吉林大学学报(医学版)  2019, Vol. 45 Issue (03): 621-626     DOI: 10.13481/j.1671-587x.20190325

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王丹, 宋紫绮, 李怡飞, 历春, 董志恒, 董营, 盖晓东
WANG Dan, SONG Ziqi, LI Yifei, LI Chun, DONG Zhiheng, DONG Ying, GAI Xiaodong
人结直肠癌和肿瘤引流淋巴结组织中Foxp3+调节性T细胞和髓样树突状细胞的表达及其意义
Expressions of Foxp3+ regulatory T cells and myeloid dentritic cells in human colorectal cancer and tumor draining lymph node tissues and their significances
吉林大学学报(医学版), 2019, 45(03): 621-626
Journal of Jilin University (Medicine Edition), 2019, 45(03): 621-626
10.13481/j.1671-587x.20190325

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收稿日期: 2018-08-21
人结直肠癌和肿瘤引流淋巴结组织中Foxp3+调节性T细胞和髓样树突状细胞的表达及其意义
王丹1 , 宋紫绮1 , 李怡飞2 , 历春1 , 董志恒1 , 董营1 , 盖晓东1     
1. 北华大学医学院病理教研室, 吉林 吉林 132013;
2. 吉林省吉林市中心医院骨关节科, 吉林 吉林 132011
[摘要]: 目的: 探讨Foxp3+调节性T细胞(Tregs)和CD11c+髓样树突状细胞(mDCs)在结直肠癌(CRC)组织中的表达及在肿瘤引流淋巴结(TDLN)组织中的浸润,并探讨其临床意义。方法: 收集CRC患者手术切除的标本52例,采用免疫组织化学方法检测CRC患者标本及TDLN组织样本中Foxp3+ Tregs及CD11c+mDCs的表达,并探讨其表达频数与CRC患者临床病理特征的关系。结果: CRC患者癌组织中Foxp3+Tregs的阳性表达频数高于癌旁正常组织(P < 0.01);淋巴结转移阳性者癌组织中Foxp3+Tregs阳性表达频数高于淋巴结转移阴性者(P < 0.01);TNM分期Ⅲ+Ⅳ期组患者癌组织中Foxp3+Tregs阳性表达频数高于TNM分期Ⅰ+Ⅱ期组患者(P < 0.01);肿瘤引流阳性淋巴结(mTDLN)组织中Foxp3+ Tregs阳性表达频数明显高于肿瘤引流阴性淋巴结(mfTDLN)组织(P < 0.01)。CRC患者癌组织中CD11c+ mDCs的阳性表达频数高于癌旁正常组织(P < 0.01);淋巴结转移阳性者癌组织中CD11c+ mDCs阳性表达频数低于淋巴结转移阴性者(P < 0.01);TNM分期Ⅲ+Ⅳ期组患者癌组织中CD11c+ mDCs阳性表达频数低于TNM分期Ⅰ+Ⅱ期组患者(P < 0.01);不同浸润深度癌组织中CD11c+ mDCs阳性表达频数比较差异有统计学意义(P < 0.05);mTDLN组织中CD11c+ mDCs阳性表达频数明显低于mfTDLN组织(P < 0.01)。CRC和TDLN组织中Foxp3+ Tregs表达与CD11c+mDCs的表达无相关性(P>0.05)。结论: CRC的发生发展与癌组织局部微环境中Foxp3+ Tregs及CD11c+ mDCs的表达频数有关。Foxp3+ Tregs和CD11c+mDCs在抑制肿瘤微环境的细胞免疫中发挥作用。
关键词: 结直肠肿瘤    肿瘤引流淋巴结    肿瘤转移    调节性T细胞    髓样树突状细胞    
Expressions of Foxp3+ regulatory T cells and myeloid dentritic cells in human colorectal cancer and tumor draining lymph node tissues and their significances
WANG Dan1 , SONG Ziqi1 , LI Yifei2 , LI Chun1 , DONG Zhiheng1 , DONG Ying1 , GAI Xiaodong1     
1. Department of Pathology, School of Medical Sciences, Beihua University, Jilin University, Jilin 132013, China;
2. Department of Orthopaedics, Jilin Central Hospital, Jilin Province, Jilin 132011, China
[ABSTRACT]: Objective: To explore the expressions of Foxp3+ Tregs and CD11c+ mDCs in the colorectal cancer (CRC) tissue and their infiltrations in the tumor draining lymph node (TDLN) tissue, and to explore the clinical significances. Methods: Fifty-two samples of surgical resection of the CRC patients were collected. The expressions of Foxp3+ Tregs and CD11c+ mDCs in the specimens of the CRC patients and TDLN tissue were detected by immunohistochemistry, and the relationship between the expression frequencies of Foxp3+ Tregs and CD11c+ mDCs and the clinicopathological characteristics of the patients were discussed. Results: The positive expression frequency of Foxp3+ Tregs in cancer tissue of the CRC patients was higher than that in adjacent normal mucosa tissue(P < 0.01); The expression frequency of Foxp3+ Tregs in cancer tissue in the patients with positive lymph node metastasis was higher than that in the patients with negative lymph node metastasis(P < 0.01); the expression frequency of Foxp3+ Tregs in the patients in TNM stage Ⅲ+Ⅳ was higher than that in TNM stage Ⅰ+Ⅱ(P < 0.01); the positive expression frequency of Foxp3+ Tregs in metastatic TDLN (mTDLN) tissue was higher than that in metastatic free TDLN (mfTDLN) tissue(P < 0.01). The positive expression frequency of CD11c+ mDCs in cancer tissue of the CRC patients was higher than that in adjacent normal mucosa tissue(P < 0.01); the positive expression frequency of CD11c+ mDCs in the patients with positive lymph node metastasis was lower than that in the patients with negative lymph node metastasis(P < 0.01);the positive expression frequency of CD11c+ mDCs in the patients in TNM stage Ⅲ+Ⅳ was lower than that in the patients in TNM stage Ⅰ+Ⅱ(P < 0.01); the positive expression frequencies of CD11c+ mDCs in cancer tissue with different depths invasion were significantly different (P < 0.05);the positive expression frequency of CD11c+ mDCs in mTDLN tissue was lower than that in mfTDLN tissue (P < 0.01).There were no significant correlations between the expressions of Foxp3+ Tregs and CD11c+ mDCs in the CRC and TDLN tissues(P>0.05). Conclusion: The occurrence and development of CRC are related to the changes of Foxp3+ Tregs and CD11c+ mDCs expression frequencies in the local microenvironment of cancer tissue.Foxp3+ Tregs and CD11c+ mDCs play a role in inhibiting the cellular immunity in tumor microenvironment.
KEYWORDS: colorectal neoplasms     tumor draining lymph nodes     tumor metastasis     regulatory T cells     myeloid dentritic cells    

