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Cell | 肺癌旁边的“疼痛神经”,为什么会让免疫系统变安静?
发布时间: 2026-05-25     来源: 生物探索

引言

5月19日,《Cell》的研究报道“Nociceptive innervation limits tertiary lymphoid structures to promote lung cancer”把肺腺癌(lung adenocarcinoma, LUAD)的一个隐蔽角色推到台前:伤害感受性神经元(nociceptive sensory neurons)。它提出的核心问题很直接:肿瘤附近增加的神经纤维,究竟只是肿瘤生长后的旁观者,还是会主动改写肿瘤免疫微环境(tumor immune microenvironment, TIME)?

答案并不只是“神经参与了肿瘤”。更有意思的是,这些表达 Nav1.8 的疼痛相关神经元,会通过降钙素基因相关肽(calcitonin gene-related peptide, CGRP)压低三级淋巴结构(tertiary lymphoid structures, TLS)的形成,让肺癌更容易逃避免疫攻击。而吸烟,可能正好踩中了这条神经—免疫通路。
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肿瘤不是孤岛,它会把神经“叫”到身边
正常肺里并不是没有神经。研究人员用 β3-tubulin 标记神经纤维后看到,正常小鼠肺的神经主要集中在大气道,而肺腺癌常起源的肺泡区域(alveolar region)神经较少。但在 Kras/Trp53 驱动的 KP 肺腺癌模型中,肿瘤周边的神经纤维明显增多,尤其是一类表达 CGRP 的感觉神经纤维。

这一现象有两个层面的数据支撑。第一,在小鼠自发肺腺癌模型中,CGRP 阳性轴突长度随肿瘤进展增加;12、16、20 周三个时间点比较,后期差异达到统计学显著,16 周和 20 周相较早期分别出现 p=0.0002 和 p<0.0001 的差异。第二,CGRP 蛋白水平在肿瘤肺组织中升高:20 周 KP 肺腺癌小鼠与非荷瘤小鼠比较,n=9 对 n=9,p=0.0084;在人非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer, NSCLC)样本中,9 个肿瘤样本与配对癌旁组织比较,p=0.0017。

核心提示:肿瘤附近的神经变化并非单纯形态学现象。研究人员进一步用 RiboTag 技术捕获 Nav1.8 阳性肺神经轴突中正在翻译的 mRNA,发现荷瘤肺与对照肺在主成分分析(principal-component analysis, PCA)中清晰分离。

更关键的是,荷瘤组神经轴突中 Scn9a 明显上调,校正后 p<0.0001。Scn9a 编码 Nav1.7 钠通道(Nav1.7 sodium channel),它与神经兴奋性和疼痛感知密切相关。换句话说,肺腺癌附近的疼痛相关神经不仅更多,而且似乎更“活跃”。

这时,一个真正重要的问题出现了:这些神经是在帮免疫系统识别危险,还是在帮肿瘤逃脱?

切断局部感觉神经后,肿瘤反而变慢了
为了避免全身性迷走神经或交感神经操作带来的混杂影响,研究人员没有简单做全身去神经化,而是设计了局部肺部感觉神经调控策略。用白喉毒素受体系统(diphtheria toxin receptor, DTR)局部清除 Nav1.8 阳性感觉神经;用化学遗传学工具 DREADD(designer receptors exclusively activated by designer drugs)局部激活这些神经。

结果方向非常清楚。局部去除 Nav1.8 阳性感觉神经后,KP1233 原位移植肺腺癌模型的肿瘤负荷下降,PBS 组 n=6、DTX 去神经组 n=8,p=0.0052。反过来,激活这些神经会让肿瘤进展加速;在 KP1233-OVA 模型中,神经激活组与对照组各 n=5,p=0.0476。

这组实验排除了一个常见的误解:神经并不一定只是感知损伤、放大炎症、帮助机体防御。在肺腺癌微环境中,至少这类 Nav1.8 阳性伤害感受性神经元更像是肿瘤的“免疫降噪器”。

研究人员还测试了 CGRP 受体拮抗剂 olcegepant(OLC)。OLC 能延缓原位肺腺癌进展,但外源性 CGRP 或 CGRP 阻断并不直接改变肺腺癌细胞在体外的增殖。这一点很关键:CGRP 的主要作用靶点可能不是癌细胞本身,而是肿瘤周围的免疫和基质细胞。

免疫系统的“临时前哨站”,被 CGRP 按下暂停键
这项研究最值得关注的部分,是把神经信号与三级淋巴结构(TLS)连接起来。

TLS 可以理解为在慢性炎症或肿瘤局部形成的类淋巴器官结构。它们通常包含 B 细胞区、T 细胞区、滤泡辅助 T 细胞(follicular helper T cells, TFH)、生发中心 B 细胞(germinal center B cells, GC B cells)、高内皮微静脉样结构(high endothelial venules, HEVs)等。对于肺腺癌,TLS 往往与更强的局部抗肿瘤免疫和更好的免疫治疗反应相关。

