《Frontiers in Immunology》:Tumor-associated neutrophils in lung adenocarcinoma: from mechanisms to therapeutic targeting
肺腺癌(LUAD)是非小细胞肺癌(NSCLC)的主要亚型,其特点是复杂的肿瘤微环境(TME),其中肿瘤相关中性粒细胞(TANs)发挥双重功能——这一概念在更广泛的NSCLC和泛癌研究中已得到充分证实。尽管免疫检查点抑制剂(ICIs)取得了进展,但原发性和获得性耐药仍是主要障碍。本综述全面剖析了LUAD中TANs的调控网络,包括通过CXCR1/CXCR2轴进行的招募、在TGF-β与IFN-γ影响下向抗肿瘤N1或促肿瘤N2表型的极化,以及中性粒细胞胞外陷阱(NETs)的形成。研究人员强调了TANs和NETs在肿瘤促进(免疫抑制、血管生成、转移)和肿瘤抑制(直接细胞毒性、抗原呈递)中的双重功能。此外,研究人员评估了当前靶向TANs的治疗策略,如CXCR1/2抑制剂(SX-682、Navarixin)、PAD4抑制剂(Cl-amidine)、NET降解酶(DNase I)、TGF-β抑制剂(Galunisertib)和髓系调节剂,重点关注LUAD特异性临床前和临床证据。讨论了主要挑战,包括脱靶毒性、感染风险以及缺乏预测性生物标志物。通过将机制见解与转化机会联系起来,本综述为开发靶向中性粒细胞的联合疗法以克服LUAD免疫治疗耐药性提供了框架。
1 引言
肺癌是全球癌症相关发病率和死亡率的主要原因。许多患者因早期症状缺乏而在晚期被诊断。吸烟仍是主要风险因素。非小细胞肺癌(NSCLC)约占所有肺癌病例的80%-85%,其中肺腺癌(LUAD)是最常见的组织学亚型。尽管免疫检查点抑制剂(ICIs)显著改善了晚期NSCLC的预后,但LUAD的客观缓解率仅为20%-30%,且原发性或获得性耐药常见。肿瘤微环境(TME)中非T细胞成分(尤其是髓系细胞)对免疫治疗耐药的贡献日益被认识。中性粒细胞是抵御微生物感染的第一道防线,占人类循环白细胞50%-70%。传统上被视为仅参与急性炎症的短寿命终末分化效应细胞,但近期研究揭示了中性粒细胞在TME中表现出显著的异质性和功能可塑性。Fridlender等人首先利用小鼠模型提出了一个开创性但现已简化的框架,将肿瘤相关中性粒细胞(TANs)分为抗肿瘤N1和促肿瘤N2表型,其中转化生长因子β(TGF-β)是N2极化的关键驱动因子。尽管该模型为后续研究奠定了重要基础,但单细胞研究已揭示TANs实际上存在于一个连续的功能谱系中,其表型远比这种二分法复杂。N1样中性粒细胞高表达肿瘤坏死因子α(TNF-α)、细胞间黏附分子1(ICAM-1)和Fas,通过活性氧(ROS)和凋亡诱导发挥抗肿瘤作用。相反,N2样中性粒细胞高表达精氨酸酶1(ARG1)、CCL2和CXCL1,促进T细胞抑制、血管生成和肿瘤细胞增殖。尽管这种二元分类提供了概念框架,但人类N1/N2 TANs的标志物尚未普遍确立,其功能状态受肿瘤类型、分期和微环境信号的动态调控,这在人类肺癌研究中已得到证实。重要的是,除极化外,中性粒细胞还可形成中性粒细胞胞外陷阱(NETs)——由解聚染色质和颗粒蛋白(如髓过氧化物酶、中性粒细胞弹性蛋白酶)组成的网状结构——不仅捕获病原体,还促进癌症转移、血栓形成和免疫逃逸。当前关于肺癌中TANs的综述大多聚焦于泛癌背景或整个NSCLC,缺乏对LUAD特异性中性粒细胞调控的系统总结。