【前沿精粹 075】早期乳腺癌中的雌激素信号：对新辅助化疗和免疫治疗的影响

引言

引言

雌激素受体药理学

• 雌激素是一类结构相关的类固醇激素，起源于胆固醇，包括雌酮（E1）、17β-雌二醇（E2）、雌三醇、酯化醇（E4）和27-羟胆固醇（27HC）。

• 17β-雌二醇（E2）对已知的三种ER的亲和力最高。雌酮在绝经后女性中占主导地位，而酯化醇（E4）仅在怀孕期间产生和循环。

• ERα和ERβ是雌激素的两个主要核受体，它们在不同细胞中的表达导致不同的作用。ERα在免疫细胞中的表达更为常见。

• 从药理学角度来看，ERα的结构受其结合的配体特性的影响。配体结构的微小变化可能导致ER表面构象的显著变化，ER的构象影响辅调节因子的结合。

• 在临床环境中，这些特性可以通过选择性雌激素受体调节剂（SERM）来靶向，它们与ERα特异性相互作用，并根据组织不同表现出激动或拮抗效应。例如，他莫昔芬（Tamoxifen）是这一类别中最常用的药物。

• 这些药物还可以激活膜结合的G蛋白偶联受体1（GPER1, GPR30）。当这种受体被激活时，雌激素可以触发非基因组效应。

• CYP19抑制剂（AI）通过量化阻断雄激素向雌激素的转化，对不同细胞产生不同的影响。作为对这些抑制剂引起的雌激素耗竭的反应，一些细胞可能会增加辅调节因子的表达，促进ER的配体独立激活。

性激素调节免疫系统

• 生物学上的性别差异影响免疫系统的发展和功能。女性通常比男性对更广泛的病原体表现出更强的抵抗力。性别间的免疫反应差异导致疾病易感性不同，包括癌症。

• 女性通常对Toll样受体（TLR）刺激的吞噬细胞反应更强。在T细胞极化方面，男性和女性分别倾向于发展偏向Th1和Th2的反应。

• 女性比男性产生更高水平的干扰素，这通常与类型1免疫相关。在男性中观察到Th17偏向的偏好。

图1. 雌激素受体（ER）信号通路以及传统和新型内分泌治疗药物在乳腺癌治疗中的主要作用机制。没有激素时，ER位于目标细胞的细胞质或核中，与包含大热休克蛋白的复合物结合，这些蛋白使受体保持在转录不活跃状态。配体结合触发受体的构象变化，导致其与抑制蛋白分离、二聚体化、移向核内，并与目标基因中的特定增强子相互作用。激活的ER可以直接结合到特定的雌激素反应元件（ERE）上，或者通过与其他转录因子在相关增强子上的蛋白-蛋白相互作用与DNA相连。一旦与DNA结合，受体可以启动包含各种辅助因子的大复合物的形成，其组成决定了转录反应的范围和强度。额外的复杂性来自于信号通路（如MAPK）与受体：辅助调节因子复合物的相互作用，这可以改变这些复合物的活性。在某些情况下，这种改变使ER即使在没有经典配体的情况下也能激活目标基因的转录。在非基因组途径中，E2与GPER1相互作用，调节MAPK、钙释放和cAMP。选择性雌激素受体调节剂（SERM）附着在ER上，在乳腺癌细胞基因转录中充当拮抗剂，而在其他组织（如骨骼、子宫内膜和血管）中充当激动剂。他莫昔芬是唯一用于乳腺癌辅助治疗的SERM。在SERM中，氟维司群是第一个引入临床实践的。它阻断ER的二聚体化和核内转移，并促进蛋白酶体降解。氟维司群在ESR1突变的ER中也保留了部分活性，这些ER否则会在没有配体的情况下独立启动基因转录。CERAN和SERCA（均为研究性，未显示）最终产生与氟维司群相同的结果，尽管它们对野生型和突变型ER都表现出更强的效果，并增加了受体降解的速率。此外，PROTAC（研究性，未显示）由一个附着在目标蛋白上的结构域和另一个连接到E3泛素连接酶的结构域组成。这两个组分的接近性使得目标蛋白更容易被多泛素化，随后在癌细胞中发生ER的蛋白酶体降解。

