巨噬細胞在肺癌轉(zhuǎn)移中的作用*

于盼 周奕陽 羅斌② 許帆 田建輝②③

最新流行病學(xué)數(shù)據(jù)顯示，肺癌的死亡人數(shù)長期高居全球惡性腫瘤首位，而約90%的死亡由轉(zhuǎn)移引起[1]，因此積極防治轉(zhuǎn)移成為改善肺癌患者預(yù)后的關(guān)鍵。隨著免疫檢查點抑制劑的臨床應(yīng)用，晚期肺癌的臨床療效取得突破[2]，調(diào)控機體免疫已經(jīng)成為引領(lǐng)肺癌治療與研究的重要方向。然而肺癌轉(zhuǎn)移的防控效率未得到有效提高，促使腫瘤免疫領(lǐng)域的研究熱點逐漸從適應(yīng)性免疫轉(zhuǎn)向固有免疫[3]。巨噬細胞是固有免疫系統(tǒng)中含量最豐富的免疫細胞之一，具有復(fù)雜的表型和極強的可塑性，參與了肺癌轉(zhuǎn)移的全過程[4]，因此靶向巨噬細胞治療肺癌轉(zhuǎn)移具有極大的潛力和研究價值。

1 巨噬細胞概述

巨噬細胞是機體固有免疫系統(tǒng)中重要的細胞組分，正常組織中的巨噬細胞包括組織駐留巨噬細胞和從外周血中招募的單核巨噬細胞。通常認為，組織駐留巨噬細胞來源于胚胎發(fā)育時期的卵黃囊，如肺-肺泡巨噬細胞，肝臟-庫普弗細胞，腦-小膠質(zhì)細胞等，而單核巨噬細胞的前體是來源于骨髓的單核細胞[5]。組織駐留巨噬細胞大量參與組織的維護和修復(fù)過程，維持環(huán)境穩(wěn)態(tài)，當穩(wěn)態(tài)受到破壞時即從外周血中招募單核巨噬細胞以加速免疫應(yīng)答。有研究發(fā)現(xiàn)，單核巨噬細胞相較于組織駐留巨噬細胞具有更強的免疫效應(yīng)[4]。受周圍環(huán)境因素影響，巨噬細胞可極化為多種亞群，經(jīng)典激活的巨噬細胞（M1）和替代激活的巨噬細胞（M2）是巨噬細胞的兩個主要亞群[6]。M1型巨噬細胞分泌INF-γ、LPS、GM-CSF、TNF、IL-1β、IL-12、IL-18等促炎細胞因子，高表達CD68和MHC-II及CD80和CD86共刺激分子，介導(dǎo)對病原體的抵抗作用。而巨噬細胞在TGF-β、IL-4、IL-10、IL-12、IL-13等細胞因子的刺激下可極化為M2型，高表達CD206，與肺癌的發(fā)生和進展關(guān)系密切[7]。

2 巨噬細胞促進肺癌轉(zhuǎn)移的發(fā)生

巨噬細胞全程參與肺癌轉(zhuǎn)移級聯(lián)過程。腫瘤轉(zhuǎn)移的發(fā)生是一個連續(xù)動態(tài)的過程，包括腫瘤細胞從原發(fā)灶脫落、進入外周循環(huán)成為循環(huán)腫瘤細胞（circulating tumor cells，CTCs）、發(fā)生血管外滲進入靶器官定植成為播散腫瘤細胞（disseminated tumor cells，DTCs）[8]。原發(fā)灶腫瘤細胞可招募巨噬細胞浸潤至腫瘤微環(huán)境成為腫瘤相關(guān)巨噬細胞（tumor associated macrophages，TAMs）[9]。臨床研究發(fā)現(xiàn)，肺癌患者原發(fā)灶中的TAMs浸潤的比例越高，預(yù)后越差[10]，而外周血中CD68+巨噬細胞比例明顯高于健康人群[11]。轉(zhuǎn)移相關(guān)巨噬細胞（metastatic-associated macrophages，MAMs）是近年來新發(fā)現(xiàn)的巨噬細胞群，在腫瘤轉(zhuǎn)移的發(fā)展中具有特定的作用。肺癌原發(fā)灶腫瘤細胞可通過分泌外泌體、整合素、趨化因子等，調(diào)控外周血中的巨噬細胞向靶器官募集，成為MAMs，營造免疫抑制的轉(zhuǎn)移前微環(huán)境（pre-metastatic niche，PMN），有利于靶器官中DTCs的存活和定植[12]。

