综述:免疫衰老在癌症免疫治疗中的双重作用

《Frontiers in Immunology》:Dual roles of immunosenescence in cancer immunotherapy

【字体: 时间:2026年03月06日 来源:Frontiers in Immunology 5.9

编辑推荐:

  这篇综述深入剖析了肿瘤微环境中免疫细胞衰老的双重调控角色。文章系统阐述其作为肿瘤发生标志物(功能衰退、抗肿瘤免疫受损)和潜在治疗靶点的两面性,梳理了衰老的分子标志物(如p16/p21)、诱导机制(DNA损伤、慢性炎症等),及其在不同免疫细胞(T/B/NK/巨噬细胞等)中的特征。重点探讨了衰老细胞通过SASP促进肿瘤与获得NK样细胞毒性抑制肿瘤的矛盾现象,并总结了靶向策略(如Senolytics、代谢重编程调控)。为开发逆转免疫衰老、增强免疫治疗效果的新疗法提供了关键见解。

  
肿瘤微环境中,浸润免疫细胞的衰老是肿瘤发生的一个标志,表现为功能衰退和抗肿瘤免疫严重受损。越来越多的证据表明,免疫衰老不仅是肿瘤微环境中的一个重要生物学现象,更是一个具有双重调控潜力的治疗靶点。这篇综述旨在阐明免疫细胞衰老在癌症免疫治疗中的特定双重角色。
免疫衰老的发展
免疫衰老是指免疫细胞在慢性刺激下逐渐丧失增殖能力并进入静止状态的过程。与体细胞衰老不同,这是一个独特且复杂的过程,涉及与年龄相关的胸腺退化以及由长期抗原暴露驱动的T细胞耗竭。衰老本身会引发一种慢性的、低度炎症状态,称为“炎性衰老”,这反过来又可诱导T细胞、B细胞和NK细胞等多种免疫细胞衰老,形成加速免疫衰退的恶性循环。有趣的是,最近研究发现衰老的T细胞可以 acquire 类似NK细胞的抗肿瘤细胞毒性,这凸显了免疫衰老的双重调控作用。鉴于其复杂性,解析其分子网络将有助于:制定逆转免疫衰老的联合策略,以及发现基于衰老清除的新型治疗靶点。
免疫细胞衰老的特征与机制
  • 分子标志物:P16和P21是已确立的细胞衰老标志物,通过抑制细胞周期蛋白依赖性激酶来发挥作用。CD57可作为人类T细胞和NK细胞终末分化和复制性衰老的关键标志物。KLRG1是另一个与免疫衰老相关的重要标志物。
  • 诱导机制:不可修复的DNA损伤积累是驱动细胞衰老的核心机制。过量的活性氧是DNA损伤和细胞衰老的主要诱导因素。内质网应激和未折叠蛋白反应显著促进了免疫细胞衰老。此外,慢性炎症通过促炎细胞因子释放驱动免疫细胞功能衰退和衰老。值得注意的是,具有DNA损伤作用的化疗可提前诱导衰老。
免疫细胞衰老在肿瘤发展中的作用
在肿瘤微环境中,T细胞的功能衰退(特别是耗竭和衰老)是限制免疫治疗效果的关键因素。尽管耗竭和衰老的T细胞都表现出效应功能受损,但它们在起源、发展路径和分子调控上存在根本差异。研究表明,衰老的免疫细胞在肿瘤进展中表现出双重功能:(1) 促肿瘤作用:驱动炎症和抑制免疫反应;(2) 保护作用:增强抗肿瘤免疫力。因此,剖析细胞衰老在不同癌症类型和疾病阶段中的情境依赖性功能,对于开发靶向治疗策略至关重要。
肿瘤诱导的免疫衰老