不同肺癌亚型表现出不同的免疫微环境特征:单细胞转录组分析显示,与肺鳞状细胞癌相比,LUAD含有更高比例的树突状细胞和单核细胞/巨噬细胞,并表现出肿瘤细胞与免疫细胞群之间更活跃的串扰,提示理论上LUAD可能更适合免疫治疗。然而,LUAD中TANs的招募、极化、NETosis及其与T细胞和巨噬细胞相互作用的机制仍有待充分阐明。此外,现有研究常聚焦于单一分子或细胞类型,缺乏整合分子机制与临床转化的多维框架。本综述旨在系统整合LUAD微环境中TANs的调控网络,聚焦其招募和极化机制、NETs的双重功能、与其他免疫细胞的相互作用,以及当前靶向TANs的治疗策略(包括CXCR2抑制剂、PAD4抑制剂和NET降解),并辅以临床前和临床证据。通过连接机制研究与临床转化,为LUAD中全面的中性粒细胞靶向免疫治疗提供理论依据,并确定未来转化研究的方向。
2 LUAD中TANs的基本特征
2.1 TANs的来源与招募
中性粒细胞起源于骨髓中的造血干细胞,通过共同髓系祖细胞和粒-单核细胞祖细胞分化,在粒细胞集落刺激因子(G-CSF)和粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)调控下成熟后释放入循环。成熟中性粒细胞高表达趋化因子受体CXCR1和CXCR2,其配体包括CXCL1、CXCL2、CXCL5、CXCL6和CXCL8。在NSCLC(包括LUAD)微环境中,肿瘤细胞和基质细胞大量分泌这些趋化因子,通过CXCR1/CXCR2轴招募循环中性粒细胞至肿瘤部位,形成TANs。单细胞RNA测序进一步揭示了NSCLC(包括LUAD)中TANs的异质性,亚群表现出不同的基因表达谱,如CD66b
+成熟亚群、干扰素刺激基因表达亚群、具有抗原呈递特征的“混合”亚群以及促血管生成亚群。值得注意的是,由于中性粒细胞mRNA含量低且结构脆弱,传统基于液滴的单细胞测序常低估其比例;高灵敏度平台如BD Rhapsody可更准确捕获TAN谱系,确认TANs占NSCLC TME中免疫细胞的10%-20%。
2.2 TANs极化的概念演变:从N1/N2二分法到功能谱系
TANs表现出高度可塑性,可根据表面标志物和功能大致分为抗肿瘤N1样和促肿瘤N2样表型。在这一经典框架中,N1样TANs高表达TNF-α、ICAM-1和CCL3,ARG1低表达;而N2样TANs以高表达ARG1、CCL2和血管内皮生长因子(VEGF)为特征,TNF-α和ICAM-1下调。在NSCLC(包括LUAD)微环境中,TGF-β是N2极化的关键驱动因子,而干扰素γ(IFN-γ)联合Toll样受体(TLR)激动剂促进N1极化。然而,这一经典框架目前更多作为历史概念模型使用。随着单细胞测序的发展,人们认识到N1/N2二分法过于简化。TANs存在于一个连续的功能谱系中,缺乏类似M1/M2巨噬细胞的明确谱系特异性标志物。因此,更精细的亚群分类(如免疫调节、促血管生成、干扰素应答亚群)正逐渐取代这一简单二元模型,以更准确描述TANs的真实异质性。
2.3 LUAD中TANs的空间分布
TANs在肿瘤组织内的空间分布表现出显著异质性,并与预后相关。在NSCLC(包括LUAD)中,中性粒细胞浸润于肿瘤核心(巢)和侵袭边缘,以及周围的三级淋巴结构。多重免疫荧光和空间转录组学研究表明,肿瘤基质中的中性粒细胞在早期(IA、IIA期)更丰富,并与较好预后相关;而中晚期(IIB、IIIB期)的瘤内中性粒细胞浸润预测不良预后。总体而言,在NSCLC中,高密度CD66b
