腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞在腫瘤免疫治療中的意義和研究進(jìn)展

李明哲，申亮亮，曲璇

1.陜西中醫(yī)藥大學(xué)，陜西 咸陽 712046；

2.空軍軍醫(yī)大學(xué) a.基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院生物化學(xué)與分子生物學(xué)教研室；b.學(xué)員一旅八連，陜西 西安 710032

巨噬細(xì)胞廣泛存在于人體組織中，在人體內(nèi)參與非特異性防衛(wèi)（先天性免疫）和特異性防衛(wèi)（細(xì)胞免疫）。其主要的來源包括單核細(xì)胞、早期T淋巴細(xì)胞和CD34造血干細(xì)胞等。不同的刺激因子對(duì)于巨噬細(xì)胞前體細(xì)胞的基因具有選擇性激活的作用，以此決定了巨噬細(xì)胞的表型及生理功能差異[1-2]。腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（tumor-associated macrophage，TAM）曾被認(rèn)為是腫瘤轉(zhuǎn)移發(fā)展的幫兇，抑制其功能成為腫瘤免疫治療的主要研究方向。近年來研究者發(fā)現(xiàn)腫瘤組織中某些巨噬細(xì)胞激活后具有顯著的抑癌效應(yīng)[3]，巨噬細(xì)胞又重新成為腫瘤免疫治療領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

1 腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞對(duì)腫瘤發(fā)生發(fā)展的影響

TAM是腫瘤間質(zhì)中數(shù)量最多的細(xì)胞，占細(xì)胞總數(shù)的30%～50%。按照其表型和分泌的細(xì)胞因子的不同，可將TAM分為2種極化類型，即經(jīng)典活化的M1型和替代性活化的M2型[4]。M1型TAM可高表達(dá)一氧化氮（NO）、活性氧（ROS）、白細(xì)胞介素（IL）12和23、主要組織相容性復(fù)合體（MHC）及參與免疫共刺激的B7分子，具有溶解腫瘤細(xì)胞、促進(jìn)抗原提呈、激活Th1型免疫反應(yīng)，進(jìn)而提高對(duì)腫瘤細(xì)胞免疫殺傷的能力。與M1型TAM相反，M2型TAM具有促進(jìn)腫瘤發(fā)生和發(fā)展的作用，同時(shí)由于其不能有效提呈抗原，會(huì)使T細(xì)胞免疫功能受到抑制[5]。

1.1 TAM與免疫抑制性腫瘤微環(huán)境

M2型TAM在腫瘤間質(zhì)中大量存在，可以產(chǎn)生多種免疫抑制因子和趨化因子，通過減少抗原提呈和阻礙T細(xì)胞功能來抑制腫瘤免疫。TAM表達(dá)的一些細(xì)胞因子，尤其是轉(zhuǎn)化生長因子β（TGF-β）和IL-10是形成免疫抑制性腫瘤微環(huán)境的重要因素[6]。

TGF-β是一種具有免疫抑制功能的細(xì)胞因子，對(duì)自然殺傷（NK）細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞（DC）、T細(xì)胞等免疫細(xì)胞的活性具有抑制作用。TGF-β能夠抑制NK細(xì)胞膜表面介導(dǎo)細(xì)胞毒性的促發(fā)受體NKp30和NKG2D，由此弱化NK細(xì)胞對(duì)腫瘤的免疫殺傷[7]。TAM表達(dá)的TGF-β可先于腫瘤細(xì)胞進(jìn)入前哨淋巴結(jié)，誘導(dǎo)DC凋亡，阻斷DC抗原提呈功能，為腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移營造出免疫抑制性微環(huán)境[8]。TGF-β可作用于細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞（CTL）以抑制腫瘤細(xì)胞相關(guān)溶解因子的表達(dá)，包括顆粒酶A、顆粒酶B、穿孔素、γ干擾素（IFN-γ）、FAS等[9]。TGF-β還可通過誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞過表達(dá)IL-10以活化Th2同時(shí)抑制Th1的免疫活性，進(jìn)而打破Th1/Th2的平衡，最終抑制對(duì)腫瘤細(xì)胞的免疫殺傷[10]。研究顯示，阻斷腫瘤微環(huán)境中TGF-β介導(dǎo)的信號(hào)通路，能夠增強(qiáng)免疫系統(tǒng)對(duì)腫瘤的殺傷作用[11]。

