腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞與卵巢癌相關(guān)性的研究進(jìn)展

郭 浩 辛建海 韋伊芳 余沈桐 劉吳瑕

在免疫系統(tǒng)中，單核巨噬細(xì)胞具有異質(zhì)性。在體內(nèi)不同環(huán)境下，巨噬細(xì)胞的異質(zhì)性體現(xiàn)在其對于不同微環(huán)境信號的刺激表現(xiàn)出較強的可塑性[1]。細(xì)胞因子和微生物產(chǎn)物極大地影響著單核巨噬細(xì)胞的功能，尤其是在不同微環(huán)境中，細(xì)胞因子能夠誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞分化。腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(tumor-associated macrophage，TAM)是存在于腫瘤微環(huán)境中，參與調(diào)控腫瘤免疫和生物學(xué)行為的巨噬細(xì)胞群。TAM是抗腫瘤免疫中不可或缺的成員，其能夠直接殺傷腫瘤細(xì)胞，或者提呈腫瘤相關(guān)抗原誘導(dǎo)體內(nèi)免疫應(yīng)答，從而發(fā)揮清除腫瘤細(xì)胞的作用。近年來，在對免疫治療的研究中，人們逐漸意識到腫瘤實質(zhì)或間質(zhì)內(nèi)存在的巨噬細(xì)胞并未完全發(fā)揮抗腫瘤作用；相反地，一些TAM參與了腫瘤的生長、免疫抑制、侵襲和轉(zhuǎn)移等過程，這一現(xiàn)象出現(xiàn)在乳腺癌、前列腺癌、肺癌、淋巴瘤和惡性黑色素瘤等腫瘤中[2-4]。因此，深入研究TAM對認(rèn)知腫瘤的生物學(xué)行為具有重要作用，TAM有望成為腫瘤治療的新靶點。

卵巢癌是高度惡性的婦科腫瘤，其發(fā)病率居婦科腫瘤的第2位[5]，患者5年生存率僅為30%～40%[6]。目前，對卵巢癌發(fā)生和發(fā)展機(jī)制的研究多集中在其遺傳學(xué)改變方面，然而，越來越多的研究結(jié)果表明，TAM在卵巢癌的發(fā)生和發(fā)展中起重要作用。一項meta分析結(jié)果顯示，CD163陽性TAM浸潤與卵巢癌的不良預(yù)后相關(guān)，腫瘤組織中M1型TAM與M2型TAM比值(M1/M2比值)高則提示預(yù)后較好[7]?？梢?，微環(huán)境中的TAM對卵巢癌的進(jìn)展具有重要影響。以下從TAM的分類和特性、TAM對卵巢癌進(jìn)展的影響和臨床應(yīng)用3個方面進(jìn)行綜述。

1 TAM的分類和特征

1.1 TAM的分類 根據(jù)免疫表型的不同，TAM可分為M1型和M2型兩種亞型?！敖?jīng)典激活途徑”的M1型TAM由IFN-γ或TNF-α或脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)誘導(dǎo)分化而形成，能夠分泌高水平的促炎癥細(xì)胞因子，促進(jìn)輔助性T細(xì)胞(Th)1樣免疫反應(yīng)發(fā)生，在腫瘤組織中發(fā)揮腫瘤殺傷作用；“旁路激活途徑”的M2型巨噬細(xì)胞由TGF-β或IL-4或IL-10或IL-13誘導(dǎo)分化而形成，具有很強的免疫調(diào)節(jié)作用，能夠促進(jìn)Th2樣免疫反應(yīng)發(fā)生(表1)?？傮w而言，M2型TAM具有抗炎作用，通過組織重塑和細(xì)胞外基質(zhì)的分泌參與傷口愈合。大量研究[8-10]結(jié)果表明，在卵巢癌腫瘤微環(huán)境中，TAM以M2型為主(高表達(dá)CD206、IL-10)，主要發(fā)揮免疫抑制作用，促進(jìn)腫瘤的進(jìn)展。