3 巨噬細胞促進肺癌轉(zhuǎn)移的機制

3.1 腫瘤相關(guān)巨噬細胞促進肺癌侵襲轉(zhuǎn)移

TAMs通常被認為是M2型巨噬細胞，具有抑制免疫應(yīng)答和促進腫瘤血管生成、侵襲、遷移的作用[13]。TAMs表面的CD40可與T淋巴細胞表面的CD40L結(jié)合從而抑制CD8+T細胞的免疫清除作用，減少肺癌細胞凋亡[14]。在低氧微環(huán)境中，原發(fā)灶腫瘤細胞產(chǎn)生的TGF-β、IL-6等細胞因子可將巨噬細胞極化為M2型，而TAMs將上調(diào)VEGF的表達和相關(guān)生長因子的分泌從而誘導(dǎo)血管生成，促進肺癌轉(zhuǎn)移[15]。上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）是腫瘤細胞從基底膜邊界逃逸至周圍基質(zhì)并獲得侵襲能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。肺癌細胞經(jīng)歷EMT后將分泌更多的CCL2，招募并極化TAMs，使其浸潤至腫瘤微環(huán)境中[16]。而TAMs分泌的TGF-β可激活肺癌細胞ERK1/2Fra-1/Slug信號通路，促進其發(fā)生EMT進而導(dǎo)致侵襲轉(zhuǎn)移[17]。

3.2 單核巨噬細胞受肺癌CTCs調(diào)控增強CTCs的侵襲性

CTCs是導(dǎo)致肺癌轉(zhuǎn)移發(fā)生的關(guān)鍵因素，肺癌患者術(shù)后在短期內(nèi)CTCs數(shù)目迅速上升，與遠期復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移有關(guān)[18]。目前關(guān)于CTCs和巨噬細胞的作用機制尚未完全明確。Hamilton等[19]建立了永生化的小細胞肺癌CTCs細胞系BHGc7/10，將其與外周血單核細胞共培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)單核細胞的表型向TAMs的表型改變。此外，肺癌CTCs可招募單核巨噬細胞并形成炎癥特異性腫瘤微球體，表達大量CHI3L1、VEGF和MMP9，從而獲得更強的侵襲性，有利于在靶器官發(fā)生血管外滲[20]?？梢?，肺癌CTCs通過調(diào)控循環(huán)中的單核/巨噬細胞增強了自身的侵襲轉(zhuǎn)移能力。

3.3 轉(zhuǎn)移相關(guān)巨噬細胞促進肺癌轉(zhuǎn)移

肺癌常見的轉(zhuǎn)移部位如肝臟、腦、骨、肺臟等均為血供豐富的器官，含有豐富的單核/巨噬細胞，MAMs是轉(zhuǎn)移性腫瘤微環(huán)境中含量最豐富的免疫細胞之一[21]。在靶器官轉(zhuǎn)移灶形成之前，MAMs已經(jīng)被招募至PMN[22]，以VEGF-1依賴的方式促進新生血管的生成，為DTCs（種子）創(chuàng)造利基環(huán)境（肥沃的土壤）[23]。臨床研究發(fā)現(xiàn)VEGFR1+MAMs亞群可促進肝轉(zhuǎn)移灶血管生成，有望成為預(yù)測肝轉(zhuǎn)移的生物標志物[24]。發(fā)生腦轉(zhuǎn)移時，腫瘤細胞招募的單核細胞將穿透血腦屏障進入腦實質(zhì)，與小膠質(zhì)細胞協(xié)同浸潤轉(zhuǎn)移瘤，促進肺癌腦轉(zhuǎn)移的進展[25]。小鼠的骨髓微環(huán)境有利于DTCs的休眠和存活，在正常的骨微環(huán)境中約半數(shù)以上的巨噬細胞向M2型極化，抑制T淋巴細胞和NK細胞的免疫監(jiān)視和免疫清除作用，協(xié)助腫瘤細胞發(fā)生免疫逃逸，創(chuàng)造了天然的促肺癌轉(zhuǎn)移微環(huán)境[26-27]。在肺轉(zhuǎn)移動物模型中，CCL2招募單核細胞成為MAMs，而MAMs上的CCR2激活后分泌的CCL3將增強MAMs與腫瘤細胞的相互作用，并在CCR1和CCR5的介導(dǎo)下擴大MAMs細胞群數(shù)量[28]。MAMs還可通過TGF-β依賴機制抑制靶器官中自然殺傷細胞（natural killer cell，NK）誘導(dǎo)的腫瘤細胞凋亡，而耗竭MAMs將逆轉(zhuǎn)這一現(xiàn)象[29]。