IL-10是M2型TAM表達(dá)的一種重要的免疫抑制因子。用IL-10處理黑素瘤細(xì)胞48～72 h能夠完全抑制自體CTL介導(dǎo)的HLA-A2.1限制性腫瘤細(xì)胞高達(dá)100%的特異性裂解[12]。以IL-10預(yù)處理抗原提呈細(xì)胞可阻斷粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子（GM-CSF）誘導(dǎo)的抗原提呈作用。然而以GM-CSF先于IL-10處理抗原提呈細(xì)胞，則不會(huì)影響GM-CSF誘導(dǎo)的抗原提呈作用。這表明，當(dāng)暴露于GM-CSF之前發(fā)生IL-10處理時(shí)，IL-10似乎特異性地阻止GM-CSF誘導(dǎo)的抗原提呈細(xì)胞功能的成熟，但不能逆轉(zhuǎn)已建立的成熟狀態(tài)[13]。

1.2 TAM與促血管生成作用

M2型TAM對(duì)腫瘤血管生成有非常重要的作用。在多種腫瘤包括乳腺癌、神經(jīng)膠質(zhì)瘤、膀胱癌、前列腺癌等中，TAM的數(shù)量對(duì)腫瘤血管生成量有促進(jìn)作用[5]。在整個(gè)過程中，TAM和腫瘤細(xì)胞表達(dá)的血管上皮生長因子（VEGF）、成纖維細(xì)胞生長因子（FGF1、FGF2）、血小板源生長因子（PDGF）、肝細(xì)胞生長因子（HGF）、胎盤生長因子（PIGF）、基質(zhì)金屬蛋白酶（MMP-9、MMP-2）、IL-8、IL-1等細(xì)胞因子起重要的協(xié)同作用，其中以VEGF最為重要[14]。在低氧腫瘤微環(huán)境中，TAM會(huì)增加缺氧誘導(dǎo)因子（HIF-1、HIF-2）的表達(dá)[15-16]，而該因子的過表達(dá)可對(duì)上述VEGF等細(xì)胞因子的產(chǎn)生起促進(jìn)作用[17-18]。研究顯示TAM有類似腫瘤干細(xì)胞的能力，可以促進(jìn)原始脈管網(wǎng)絡(luò)的形成，這些管道在結(jié)構(gòu)和功能上與血管、淋巴管不同但又有相似之處，稱非內(nèi)皮“血管”或擬態(tài)血管（vascular mimicry，VM）[19]。低氧腫瘤微環(huán)境對(duì)VM的生成有重要的促進(jìn)作用，當(dāng)去除TAM髓系特異性HIF基因時(shí)，VM網(wǎng)絡(luò)的形成會(huì)大大減少，從而抑制腫瘤生長。TAM還可分泌多種促血管生成的酶類，如蛋白水解酶可通過降解細(xì)胞外基質(zhì)而釋放大量促血管生成因子，這類因子與蛋白聚糖中的硫酸肝素、纖維蛋白、膠原片段等物質(zhì)結(jié)合，產(chǎn)生促血管生成的作用[20]。

1.3 TAM與促淋巴管生成作用

淋巴管轉(zhuǎn)移是腫瘤發(fā)生轉(zhuǎn)移的重要方式，提示腫瘤預(yù)后不良。研究發(fā)現(xiàn)，巨噬細(xì)胞參與了炎癥環(huán)境下淋巴管的生成。Maruyama等發(fā)現(xiàn)CD11b+巨噬細(xì)胞可積聚于小鼠角膜基質(zhì)并表達(dá)VEGF-C以促進(jìn)小鼠角膜淋巴管生成[21]。研究認(rèn)為巨噬細(xì)胞以2種不同方式支持淋巴管生成：①通過轉(zhuǎn)分化和直接摻入內(nèi)皮層而促進(jìn)淋巴管生成；②通過刺激先前存在的局部淋巴內(nèi)皮細(xì)胞的分裂而促進(jìn)淋巴管生成[22]。腫瘤微環(huán)境實(shí)質(zhì)也是炎癥環(huán)境，臨床分析證實(shí)，腫瘤轉(zhuǎn)移區(qū)域淋巴結(jié)中TAM的數(shù)量與患者預(yù)后呈明顯負(fù)相關(guān)[23]。體外實(shí)驗(yàn)將巨噬細(xì)胞和肺癌細(xì)胞共培養(yǎng)，可見肺癌細(xì)胞的侵襲能力顯著增高[24]。由此推斷TAM對(duì)腫瘤淋巴管的生成有重要的促進(jìn)作用。

