《Frontiers in Immunology》:Single-cell transcriptomic insights into the immune heterogeneity of immune checkpoint inhibitors related organ toxicities
免疫检查点抑制剂(ICIs)已彻底变革癌症治疗,但其日益广泛的临床应用导致免疫相关不良事件(irAEs)发生率不断上升,其中结肠炎与心脏毒性尤为严重,显著影响患者生活质量与治疗结局。单细胞RNA测序(scRNA-seq)技术的最新进展使得对免疫细胞异质性的高分辨率解析成为可能,为阐明irAEs机制提供了全新视角。通过剖析受累器官的免疫细胞表型及相互作用,scRNA-seq有助于揭示毒性的发病机制,并支持个体化免疫调节策略的开发。本综述系统总结了ICI相关结肠炎与心脏毒性的临床特征、潜在机制及免疫图谱。通过比较分析,研究强调了两者共有的核心机制——包括T细胞克隆扩增、IFN-γ/IL-1β驱动的炎症环路及JAK-STAT信号通路——以及器官特异性特征,如结肠炎中的微生物群依赖调控与心肌炎中的自身抗原启动反应。文章还探讨了scRNA-seq发现的新型治疗靶点与生物标志物,并讨论了其在肺炎等其他irAEs中的应用前景。该研究共同凸显了单细胞技术在阐明irAE异质性、推动irAE管理从被动应对转向精准预防,以及指导未来转化研究中的重要价值。
1 引言
免疫检查点抑制剂(ICIs),尤其是靶向PD-1/PD-L1及CTLA-4的药物,已彻底变革癌症治疗格局。通过解除对T细胞的抑制性刹车,ICIs能够重建抗肿瘤免疫,并在黑色素瘤、肺癌、肾细胞癌等多种恶性肿瘤中展现出卓越的临床疗效。然而,其成功伴随着免疫相关不良事件(irAEs)的出现,这是由健康组织中非预期的免疫激活所引发的。irAEs几乎可累及任何器官,其中结肠炎与心肌炎是两种最具临床意义的严重表现。这些毒性不仅损害患者生活质量,还常导致治疗中断或终止,最终削弱长期治疗获益。irAEs的潜在机制尚未完全阐明,且其不可预测的发作凸显了对机制深入理解的迫切需求。
免疫异质性是irAE发生发展的核心概念,指不同个体及组织间免疫细胞组成、表型及功能状态的差异。这种异质性由HLA(人类白细胞抗原)基因型、肠道微生物群、既往治疗、合并症及肿瘤基因组特征等多因素共同塑造,决定了ICI治疗的应答情况及毒性风险。传统转录组方法(如批量RNA测序)难以解析这种复杂性。单细胞RNA测序(scRNA-seq)作为一种新兴技术,可提供高维、细胞特异性的转录谱,识别独特的免疫亚群及其动态变化。例如,在非小细胞肺癌患者中,治疗应答者表现出细胞毒性T细胞与自然杀伤(NK)细胞的扩增及抗原呈递能力的增强,而无应答者则显示免疫抑制性髓系浸润的增加。这些发现证明了scRNA-seq在区分ICI治疗期间保护性免疫反应与致病性反应方面的能力。除疗效预测外,scRNA-seq还揭示了耐药机制。在复发性B细胞淋巴瘤中,特定免疫群体上调细胞色素P450酶,可能削弱药物疗效。此外,即使是罕见的免疫细胞亚群,包括组织驻留细胞毒性T细胞及促炎性髓系群体,也被证实参与irAEs的发病过程。这些进展确立了scRNA-seq作为解析ICI诱导毒性免疫病理学的关键工具地位。
本综述聚焦于结肠炎与心肌炎这两种典型irAEs,旨在阐释ICI毒性背后共通及分歧的免疫机制。我们将总结目前对其病理生理学的理解,重点介绍推动该领域认知进展的scRNA-seq研究发现,并探讨这些洞见如何指导个体化治疗策略与预测性生物标志物的开发。
2 ICI相关结肠炎
2.1 临床表现与诊断