4 靶向巨噬細胞防治肺癌轉(zhuǎn)移

巨噬細胞參與了肺癌轉(zhuǎn)移的全過程，靶向巨噬細胞防治肺癌轉(zhuǎn)移已成為腫瘤免疫治療的新策略，目前以抑制巨噬細胞增殖、減少巨噬細胞招募、抑制巨噬細胞M2樣極化、抵抗巨噬細胞介導(dǎo)的腫瘤血管生成和免疫抑制等方向的研究正在開展，旨在研發(fā)針對轉(zhuǎn)移的新藥物，目前前期臨床研究取得一定的療效。

4.1 抑制巨噬細胞的增殖

集落刺激因子受體1（colony stimulating factor receptor 1，CSF1）信號對巨噬細胞的存活至關(guān)重要。在肺癌動物模型中，敲除或阻斷CSF1/CSF1R將顯著減少TAMs及MAMs的數(shù)量，證明阻斷巨噬細胞的生存信號是防治肺癌發(fā)生發(fā)展的有效途徑之一[30]。CSFR1抑制劑聯(lián)合免疫治療如pexidartinib聯(lián)合帕博利珠單抗（NCT02452424）、emactuzumab聯(lián)合阿替利珠單抗（NCT02323191）、cabiralizumab聯(lián)合納武利尤單抗（NCT02526017）等均已進入肺癌臨床試驗[31]。

4.2 減少巨噬細胞向腫瘤微環(huán)境及轉(zhuǎn)移前微環(huán)境的招募

大量基礎(chǔ)研究發(fā)現(xiàn)，CCL2-CCR2、CX3CL1-CX3CR1、CCL3-CCR1/CCR5等信號軸促進了TAMs和MAMs分別在腫瘤微環(huán)境（tumor micro-environment，TME）及PMN的募集。采用趨化因子/受體阻斷劑在體外共培養(yǎng)與肺癌轉(zhuǎn)移動物模型中觀察到較好的療效，抑制了巨噬細胞在原發(fā)灶及轉(zhuǎn)移灶的聚集和浸潤[32-33]，為臨床防治肺癌轉(zhuǎn)移的新藥開發(fā)提供了新的思路。

4.3 抑制巨噬細胞的M2樣極化

巨噬細胞的極化狀態(tài)與肺癌轉(zhuǎn)移的發(fā)生和預(yù)后顯著性相關(guān)。黃芪甲甘Ⅳ能夠通過抑制巨噬細胞中AMPKα的活化從而抑制極化，減少小鼠轉(zhuǎn)移灶數(shù)目及瘤體中M2型巨噬細胞的浸潤，達到防治肺癌轉(zhuǎn)移的作用[34]。有研究發(fā)現(xiàn)，酪氨酸激酶抑制劑（tyrosine kinase inhibitor，TKI）吉非替尼和伊馬替尼可通過抑制巨噬細胞M2樣極化關(guān)鍵信號通路STAT6的磷酸化，下調(diào)M2樣表面標志物CD206、CD163和特異性基因Mrc-1、Ym-1、Fizz1、Arg1等的表達，從而抑制其極化的發(fā)生，進而預(yù)防肺癌轉(zhuǎn)移[35-36]。

4.4 抗巨噬細胞介導(dǎo)的腫瘤血管生成

內(nèi)皮抑素是一種內(nèi)源性抗血管生成蛋白，已獲得國家食品藥品監(jiān)督管理局批準，用于非小細胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）患者的抗腫瘤血管生成治療。近年來有研究發(fā)現(xiàn)，內(nèi)皮抑素可通過阻斷p38 MAPK和Erk1/2信號通路抑制TAMs介導(dǎo)的腫瘤血管生成[37]。而內(nèi)皮抑素聯(lián)合長春瑞濱-順鉑可降低NSCLC骨轉(zhuǎn)移患者的毛細血管通透性，提高化療敏感性，延長生存期[38]。

4.5 抗巨噬細胞介導(dǎo)的免疫抑制作用

腫瘤浸潤的巨噬細胞是肺癌中限制CD8+T細胞抗腫瘤免疫反應(yīng)的免疫抑制細胞，其表達的PD-L1可與免疫檢查點受體PD-1、CTLA4結(jié)合，以限制CD8+T細胞的活性。免疫檢查點抑制劑和拮抗免疫抑制表型的小分子化合物可用于阻斷巨噬細胞的免疫抑制作用[39]。如極化的巨噬細胞表達具有膠原結(jié)構(gòu)的巨噬細胞受體（macrophage receptor with collagenous structure，MARCO），并通過釋放IL-37獲得免疫抑制表型，而抗MARCO抗體將恢復(fù)細胞毒性T淋巴細胞（cytotoxic T lymphocyte，CTL）及NK細胞的免疫效應(yīng)功能，下調(diào)調(diào)節(jié)性T細胞（regular T cells，Tregs）的活性，從而減少肺癌轉(zhuǎn)移動物模型的轉(zhuǎn)移灶數(shù)量[40]。