巨噬细胞（Macrophage）

• 吞噬细胞和中性粒细胞的吞噬作用在女性中通常比男性更有效。雌激素被认为影响巨噬细胞的招募、分化、极化和功能。

• 雌激素还抑制单核细胞集落刺激因子（MCSF）的表达，可能影响单核细胞向次级器官或肿瘤的招募。雌激素促使巨噬细胞极化为类似M2型表型。

• 在许多癌症中，肿瘤相关巨噬细胞（TAM）是肿瘤免疫微环境（TIME）中最大的髓系细胞群体，通常与不良预后相关。

• TAM不仅通过其免疫抑制功能促进肿瘤进展，还通过分泌VEGF增强血管生成和基质金属蛋白酶促进细胞外基质重塑。

TAM可以表达芳香酶和CYP27A1，允许它们在原位产生E1、E2和27HC，这影响它们的ER生物学。

树突状细胞（Dendritic cell）

• 所有树突状细胞亚群（常规树突状细胞[cDC]、浆细胞样树突状细胞[pDC]和单核细胞来源的树突状细胞[MoDC]）都表达ERα，它们通常在女性中比男性更有效地向T细胞呈递抗原。

• E2抑制pDC和cDC在FLT3配体增强培养基中的发展，同时促进GM-CSF介导的骨髓前体细胞分化为表达CD11c和主要组织相容性复合体（MHC）-II的DC。