+ TANs通常与较短的无病生存期(DFS)和总生存期(OS)相关,这一趋势在LUAD亚型中也成立,尽管该关联受组织学亚型、分期和空间位置的影响。例如,在肺鳞状细胞癌中,TANs更丰富且更具促血管生成特性,而LUAD表现出更复杂的亚群组成。因此,评估TANs的预后价值需考虑其密度、空间分布和分子表型。
3 LUAD中TANs的双重功能及其分子机制
3.1 抗肿瘤作用
具有抗肿瘤表型的TANs(常称为“N1样”中性粒细胞)可通过多种机制抑制LUAD进展。首先,它们可通过抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用(ADCC)直接杀伤肿瘤细胞。中性粒细胞利用其表面Fc受体识别并黏附抗体包被的癌细胞,释放细胞毒性颗粒内容物(髓过氧化物酶、中性粒细胞弹性蛋白酶、基质金属蛋白酶)诱导非凋亡性坏死。此外,中性粒细胞可通过活性氧(ROS)和活性氮物种发挥直接细胞毒性。近期单细胞研究已鉴定出具有抗肿瘤潜力的特定亚群。例如,NSCLC模型中由IL-8驱动的CD74
high中性粒细胞亚群能够交叉呈递肿瘤抗原并直接激活CD8
+和CD4
+ T细胞,有效抑制肿瘤进展。这些发现表明,在特定免疫激活条件下,TANs可积极参与抗肿瘤免疫应答。
3.2 促肿瘤作用
尽管存在抗肿瘤亚群,临床前和临床数据表明,NSCLC(包括LUAD)中的TANs主要表现出促肿瘤作用,高TAN浸润与患者不良预后密切相关。在TME慢性刺激下,中性粒细胞可偏向促肿瘤“N2样”表型。这些N2样TANs通过多种机制促进肿瘤进展:它们分泌大量ROS和蛋白酶(如MMP8/9)增强肿瘤细胞侵袭性,并降解细胞外基质为转移铺路。在免疫调节方面,N2样TANs分泌ARG1和诱导型一氧化氮合酶(iNOS),消耗微环境中的L-精氨酸,抑制T细胞增殖和功能。它们还可表达程序性死亡配体1(PD-L1),直接诱导CD8
+ T细胞耗竭。此外,TANs产生脂质介质如前列腺素E2(PGE2),进一步强化免疫抑制微环境。在讨论上述促肿瘤机制时,有必要澄清TANs与多形核髓系来源抑制细胞(PMN-MDSCs)的关系。TANs定义为存在于TME中且与肿瘤组织直接相关的中性粒细胞。PMN-MDSCs定义为具有免疫抑制功能的低密度中性粒细胞,主要存在于癌症患者、孕妇或感染性疾病患者的外周血中。研究已鉴定出表面标志物如CD52、CD84和PTGER2在PMN-MDSCs中高表达,但也富集于TANs。这意味着这些标志物可能适用于识别循环PMN-MDSCs和TME中的TANs。实践中,区分这两种细胞群可能取决于其来源位置:PMN-MDSCs主要从外周血分离,而TANs从肿瘤组织获取。值得注意的是,LUAD中的PMN-MDSCs表现出高铁死亡倾向,其高表达胰岛素样生长因子结合蛋白1与不良预后正相关,提示中性粒细胞铁死亡可能是一种新认识的免疫抑制机制。
3.3 NETosis在LUAD中的争议性作用