肿瘤采用多种策略来失调T细胞的葡萄糖和脂质代谢,从而抑制抗肿瘤免疫。肿瘤源性调节性T细胞可通过竞争性消耗葡萄糖、高糖酵解以及诱导肿瘤微环境中树突状细胞和T细胞衰老来增强免疫抑制。此外,肿瘤细胞自身增加的葡萄糖/谷氨酰胺摄取会导致营养耗竭和代谢物积累。研究表明,调节性T细胞和各种肿瘤细胞(如乳腺癌、黑色素瘤、结肠癌等)可通过肿瘤源性代谢物(如环磷酸腺苷、吲哚胺2,3-双加氧酶、腺苷和乳酸)诱导T细胞衰老以逃避免疫监视。肿瘤源性外泌体携带的RNA、DNA、脂质、蛋白质和代谢物可关键性地调节肿瘤/免疫细胞,并维持缺氧、免疫抑制的微环境。例如,tEV递送的PD-L1可通过激活CREB/STAT轴诱导T细胞脂质代谢重编程,系统性驱动衰老和免疫抑制。这些过程共同损害了T细胞的抗肿瘤功能并促进免疫逃逸。
衰老T细胞:表型特征与分子驱动因素
T细胞衰老是免疫系统老化的一个关键方面。随着年龄增长,T细胞组成和功能发生系统性改变,其特征是:幼稚T细胞群减少;终末分化的CD27-CD28-记忆T细胞扩增;幼稚T细胞与记忆T细胞比例失衡。这些细胞表现出衰老样特征,包括增殖缺陷、端粒缩短、端粒酶活性抑制以及衰老标志物(CD57, KLRG1, γH2AX)上调。同时,关键的T细胞受体信号分子下调,而NK受体呈现失调性上调。
然而,衰老的T细胞不仅仅是功能缺陷的终末群体。矛盾的是,它们在肿瘤进展中表现出双重功能:(1) 肿瘤抑制作用:衰老的免疫细胞可通过增强肿瘤细胞清除来抑制肿瘤发展;(2) 保护性证据:在转移性B16黑色素瘤模型中,老年小鼠(≥30周龄)的肺转移被显著抑制。这表明老龄效应CD8+T细胞可能获得先天的NK样功能(如抗原非依赖性细胞毒性),从而在衰老宿主体内促进抗肿瘤免疫。
此外,来自衰老免疫细胞的衰老相关分泌表型通过慢性炎症和免疫抑制推动肿瘤进展。关键机制包括:直接免疫抑制(下调共刺激受体,上调抑制性标志物,减少效应分子);细胞因子介导的扩增(上调的炎性细胞因子建立免疫抑制性肿瘤微环境);旁分泌细胞功能障碍(IL-10/TGF-β分泌增强直接损害Th1、Th17、CD8+T细胞和树突状细胞);免疫抑制细胞扩增(SASP介质驱动Tregs和MDSCs在肿瘤微环境中的浸润和扩增);以及内在的T细胞失调(即使没有刺激,衰老的幼稚T细胞也表现出干性丧失和功能受损的过早分化)。
衰老B细胞、NK细胞、巨噬细胞、中性粒细胞和树突状细胞
  • B细胞:衰老导致B细胞数量减少,SA-β-gal活性和SASP增加,IL-6和TNF-α分泌升高,但对外源抗原的反应性及抗体产生能力下降。在肝细胞癌模型中,表达T-bet的年龄相关B细胞积极促进三级淋巴结构扩张。
  • NK细胞:衰老影响NK细胞亚群分布和功能。老年人CD56brightNK细胞对IL-2的反应能力受损,而CD56dim亚群扩增。尽管循环NK细胞的总细胞毒性可能不变,但每个细胞的细胞毒功能因激活受体表达减少而受损。小鼠模型显示NK细胞衰老轨迹与人类存在显著差异。
  • 巨噬细胞:衰老巨噬细胞糖酵解和线粒体氧化磷酸化显著下调,进入能量耗竭状态,吞噬和抗原呈递能力受抑制,常在肿瘤微环境中表现出免疫抑制特性。衰老与Toll样受体表达减少、抗原呈递机制成分(如MHC II类分子、CD86)水平降低相关。然而,衰老巨噬细胞的炎性细胞因子产生增加。CD38是衰老样巨噬细胞中高表达的有用生物标志物。
