乳腺癌中腫瘤相關(guān)中性粒細(xì)胞與巨噬細(xì)胞的作用機(jī)制及交互反應(yīng)

董夢婷，李春陽，帕提古麗·加帕爾，盛佳鈺，江 科

(上海中醫(yī)藥大學(xué)附屬岳陽中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院乳腺病科，上海 200437)

乳腺癌是引起女性死亡的最主要的惡性腫瘤[1]，盡管很大比例的乳腺癌患者從早期治療中獲益，但其病死率依舊較高[2]。因此，進(jìn)一步探索乳腺癌發(fā)病機(jī)制，探尋預(yù)后相關(guān)靶點仍為目前主要研究的方向標(biāo)。腫瘤微環(huán)境(tumor microenvironment，TME)對于乳腺癌的發(fā)生、發(fā)展發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。在TME相關(guān)細(xì)胞群里，腫瘤相關(guān)中性粒細(xì)胞(tumor-associated neutrophils，TANs)及腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(tumor-associated macrophages，TAMs)因其多樣性及可塑性特征逐漸為學(xué)者所熟知[3]。TAMs和TANs在乳腺癌中大量存在，約占腫瘤組織內(nèi)細(xì)胞數(shù)量的50%以上[4]。眾多研究證實兩者在乳腺癌的發(fā)生發(fā)展中扮演了重要角色，但關(guān)于兩個細(xì)胞群之間的交互作用的研究較少。本文針對中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞在乳腺癌中的主要特征及其相互作用影響進(jìn)行探討總結(jié)，為抗乳腺腫瘤免疫治療提供新策略及思路。

1 巨噬細(xì)胞在乳腺癌發(fā)生發(fā)展中的作用

1.1 腫瘤對巨噬細(xì)胞的募集

巨噬細(xì)胞起源于髓源單核細(xì)胞和胚胎期卵黃囊組織，前者被稱為髓源性巨噬細(xì)胞，活動于外周循環(huán)中，等待招募至組織參與特異性反應(yīng)[5]；后者被稱為組織駐留巨噬細(xì)胞，存在于原始組織器官中，自我更新以維持組織內(nèi)穩(wěn)定[6-7]。兩者均可被乳腺腫瘤招募形成TAMs，此募集過程受粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞集落刺激因子(granulocyte-macrophage colony stimulating factor，GM-CSF)、趨化因子配體-2(chemokine receptor-2，CCR-2)和血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial factor，VEGF)，集落刺激因子-1(colony-stimulating factor-1，CSF-1)、腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)等多種生長因子的作用影響[8]。其中，CSF-1被認(rèn)為是巨噬細(xì)胞最重要的趨化因子之一[9]，破壞CSF-1/CSF-1R的活性在多種腫瘤模型中被證明是TAMs耗竭的主要途徑，并且還可抑制腫瘤的進(jìn)展及轉(zhuǎn)移[10]。

1.2 乳腺癌微環(huán)境下的TAMs極化

巨噬細(xì)胞被招募至腫瘤后，受不同腫瘤環(huán)境影響極化為不同表型。乳腺癌中巨噬細(xì)胞極化主要表現(xiàn)為經(jīng)典激活的M1型和選擇替代的M2型[11]。M1型巨噬細(xì)胞參與Th1型免疫應(yīng)答，大量分泌多種炎癥因子和趨化因子[12]。在腫瘤早期，TAMs表達(dá)為M1型，發(fā)揮促炎及腫瘤殺傷作用。然而，隨著腫瘤進(jìn)展和TAMs的持續(xù)招募，多信號互相整合，M2型TAMs逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位[13]，M2參與Th2免疫反應(yīng)，其行使抑炎和促瘤功能，是腫瘤免疫逃逸中的關(guān)鍵角色[14]。多種研究證明乳腺癌中M2型TAMs與淋巴轉(zhuǎn)移、血管生成等不良預(yù)后因素密切相關(guān)[15-16]，而M1型則被發(fā)現(xiàn)與腫瘤增殖呈負(fù)相關(guān)[17]。因此，M2型TAMs向M1型的重塑成為當(dāng)下研究乳腺癌新靶點的重點方向之一，現(xiàn)目前發(fā)現(xiàn)的相關(guān)途徑有通過NF-κB和STAT通路調(diào)節(jié)Th1細(xì)胞因子轉(zhuǎn)錄來調(diào)控重塑[18]，或通過刺激GM-CSF的分泌誘導(dǎo)TAMs更多向M1極化[19]等。

