腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞研究進(jìn)展*

嚴(yán)瑞明 綜述 王薇 審校

(南方醫(yī)科大學(xué)南方醫(yī)院婦產(chǎn)科，廣東 廣州 510515)

巨噬細(xì)胞在機(jī)體免疫活動(dòng)中扮演極其重要的角色，然而有研究表明在腫瘤微環(huán)境(Tumor microenvironment，TME)中的巨噬細(xì)胞所發(fā)揮的免疫作用相較于在正常組織中的截然不同。對于這些浸潤在腫瘤中的巨噬細(xì)胞，我們將其統(tǒng)稱為腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(Tumour-associated macrophages，TAMs)。不論是臨床研究還是動(dòng)物模型試驗(yàn)中均證實(shí)TAMs對腫瘤發(fā)生發(fā)展乃至轉(zhuǎn)移復(fù)發(fā)均有一定的促進(jìn)作用[1]。因此，靶向TAMs進(jìn)行治療可能成為未來腫瘤研究的熱點(diǎn)。深入了解TME中TAMs的形成及效應(yīng)機(jī)制有助于更有效地預(yù)防、治療腫瘤及擬定風(fēng)險(xiǎn)評估方案。本文就TAMs的最新研究進(jìn)展作一綜述。

1 概述

巨噬細(xì)胞是免疫細(xì)胞中的一個(gè)大類分群，通常將其按照所參與的特定免疫反應(yīng)分成兩個(gè)亞群，即M1型和M2型[2]。通過經(jīng)典途徑活化的M1型巨噬細(xì)胞在應(yīng)對病原體的入侵時(shí)起著重要的作用，而M2型巨噬細(xì)胞則在組織修復(fù)與腫瘤病程進(jìn)展中起重要作用。研究表明[3]，M2型巨噬細(xì)胞隨著腫瘤進(jìn)展在TME中所占的比例越來越大，并且通過多種方式促進(jìn)腫瘤生長與轉(zhuǎn)移，與腫瘤不良預(yù)后明確相關(guān)。既往科研人員因組織學(xué)表型相似性將M2型巨噬細(xì)胞視為TAMs，然而有數(shù)據(jù)表明，M2型巨噬細(xì)胞與TAMs之間的組織學(xué)表型有一定的差異，兩者可能來源于不同的組織，或者來源于同一組織但分化不一[4-6]。

腫瘤組織通過表達(dá)多種炎癥因子將巨噬細(xì)胞募集至腫瘤組織內(nèi)，巨噬細(xì)胞在多種因素的影響下計(jì)極化為TAMs。TAMs可以增強(qiáng)腫瘤組織的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移的能力，刺激血管生成并抑制T細(xì)胞介導(dǎo)的抗腫瘤免疫應(yīng)答，從而促進(jìn)病程的進(jìn)展[7]。大量臨床資料表明，腫瘤組織中TAMs的增多與癌癥患者不良預(yù)后有明顯的關(guān)聯(lián)[8]。盡管TAMs具有非常弱的抗原遞呈能力，但卻能通過多種機(jī)制促進(jìn)腫瘤病程的進(jìn)展，目前我們并未了解這些作用機(jī)制的詳細(xì)作用方式，因此需要對這些機(jī)制進(jìn)行進(jìn)一步的研究，從而有望在將來通過干預(yù)這些機(jī)制為癌癥的治療提供一定的幫助。

2 TAMs的來源、募集與極化機(jī)制

2.1 TAMs的來源 關(guān)于TAMs的具體起源一致存在爭論，有研究者認(rèn)為TAMs來源于組織間的巨噬細(xì)胞[5]，也有其他研究顯示TAMs可能來源于骨髓的巨噬細(xì)胞[4]或者脾臟的巨噬細(xì)胞[9]，其具體來源尚需進(jìn)一步確定。腫瘤細(xì)胞將不同組織來源的巨噬細(xì)胞通過多種途徑募集于TME中，巨噬細(xì)胞被多種因素影響最終極化為TAMs[10]。