中性粒细胞胞外陷阱(NETs)是中性粒细胞在特定刺激下释放的网状结构,由解聚的染色质DNA、组蛋白和颗粒蛋白(中性粒细胞弹性蛋白酶、髓过氧化物酶)组成。NETosis在肺癌(包括LUAD)中的作用是双重且具有争议的。一方面,某些NET成分(如髓过氧化物酶、组蛋白)具有直接杀伤肿瘤的潜力,从而抑制肿瘤生长。另一方面,NETs可作为抗原和佐剂来源,被树突状细胞摄取并交叉呈递给T细胞,从而启动适应性抗肿瘤免疫。值得注意的是,NETosis在宿主防御中发挥不可替代的作用——它是中性粒细胞捕获和杀伤病原体(如细菌和真菌)的核心机制。因此,在考虑靶向NETs的抗肿瘤策略时,必须权衡对正常抗感染免疫的潜在影响,避免因过度抑制而增加感染风险。然而,在LUAD TME持续刺激下,NETs主要促进肿瘤进展。机制上,NETs的物理DNA骨架可包裹循环肿瘤细胞,促进其黏附于内皮细胞并发生远处转移。NETs还携带中性粒细胞弹性蛋白酶和MMP9等蛋白酶,降解细胞外基质并促进VEGF释放,从而加速血管生成和肿瘤侵袭。例如,磷脂爬行酶1通过调控NET形成促进LUAD进展,其高表达与患者不良预后相关。此外,NETs通过m
6A修饰稳定SLC2A3 mRNA,诱导肿瘤细胞铁死亡抵抗,同时抑制CD8
+ T细胞功能,从多维度驱动LUAD生长。
3.4 TANs与T细胞/巨噬细胞的相互作用
TANs的功能与其在TME中与其他免疫细胞的动态相互作用密不可分。其中,与T细胞和肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)的相互作用尤为关键。由于富含DNA的骨架,NETs可形成物理屏障,限制CD8
+ T细胞与肿瘤细胞的接触,从而降低免疫杀伤效率。此外,NETs表面可检测到PD-L1,直接导致T细胞功能障碍和耗竭。TANs与TAMs之间存在复杂的双向调控关系。NSCLC研究表明,TANs通过分泌CCL3和CCL4作用于CCR1和CCR5,招募促肿瘤SPP1
+巨噬细胞;反过来,SPP1
+巨噬细胞通过正反馈环路进一步促进CCL3
+ TANs的扩增,在免疫治疗无反应患者中形成恶性循环,加剧免疫抑制微环境的形成和维持。
4 靶向TANs的治疗策略:临床前证据与转化瓶颈
鉴于TANs在LUAD进展和免疫治疗耐药中的关键作用,靶向TANs已成为提高现有疗法疗效的关键策略。当前研究方向包括抑制TAN招募、阻断NET形成、调节TAN极化和直接清除TANs。
4.1 抑制TAN招募
TANs向TME的招募主要依赖趋化因子受体通路,其中CXCR1/CXCR2轴尤为关键。NSCLC(包括LUAD)小鼠模型临床前研究表明,CXCR1/CXCR2拮抗剂(如Reparixin、SX-682、Navarixin)可有效降低瘤内TAN浸润,并显著增强对ICIs的敏感性。SX-682联合帕博利珠单抗治疗转移性NSCLC的II期临床试验正在进行中(NCT05570825),其结果有望提供临床转化证据。此外,靶向上游趋化因子的策略(如抗CXCL8抗体HuMax-IL8)在早期实体瘤临床试验中显示出安全性,但单药疗效有限。近期研究还发现了其他调控TAN招募的分子机制。IGF2BP2抑制剂JX5通过下调LOX1表达显著抑制TAN招募。IL-37d通过抑制肺上皮细胞中TLR3活化和S100A8/A9表达,阻止早期中性粒细胞向肺部迁移,从而预防前转移龛形成。
4.2 抑制NETosis
由于NETs在肺癌(包括LUAD)转移和免疫逃逸中发挥关键作用,靶向NETosis是一种极具前景的干预手段。临床前研究表明,PAD4抑制剂(如GSK484、Cl-amidine)可有效阻断NET形成并减少LUAD转移。DNase I可直接降解NETs的DNA骨架,研究证实其在LUAD模型中能抑制肿瘤进展和免疫逃逸。MEK抑制剂(如司美替尼、曲美替尼)可通过阻断Raf-MEK-ERK信号通路、抑制NADPH氧化酶活性和抗凋亡蛋白表达来减少NET形成。利拉鲁肽通过抑制ROS产生减少NETosis,并在临床前模型中增强PD-1抑制剂的抗肿瘤疗效。然而,NETosis在宿主抗感染免疫中发挥重要作用,长期全身性抑制可能增加感染风险,构成了临床转化的主要障碍。