1.2 TAM的生物學(xué)特性 兩種類型的TAM在細(xì)胞膜表面受體、分泌的細(xì)胞因子和趨化因子等方面存在差異(表1)。M1型TAM的膜表面表達(dá)多種模式識別受體，如Toll樣受體(Toll-like receptor，TLR)2和4，表明其在固有免疫中發(fā)揮重要作用；此外，F(xiàn)c段γ受體(CD16、CD32、CD64)，以及CD80、CD86在M1型TAM的細(xì)胞膜表面也顯著表達(dá)，為T細(xì)胞的活化提供第二信號。M2型TAM的膜表面顯著表達(dá)清道夫受體(CD204)、甘露糖受體(CD206)、CD14、CD163，以及Fc段γ受體Ⅱ，其中CD163是識別M2型TAM的重要膜分子，CD204在清除細(xì)胞碎片方面具有重要作用。

表1 M1和M2型TAM生物學(xué)特性

M1型TAM以分泌TNF-α、IL-1、IL-6、IL-12、IL-23和Ⅰ型IFN等促炎癥細(xì)胞因子為主，M2型TAM以分泌IL-10、IL-1受體拮抗因子(IL-1 receptor antagonist, IL-1ra)等抗炎癥細(xì)胞因子為主。此外，M1型TAM和M2型TAM也分泌不同的趨化因子(表1)。

M1型與M2型TAM在生物學(xué)效應(yīng)分子方面的差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。以精氨酸代謝為例，M1型TAM以iNOS和活性氧中間體(reactive oxygen intermediate，ROI)為主要效應(yīng)分子[11-12]；M2型TAM則主要表達(dá)Arg 1，以生成鳥氨酸和多胺類物質(zhì)為特征，促進(jìn)組織修復(fù)和細(xì)胞生長[13]。另有研究[14-15]結(jié)果表明，M2型TAM能夠特征性地分泌表皮細(xì)胞生長因子(epidermal growth factor，EGF)、胰島素樣生長因子(insulin like growth factor，IGF)、血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)等，促進(jìn)卵巢癌的進(jìn)展。

1.3 TAM在卵巢癌中的分布 卵巢癌組織分為實質(zhì)部分和間質(zhì)部分，兩個部分中均有TAM分布；在不同病理類型的卵巢癌組織中，TAM分布存在差異。在漿液性癌和未分化癌中，TAM主要聚集于腫瘤實質(zhì)；在黏液性癌中，TAM以間質(zhì)浸潤較為常見；在子宮內(nèi)膜樣癌組織中，TAM浸潤相對較少[16]。這種組織分布的差異可能與不同腫瘤組織分泌的黏液類物質(zhì)和腫瘤性質(zhì)不同相關(guān)[17-18]。除了卵巢組織外，TAM還構(gòu)成了上皮性卵巢癌癌性腹水中的主要細(xì)胞學(xué)成分[19]。

1.4 TAM的分子標(biāo)志物 分辨腫瘤中的TAM類型對于開展TAM相關(guān)研究具有重要意義。通常情況下，同時使用兩種或兩種以上分子標(biāo)志物對兩種類型的TAM進(jìn)行鑒別和流式細(xì)胞學(xué)分選。在使用CD68的基礎(chǔ)上，加用M1型和M2型TAM的特異性表達(dá)分子進(jìn)行共同標(biāo)記，如使用CD80、CD86、iNOS、TLR2標(biāo)記M1型TAM，使用CD163、CD204、CD206或IL-1RⅡ標(biāo)記M2型TAM[8,16,20]。

2 TAM對卵巢癌進(jìn)展的影響

研究[21]結(jié)果表明，多種效應(yīng)分子介導(dǎo)了TAM與卵巢癌細(xì)胞之間相互作用的生物學(xué)過程。Hagemann等[22]的研究結(jié)果提示，卵巢癌細(xì)胞能夠調(diào)節(jié)TAM的表型。將卵巢癌細(xì)胞與TAM共培養(yǎng)后發(fā)現(xiàn)，CD204、CD206等M2型TAM相關(guān)基因的表達(dá)水平升高，表明其向M2型TAM轉(zhuǎn)化[22]；在微環(huán)境缺氧時，上皮性卵巢癌細(xì)胞通過分泌外泌體傳遞微RNA(microRNA)等誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞向M2型轉(zhuǎn)化[23-24]。Goossens等[25]提出一種更為新穎的假說，即卵巢癌細(xì)胞能夠促進(jìn)TAM細(xì)胞膜膽固醇的流出，間接地決定了TAM的表型。