结直肠癌(colorectal cancer, CRC)是最常见的胃肠道肿瘤之一,在全球范围内其发病率居恶性肿瘤的第3位。随着外科技术的进步和放疗及化疗药物的使用,CRC患者的预后明显改善,但仍有40%~50%的CRC患者存在复发和转移。在影响CRC的诸多因素中,CRC微环境中的多种免疫细胞和肿瘤引流淋巴结(tumor draining lymph nodes, TDLN)起重要作用,其对CRC的早期诊断和治疗具有重要意义。

调节性T细胞(regulatory T cells, Tregs)代表调节自身免疫反应的CD4+辅助T细胞亚群[1]。Foxp3是Tregs特异且可靠的标志[2-3]。Foxp3+Tregs通过抑制抗肿瘤免疫来促进肿瘤生长和转移[4]。特别是在CRC中,Tregs被认为在控制促肿瘤慢性炎症中发挥有益作用[5]。本课题组的前期工作证实:CRC组织中的Tregs浸润明显高于癌旁正常组织。目前,Tregs在TDLN中的表达及其与其他免疫细胞的关系国内外尚未见相关报道。树突状细胞(dentritic cells, DCs)是一种功能强大的抗原呈递细胞,T细胞与DCs的相互作用是肿瘤有效免疫应答的基础。DCs由髓样树突状细胞(myeloid dentritic cells, mDCs)和浆细胞样树突状细胞(plasmacytoid dentritic cells, pDCs)组成。pDCs在保护性免疫和免疫耐受中发挥作用[6-7]。mDCs是功能最强的专职抗原呈递细胞,是机体免疫应答的始动者[8]。mDCs与肿瘤的发生发展有密切关联[9]。研究[10]显示:mDCs对Tregs在胸腺的选择及在外周淋巴样组织中分化、增殖的功能具有重要的调节作用。目前CRC患者癌组织中CD11c+ mDCs和Foxp3+ Tregs是否对CRC患者的临床进展和预后有影响尚不清楚。

本研究分析Foxp3+ Tregs和CD11c+ mDCs在原发肿瘤和TDLN组织中的浸润情况,探讨其与CRC临床病理参数的相关性,旨在阐明其在免疫中的潜在作用。

