综述：骨肉瘤肿瘤免疫微环境重塑与病理性骨折风险关联的研究进展

《Frontiers in Genetics》：Advances in the association between tumor immune microenvironment remodeling in osteosarcoma and the risk of pathological fractures

　　

骨肉瘤（osteosarcoma, OS）是最常见的原发性恶性骨肿瘤，主要影响儿童和青少年，病理性骨折（pathological fracture, PF）是其最具破坏性的局部并发症之一，显著恶化预后和生活质量。新兴证据表明，肿瘤免疫微环境（tumor immune microenvironment, TIME）的动态重塑在OS进展和PF发生中均发挥关键作用。肿瘤相关巨噬细胞（tumor-associated macrophages, TAMs）的M2极化、调节性T细胞（regulatory T cells, Tregs）的富集、自然杀伤（natural killer, NK）细胞的功能耗竭以及髓源性抑制细胞（myeloid-derived suppressor cells, MDSCs）的累积共同建立了免疫抑制性TIME，深刻扰乱破骨细胞活性和RANKL/RANK/OPG轴，导致病理性骨破坏和骨折风险升高——这些机制得到直接OS体外和异种移植证据的支持。本综述系统总结了OS TIME的细胞组成和功能特征、免疫细胞与骨代谢之间的分子串扰、细胞因子网络对成骨/破骨平衡的影响，以及靶向TIME以减轻PF风险的治疗策略，旨在为骨肉瘤的多模式精准治疗提供理论框架。总体上，研究人员批判性评估了现有证据的强度，明确区分了直接在OS中证实的机制与从相关骨疾病或一般肿瘤免疫学推断的机制，并分别讨论了已确立的临床数据、早期阶段发现和临床前假说。

1 Introduction
骨肉瘤（OS）是起源于间充质的最常见原发性恶性骨肿瘤，约占所有原发性骨恶性肿瘤的20%，全球年龄标准化发病率约为每百万人5.2例。主要影响10-25岁青少年和65岁以上成人，最常累及膝关节周围长骨干骺端（股骨远端、胫骨近端）。尽管新辅助化疗和保肢手术显著改善了生存，但局限性疾病的5年总生存率仍约为60%-70%，而转移或复发疾病预后极差，仅20%-30%，且过去40年几乎无重大治疗进展。骨肉瘤所处的骨微环境由免疫细胞、骨细胞、基质细胞和矿化细胞外基质（ECM）构成，与软组织肿瘤的免疫特征有本质区别。在肿瘤驱动条件下，TAMs和MDSCs以免疫抑制表型大量浸润，并通过分泌IL-6、TNF-alpha和M-CSF激活破骨细胞前体，驱动RANKL/RANK通路过度激活，导致骨吸收亢进。这些机制得到OS特异性体外共培养和异种移植模型证据的支持，但直接的前瞻性人类验证仍有限。

2 Cellular composition and characteristics of the osteosarcoma TIME
2.1 Overall immune landscape
OS被归类为免疫冷肿瘤，其特征是功能性效应T细胞浸润稀少，免疫抑制细胞群占优势。高分辨率单细胞RNA测序鉴定出11个主要细胞群体，并揭示了一种新的免疫逃逸机制：HIF-1alpha驱动的肿瘤细胞代谢重编程抑制NK细胞细胞毒性。OS独特的矿化ECM不仅为肿瘤生长提供物理支架，还构建了免疫细胞浸润的机械屏障。多项大规模转录组研究证实，OS TIME中免疫细胞的比例和亚型与总生存期和无事件生存期密切相关，并可作为预测免疫治疗反应的生物标志物。然而，这些研究多为回顾性、横断面或样本量有限的组织微阵列研究，TIME组成与临床结局之间的因果方向性仍有待在前瞻性纵向队列中确立。

2.2 Tumor-associated macrophages (TAMs)
TAMs是OS TIME中最丰富的免疫细胞群体，在部分患者中占免疫浸润的50%以上。OS中的TAMs主要呈现M2表型，高表达CD163、CD206和IL-10，低表达促炎标志物，表现出典型的免疫抑制和促肿瘤功能。M2-TAMs抑制CD8⁺细胞毒性T淋巴细胞（CTL）功能，主要通过分泌TGF-beta、IL-6和VEGF诱导RANKL表达上调并激活破骨细胞分化轴。TAM浸润密度与OS皮质侵犯深度显著正相关，提示对骨结构完整性的直接威胁。单细胞测序显示TAMs存在高度异质性，部分研究鉴定了共表达M1/M2标志物的混合表型亚群，其在骨重塑中的确切功能尚待阐明。

