本文刊登于《现代妇产科进展》2025年第34卷第12期
引用本文:巫旭珍,高嘉鸿,金平.基质胶原重塑与妇科肿瘤免疫微环境调控的研究进展[J].现代妇产科进展, 2025,34(12):949-752
DOI:
10.13283/j.cnki.xdfckjz.2025.12.010
作者:
巫旭珍,高嘉鸿,金平
单位:
南方医科大学妇女儿童医学中心深圳市妇幼保健院妇科
通信作者:金平
摘 要
基质胶原作为细胞外基质的主要成分,其结构及功能上的动态演变在妇科肿瘤的发生发展中扮演着至关重要的角色。妇科肿瘤在胶原代谢及免疫微环境调控方面展现出显著的差异性,针对胶原合成与交联相关信号通路的干预措施,已成为提升免疫治疗效果的关键研究方向。本文全面梳理基质胶原重塑在妇科肿瘤免疫微环境中的作用机制及临床研究进展,并探讨多组学整合分析及靶向联合治疗的未来发展趋势,为相关领域进一步研究提供理论基础。
妇科肿瘤发病率呈现逐年上升趋势,严重威胁女性健康。细胞外基质(extracellular matrix,ECM)的主要结构蛋白是基质胶原蛋白,这种蛋白在人体各种结缔组织中普遍存在,发挥着维持组织形态与机械强度的核心作用。胶原的合成过程相当复杂,需要经历基因转录、翻译、后翻译修饰(如脯氨酰和赖氨酰的羟基化)、三螺旋结构形成以及胞外分泌后的胶原纤维组装等多个环节。这一过程的精确调控对胶原纤维的形成及组织功能具有决定性意义,任何步骤的异常都可能导致组织发育缺陷或引发病理变化[1]。在肿瘤的进展过程中,基质胶原通过降解、沉积、再分布,不但调节肿瘤细胞的增生、分化、侵袭、迁移,而且对肿瘤免疫微环境起着重要调节作用[2]。多个研究证实,基质胶原不只影响免疫微环境中免疫细胞的分布,还影响其浸润和功能,最终造成肿瘤免疫逃逸。本文现将基质胶原重塑在妇科肿瘤免疫微环境中的作用机制及临床研究进展综述如下。
1 基质胶原重塑的分子机制及其在妇科肿瘤中的表现
1.1 胶原纤维的结构变化及其调控机制 胶原纤维作为ECM的关键组成部分,其结构特征包括密度、排列方向以及交联程度,对肿瘤微环境的力学特性产生决定性影响。在妇科肿瘤中,基质胶原纤维的异常重塑会显著改变组织硬度与机械信号传导,加速肿瘤细胞的侵袭与扩散。胶原交联酶LOX家族蛋白通过加速胶原纤维的交联过程,提高基质刚度,而且加剧肿瘤的机械压力和侵袭性,而基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases,MMPs)通过降解胶原帮助肿瘤细胞穿越基质进行迁移。MMPs的激活与胶原降解之间的失衡,是肿瘤基质重塑的一个显著标志[3]。另外,基质中的成纤维细胞在肿瘤形成过程中被激活为肿瘤相关成纤维细胞(cancer-associated fibroblasts,CAFs),成为了胶原合成与重塑的主要来源。在妇科肿瘤中,胶原代谢的异常具有其独特性,基质胶原发生不同程度和形态的重塑。有研究发现,在卵巢癌中Ⅰ型胶原变粗,且分布不均匀,其中在浆液性癌中呈片段样分布,而在卵巢子宫内膜样癌及透明细胞癌中,胶原延长且平行分布[4]。在子宫内膜癌中,胶原密度更高,胶原分支更多,并且在肥胖患者病变中更为明显[5],而在子宫肉瘤中基质胶原密度降低[6]。此外,胶原蛋白及相关代谢酶的异常表达与妇科肿瘤预后紧密相关[7-8]。基质胶原纤维结构变化及所调控的酶类在妇科肿瘤进展中扮演着关键角色,它们影响着肿瘤微环境的力学特性,并推动肿瘤的进展与转移。