ICI相关结肠炎(ICI-colitis)是一种常见的胃肠道irAE,其发生率因ICI方案而异。值得注意的是,与抗PD-1/PD-L1单药治疗相比,抗CTLA-4单药治疗具有更高的结肠炎风险,而联合治疗方案进一步增加了这一风险。高龄亦被证实与易感性增加相关。多项研究表明,相较于抗PD-1/PD-L1单药,接受抗CTLA-4单药或CTLA-4/PD-1联合阻断的患者结肠炎发病更早。含CTLA-4方案的中位发病时间约为55至58天,而单纯PD-1/PD-L1阻断则接近120天,提示CTLA-4抑制可能是早发性结肠炎的主要驱动因素。临床上,ICI诱导的结肠炎主要表现为腹泻(最常见症状)、腹痛、便血及体重减轻。症状通常在免疫治疗开始后4至8周出现,并可持续数周甚至数月。诊断需结合全面的临床评估、实验室检查(如炎症标志物)及结肠镜检查,后者通常可见黏膜红斑、水肿、脆性及溃疡等炎症表现。组织病理学活检对于鉴别ICI诱导的结肠炎与感染、移植物抗宿主病或既往存在的炎症性肠病至关重要。无论ICI是以单药还是联合形式给药,ICI相关结肠炎在病理上均以明显的肠黏膜淋巴细胞浸润为特征,特别是CD8+细胞毒性T细胞。这些活化的T细胞可损伤肠上皮细胞,导致上皮屏障破坏、隐窝炎、隐窝脓肿,严重者甚至出现溃疡形成。鉴于联合治疗患者结肠炎发病较早,应在治疗开始后的最初几周内密切监测胃肠道症状。然而,由于发病时间跨度极大(从数周到数月不等,偶发于停药后),对所有接受ICI治疗的患者仍需进行长期随访。
2.2 病理生理机制
ICI诱导结肠炎的发病机制尚未完全阐明,但累积证据表明免疫失调与肠道菌群组成的改变起着关键作用。
肠道持续暴露于广泛的外源性抗原(包括饮食成分与共栖微生物)中,因此依赖于精密调控的免疫平衡。ICIs通过解除对T细胞的抑制性约束,破坏了这种内在的肠道耐受,从而促进针对肠道自身抗原或微生物来源抗原的异常免疫反应。抗PD-1/PD-L1药物通过阻断肠上皮细胞及抗原呈递细胞上表达的PD-L1配体相互作用,释放外周组织内的免疫抑制。scRNA-seq分析显示,接受抗PD-1单药治疗的结肠炎患者的病理核心在于结肠黏膜内固有免疫细胞的活化,特别是组织驻留记忆T细胞(TRM)的失调。CD8+TRM细胞是一类永久驻留在非淋巴组织(如肠黏膜)的T细胞,在局部免疫监视及二次感染快速应答中发挥关键作用。在稳态条件下,其活性受到包括PD-1在内的多种抑制信号的严格管控。抗PD-1治疗后,CD8+TRM细胞迅速活化,其转录组特征发生显著改变,从静息状态转变为高增殖性及细胞毒性效应细胞。这些活化细胞上调增殖相关基因及细胞毒性效应分子(如GZMB、PRF1),成为攻击肠上皮的主要效应因子。此外,还观察到CD4+T细胞向Th1表型的极化增加,这可能通过分泌IFN-γ等细胞因子进一步放大和支持CD8+T细胞的细胞毒性反应。在此基础上,联合疗法则进一步阻断CTLA-4通路。CTLA-4主要通过与CD28竞争结合抗原呈递细胞上的B7分子(包括CD80和CD86)来调节T细胞活化的早期阶段。由于CTLA-4的结合亲和力高于CD28,它提高了T细胞活化的阈值。因此,抗CTLA-4治疗可能拓宽活化T细胞克隆的库容与强度,包括针对自身抗原的低亲和力克隆。scRNA-seq显示,联合治疗不仅导致CD8+T细胞总数急剧增加,更重要的是,它特异性地扩增了几种独特且可能更具致病性的CD8+T细胞亚群(如CX3CR1+CD8+T细胞、GZMK+CD8+T细胞)。这些特定CD8+T细胞亚群的基因表达谱富含TCR信号、组织归巢、细胞毒性及促炎反应相关基因,表明它们可能是联合治疗所致irColitis的关键效应细胞。除增强T细胞活化外,CTLA-4阻断还可能改变调节性T细胞(Tregs)的丰度与抑制功能,进一步放大肠道免疫失调。具体而言,CTLA-4抑制剂靶向Tregs上表达的CTLA-4,通过主要由NK细胞介导的抗体依赖性细胞毒性促进其清除。这种耗竭导致外周耐受降低,允许自身反应性效应T细胞不受控制地活化,进而引发黏膜炎症。同样,PD-1/PD-L1阻断降低了Tregs中FoxP3的表达,损害了其免疫抑制功能。这种损害使得效应T细胞增殖与活化增强,直接导致上皮损伤及结肠炎的炎症表现。
