腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞在肺癌中的研究進(jìn)展

梁欣然，劉愛(ài)娜

1濱州醫(yī)學(xué)院第二臨床醫(yī)學(xué)院，山東 煙臺(tái) 264000

2青島大學(xué)附屬煙臺(tái)毓璜頂醫(yī)院腫瘤內(nèi)科，山東 煙臺(tái) 26400

肺癌是全球常見(jiàn)的惡性腫瘤之一，據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年約有210 萬(wàn)肺癌新發(fā)病例和170 萬(wàn)肺癌死亡病例[1]，患者的5 年生存率低于20%，預(yù)后差[2]。臨床中化療是治療肺癌的主要方法，但大多數(shù)肺癌患者獲得了化學(xué)抗性或發(fā)生轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致化療失敗。因此，早期明確診斷并予以有效的干預(yù)措施對(duì)提高肺癌患者的生活質(zhì)量及生存率具有重要意義。腫瘤微環(huán)境（tumor microenvironment，TME）由腫瘤細(xì)胞、骨髓源性細(xì)胞和間質(zhì)細(xì)胞等組成，這些細(xì)胞之間的共同作用促進(jìn)了免疫抑制環(huán)境的形成，協(xié)同腫瘤免疫逃逸，直接或間接促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移。其中，腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（tumor-associated macrophage，TAM）是TME 中重要的組成細(xì)胞，通過(guò)調(diào)控TME 介導(dǎo)腫瘤進(jìn)展，然而其具體的調(diào)控機(jī)制仍有待進(jìn)一步研究。TAM 與肺癌大小、分化程度、浸潤(rùn)深度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移情況及TNM 分期具有明顯的相關(guān)性[3]，提示其在肺癌的發(fā)生發(fā)展及轉(zhuǎn)移中具有重要作用。TAM 是目前腫瘤治療的研究熱點(diǎn)，本文就TAM 在肺癌中的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 TAM 概述

1.1 TAM 的起源和功能

巨噬細(xì)胞作為生物體組織中的一道防線，參與非特異性免疫反應(yīng)和特異性免疫反應(yīng)，不僅能夠識(shí)別和清除病原體，還可以激活其他免疫細(xì)胞。單核細(xì)胞起源于骨髓與中性粒細(xì)胞共有的髓系祖細(xì)胞，隨后被釋放到外周血液中循環(huán)數(shù)日，再進(jìn)入組織中轉(zhuǎn)變?yōu)橹С志植拷M織功能的組織定居巨噬細(xì)胞（tissue resident macrophage，TRM）。因此，巨噬細(xì)胞來(lái)源于人體血液循環(huán)中的單核細(xì)胞，可分為骨髓源性巨噬細(xì)胞（bone marrow derived macrophage，BMDM）和TRM。TRM 來(lái)自卵黃囊或胎兒肝的前體細(xì)胞，能夠在原位自我更新，不依賴于血液?jiǎn)魏思?xì)胞的補(bǔ)充，在調(diào)節(jié)其駐留組織的代謝、免疫炎癥反應(yīng)和組織穩(wěn)態(tài)等方面發(fā)揮著不可替代的作用。而TME 中的巨噬細(xì)胞被稱為TAM，是惡性腫瘤的主要成分，占腫瘤質(zhì)量的一半，在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中具有關(guān)鍵作用，并通過(guò)腫瘤細(xì)胞衍生的趨化因子在腫瘤部位募集，如單核細(xì)胞趨化蛋白-1（monocyte chemotactic protein- 1，MCP- 1，又 稱CCL2）作為主要趨化因子，可與其受體C-C 趨化因子受體2（C-C motif chemokine receptor 2，CCR2）結(jié)合，募集單核細(xì)胞到腫瘤組織中[3]。