1.3 TAMs在乳腺癌不同亞型的表現(xiàn)

Luminal型乳腺癌常表達(dá)較低水平的TAMs[17]，而三陰性乳腺癌(Triple-Negative Breast Cancer，TNBC)的結(jié)果卻恰恰相反。最近一項研究[20]顯示在278例TNBC患者中，53.2%患者的TAMs表現(xiàn)為過表達(dá)，且在復(fù)發(fā)組腫瘤組織中高表達(dá)TAMs的占比明顯高于無復(fù)發(fā)組(62.4%比38.9%)。HOLLMéN等[21]發(fā)現(xiàn)TNBC細(xì)胞系與ER陽性的腫瘤細(xì)胞系中TAMs分布明顯不同，TNBC通過分泌更多粒細(xì)胞集落刺激因子(granulocyte colony stimulating factor，G-CSF)等M2相關(guān)因子，構(gòu)建出促TAMs向M2極化的腫瘤環(huán)境，同時還證明了TAMs與TNBC的預(yù)后不良及其強(qiáng)轉(zhuǎn)移侵襲力有強(qiáng)關(guān)聯(lián)性。

1.4 乳腺癌外周血中的巨噬細(xì)胞

TAMs很大一部分是腫瘤募集循環(huán)中單核巨噬細(xì)胞的產(chǎn)物，近來已有學(xué)者發(fā)現(xiàn)TAMs同樣能從腫瘤中“逃回”外周循環(huán)：有研究[22]證實TAMs可以使癌細(xì)胞透過腫瘤組織和毛細(xì)血管壁進(jìn)入血液循環(huán)，而腫瘤組織中的TAMs自身也可通過與循環(huán)腫瘤細(xì)胞(circulating tumor cell，CTCs)結(jié)合跨內(nèi)皮遷移大量進(jìn)入外周循環(huán)中，形成循環(huán)腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(cancer-associated macrophage-like cells，CAMLs)[23]。ADAMS等[24]通過細(xì)胞篩濾乳腺良惡性腫瘤外周血中的CAMLs，發(fā)現(xiàn)CAMLs對檢出乳腺癌有較理想的特異性和敏感性，MU等[25]更是證實CAMLs與乳腺癌分期及預(yù)后不良密切相關(guān)，具有可以成為乳腺癌無創(chuàng)確診手段的潛力。

2 中性粒細(xì)胞在乳腺癌發(fā)生發(fā)展中的作用

2.1 腫瘤對中性粒細(xì)胞的募集

中性粒細(xì)胞與巨噬細(xì)胞均來自骨髓，并且和巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞等構(gòu)成機(jī)體固有免疫的主要反應(yīng)細(xì)胞群，是外周循環(huán)中表達(dá)最豐富的白細(xì)胞，負(fù)責(zé)機(jī)體的防御及修復(fù)組織損傷等[26]。中性粒細(xì)胞作為急性炎癥標(biāo)志，由CXC趨化因子受體家族(chemokine receptor，CXCR)之一的CXCR2及其配體負(fù)責(zé)在正常生理條件下招募中性粒細(xì)胞參與免疫反應(yīng)，其向腫瘤的遷移主要是依賴CXCR4及CXCR2結(jié)合的CXC趨化因子[27]。CXCR2受體負(fù)責(zé)將中性粒細(xì)胞釋放到循環(huán)，由CXCR2、CXCR2配體和G-CSF共同協(xié)調(diào)，起到動員中性粒細(xì)胞的作用[28]。與之相對的，CXCR4則發(fā)揮中性粒細(xì)胞歸巢功能，抑制TANs的生成，CXCR2與CXCR4之間的互相拮抗保證機(jī)體中性粒細(xì)胞的平衡狀態(tài)[27]。而CXCR2在乳腺癌中是過表達(dá)的[29]，一定程度上表明了TANs可能是乳腺癌TME最“歡迎”的免疫細(xì)胞之一。

