腫瘤相關巨噬細胞在腫瘤浸潤轉移過程中的作用

陳 勇，廖子君，徐 瑞

（西安醫(yī)學院，陜西 西安710068）

眾所周知，腫瘤轉移是腫瘤相關死亡的主要原因。PAGET［1］在1989年提出的“種子-土壤”學說，使人們認識到腫瘤微環(huán)境（tumor microenvironment，TME）在腫瘤轉移過程中起到至關重要的作用。腫瘤微環(huán)境是指腫瘤細胞與其周圍環(huán)境所組成的復雜的、高度異質性的、且隨著腫瘤發(fā)展而不斷進化的微小生態(tài)系統(tǒng)，其中的腫瘤浸潤性免疫細胞因為有促腫瘤發(fā)生及進展作用而成為目前研究的熱點。腫瘤浸潤性免疫細胞主要包括腫瘤相關巨噬細胞、髓源性抑制細胞、樹突狀細胞、腫瘤浸潤性T淋巴細胞、調節(jié)性T淋巴細胞、肥大細胞等，這些細胞之間通過復雜的相關作用網絡而維持腫瘤微環(huán)境的免疫抑制特性，從而促使腫瘤細胞發(fā)生免疫逃逸，導致腫瘤臨床進展。本文就腫瘤相關巨噬細胞在腫瘤浸潤轉移過程中的作用作一綜述。

1 腫瘤相關巨噬細胞概述

1.1 TAMs的來源

產生于骨髓并通過血液循環(huán)在組織中募集、分化的組織駐留型巨噬細胞是TAMs的原型，其在維持組織內環(huán)境穩(wěn)定和清除病原體中發(fā)揮重要作用。根據(jù)其不同活化方式及功能，巨噬細胞主要分為M1、M2兩種表型［2］，M1型巨噬細胞高表達IL-6、IL-12、IL-23，M2型巨噬細胞高表達IL-10、IL-13、IL-1ra。但由于異質性的存在，這種分類并非絕對。

M1型為經典活化的巨噬細胞（classically activated macrophage），指存在于炎性環(huán)境中的巨噬細胞，被γ干擾素、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）和粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子（GM-CSF）誘導，可誘發(fā)Ⅰ型輔助T細胞（Th1）發(fā)生免疫應答，具有促炎癥能力，對殺死細胞內的細菌和病毒起著非常重要的作用。其在腫瘤組織中的特點主要表現(xiàn)為具備腫瘤細胞毒性，有效地提呈抗原和促進抗腫瘤的適應性免疫反應［3］。因此，M1型巨噬細胞被認為有殺傷腫瘤細胞作用。M2型為替代性活化的巨噬細胞（alternatively activated macrophage），主要由Ⅱ型輔助性T細胞（Th2）細胞因子誘導，參與機體穩(wěn)態(tài)過程，如血管生成、組織重塑、傷口愈合以及抗炎。其在腫瘤組織中的特點主要為低抗原提呈能力、清除碎片、促血管生成、組織重建及損傷修復［4-5］。因此，M2型巨噬細胞被認為有促腫瘤發(fā)生、發(fā)展作用。目前研究表明［6-7］，在腫瘤病灶中及腫瘤微環(huán)境中存在的TAMs主要以M2型巨噬細胞為主。

1.2 TAMs的極化

M1型與M2型巨噬細胞可以相互轉化，在腫瘤發(fā)生、發(fā)展的不同階段而發(fā)揮不同的作用，如TAMs在腫瘤起始過程中表現(xiàn)出M1表型巨噬細胞的特點，但在腫瘤進展過程中又表現(xiàn)出M2型巨噬細胞的特點。TAMs的這種在腫瘤早期和晚期發(fā)生的類型轉變，稱之為極化（polarization），這種極化對腫瘤細胞產生了截然相反的作用。

巨噬細胞優(yōu)先選擇在實體腫瘤內壞死和缺氧的區(qū)域聚集，在這些區(qū)域內，低氧的微環(huán)境及巨噬細胞均可上調缺氧誘導的轉錄因子（HIF）HIF1和HIF2的表達［8-10］，轉錄因子HIF不僅控制某些涉及細胞生長和代謝的基因表達，包括血管內皮生長因子受體α（VEGFRα）和基質金屬蛋白酶-7（MMP-7），還可使巨噬細胞極化成M2型細胞［8］。