2.2 TAMs的募集與極化 目前的研究認(rèn)為腫瘤組織中的TAMs是被集落刺激因子-1(Colony Stimulating Factor-1，CSF1)募集而來[11]，CSF1在巨噬細(xì)胞的募集極化當(dāng)中起主要作用，在小鼠PyMT模型中發(fā)現(xiàn)其具體機(jī)制為通過介導(dǎo)CCR2/CCL2信號通路[12]從而導(dǎo)致TAMs的募集極化。同時(shí)有研究者發(fā)現(xiàn)粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞集落刺激因子(Granulocyte-macrophage colony stimulating factor，GM-CSF)也可將TAMs募集于腫瘤組織當(dāng)中[13]，在人乳腺癌模型中發(fā)現(xiàn)GM-CSF通過介導(dǎo)CCL18/PITPNM3信號通路[14]導(dǎo)致TAMs的募集極化。在一項(xiàng)針對TAMs與結(jié)直腸癌關(guān)聯(lián)性的研究中，研究人員意外地發(fā)現(xiàn)血管內(nèi)皮生長因子A(Vascular endothelial growth factor A，VEGFA)對于TAMs的募集也起著一定的作用[15]。也有文獻(xiàn)報(bào)道在小鼠模型中發(fā)現(xiàn)CCL9/CCR1通路在對TAMs的募集極化中起著一定的作用[16]。

目前所發(fā)現(xiàn)的巨噬細(xì)胞的極化機(jī)制中最重要的信號通路就是Notch信號通路[17]，由重組結(jié)合蛋白J(Recombination binding protein-J，RBPJ)介導(dǎo)的經(jīng)典Notch信號通路控制的免疫細(xì)胞的末端分化方向，將RBPJ介導(dǎo)的Notch通路沉默后，Notch巨噬細(xì)胞會向著TAMs的方向極化[18]。有研究者向小鼠骨髓來源的正常巨噬細(xì)胞中轉(zhuǎn)入Notch通路的下游基因miR-125a后發(fā)現(xiàn)，小鼠骨髓來源的巨噬細(xì)胞向M1型巨噬細(xì)胞的方向極化，并能抑制TAMs的極化，同時(shí)抑制腫瘤的生長[19]。

3 TAMs參與腫瘤發(fā)生發(fā)展的機(jī)制

TAMs對腫瘤病程的影響是多方面的，不僅能促進(jìn)血管生成，同時(shí)能夠增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞增殖、遷移和侵襲的能力，而且能與腫瘤微環(huán)境相互影響，抑制免疫反應(yīng)。

3.1 TAMs與腫瘤脈管生成 腫瘤發(fā)生發(fā)展的過程中總是伴隨著新生血管和淋巴管的出現(xiàn)，新生淋巴管的出現(xiàn)則會為腫瘤的淋巴轉(zhuǎn)移提供一定的便利，而新生血管的出現(xiàn)不僅為腫瘤的生長提供氧氣與養(yǎng)分，同時(shí)也為腫瘤轉(zhuǎn)移提供了一個(gè)便利的條件，并且新生血管的出現(xiàn)對腫瘤手術(shù)治療、放療和化療也會有產(chǎn)生一定的影響，因此對于腫瘤組織中的脈管生成一直是腫瘤相關(guān)研究中的研究熱點(diǎn)。

有研究報(bào)道腫瘤壞死因子-α(Tumour necrosis factor-alpha，TNF-α)通過與TNFR1結(jié)合激活TAMs對于VEGF-C-VEGFR3通路從而促進(jìn)淋巴管的生成[20]。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，TNF-α可直接刺激淋巴內(nèi)皮細(xì)胞導(dǎo)致PLC-g1的活化，從而影響淋巴管的生成[21]。