4.3 调节TAN极化
鉴于TANs的功能可塑性,将促肿瘤N2表型转化为抗肿瘤N1表型是一个有吸引力的治疗概念。靶向TGF-β信号通路是核心策略;在LUAD临床前模型中,TGF-β抑制剂(如galunisertib)联合ICIs成功诱导TANs向N1表型极化。TGF-β信号的关键下游效应分子Smad3可被SIS3抑制,其同样促进TANs从N2向N1极化。近期研究揭示了调控TAN极化的其他分子靶点。IL-8被发现可诱导CD74
high/Siglec
Flow抗肿瘤中性粒细胞亚群分化,CD74激动剂可进一步增强该效应。IGF2BP2抑制剂JX5通过下调LOX1表达显著抑制N2极化。PARP1抑制剂AG14361阻断PARP1与ALOX5的相互作用及其PARylation修饰,抑制MMP9表达,并逆转中性粒细胞的促肿瘤功能。
4.4 清除TANs
直接清除TANs是抑制其负面效应的直接方法。在小鼠模型中,抗Ly6G抗体可有效清除中性粒细胞并抑制肿瘤生长。然而,鉴于中性粒细胞在抗感染免疫中的核心作用,该策略的临床转化面临严峻安全性挑战。低剂量化疗(如紫杉醇)已被证明可选择性地减少N2样TANs,但其特异性仍存争议。值得注意的是,CCL21树突状细胞(DC)原位疫苗通过重塑TME免疫景观,在清除促肿瘤中性粒细胞亚群方面展现出独特优势,显著减少免疫抑制性中性粒细胞数量。
4.5 联合治疗策略
鉴于TANs的功能复杂性,单靶点策略常难以获得持久应答,联合治疗成为主流方向。临床前研究已证实,ICIs联合CXCR2抑制剂可产生显著的协同抗肿瘤效应。化疗联合NETosis抑制剂可有效减少化疗诱导的NET相关转移。尽管放疗可招募中性粒细胞,但其与TAN调节策略(如极化调节剂)的联合应用需进一步研究。
5 中性粒细胞作为肺腺癌的生物标志物
5.1 外周血生物标志物
在外周血指标中,中性粒细胞与淋巴细胞比值(NLR)是研究最广泛且最易检测的标志物。多项荟萃分析一致表明,接受ICIs治疗的晚期NSCLC患者中,治疗前NLR升高与较短的无进展生存期(PFS)和总生存期(OS)显著相关,目前主要作为预后生物标志物得到验证。例如,一项纳入1845例患者的荟萃分析显示,高NLR组死亡风险显著增加(HR: 2.50, 95% CI: 1.79–3.51)。基于现有临床证据,建议在NSCLC患者启动免疫治疗前常规检测基线NLR。当NLR≥5时,直接推荐免疫化疗联合方案;若治疗第6周NLR仍升高,需立即进行影像学评估和治疗调整;若NLR显著下降,则继续原免疫治疗。衍生NLR(dNLR)同样是不良预后的独立标志物,且与肿瘤组织中CD8
+ T细胞浸润密度降低密切相关。外周血dNLR作为NSCLC一线帕博利珠单抗实用生物标志物的临床转化路径为:治疗前检测dNLR水平(截断值2.6),快速筛选PD-L1高表达(TPS≥50%)且dNLR<2.6的优势人群,优先给予帕博利珠单抗单药治疗以避免化疗免疫联合的额外毒性。对于基线dNLR≥2.6的患者,建议在第二个治疗周期动态监测dNLR变化;上升趋势提示原发耐药风险,需转为含化疗的联合方案或探索靶向中性粒细胞相关免疫抑制通路的干预策略,从而实现个体化治疗决策和疗效优化。除细胞比值外,外周血可溶性蛋白浓度也具有预后价值。血清CXCL8(IL-8)和G-CSF水平升高不仅与肿瘤负荷正相关,还与ICI疗效差和耐药相关。目前这些主要作为预后标志物得到验证,但其预测潜力正在研究中。
