巨噬細(xì)胞遷移抑制因子對(duì)腫瘤微環(huán)境影響的研究進(jìn)展

陳其冰，李芬綜述 陶澤璋審校

腫瘤的發(fā)生發(fā)展受到眾多因素的影響，而腫瘤微環(huán)境(tumor microenvironment,TME)對(duì)腫瘤的影響極為密切而重大；腫瘤微環(huán)境中存在大量細(xì)胞因子，每時(shí)每刻都在對(duì)環(huán)境本身及瘤細(xì)胞產(chǎn)生或多或少的作用。其中巨噬細(xì)胞遷移抑制因子(macrophage migration inhibitory factor,MIF)對(duì)腫瘤微環(huán)境的影響越來(lái)越受到重視，研究表明巨噬細(xì)胞遷移抑制因子在不同的疾病模型中發(fā)揮的生理作用大相徑庭。本文就MIF對(duì)TME中幾種主要的免疫細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞的作用作一簡(jiǎn)單概述。

1 巨噬細(xì)胞遷移抑制因子與腫瘤微環(huán)境

1.1 巨噬細(xì)胞遷移抑制因子(MIF) MIF是一種以促炎作用為主的多功能細(xì)胞因子，通常也被認(rèn)為具有促瘤作用。目前已被學(xué)界證明可與包括CD77/44、CXCR4、CXCR2、IL-2/6/8、MMP成員及EGFR在內(nèi)的多種細(xì)胞因子相互作用，并在多種腫瘤的形成、侵襲和轉(zhuǎn)移過(guò)程中發(fā)揮重要作用[1]。事實(shí)上MIF的作用并非一直促瘤，而是隨生理環(huán)境變化而變化，這點(diǎn)可以從MIF的結(jié)構(gòu)角度解釋：MIF的四級(jí)結(jié)構(gòu)由3個(gè)同源單體組成，每個(gè)單體由115個(gè)氨基酸構(gòu)成，其中有多個(gè)氨基酸殘基容易發(fā)生翻譯后修飾從而影響最終的四級(jí)結(jié)構(gòu)，所以MIF的生理作用及活性受到具體生理環(huán)境影響[2-3]。

1.2 腫瘤微環(huán)境(TME) 腫瘤的發(fā)生發(fā)展與其所處的生理環(huán)境密切相關(guān)，腫瘤細(xì)胞所處的細(xì)胞環(huán)境和細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix，ECM)環(huán)境統(tǒng)稱作腫瘤微環(huán)境。腫瘤微環(huán)境是一個(gè)包含邊界、血管、淋巴管等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的生理環(huán)境，它可發(fā)揮促瘤作用也可發(fā)揮抑瘤作用。它的細(xì)胞成分包括大量正常細(xì)胞，如血管內(nèi)皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞和免疫細(xì)胞[如T淋巴細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞、自然殺傷T細(xì)胞、腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(tumor-associated macrophages,TAMs)]等[4-5]。而基質(zhì)部分則指以上細(xì)胞及腫瘤細(xì)胞自身分泌的細(xì)胞因子、各類大分子物質(zhì)及相關(guān)復(fù)合物[6]。其中免疫細(xì)胞可被腫瘤細(xì)胞從外周循環(huán)中招募并浸潤(rùn)到瘤體中，并通過(guò)旁分泌作用參與細(xì)胞外基質(zhì)環(huán)境的改造，從而為原發(fā)腫瘤創(chuàng)造更好的生長(zhǎng)環(huán)境，促進(jìn)腫瘤發(fā)生發(fā)展[7]。