在这项研究中,局部去除感觉神经后,肿瘤周围出现更多 B220 阳性 B 细胞和 CD4 阳性 T 细胞聚集,形成更成熟的 TLS。数量上,PBS 组 n=6、DTX 去神经组 n=7,TLS 数量差异 p=0.0363。成熟度也提高:2 级 TLS 的差异 p=0.013329,3 级 TLS 的差异 p=0.029352;在 TLS 计数上,对照组为 13 个 TLS/7 只小鼠,去神经组为 41 个 TLS/8 只小鼠。

TLS 不只是“看起来更热闹”。去神经后,每个 TLS 内的 GC B 细胞增加,p=0.0187;TFH 细胞增加更显著,p=0.0002。肿瘤细胞凋亡也上升,cleaved caspase-3 阳性细胞增加,p<0.0001;被肿瘤反应性 IgG 包被的凋亡细胞比例也增加,p<0.0001。也就是说,当感觉神经被移除后,局部免疫系统不仅重新聚集,而且真的对肿瘤产生了更强杀伤迹象。

反向验证:OLC 让小鼠中位生存期从 15 天延长到 18 天,p=0.0476;但当研究人员耗竭 CD4 阳性或 CD8 阳性 T 细胞后,OLC 的保护作用消失。B 细胞耗竭也会削弱 OLC 的抗肿瘤效应。这说明,CGRP 阻断的收益不是孤立药效,而依赖 B/T 细胞参与的适应性免疫。

真正被神经“调音”的,是一群 Ramp1 高表达巨噬细胞
CGRP 通过什么细胞压制 TLS?研究人员把线索指向了表达 Ramp1 的巨噬细胞。Ramp1 是 CGRP 受体复合体的重要组成部分。单细胞 RNA 测序(single-cell RNA sequencing, scRNA-seq)显示,在肿瘤肺内,Ramp1 在单核细胞、巨噬细胞、浆细胞样树突状细胞、ILC2 和 γδ T 细胞中较高;其中一类组织驻留样间质巨噬细胞同时具有 Ramp1 high、Tnf positive、Cd74 positive 特征,被定义为 Ramp1high LTi macrophages。

这里的 LTi 指淋巴组织诱导细胞(lymphoid tissue inducer cells),它们能与淋巴组织组织者细胞(lymphoid tissue organizer cells, LTo)沟通,推动 TLS 形成。研究人员发现,去神经后 CD74 阳性巨噬细胞很早就增加:肿瘤移植后第 7 天,PBS 组 n=4、DTX 组 n=5,p=0.007323;第 18 天仍有差异,p=0.032763。这个时间点早于明显 TLS 形成和肿瘤负荷差异,提示它可能是因果链条上较早的事件。

下游是谁?答案是 CXCL13 阳性成纤维细胞(CXCL13+ fibroblasts)。CXCL13 是招募 B 细胞和 TFH 细胞的重要趋化因子。去神经后,PDPN 阳性成纤维细胞中的 CXCL13 蛋白信号升高,n=11 对 n=12,p=0.0025;Cxcl13 RNA 信号也升高,n=7 对 n=8,p=0.0169。更具体地看,PDPN+Cxcl13+ 细胞在 TLS 区域显著增加:对照组来自 7 只小鼠的 5 个 TLS,去神经组来自 8 只小鼠的 28 个 TLS,p=0.0006;但在肿瘤实质和癌旁组织中差异并不显著。这说明 CXCL13+ 成纤维细胞的变化高度空间特异,集中在 TLS 形成现场。

机制实验进一步收紧了因果链。LPS 和 IFNγ 激活骨髓来源巨噬细胞(bone marrow-derived macrophages, BMDMs)后,TNFα 阳性 MHC-II 阳性巨噬细胞增加,p<0.0001;TNFα 分泌增加,p=0.0021。但加入 CGRP 后,TNFα+ LTi 巨噬细胞分化被抑制,p=0.0055;TNFα 分泌下降,p=0.0013。被激活的巨噬细胞能诱导 40LB 成纤维细胞上调 CXCL13,p<0.0001;加入 CGRP 后,这种诱导被削弱,p=0.0427。直接给成纤维细胞 TNFα,也能提升 CXCL13,p=0.0297。

这条链条可以简化为:Nav1.8 阳性神经释放 CGRP,CGRP 作用于 Ramp1high LTi 巨噬细胞,抑制 TNFα 信号,进而削弱 CXCL13+ LTo 成纤维细胞诱导,最终减少 TLS 形成。

吸烟不只制造突变,也可能激活这条神经通路
传统上,吸烟与肺癌的关系常被理解为诱导 DNA 损伤和突变。但这篇研究提出了另一个层面:吸烟相关刺激也可能通过神经源性炎症(neurogenic inflammation)促进肺腺癌。

