腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞與肝癌轉(zhuǎn)移的研究進(jìn)展

呂會艷，李成城

(1. 濟(jì)南市槐蔭人民醫(yī)院 內(nèi)科，山東 濟(jì)南250000；2. 蘭州大學(xué) 第一臨床醫(yī)學(xué)院，甘肅 蘭州 730000)

肝細(xì)胞癌(hepatocellular carcinoma, HCC)是最常見且最具有侵襲性的炎癥相關(guān)性惡性腫瘤之一，遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移是HCC患者死亡的主要因素。轉(zhuǎn)移不僅與腫瘤細(xì)胞自身生物學(xué)特性相關(guān)，還受瘤組織內(nèi)微環(huán)境成分之間相互作用的驅(qū)動。在HCC中，腫瘤的基質(zhì)成分主要由成纖維細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和腫瘤浸潤炎細(xì)胞組成。這些細(xì)胞產(chǎn)生的腫瘤微環(huán)境(tumor microenvironment, TME)調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞的活動，參與了腫瘤的發(fā)展和對各種治療的應(yīng)答。

腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(tumor-associated macrophages, TAMs)是TME的主要成分，在炎癥相關(guān)癌癥的進(jìn)展中發(fā)揮著關(guān)鍵作用[1-2]。在體內(nèi)，TAMs通過產(chǎn)生大量細(xì)胞因子、趨化因子、生長因子和基質(zhì)金屬蛋白酶等物質(zhì)抑制適應(yīng)性免疫、加速瘤細(xì)胞生長、促進(jìn)瘤內(nèi)血管生成和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移[3]，成為近年研究的熱點(diǎn)。臨床研究也發(fā)現(xiàn)，瘤組織樣本中浸潤的巨噬細(xì)胞數(shù)量及表型與患者的預(yù)后密切相關(guān)，尤其是在甲胎蛋白陰性的患者中[4]，但目前的研究結(jié)果尚存矛盾。因此，系統(tǒng)地了解TAMs與HCC的關(guān)系非常重要，本文就TAMs在HCC轉(zhuǎn)移中的作用進(jìn)行綜述。

1 TAMs的來源、功能與調(diào)控

巨噬細(xì)胞主要來自于骨髓源性循環(huán)單核細(xì)胞[5]，具有極強(qiáng)的可塑性。除此之外，肝臟中的巨噬細(xì)胞還包括肝內(nèi)固有巨噬細(xì)胞-庫普弗細(xì)胞，但其可塑性較低，一般表現(xiàn)為免疫抑制表型。募集到組織的單核細(xì)胞受到細(xì)菌或病毒等微生物刺激時，將分化為分泌白介素6(interlukin-6, IL-6)、IL-12和腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor, TNF-α)，具有吞噬、促炎、調(diào)節(jié)穩(wěn)態(tài)、激活免疫應(yīng)答并破壞腫瘤細(xì)胞的M1型巨噬細(xì)胞(經(jīng)典活化巨噬細(xì)胞)，發(fā)揮抑瘤活性；與M1型巨噬細(xì)胞相反，單核細(xì)胞接受免疫復(fù)合物等物質(zhì)的刺激也會分化為分泌IL-4/10/13、轉(zhuǎn)化生長因子β(transforming growth factor β, TGF-β)、程序性死亡受體-配體1(programmed cell death-ligand 1, PD-L1)、趨化因子家族和精氨酸酶1(arginase 1, Arg 1)，具有促進(jìn)組織修復(fù)和腫瘤生長的M2型巨噬細(xì)胞(替代活化巨噬細(xì)胞)，發(fā)揮促瘤活性[6-7]。M1和M2型巨噬細(xì)胞之間的轉(zhuǎn)換是一種響應(yīng)微環(huán)境信號的生物學(xué)現(xiàn)象，稱為“巨噬細(xì)胞極化”。相關(guān)證據(jù)顯示，在大多數(shù)腫瘤中，TAMs的特征與M2型巨噬細(xì)胞相似[8]。而TME促使巨噬細(xì)胞分化傾斜，向促瘤方向發(fā)展[9-10]，如集落刺激因子1 (colony stimulating factor 1, CSF-1) 和 C-C基序配體2 (C-C motif ligand 2, CCL2)是兩種最有效的募集巨噬細(xì)胞和M2型巨噬細(xì)胞極化的刺激因子，在腫瘤組織中高表達(dá)，通過激活骨髓細(xì)胞上磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase, PI3K)或Toll樣受體(Toll like receptors, TLRs)，促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移。

2 TAMs促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移的機(jī)制

腫瘤轉(zhuǎn)移是腫瘤細(xì)胞從原發(fā)部位逃逸，通過淋巴管道、血液循環(huán)或體腔播散到其他部位繼續(xù)生長的多步驟過程[2]，主要包括：(1)原發(fā)部位脫落；(2)脈管內(nèi)入侵及外滲；(3)轉(zhuǎn)移部位的適應(yīng)性生長。多項(xiàng)研究表明，TAMs參與了上述過程的每一階段。