1.2 TAM 的分類

在TME 中，TAM 受細(xì)胞趨化因子的影響，表現(xiàn)出不同的極化類型，其中最經(jīng)典的分型有兩種，一種是參與輔助性T 細(xì)胞（helper T cell，Th）1 應(yīng)答的經(jīng)典激活的M1 型TAM，如白細(xì)胞介素（interleukin，IL）-1β、IL-1α、IL-12、腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）和膠質(zhì)纖維酸性蛋白等，對(duì)清除微生物感染具有重要作用。另一種是參與Th2 應(yīng)答的選擇性激活的M2 型TAM，如促進(jìn)抗炎反應(yīng)的IL-4、IL-6、IL-10 等，在調(diào)節(jié)炎性反應(yīng)和組織修復(fù)中具有重要作用，同時(shí)具有促腫瘤作用。TME 中的細(xì)胞因子或生長(zhǎng)因子，如CD4+T 細(xì)胞、IL-4、粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子（granulocytemacrophage colony stimulating factor，GM-CSF），可促進(jìn)M1 型TAM 向M2 型TAM 轉(zhuǎn)化。腫瘤來(lái)源的透明質(zhì)酸也可通過(guò)激活單核細(xì)胞促進(jìn)具有免疫抑制性的M2 型TAM 生成[4]。

根據(jù)功能的不同，M2 型巨噬細(xì)胞可進(jìn)一步分為M2a、M2b、M2c 和M2d 共4 種亞型。由IL-4 或IL-13 以及真菌和蠕蟲感染誘導(dǎo)的M2a 型巨噬細(xì)胞能夠表達(dá)高水平的甘露糖受體、CD206、CD209 和白細(xì)胞介素-4 受體（interleukin-4 receptor，IL-4R），并分泌大量的轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）和類胰島素生長(zhǎng)因子，有助于傷口愈合和組織修復(fù)[5]。由免疫復(fù)合物IL-1β和細(xì)菌脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）刺激而產(chǎn)生的M2b 型巨噬細(xì)胞能夠分泌大量的IL-10、IL-1β、IL-6 和TNF-α，發(fā)揮抗炎作用[6]。由IL-10、TGF-β和糖皮質(zhì)激素誘導(dǎo)的M2c 型巨噬細(xì)胞被認(rèn)為與免疫抑制、組織修復(fù)和基質(zhì)重塑有關(guān)[7]。這些巨噬細(xì)胞表現(xiàn)出CD163 和CD206 表達(dá)增加，并分泌大量的IL-10 和TGF-β[8]。由白細(xì)胞抑制因子、Toll 樣受體（Toll-like receptor，TLR）和腺苷激活的M2d 型巨噬細(xì)胞表達(dá)低水平的CD206，但產(chǎn)生大量的IL-10、TGF-β 和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（vascular endothelial growth factor，VEGF），從而促進(jìn)腫瘤的免疫抑制和血管生成，進(jìn)而促進(jìn)腫瘤進(jìn)展[9]。

1.3 TAM 的極化

M1 型和M2 型巨噬細(xì)胞的轉(zhuǎn)換是一種響應(yīng)微環(huán)境信號(hào)的生物學(xué)現(xiàn)象，稱為巨噬細(xì)胞極化，由TME 決定。組織損傷及病原微生物侵入后，M1 型巨噬細(xì)胞最先被激活，產(chǎn)生趨化因子和細(xì)胞因子，募集細(xì)胞毒性CD8+T 細(xì)胞和自然殺傷（natural killer，NK）細(xì)胞，表達(dá)高水平的γ-干擾素（interferon-γ，IFN-γ）、LPS 以及其他的細(xì)胞因子，從而破壞腫瘤細(xì)胞[10]。然而，在腫瘤進(jìn)展期間，Th2 細(xì)胞因子（如IL-4 和IL-13）刺激單核細(xì)胞或巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)化為M2型。這部分巨噬細(xì)胞會(huì)引起過(guò)敏反應(yīng)，促進(jìn)炎癥消退和傷口愈合，有利于腫瘤新生血管生成和組織重塑。這些M2 型巨噬細(xì)胞會(huì)分泌TGF-β以限制NK 細(xì)胞的細(xì)胞毒性，并表達(dá)高水平的程序性死亡受 體 配 體1（programmed cell death 1 ligand 1，PDCD1LG1，也稱PD-L1）以限制T 細(xì)胞的抗腫瘤活性。在大多數(shù)腫瘤中，TAM的特征與M2型巨噬細(xì)胞相似。TAM的功能受局部TME的影響，并且巨噬細(xì)胞的極化可以發(fā)生在致瘤過(guò)程中的任何時(shí)間[11-12]。