2 MIF對(duì)腫瘤影響

MIF主要來(lái)源于單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、T細(xì)胞、B細(xì)胞和樹突細(xì)胞等多種免疫細(xì)胞以及血管內(nèi)皮細(xì)胞，其作用主要表現(xiàn)為對(duì)巨噬細(xì)胞遷移的抑制和增強(qiáng)局部炎性反應(yīng)[8]。而在腫瘤狀態(tài)下，MIF還來(lái)源于腫瘤細(xì)胞，大量文獻(xiàn)證實(shí)腫瘤來(lái)源MIF可對(duì)腫瘤的癌變、腫瘤細(xì)胞增殖、侵襲及疾病預(yù)后產(chǎn)生重要影響。如在鼻咽癌細(xì)胞系中，Liu等[9]發(fā)現(xiàn)針對(duì)MIF的siRNA可顯著減少鼻咽癌細(xì)胞(SUNE-1、CNE-2)的克隆形成并抑制其侵襲能力，提示MIF可能會(huì)促進(jìn)鼻咽癌的形成、侵襲甚至轉(zhuǎn)移。除此之外，MIF在黑色素瘤、消化系統(tǒng)惡性腫瘤和宮頸癌等多種人類癌癥中的表達(dá)水平均顯著高于健康對(duì)照組，提示腫瘤狀態(tài)下MIF水平雖然上升但機(jī)體對(duì)腫瘤的局部免疫并沒有增強(qiáng)[10-12]；同時(shí)也有學(xué)者的研究結(jié)果支持高水平MIF對(duì)應(yīng)更好的疾病預(yù)后。Castro等[1]發(fā)現(xiàn)MIF水平的降低會(huì)導(dǎo)致惡性膠質(zhì)瘤瘤體邊緣的M2樣巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)增加，引起免疫抑制、增加腫瘤對(duì)貝伐珠單抗的耐藥性，進(jìn)而促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)。Presti等[13]在治療膠質(zhì)母細(xì)胞瘤時(shí)發(fā)現(xiàn)新輔助治療可顯著增加患者體內(nèi)MIF的表達(dá)，提出MIF的相對(duì)高表達(dá)與相對(duì)較低的總體存活率缺乏相關(guān)性，反而表現(xiàn)出增加總體存活率的趨勢(shì)。

這些截然相反的研究結(jié)論提示：MIF的作用并非一成不變，不同腫瘤意味著不同的腫瘤微環(huán)境，不同腫瘤微環(huán)境下MIF的功能和活性發(fā)生變化，該現(xiàn)象可能與蛋白質(zhì)的翻譯后修飾密切相關(guān)[7]。

3 MIF對(duì)TME中主要細(xì)胞的作用

免疫細(xì)胞是MIF對(duì)腫瘤產(chǎn)生影響的重要媒介之一。所有實(shí)體瘤都包埋在有免疫細(xì)胞參與組成的微環(huán)境中，如巨噬細(xì)胞和淋巴細(xì)胞；另外還有一些非免疫細(xì)胞，如成纖維細(xì)胞[11]。在TME中，有的免疫細(xì)胞如樹突狀細(xì)胞(DC)、自然殺傷T(NKT)細(xì)胞、CD8+/CD4+T淋巴細(xì)胞等被激活后會(huì)包圍腫瘤細(xì)胞，進(jìn)行免疫殺傷，延緩疾病進(jìn)展；而另一些免疫細(xì)胞如TAM、調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(regulatory T cells，Tregs)、髓源性抑制性細(xì)胞(MDSC)等則會(huì)促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)、侵襲、血管生成并抑制抗腫瘤免疫反應(yīng)[14]。因此，TME中免疫細(xì)胞的組成直接影響腫瘤的預(yù)后，富集T淋巴細(xì)胞的TME與較好的腫瘤預(yù)后相關(guān)，而富集TAMs的TME則與腫瘤預(yù)后不良有關(guān)[15-16]。

3.1 樹突狀細(xì)胞及效應(yīng)T細(xì)胞 MIF作為促炎因子會(huì)增強(qiáng)DC的聚集和抗原提呈作用，激活巨噬細(xì)胞、T細(xì)胞和B細(xì)胞并抑制免疫細(xì)胞的壞死從而加強(qiáng)腫瘤區(qū)域的局部免疫；Brocks等[17]在皮膚癌模型中發(fā)現(xiàn)，從表皮到真皮的MIF濃度梯度利于抗原提呈細(xì)胞向真皮層聚集，對(duì)于皮膚組織募集抗原提呈細(xì)胞從而抑制腫瘤生成至關(guān)重要。