与此同时,肠道微生物群已成为ICI诱导结肠炎的重要调节因子。肠道微生物的组成与多样性深刻影响黏膜免疫反应及免疫耐受与炎症之间的平衡。某些微生物类群,如厚壁菌门中的普拉梭菌(Faecalibacterium prausnitzii)和Gemmiger,与结肠炎易感性增加相关,而拟杆菌属(Bacteroides)物种丰度较高则与风险降低相关。在一项针对接受伊匹木单抗治疗的转移性黑色素瘤患者的研究中,未发展为结肠炎的患者其微生物组富含拟杆菌属和普拉梭菌,提示这些物种具有保护作用。相反,抗生素暴露诱导的菌群失调可通过破坏微生物平衡显著增加结肠炎风险,凸显了微生物群在肠道稳态中的核心作用。
在机制层面,微生物群通过多条相互作用的通路调节结肠炎。这包括短链脂肪酸(SCFAs)、多胺和维生素等代谢产物的产生,这些产物可加固上皮屏障完整性并增强黏膜免疫耐受。有益共生菌(尤其是普拉梭菌)促进Treg分化与功能,巩固黏膜耐受。相比之下,菌群失调或致病性微生物物种刺激促炎性CD4+T细胞反应,促进IFN-γ分泌并增强效应T细胞的招募与活化。此外,脂多糖和外酶等细菌成分可直接激活先天免疫通路,加剧局部炎症。例如,鼠李糖乳杆菌GG通过Toll样受体2依赖性树突状细胞通路减轻结肠炎严重程度,这证明了靶向微生物组调控的治疗潜力。
综上所述,这些发现凸显了免疫检查点、调节性免疫细胞网络与肠道微生物群之间错综复杂的相互作用,共同构成了ICI诱导结肠炎的病理生理图景。
2.3 单细胞RNA测序的洞见
2.3.1 免疫异质性与信号级联
通过揭示发炎肠黏膜中免疫细胞亚群的复杂异质性与功能状态,scRNA-seq极大地增进了我们对ICI诱导结肠炎免疫发病机制的理解。
在T细胞区室中,细胞毒性CD8+效应T细胞(Teffs)表现出显著的克隆扩增,并伴有颗粒酶B(GZMB)、颗粒酶K(GZMK)、穿孔素(PRF1)及IFN-γ等溶细胞介质表达升高,直接介导上皮损伤。一个以高表达ITGB2和转运标记物(SELL、S1PR1)为特征的独特CD8+T细胞亚群在接受抗PD-1/CTLA-4联合治疗的患者中尤为富集,并与疾病严重程度密切相关。这些细胞可能起源于循环前体,迁移至肠黏膜后发挥致病作用。TRMs(通过高表达CD103/ITGAE、CD69、HLA-DR和CD38鉴定)也表现出显著的扩增及持续的炎症活性,主要通过分泌IFN-γ及潜在的细胞毒性(如GZMB和PRF1)实现。TCR测序(TCR-seq)显示TRMs与Teff细胞之间存在约56.6%的克隆型重叠,表明它们具有共同的谱系起源或由共同的前体细胞群局部分化而来。这些TRM和Teff群体通过分泌IFN-γ和TNF-α协同作用,激活上皮细胞中的JAK-STAT1信号通路。这导致CASP1介导的细胞凋亡、HLA-DR上调、中性粒细胞浸润及隐窝脓肿形成。同时,持续的IFN刺激诱导结肠上皮细胞更广泛的转录重塑。具体而言,上皮细胞上调免疫调节分子(如PD-L1和STAT1),同时下调水通道蛋白-8(AQP8,一种关键的液体吸收通道),从而导致腹泻和黏膜功能障碍。此外,IFN驱动的CX3CL1表达增强募集CX3CR1+CD8+T细胞至肠黏膜,建立持续的炎症微环境。Lopez等人的比较分析进一步强调了ICI-结肠炎与经典炎症性肠病之间不同的免疫特征。