综述:乙酰胆碱及其受体在肿瘤免疫调节中的作用:机制与潜在治疗靶点

【字体: 时间:2025年10月01日 来源:Molecular Cancer 33.9

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  本综述系统阐述了乙酰胆碱(ACh)及其受体(nAChRs/mAChRs)在肿瘤免疫微环境中的多重调控作用,包括直接促进肿瘤增殖、迁移,调节免疫细胞功能(如T细胞、巨噬细胞),影响血管生成与基质重塑,并探讨了靶向胆碱能信号(如α7-nAChR、M3R)联合免疫检查点抑制剂(ICIs)的治疗潜力,为肿瘤个性化治疗提供新策略。

  

乙酰胆碱的来源与信号通路

乙酰胆碱(ACh)是一种经典的神经递质,由胆碱乙酰转移酶(ChAT)催化胆碱与乙酰辅酶A合成,并通过囊泡乙酰胆碱转运体(VAChT)释放。近年研究发现,免疫细胞(如CD4+ T细胞、B细胞、单核细胞)也可表达ChAT并合成ACh,其释放受T细胞受体(TCR)激活或去甲肾上腺素(NE)等信号调控。ACh通过结合尼古丁受体(nAChRs)和毒蕈碱受体(mAChRs)介导生物学功能:nAChRs为离子通道(如α7同源五聚体),激活后引发Ca2+内流与下游MAPK/ERK通路;mAChRs属GPCR家族(M1-M5亚型),通过Gq/Gi蛋白调控PLC/PKC或抑制cAMP信号。

肿瘤微环境中乙酰胆碱的作用机制

对肿瘤细胞的直接作用

肿瘤细胞可自主合成ACh,通过自分泌或旁分泌激活表面受体,促进增殖、迁移及耐药性。例如:
  • α1-nAChR(CHRNA1编码)在非小细胞肺癌(NSCLC)中高表达,介导尼古丁诱导的EGFR-TKI耐药 via MAPK通路。
  • α5-nAChR(CHRNA5)在肺腺癌中通过STAT3/NLRP3通路促转移,在乳腺癌中与雌激素受体(ER)阳性相关且预后差。
  • α7-nAChR(CHRNA7)激活MEK/ERK和AKT通路,促进肺癌、胃癌细胞增殖,并诱导上皮-间质转化(EMT)。
  • α9-nAChR(CHRNA9)在三阴性乳腺癌(TNBC)中高表达,促进肿瘤生长与转移。
  • M3R(CHRM3)在胃癌、胶质母细胞瘤(GBM)中通过EGFR/AKT信号促增殖,且与YAP通路协同驱动耐药。
ACh还调控肿瘤代谢,如尼古丁通过nAChRs增强糖酵解(Warburg效应)和脂质代谢,支持快速增殖。

对肿瘤免疫微环境的调节

ACh通过调控免疫细胞功能间接影响肿瘤进展:
  • T细胞:ACh抑制CD8+ T细胞IFN-γ产生、促进Th2分化及Treg功能,α7-nAChR激活可上调Treg比例。
  • 巨噬细胞:α7-nAChR缺失增强肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)的促炎因子(如TNF-α)释放,而SLURP-1(内源性α7正向变构调节剂)抑制炎症反应。
  • NK细胞与B细胞:ACh抑制NK细胞毒性,降低B细胞CD40表达,削弱抗肿瘤免疫。
  • 中性粒细胞:慢性应激下ACh诱导中性粒细胞NETosis,促进乳腺癌肺转移前微环境重塑。

在肿瘤血管生成与基质重塑中的作用

ACh通过nAChRs/mAChRs激活内皮细胞,促进VEGF表达和PI3K/AKT介导的血管生成。在基质重塑中,ACh通过M3R激活src/FAK信号,增强基质金属蛋白酶(MMPs)活性(如MMP9),促进细胞迁移与侵袭。

乙酰胆碱在肿瘤免疫逃逸中的角色

ACh通过多机制助肿瘤逃避免疫监视:
  • 调控免疫检查点:α5-nAChR和α7-nAChR通过STAT3通路上调PD-L1表达;α9-nAChR与PD-L1水平正相关,促进免疫抑制。
  • 调节细胞因子环境:ACh通过α7-nAChR抑制TNF-α、IL-6等促炎因子,促进TGF-β、IL-10等抗炎因子分泌,维持免疫抑制微环境。
  • 影响细胞毒性机制:ACh降低CD8+ T细胞招募与功能,而胆碱能T细胞可通过Ca2+-NFAT信号抑制过度免疫激活。

乙酰胆碱信号通路的潜在治疗靶点

靶向mAChRs

  • M3R拮抗剂(如Darifenacin、J-115311)抑制胃癌、前列腺癌生长;
  • M1R拮抗剂(如Dicyclomine)逆转前列腺癌耐药;
  • M2R激动剂(如N-8-Iper)抑制胶质瘤增殖。

靶向nAChRs

  • α7-nAChR拮抗剂:甲基牛扁亭碱(MLA)抑制肺癌迁移;天然毒素(α-Btx、α-cbt)阻断受体信号;合成分子(如QND7、MG624)抑制AKT/mTOR通路。
  • α9α10-nAChR拮抗剂:海螺毒素衍生物(GeXIVA、RgIA4)抑制乳腺癌增殖与转移;
  • 靶向递送系统:RVG29肽修饰纳米粒增强脑瘤药物递送。

调节ACh合成、转运与降解

  • ChAT抑制剂(如BW813U)抑制肺癌生长;
  • AChE抑制剂(如多奈哌齐)增加突触ACh水平,可能缓解免疫治疗相关神经毒性(如肌无力);
  • VAChT拮抗剂(如Vesamicol)抑制支气管上皮癌生长。

乙酰胆碱与肿瘤免疫治疗的联合策略

临床前研究表明:
  • M3R阻断增强抗肿瘤免疫并减少免疫抑制因子;
  • 血清胆碱水平升高与PD-1抑制剂(Pembrolizumab)疗效正相关;
  • AChE抑制剂(如吡啶斯的明)可能缓解ICI相关不良反应(如结肠炎)。
    纳米载体(如MPC共轭抗PD-L1抗体)突破血脑屏障,提升胶质瘤免疫治疗效果。

结论与挑战

ACh通过多受体亚型(如α7-nAChR、M3R)在肿瘤微环境中发挥双重作用:既直接促癌,又调控免疫代谢与血管生成。靶向胆碱能信号(如拮抗剂联合ICIs)展现治疗潜力,但仍面临挑战:ACh分布不均、受体亚型选择性不足、动物模型与人体差异大、个体异质性及长期安全性未知。未来需开发高选择性拮抗剂、优化联合策略并推进临床转化。
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