然而Balogh等[18]對(duì)乳腺癌的研究發(fā)現(xiàn)，MIF表達(dá)的喪失反而使得更多活化的DC聚集到原發(fā)腫瘤中，導(dǎo)致瘤內(nèi)IFN-γ+的CD8+/CD4+T細(xì)胞豐度增加，強(qiáng)化免疫監(jiān)視。Hsieh等[19]則發(fā)現(xiàn)在皮膚炎性反應(yīng)中MIF可通過(guò)CD74和CXCR2特異性地觸發(fā)NKT細(xì)胞的趨化性從而增強(qiáng)炎性反應(yīng)，同時(shí)，對(duì)MIF表達(dá)水平的抑制則會(huì)大大減少IFN-γ+NKT細(xì)胞的皮膚浸潤(rùn)，減弱免疫活動(dòng)?？梢娫诓煌募膊∧Ｐ椭蠱IF的功能存在明顯差異，取決于不同疾病具體生理環(huán)境下的MIF是否可以增強(qiáng)免疫提呈及免疫殺傷。

3.2 腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞 TAMs作為TME中最重要的組成部分之一，具有高度可塑性，是腫瘤內(nèi)免疫逃避、新血管生成、細(xì)胞外基質(zhì)重塑和腫瘤細(xì)胞增殖失調(diào)的重要決定因素，對(duì)腫瘤的生長(zhǎng)起到重要調(diào)節(jié)作用[20-21]。

TAMs分為具有促炎抗腫瘤功能的M1經(jīng)典激活表型和促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)和侵襲的M2替代激活表型；TME中的單核細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)門AM并經(jīng)過(guò)M2極化后可抑制T細(xì)胞的抗腫瘤作用，產(chǎn)生促瘤作用，因此，M2極化TAMs被認(rèn)為是腫瘤啟動(dòng)子而M1極化TAMs被認(rèn)為是腫瘤抑制因子[22-23]。Yaddanapudi等[22]指出MIF在TAMs募集和極化中具有重要作用，其研究表明在小鼠黑色素瘤模型中MIF的小分子拮抗劑4-碘-6-苯基嘧啶(4-iodo-6-phenylpyrimidine，4-IPP)可減弱TAMs的替代激活(M2)，削弱其免疫抑制和促血管生成作用，說(shuō)明MIF在小鼠黑色素瘤模型中起到了促瘤作用。但Castro等[1]在對(duì)耐藥型膠質(zhì)母細(xì)胞瘤進(jìn)行抗血管生成治療時(shí)發(fā)現(xiàn)MIF的耗竭會(huì)導(dǎo)致腫瘤邊緣TAMs的增加以及M2極化的增強(qiáng)，從而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖和侵襲性生長(zhǎng)，提示MIF可能存在一定的抑瘤作用，且主要表現(xiàn)在抑制瘤體侵襲與轉(zhuǎn)移方面。

3.3 調(diào)節(jié)性T細(xì)胞 Treg細(xì)胞可抑制機(jī)體對(duì)腫瘤的免疫應(yīng)答，誘導(dǎo)腫瘤特異性局部免疫抑制和耐受，極大地促進(jìn)腫瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移；而有研究顯示MIF的表達(dá)與腫瘤相關(guān)Treg細(xì)胞濃度呈顯著正相關(guān)[24]。

有研究對(duì)結(jié)腸癌小鼠的脾臟和腫瘤細(xì)胞進(jìn)行流式細(xì)胞分析發(fā)現(xiàn)MIF基因敲除(MIF-/-)小鼠的腫瘤相關(guān)CD4+Tregs水平顯著低于野生型(MIF+/+)小鼠。研究表明MIF是通過(guò)上調(diào)IL-2的表達(dá)來(lái)增加Treg的產(chǎn)生從而促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)。而已知IL-2確實(shí)可擴(kuò)增CD4+FoxP3+Treg細(xì)胞，介導(dǎo)免疫抑制和耐受[24-25]。