1.4 TAM 展示出M2 型巨噬細(xì)胞的功能

相關(guān)文獻(xiàn)顯示，在肺癌中，TAM 的特征與M2型巨噬細(xì)胞相似。與M1 型巨噬細(xì)胞相比，TAM 產(chǎn)生更少的抗炎因子（如IL-1β、TNF-α、IL-6、IL-12、CCL3 和CCL4）[13]。盡管核因子κB（nuclear factorκB，NF-κB）是炎癥調(diào)節(jié)的關(guān)鍵因子，但TAM 在活化NF-κB 方面具有缺陷，TAM 中NF-κB 依賴性細(xì)胞毒性介質(zhì)和炎性細(xì)胞因子低表達(dá)。相比之下，M2 型巨噬細(xì)胞的典型標(biāo)志物如清道夫受體-α（scavenger receptor-α，SR-α）、甘露糖受體（mannose receptor，MR）、精氨酸酶1（arginase 1，ARG1）等在TAM 中的表達(dá)水平較高[14]。TAM 通過(guò)分泌促進(jìn)血管生成和誘導(dǎo)腫瘤的趨化因子（如PD-L1、VEGF 和TGF-β），呈現(xiàn)M2 型巨噬細(xì)胞的相關(guān)功能，促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移。

2 肺癌中巨噬細(xì)胞的功能

TAM 在肺癌中的作用具有兩面性，在肺癌發(fā)展初期，TAM 的表型以促炎抗腫瘤的M1 型巨噬細(xì)胞為主，隨著疾病進(jìn)展，抗腫瘤的M1 型巨噬細(xì)胞逐漸向促腫瘤的M2 型巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)變。TAM 主要通過(guò)分泌IL-10、TGF-β、基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）、CCL18、VEGF、環(huán)氧合酶-2（cyclooxygenase-2，COX-2）和血小板衍生生長(zhǎng)因子-β（platelet derived growth factor-β，PDGF-β），促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞增生和腫瘤新生血管生成，從而促進(jìn)肺癌的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移。TAM 不僅可以促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖、侵襲，還可影響放化療的治療效果[15-16]。許多化療藥物如順鉑、紫杉醇的治療效果受TME的影響，TME 可刺激腫瘤產(chǎn)生集落刺激因子1（colony stimulating factor 1，CSF1）和IL-34，募集更多的巨噬細(xì)胞在腫瘤區(qū)域，從而影響治療效果[17]。

2.1 TAM 與IL

TAM 可以通過(guò)分泌IL-10 激活和保護(hù)腫瘤干細(xì)胞，從而促進(jìn)非小細(xì)胞肺癌的進(jìn)展。腫瘤的快速生長(zhǎng)需要比正常組織更多的血管提供氧氣和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，當(dāng)腫瘤體積不斷增大時(shí)，氧氣和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)減少，形成了缺氧環(huán)境。研究表明，缺氧導(dǎo)致TAM向M2 表型傾斜，造成IL-10、缺氧誘導(dǎo)因子（hypoxia-inducible factor，HIF）-1α和VEGF 表達(dá)增加，引起血管內(nèi)皮細(xì)胞增生，促進(jìn)腫瘤新生血管生成，然后缺氧驅(qū)動(dòng)巨噬細(xì)胞的多樣性，促進(jìn)肺癌細(xì)胞的侵襲、轉(zhuǎn)移、血管生成和免疫逃逸[18-19]。IL-6 可以刺激巨噬細(xì)胞表達(dá)更高水平的IL-10，而IL-6 和IL-10通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子3（signal transduction and activator of transcription 3，STAT3）活化，以IL-4 依賴的方式誘導(dǎo)TAM 向M2 型極化[20]。在非小細(xì)胞肺癌中，IL-6 通過(guò)CCL2/CCL5 通路誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞滲透，抑制IL-6 的表達(dá)可以抑制TAM 誘導(dǎo)的肺癌侵襲和血管生成。