他们报告称,尽管ICI-结肠炎与溃疡性结肠炎(UC)的CD8+T细胞浸润模式大体相似,但ICI-结肠炎中TRMs的丰度与活化水平显著更高。相反,UC病变主要含有B细胞和浆母细胞,突显了驱动这两种肠道炎症的免疫机制存在根本差异。黏膜相关恒定T(MAIT)细胞是参与ICI诱导结肠炎的另一个关键细胞毒性T细胞亚群。这些细胞主要由微生物来源的核黄素代谢产物激活,高表达CCL4、GZMB及肠道归巢受体S1PR5等炎症与细胞毒性标志物。MAIT细胞活化增加与更严重的临床结局密切相关,强调了它们在维持肠道炎症中的作用。在CD4+T细胞群中,以IL-17A和CXCL13表达升高为特征的Th17样细胞在活动性结肠炎期间显著扩增,可能进一步驱动免疫招募与炎症。有趣的是,尽管Tregs总体数量增加,但它们表现出功能受损及表型改变,证据是OX40/TNFRSF4和GITR/TNFRSF18表达上调。OX40和GITR是关键的Treg相关共刺激受体。GITR在Tregs上组成性高表达,而OX40表达在很大程度上依赖于TCR信号,并在TCR接合后24至72小时内短暂诱导,尽管可在所有Treg亚群中检测到。OX40和GITR的功能具有高度情境依赖性,其净效应受局部免疫活化、配体可用性和细胞因子谱的影响。在生理或受控的炎症条件下,这些TNFRSF受体通过维持FoxP3稳定性、限制凋亡及促进局部扩增来支持Treg存活与功能,从而加强Treg介导的免疫抑制。然而,在ICIs诱导的高度炎症环境中,OX40和GITR信号可能反而通过TRAF依赖性通路(包括NF-κB和MAPK信号传导)将Tregs从稳定的抑制状态推向功能失调甚至促炎表型。单细胞测序为此转变提供了直接支持。在ICI相关结肠炎患者的结肠组织中,TNFRSF18高表达的Treg亚群显示出显著的转录重编程,而TNFRSF4高表达的Treg亚群则表现出明显的表型重塑,包括Th1相关基因(如TBX21、IL12RB1、IL12RB2和CXCR3)的上调以及其他TNF受体家族成员的表达。这些发现表明,在ICI相关结肠炎中,Tregs经历了病理性转录重编程,其抑制功能受损可能反而促进而非抑制肠道炎症。
髓系细胞极化进一步塑造了ICI诱导结肠炎的炎症环境。scRNA-seq鉴定出一个独特的促炎性巨噬细胞亚群(CD68highCXCL10high巨噬细胞)。这些细胞不仅分泌IL-1β和TNF-α等关键细胞因子,还通过JNK信号激活NLRP3-PYCARD炎症小体,从而放大先天免疫反应。此外,它们高表达干扰素刺激基因及CXCL9和CXCL10等趋化因子,将CXCR3+效应T细胞招募至黏膜病变处,放大前馈炎症级联反应,最终导致上皮损伤加剧。
此外,肠道菌群失调已成为影响局部免疫动态的重要环境驱动因素。以另枝菌属(Alistipes)丰度升高和保护性毛螺菌科(Lachnospiraceae)减少为特征的微生物组成,通过Toll样受体信号传导促进产生IFN-γ的效应T细胞扩增。同时,罗斯氏菌属(Roseburia)等有益共生菌的耗竭减少了短链脂肪酸(SCFA)的产生,损害了黏膜屏障功能并加剧了炎症。
TCR-seq分析进一步阐明了与治疗反应和疾病持续性相关的克隆动态。外周血与发炎结肠之间Clonotype-1和Clonotype-3 CD8+T细胞克隆的高度重叠提示ITGB2highCD8+T细胞的跨循环迁移。抗TNF-α(英夫利昔单抗)治疗后Clonotype-1的选择性耗竭以及Clonotype-40的持续存在,强调了Clonotype-40可能涉及复发风险。