TAMs和FOX3+調節(jié)性T細胞（T regulatory cells，Tregs）在腫瘤病變部位大量存在的患者則提示預后不佳，原因可能與Tregs促進M2型巨噬細胞活化相關［11-12］。TIEMESSEN等［13］證實，將人巨噬細胞與Tregs（CD4+、CD25+、CD127low）或效應T細胞共培養(yǎng)后，通過向培養(yǎng)液中加入脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）以誘導巨噬細胞活化。觀察發(fā)現(xiàn)，巨噬細胞與Tregs共培養(yǎng)時可促進巨噬細胞選擇性向M2型TAMs極化，這種極化能夠抑制M1型巨噬細胞的殺傷腫瘤細胞作用。由此表明，TAMs發(fā)生極化后不僅不能夠參與抗腫瘤免疫反應，反而會成為免疫抑制細胞，促進腫瘤細胞發(fā)生免疫逃逸。

毋庸置疑，TAMs表型可影響腫瘤微環(huán)境，而腫瘤微環(huán)境本身也可影響TAMs的表型，使其發(fā)生極化從而成為促腫瘤發(fā)生的細胞。腫瘤組織中TAMs主要為M2型，下文主要介紹M2型TAMs在腫瘤中的作用特點。

2 腫瘤相關巨噬細胞對腫瘤發(fā)生發(fā)展的促進作用

2.1 TAMs促進腫瘤細胞侵襲

腫瘤的浸潤程度與腫瘤細胞侵襲力有關，侵襲力強的腫瘤細胞腫瘤發(fā)展速度快，患者預后差。有研究［14］認為，TAMs可促進腫瘤細胞侵襲力，將人乳腺癌細胞系MCF-7，SK-BR-3與巨噬細胞共培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)腫瘤細胞侵襲力增強。OSTUNI等［15］進一步研究發(fā)現(xiàn)TAMs通過分泌TNF-α誘導多種MMP的產生，進而使腫瘤細胞侵襲力增強。

1863年由科學家Rudolf提出慢性炎癥反應是引起大多數(shù)慢性疾病及腫瘤的原因，該假說曾一度被質疑，但近年來有實驗研究［16-17］證實了這一假說，且流行病學研究亦發(fā)現(xiàn)慢性感染和炎癥是一個重要的癌癥危險因素［18］。此外，長期使用非甾體類抗炎藥（NSAIDs）可減少某些惡性腫瘤的發(fā)生（如大腸癌），在動物模型上使用抗炎癥反應的藥物可抑制腫瘤生長。故目前認為慢性炎癥反應與腫瘤發(fā)生密切相關。

巨噬細胞在先天性免疫反應中扮演重要角色，其在慢性感染和慢性炎癥過程中可有效清除病原。TAMs通過產生TNF-α、IL-6和IL-1β等經典促炎性的細胞因子促進炎癥反應，但其分泌的活性氧、氮中間產物（ROI和RNI）和巨噬細胞遷移抑制因子（MIF）等介導物也在炎癥反應過程中可引起明顯的組織損傷，并具有誘變作用，引發(fā)p53活化障礙，促進癌前細胞的產生，并最終成為侵襲力強的惡性細胞［19］。因此，促使腫瘤微環(huán)境內的持續(xù)炎癥反應是TAMs促進腫瘤細胞侵襲力的一種方式。

2.2 TAMs促進腫瘤血管生成

近年來，TAMs已被認為是“腫瘤血管生成開關”，是導致促血管生成的一個關鍵因素［20-21］。其促血管生成機制有：①通過合成WNT7b刺激血管內皮細胞分泌血管內皮生長因子（VEGF），從而促進新血管的生成［22］；②上調若干促腫瘤血管生成的細胞因子，如依賴于TAMs產生的MMP-9［8］、尿激酶型纖溶酶原激活物（uPA）水解酶［23］，促進內皮細胞遷移；③通過上調GM-CSF、堿性成纖維細胞生長因子（bFGF）、轉化生長因子（TGF-）等，促進內皮細胞增殖并合成細胞外基質，最終促進腫瘤血管的生成［24］。當腫瘤持續(xù)生長超過一定大小時，或發(fā)生遠處轉移時，新血管的生成顯得尤為重要。在某些鼠的癌癥模型中，去除巨噬細胞可引起腫瘤血管數(shù)目的顯著減少［25］?，F(xiàn)已證實，腫瘤血管生成依賴于TAMs的存在，且TAMs與血管形成呈正相關［26-27］。