研究顯示Treg細(xì)胞可抑制T細(xì)胞的活化，進(jìn)而抑制腫瘤免疫，該過(guò)程與細(xì)胞毒T淋巴細(xì)胞相關(guān)抗原4(cytotoxic T lymphocyte antigen 4，CTLA-4)密切相關(guān)，而CTLA-4在FoxP3+Treg細(xì)胞表面呈持續(xù)性高表達(dá)。研究發(fā)現(xiàn)針對(duì)CTLA-4的單克隆抗體伊匹單抗(ipilimumab)可明顯增強(qiáng)黑色素瘤患者體內(nèi)抗腫瘤免疫反應(yīng)并提高生存率[26]，由此可推測(cè)MIF可能通過(guò)MIF/IL-2/FoxP3+Treg/CTLA-4通路發(fā)揮腫瘤相關(guān)免疫抑制作用。

3.4 髓源性抑制性細(xì)胞 MDSCs是具有免疫抑制性的、未成熟的髓樣細(xì)胞，可有效抑制自體T細(xì)胞增殖和IFN-γ的水平[27-28]。促進(jìn)活性氧(reactive oxygen species，ROS)和PGE2的釋放是MDSCs抑制T細(xì)胞功能的重要機(jī)制；而MIF對(duì)于MDSCs維持在免疫抑制表型至關(guān)重要，中和MIF或抑制MIF的表達(dá)會(huì)導(dǎo)致免疫抑制型MDSC向免疫刺激性樹突細(xì)胞(DC)樣表型的功能性逆轉(zhuǎn)[27-30]。

Mao等[30]指出MIF是調(diào)節(jié)環(huán)氧合酶-2(cyclooxygenase-2，COX-2)表達(dá)的重要因素，而MDSCs需要借助COX-2來(lái)發(fā)揮其對(duì)同源T細(xì)胞的抑制作用。研究還證明外源性重組前列腺素E2(prostaglandin E2，PGE2)可維持MDSC表面標(biāo)志物的表達(dá)，抑制了MDSCs功能表型向DC轉(zhuǎn)化。由此猜測(cè)MIF調(diào)節(jié)MDSC功能的路徑之一是通過(guò)COX-2上調(diào)PGE2的表達(dá)從而維持MDSC的免疫抑制表型，MDSCs再通過(guò)引發(fā)更多ROS與PGE2的釋放發(fā)揮T細(xì)胞抑制功能，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞免疫逃逸。

3.5 內(nèi)皮細(xì)胞 腫瘤的生長(zhǎng)離不開新生血管，而內(nèi)皮細(xì)胞(endothelial cell,EC)的增殖受多個(gè)細(xì)胞因子調(diào)控，其中包括MIF[31-32]。MIF可通過(guò)CD74的介導(dǎo)同時(shí)上調(diào)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)和白介素8(IL-8)的分泌，且這種誘導(dǎo)呈劑量依賴性；而IL-8在各種腫瘤微血管形成中都起著重要作用[11,33]。

有研究指出EC會(huì)分泌高水平的MIF，它與腫瘤內(nèi)微血管密度(intratumoral microvessel density,IMD)呈正相關(guān)，這對(duì)于血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖極為重要；當(dāng)MIF水平受限瘤體的微血管生成隨之受到抑制，這也是MIF抑制療法產(chǎn)生抗腫瘤作用的機(jī)制之一[32]。