1.4 TAM與腫瘤增殖、侵襲及轉(zhuǎn)移

TAM可對(duì)腫瘤的增殖、侵襲及轉(zhuǎn)移產(chǎn)生重要的促進(jìn)作用。它可通過表達(dá)如腫瘤壞死因子α（TNF-α）、IL-6、IL-11等炎癥因子激活核因子κB（NF-κB），活化轉(zhuǎn)錄激活因子STAT3，以增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的生存及增殖能力[25-26]。TAM表達(dá)的多種細(xì)胞因子，如TGF-β、MMP-9、HGF、堿性成纖維細(xì)胞生長因子（b-FGF）等也在腫瘤生長增殖過程中起相似的促進(jìn)作用[14,27]。研究發(fā)現(xiàn)，TAM表達(dá)的某些因子的促腫瘤作用受腫瘤發(fā)展階段影響，如集落刺激因子1（CSF-1）對(duì)早期乳腺癌缺乏促進(jìn)作用，而對(duì)晚期乳腺癌有顯著的促生長作用[28]。在腫瘤模型研究中，去除TAM可對(duì)多種腫瘤的生長產(chǎn)生抑制[29]。

TAM可表達(dá)降解細(xì)胞外基質(zhì)的酶類，如尿激酶型纖溶酶原激活因子（uPA）、纖溶酶、MMP等。這些酶類降解細(xì)胞外基質(zhì)，導(dǎo)致細(xì)胞鏈接強(qiáng)度減弱，從而易于腫瘤細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移。同時(shí)，腫瘤細(xì)胞外基質(zhì)降解還會(huì)釋放肝素結(jié)合生長因子，促進(jìn)腫瘤血管生成，對(duì)腫瘤侵襲及轉(zhuǎn)移提供輔助[30]。前文敘述的TAM對(duì)免疫微環(huán)境的抑制及對(duì)血管、淋巴管網(wǎng)生長的促進(jìn)作用都為腫瘤的生長、增殖、侵襲及轉(zhuǎn)移提供了有利條件?？梢奣AM在腫瘤的不同發(fā)展階段都扮演著重要角色。

2 TAM在腫瘤免疫治療中的應(yīng)用

隨著TAM在腫瘤發(fā)生、發(fā)展及免疫逃逸中的作用被逐漸發(fā)現(xiàn)，越來越多的研究關(guān)注TAM相關(guān)的腫瘤免疫治療。研究者著眼于抑制TAM的促腫瘤作用、增強(qiáng)TAM的腫瘤殺傷能力、靶向阻斷相關(guān)細(xì)胞通路轉(zhuǎn)導(dǎo)、逆轉(zhuǎn)M2型TAM為具有抗腫瘤活性的M1型TAM等方式，試圖找到腫瘤免疫治療的新途徑。

2.1 抑制TAM促腫瘤作用

研究發(fā)現(xiàn)，通過脯氨酰羥化酶3（PHD3）抑制劑可以穩(wěn)定HIF-2α的表達(dá)，增加GM-CSF作用下TAM中高水平的可溶性血管內(nèi)皮生長因子受體1（sVEGFR-1）的表達(dá)，中和并抑制VEGF的生物活性，從而抑制腫瘤的生長[31]。此外，通過抗IL-6單克隆抗體可阻斷TAM表達(dá)的IL-6源性CCL2、CXCL12及VECF的生成，從而抑制TAM的促腫瘤血管生成作用[32]。TAM可以表達(dá)CLL20，造成缺氧微環(huán)境，抑制NK細(xì)胞的免疫活性，而IL-15可以恢復(fù)NK細(xì)胞的免疫殺傷功能，阻止腫瘤細(xì)胞免疫逃逸[33]。NK細(xì)胞還可直接殺死TAM，改善預(yù)后[34]。CSF-1受體阻滯劑可以清除腫瘤組織中的TAM，但不影響單核細(xì)胞的免疫功能，以從根本上阻斷TAM的促腫瘤作用[35]。