2.3 MDSCs and tregs
髓源性抑制细胞（MDSCs）是OS TIME中另一关键免疫抑制群体，包括多形核MDSCs（PMN-MDSCs）和单核细胞性MDSCs（M-MDSCs）。多项研究证实，OS患者外周血和肿瘤组织中的MDSC比例显著高于健康对照，并与化疗耐药和不良预后相关。MDSCs通过活性氧（ROS）、精氨酸酶-1（Arg-1）和诱导型一氧化氮合酶（iNOS）抑制T细胞增殖和功能，同时通过分泌IL-6和M-CSF直接促进破骨细胞分化。调节性T细胞（CD4⁺CD25⁺Foxp3⁺ Tregs）同样在OS TIME中富集，通过TGF-beta和IL-10分泌维持局部免疫耐受，并对RANKL信号通路发挥正向调节作用，从而加剧骨破坏。

2.4 NK cell and CD8+ T Cell functional exhaustion
自然杀伤（NK）细胞和细胞毒性T淋巴细胞（CTL）是抗肿瘤免疫的核心效应细胞，但两者在OS TIME中均表现出功能耗竭特征。OS细胞高表达MHC I类下调分子和NKG2D配体（如MICA/B），通过直接接触和外泌体途径抑制NK细胞细胞毒性活性。CD8⁺ T细胞耗竭的特征是PD-1、TIM-3和LAG-3等抑制性受体高表达，同时颗粒酶B和穿孔素分泌减少。OS细胞和TAMs上的高PD-L1表达已被多项研究证实，是效应T细胞浸润和功能执行的主要障碍。

2.5 Antitumor immune responses and contradictory findings
尽管前述部分强调OS TIME的免疫抑制特征，但平衡评估需承认保护性免疫活性的证据以及与该主导模型矛盾或复杂化的发现。高肿瘤浸润淋巴细胞（TIL）密度在多个OS队列中与改善的无事件生存期相关，提示至少在部分患者中存在功能性抗肿瘤免疫反应。在早期和分化良好的OS病变中报道了M1样TAM活性，其特征是TNF-alpha和IL-12产生增加，表明TAM表型景观并非在所有疾病阶段均一致为M2。TGF-beta在晚期OS中通常被视为净免疫抑制和抗成骨因子，但低浓度下可促进成骨细胞分化和骨修复，这种背景依赖性双重作用使其作为直接治疗靶点的地位复杂化。关于PD-L1表达，研究报道OS患者队列间的患病率差异很大（从15%到60%以上），预后关联不一致；部分研究发现PD-L1阳性与生存结局无显著相关性，突显了PD-L1在该疾病中作为预测生物标志物的局限性。这些不一致可能反映肿瘤异质性、患者人群差异以及免疫组织化学方法的变异性。

3 The RANKL/RANK/OPG axis and pathological bone remodeling
3.1 Physiological and pathological regulation of the RANKL/RANK/OPG axis
RANKL（NF-kappaB受体激活剂配体）、其受体RANK和OPG（骨保护素，一种诱饵受体）构成调控破骨细胞分化、活化和凋亡的核心三联体。生理条件下，OPG竞争性结合RANKL以维持成骨/破骨动态平衡。在骨肉瘤的病理状态下，多项研究证实RANKL/OPG比值显著升高，高级别OS患者血清RANKL浓度显著高于良性骨病变患者。OS细胞通过上调RANKL激活破骨细胞，被激活的破骨细胞释放骨基质结合的生长因子（TGF-beta、IGF-1、BMP-2），进一步促进肿瘤细胞增殖和RANKL表达，形成自我强化的反馈环路。

3.2 Immune cell regulation of the RANKL axis
TIME内的免疫细胞通过多种机制影响RANKL/RANK/OPG平衡。T细胞表面（尤其是Tregs和Th17细胞）表达的TNFSF11编码的RANKL可直接激活破骨细胞前体。IL-17和IL-6协同驱动破骨细胞前体成熟，而MDSCs释放的M-CSF是破骨细胞分化的关键共刺激信号。研究显示OS中Treg浸润密度与破骨细胞数量显著正相关，Foxp3⁺ Tregs通过IL-17分泌和直接细胞接触促进RANK信号激活。M2极化TAMs通过上调自身表面R