轉(zhuǎn)移始于腫瘤細(xì)胞喪失固有極性，獲得侵襲能力，上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition, EMT)是這一事件的主要表現(xiàn)形式。TAMs分泌多種生長因子、促炎因子和酶，包括TGF-β、血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)、成纖維細(xì)胞生長因子、血小板衍生生長因子(platelet derived growth factor, PDGF)、TNF-α、IL-6、IL-1β、基質(zhì)金屬蛋白酶 (matrix metalloproteinase，MMPs：MMP-2、MMP-7、MMP-9 和 MMP-12)、蛋白水解酶以及血管生成調(diào)節(jié)酶環(huán)氧合酶-2(cyclooxygenase-2, COX-2)等，是腫瘤微環(huán)境的重要組成部分。IL-6、IL-1β和TNF-α可激活信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子Smad、Wnt、PI3K/蛋白激酶B(protein kinase B, PKB )、核因子-κB(nuclear factor-κB, NF-κB)、細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)蛋白激酶(extracellular signal-regulated kinases, ERK)及信號傳導(dǎo)轉(zhuǎn)錄激活因子3(signal transducer and activator of transcription 3, STAT3)信號通路，繼而活化轉(zhuǎn)錄因子Snail家族和Twist，促使腫瘤細(xì)胞由上皮細(xì)胞型向間質(zhì)細(xì)胞型轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致細(xì)胞間粘附力下降，瘤細(xì)胞脫落進(jìn)入間質(zhì)，獲得易于向遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的能力[6]。體外實(shí)驗(yàn)顯示，用培養(yǎng)M2型巨噬細(xì)胞的培養(yǎng)基培養(yǎng)HCC細(xì)胞，結(jié)果HCC細(xì)胞內(nèi)TLR4/STAT3信號通路被激活，EMT標(biāo)記物的表達(dá)水平升高，瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移能力也增強(qiáng)[11]。在臨床工作中也發(fā)現(xiàn)，結(jié)直腸癌患者腫瘤組織中TAMs的數(shù)量與癌細(xì)胞的Snail表達(dá)呈正相關(guān)[12]。

瘤體的快速生長需要比正常組織更多的血管提供氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)，而瘤組織中的新生血管也成為了惡性腫瘤轉(zhuǎn)移的主要途徑。隨著腫瘤體積的增大，TME也逐漸變?yōu)槿毖醯臓顟B(tài)。TAMs在瘤細(xì)胞缺氧或缺乏營養(yǎng)物質(zhì)的刺激下分泌大量VEGF、TNFα、PDGF和TGF-β，引起血管內(nèi)皮細(xì)胞的增生，促進(jìn)新生血管形成。另外，TAMs分泌的蛋白水解酶和MMPs還可趨化上述促血管形成細(xì)胞因子到腫瘤組織，加速血管形成過程[2]。近期研究還發(fā)現(xiàn)，TAMs中存在一種新型的亞群，這些細(xì)胞表達(dá)酪氨酸蛋白激酶受體Tie-2，也稱為血管生成素-1受體，與所有已知的血管生成素(angiogenin, Ang)(包括Ang-1、Ang-2、Ang-3和Ang-4)均能結(jié)合，具有顯著的促血管生成活性[13]。而這些新生血管內(nèi)皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)松散、基底膜不完整或缺失、管壁通透性高，為脫落瘤細(xì)胞向血管外游走提供了條件；此外，TAMs也通過調(diào)節(jié)淋巴管內(nèi)皮細(xì)胞增殖、分化，促進(jìn)淋巴管形成，從而增加腫瘤淋巴管轉(zhuǎn)移的風(fēng)險[14]。

腫瘤細(xì)胞固有極性喪失后的順利轉(zhuǎn)移除了沖破脈管系統(tǒng)外，還需要松散的周圍組織結(jié)構(gòu)。細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix，ECM)是腫瘤細(xì)胞遷移的主要屏障。腫瘤微環(huán)境中增加的蛋白水解酶、MMPs可直接作用于細(xì)胞間連接，使瘤細(xì)胞連接松散、基底膜破壞、ECM降解，既增加了瘤細(xì)胞的脫落能力，也為脫落瘤細(xì)胞的游走提供空間，促進(jìn)瘤細(xì)胞的局部侵襲和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移[15]。

3 TAMs在肝細(xì)胞癌發(fā)展中的作用

上述研究表明，TAMs是TME的重要組成部分，而TAMs浸潤可以在不同方面促進(jìn)腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移，影響患者預(yù)后?；谶@些發(fā)現(xiàn)，以TAMs為靶點(diǎn)，以抑制TAMs趨化、減少瘤細(xì)胞EMT、降低腫瘤區(qū)域血管形成、抑制ECM降解為方向治療肝癌不失為一種策略。