  • 中性粒细胞:生理性衰老对循环中性粒细胞数量或主要表面标志物表达无显著影响,但会引起多种功能损伤,如吞噬能力降低、趋化迁移受损、细胞凋亡增加和TLR信号失调。老年小鼠肿瘤微环境中促肿瘤的N2肿瘤相关中性粒细胞浸润水平显著更高,加速肿瘤生长。
  • 树突状细胞:DC功能随年龄增长而受损,抗原呈递功能显著下降,对淋巴的趋化性减弱。衰老的常规DC在受外源抗原刺激时,促炎细胞因子分泌减少,导致T细胞反应减弱。浆细胞样DC对病毒感染的IFN-α分泌能力也显著降低。衰老DC与NK细胞等其他免疫细胞的相互作用也出现功能障碍。
靶向T细胞衰老的策略
  • 直接清除衰老细胞
    • 药物性衰老细胞清除剂:如Navitoclax可逆转肿瘤微环境中的髓源性免疫抑制,在体外清除衰老髓系细胞可恢复CD8+T细胞增殖,在体内可克服免疫治疗耐药。Dasatinib + Quercetin组合可靶向衰老细胞中的促生存通路。
    • 免疫学方法:如CD153疫苗接种可诱导持久免疫,防止衰老T细胞在脂肪组织中积聚;uPAR特异性CAR-T细胞可有效清除衰老细胞。
  • 靶向衰老诱导与逆转
    • TLR8激动:激活Tregs上的TLR8可破坏Treg介导的效应T细胞衰老诱导,并逆转其免疫抑制功能。
    • 通过抑制BFAR恢复组织驻留记忆T细胞功能:BFAR基因敲除或使用其特异性小分子抑制剂iBFAR2可有效恢复老龄CD8+T细胞的抗肿瘤功能,并与抗PD-1抗体疗法产生协同效应。
    • 调节mTOR活性改善免疫衰老:雷帕霉素等mTOR抑制剂可降低CD3+T细胞中p16和p21的表达,表明其具有减轻T细胞免疫衰老的潜力。
  • 调节脂质代谢紊乱以改善T细胞衰老和治疗耐药
    • 肿瘤细胞破坏效应T细胞的脂质代谢稳态,诱导细胞衰老。关键机制涉及ILT4介导的衰老、cPLA2α依赖性通路以及tEV/PD-L1信号传导。靶向这些通路(如ILT4抑制、cPLA2α靶向、破坏tEV信号)可改善T细胞功能,增强免疫治疗效果。
靶向巨噬细胞衰老
衰老相关分泌表型可重塑巨噬细胞表型和功能,驱动肿瘤相关巨噬细胞向肿瘤微环境募集,促进血管生成、免疫抑制和治疗耐药。BRD4被确定为巨噬细胞衰老的关键调节因子,其药理抑制或敲低可下调SASP因子表达,减轻衰老巨噬细胞的病理脂质积累,并逆转其促肿瘤功能。槲皮素作为一种SASP调节剂,可显著抑制SASP成分,抑制巨噬细胞衰老。
结论
衰老免疫细胞与肿瘤发展之间的关系涉及多方面的双向相互作用。免疫衰老细胞可能通过多种途径促进肿瘤发生和进展,而肿瘤微环境因素又通过细胞因子/外泌体分泌加速免疫细胞衰老。免疫衰老在肿瘤学中表现出双重功能:在特定情境下具有抗肿瘤潜力,而在其他情境下则抑制T细胞并促进肿瘤生长。因此,理解这种复杂的情境依赖性角色对于制定个性化的癌症治疗计划至关重要。靶向免疫衰老(如复兴策略、精准衰老治疗)为癌症免疫治疗开辟了新前沿,有望改善生存结果和生活质量,同时减少治疗相关毒性。
相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博

知名企业招聘

热点排行

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号