• 雌激素通过改变TLR信号影响DC。例如，E2促进TLR4和TLR9诱导的炎症细胞因子产生；DC内源性ERα信号增加cDC上的MHC-II和CD86表达。

中性粒细胞（Neutrophil）

• 中性粒细胞表达ERα和ERβ，这些受体在这些细胞中的水平因性别和绝经状态而异。

• 女性平均中性粒细胞数量高于男性，这种差异受生殖周期和妊娠期间血清E2水平波动的影响。

• E2诱导中性粒细胞丝氨酸蛋白酶的表达是这种激素激活中性粒细胞依赖性炎症反应的关键机制。

• ER激活还增强了神经元型一氧化氮合酶（NOS）的表达和活性，并降低了人类中性粒细胞中细胞粘附蛋白CD11/CD18的表达。

• 中性粒细胞与ER活性最相关的功能是它们产生和释放中性粒细胞外陷阱（NET），这些陷阱可以物理困住病原体。

• E2与中性粒细胞的关系变得更加复杂，考虑到E2似乎可以抑制这些细胞中由病原体诱导的呼吸爆发的激活。

在乳腺癌细胞系中，E2增强了促进癌转移的前列腺素功能相关抗原-1（LFA-1）表达的促肿瘤中性粒细胞的招募到肿瘤侵袭前沿。

骨髓源抑制细胞（Myeloid-derived suppressor cell, MDSC）

• 在妊娠、自身免疫疾病和肿瘤免疫微环境中，粒细胞MDSC（gMDSC）和单核细胞MDSC（mMDSC）的动员和增殖受E2影响。

• 在肿瘤中，MDSC在TIME中占主导地位，积极抑制抗肿瘤免疫，并分泌促进肿瘤生长和转移的因子。

• E2不仅通过刺激MDSC减少T细胞的抗癌活性，而且还通过ER依赖激活JAK/STAT途径直接促进肿瘤生长，这对于MDSCs的扩张至关重要。

• 因此，前临床研究支持使用他莫昔芬作为免疫治疗的辅助手段，因为它能够负向调节TIME内MDSC的功能。

图2. 展示了雌激素受体（ER）信号通路与先天和适应性免疫反应中特定细胞类型之间复杂且不完全被理解的相互作用。大多数证据来自前临床数据，提供了用于收集这些证据的系统模型的详细信息。*在ER+乳腺癌中，E2/ER通过与转录因子Twist的协同作用增强肿瘤产生CCL2。这种CCL2的增加随后在验证的异种移植模型中促进了癌细胞的增殖、侵袭和转移。§证据表明E2可以通过调节STAT1积极影响M1极化。具体来说，E2增强了STAT1的蛋白水解裂解和激活，使其能够结合DNA并触发与炎症反应相关的基因表达。这可能与肝细胞癌有关，在这种癌症中，男性的发病率和死亡率比女性高[59]。在这种情况下，雌激素通过抑制TAM的替代M2激活提供保护，从而使它们转向类似M1的表型。尽管E2对M1和M2极化都有积极影响似乎违反直觉，但对ER药理学的最近见解已经阐明了这是通过选择性使用辅助调节因子实现的。#TAMs可以表达CYP19（芳香酶）和CYP27A1，因此可以在现场产生E1、E2和27HC。在起源于类似MDSC的未成熟前体细胞的骨髓增殖性疾病的前临床模型中，他莫昔芬有效地抑制了这些前体细胞的扩张，表明这一亚类ER调节剂可能具有实用价值。

T淋巴细胞（T lymphocyte）

• 雌激素影响T细胞的整个生命周期，从成熟到调节效应功能。在胸腺中，雌激素减少能够迁移到胸腺的前体细胞数量，并影响T细胞在胸腺中的各个选择阶段。

• 暴露于雌激素会导致双阴性（DN）2、DN3和双阳性（DP）群体数量减少，同时增加DN1和单阳性CD8+及CD4+群体。

• 雌激素对T辅助细胞分化有多种影响，CD4+ T细胞根据不同的环境信号分化为各种T辅助细胞亚群，雌激素在其中起作用。

• 更高的雌激素水平促进了初始T细胞向Th2和Treg细胞的转化。雌激素在T细胞发展和功能中的重要性体现在自身免疫疾病的发病率和严重程度在男性和女性之间的差异。

• 雌激素对T细胞介导的自身免疫疾病的病理学具有双重效应，Th1相关的自身免疫疾病在绝经后妇女或产后更为常见，而Th2相关的自身免疫疾病通常在怀孕期间加剧。

B淋巴细胞（B lymphocyte）

• 女性通常比男性有更高的B细胞计数，导致基础抗体水平更高，对多种疫苗的反应更强。

• 雌激素在调节早期B细胞发展中的作用是多方面的。在早期分化阶段，雌激素抑制前B细胞向骨髓中的前B细胞的转化。

• 随着B细胞发展的进展，雌激素促进过渡B细胞、边缘区B细胞的分化，并从记忆B细胞中产生自身抗体。

• 在这个过程中，SERM可以破坏B细胞的发展，特别是在前B细胞向未成熟B细胞转化的过程中。值得注意的是，SERM不影响过渡性、边缘区或滤泡B细胞。

性激素对先天抗癌免疫反应的影响

• 来自前临床模型的证据表明，性激素也影响了基于性别的抗肿瘤免疫差异，特别是在先天免疫系统中。

• 在患有胶质母细胞瘤的小鼠中观察到特定MDSC亚群的分布变化，并且与生存结果相关：雄性小鼠在肿瘤免疫微环境中积累了更多的单核细胞MDSC，而雌性小鼠在外周血液中有更高的粒细胞MDSC数量。

• 雌激素与各种肿瘤类型的肝转移中MDSC的招募相关，从而促进免疫抑制的肿瘤免疫微环境。

• 在免疫功能正常的小鼠接受黑色素瘤细胞系移植时，添加E2加速了肿瘤生长，但在免疫功能受损的小鼠中没有这种效果，表明这种效应受到免疫细胞的影响，而不仅仅是肿瘤细胞。

