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综述
免疫治疗对非小细胞肺癌患者肺功能的影响及其预后意义
赵会茹, 贾军梅
(山西医科大学第一医院)
摘要
非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)是最常见的肺癌类型,其晚期患者预后不佳。近年来,免疫检查点抑制剂(immune checkpoint inhibitors,ICIs)已被批准应用于驱动基因阴性的NSCLC患者的一线治疗。已有研究显示,ICIs不仅改善部分患者的肿瘤负荷,还可能影响肺通气与弥散功能,并与预后存在关联。本文综述晚期NSCLC患者的基线肺功能特点,梳理ICIs治疗后肺功能的变化趋势,阐述免疫治疗对NSCLC患者肺功能影响的潜在机制,以期为NSCLC患者接受免疫治疗时的肺功能监测与个体化管理提供参考。
前言
肺癌的发生率和死亡率均居中国恶性肿瘤首位[1],在所有肺癌病例中80%~85%为非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC),晚期患者的预后较差,5年生存率较低。近年来,免疫检查点抑制剂(immune checkpoint inhibitors,ICIs)在NSCLC的治疗中取得了突破性进展。在2016年ICIs已被批准应用于驱动基因阴性的NSCLC患者的一线治疗[2]。肺功能检查是一种用于评估肺部呼吸功能的无创性检查方法,较好的肺功能通常预示着对化疗和免疫治疗更好的耐受性及疗效。NSCLC患者接受免疫治疗后,其肺功能指标较基线有所变化,并与患者预后相关。本文梳理ICIs治疗后NSCLC患者的肺功能变化,分析其与预后的关联,并阐述肺功能指标对患者生存和预后的影响及可能的机制,旨在为接受免疫治疗的NSCLC患者的肺功能监测与个体化管理提供依据。
01
NSCLC患者的肺功能
NSCLC患者在未接受治疗前即可因肿瘤直接侵犯、并发症及合并症导致肺功能指标异常,主要表现为阻塞性或限制性通气障碍以及弥散功能下降。
一项针对晚期NSCLC患者的前瞻性研究发现,患者在接受化疗或同步放化疗前的肺总量(total lung capacity,TLC)、肺活量(vital capacity,VC)、气体转移系数(Kco)、肺弥散膜因子(Dm)和肺毛细血管血容量(Vcap)均低于正常值[3]。一项回顾性研究在59例肺癌患者和63例正常对照中分别检测了肺功能指标,结果显示晚期NSCLC患者的肺通气功能指标如第一秒用力呼气容积(forced expiratory volume in one second,FEV1)、用力肺活量(forced vital capacity,FVC)、呼气峰值流量(peak expiratory flow,PEF)等、小气道功能指标(FEF50%、FEF75%)、肺弥散功能指标如一氧化碳弥散量(diffusing capacity of the lungs for carbon monoxide,DLCO)均显著低于正常对照组(P<0.01),证实晚期NSCLC患者的肺通气功能和弥散功能明显下降[4]。不同病理类型的NSCLC在肺功能受损程度上存在差异。一项针对NSCLC的研究中,鳞癌患者的FVC、FEV1、PEF、FEF50%、FEF75%水平分别为(78.8±13.2)%、(76.3±14.2)%、(65.3±18.0)%、(60.2±20.5)%、(57.4±22.4)%,均低于腺癌组的 (83.2±14.0)%、(81.2±16.8)%、(69.8±17.5)%、(65.4±21.0)%、(64.2±26.6)%,差异具有统计学意义,两类病理类型的患者肺功能均低于正常水平,而鳞癌患者的肺功能损害更为明显[5]。肿瘤生长的部位及大小对NSCLC患者的肺功能也具有显著影响。研究表明,中央型肺癌患者的通气功能指标(FVC%、FEV1%、FEV1/FVC)显著低于周围型肺癌患者(P<0.01),而DLCO无显著差异(P>0.05),随着肿瘤增大,通气功能指标逐渐下降(P<0.05),而DLCO差异不具有统计学意义(P>0.05)[6]。上述研究表明,NSCLC患者的肺功能存在显著下降,且与肿瘤分期、病理类型及生长特征密切相关。
