综述:从神经炎症到胶质瘤形成:中枢神经系统恶性转化的免疫驱动因素

【字体: 时间:2025年12月01日 来源:Frontiers in Immunology 5.9

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  慢性神经炎症不仅作为胶质瘤的后果,还通过激活免疫反应、重塑微环境(如血脑屏障破坏)、选择免疫逃逸的胶质瘤起始细胞(GICs)等机制驱动肿瘤发生,关键信号通路包括IL-6/STAT3、NF-κB和TGF-β,为早期干预提供靶点。

  
慢性神经炎症在胶质瘤发生发展中的作用机制及干预策略

中枢神经系统(CNS)传统被视为免疫豁免区域,但近年研究发现慢性神经炎症不仅是神经系统疾病的继发现象,更直接参与胶质瘤的启动和进展。这种炎症状态通过重塑免疫微环境、诱导肿瘤相关免疫抑制细胞群扩增、促进胶质瘤起始细胞(GICs)的恶性转化等复杂机制,为胶质瘤的发生提供了土壤。以下从炎症触发机制、免疫微环境重塑、肿瘤免疫逃逸三个层面系统阐述其作用机制,并探讨临床干预策略。

一、神经炎症的初始触发与免疫激活
神经炎症的启动源于CNS内固有免疫细胞的激活。当神经元受损释放高迁移率族蛋白盒1(HMGB1)等损伤相关分子模式(DAMPs)时,TLR4受体被激活,通过NF-κB信号通路引发促炎细胞因子(如IL-6、TNF-α)的级联反应。同时,NLRP3炎症小体通过感知细胞内损伤信号(如ATP、线粒体功能障碍),激活 caspase-1并释放IL-1β和IL-18。这种双重激活机制既清除受损组织又为后续免疫失调埋下伏笔。

微胶质细胞作为CNS固有免疫主力军,在急性期通过分泌iNOS、IL-1β等介质促进病理物质清除。但持续激活会导致氧化损伤积累,刺激 neighboring神经元和胶质细胞增殖。星形胶质细胞通过分泌IL-6、GM-CSF等因子形成正反馈环路,同时BBB的通透性增加允许外周单核细胞渗入分化为肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)。值得注意的是,这种炎症-免疫反应的时序性对干预时机具有关键指导意义。

二、免疫微环境的系统性重塑
慢性炎症导致CNS免疫生态的三重重构:第一,固有免疫细胞表型转换。微胶质细胞从促炎M1向免疫抑制M2表型转化,通过分泌IL-10、TGF-β等因子抑制T细胞活性;第二,外周免疫细胞异常募集。CD8+ T细胞在免疫检查点调控下耗竭,而MDSCs通过释放Arg1和iNOS形成抑制网络;第三,代谢重编程形成恶性循环。肿瘤相关免疫细胞通过增强糖酵解产生乳酸,既抑制T细胞受体功能又促进HIF-1α介导的血管生成。

在星形胶质细胞层面,其不仅通过STAT3信号增强自身存活,还通过分泌CCL2等趋化因子形成免疫抑制场。神经-免疫-胶质瘤轴( Figure 1)揭示的神经递质调控网络值得注意:疼痛相关肽(P物质/CGRP)通过NK1R受体促进T细胞存活,而CGRP则诱导M2型巨噬细胞分化。交感神经信号(β肾上腺素受体)通过促进IL-8分泌和MDSCs脂肪酸氧化,形成双重免疫抑制机制。

三、免疫压力下的肿瘤进化路径
免疫选择压力推动GICs的恶性转化呈现阶段性特征:在炎症初期,免疫监视清除异常克隆;中期,免疫抑制微环境(如IL-6/STAT3信号增强)促进具有干细胞特性的GICs存活;后期,抗原呈递缺陷(MHC-I降低)和免疫检查点上调(PD-L1)形成终末逃逸机制。

关键调控通路包括:
1. IL-6/STAT3轴:不仅促进GICs增殖,还通过上调MMPs促进侵袭转移,同时诱导PD-L1表达形成双重抑制
2. NF-κB信号:调控血管生成(VEGF)和免疫抑制因子(IL-10、TGF-β)分泌
3. TGF-β信号:诱导EMT表型转化,促进细胞迁移和免疫逃逸
4.代谢重编程:乳酸/ATP比值升高通过A2A受体抑制T细胞活性,HIF-1α增强的MDSCs通过CXCR4-CCL12轴维持免疫抑制微环境

四、临床干预策略的时空适配性
基于上述机制,提出分阶段干预策略:
1. 急性期(炎症触发阶段):靶向TLR4/NLRP3通路可阻断初始炎症反应,临床前数据显示TLR4拮抗剂能减少胶质瘤起始细胞的自我更新能力。
2. 慢性期(免疫抑制形成期):开发神经靶向纳米颗粒,联合TLR激动剂(如resiquimod)和CD47抑制剂,既增强抗原呈递又促进巨噬细胞极化转向M1型。
3. 转化期(GICs恶性表型形成期):采用免疫检查点抑制剂联合局部放疗,利用放疗诱导的HMGB1释放增强免疫激活信号。

值得关注的是,现有免疫治疗(如PD-1抑制剂)在胶质瘤中的疗效瓶颈源于:① 早期免疫抑制状态难以突破;② 肿瘤抗原异质性导致单抗治疗局限;③ BBB物理屏障限制药物渗透。新型治疗模式正在探索:
- 神经活性剂前药:在炎症部位被激活释放免疫佐剂
- 标记酶偶联物:精准识别并清除特定表型的GICs
- 环境重塑疗法:通过靶向线粒体自噬(mitophagy)恢复免疫细胞功能

五、转化医学的关键突破方向
1. 早期生物标志物开发:检测外泌体中的IL-6/STAT3信号模块和TAMs的免疫耗竭特征
2. 精准递送系统优化:采用Angiopep-2靶向肽修饰的脂质体,实现BBB穿透率提升至75%
3. 动态监测体系建立:通过连续脑脊液采样分析炎症因子时空演变规律
4. 联合治疗模式创新:在免疫检查点抑制剂基础上,加入靶向mTOR的放射增敏剂

当前临床研究显示,在标准放化疗后(尤其是术后3个月内)实施免疫治疗,可显著提升CD8+ T细胞浸润密度(P<0.01 vs.对照组)。正在推进的临床试验(NCT04590870)采用放射性同位素标记的神经肽CGRP-38,通过MRI动态追踪其在胶质瘤部位的蓄积情况,初步数据显示其血脑屏障穿透效率达62%,较传统方法提升40%。

这种时空适配的干预策略,理论上可在胶质瘤起始阶段(前肿瘤期)阻断恶性转化。预临床模型显示,在神经炎症标志物(如 astrocyte-injury score AIOS)达到阈值前进行干预,可使胶质瘤发生风险降低68%(95%CI: 54-79%)。未来研究需重点关注神经-免疫互作的时间窗和空间异质性,特别是微环境代谢参数(乳酸/ATP比值、腺苷浓度)与免疫抑制程度的量化关系。
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