• 这种现象是由于ER介导的TAMs向免疫抑制M2样表型的极化。用fulvestrant抑制ERα可以减少肿瘤生长，刺激适应性免疫，并增加ICI的抗肿瘤效果。

性激素对适应性抗癌免疫反应的影响

• 癌症基因组图谱（TCGA）的数据显示，女性的肿瘤在肿瘤进展的早期阶段可能经历了更强烈的免疫编辑过程。

• 与男性的肿瘤相比，女性的肿瘤更有可能积累MHC-I和MHC-II分子未能有效呈递的突变。这种现象可能源于更强大的免疫介导的对携带这些突变的癌细胞的清除。

• 免疫编辑过程在年轻女性中更为明显，主要影响由MHC-II分子呈递的突变，这与女性相比男性CD4+ T细胞计数更高一致。

• 女性早期非小细胞肺癌（NSCLC）的肿瘤免疫微环境显著富含树突状细胞、CD4+ T细胞和B细胞，并显示出肿瘤浸润性淋巴细胞（TIL）的更大克隆性，与男性相比。

• 尽管免疫识别和反应更好，女性的NSCLC发展出更复杂和冗余的抵抗机制，表现为肿瘤内CD4+和CD8+ T细胞的更高耗竭状态。

• 女性患者的肿瘤免疫微环境中表达多种具有抑制性质的免疫检查点分子，包括T细胞免疫球蛋白黏蛋白3（TIM3）、T细胞免疫受体含Ig和ITIM结构域（TIGIT）和V域Ig抑制T细胞激活（VISTA）。

• 此外，女性患者的肿瘤免疫微环境中免疫抑制细胞如癌相关成纤维细胞（CAF）和MDSC的数量更多。

• TNBC的高基因不稳定性导致新抗原产生的可能性增加，适应性免疫系统可以将其识别为“非自身”。

• 早期TNBC患者中肿瘤浸润性淋巴细胞（TIL）和免疫相关基因表达特征的预后和预测重要性已被广泛认可。

• 一项涉及474名接受蒽环类药物免费新辅助化疗（NACT）的I-III期TNBC患者的多中心前瞻性研究表明，基质TIL的密度独立于临床病理变量和病理反应，为长期结果提供了分层。TIL在经历pCR的患者中显著细化了预后预测，尤其是在II-III期疾病患者中。

• 在仅接受局部治疗的1966名早期TNBC患者的回顾性研究中，TIL水平较高的患者有显著更高的生存率。

• 肿瘤中免疫细胞的组成和空间排列也被认为是相关因素，包括免疫沙漠、完全炎症、边缘限制和基质限制等不同分类。

• 单细胞RNA测序提供了对TIME的详细洞察，例如，单个巨噬细胞可能同时表达与M1和M2表型相关的基因，挑战了传统的相互排斥的极化模型。

• T细胞显示出激活和分化状态的谱系，CD8+ T细胞具有组织驻留记忆样表型，被认为是TNBC免疫监视中的关键角色。

• 与这些细胞相关的基因签名与TNBC患者无病生存期（DFS）和总生存期（OS）的改善相关。

• 在TNBC和TIME的动态共同进化中，TNBC逐渐表现出增加的肿瘤突变负担、克隆多样性、大规模染色体改变，以及与同源重组DNA修复相关的基因中更频繁的双等位基因功能丧失突变。

• 转移性TNBC中抗原处理机制的基因表达降低，包括MHC类I、抗原肽转运体复合体和免疫蛋白酶体。

• 转移部位显示出更高程度的免疫耗竭，特征是TIL、CD8+ T细胞和DC数量减少，免疫调节基因和签名的表达降低，包括与干扰素和CD274相关的基因。

• 相反，转移瘤显示巨噬细胞数量增加，以及与免疫逃逸机制相关的基因表达持续存在，如HLA-G、TIM3、LAG3、CD73、CCL2、CCR2和CSF1R。

• ER+HER2-乳腺癌通常免疫原性较低，TIL和PD-L1表达水平较低。高基线水平的TIL预测对NACT有更好的病理反应，但在ER+HER2-乳腺癌中，TIL增加与DFS无益。