能是一種很有前途的策略。
結論與展望
衰老被認為是一種腫瘤抑制機制，起到了阻止癌癥形成的作用。然而，實驗證據表明，逃逸機制是存在的，逃逸為細胞生長停滯提供了一個出口。衰老誘導為癌癥的輔助治療提供了另一個機會。這一抗癌概念的一部分是CIS通過免疫介導的腫瘤控制，以及消除衰老細胞的衰老免疫監(jiān)控。由于這種治療干預措施會影響癌細胞和周圍的微環(huán)境，現在大家廣泛研究如何選擇性地清除衰老細胞。特別是，仍在興起的衰老藥物領域，通過使用諸如Bcl2抑制劑之類的化合物或甚至應用修飾的免疫細胞(例如，衰老CAR T細胞)來實現對衰老細胞的靶向清除，增加了誘導衰老治療的可行性。這種治療方案將首先通過建立衰老屏障來阻止癌癥進展，然后有控制地移除衰老細胞，以防止SASP的有害影響和潛在的復發(fā)風險。
參考文獻：
Rentschler M, Braumüller H, Briquez PS, Wieder T. Cytokine-Induced Senescence in the Tumor Microenvironment and Its Effects on Anti-Tumor Immune Responses. Cancers 2022;14(6):1364