1.2 胶原受体介导的信号传导路径 胶原识别的核心媒介为胶原依赖性受体酪氨酸激酶盘状结构域受体(discoidin domain receptors,DDRs),它们在胶原调控信号传递过程中发挥着关键作用。DDR1在胶原识别方面具有突出作用,与胶原发生相互作用激活下游信号传递通路,进而调控肿瘤细胞增殖及免疫调节功能。如DDR1与肌球蛋白等细胞骨架蛋白产生协同作用,推动胶原纤维的排列与紧密化,参与肿瘤基质重塑过程,并对肿瘤细胞迁移与侵袭能力产生显著影响[9]。DDR1与胶原结合后能激活ERK1/2-MAPK通路,触发转化生长因子β1(transforming growth factor-β1,TGF-β1)信号,提高胶原结合整合素β1活化程度,构建正反馈胶原受体交叉调控轴,调节肿瘤细胞骨架重塑及基质间相互作用[9-10]。整合素家族受体作为另一类胶原受体,负责介导细胞与基质黏附行为,并且参与调节免疫细胞黏附与迁移过程,胶原与整合素α11β1结合能促进Ⅰ型胶原在细胞表面的组装,进而调控成纤维细胞基质沉积与信号传递过程[10-11]。胶原结合免疫抑制受体LAIR-1将抑制T细胞与自然杀伤细胞活性,促进肿瘤免疫逃逸现象的出现,胶原介导的免疫抑制机制在妇科肿瘤免疫微环境中具有显著的临床价值[12]。在妇科肿瘤中,胶原受体信号通路构成复杂网络系统,进而调控肿瘤细胞与免疫细胞间的相互作用,对肿瘤免疫状态及临床预后产生深远影响。
1.3 胶原重塑与肿瘤免疫细胞功能的关联 免疫细胞的浸润会因胶原纤维的密度与结构产生物理阻碍,高密度且高度交联的胶原基质会限制免疫效应细胞,特别是CD8+T细胞的空间迁移,形成肿瘤免疫的“冷”区域,降低免疫治疗的效果[13]。胶原介导的信号能够诱导T细胞耗竭,并促使免疫抑制性巨噬细胞(M2型)发生极化,进而形成免疫抑制性的微环境。胶原与整合素的结合信号可以激活特定的下游通路,促进M2型巨噬细胞的极化,使其分泌免疫抑制因子,进而抑制抗肿瘤的免疫反应[12-14]。不仅如此,胶原重塑还会影响细胞因子和趋化因子的分布,改变免疫细胞功能状态的空间分布,进一步调节免疫应答的效能[11]。在妇科肿瘤领域,最新研究揭示胶原与免疫细胞的相互作用是调控免疫微环境的关键因素,胶原受体DDR1和整合素α11β1参与基质重塑过程,并且调控免疫细胞的活化与浸润,影响肿瘤免疫逃逸和抗肿瘤免疫[10-11]。
2 妇科肿瘤中基质胶原重塑与免疫微环境的特异性表现
2.1 卵巢癌中的胶原重塑特征及免疫调控 卵巢癌作为妇科恶性肿瘤中致死率最高的肿瘤,其肿瘤微环境中的基质胶原展现出显著的异常重塑特征。研究人员借助二次谐波成像技术,系统地揭示了卵巢癌组织中胶原纤维的三维分布格局及其形态学特点。他们创建了一个全新的定量参数“局部覆盖率”,并配合整体密度分析,能精准区分正常组织、良性病变以及恶性组织,这表明胶原在肿瘤发展进程中扮演着关键生物标志物的角色[15]。不仅如此,胶原的异常沉积与交联会显著提升肿瘤组织的硬度,为肿瘤细胞侵袭提供机械支撑,而且还能增强其转移能力。高度交联的胶原结构就能构筑起免疫逃逸的物理屏障,限制肿瘤浸润淋巴细胞(tumor infiltrating lymphocytes,TILs)的合理分布与功能发挥,削弱机体的抗肿瘤免疫应答[16]。