5.2 组织生物标志物
在组织层面,瘤内中性粒细胞(TANs)的浸润密度和空间分布是关键的组织病理学标志物。多项研究通过免疫组化检测CD66b
+中性粒细胞,显示较高TAN密度通常与NSCLC患者不良预后相关,该发现在LUAD亚型中也成立。具体而言,在早期可切除NSCLC(包括LUAD)中,瘤内高CD66b
+中性粒细胞密度是超越TNM分期的复发独立预测因子,作为预后生物标志物。明确的CD66b
+中性粒细胞临床转化路径包括:建立标准化多重免疫组化检测和评分系统(关键点在于准确区分瘤内与基质细胞,并设置>5%为高密度阈值),通过多中心前瞻性研究验证其与TNM分期结合的独立预后价值,最终将CD66b
+中性粒细胞密度作为关键免疫指标纳入LUAD的TNM-免疫评分系统,为个体化治疗策略提供可靠依据。除简单密度计算外,TANs与效应细胞的空间关系可提供更精细的预后信息。研究表明,TANs与CD8
+ T细胞之间的空间距离具有显著预测价值;当TANs与CD20
+ B细胞或CD4
+ T细胞距离增加时,常预示更差的DFS。这种空间分离可能反映了TANs形成的免疫排斥屏障,阻碍淋巴细胞发挥有效抗肿瘤免疫。一种空间免疫结构量化模型测量CD4
+ T细胞、CD20
+ B细胞与中性粒细胞之间的微观距离,构建临床可应用的预后评估系统。该模型证实,当免疫细胞间距离超过特定阈值时,术后复发风险增加2.7倍。这些空间特征可直接转化为三类临床决策:识别需要强化辅助治疗的高危人群,预警免疫治疗单药可能失败的患者,以及指导联合治疗方案的制定,最终实现从实验室观察指标到临床治疗标准的完整转化。此外,通过多重免疫荧光和单细胞测序鉴定的特定TAN亚群(如免疫抑制性LOX-1
+或PD-L1
+亚群)高丰度时,也预示免疫治疗应答不佳;当前证据主要支持其预后价值,部分研究提示其对ICI应答的预测潜力。
5.3 液体活检中的NET成分
NET成分作为液体活检标志物已成为研究热点。与前述外周血细胞比值和组织标志物(多为治疗前一次性检测的基线标志物)不同,NET成分在治疗过程中的动态变化赋予其独特价值。在LUAD患者中,外周血可检测到显著升高的NET相关降解产物,如瓜氨酸化组蛋白H3(CitH3)、髓过氧化物酶-DNA复合物和循环游离DNA。研究表明,血浆NET标志物水平升高与LUAD患者远处转移风险增加和预后较差相关。动态监测显示,免疫治疗期间血浆CitH3水平持续升高或上升的患者,其PFS和OS显著劣于CitH3水平下降的患者。血浆CitH3浓度>7.04 ng/mL是免疫治疗预后的独立危险因素,对应死亡风险增加70.2%,疾病进展风险增加56.6%。该定量指标为临床预后评估提供了客观依据,有助于识别复发高危人群并优化治疗策略。CitH3等NET标志物不同于治疗前一次性检测的基线预后标志物,更适合作为治疗过程中药效评估和耐药预警的动态治疗监测标志物。这一发现为非侵入性动态监测肿瘤免疫微环境状态提供了新视角。
5.4 生物标志物比较分析