1 资料与方法 1.1 临床资料

收集2008—2011年吉化集团公司总医院CRC患者手术切除的标本52例;均取癌组织和癌旁正常组织(距离肿瘤边缘>5 cm处)。所有病例均经病理诊断证实,且术前未经放疗或化疗,其中男性29例,女性23例,年龄47~82岁,平均年龄为64岁。患者及其家属均知情同意,本研究经吉化集团公司总医院伦理委员会批准。临床病理报告中包括性别、年龄、位置、组织学类型、肿瘤淋巴结转移(TNM)、肿瘤浸润深度、淋巴结是否转移和肿瘤分化程度等临床病理指标。根据2000年WHO关于CRC的诊断标准进行分类:47例标本为管状腺癌,5例为黏膜癌。肿瘤分化:6例样本分化良好,41例样本分化程度较低。52例患者中20例有淋巴结转移,32例无淋巴结转移。根据国际癌症控制联盟(UICC 2002)标准,14例患者为T1+T2组,38例为T3+T4组。根据2002 UICC分期系统的TNM分期标准,30例为Ⅰ+Ⅱ期组,22例为Ⅲ+Ⅳ期组。

1.2 主要试剂和仪器

小鼠抗人Foxp3单克隆抗体(武汉博士德公司),小鼠抗人CD11c单克隆抗体(北京杉木金桥生物技术公司),即用型免疫组织化学超敏SP试剂盒、DAB显色试剂盒和多聚赖氨酸均为福州迈新生物技术公司产品,其他为国产分析纯。包埋机和切片机(LEICA RM-2245,德国隆合实业公司),生物显微镜(日本Olympus公司)。

1.3 免疫组织化学染色

所有标本经固定、脱水、透明、包埋后制成4 μm厚连续切片,按照免疫组织化学SP试剂盒说明书进行操作。组织切片常规脱蜡、水化,3% H2O2室温下孵育10 min,阻断内源性过氧化物酶活性,热诱导抗原修复2 min。室温冷却,PBS冲洗,非免疫动物血清封闭10 min。切片分别滴加Foxp3抗体和CD11c单克隆抗体4℃过夜,PBS洗涤切片, 滴加辣根过氧化物酶二抗,室温20 min。PBS洗涤3次后,DAB显色,切片脱水,清洗和中性树胶封片。每个样本重复检测2次。检测CDC患者癌组织和癌旁组织中Foxp3+Tregs和CD11C+mDCS的表达频数。

1.4 结果判定标准

采用双盲法评估所有载玻片。高倍镜(×400)下随机选取10个视野,每个视野计数100个细胞,计数阳性细胞数,取阳性细胞数的平均值。阳性细胞数≤ 20为低表达,阳性细胞数>20为高表达。

1.5 统计学分析

采用SPSS 20.0统计软件进行统计学分析。CRC患者癌组织和癌旁组织中Foxp3+Tregs和CD11c+mDCs表达频数以x ±s表示,其与患者临床病理特征的关系分析采用t检验;CRC组织和TDLN中Foxp3+ Tregs和CD11c+mDCs的浸润及相关性分析采用Spearman秩相关性分析。以P < 0.05表示差异有统计学意义。

2 结果 2.1 CRC患者癌组织和癌旁正常组织中Foxp3+Tregs和CD11c+mDCs的表达

Foxp3+ Tregs阳性表达呈棕黄色颗粒,主要定位于肿瘤细胞的细胞核中,Foxp3+Tregs散在分布于CRC肿瘤组织和周围正常黏膜中,其在CRC组织中的表达频数(8.07 /HPF)明显高于相邻正常黏膜组织(0.96 /HPF) (P < 0.01),见图 1A(插页五)。CD11c+ mDCs阳性表达为棕黄色颗粒,主要定位于细胞膜中。CRC患者癌组织中CD11c+ mDCs主要分布于肿瘤细胞边缘或者肿瘤基质中,其形状不规则,大小不一,常伴有淋巴细胞浸润。在CRC肿瘤组织中的表达频数(6.72/HPF)明显增加,与癌旁正常黏膜组织(2.32/HPF)比较差异有统计学意义(P < 0.01),见图 1B(插页五)。

A: Foxp3 Tregs; B: CDllc+mDCs. 图 1  CRC患者癌组织中Foxp3+Tregs和 CD11c+mDCs的表达(HE, ×400) Fig. 1 Expressions of Foxp3+Tregs and CD11c+mDCs in cancer tissue of CRC patients (HE, ×400)
2.2 不同临床病理特征CRC患者癌组织中Foxp3+Tregs和CD11c+mDCs的表达频数