在對犬乳腺癌模型的研究中發(fā)現(xiàn)，TAMs可以通過產(chǎn)生VEGF調(diào)節(jié)血管的生成[22]。通過進(jìn)一步的研究明確，TAMs通過合成WNT7b刺激血管內(nèi)皮分泌VEGF的產(chǎn)生，從而導(dǎo)致新生血管的出現(xiàn)[23]。在針對膠質(zhì)瘤等多種腫瘤模型的探索中發(fā)現(xiàn)，TAMs通過表達(dá)絡(luò)氨酸激酶受體2(tyrosine Kinase Receptors 2，TIE2)與內(nèi)皮細(xì)胞上的TIE2配體AGN2結(jié)合并因此沿著血管表面排列[24]。同時(shí)也有研究表明，在化療后的腫瘤組織與骨轉(zhuǎn)移組織周邊的血管中發(fā)現(xiàn)了TAMs的存在，這些細(xì)胞通過表達(dá)VEGF誘導(dǎo)新生血管從而促使腫瘤的復(fù)發(fā)[25]。以上研究均說明了TAMs與腫瘤組織中的脈管生成有密切的關(guān)聯(lián)。

3.2 TAMs與腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移 腫瘤細(xì)胞的局部浸潤對腫瘤轉(zhuǎn)移的影響巨大，腫瘤細(xì)胞浸潤血管、淋巴管、周圍組織都是為進(jìn)一步的遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)移所打的基礎(chǔ)，如果能過將腫瘤局部浸潤的相關(guān)機(jī)制研究透徹，那么或許能夠針對這些機(jī)制對腫瘤局部浸潤進(jìn)行影響，從而將腫瘤轉(zhuǎn)移扼殺在搖籃中。因此，腫瘤局部浸潤也是腫瘤相關(guān)研究中的研究熱點(diǎn)。

有研究發(fā)現(xiàn)，TAMs通過表皮生長因子(EGF)或EGF家族配體組成的旁分泌通路促使腫瘤細(xì)胞的定向遷移和侵襲，使得腫瘤細(xì)胞順沿膠原纖維遷移，最終匯聚于血管周圍組織當(dāng)中[26]。TIE2+TAMs不僅會誘導(dǎo)新生血管的出現(xiàn)，同時(shí)也會幫助腫瘤細(xì)胞浸潤血管，通過釋放骨粘黏蛋白、組織蛋白酶、TGF-β誘導(dǎo)腫瘤組織向上皮間質(zhì)方向轉(zhuǎn)化增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞與基質(zhì)之間的結(jié)合能力的同時(shí)重建基質(zhì)促使腫瘤細(xì)胞的進(jìn)一步浸潤[27-29]。有研究者在針對TNF-α的相關(guān)研究中發(fā)現(xiàn)，在手術(shù)切除小鼠皮下瘤3～4周后，TNF-α高表達(dá)組的前哨淋巴結(jié)中可見或可檢測到腫瘤轉(zhuǎn)移，而TNF-α低表達(dá)組則無法檢測到淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，同時(shí)對所切除的皮下瘤進(jìn)行免疫組化分析發(fā)現(xiàn)TNF-α高表達(dá)組的腫瘤組織中浸潤著大量TAMs，而低表達(dá)組中TAMs的浸潤則被明顯抑制[21]。

3.3 TAMs與腫瘤免疫抑制 TME是近幾年腫瘤相關(guān)研究中熱點(diǎn)中的熱點(diǎn)，其包含的要素很多，包括缺氧環(huán)境、腫瘤細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、TAMs、細(xì)胞外基質(zhì)以及相關(guān)細(xì)胞所分泌的細(xì)胞因子等一系列可溶性小分子。在腫瘤病程的晚期，TAMs的大量出現(xiàn)誘導(dǎo)了TME中免疫抑制的產(chǎn)生，這種免疫抑制是由一系列非常復(fù)雜的機(jī)制相互交織產(chǎn)生的。