在免疫细胞动态变化过程中,调节性T细胞(regulatory T cells,Tregs)以及髓系抑制性细胞(myeloid-derived suppressor cells,MDSCs)在胶原重塑微环境中表现出显著的增殖和活化态势,这些具有免疫抑制功能的细胞群体释放免疫抑制性介质并促进细胞外基质重构,进一步强化了肿瘤免疫逃逸机制[11-17]。从分子层面深入分析,UGDH等关键基因的表达调控能影响肿瘤干细胞所维持的纤维炎症性微环境,调控胶原合成与降解过程,改变肿瘤微环境的免疫构成功能特征,成为潜在的治疗靶点[17]。针对基质胶原重塑的靶向治疗策略正被广泛研究,包括抑制胶原合成酶,阻断胶原纤维交联药物联合免疫调节剂组合疗法,期望借助重塑胶原结构来提升免疫渗透能力,增强化疗及免疫治疗效果[18-19]。在卵巢癌中,基质胶原异常表达与重塑现象直接影响肿瘤细胞的生物力学特性,同时调节免疫细胞的分布与功能,而且深度参与肿瘤免疫微环境的构建过程。
2.2 宫颈癌中的胶原代谢与免疫微环境调节 在宫颈癌发展过程中,胶原代谢系统出现显著失衡,具体表现为合成与分解过程发生紊乱,进而破坏肿瘤基质的结构完整性及其正常功能。利用单核RNA测序技术与蛋白质组学手段对晚期宫颈癌组织进行系统分析,包括COL12A1、COL5A1、COL4A1及COL4A2在内的多种胶原蛋白表达水平呈现明显上升趋势[20],COL5A1过表达还与子宫内膜癌不良预后相关[21]。HPV感染作为宫颈癌形成的主要诱因,不仅启动了肿瘤发生过程,而且调控胶原重塑来帮助实现免疫逃逸。不仅如此,HPV病毒所编码的蛋白分子能够干扰基质成分的表达及分泌过程,扰乱了胶原降解酶与合成酶之间的平衡状态,进而重塑了肿瘤微环境,抑制了有效免疫细胞的正常浸润,协助肿瘤细胞成功逃避免疫系统的监视机制[22-23]。这充分证明胶原成分在肿瘤进展以及免疫微环境调节方面扮演着至关重要的角色。
胶原相关受体的信号传导途径包括整合素及其胶原结合蛋白,能触发下游细胞内部的信号级联反应,提高肿瘤细胞对免疫攻击的抵抗力。这些信号通路在调控免疫抑制性细胞的招募与活化方面发挥作用,有助于Tregs和髓系抑制性细胞的增殖,进而构建免疫抑制性的肿瘤微环境[24]。鉴于此,将免疫疗法与胶原靶向干预相结合显示出协同增效的潜力,通过调控胶原的重塑过程,可优化肿瘤组织内免疫细胞的浸润程度及功能表现,提高免疫检查点阻断剂等免疫疗法的治疗效果。未来研究应着重阐明HPV感染与胶原代谢之间的分子互作机制,以加速胶原调控药物与免疫治疗方案的转化应用[20]。
2.3 子宫内膜癌中的胶原重塑及免疫调控机制 子宫内膜癌基质中胶原的表达模式展现出与肿瘤免疫微环境紧密相关的特性。胶原重塑过程会改变肿瘤基质的结构与力学特性,并且显著影响肿瘤相关巨噬细胞(tumor-associated macrophages,TAMs)的分化状态,异常的胶原沉积会促使TAMs向具备免疫抑制功能的M2型发生转变,而且M2型巨噬细胞所分泌的细胞因子和生长因子有助于抑制效应性免疫应答,推动肿瘤生长与转移[16]。多种胶原蛋白COL4A4、COL19A1、COL6A6、COL12A1在子宫内膜癌中表达增加,且通过促进M2巨噬细胞极化增强癌细胞的迁移和侵袭[25-26]。