2.2 TAM 與TGF-β

TGF-β及其協(xié)同受體內(nèi)皮糖蛋白在組織修復(fù)、血管生成和淋巴管生成中發(fā)揮了重要作用。單核細(xì)胞過(guò)渡到巨噬細(xì)胞的過(guò)程中內(nèi)皮糖蛋白的水平增加。腫瘤細(xì)胞表達(dá)的TGF-β可能會(huì)抑制巨噬細(xì)胞極化為M1 型，并刺激成熟的巨噬細(xì)胞極化為M2 型。研究表明，TGF-β能夠促使腫瘤細(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)胞間的黏附力下降，腫瘤細(xì)胞脫落進(jìn)入間質(zhì)，獲得易于向遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的能力，并且提高Y 染色體性別決定區(qū)（sex determining region Y，SRY）-盒轉(zhuǎn)錄因子9（SRYbox transcription factor 9，SOX9）的表達(dá)，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲[21]。

2.3 TAM 與MMP

TAM 通過(guò)產(chǎn)生MMP（如MMP9 和MMP2）降解細(xì)胞外基質(zhì)，從而誘導(dǎo)肺癌細(xì)胞的侵襲。研究表明，MMP9的表達(dá)與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、腫瘤進(jìn)展和預(yù)后相關(guān)[22]。IL-10 能夠誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞增強(qiáng)MMP9 和MMP2 的表達(dá)，從而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的侵襲和遷移[6]。另有研究表明，減少M(fèi)MP 的表達(dá)可以抑制肺癌細(xì)胞的侵襲和遷移[23]。

2.4 TAM 與趨化因子

趨化因子是一類可溶性的細(xì)胞因子家族，其介導(dǎo)免疫逃逸和腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移。有研究發(fā)現(xiàn)，肺癌中來(lái)自TAM 的CCL18、巨噬細(xì)胞炎癥蛋白-3α（macrophage inflammatory protein-3α，MIP-3α）、CCL5、C-X-C 趨化因子配體8（C-X-C motif chemokine ligand 8，CXCL8）和CCL22，通過(guò)與其在腫瘤細(xì)胞中的同源受體結(jié)合在肺癌進(jìn)展中發(fā)揮關(guān)鍵作用。研究表明，CCL22 在肺癌中高表達(dá)，并且是無(wú)進(jìn)展生存期和腫瘤復(fù)發(fā)的預(yù)測(cè)標(biāo)志物[24-26]。CXCL8是由TAM 分泌的M2 型巨噬細(xì)胞相關(guān)趨化因子，在肺癌中發(fā)揮重要作用。另有研究表明，CXCL8可以通過(guò)促分裂原活化的蛋白激酶（mitogenactivated protein kinase，MAPK）/NF-κB 和JAK 激酶2（Janus kinase 2，JAK2）/STAT3 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑促進(jìn)肺癌侵襲和遷移[27-29]。因此，靶向CXCL8 的療法可以抑制肺癌細(xì)胞的增殖、侵襲和遷移。

2.5 TAM 與促血管生成因子

TAM 通過(guò)產(chǎn)生促血管生成因子[如IL-8、VEGF、尿激酶型纖溶酶原激活物（urokinase-type plasminogen activator，uPA）等]在促進(jìn)血管生成中發(fā)揮關(guān)鍵作用。TAM 的密度與非小細(xì)胞肺癌中的微血管計(jì)數(shù)有關(guān)。缺氧是TME 中TAM 的誘導(dǎo)劑，它可以誘導(dǎo)HIF-1 和HIF-2 的表達(dá)，而HIF-2 可能上調(diào)VEGF的表達(dá)[30-31]。此外，VEGF還是TAM的化學(xué)誘導(dǎo)劑，可形成正反饋通路，促進(jìn)腫瘤血管生成[32]。