CSF-1是一種重要的巨噬細(xì)胞生長因子，在單核細(xì)胞趨化和M2型巨噬細(xì)胞極化過程中均發(fā)揮關(guān)鍵作用。與非轉(zhuǎn)移性肝癌相比，轉(zhuǎn)移性肝癌肝臟中 CSF-1 基因的表達(dá)水平較高[6]。Cai等[16]的研究結(jié)果顯示，肝癌細(xì)胞分泌的CSF-1通過CSF1R-ERK1/2-C-Jun信號通路增加巨噬細(xì)胞同種異體移植炎癥因子1(allograft inflammatory factor 1, AIF1)的表達(dá)。將AIF1與小鼠肝癌細(xì)胞(Hepal-6)和RAW264.7細(xì)胞共培養(yǎng)，RAW264.7細(xì)胞表達(dá)的趨化因子CXCL16將會增加，癌細(xì)胞的遷移能力增強(qiáng)。同樣，在人類肝癌組織中，AIF1陽性的巨噬細(xì)胞與微血管浸潤和TNM分期有關(guān)，并與患者的總體生存率和無病生存率相關(guān)(P=0.002)。而CSF-1R抑制劑——PLX3397可減少巨噬細(xì)胞浸潤并增強(qiáng)放療和免疫治療的療效[15]。但不同的腫瘤對CSF-1R抑制表現(xiàn)出不同的反應(yīng)，應(yīng)根據(jù)腫瘤的類型和位置給予TME靶向治療，以阻斷腫瘤進(jìn)展和轉(zhuǎn)移。

CCL2是另一種有效募集巨噬細(xì)胞和極化M2型巨噬細(xì)胞的刺激因子。Li等[17]采用免疫組化方法檢測腫瘤組織切片發(fā)現(xiàn)，在兩組獨(dú)立的HCC患者隊(duì)列中，腫瘤組織CCL2蛋白表達(dá)量相對于癌旁和非腫瘤組織均升高。與癌旁組織相比，隊(duì)列Ⅰ和隊(duì)列Ⅱ中分別有86.4%和74.0%的腫瘤組織顯示CCL2表達(dá)增加。而且，在這兩個隊(duì)列中，CCL2表達(dá)量和總生存期之間呈負(fù)相關(guān)。多變量Cox風(fēng)險分析也顯示，腫瘤來源的CCL2是HCC總生存期的獨(dú)立預(yù)測因子。若應(yīng)用CCR2拮抗劑阻斷CCL2/CCR2信號通路，則顯示HCC小鼠移植瘤模型的肝臟腫瘤中巨噬細(xì)胞浸潤減少，M2型細(xì)胞因子減少(IL-6、CCL2、G-CSF)，CD8+T和CD8+腫瘤浸潤淋巴細(xì)胞增加，瘤組織生長受到抑制，腫瘤切除術(shù)后復(fù)發(fā)率也明顯降低。目前，臨床工作中用來治療肝癌的藥物也被發(fā)現(xiàn)不同程度地影響巨噬細(xì)胞的數(shù)量與表型。酪氨酸激酶抑制劑索拉非尼是治療晚期肝癌的一線藥物[18]。近年研究表明，索拉非尼在抑制原位腫瘤生長的同時也會動員大量巨噬細(xì)胞進(jìn)入血液，并促進(jìn)巨噬細(xì)胞向M2型極化，影響肝癌的預(yù)后[19]。TG100-115作為一種新型的PI3K-γ 抑制劑，可逆轉(zhuǎn)TAMs的表型、抑制腫瘤血管生成、增強(qiáng)細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞的募集，改善肝癌的預(yù)后[20]。動物實(shí)驗(yàn)也證實(shí)，TG100-115可調(diào)節(jié)索拉非尼募集的巨噬細(xì)胞向M1 型轉(zhuǎn)化，與索拉菲尼聯(lián)用的抑瘤率(63.48%)明顯高于索拉菲尼(46.09%)和TG100-115(40.87%)單藥治療[21]。Ndrg2是一種PTEN結(jié)合蛋白，阻止PTEN磷酸化，從而通過降低癌細(xì)胞的增殖和代謝以及抑制血管生成而發(fā)揮抗腫瘤功能[22]。Li等[23]通過建立野生型和Ndrg2基因缺失(Ndrg2-/-)型小鼠的肝癌模型發(fā)現(xiàn)，Ndrg2-/-小鼠肝癌移植瘤TAE中有較高比例的M1型巨噬細(xì)胞浸潤，瘤體生長也受到顯著抑制。針對這一結(jié)果該團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步研究表明，Ndrg2不僅參與巨噬細(xì)胞的成熟，也通過抑制NF-κB信號通路的激活調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞向M2型極化使TAE向促腫瘤的狀態(tài)轉(zhuǎn)化。