缺氧可最終導(dǎo)致腫瘤進(jìn)展已得到證明[34]，其中缺氧促進(jìn)瘤體新生血管生成的機(jī)制也與MIF密切相關(guān)。腫瘤組織在缺氧環(huán)境下會(huì)大量釋放缺氧誘導(dǎo)因子(hypoxia-inducible factor，HIF)，HIF則能夠上調(diào)VEFG從而促進(jìn)新生血管形成[35-36]，在該過(guò)程中MIF起了重要作用。一項(xiàng)近期研究顯示缺氧可通過(guò)HIF-1α和HIF-2α多重誘導(dǎo)人微血管細(xì)胞-1(HMEC-1)中的MIF表達(dá)和分泌[31]，結(jié)合MIF對(duì)IL-8及VEGF的上調(diào)作用，HIF作用于MIF/VEGF、MIF/IL-8/VEGF軸促進(jìn)新血管生成可能是缺氧環(huán)境產(chǎn)生促腫瘤作用的機(jī)制之一。

3.6 成纖維細(xì)胞 腫瘤狀態(tài)下激活的成纖維細(xì)胞被稱作腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞(cancer-associated fibroblasts,CAFs)，是腫瘤微環(huán)境的主要組成之一，可對(duì)實(shí)體瘤的生長(zhǎng)、侵襲起到重要促進(jìn)作用。TGF-β作為CAFs的最主要調(diào)控因子可以誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞的激活，從而使得腫瘤微環(huán)境中富集CAFs，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖和遷移[37-38]。

Xue等[39]在房顫相關(guān)研究中發(fā)現(xiàn)MIF可以通過(guò)上調(diào)TGF-β的表達(dá)促進(jìn)心肌成纖維細(xì)胞增殖，參與心肌結(jié)構(gòu)重建。Leung等[40]則在IgA腎病模型中發(fā)現(xiàn)MIF可以時(shí)間和劑量依賴形式上調(diào)腎組織的TGF-beta1水平，而抗MIF治療會(huì)阻斷這種促進(jìn)作用。但是Heinrichs等[41]在慢性肝損傷模型中發(fā)現(xiàn)MIF可以通過(guò)CD74/AMPK(AMP-activated protein kinase)信號(hào)通路的介導(dǎo)減少肝臟組織的纖維化。而目前尚缺乏腫瘤狀態(tài)下MIF對(duì)TGF-β及CAFs影響的相關(guān)研究，因此，關(guān)于MIF對(duì)實(shí)體瘤纖維化產(chǎn)生影響的途徑研究亟待開展。

4 總結(jié)與展望

MIF作為腫瘤微環(huán)境的重要成員和調(diào)節(jié)者之一正受到廣泛關(guān)注和研究，關(guān)于它對(duì)腫瘤細(xì)胞的作用存在分歧。眾多研究指向MIF可影響腫瘤微環(huán)境中的免疫細(xì)胞構(gòu)成、上調(diào)VEGF水平、削弱局部免疫反應(yīng)、促進(jìn)新生血管產(chǎn)生，從而發(fā)揮促瘤作用；但隨著研究的深入也有學(xué)者提出某些腫瘤模型中MIF可能存在抑瘤作用，與VEGF相似，既有促血管生成的作用也有抗侵襲效果。

究其原因：(1)因?yàn)槟[瘤微環(huán)境中其他細(xì)胞及細(xì)胞因子會(huì)影響MIF對(duì)免疫細(xì)胞的作用，而不同腫瘤、不同階段意味著不同的腫瘤微環(huán)境；(2)MIF與腫瘤進(jìn)展之間可能存在量效關(guān)系，極限濃度的MIF對(duì)腫瘤產(chǎn)生的總體影響可能相反；(3)腫瘤細(xì)胞來(lái)源的MIF和免疫細(xì)胞/基質(zhì)細(xì)胞來(lái)源的MIF可能經(jīng)歷不同的翻譯后修飾，使得它對(duì)腫瘤細(xì)胞或其微環(huán)境產(chǎn)生不同的作用。

綜上所述，MIF對(duì)TME的作用復(fù)雜多變，假如能明確哪類TME下MIF表現(xiàn)為免疫抑制功能，在治療擁有該特征TME的惡性腫瘤時(shí)有選擇地利用MIF拮抗劑就能夠?qū)ME進(jìn)行定向調(diào)控，從而產(chǎn)生重要治療意義和廣闊的臨床應(yīng)用前景。