02
ICIs对NSCLC患者肺功能的影响
近年来ICIs在NSCLC的治疗中取得了突破性进展,该策略已被批准并广泛采用[7],主要包括程序性细胞死亡受体-1(programmed cell death protein-1,PD-1)抑制剂、程序性细胞死亡配体-1(programmed cell death-ligand 1,PD-L1)抑制剂,以及细胞毒性T淋巴细胞相关抗原-4(cytotoxic T lymphocyte–associated protein 4,CTLA-4)抑制剂等。已有多项研究证实ICIs对NSCLC患者肺功能存在影响[8-13]。
2.1 对于患者通气功能的影响
肺通气功能常通过FEV1、FVC及FEV1/FVC等肺功能指标评估,主要反映气道阻塞或限制性通气障碍。目前已有研究显示,ICIs对于患者肺功能存在影响。多项针对NSCLC新辅助治疗的研究显示,接受ICIs后FEV1、FVC、FEV1/FVC及流量—容积环下面积相较基线有所改善,提示ICIs可能通过缩小肿瘤负荷而改善气道通畅性,从而提升通气功能[8-9];一项针对NSCLC联合慢性阻塞性肺病(chronic obstructive pulmonary disease,COPD)的前瞻性研究显示,患者在接受纳武利尤单抗4个周期后,FVC与FEV1较基线显著增加,提示PD-1/PD-L1抑制剂可能对合并慢性肺疾病的患者产生积极影响;包婺安等[10]研究显示,ICIs治疗后吸气肺活量和流量—容积环下面积较基线改善(均P<0.05),在基线通气或弥散功能较低的患者中这一改善更为明显,这提示ICIs可能对于合并慢性肺部疾病的NSCLC患者的肺功能具有更好的改善作用。此外,张晶等[11]研究显示,接受PD-L1抑制剂联合治疗的患者其FEV1与FEV1/FVC均优于序贯放化疗组(均P<0.05),提示与同步放化疗相比,ICIs联合治疗在改善通气功能方面可能具有优势,对基线肺功能较差的患者具有潜在临床意义。综上所述,目前的研究普遍认为ICIs对于NSCLC患者的肺通气功能具有积极影响,在患者抗肿瘤治疗方案的选择上具有重要意义。
2.2 对于患者弥散功能的影响
肺弥散功能(diffusing capacity of the lung,DL)是评估气体从肺泡进入血液能力的关键指标,主要通过DLCO来量化,其核心意义在于反映肺泡-毛细血管膜的气体交换效率。针对ICIs能否改善患者的弥散功能,目前尚存争议。研究显示,接受ICIs治疗后肺总量在弥散功能方面较基线有所改善(P<0.05),且FVC与FEV1呈上升趋势[8],提示新辅助免疫治疗联合化疗可能对弥散功能产生积极影响。然而一项前瞻性研究指出,在接受伊匹单抗治疗的第3、6、9周时,分别有9%、11%、24%的患者出现具有临床意义的肺功能下降,DLCO平均值在随访期间显著下降(−4.3%±13.6%,P=0.033)[12],这提示ICIs对于患者的弥散功能具有显著影响,DLCO下降可能成为亚临床药物性肺毒性的早期指标;其余多项研究也支持该观点[9,13]。因此,目前虽有研究显示ICIs可能改善患者的肺弥散功能,但普遍认为在接受ICIs治疗后NSCLC患者的肺弥散功能有所下降。
03
ICIs影响肺功能的可能机制
3.1 肿瘤体积缩小
中央型肺癌或转移淋巴结压迫主支气管时,免疫治疗诱导肿瘤退缩可恢复气道通畅,从而提高FEV1和FVC改善患者的肺通气。CheckMate 816研究显示,对NSCLC患者接受纳武利尤单抗新辅助治疗联合化疗,纳武利尤单抗联合化疗组的病理完全缓解(pathological complete response,pCR)率为30.3%(95%CI:15.6~48.7),单纯化疗组为5.7%(95%CI: 0.7~19.2)[14],国内的研究同样也显示,纳武利尤单抗联合化疗组的pCR率为25.0%(95%CI:13.2~40.3),单纯化疗组为1.9%(95%CI:0~10.1),优势比为11.05(95%CI:1.41~86.49)[15],这些数据提示免疫治疗诱导肿瘤体积缩小,从而明显改善患者的肺通气功能。