TNM分期Ⅰ+Ⅱ期组患者癌组织中Foxp3+Tregs表达频数明显高于TNM分期Ⅲ+Ⅳ期组(P < 0.01),淋巴结转移阳性组CRC患者癌组织中Foxp3+Tregs表达频数明显高于淋巴结转移阴性组(P < 0.01),Foxp3+Tregs表达频数与患者年龄、肿瘤类型、肿瘤浸润深度和肿瘤分化程度无关联(P> 0.05)。

肿瘤浸润深度T3+T4组患者CD11c+mDCs表达频数明显低于肿瘤浸润深度T1+T2组(P < 0.05);CD11c+mDCs在CRC患者癌组织中的表达频数随着TNM分期的递增而降低,组间比较差异有统计学意义(P < 0.01);淋巴结转移阴性组CRC患者癌组织中CD11c+mDCs的表达频数明显高于淋巴结转移阳性组(P < 0.01)。见表 1

表 1 不同临床病理特征CRC患者癌组织中Foxp3+Tregs和CD11c+mDCs的表达频数 Tab. 1 Expression frequencies of Foxp3+Tregs and CD11c+mDCs with different in cancer tissue of CRC patients with different clinicopathological characteristics
(x ±s)
Clinicopathological characteristic n Foxp3+Tregs P CD11c+mDCs P
Age(year)
  ≥60
   < 60
33
19
7.77±2.47
8.59±3.49
0.165 6.81±4.30
6.58±4.31
0.430
Histology
  Tubular adenocarcinoma
  Mucious carcinoma
47
5
8.11±3.51
7.52±5.53
0.369 6.97±4.25
4.72±4.07
0.135
Invasion depth
  T1+T2
  T3+T4
14
38
7.25±2.82
8.37±2.88
0.109 8.51±4.39
5.81±3.88
< 0.05
Differentiation
  Well-moderate
  Moderately-poorly
6
41
8.12±3.96
8.07±2.87
0.485 8.26±4.61
6.52±4.23
0.198
Lymph node metastasis
  Yes
   No
20
32
9.72±3.16
7.04±2.17
< 0.01 3.73±1.55
8.99±4.26
< 0.01
TNM stage
  Ⅰ+Ⅱ
   Ⅲ+Ⅳ
30
22
6.97±2.18
9.56±3.10
< 0.01 9.69±4.01
3.75±1.56
< 0.01
2.3 肿瘤引流阳性淋巴结(mTDLN)和肿瘤引流阴性淋巴结(mfTDLN)组织中Foxp3+Tregs和CD11c+mDCs的表达频数

Foxp3+Tregs分布于淋巴结的副皮质区。在mTDLN组织中Foxp3+Trges的表达频数(8.2/HPF)明显高于mfTDLN组织(5.5/HPF) (P < 0.01)。CD11c+ mDCs主要分布在淋巴结的副皮质区和癌巢。mTDLN组织中mDCs表达频数(3.55/HPF)明显低于mfTDLN组织(9.03/HPF) (P < 0.01)。见图 2(插页五)。

图 2 CRC患者mTDLN和mfTDLN组织中Foxp3+Tregs和CD11c+mDCs的表达(HE,×400) Fig. 2 Expressions of Foxp3+Tregs and CD11c+mDCs in mTDLN and mfTDLN tissuesof CRC patients(HE,×400)
2.4 Foxp3+Tregs表达与CD11c+mDCs表达的相关性

CRC患者癌组织中Foxp3+Tregs表达和CD11c+mDCs表达的Spearman相关系数为-0.29,无明显相关性(P=0.063);TDLN组织中Foxp3+Tregs和CD11c+mDCs表达的Spearman相关系数为-0.30,无明显相关性(P=0.137)。