TAMs可以通過STAT3的酪氨酸和絲氨酸磷酸化活化JAK/STAT3和Raf/MEK/JNK途徑，使得腫瘤細(xì)胞對腫瘤微環(huán)境中的氧含量降低具有一定的耐受性[30]。TAMs也可分泌HLA-C、HLA-E和HLA-G抑制NK細(xì)胞與殺傷性T細(xì)胞的活化。同時(shí)TAMs表達(dá)PD-1和CTLA-4的抑制性配體，以及IL-10抑制免疫效應(yīng)細(xì)胞的激活，從而導(dǎo)致免疫逃逸[31-33]。TAMs還可分泌一系列的細(xì)胞因子、趨化因子和酶，通過這些分泌物將表達(dá)CCR4、CCR5、CCR6和CCR10的調(diào)節(jié)性T細(xì)胞誘導(dǎo)至腫瘤微環(huán)境中，從而直接或間接地抑制CD4+和CD8+T細(xì)胞[34]。將TME中TAMs介導(dǎo)的免疫抑制機(jī)制網(wǎng)絡(luò)研究透徹能為癌癥的免疫治療提供有力的理論支持。

4 TAMs的靶向治療前景

TAMs與腫瘤病程的發(fā)生發(fā)展有著密切的關(guān)聯(lián)，近年來如何通過改變TAMs來影響腫瘤的病程已經(jīng)成為了腫瘤免疫治療的熱點(diǎn)。

目前在一些動(dòng)物腫瘤模型的實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，采用抗CSF1的抗體或小分子抑制劑抑制CSF1信號的傳導(dǎo)，從而可以抑制腫瘤的進(jìn)展和轉(zhuǎn)移。在宮頸癌和乳腺癌小鼠模型中可以發(fā)現(xiàn)，使用CSF1R的小分子抑制劑可以減少TAMS的極化和累計(jì)，同時(shí)也能增強(qiáng)化學(xué)治療對腫瘤組織的反應(yīng)[35, 36]。因?yàn)門IE2+TAMS的存在使得抗血管生成藥物的效果不佳，在聯(lián)合使用CSF1抑制劑的情況下，則可以顯著增強(qiáng)抗血管生成藥物的效果[37]。使用楝葉糖蛋白能夠通過STAT3通路下調(diào)IL-10，將TAMs再極化為M1型巨噬細(xì)胞，通過改變巨噬細(xì)胞的表型從而改變其功能，抑制腫瘤的生長的轉(zhuǎn)移[38]。

5 小結(jié)與展望

TAMs與腫瘤病程的發(fā)展有著密切的關(guān)聯(lián)，TAMs可以通過多個(gè)方面改變機(jī)體對腫瘤細(xì)胞的屏障、監(jiān)視與清除作用，進(jìn)而影響腫瘤的生長與轉(zhuǎn)移。近年來，靶向于TAMs的各種治療藥物相繼被研發(fā)出來[39]。但是TAMs與腫瘤之間的詳細(xì)聯(lián)系機(jī)制并未被研究透徹，這些治療方法與藥物的效果并不如預(yù)期所想，甚至部分抗血管生成的藥物會導(dǎo)致TAMs的募集進(jìn)而導(dǎo)致腫瘤耐藥性的產(chǎn)生[40]。同時(shí)因?yàn)榘邢蛴赥AMs募集極化的藥物也會影響正常巨噬細(xì)胞的募集極化能力，從而導(dǎo)致自身免疫性疾病或感染的產(chǎn)生[41]。

如何對腫瘤進(jìn)行精確而有效的治療是一個(gè)巨大且艱巨的問題，近年對PD-L1/PD-1這一免疫檢查點(diǎn)的研究轉(zhuǎn)化而來的治療非?；馃?，但其臨床結(jié)局并不是百分之百的治愈，這說明我們并不能只通過一個(gè)方面研究腫瘤治療，需要多方面多層次考慮問題，因此，對于TAMs還需作進(jìn)一步的研究，期望這些研究能為臨床腫瘤的治療提供一定的幫助。