2.2 增強(qiáng)TAM的腫瘤殺傷能力

在體外通過添加巨噬細(xì)胞集落刺激因子（MCSF）、胞壁酰二肽（MDP）等與巨噬細(xì)胞共培養(yǎng)，可激活并增強(qiáng)巨噬細(xì)胞免疫殺傷能力，再通過過繼性免疫治療的方法實(shí)現(xiàn)抗腫瘤的目的[36]。單克隆抗體治療腫瘤過程中TAM可以發(fā)揮巨噬細(xì)胞介導(dǎo)的抗體依賴的吞噬作用（ADCP）。研究顯示，抗CD142單克隆抗體治療腫瘤后，TAM表面表達(dá)FcγR，并可吞噬腫瘤細(xì)胞，而去除TAM后，抗CD142單克隆抗體的療效會(huì)被削弱[37]?；蚋脑炜墒咕奘杉?xì)胞表達(dá)TGF-βRⅡ，中和并抑制TGF-β的免疫抑制作用，從而增強(qiáng)巨噬細(xì)胞的腫瘤免疫殺傷作用[38]。研究發(fā)現(xiàn)某些微生物制劑可以增強(qiáng)巨噬細(xì)胞的腫瘤殺傷能力，如卡介苗可以刺激巨噬細(xì)胞并增強(qiáng)其對(duì)部分膀胱癌的殺傷作用[3]。具體機(jī)制還不明確，但有研究發(fā)現(xiàn)卡介苗治療后，膀胱尿液中 IL-6、IL-12、TNF-α含量增高，可能成為激活巨噬細(xì)胞殺傷活性的證據(jù)[39]。

2.3 靶向阻斷相關(guān)細(xì)胞通路轉(zhuǎn)導(dǎo)

CD47/SIRP-α信號(hào)通路是腫瘤免疫逃逸的重要途徑。幾乎所有人類細(xì)胞表面都表達(dá)CD47，巨噬細(xì)胞可表達(dá)CD47的受體信號(hào)調(diào)節(jié)蛋白α（SIRP-α），并通過與CD47結(jié)合協(xié)助巨噬細(xì)胞區(qū)分正常細(xì)胞和異常細(xì)胞，而腫瘤細(xì)胞可以高表達(dá)CD47，以此實(shí)現(xiàn)免疫逃逸[40]。通過CD47的特異抗體可以阻止CD47和SIRP-α結(jié)合，從而增強(qiáng)巨噬細(xì)胞對(duì)腫瘤的免疫殺傷[41]。研究發(fā)現(xiàn)還可通過RNA干擾敲除腫瘤細(xì)胞表面的CD4，從而增強(qiáng)巨噬細(xì)胞對(duì)腫瘤的殺傷作用?；诖?，研究者將一種由脂質(zhì)體-魚精蛋白-透明質(zhì)酸包被抗CD47-siRNA的納米顆粒遞送系統(tǒng)經(jīng)靜脈注射給黑色素瘤小鼠，發(fā)現(xiàn)腫瘤被有效抑制[42]。有研究顯示，17β-雌二醇（E2）可阻斷ATP5J（又稱ATP酶偶合因子6）與TAM的雌激素受體β（ERβ）結(jié)合，進(jìn)而阻斷JAK1-STAT6通路，起到巨噬細(xì)胞替代激活和腫瘤進(jìn)展抑制劑的作用[43]。此外，DCR3、STAT3、Wnt和TLR4-NF-κB信號(hào)通路等也是抑制TAM促腫瘤作用的重要治療靶點(diǎn)[44]。靶向阻斷相關(guān)細(xì)胞通路轉(zhuǎn)導(dǎo)，為腫瘤免疫治療提供了重要思路。

2.4 逆轉(zhuǎn)M2型TAM為具有抗腫瘤活性的M1型TAM

逆轉(zhuǎn)M2型TAM為具有抗腫瘤活性的M1型TAM是靶向M2型TAM的抗腫瘤治療策略之一。消除或減少M(fèi)2型TAM表達(dá)的誘因或利用某些方式逆轉(zhuǎn)TAM的表型，成為恢復(fù)巨噬細(xì)胞腫瘤殺傷能力的重要措施。逆轉(zhuǎn)TAM表型還可破壞腫瘤免疫抑制微環(huán)境、抑制腫瘤血管及淋巴管形成，最終達(dá)到抑制腫瘤增殖、侵襲及轉(zhuǎn)移的目的[45]。