3 讨论

由于肿瘤的免疫逃避机制对抗机体的免疫系统,免疫治疗逐渐成为肿瘤综合治疗的组成部分。Foxp3的特异性表达对Tregs的分化发育和功能至关重要[1, 11]。研究[12-15]显示:CD4+CD25+Tregs在多种肿瘤的CD4+T细胞中的比例异常升高,例如肺癌、乳腺癌、卵巢肿瘤和淋巴结转移性黑色素瘤等。研究[16-17]显示:Tregs可抑制CD4+ T细胞增殖,抑制肿瘤特异性抗原激活的CD4+效应T细胞分泌IL-2。SATO等[18]发现:卵巢癌患者CD8+ T细胞在肿瘤组织中的显著增加可以提高患者的生存率,Tregs对效应CD8+T细胞介导的抗肿瘤免疫反应有抑制作用,提示提高肿瘤特异性CD8+ T细胞和减少Tregs细胞可有效地改善癌症患者的预后。因此,在以细胞为主的肿瘤免疫过程中,Tregs处于关键环节,决定了免疫反应是趋向于诱导耐受还是免疫激活。本研究结果显示:CRC患者癌组织中Foxp3+Tregs的表达频数明显高于邻近的癌旁组织,Foxp3+Tregs表达与淋巴结转移和TNM分期有密切关联。淋巴结转移和TNM分期是判断肿瘤患者预后和存活时间的重要指标。本研究结果提示:Foxp3+Tregs表达与CRC转移及预后不良有关。随着肿瘤转移,Tregs介导的免疫抑制有增强趋势,肿瘤细胞可能有更多的机会直接或间接地与免疫细胞接触。

mDCs是一种专门启动和调节免疫的抗原呈递细胞,可有效诱导原发性T细胞反应,从而启动机体的免疫反应,产生抗肿瘤免疫[19]。研究[20]显示:CRC患者癌组织中mDCs数比正常黏膜组织中增加大约3倍,该现象的机制尚不清楚,可能与mDCs抗肿瘤的免疫反应有关。本文作者推测:在CRC肿瘤抗原刺激的作用下,mDCs从机体的其他部分迁移到肿瘤组织中。以往研究认为在肿瘤组织中每高倍视野大于等于20个mDCs即可认定是高度浸润,根据这一标准,在CRC癌组织中6.72 /HPF并未达到抗肿瘤免疫反应的程度,这可能是CRC局部组织免疫缺陷的原因之一。由于表达频数和功能的降低,mDCs被认为是抗肿瘤免疫中的负性因素[21],本文作者研究CD11c+mDCs表达与患者临床病理参数关系结果显示:有淋巴结转移患者CD11c+mDCs表达频数明显低于无淋巴结转移患者,CD11c+mDCs表达水平随TNM分期的增加而降低。因此,在CRC癌组织中CD11c+mDCs的表达水平通常可以反映肿瘤的免疫状态。在肿瘤免疫中,TDLN是肿瘤细胞沿淋巴管所能到达的淋巴结,是肿瘤发生免疫反应的主要场所。同时,TDLN也是肿瘤发生免疫耐受的主要场所[22]。在TDLN组织中,由于肿瘤免疫耐受而非诱导免疫攻击,从而促进肿瘤的进展,即mfTDLN和mTDLN组织均受肿瘤免疫耐受的影响。在mTDLN组织中,由于肿瘤细胞产生致瘤因子作用,肿瘤免疫耐受更加明显。本文作者观察mTDLN是否由于暴露于致瘤因子中从而比mfTDLN更容易受到免疫抑制,分析了Foxp3+Tregs和D11c+mDCs的表达情况,结果显示:mTDLN组织中Foxp3+Tregs的表达频数较高,而mTDLN组织中CD11c+mDCs的表达频数明显低于mfTDLN组织。本研究结果表明:在mTDLN中存在肿瘤细胞可以降低原位抗肿瘤免疫应答,促进肿瘤的进展。

上述结果表明:Foxp3+Tregs表达和CD11c+mDCs表达均与CRC中的恶性肿瘤生物表型有关。研究[10-11]显示:mDCs与胸腺Tregs的选择、外周淋巴组织的分化和增殖及功能调节有关。研究[23]显示mDCs具有主动免疫抑制和诱导肿瘤免疫耐受的作用。但目前对肿瘤部位mDCs与Tregs相互作用的关系、对不同DCs亚型的活性和功能调控的认识尚不明确。本研究结果显示:CRC癌组织和TDLN组织中Foxp3+Tregs表达与CD11c+mDCs表达无相关性。本文作者推测肿瘤组织中DCs亚群的转移可能打破抗肿瘤免疫应答的平衡,促进肿瘤细胞的生存。

综上所述,Foxp3+Tregs在CRC癌组织和TDLN组织中表达频数较高。而随着CRC的进展,CD11c+mDCs在TDLN组织和肿瘤间质中的表达频数减少,两者均与恶性肿瘤生物表型密切相关。Foxp3+Tregs和CD11c+mDCs在抑制肿瘤微环境的细胞免疫中发挥作用。

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