胶原重塑调控细胞外基质成分,影响免疫细胞的浸润及免疫检查点分子的表达活性,还参与介导免疫逃逸机制[27-28]。由胶原所介导的免疫调节作用将明显影响免疫检查点抑制剂的治疗效果,过多胶原沉积往往与治疗耐受性相关,这表明胶原水平可作为预测免疫治疗效果的潜在生物标志物。
在子宫内膜癌的免疫微环境中,胶原蛋白的作用机制正逐步被揭示。但临床转化方面依旧面临诸多挑战,未来研究应当着重于深入解析胶原蛋白的调控信号通路,并且开发相应的靶向干预措施,借助免疫治疗手段构建多模式联合疗法,打破免疫抑制性的微环境,以有效提升治疗效果。同时构建更贴近生理状态的三维体外模型,不但有益于模拟胶原蛋白重塑对免疫细胞功能的特定影响,而且有助于推动基础研究向临床应用的顺利过渡[29]。在子宫内膜癌的研究中,胶原蛋白的重塑对肿瘤进展具有至关重要的影响,它能够调节免疫细胞的分化过程以及免疫检查点信号,胶原蛋白有望成为免疫治疗领域的一个重要研究方向。
3 靶向基质胶原重塑的免疫治疗策略及临床进展
3.1 靶向胶原合成与交联的药物开发 胶原蛋白作为(extracellular matrix,ECM)的关键组成部分,其合成与交联反应在肿瘤微环境(tumor microenvironment,TME)中发挥着至关重要的作用。通过干预胶原蛋白的生成与交联途径,进而调整肿瘤的物理特性,可显著改善肿瘤免疫微环境,并且能提升免疫疗法在临床实践中的实际效果。
LOX酶是催化胶原交联的关键酶类,其作用在于强化胶原纤维的交联程度来提升基质硬度,进而推动肿瘤细胞的侵袭与转移。在口腔鳞状细胞癌病例中,CAFs会大量表达LOX,该过程加速胶原交联以增加基质硬度。同时激活FAK磷酸化信号通路,最终促进肿瘤细胞的增殖,迁移及上皮-间质转化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)[30]。目前,LOX抑制剂被认为是干预胶原交联,优化肿瘤基质硬度与免疫微环境的潜在治疗手段。
MMPs作为胶原降解过程中的核心酶类,其调节剂在调控胶原降解与肿瘤免疫反应方面展现出显著功能。对于子宫平滑肌肉瘤而言,MMP14的表达水平呈现显著上调趋势。这有助于肿瘤细胞在低胶原密度及柔软基质环境中实现增殖与迁移,揭示MMP14作为潜在的治疗靶点的可能性[31]。
近年来,在胶原合成通路的创新小分子抗体药物研发领域取得了显著进展,非酶促糖化反应所引发的糖基化终产物(advanced glycation end products,AGEs)在ECM中的大量堆积,不仅会诱导成纤维细胞向CAFs表型转变,而且会进一步加剧胶原交联程度和基质硬度。AGE-RAGE轴所介导的整合素信号转导机制被认为是关键干预靶点,而AGE交联抑制剂ALT-711能有效阻断CAFs表型的形成[32],开发能调控胶原合成的修饰性小分子药物成为全新的研究方向。
临床试验揭示,运用胶原合成与交联药物同免疫检查点抑制剂(immune checkpoint inhibitors,ICIs)相结合的方式,能显著提高肿瘤免疫浸润水平的治疗成效,并且抑制LAIR-1等相关胶原受体,配合TGF-β和PD-L1抑制剂的干预手段,大幅度调整胶原基质的结构形态,同时增强CD8+T细胞的浸润与活化性能,进而加速肿瘤细胞的清除进度[33]。现有临床数据证实,靶向胶原合成交联药物与免疫检查点抑制剂的联用策略展现出极为广阔的治疗潜力,不但有益于提升治疗效果,而且有益于改善患者预后。