上述标志物按来源可分为外周血型和组织型,各自具有不同的预测性能和应用场景。外周血标志物(NLR、dNLR、CXCL8、sLOX-1、CitH3)共同优势为无创、可重复、成本低,适合大规模筛查和动态监测。其中,NLR/dNLR证据等级最高且临床阈值最明确,是最实用的基线预后标志物;CXCL8和sLOX-1机制特异性更优但缺乏标准化检测;CitH3独特价值在于治疗过程中动态监测可预警耐药,但其基线预测性能弱于NLR。组织标志物(CD66b密度、TAN-淋巴细胞空间距离)特异性更高,可提供外周血无法获取的局部免疫微环境信息。其中,空间距离的预测性能优于单纯密度,但两者均依赖有创取样和先进检测平台,可及性受限且无法动态监测。因此,单一标志物无法满足所有临床需求。外周血标志物适用于一线筛查和治疗监测,组织标志物适用于精准预后评估,两者互补而非替代,未来应探索多标志物联合模型。
6 TANs的代谢重编程及其治疗潜力
免疫细胞的代谢状态与其功能密切相关,这一概念在LUAD微环境中尤为关键。LUAD的肿瘤微环境(TME)以肿瘤细胞快速增殖导致的缺氧、营养匮乏和代谢废物积累为特征,这驱动浸润的TANs发生深刻的代谢重编程以维持其存活和免疫抑制功能。与正常组织中的中性粒细胞不同,TANs的代谢模式被肿瘤信号扭曲,形成促进而非消除肿瘤进展的恶性循环。深入理解这些代谢变化有望为LUAD治疗开辟极具前景的新策略。
6.1 葡萄糖代谢重编程
在葡萄糖代谢方面,LUAD TME中充斥着肿瘤细胞和免疫细胞产生的乳酸。为适应这一环境,TANs显著上调葡萄糖转运蛋白1(GLUT1)表达,导致葡萄糖摄取率和糖酵解速率大幅增加。这种增强的有氧糖酵解不仅为TANs快速效应功能提供能量,还通过乳酸积累加剧TME的免疫抑制特性。研究表明,乳酸可诱导中性粒细胞表面PD-L1表达,从而抑制T细胞抗肿瘤活性。此外,尽管糖酵解增强是主要特征,TANs还表现出代谢灵活性,利用脂肪酸氧化(FAO)和氧化磷酸化(OXPHOS)维持高迁移能力和免疫抑制功能,这与不良临床预后密切相关。因此,靶向GLUT1或糖酵解通路,例如通过抑制葡萄糖摄取限制代谢底物供应,或使用二甲双胍等药物调节线粒体呼吸,已被证明可限制TANs的促肿瘤活性并增强常规疗法疗效。
6.2 脂质代谢重编程
脂质代谢重编程也是TANs获得促肿瘤功能的关键步骤。在LUAD TME中,粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)通过激活STAT5信号上调TANs中脂肪酸转运蛋白2(FATP2)的表达。FATP2介导花生四烯酸的摄取并促进其转化为免疫抑制性前列腺素E2(PGE2),这是TANs抑制CD8
+ T细胞功能的关键机制。此外,TANs高表达凝集素样氧化低密度脂蛋白受体1(LOX-1),后者促进氧化低密度脂蛋白的摄取并参与维持TANs的免疫抑制功能。在LUAD中,PPARγ信号通路被报道调控脂质代谢串扰,促进肿瘤细胞胆固醇摄取,从而驱动肿瘤生长。靶向抑制FAO或FATP2已在临床前模型中显示出减弱TANs免疫抑制能力并抑制肿瘤生长的效果。
6.3 氨基酸代谢重编程