2.2 乳腺癌微環(huán)境下的TANs極化

與TAMs相似，TANs也可同時具有促瘤和抑瘤作用[30]。TANs首先被發(fā)現(xiàn)其在暴露于(transforming growth factor-β，TGF-β)后能夠形成促瘤表型——N2TANs[31]。FRIDLENDER等[32]則通過阻斷TGF-β通路，在荷瘤小鼠發(fā)現(xiàn)與N2TANs在形態(tài)及功能上截然不同的N1TANs。N1TANs利用氧自由基依賴機(jī)制，提高了腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor，TNF-α)、細(xì)胞間黏附分子-1(intercellular cell adhesion molecule-1，ICAM-1)等表達(dá)，對癌細(xì)胞產(chǎn)生毒性作用，并在形態(tài)學(xué)上以有高分裂細(xì)胞核這一特征區(qū)別于N2；另一方面，具有特征圓形核的N2TANs通過增加精氨酸酶水平表達(dá)以及分泌CC趨化因子配體(chemokine liga7nd，CCL)如CCL2、CCL5及彈性蛋白酶等促瘤因子來招募調(diào)節(jié)性T細(xì)胞進(jìn)入腫瘤干擾T細(xì)胞腫瘤免疫[33]。然而，與TAMs相對成熟的研究不同的是，現(xiàn)階段TANs的表面特異標(biāo)記都尚未明確。甚至有學(xué)者[34]質(zhì)疑中性粒細(xì)胞的極化概念，認(rèn)為中性粒細(xì)胞N1和N2細(xì)胞核差異可能意味著它們所代表的是處不同成熟階段的中性粒細(xì)胞，而非表型亞型，N1與N2的二分法體現(xiàn)的是TME中TANs的極端表達(dá)。

2.3 TANs在乳腺癌不同亞型中的作用

最近的一項研究[35]結(jié)果顯示，88%的TNBC為TANs陽性，HER2型乳腺癌中的陽性表達(dá)率也高達(dá)53%，而Luminal A型僅有5%為TANs陽性，單因素回歸分析也提示TANs與HR表達(dá)呈強(qiáng)負(fù)相關(guān)。推測TNBC高TANs表達(dá)的原因可能是TNBC高表達(dá)TGF-β[36]，而TGF-β是參與TANs極化的重要趨化細(xì)胞因子。另一項研究[37]發(fā)現(xiàn)，高水平的高遷移率族蛋白B1(high mobility group box，HMGB1)可誘導(dǎo)CD62中性粒細(xì)胞的產(chǎn)生，加速TNBC的肺轉(zhuǎn)移。可見TANs的浸潤與更具侵襲性的分子分型相關(guān)，但遺憾的是因為缺乏特異抗原，不同分子分型的TANs表型研究依舊十分局限。

2.4 乳腺癌外周血中的中性粒細(xì)胞

除TANs之外，目前關(guān)于乳腺癌患者外周血的中性粒細(xì)胞/淋巴細(xì)胞(neutrophil/lymphocyte ratio，NLR)的潛在用途研究層出不窮。最近，一項納入8500例乳腺癌患者的大規(guī)模Meta分析[38]發(fā)現(xiàn)，高NLR(1.9～5.0)與較差的整體生存(overall survival，OS)和無病生存(disease-free survival，DFS)降低密切相關(guān)。在TNBC中，有報道[39]稱NLR大于2時，TNBC患者OS和DFS明顯降低；在發(fā)生遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的晚期乳腺癌患者中，高NLR(<4.0)表達(dá)的占比可達(dá)32.4%；此外，NLR還可能有提示療效的功能，低NLR表達(dá)的新輔助治療患者的pCR率也比高水平NLR患者高近一倍[40]。然而，NLR作為循環(huán)指標(biāo)，本身極易受腫瘤無關(guān)因素波動，包括炎癥、感染和治療手段，循環(huán)中的NLR無法如CAMLs一樣通過自身特殊標(biāo)記證明為腫瘤代謝產(chǎn)物，而非僅僅為炎癥標(biāo)志物，化療時的研究結(jié)果更是可能與理論相悖。一項研究[41]對比了乳腺癌患者術(shù)前NLR與術(shù)前全身治療反應(yīng)之間的關(guān)系，結(jié)果得出較高NLR患者卻有pCR趨勢。因此，在手術(shù)切除原發(fā)腫瘤后監(jiān)測NLR可能為最佳時機(jī)，此時可以盡量避免其他治療手段和腫瘤負(fù)荷帶來的相關(guān)干擾。此外，缺乏對NLR的表達(dá)水平嚴(yán)格定義的界限值也是NLR未來成為預(yù)后指標(biāo)必須解決問題之一。