3.2 胶原受体信号通路的干预策略 胶原信号主要借助受体发挥作用,影响肿瘤细胞与免疫细胞的交互行为,调控胶原受体信号通路,可成为调整肿瘤免疫微环境的有效手段。整合素受体特别是β1整合素,在胶原介导的细胞-基质黏附信号传导过程中扮演着关键角色,TRPV4通道可调控β1整合素的含量来影响胶原基质的重塑过程,进而控制细胞迁移及基质刚度[34]。β1整合素的拮抗剂能影响免疫细胞的迁移行为与功能发挥,进而改变肿瘤免疫微环境。在胶原受体家族中,胶原结合型整合素与DDR在肿瘤纤维化及免疫调节过程中表现出协同效应,针对DDR相关胶原受体的靶向策略,如利用蛋白降解技术(proteolysis targeting chimera, PROTAC)降解DDR1,能重塑肿瘤胶原微环境,促进免疫细胞浸润,增强肿瘤免疫治疗的临床效果[35]。
LAIR-1作为一种免疫抑制性胶原受体,与胶原结合可阻碍免疫细胞的激活过程,阻断LAIR-1的作用,能有效解除胶原所介导的免疫抑制效应,而将其与PD-L1抑制剂等免疫检查点抑制剂联用,则可显著强化机体对抗肿瘤的免疫应答[33]。当前针对LAIR-1抗体的研究为解除胶原相关的免疫抑制问题开辟了新的路径,这使其成为胶原受体靶向治疗领域备受关注的热点方向。
3.3 多组学整合与精准治疗的未来方向 多组学技术深入剖析为理解胶原重塑与肿瘤免疫微环境的相互作用提供了坚实依据。融合基因组学、转录组学和蛋白质组学分析,系统性地揭示与胶原关联的基因表达规律以及蛋白质修饰信号通路的动态变化。如针对专门收录胶原链特异性翻译后修饰(post-translational modifications,PTMs)信息的数据库ColPTMScape,其整合跨组织,跨物种的胶原PTM数据,不但有益于阐明胶原在病理条件下结构重塑的内在机制[36],而且为后续研究提供了重要参考。
制定个体化的胶原靶向免疫治疗方案时,需要系统地整合患者的基因组学数据以及肿瘤微环境的免疫学特性,联用免疫检查点抑制剂等相关免疫调节药物,构建多靶点协同治疗策略,有望进一步优化治疗效果。当前多靶点联合治疗在妇科肿瘤领域依旧展现出显著的应用前景,未来还需借助系统性临床试验来验证其安全性与有效性[36]。
4 展 望
胶原基质重塑在妇科肿瘤的发生发展及免疫微环境调控过程中扮演着重要角色,成为近年来肿瘤生物学领域备受瞩目的热点话题。借助整合海量基础与临床研究数据,可清晰地认识到胶原结构的变化会触发受体介导的信号通路,并且直接控制肿瘤细胞的增殖、迁移以及侵袭能力。其在免疫逃逸机制方面也展现出重要影响,显著加深了我们对肿瘤免疫微环境的理解,不但有益于为肿瘤免疫治疗提供新的理论支撑,而且有益于发掘潜在的治疗干预靶点。
随着精准医疗技术的不断进步,多组学整合分析(包括基因组学,蛋白质组学与代谢组学)将为我们深入探究基质胶原在妇科肿瘤免疫调控中的功能机制提供坚实基础,这种研究路径有助于发掘更多潜在的治疗靶点,推动基于胶原靶向的免疫治疗向个体化方向发展,实现治疗方案的实时调整与优化,最终提高患者的生存几率与生命质量。
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