在 TCGA 肺腺癌数据中,CALCA 在有吸烟史者与从不吸烟者之间是差异最显著的基因之一。CALCA 编码 CGRP。随后,研究人员用香烟烟雾提取物(cigarette smoke extract, CSE)处理神经元,发现 CSE 能选择性激活 Nav1.8 阳性神经元。补充数据中,Nav1.8+ 背根神经节(dorsal root ganglion, DRG)神经元的钙瞬变峰数显著增加:vehicle 组 101 个神经元,CSE 组 115 个神经元,p<0.0001;而 Nav1.8 阴性神经元差异不显著,p=0.1695。迷走神经元(vagal neurons)中的平均 ΔF/F 也升高,vehicle 组 37 个神经元,CSE 组 63 个神经元,p=0.0091。

体内结果保持一致。CSE 让支气管肺泡灌洗液(bronchoalveolar lavage fluid, BALF)中的 CGRP 升高,vehicle 组 n=5、CSE 组 n=8,p=0.0358;但在 Nav1.8-Gi-DREADD 抑制感觉神经活动后,这一升高消失,vehicle 组 n=7、CSE 组 n=10,p=0.4017。

更关键的是肿瘤结果。自发肺腺癌模型中,4 周 CSE 暴露增加肿瘤结节数,vehicle 组 n=5、CSE 组 n=7,p=0.0472。原位移植模型中,CSE 增加肿瘤负荷,vehicle 组 n=6、CSE 组 n=7,p=0.0221;但抑制 Nav1.8 阳性感觉神经后,CSE 的促肿瘤效应不再显著,vehicle 组 n=8、CSE 组 n=8,p=0.4418。

这并不否定吸烟诱导突变的经典机制,而是提示:在特定时间窗内,促癌效应还可能来自神经—免疫重塑。研究人员在 4 周 CSE 暴露队列中没有观察到肿瘤突变负荷(tumor mutational burden, TMB)升高,p=0.8843,也没有典型吸烟相关单碱基替换(single base substitution, SBS)突变签名。这个结果的边界要看清:它说明在该模型和暴露条件下,CSE 可以通过非突变机制促进肿瘤;不能推出吸烟致癌与突变无关。

为什么阻断 CGRP 可能让免疫治疗更有效?
最后,研究人员把问题推向治疗组合。若 CGRP 阻断能让 TIME 从“冷”变得更富 TLS,那么它是否能提高 PD-1 阻断治疗(anti-PD1 therapy)的效果?

在 CSE 暴露动物中,OLC 预处理后再给予 anti-PD1,肿瘤进展明显受抑:第 2 周成像差异 p=0.0435,第 3 周 p=0.0232。生存数据更直观:DMSO+IgG2a 组中位生存期 15.5 天,OLC+IgG2a 组 18 天,DMSO+anti-PD1 组 26 天,而 OLC 预处理加 anti-PD1 组达到 32 天;DMSO+anti-PD1 与 OLC+anti-PD1 比较,p=0.0270。

在没有 CSE 暴露的动物中,OLC 预处理并未显著改善 anti-PD1 后的生存,25.5 天对 27 天,p=0.7531。也就是说,这种组合策略可能更适用于神经—CGRP 通路被强烈激活的状态,而不是所有肺腺癌都能一概受益。

这项研究真正改变了什么问题?
它没有把肺癌简化为“癌细胞突变加免疫逃逸”,而是加入了第三个维度:神经活动。事实层面,研究人员在小鼠模型、人类样本、单细胞测序、局部神经调控、细胞共培养、免疫细胞耗竭和免疫治疗组合中,反复验证了同一条逻辑链。推断层面,Nav1.8-CGRP-Ramp1high LTi 巨噬细胞-CXCL13+ 成纤维细胞-TLS 轴可能是肺腺癌免疫状态的一个可干预节点。建议层面,未来如果要把这类发现推向临床,需要先回答哪些患者 CGRP 通路真正活跃、TLS 是否可被安全诱导、CGRP 阻断与免疫治疗的最佳时序是什么。

也要看到限制。主要机制实验依赖肺腺癌移植模型,能否完全代表自发人类肿瘤仍需谨慎;鳞癌和其他肺转移癌是否共享这条轴线尚未确定;CSE 在体内是否还通过肺神经内分泌细胞间接激活感觉神经,也没有被完全排除。

但这项研究已经给出一个值得记住的视角:肿瘤周围的神经不是安静的背景组织。它们可能决定免疫系统是否在肿瘤旁边建立“作战前哨”。当疼痛相关神经不断释放 CGRP,TLS 变少,免疫变冷;当这条信号被阻断,B 细胞、T 细胞、巨噬细胞和成纤维细胞重新组织起来,肺癌的局部生态也随之改变。

这正是肿瘤神经免疫学(cancer neuroimmunology)正在打开的新问题:治疗癌症,或许不仅要看突变、看免疫检查点,也要听懂肿瘤旁边的神经信号。 

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