VEGF的免疫抑制作用

一、血管内皮生长因子(VEGF)家族 （Fig 1）

    VEGF家族(VEGFs)包括VEGFA/B/C/D和胎盘生长因子(PlGF)。VEGFs可与三种不同但结构相关的络氨酸激酶(TK)受体(VEGFR1/2/3)结合。VEGFA参与血管发育，VEGFR2主要表达于血管内皮细胞(ECs)；VEGFC参与淋巴管发育，VEGFR3主要表达于淋巴ECs；VEGFR1表达于一系列非ECs上，对白细胞运动的调节至关重要。所有VEGFR都含有7个Ig同源结构域，包括配体结合位点和一个具有TK活性的细胞内区域，该区域负责信号转导。下游信号通路包括磷脂酶cγ1的激活，通过Ras/Raf1激活MAPK通路、以及PI3K/Akt通路。他们共同参与促血管生成和抗血管生成信号的平衡，然而在多种肿瘤中，VEGF/VEGFR信号通路发生上调，导致血管生成失控和转移性扩散。

        VEGFA在血管发生、血管生成、肿瘤、炎症血管生成、及淋巴管生成中起关键作用。在腹膜等体腔的肿瘤生长中，血管外液体积聚是一个重要的特征，而VEGFA最初被发现是一种强效的血管渗透因子，其效力是组胺的50,000倍。此外，VEGFA表达水平与肿瘤进展之间显著正相关，显著降低患者的生存率。        

Fig 1

二、VEGF的免疫抑制作用（Fig2）

VEGF可调节TME中T细胞、抑制性免疫细胞和基质的功能，使肿瘤处于免疫抑制状态。

1. 损害免疫细胞和ECs间的相互作用：

        下调VCAM‐1（血管细胞粘附分子）和ICAM-1（细胞间细胞粘附分子）的表达，或抑制免疫细胞的聚集，从而损害免疫细胞粘附和迁移穿过ECs进入肿瘤的能力。

2. 对T细胞的负向调节作用：

1）直接影响T细胞的发育、归巢和细胞毒性功能；

2）阻碍了胸腺造血祖细胞分化为CD8和CD4T细胞；

3）刺激异常肿瘤血管形成，抑制T细胞从淋巴结迁移至肿瘤床的迁移；

4）与VEGFR‐2结合，抑制CD3T细胞及其细胞毒性；

5）VEGFA通过活化T细胞核因子与VEGFR-2，上调PD1、CTLA4、TIM-3与LAG3免疫检查点的表达，促进CD8 T细胞的耗竭；

6）与VEGFR‐2结合，诱导促炎分子（IL-2和IFNγ）的产生，并刺激CD4 Tmem的迁移反应；

7）诱导Treg的形成

8）诱导ECs上FAS配体表达，引起浸润性CD8+ T细胞的凋亡，从而抑制Teff的功能；

3. 对DC细胞的作用：

 1）高水平的VEGF与DC功能和数量缺陷有关；

 2）与VEGFR1和neuropilin1结合，抑制DC成熟；

 3）抑制抗原呈递；

 4）上调DC细胞上PD-L1的表达，从而抑制T细胞的扩增和功能；

 5）与VEGFR2结合，抑制NFκB的激活，从而抑制成熟DC对T细胞的刺激作用。

4. 对MDSC细胞的作用：

        MDSC是主要由中心粒细胞组成，同时也包括具有免疫抑制及促肿瘤生长活性的巨噬细胞及DC细胞组成。VEGF诱导髓系细胞分化为MDSCs，其表达水平与MDSCs的含量相关。在抗VEGF治疗耐受的肿瘤中，MDSCs细胞的移动和浸润增强。

5. 对TAM的影响：

招募TAMs，从而促进免疫抑制性TME的形成，并诱导髓系细胞成熟并转向M2型细胞。后者又可分泌多种免疫抑制细胞因子(IL10、CCL7/22)与促血管及组织重塑分子(VEGF、PIGF、MMP-9). 

6. 中性粒细胞、CAF与抗VEGF治疗的关系：

1）抗VEGF治疗可上调中性粒细胞的招募，并促使肿瘤的生长和治疗耐受；

2）CAFs可分泌多种促血管生成细胞因子(EGF/HGF/IGF/FGF-2)，对抗VEGF治疗耐受，并促进抗VEGF治疗敏感肿瘤的生长。

Fig 2

三、抗血管治疗逆转VEGF的免疫抑制作用

1. 贝伐单抗：VEGFA抗体，阻断VEGFA与血管内皮细胞、内皮祖细胞和巨核细胞上VEGFR2的相互作用。

1）上调B、T细胞；

2）联合化疗可改善DC活化和T细胞毒性；

3）逆转单核细胞分化为DC的抑制，并恢复外周血DC的含量；

4）减少MDSCs的数量；

5）抑制Treg在外周血的聚集。

2. ramucirumab：一种VEGFR2抗体，被批准用于治疗NSCLC、CRC、HCC和胃癌。

3. 舒尼替尼、索拉非尼等: 多激酶抑制剂(由于VEGFR具有酪氨酸激酶结构域，一些小的ATP模拟物可以抑制参与血管生成的酪氨酸激酶受体的活性)

1) 上调ECs上ICAM‐1和VCAM‐1的表达；

2）下调抑制分子的表达(TGF-β、IL10、FOXP3、PD1、CTLA4)，上调Th1反应；

3）降低MDSCs的免疫抑制活性和数量；

4）增加TILs的瘤内浸润；

5）与CD40激动剂联合可诱导DC活化、减少MDSCs、增加细胞毒性T细胞。

四、免疫治疗逆转VEGF的免疫抑制作用

研究提示：ICB治疗敏感患者中VEGF的表达下降，而ICB治疗无应答的患者中VEGF的表达增加。抗血管治疗通过短暂地恢复肿瘤异常血管和增加免疫效应细胞的瘤内浸润来提高免疫治疗的有效性；或诱导高内皮小静脉(HEV)的形成，提高淋巴细胞浸润，提高抗肿瘤免疫。免疫治疗与血管生成之间的相互作用具体可见一下这边文章https://www.jianshu.com/writer#/notebooks/54023976/notes/112603156。

总结

肿瘤细胞可通过分泌VEGF，来招募免疫抑制细胞（TAM、Neutro、MDSC、DC、T and NK cells)。反之，免疫抑制细胞又可通过分泌VEGF，促进ECs的增殖和迁移及MMPs的表达，并通过多种机制导致免疫抑制。也就是说，VEGF既可以促进血管生成，又可介导免疫抑制，提示将抗血管治疗与免疫治疗联合或可逆转VEGF的免疫抑制作用 （Fig3）。

Fig 3