综上所述,Teff和TRM细胞的细胞毒性效应、MAIT细胞活化、Th17/Treg失衡以及促炎性髓系细胞驱动的炎症环路,加之微生物菌群失调的加剧,共同损害了肠上皮屏障,并延续了ICI诱导结肠炎的发病机制。
2.3.2 潜在治疗靶点
ICI诱导结肠炎的发病机制涉及多维度的免疫失调,针对不同环节的干预策略具有协同治疗潜力。
在T细胞调控方面,JAK-STAT抑制剂(托法替布)可通过抑制CD8+TRM细胞中STAT1磷酸化并干扰IFN-γ产生,有效降低TRM活化标志物(CD38+HLA-DR+)的表达,其在激素难治性结肠炎中的快速缓解效果已在临床研究中得到证实。此外,CTLA-4激动剂(阿巴西普)可通过恢复Treg功能来调节免疫稳态,但需注意其潜在的抑制肿瘤免疫能力。靶向T细胞迁移和归巢的联合疗法显示出协同效应。维多珠单抗与S1PR调节剂(奥扎莫德)联用可双重抑制T细胞的肠道归巢与驻留。靶向CXCL13-CXCR5轴可能有助于限制免疫细胞招募和三级淋巴结构(TLS)的形成。由于CXCL13是irAE发病机制中涉及TLS形成的核心趋化因子,它通过结合主要在B细胞、滤泡辅助T细胞和部分树突状细胞上表达的CXCR5,招募并空间组织免疫细胞,促进具有生发中心样特征的淋巴聚集体发育。在炎症性肠病模型中,靶向CXCL13的策略已显示出一定的治疗潜力。研究证实,CXCL13基因敲除小鼠在DSS诱导的结肠炎中表现出炎症反应减轻、促炎细胞因子水平降低及生存率提高。尽管目前尚无直接阻断CXCL13-CXCR5轴在ICI诱导结肠炎动物模型中的治疗效果研究,我们推测CXCL13可能在ICI相关结肠炎中发挥特别重要的病理作用。炎症部位的CXCL13梯度可能引导CXCR5+B细胞和T细胞向结肠黏膜定向迁移,并促进成熟TLS的发育。这些结构可能通过支持局部抗体产生、补体激活和T细胞再活化来维持肠道炎症,从而将最初由T细胞驱动的应答转化为更持久的自身免疫样过程。临床上,这种持续的免疫活化可能导致严重表现,包括腹泻、腹痛,极少数情况下甚至发生肠穿孔。临床前研究表明,使用抗CXCL13单克隆抗体(如MAb 5261)或CXCR5拮抗剂(如PF-06835375)阻断该通路可减少免疫细胞招募、破坏TLS组织并抑制新生TLS形成。
微生物-免疫轴的调控为个体化治疗提供了新方向。粪便微生物群移植(FMT)可恢复保护性菌群(罗斯氏菌属),修复肠道屏障功能并抑制MAIT过度活化,而抗MR1(MHC I类相关蛋白1)抗体可阻断菌落代谢产物驱动的MAIT细胞活化,特异性阻断MR1-MAIT细胞相互作用(抗MR1抗体)可减弱菌落驱动的炎症反应。
在炎症介质层面,IL-1β拮抗剂卡那奴单抗通过靶向NLRP3炎症小体减少肠道屏障损伤。此外,JNK通路抑制剂通过抑制髓系细胞产生IL-1β及趋化因子CXCL9/10,构建多层次抗炎网络。
2.3.3 用于诊断和监测的生物标志物
对外周血、肠组织及肠道微生物群中生物标志物的识别与动态监测,为ICI诱导结肠炎的精准诊断与管理提供了宝贵工具。
在外周区室中,GZMK+效应CD8+T细胞(TeffGZMK)的丰度以及特定TCR克隆型(如Clonotype-3收缩与Clonotype-40持续存在)已被提议作为疾病活动度与复发风险的非侵入性指标。
血清中,CXCL9和CXCL10水平升高反映了IFN-γ通路活化程度,并与内镜炎症评分密切相关。此外,IL-17A和GZMB表达增加可能提示Th17样细胞和MAIT细胞活性增强,可作为治疗抵抗的预测因子。
肠道微生物源生物标志物也已发展为关键指标。另枝菌属与罗斯氏菌属的比例与MAIT细胞活化及黏膜炎症相关。此外,追踪短链脂肪酸(SCFA)水平可为微生物靶向干预(如FMT或饮食调节)的疗效提供信息。总体而言,整合这些跨越细胞、分子及微生物层面的多维生物标志物,可促进ICI诱导结肠炎的管理从经验性治疗向精准指导转型。