研究發(fā)現(xiàn)納米氧化鐵對(duì)TAM的細(xì)胞毒性有促進(jìn)作用，可以促進(jìn)巨噬細(xì)胞表達(dá)ROS，還可以促進(jìn)TAM向M1型極化，M1型TAM可以產(chǎn)生過氧化氫，與鐵離子發(fā)生氧化反應(yīng)后產(chǎn)生高毒性羥基基團(tuán)，增強(qiáng)巨噬細(xì)胞的腫瘤免疫殺傷[46]。

許多腫瘤可產(chǎn)生大量前列腺素E2（PGE2），其參與腫瘤進(jìn)展及腫瘤誘導(dǎo)的免疫功能障礙。負(fù)責(zé)組織中PGE2生物滅活的關(guān)鍵酶是依賴于NAD（+）的15-羥基前列腺素脫氫酶（15-PGDH）。而許多腫瘤細(xì)胞的15-PGDH是有缺陷的，導(dǎo)致15-PGDH表達(dá)下調(diào)。通過腺病毒導(dǎo)入15-PGDH基因可使M2型TAM轉(zhuǎn)化為M1型TAM，從而達(dá)到抗腫瘤的目的[47]。

IL-12是一種可以促進(jìn)巨噬細(xì)胞向M1型極化的細(xì)胞因子。研究發(fā)現(xiàn)，IL-12處理后的TAM中與促腫瘤相關(guān)的細(xì)胞因子，如TGF-β、IL-10、MCP-1、MIF等表達(dá)下調(diào)，而抗腫瘤相關(guān)細(xì)胞因子，如TNF-α、IL-15、IL-18則表達(dá)增加。同時(shí)，IL-12處理后的動(dòng)物模型中原發(fā)及轉(zhuǎn)移腫瘤、脾臟及腹腔的巨噬細(xì)胞也有類似的轉(zhuǎn)化現(xiàn)象[48]。IL-12啟動(dòng)這種功能轉(zhuǎn)換的能力可能有助于隨后的抗腫瘤免疫應(yīng)答的早期發(fā)揮。應(yīng)用陽離子聚合劑，如聚乙烯亞胺，可以通過TLR-4信號(hào)通路逆轉(zhuǎn)TAM的M2表型為M1型，并促進(jìn)IL-12的產(chǎn)生，起到抗腫瘤作用[32]。

CD40是抗原提呈細(xì)胞（包括巨噬細(xì)胞）的重要激活因子。用激動(dòng)性CD40抗體處理胰腺導(dǎo)管腺癌（PDA）后，巨噬細(xì)胞迅速滲入腫瘤，并轉(zhuǎn)化為具有殺傷腫瘤活性的巨噬細(xì)胞，促進(jìn)腫瘤基質(zhì)消耗以抑制腫瘤的發(fā)展[49]。

3 結(jié)語

TAM是腫瘤進(jìn)展及腫瘤免疫抑制微環(huán)境的關(guān)鍵樞紐，在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、侵襲和轉(zhuǎn)移中扮演重要角色。特異的腫瘤微環(huán)境誘使TAM向著利于腫瘤生存的表型即M2型發(fā)展。M2型TAM違背了機(jī)體免疫屏障的職能，表達(dá)免疫抑制因子、趨化因子、促血管及淋巴管生成相關(guān)因子，反而促進(jìn)腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移。針對(duì)TAM的免疫治療著眼于抑制TAM的促腫瘤作用、增強(qiáng)TAM的腫瘤殺傷能力、靶向阻斷相關(guān)細(xì)胞通路轉(zhuǎn)導(dǎo)、逆轉(zhuǎn)M2型TAM為具有抗腫瘤活性的M1型TAM等方式，力求在TAM相關(guān)腫瘤治療方案中取得進(jìn)展。目前已有很多基于TAM的腫瘤免疫學(xué)研究正在進(jìn)行，但這些研究大都還沒有應(yīng)用于臨床。隨著基于腫瘤免疫和腫瘤微環(huán)境的深入研究，相信今后TAM相關(guān)研究可以為腫瘤的臨床治療提供重要的理論依據(jù)和可行的治療途徑。