反之，TAM也能夠?qū)β殉舶┘?xì)胞的生物學(xué)行為產(chǎn)生影響，體現(xiàn)在被募集的巨噬細(xì)胞通過分泌EGF、IGF和炎癥因子等影響腫瘤細(xì)胞的侵襲和遷移，以及影響化學(xué)治療(簡稱化療)藥物的耐藥性和免疫微環(huán)境等促進(jìn)卵巢癌的進(jìn)展。

2.1 TAM促進(jìn)卵巢癌細(xì)胞的侵襲和遷移 卵巢癌的轉(zhuǎn)移途徑包括腹腔種植性轉(zhuǎn)移、經(jīng)血液和淋巴途徑轉(zhuǎn)移，其中腹腔種植性轉(zhuǎn)移是其主要轉(zhuǎn)移途徑。有研究[26]結(jié)果顯示，高水平的TAM浸潤與卵巢癌轉(zhuǎn)移和不良預(yù)后密切相關(guān)[27]，逆轉(zhuǎn)TAM的極化(M2型向M1型轉(zhuǎn)化)可抑制卵巢癌的轉(zhuǎn)移。

然而，TAM介導(dǎo)卵巢癌轉(zhuǎn)移的機(jī)制尚未被充分闡明，越來越多可能的分子機(jī)制已被提出。Ke等[27]的研究結(jié)果顯示，當(dāng)TAM與卵巢癌細(xì)胞系SKOV3共培養(yǎng)時，SKOV3細(xì)胞中基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMP)2、MMP9和MMP10的表達(dá)水平顯著升高，與TLR信號，以及下游NF-κB p65和絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)通路的活化相關(guān)，表明TAM具有促進(jìn)卵巢癌細(xì)胞侵襲和遷移的能力。新近的研究結(jié)果表明，M2型TAM通過分泌EGF激活卵巢癌細(xì)胞表皮生長因子受體(epidermal growth factor receptor，EGFR)-細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(extracellular regulated protein kinases，ERK)通路，抑制長鏈非編碼RNA LIMT的表達(dá)，促進(jìn)上皮性卵巢癌的轉(zhuǎn)移[15]；球體形成是卵巢癌腹膜種植性轉(zhuǎn)移的一個重要步驟，M2型TAM分泌的EGF可促進(jìn)腹腔種植性轉(zhuǎn)移早期腫瘤球體的形成[28]。

2.2 TAM促進(jìn)卵巢癌脈管形成 脈管形成是腫瘤細(xì)胞與微環(huán)境細(xì)胞相互作用的結(jié)果，是腫瘤發(fā)生轉(zhuǎn)移的先決條件。TAM廣泛參與脈管形成的過程，如TAM分泌的MMP和組織蛋白酶能夠降解基底膜[29]，分泌的VEGF、血小板衍生因子(platelet derived growth factor，PDGF)等促生長因子能夠促進(jìn)血管、淋巴管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖等[30]。

研究[31]結(jié)果表明，TAM的數(shù)量與上皮性卵巢癌組織中淋巴管密度呈正相關(guān)，且TAM通過誘導(dǎo)淋巴管內(nèi)皮細(xì)胞增殖、遷移來促進(jìn)淋巴管形成。在卵巢癌中，腹腔CD68陽性TAM與高表達(dá)的血管細(xì)胞黏附分子(vascular cell adhesion molecule，VCAM)的CD31陽性內(nèi)皮細(xì)胞緊密接觸，提示TAM與內(nèi)皮細(xì)胞之間存在相互作用[32]。以TAM與卵巢癌細(xì)胞共培養(yǎng)的上清液處理臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞時，內(nèi)皮細(xì)胞形成的小管顯著增多，使卵巢癌細(xì)胞遷移能力增強[33]。在高級別漿液性卵巢癌中，轉(zhuǎn)錄因子GATA結(jié)合蛋白-3(GATA3)介導(dǎo)了TAM與卵巢癌上皮細(xì)胞間的相互作用，促進(jìn)血管形成[21]。