5 結(jié)語與展望

現(xiàn)代腫瘤學(xué)以腫瘤細胞為中心，基于對原發(fā)腫瘤細胞的精準分析制訂治療方案，近年來免疫療法治療晚期肺癌的臨床療效取得突破性進展[41]，使得肺癌的治療思路逐漸從“以瘤為主”向“以人為本”轉(zhuǎn)變。盡管肺癌的基礎(chǔ)與臨床研究進展迅速，然而肺癌的死亡率仍居高不下，其主要原因是缺乏成熟的理論指導(dǎo)肺癌轉(zhuǎn)移的機制研究，因此亟需從理論角度突破肺癌轉(zhuǎn)移防治的困境，進而創(chuàng)新肺癌轉(zhuǎn)移機制研究策略，促進肺癌轉(zhuǎn)移防治療效的提高。田建輝教授在國醫(yī)大師劉嘉湘先生指導(dǎo)下傳承“扶正治癌”學(xué)術(shù)思想精華，創(chuàng)新性構(gòu)建肺癌轉(zhuǎn)移亞臨床核心病機“正虛伏毒”學(xué)說[42]。其中“正虛”泛指免疫逃逸、免疫衰老等免疫功能紊亂；“伏毒”則包括了循環(huán)腫瘤細胞、播散腫瘤細胞、休眠腫瘤細胞等，該學(xué)說認為肺癌轉(zhuǎn)移具有“正勝則伏而不作，正虛則出而為病”的致病特點。巨噬細胞是固有免疫中含量最豐富的免疫細胞之一，參與了肺癌轉(zhuǎn)移全過程，與“正虛伏毒”學(xué)說中“正虛”狀態(tài)密切相關(guān)。

巨噬細胞狀態(tài)異常，尤其是M2型巨噬細胞在TME和PMN中比例上升，是機體內(nèi)環(huán)境免疫功能紊亂的重要表現(xiàn)，極大程度上促進了肺癌轉(zhuǎn)移的發(fā)生發(fā)展，是“正虛”的生物學(xué)基礎(chǔ)之一。巨噬細胞的招募、增殖、極化、血管生成和免疫抑制等皆為肺癌轉(zhuǎn)移的潛在治療靶點，目前國內(nèi)外研究者針對以上機制開展了大量研究，其中CSFR1抑制劑已經(jīng)進入臨床試驗階段，現(xiàn)行的抗血管生成靶向藥物被發(fā)現(xiàn)具有抑制巨噬細胞極化的作用，中藥單體也可作用于巨噬細胞從而發(fā)揮抗肺癌轉(zhuǎn)移的作用。相關(guān)藥物通過不同作用機制可逆轉(zhuǎn)巨噬細胞的促轉(zhuǎn)移作用，促使“免疫正?；?，從而達到抗肺癌轉(zhuǎn)移的作用，是“扶正”現(xiàn)代內(nèi)涵的重要體現(xiàn)。

盡管巨噬細胞在基礎(chǔ)研究中呈現(xiàn)出巨大的治療潛力，但仍缺乏遠期療效證據(jù)，且現(xiàn)存的抗轉(zhuǎn)移研究局限于TAMs，對MAMs的促轉(zhuǎn)移作用機制尚未完全明確。同時靶向TAMs的抗轉(zhuǎn)移治療仍處于抑制原發(fā)灶進展階段的藥物開發(fā)，對與外周循環(huán)中的CTCs和靶器官中的DTCs作用的巨噬細胞尚未采取干預(yù)措施。在“正虛伏毒”學(xué)說指導(dǎo)下，本課題組已率先建立世界首株人肺腺癌循環(huán)腫瘤細胞系（CTC-TJH-01）[43]，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了肺癌轉(zhuǎn)移特異性研究平臺[44]，發(fā)現(xiàn)扶正中藥具有干預(yù)肺癌轉(zhuǎn)移前微環(huán)境及下調(diào)轉(zhuǎn)移灶中M2型巨噬細胞浸潤的作用[45]。基于該平臺深入挖掘巨噬細胞與CTCs、DTCS間的相互作用機制，將為肺癌轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵靶點和新藥研發(fā)提供思路，以期突破肺癌轉(zhuǎn)移療效提高瓶頸，豐富中醫(yī)藥“扶正”的現(xiàn)代生物學(xué)內(nèi)涵，促進中西醫(yī)融合貫通。