以上結(jié)果說明，在部分基礎(chǔ)和臨床研究中，通過不同方式抑制TAMs的募集和M2型巨噬細(xì)胞的極化或促進(jìn)M2型巨噬細(xì)胞向M1型轉(zhuǎn)化可減慢肝癌組織生長及瘤體轉(zhuǎn)移，提高移植瘤小鼠和肝癌患者的生存率。

缺氧是調(diào)控肝癌微環(huán)境的關(guān)鍵因素[24]。Jiang等[25]報道，缺氧除了直接誘導(dǎo)TAMs向缺氧區(qū)域遷移外，還通過刺激腫瘤細(xì)胞合成分泌高遷移率族蛋白B1而加劇巨噬細(xì)胞向M2型極化，從而釋放IL-6促進(jìn)肝癌細(xì)胞發(fā)生EMT，促進(jìn)腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移。不僅如此，缺氧還可上調(diào)Ang 2[26]，此時缺氧區(qū)具有更強(qiáng)的促血管生成及轉(zhuǎn)移能力。Zhang等[24]研究也證明，在中度缺氧條件下TAMs會分泌更多的IL-1β。在持續(xù)嚴(yán)重缺氧條件下，肝癌細(xì)胞的壞死碎片激活TLR4/TRIF(TIR結(jié)構(gòu)域受體)/NF-κB信號通路，進(jìn)一步誘導(dǎo)TAMs釋放IL-1β。隨著腫瘤微環(huán)境中 IL-1β 的增加，由IL-1β通過COX-2誘導(dǎo)的HIF-1α 的合成隨之增加；另一方面，缺氧抑制HIF-1α降解，過量表達(dá)的HIF-1α隨即增加了肝癌細(xì)胞EMT的速度。該團(tuán)隊(duì)在肝癌動物模型中也發(fā)現(xiàn)，IL-1β促進(jìn)肝癌轉(zhuǎn)移，預(yù)后不良。因此，在缺氧的腫瘤組織中，TAMs在EMT過程中發(fā)揮了重要作用，從而促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移。Fu等[27]從另一個角度也發(fā)現(xiàn)了TAMs與EMT 的關(guān)系。首先該團(tuán)隊(duì)從HCC腫瘤組織切片中觀察到，腫瘤組織EMT明顯的位置高表達(dá)CD68；隨后團(tuán)隊(duì)學(xué)者將肝癌細(xì)胞與巨噬細(xì)胞共培養(yǎng)24 h，結(jié)果發(fā)現(xiàn)肝癌細(xì)胞遷移侵襲能力明顯增強(qiáng)，Snail和N-Cadherin表達(dá)上調(diào)，E-Cadherin下調(diào)。

以上多項(xiàng)研究證據(jù)表明TAMs可通過不同機(jī)制促進(jìn)肝癌細(xì)胞發(fā)生EMT，促進(jìn)肝癌轉(zhuǎn)移，部分阻斷這些促EMT通路也許會抑制肝癌的生長及轉(zhuǎn)移。

4 結(jié) 語

綜上所述，TAMs是TME中最關(guān)鍵的細(xì)胞之一，通過多種機(jī)制促進(jìn)HCC的生長和轉(zhuǎn)移，預(yù)期針對消除TAMs,阻止巨噬細(xì)胞浸潤和抑制M1的M2表型轉(zhuǎn)化進(jìn)行干預(yù)是可行的。但無論是針對哪一步驟的TAMs靶向治療，都是在間接攻擊腫瘤細(xì)胞。聯(lián)合TAMs靶向藥物與放化療、抗血管生成藥物和免疫檢查點(diǎn)抑制劑的方法可能對抑制腫瘤進(jìn)展與轉(zhuǎn)移起協(xié)同作用。但需要重視的是，巨噬細(xì)胞本屬于炎性細(xì)胞，在炎癥反應(yīng)中，其表型的轉(zhuǎn)變前期有助于破壞及吞噬病原體，后期協(xié)助炎癥消退及促進(jìn)傷口愈合。愈合過程中的血管生成、ECM沉積和組織重塑恰好可以被腫瘤細(xì)胞利用，促進(jìn)瘤細(xì)胞生長及轉(zhuǎn)移。一味地降低TAMs的數(shù)量是否會給患者帶來副作用，抑制TAMs帶來的益處是否絕對多于弊端還需大型隨機(jī)臨床對照試驗(yàn)來佐證。因此，鑒于巨噬細(xì)胞功能的復(fù)雜性，若能局部應(yīng)用靶向TAMs的相關(guān)藥物聯(lián)合目前現(xiàn)有治療手段或許是肝癌治療的新方向。