3 ICI相关心脏毒性
3.1 临床表现与诊断
心脏毒性是ICIs罕见但可能致命的irAE。症状往往缺乏特异性,且可能在治疗开始后数周至数月才出现,导致诊断延迟。最常见表现为心肌炎,但也包括心包炎、心律失常、急性冠脉综合征及血管炎。由于缺乏标准化诊断标准及漏报情况,其确切发病率尚不确定,但随着ICI使用的增加,病例数呈上升趋势。PD-1/CTLA-4联合治疗是ICI相关心肌炎最强的危险因素之一,显著增加了其发病率、临床严重程度及死亡率。PD-1/PD-L1通路通过抑制局部T细胞活化来维持心脏免疫稳态。其阻断可能因此释放心肌免疫耐受,促进心脏反应性T细胞的活化。在联合治疗背景下,CTLA-4阻断可能进一步扩增淋巴组织中的自身反应性T细胞克隆,而PD-1阻断则去除心肌内的抑制信号,共同引发协同的自身免疫攻击。动物研究一致显示,联合PD-1和CTLA-4阻断可诱导以显著CD8+T细胞和巨噬细胞浸润为特征的致死性心肌炎,支持了上述机制假说。早期识别对于改善预后至关重要。诊断基于临床表现、心脏生物标志物、心电图、超声心动图和心脏磁共振成像(CMR)——后者是目前组织表征的金标准。然而,在疾病早期CMR可能不明确。68Ga-DOTATOC PET/CT在早期检测中显示出前景,但仍需进一步验证。疾病管理取决于严重程度。一旦确诊应立即停用ICIs。轻度病例可仅监测及支持治疗,而中重度心肌炎通常需要大剂量皮质类固醇。对于难治性病例,可考虑使用霉酚酸酯、IVIG或英夫利昔单抗等药物。建议对高危患者进行预处理心脏风险评估及密切监测。
3.2 病理生理机制
ICI相关心肌炎(ICI-MC)的发病机制尚未完全阐明,但普遍归因于免疫检查点阻断后的免疫应答失调。通过增加对T细胞的抑制信号,ICIs促进CD4+和CD8+T细胞不受控制的活化与扩增,这些细胞浸润心脏组织并启动对心肌细胞的细胞毒性攻击,导致心肌炎及相关并发症。同时,ICIs可能破坏免疫耐受,触发抗乙酰胆碱受体和抗横纹肌肌球蛋白等心脏自身抗体的产生。这些自身抗体可激活补体系统或介导抗体依赖性细胞毒性,进一步导致心肌损伤及电不稳定(如心律失常)。此外,活化的免疫细胞释放高水平促炎细胞因子——最显著的是IFN-γ、IL-1β和TNF-α——加剧组织炎症,促进心肌细胞凋亡,破坏心肌结构并损害电生理功能。此外,与ICI-结肠炎不同,Tregs在心肌炎中的作用仍不明确。FoxP3+Tregs数量减少。尽管研究提及心肌炎动物模型中Tregs功能受损,但直接针对ICI心肌炎患者的功能抑制分析数据仍然有限。
3.3 单细胞RNA测序的洞见
3.3.1 免疫微环境异质性与信号级联
scRNA-seq实现了对ICI-MC患者免疫细胞群的高分辨率分析,揭示了T细胞、髓系细胞和基质成分之间复杂的动态相互作用。
在T细胞层面,心脏浸润的CD8+T细胞表现出显著的克隆扩增和功能异质性。效应和增殖亚群高表达细胞毒性介质(GZMB和PRF1)及组织驻留标志物(CXCR6和ITGA1),直接介导心肌细胞损伤。引人注目的是,约63%的这些细胞表现出针对心脏抗原α-肌球蛋白的TCR克隆型,并且过继转移此类克隆已被证明可在小鼠模型中诱发致死性心肌炎。尽管表达耗竭标志物(PD-1、LAG3、HAVCR2),这些CD8+T细胞仍保留效应功能,并持续分泌IFN-γ和趋化因子(CCL4、CCL5),从而维持免疫细胞招募并延续局部炎症。此外,受影响患者循环中γδ T细胞和MAIT细胞的显著缺乏可能损害免疫调节平衡并加剧病理过程。