2.3 TAMs促進腫瘤轉移

關于TAMs促進腫瘤轉移的機制不明確。LIN等［28］將乳腺癌易感的MMTV-PyMT轉基因小鼠與巨噬細胞-集落刺激因子（M-CSF）缺陷的小鼠交配后，發(fā)現(xiàn)其子代小鼠盡管原位腫瘤的數(shù)目和大小沒有改變，但腫瘤轉移能力顯著下降，相反，如果使這些小鼠的乳腺上皮細胞高表達M-CSF，則肺轉移增加，這與腫瘤原發(fā)灶內巨噬細胞的浸潤增加相一致。這個乳腺癌模型中的發(fā)現(xiàn)表明了TAMs在腫瘤轉移擴散中起著一定作用，因這些腫瘤中僅有巨噬細胞表達M-CSF受體。

一項生物體體內侵襲實驗表明［29］，TAMs通過腫瘤細胞和TAMs之間的旁分泌信號途徑促進腫瘤細胞運動和侵襲，TAMs在這個途徑中表達表皮生長因子（EGF）以促進腫瘤細胞形成細長突起和侵襲。此外，EGF還促進癌細胞表達集落刺激因子-1（CSF-1），CSF-1又促進巨噬細胞分泌EGF，從而形成一個正反饋的回路。無論是用表皮生長因子受體（EGFR）還是CSF-1受體來阻斷這個信號轉導途徑，都足以抑制巨噬細胞和腫瘤細胞的遷徙和侵襲［30-31］。

有人［32-33］認為，TAMs通過上調uPA、組織蛋白酶B和D、MMP2和MMP9，它們能夠降解細胞外基質，消化基底膜，從而促進腫瘤細胞遷徙。也有觀點［34-35］認為，巨噬細胞通過分泌Wnt配體Wnt5a導致在腫瘤細胞中β-連環(huán)蛋白依賴性的Wnt信號轉導的激活，最終促進腫瘤細胞的侵襲。OJALVO等［36］通過實驗證明，與從對照組小鼠分離的TAMs相比，從乳腺癌易感的MMTV-PyMT轉基因小鼠中分離得到的TAMs能夠促進腫瘤細胞侵襲，基因表達譜顯示這些巨噬細胞特異性地富集Wnt信號分子。因此，Wnt信號途徑參與了TAMs介導的腫瘤細胞的轉移。

3 總結

已有相關研究［37-38］表明，TAMs在腫瘤內聚集與患者不良預后相關，它們參與了腫瘤發(fā)生發(fā)展的多個環(huán)節(jié)，如果阻斷TAMs的這些環(huán)節(jié)，便可抑制腫瘤細胞轉移相關生物學行為。隔絕細胞因子或趨化因子或利用轉基因鼠腫瘤模型，改變某個活化原件或抑制巨噬細胞錄入已顯現(xiàn)可改變TAMs的促腫瘤表型［39］；或將具有抗腫瘤活性的巨噬細胞作為化療藥物的輸送載體系統(tǒng)。然而，目前所使用的實驗方法還不能立即轉化為臨床應用，且廣泛抑制巨噬細胞的功能對全身免疫功能的影響亦未完全明了。

4 TAM s在腫瘤治療領域的展望

TAMs在腫瘤發(fā)生、發(fā)展的各個階段中起著關鍵作用，可促使腫瘤細胞經歷清除、平衡和逃逸階段后發(fā)生遠處轉移，這也使得TAMs可能作為腫瘤靶向治療的一個重要靶點。這需要對M1/M2型巨噬細胞進行深入研究，因為人體與小鼠體內的巨噬細胞是不同的，小鼠體內巨噬細胞表面標志物如CD11b、F4/80和Ly6G/C在人體巨噬細胞當中并不表達。我們應當繼續(xù)系統(tǒng)地研究人體TAMs，尋找新的治療方案，可望達到有效抑制腫瘤生長和防止腫瘤細胞侵襲和轉移的目的。