3 乳腺癌TANs與TAMs的交互作用

3.1 TANs與TAMs互相依賴的募集通路

已知CXCR2和CCR2分別是TANs和TAMs的重要招募信號，NYWENING等[42]發(fā)現(xiàn)CXCR2-TANs和CCR2-TAMs的雙重通路阻斷可以破壞髓系細(xì)胞的募集，提高胰腺癌模型小鼠的抗瘤能力，說明兩者的招募通路有著友好的同向關(guān)系。PRAME KUMAR等[43]報道了中性粒細(xì)胞胞外陷阱(neutrophil extracellular traps，NETs)能誘導(dǎo)單核巨噬細(xì)胞分泌白細(xì)胞介素(interleukin，IL)如IL-1β和IL-6，以此招募TANs的祖細(xì)胞；而被激活的中性粒細(xì)胞能進(jìn)一步釋放IL-8等招募巨噬細(xì)胞。除了細(xì)胞因子外，中性粒細(xì)胞還可分泌髓過氧化物酶(myeloperoxidase，MPO)與甘露糖受體(the mannose receptor，MMR)結(jié)合，主導(dǎo)慢性炎癥環(huán)境中GM-CSF的分泌[44]，而GM-CSF是介導(dǎo)TAMs招募和發(fā)育的重要因子之一，這一環(huán)節(jié)無疑對TME巨噬細(xì)胞的募集甚至之后的極化都十分關(guān)鍵。由此可見，中性粒細(xì)胞與巨噬細(xì)胞的招募和功能有著密不可分的聯(lián)系。

3.2 中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞在TME中的關(guān)系

TANs和TAMs通過相似的分子形式促進(jìn)腫瘤的進(jìn)展，因兩者在炎癥過程中互為功能搭檔，TANs和TAMs在TME中被推測具有協(xié)同及相互作用[45]。首先，它們共同參與腫瘤細(xì)胞外基質(zhì)重塑、血管淋巴管生成和抑制抗腫瘤免疫監(jiān)測等腫瘤特異免疫反應(yīng)[30]。并且有研究[46]發(fā)現(xiàn)，在中性粒細(xì)胞富集的小鼠乳腺腫瘤組織中可大量存在巨噬細(xì)胞，在人肺癌組織中中性粒細(xì)胞的密度與巨噬細(xì)胞面積分?jǐn)?shù)已被證明呈正相關(guān)[47]。其次，它們還可推進(jìn)彼此在TME中的極化進(jìn)程，如中性粒細(xì)胞能分泌IL-13促進(jìn)巨噬細(xì)胞M2極化，巨噬細(xì)胞分泌IL-6 促中性粒細(xì)胞N2極化等。值得注意的是，當(dāng)TANs衍生因子被巨噬細(xì)胞吸收后，能刺激TAMs向M1極化[48]。而M1作為主導(dǎo)時，巨噬細(xì)胞可通過提高自身利用率大幅降解NETs，減少中性粒細(xì)胞介導(dǎo)的抑炎作用[48]，提示M1TAMs具有可抑制N2TANs促瘤作用的能力。

4 總結(jié)與展望

巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞兩者同被視為對TME擁有關(guān)鍵作用的細(xì)胞群，已有大量研究闡明TAMs及其極化通路在乳腺癌的作用機(jī)制，并且有成為腫瘤治療新靶點的強(qiáng)大潛質(zhì)。然而，TANs雖然已經(jīng)擁有動物模型上構(gòu)建的理論基礎(chǔ)，但因缺乏特異標(biāo)記以區(qū)分亞型，需進(jìn)一步研究。然而，TAMs與TANs之間有著強(qiáng)大且復(fù)雜的交互關(guān)系，進(jìn)一步探討TAMs和TANs的相關(guān)性可能為解碼TANs奠定基礎(chǔ)。除此之外，由于TAMs和TANs對腫瘤預(yù)后的特征性指導(dǎo)只存在組織中，無法發(fā)揮長期監(jiān)測功能，因此兩者均引入外周血循環(huán)指標(biāo)CAMLs和NLR。相比TME中TAMs逃逸的代謝產(chǎn)物CAMLs，NLR雖一定程度上能體現(xiàn)機(jī)體內(nèi)環(huán)境，但因其過度敏感和缺乏腫瘤特異性而受局限。因此，仍需要擴(kuò)大研究范圍、采用更復(fù)雜的腫瘤模型和技術(shù)，使它們能真正應(yīng)用于臨床，成為可靠的臨床治療新手段。