髓系细胞极化进一步放大了炎症级联反应。通过scRNA-seq鉴定出的一个独特NLRP3+IL-1β+炎性巨噬细胞亚群,其丰度与血清肌钙蛋白水平及不良临床结局相关,这些巨噬细胞通过分泌IL-1β、TNF-α和CXCL9/10促进CD8+T细胞活化和中性粒细胞招募。另一亚群以高表达补体成分(C1qA/B/C)和Fc受体(FCγRIIIa)为特征,通过经典补体激活和膜攻击复合物(MAC)形成导致心肌损伤。轨迹推断表明,CCR2+单核细胞在IFN-γ刺激下分化为终末CXCL9+CXCL10+巨噬细胞,这一过程可被CCR2阻断所减弱。这些发现强调了单核-巨噬轴在塑造炎症环境中的核心作用。
空间转录组学与scRNA-seq的整合进一步阐明了发炎心肌内的细胞间调控回路。CD8+T细胞和巨噬细胞通过IFN-γ–CXCL9/10–CXCR3轴形成自我强化环路,驱动慢性炎症。在炎症刺激下,成纤维细胞获得CXCL9+HLA-DRA+表型,并通过与树突状细胞的相互作用参与免疫细胞招募和抗原呈递。此外,静脉内皮细胞特异性表达ACKR1,通过CXCL信号通路与髓系细胞和CXCL9+成纤维细胞相互作用,促进免疫细胞招募。
这些洞见共同描绘了ICI-MC免疫微环境的细胞和分子异质性,为靶向治疗干预提供了机制依据。
3.3.2 潜在治疗靶点
ICI-MC的治疗策略可分为三大领域:致病性免疫细胞调控、炎症信号通路阻断以及心脏免疫微环境重塑。
选择性靶向细胞毒性T细胞或其效应功能是ICI-MC治疗的关键策略。可使用抗CD8抗体或工程化CAR-T细胞靶向特定TCR克隆型,以实现对过度扩增的致病性T细胞克隆的选择性清除。为抑制心脏浸润,使用CCR5拮抗剂(如马拉韦罗)或CXCR3抑制剂阻断趋化因子引导的转运在临床前模型中显示出前景,可减少效应T细胞招募和局部炎症。此外,通过单克隆抗体中和GZMB或PRF1以直接阻断该通路介导的组织损伤,而非清除或完全抑制CD8+T细胞,有望在最大限度保留T细胞介导的抗肿瘤免疫反应的同时减少对心脏等靶器官的损害。需要强调的是,此策略需要更精准的干预:其最终目标并非广谱抑制,而是基于TCR克隆性、单细胞转录组特征或组织驻留标志物,为后续特异性清除致病性CD8+T细胞争取时间窗并提供协同支持。
调控髓系驱动的炎症是另一条治疗途径。IL-1β受体拮抗剂和抗TNF-α单克隆抗体(如英夫利昔单抗)直接抑制参与组织损伤的关键促炎细胞因子。此外,抑制JAK-STAT通路——特别是使用鲁索替尼——可减弱IFN-γ介导的巨噬细胞活化并抑制下游炎症级联。控制补体激活可预防免疫介导的心肌损伤。依库珠单抗(Eculizumab)是一种抗C5单克隆抗体,可阻断末端补体级联和MAC形成,而治疗性抑制CD16a(FcγRIIIa)可破坏致病性IgG-Fc受体相互作用,限制抗体依赖性的心脏损伤。
重塑心脏微环境也是一种有前景的策略。使用那他珠单抗抑制整合素信号可抑制心脏成纤维细胞的促炎表型并减少CXCL9产生,从而中断IFN-γ–CXCL9/10–CXCR3放大环路。此外,通过FMT或益生菌给药调节肠-心免疫轴,已被提议用于恢复免疫稳态并降低全身性炎症负荷。
3.3.3 用于诊断和监测的生物标志物
ICI-MC的生物标志物研究集中于外周循环、组织病理学和遗传易感性的多维整合分析。
在外周免疫区室中,TCR-seq揭示了循环中存在的α-肌球蛋白特异性CD8+T细胞克隆,其镜像反映了心肌浸润的克隆,提示这是心脏靶向免疫的外周特征。此外,HLA-A03:01已成为一种遗传风险等位基因,可能增强α-肌球蛋白肽的抗原呈递,从而使个体易患自身反应性T细胞扩增及ICI-MC发展。系统性炎症和代谢生物标志物为疾病活动度提供了额外见解。血清中损伤相关分子模式(DAMP)S100A8/A9水平升高与ICI-MC严重程度呈正相关。当结合紊乱的脂质组