2.3 TAM促進(jìn)卵巢癌細(xì)胞對化療藥物的耐藥性 晚期卵巢癌的化療主要采用基于鉑類藥物的聯(lián)合化療方案。研究[34]結(jié)果表明，紫杉醇在卵巢癌中的抗腫瘤作用部分依賴于重新激活對腫瘤的免疫反應(yīng)，引導(dǎo)TAM向M1型抗腫瘤表型轉(zhuǎn)化。然而，耐藥性的產(chǎn)生使得卵巢癌患者預(yù)后不佳。Dijkgraaf等[35]的研究發(fā)現(xiàn)，基于順鉑和卡鉑的化療可誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞NF-κB信號通路激活，引起IL-6、前列腺素E2的表達(dá)增加，導(dǎo)致單核細(xì)胞向M2型轉(zhuǎn)化，使腫瘤細(xì)胞對化療藥物產(chǎn)生耐藥性；若阻斷這一過程，能夠大大提高卵巢癌細(xì)胞對基于鉑類藥物化療的敏感性。使用集落刺激因子(colony stimulating factor,CSF-1)受體抑制劑阻斷TAM募集、減少腫瘤灶中TAM浸潤，能夠抑制化療藥物耐藥性的產(chǎn)生，提高鉑類和抗VEGF治療的有效性[36]。

2.4 TAM促進(jìn)卵巢癌免疫抑制微環(huán)境的形成 越來越多的研究證實了腫瘤微環(huán)境具有免疫抑制特性，這一特性促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的免疫豁免和存活。TAM作為卵巢癌實質(zhì)和間質(zhì)中重要的細(xì)胞成分，參與了抑制性免疫微環(huán)境的形成。

調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(regulatory T cell，Treg)是一種抑制性T細(xì)胞群，負(fù)責(zé)對自身抗原的免疫耐受和免疫系統(tǒng)活性進(jìn)行調(diào)控；卵巢癌中Treg數(shù)量的增多與患者高死亡風(fēng)險和低生存率有關(guān)[37]。進(jìn)一步研究[37]發(fā)現(xiàn)，TAM通過分泌趨化因子CCL22介導(dǎo)Treg在腫瘤灶中浸潤。除此之外，TAM可通過分泌IL-10激活叉頭框p3(forkhead box p3，F(xiàn)oxp3)通路誘導(dǎo)CD4陽性T細(xì)胞向Treg分化；通過外泌體傳遞microRNA，抑制T細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子(signal transducer and activator of transcription，STAT)3的表達(dá)，并促使免疫細(xì)胞Treg與Th17比值增高，從而促進(jìn)抑制性免疫微環(huán)境的形成[38]。另有研究[39]發(fā)現(xiàn)，卵巢癌腫瘤間質(zhì)存在一群TAM細(xì)胞簇，其表面表達(dá)B7-H4分子，該分子介導(dǎo)TAM與T細(xì)胞之間的相互作用，抑制T細(xì)胞的增殖和細(xì)胞因子的分泌；該群巨噬細(xì)胞負(fù)向調(diào)控T細(xì)胞免疫，與Treg的浸潤和腫瘤預(yù)后密切相關(guān)。靶向B7-H4分子已成為一種解決Treg介導(dǎo)免疫抑制的免疫治療新途徑[40]。綜上，TAM促進(jìn)卵巢癌免疫抑制微環(huán)境的形成，為卵巢癌細(xì)胞免疫逃逸提供了必要條件[41]。

3 TAM的臨床應(yīng)用

3.1 TAM作為卵巢癌的治療靶點 TAM作為極具應(yīng)用前景的治療靶點已受到廣泛關(guān)注。目前，以TAM為靶點的治療方法主要包括3個方面：①抑制單核細(xì)胞的募集；②干預(yù)TAM的極化，使M2型TAM向M1型TAM轉(zhuǎn)化；③抑制TAM中免疫信號的轉(zhuǎn)導(dǎo)。