在氨基酸代谢层面,精氨酸代谢是TANs发挥T细胞抑制的关键通路。在LUAD中,肿瘤来源的ANXA2信号通过TLR2/MYD88轴诱导TANs高表达精氨酸酶1(ARG1)。ARG1的分泌通过消耗TME中的L-精氨酸严重限制T细胞的增殖和效应功能,从而促进免疫逃逸。此外,IL-8刺激也可诱导中性粒细胞释放ARG1。使用ARG1抑制剂(如Numidargistat)可恢复T细胞活性,并在临床前模型中显示出增强免疫治疗的潜力。谷氨酰胺和色氨酸代谢及其作为能量来源和代谢信使在TANs存活和免疫抑制中的作用也受到广泛关注。例如,吲哚胺2,3-双加氧酶(IDO)通路的激活可导致色氨酸耗竭,从而加剧微环境的免疫抑制状态。这些代谢通路并非孤立运作,而是紧密交织,共同支持TANs的促肿瘤表型。在临床治疗策略方面,靶向这些代谢节点具有直接转化意义。例如,二甲双胍、GLUT1抑制剂、FATP2抑制剂和IDO抑制剂等药物目前正被研究用于“饥饿”或“重编程”这些在TME中被劫持的免疫细胞,旨在逆转其促肿瘤特性并增强现有ICIs的疗效。未来研究需进一步阐明这些代谢通路在不同TAN亚群中的特异性,并整合多组学技术开发更精准的代谢靶向联合治疗策略,为改善LUAD患者预后提供新途径。
7 讨论
在肺腺癌(LUAD)中,TANs表现出显著的功能异质性和空间分布依赖性效应,其促肿瘤和抗肿瘤功能共存,深刻影响疾病进展和治疗反应。核心作用机制如下:NSCLC(包括LUAD)肿瘤细胞和基质细胞大量分泌CXCL1、CXCL5和CXCL8等趋化因子,通过CXCR1/CXCR2轴高效招募循环中性粒细胞至TME。在TME中,TGF-β等信号倾向于驱动TANs向历史定义的促肿瘤N2表型极化。同时,中性粒细胞可通过NETosis形成富含DNA和颗粒蛋白的NETs。极化的N2样TANs和NETs协同塑造免疫抑制微环境:它们分泌ARG1等物质消耗T细胞活化所需的氨基酸;直接表达PD-L1诱导T细胞耗竭;通过NETs形成物理屏障阻碍CD8
+ T细胞接触和杀伤肿瘤细胞。此外,NETs包裹循环肿瘤细胞促进远处转移,降解细胞外基质同时促进血管生成,从而加速肿瘤进展。这些机制共同削弱抗肿瘤免疫监视,最终导致ICIs的原发性或获得性耐药。这一复杂调控网络凸显了TANs作为关键治疗靶点的价值,并确定了三个关键干预窗口:在“入口点”阻断CXCR1/2介导的TAN招募;在“内部”使用TGF-β抑制剂将N2表型逆转为抗肿瘤N1表型;在“终点”使用PAD4抑制剂或DNase I降解NETs,打破促转移和免疫抑制屏障。TAN和NET靶向疗法的临床转化面临若干关键障碍,其中最主要限制是长期抑制中性粒细胞功能或NET形成可能损害宿主抗感染免疫——这是决定此类策略能否进入长期临床应用的核心安全性障碍。中性粒细胞是抵御细菌(尤其是铜绿假单胞菌)和侵袭性真菌(如烟曲霉)的第一道防线。CXCR2对正常中性粒细胞从骨髓动员和归巢至炎症部位至关重要。长期应用CXCR1/CXCR2抑制剂(SX-682、Reparixin、Navarixin)可导致中性粒细胞减少,削弱宿主对病原体的防御能力,从而增加感染风险。通过抗Ly6G抗体清除中性粒细胞同样削弱生理性抗感染能力。NETosis是捕获和杀灭胞外病原体的核心机制;全身性PAD4抑制或长期DNase I治疗在动物模型中已被证明可增加侵袭性曲霉病和难治性铜绿假单胞菌肺炎的风险。尽管TGF-β抑制剂(如galunisertib)通过重编程极化发挥作用,但由于其对组织修复和免疫稳态的影响,也存在脱靶毒性。除上述感染相关安全性障碍外,当前策略还存在两方面的主要局限。首先,缺乏区分致病性TANs与生理性中性粒细胞的特异性标志物。CXCR1/CXCR2抑制剂、抗Ly6G清除和TGF-β极化调节剂均作用于整体中性粒细胞功能或数量,难以选择性靶向肿瘤内的促肿瘤亚群。其次,TAN功能的高度时空异质性和可塑性。在同一患者体内,不同肿瘤区域、疾病阶段和治疗线次