β-肾上腺素信号阻断通过激活细胞毒性CD4 T细胞抑制肿瘤转移

《Nature Communications》：β-adrenergic signaling blockade attenuates metastasis through activation of cytotoxic CD4 T cells

本研究聚焦于β-肾上腺素信号在肿瘤转移中的作用机制，发现β-阻断剂普萘洛尔通过调控单核细胞亚群，诱导Th1极化及MHC II类限制性细胞毒性CD4+ T细胞生成，显著抑制多种小鼠肿瘤模型的肺转移。该效应不依赖CD8+ T细胞和NK细胞，且与抗CTLA-4疗法协同增强抗肿瘤免疫，为β-阻断剂在肿瘤免疫治疗中的临床应用提供了新的理论依据。

　　

肿瘤微环境是一个复杂的生态系统，不仅包含癌细胞和免疫细胞，还受到神经系统的密切调控。近年来，神经-肿瘤相互作用成为癌症研究的热点，其中交感神经系统释放的儿茶酚胺通过β-肾上腺素受体(β-adrenergic receptor, βAR)信号通路影响肿瘤进展的多个方面。研究表明，β-肾上腺素信号能够促进肿瘤生长、血管生成和免疫抑制，但对其在肿瘤转移过程中的具体作用机制，尤其是对免疫系统的调控方式，仍有许多未知。

丹麦癌症免疫治疗国家中心的研究团队在《Nature Communications》上发表的最新研究，深入探索了β-肾上腺素信号阻断在肿瘤转移中的作用机制。研究人员发现，非选择性β-阻断剂普萘洛尔(propranolol, PRO)在多种小鼠肿瘤模型中表现出显著的抗转移活性，且这一效果完全依赖于CD4⁺ T细胞，而不依赖于NK细胞或CD8⁺ T细胞。

为了开展这项研究，研究人员运用了多种关键技术方法：通过建立B16F10黑色素瘤、MC38结肠腺癌和T241纤维肉瘤的实验性肺转移模型以及EO771乳腺癌的自发性转移模型；利用流式细胞术进行免疫细胞分型和功能分析；采用RNA测序技术分析肿瘤微环境的转录组变化；通过CRISPR/Cas9基因编辑技术构建MHC II类缺陷的癌细胞系；使用实时细胞分析系统(xCELLigence)评估CD4⁺ T细胞的细胞毒性；并应用Olink蛋白质组学平台分析血清细胞因子谱。

β-肾上腺素受体信号阻断减弱肺转移

研究发现，在转移灶负荷的肺组织中，酪氨酸羟化酶(tyrosine hydroxylase, TH)水平显著升高，表明肾上腺素能神经活性增强。普萘洛尔治疗显著降低了B16、MC38和T241模型的肺转移灶数量，在自发性EO771乳腺癌转移模型中也观察到类似效果。值得注意的是，普萘洛尔对癌细胞侵袭性或增殖没有直接影响，提示其抗转移效应主要通过调节免疫系统实现。

β-肾上腺素受体阻断调节肺转移灶中免疫细胞组成和活性

流式细胞术分析显示，普萘洛尔治疗显著增加了CD4⁺ T细胞数量，并增强了其活化标志物CD137的表达，而对CD8⁺ T细胞影响不大。同时，所有测试模型中单核细胞数量均显著减少。RNA测序分析进一步证实，普萘洛尔治疗组的肺转移微环境中免疫激活相关通路显著富集，包括"适应性免疫反应"和"淋巴细胞介导的免疫"。

β-肾上腺素受体阻断的抗转移效应依赖于CD4⁺ T细胞

通过特异性免疫细胞清除实验，研究人员发现NK细胞或CD8⁺ T细胞的缺失并不影响普萘洛尔的抗转移效果。然而，CD4⁺ T细胞的清除完全消除了普萘洛尔的抗转移作用，表明CD4⁺ T细胞是普萘洛尔抗转移效应的关键效应细胞。

β-肾上腺素受体阻断诱导CD4⁺ T细胞的Th1样极化

高维流式细胞术聚类分析显示，普萘洛尔治疗显著增加了肺转移灶中Th1细胞的比例。从普萘洛尔治疗组小鼠分离的CD4⁺ T细胞转录组分析显示，Th1相关基因和细胞毒性分子基因表达上调，表明普萘洛尔驱动CD4⁺ T细胞向Th1样细胞毒性表型分化。

β-肾上腺素受体阻断增强CD4⁺ T细胞对癌细胞的细胞毒性

通过CRISPR/Cas9技术敲除MHC II类分子转录激活因子Ciita，研究人员发现癌细胞MHC II类表达的缺失几乎完全消除了普萘洛尔的抗转移效应。体外实验进一步证实，来自普萘洛尔治疗组的CD4⁺ T细胞在MHC II类限制性条件下表现出更强的干扰素γ(IFNγ)、肿瘤坏死因子α(TNFα)、颗粒酶B(granzyme B)和穿孔素(perforin)表达，以及对癌细胞的直接杀伤能力。

普萘洛尔的抗转移活性依赖于单核细胞群的变化

研究发现，普萘洛尔治疗导致CCR2⁺炎症性单核细胞数量减少，且这种减少先于CD4⁺ T细胞的变化。通过CCR2-DTR小鼠模型特异性清除CCR2⁺单核细胞，发现单核细胞的缺失完全消除了普萘洛尔的抗转移效应和Th1细胞增加。单核细胞的RNA测序分析显示，普萘洛尔治疗促进了单核细胞向抗原呈递表型的转变，MHC II类分子和共刺激分子CD86表达上调。

β-肾上腺素受体阻断改变转移负荷小鼠血清中的细胞因子谱

血清蛋白质组学分析显示，普萘洛尔治疗导致集落刺激因子1(CSF1)水平显著降低，CCL2有下降趋势，而Th1相关细胞因子IFNγ和IL-12有升高趋势。这些系统性的变化可能参与了普萘洛尔对单核细胞和T细胞的调节作用。

β-肾上腺素受体阻断与抗CTLA-4治疗协同

联合治疗实验表明，普萘洛尔与抗CTLA-4抗体联合使用可协同控制肺转移，进一步增加Th1极化CD4⁺ T细胞数量。而普萘洛尔与抗PD-1联合未观察到协同效应。

研究结论表明，β-肾上腺素信号通过限制CD4⁺ T细胞介导的抗肿瘤免疫促进肿瘤转移。普萘洛尔通过调节单核细胞 compartment，诱导Th1极化细胞毒性CD4⁺ T细胞的生成，发挥强大的抗转移作用。这一发现不仅揭示了神经-免疫-肿瘤相互作用的新机制，也为β-阻断剂在癌症治疗中的重新定位提供了理论依据。特别是普萘洛尔与抗CTLA-4治疗的协同效应，为开发新的联合免疫治疗策略指明了方向。

该研究的创新性在于首次明确了CD4⁺ T细胞在β-阻断剂抗肿瘤效应中的核心地位，揭示了从单核细胞调节到CD4⁺ T细胞毒性功能激活的完整信号轴。这些发现对理解肿瘤神经免疫学具有重要意义，并为临床转化提供了新的思路。随着更多研究的开展，靶向β-肾上腺素信号通路有望成为肿瘤免疫治疗领域的新策略。