3.2 T细胞亚群紊乱
研究表明,ICIs可增强T细胞的抗肿瘤活性,但同时可能引起T细胞亚群失衡并导致肺组织炎症[16]。Naidoo等[17]调查了接受纳武利尤单抗治疗后进展为慢性肺炎的黑色素瘤和NSCLC患者,肺泡灌洗液免疫细胞群中淋巴细胞显著增多,且CD8+T细胞呈活跃浸润。两项病例报告显示,在帕博利珠单抗导致的支气管炎中,支气管镜活检显示明显炎症,以 CD8+淋巴细胞浸润为主[18]。激活的CD8+T淋巴细胞可浸润肺泡间质、小气道及肺泡上皮,参与了气道炎症的发生。Suresh等[19]发现出现免疫相关性肺炎(checkpoint inhibitor pneumonitis,CIP)的NSCLC患者中,BAL中淋巴细胞增多,主要是CD4+T细胞。研究表明,阻断PD-1/PD-L1信号通路可以减少PD-1通路对T细胞的抑制作用,CD4+T细胞Th17分化,而肿瘤免疫微环境(tumor microenvironment,TME)中的Th17细胞可以通过分泌趋化因子CCL2和CCL20募集中性粒细胞和巨噬细胞,释放活性氧(ROS)和弹性蛋白酶,可损伤正常组织与肺泡上皮,进而导致肺功能下降[20]。此外,在肺癌小鼠模型中[21],Th17和IL-17已被证明通过其促炎作用参与肿瘤发生,以及间质性肺炎等毒性作用的发生。在哮喘小鼠模型中,PD-1/PD-L1轴已被证明通过限制Th17细胞活性来限制哮喘的严重程度[22]。综上所述,ICIs在增强T细胞抗肿瘤能力的同时,会引起T细胞亚群紊乱,从而引起间质性肺炎、哮喘等毒性作用,可能引起NSCLC患者肺通气、弥散功能的改变。
3.3 抑制促纤维化因子
研究表明,PD-L1可通过TGF-β/Smad3及β-catenin信号通路促进成纤维细胞向肌成纤维细胞转化,从而在肺纤维化中发挥作用[23]。TGF-β诱导的PD-L1表达增强了Smad3的活性,并通过抑制GSK3β,导致β-catenin的积累,进一步促进纤维化标志基因的表达。因此,PD-L1在TGF-β诱导的肺纤维化中起着关键的协同作用。Cai等[24]研究表明,使用PD-1/PD-L1抑制剂(如BMS-202)可通过调节ERK和TGF-β1/Smad信号通路,抑制纤维细胞的增殖、迁移和胶原合成,从而减缓纤维化的进程。因此,PD-1/PD-L1抑制剂通过调节相关信号通路可能延缓纤维化进程,从而对DLCO的维持产生有利影响。
3.4 炎症细胞因子失衡
细胞因子是一类具有广泛生物活性的小分子蛋白,主要由免疫细胞合成和分泌。Lim等[25]研究在使用CTLA-4抑制剂或PD-L1抑制剂的黑色素瘤患者中发现,在基线和治疗早期11种循环细胞因子 (g-csf、gm-csf、Fractalkine、FGF-2、IFNα2、IL-12p70、IL-1α、IL-1、IL-1RA、IL-2和IL-13) 显著上调,并与高级别免疫相关不良反应(immune-related adverse events,irAEs)的发展相关。Kauffmann-Guerrero等[26]前瞻性研究调查了接受ICIs的NSCLC患者。研究显示,ICIs治疗过程中IL-6、IL-8等因子水平升高,常与疾病进展或irAEs相关。IL-17的异常表达与许多慢性肺部疾病有关,包括哮喘,肺炎和肺纤维化[27]。上述结果表明,ICIs导致免疫激活异常以及细胞因子失衡,导致免疫细胞进一步浸润至肺组织,这种炎症级联反应可能会损害肺组织,影响患者的肺通气及弥散功能。
3.5 肺血管内皮功能障碍