3 以TAM 為靶標(biāo)的治療方法

TAM 是腫瘤中白細(xì)胞浸潤(rùn)的主要成分，在肺癌的發(fā)展中具有重要作用，因此可以采用靶向TAM 的方法治療肺癌。第一種策略是抑制巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)，CSF1/集落刺激因子1 受體（colony stimulating factor 1 receptor，CSF1R）和CCL2/CCR2 信號(hào)通路可能誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞募集，因此，阻斷這些信號(hào)通路可能會(huì)減少TAM 浸潤(rùn)，逆轉(zhuǎn)免疫抑制狀態(tài)，而抗CCL2 治療可能會(huì)加重腫瘤轉(zhuǎn)移[33]。第二種策略是阻斷TAM 極化為M2 型，目前很少有信號(hào)成分調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞的極化，包括TLR、STAT6和NF-κB。當(dāng)有這些信號(hào)干預(yù)時(shí)，TAM 將失去替代性活化表型。第三種策略是將TAM 重新還原為M1 型或?qū)2 型轉(zhuǎn)化為M1 型，目前有幾種藥物，如酵母β-葡聚糖免疫調(diào)節(jié)劑（BTH1677）、羥氯喹和塞來(lái)昔布，將M2 型TAM 轉(zhuǎn)換為抗腫瘤表型或類似于M1 型的TAM。第四種策略是降低TAM 分泌的關(guān)鍵細(xì)胞因子的水平，如主要由M2 型TAM 產(chǎn)生的CCL18、CCL22 和MIP-3α[24]。降低或抑制這些細(xì)胞因子的表達(dá)，會(huì)導(dǎo)致TAM介導(dǎo)的促腫瘤能力下降[34]。

上文提供了有希望的治療策略，但是需要注意一些相關(guān)問(wèn)題及不良反應(yīng)，包括特定藥物的遞送效率。納米顆粒或基于納米顆粒的藥物遞送能夠確保藥物到達(dá)腫瘤部位而沒(méi)有脫靶活性，因此在調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞表型方面更加可靠和有效。納米藥物可介導(dǎo)巨噬細(xì)胞極化，從而增加藥物吸收。據(jù)報(bào)道，姜黃素、黃芩苷和人參衍生的納米顆粒在沒(méi)有可辨別毒性的情況下可以促進(jìn)TAM 極化[35-37]。與藥物本身相比，其納米粒子衍生物在全身循環(huán)中顯示出較好的藥代動(dòng)力學(xué)和生物利用度，從而有助于抗腫瘤反應(yīng)[38-39]。此外，在生產(chǎn)納米顆粒的過(guò)程中使用的少數(shù)材料（如TiO2和Ag）可以使巨噬細(xì)胞優(yōu)先朝向M1 表型發(fā)展。

巨噬細(xì)胞在體內(nèi)發(fā)揮著雙重作用，因此，消除或減少巨噬細(xì)胞不是一種合理的方法，相比之下，重塑巨噬細(xì)胞或靶向巨噬細(xì)胞分泌的致瘤細(xì)胞因子或趨化因子可作為治療肺癌的首選策略。

4 小結(jié)與展望

綜上所述，TAM在肺癌的發(fā)生發(fā)展中具有重要作用，其根據(jù)激活方式的不同，既可攻擊腫瘤細(xì)胞而發(fā)揮抗腫瘤免疫作用，也可作為腫瘤促進(jìn)劑引起免疫抑制，它們通過(guò)調(diào)節(jié)腫瘤生長(zhǎng)、獲得性免疫、間質(zhì)形成和血管生成影響腫瘤進(jìn)展和轉(zhuǎn)移。對(duì)于這一系列過(guò)程的發(fā)生機(jī)制，目前已經(jīng)開(kāi)展了大量的相關(guān)研究，但具體的分子機(jī)制尚不明確，仍有待進(jìn)一步探索。因此，需要更深入研究TAM的表型以及與腫瘤細(xì)胞的相互作用機(jī)制，為肺癌的免疫治療提供新的思路，為臨床新藥的研發(fā)提供理論依據(jù)。