CSF-1和CCL2是募集單核細(xì)胞浸潤的重要細(xì)胞因子。因此，阻斷CSF-1、CSF-1受體或CCL2在一定程度上能夠阻止單核細(xì)胞向腫瘤灶聚集，使其無法發(fā)揮促進(jìn)腫瘤進(jìn)展的作用[42]。近年來興起的材料生物學(xué)大大促進(jìn)了生物治療的發(fā)展，以納米顆粒為載體投送生物分子靶向調(diào)控腫瘤細(xì)胞活性已成為可能。在近期的一項研究[43]中，研究者以納米載體攜帶編碼IFN調(diào)節(jié)因子5及其活化激酶核因子κB抑制因子激酶(inhibitor of nuclear factor kappa B kinase，IKK)β的mRNA治療卵巢癌、黑色素瘤和膠質(zhì)瘤，均取得較好的療效，成功逆轉(zhuǎn)了TAM的極化表型。類似的研究以TAM的葉酸受體2(folate receptor-2，F(xiàn)OLR2)為靶點，攜帶G5氨甲蝶呤(G5-methotrexate，G5-MTX)的納米顆粒能有效清除卵巢癌病灶和腹水中的TAM，抑制腫瘤進(jìn)展[44]。此外，關(guān)于腫瘤微環(huán)境中免疫細(xì)胞功能受到抑制的問題也有了較好的解決方法，即阻斷TAM與T細(xì)胞間抑制性信號(如B7-H4信號)的轉(zhuǎn)導(dǎo)，均能夠抑制腫瘤的進(jìn)展[40]。

3.2 TAM作為卵巢癌預(yù)后的重要預(yù)測因子 M1型TAM與M2型TAM在功能上相互拮抗，協(xié)同決定著卵巢癌的預(yù)后。有研究[45]結(jié)果顯示，與高級別卵巢癌相比，低級別卵巢癌中M1與M2型TAM比值更高；卵巢癌轉(zhuǎn)移灶TAM的總量和M2型TAM的數(shù)量均增多，表明M2型TAM數(shù)量的增多與高級別卵巢癌及其遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移相關(guān)。Zhang等[16]對112例卵巢癌患者的臨床數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后也得出了相同的結(jié)論：M1與M2型TAM比值隨著腫瘤等級的增高而降低，即該比值越高患者的預(yù)后越好。

除了TAM數(shù)量外，還有一些與其間接相關(guān)的生物學(xué)標(biāo)志物對預(yù)測卵巢癌的預(yù)后具有重要意義。如黏蛋白(mucin，MUC)2是在卵巢癌細(xì)胞中異常表達(dá)的黏蛋白分子，能夠促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移。有研究[46]結(jié)果表明，MUC2與M1與M2型TAM比值呈負(fù)相關(guān)，可作為卵巢癌患者生存時間的預(yù)測指標(biāo)。其他M2型TAM相關(guān)標(biāo)志物，如血清IL-10、VEGF、CCL2和TGF-β等水平，對預(yù)測卵巢癌患者的無進(jìn)展生存期、無病生存期和化療藥物敏感性均具有重要意義[47]。

4 總 結(jié)

TAM作為一類高度異質(zhì)性的免疫細(xì)胞在不同腫瘤組織中的作用十分復(fù)雜，具體的作用機(jī)制仍未闡明。作為腫瘤微環(huán)境的重要組成部分和影響腫瘤生物學(xué)特性的重要因素，TAM的作用越來越受到關(guān)注。在卵巢癌中，TAM參與了腫瘤發(fā)展的各個階段，介導(dǎo)了腫瘤的進(jìn)展，成為極具應(yīng)用前景的生物學(xué)靶點。盡管應(yīng)用前景廣闊，但以TAM為核心的治療方法在臨床應(yīng)用中仍受限，其主要原因為TAM在不同腫瘤微環(huán)境中的復(fù)雜性和異質(zhì)性，以及如何將該治療方法與其他抗腫瘤方案有機(jī)結(jié)合。簡單的M1、M2分型尚未完全概括TAM的所有功能，下一代測序和全基因組測序的發(fā)展必將為了解TAM提供強有力的支持，并為其應(yīng)用于臨床提供更充分的依據(jù)。