PD-L1正常情况下表达于抗原提呈细胞、B细胞、T细胞等免疫细胞和部分非免疫细胞(如肺血管内皮细胞)。Wang等[28]研究证明,PD-1/PD-L1通路可通过抑制Th17反应来改善血管内皮功能。已有证据显示,血管内皮功能障碍与COPD、哮喘等慢性肺疾病的发病相关[29],与中性粒细胞跨内皮迁移、内皮细胞焦亡相关。因此,PD-L1抑制剂可能会引起内皮功能障碍,从而导致患者肺功能的下降。
04
肺功能与NSCLC免疫治疗预后的关系
肺功能反映了患者的肺部储备能力和生存质量水平,随着研究的深入,逐渐显现肺功能指标与NSCLC患者的预后存在显著关联。《肺癌合并慢性阻塞性肺疾病诊疗国际共识》指出[2],NSCLC合并COPD 的患者在接受免疫治疗时可能获得更好的临床获益,COPD 可能是 NSCLC 患者接受免疫治疗后独立的预后获益因素,同时在该共识中指出,新辅助免疫治疗并不会恶化患者肺功能,相反能改善FEV1、FVC% 和 DLCO。另一项研究回顾性显示,合并COPD的患者其无进展生存期(progression-free survival,PFS)较长(316 天对 186天,P=0.018)[30],这提示在晚期肺癌患者中,COPD与免疫治疗获益相关。一项回顾性研究显示,基线FVC降低的患者中位总生存期显著短于FVC正常组6.10个月(95%CI:4.45~7.76)对14.40个月(95%CI:10.61~18.34),P<0.001[31],提示FVC可作为NSCLC患者接受免疫治疗的预后预测指标。此外,多项研究指出,患者基线肺功能对CIP的发生具有预测作用。Reuss等[32]研究提示,治疗前较低的FEV1预测值与CIP发生相关,出现CIP的患者的基线FEV1预计值降低了21.7% (95%CI:-38.6~4.7)。Atchley等[33]研究表明,肺部纤维化、COPD等慢性肺部疾病是CIP发生的独立相关因素,另一项研究也支持该结论,并证明合并COPD的患者发生CIP的风险增加[34]。此外,一项国内的回顾性研究显示COPD分级是CIP的独立预测因子 (95%CI:1.035~0.039),P=0.037。合并重度COPD的晚期NSCLC患者在选择免疫治疗时应更加谨慎[35],且CIP的发生率随COPD程度分级的提高而显著增加。
05
NSCLC接受ICIs治疗的个体化临床策略
基于现有研究,NSCLC患者在接受ICIs治疗过程中,肺功能状态不仅影响疗效获益,也与irAEs风险密切相关。
根据相关共识,接受ICIs治疗的患者应在治疗前进行肺功能评估,并在治疗期定期接受肺部CT、肺功能检查、SpO2检测和细胞因子评估,以识别存在高危因素的患者(如合并COPD、ILD)[2]。动态监测肺功能与炎症因子可为疗效与毒性管理提供参考,若出现FEV1显著下降或IL-6、IL-8等细胞因子升高,应警惕潜在的irAEs或疾病进展。
对于基础肺功能严重受损的患者,目前普遍建议进行分级管理策略[2]:对于存在急性呼吸功能不全或体力状态评分(PS)≥3分的患者,应优先处理呼吸系统急重症,待PS评分改善至≤2分可酌情开展免疫治疗;对于无急性呼吸功能不全者,免疫治疗方案可按常规执行;对于同时合并COPD且属于GOLD 3~4级的患者,要谨慎采用双免疫治疗、免疫联合抗血管生成治疗或免疫联合放疗的治疗方案。
06
结语与展望
综上所述,目前对于NSCLC患者在免疫治疗过程中肺功能的变化已建立起初步认识,相关研究也逐渐揭示了肺功能指标与NSCLC患者免疫治疗预后之间的潜在关联。上述发现对于个体化治疗方案制定、疗效预测以及风险分层管理具有重要的临床指导价值。目前免疫治疗对于患者肺功能的影响机制尚未明确,可能与肿瘤缩小的机械效应、T细胞亚群紊乱、抑制促纤维化因子、细胞因子失衡、肺血管内皮功能障碍机制相关,具体针对ICIs对肺生理的直接调节作用,亟需开展更多深入的实验和临床研究,以揭示ICIs对肺功能的具体影响路径,进而优化治疗策略,降低irAEs的风险,提升患者的生存质量。
来源:中国肿瘤临床
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