腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞在非黑色素瘤皮膚癌中的研究進(jìn)展*

曹青 綜述 岑瑛 陳俊杰 審校

(四川大學(xué)華西醫(yī)院美容整形燒傷科，四川 成都 610041)

皮膚癌是白種人中最常見(jiàn)的癌癥之一，占所有診斷癌癥的4%～5%，并且有上升趨勢(shì)[1]。皮膚癌大致分為兩類:非黑色素瘤皮膚癌(Non melanoma skin Cancer，NMSC)和黑色素瘤。最常見(jiàn)的NMSC是基底細(xì)胞癌(Basal cell carcinoma，BCC) 、鱗狀細(xì)胞癌(Squamous cell carcinoma，SCC)和光化性角化病(Actinic Keratosis，AK)[2]，其中BCC和SCC分別占NMSC的70%和25%[3]，在早期診斷并積極治療情況下NMSC的預(yù)后良好，通常來(lái)說(shuō)BCC惡性程度較低，局部侵襲、組織破壞和復(fù)發(fā)的能力有限；CSCC更容易發(fā)生轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移率為0.1%～9.9%，占 NMSC 死亡人數(shù)的 75%[4]。目前隨著腫瘤微環(huán)境研究深入，“種子”與“土壤”學(xué)說(shuō)為人們認(rèn)識(shí)腫瘤發(fā)生發(fā)展提供新的視角，因此研究腫瘤微環(huán)境中重要組成部分之腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞以及巨噬細(xì)胞在腫瘤發(fā)展中的作用機(jī)制顯得尤為重要。

1 巨噬細(xì)胞的起源、分化及招募

巨噬細(xì)胞(Macrophages)源于單核細(xì)胞，是一種位于組織內(nèi)的白血球[5]。屬于單核吞噬系統(tǒng)(Mononuclear Phagocytic system，MPS)的一部分，是一組發(fā)揮作用的終末分化細(xì)胞，巨噬細(xì)胞在維持組織穩(wěn)態(tài)，抵抗炎癥和抗感染中起關(guān)鍵作用。在經(jīng)典的巨噬細(xì)胞發(fā)育模型中，骨髓內(nèi)的造血干細(xì)胞產(chǎn)生髓系祖細(xì)胞，通過(guò)循序漸進(jìn)的分化最終成為循環(huán)的單核細(xì)胞。單核細(xì)胞有兩種亞型，炎癥單核細(xì)胞介導(dǎo)血管外炎癥反應(yīng)，巡邏單核細(xì)胞負(fù)責(zé)清除血管內(nèi)受損細(xì)胞和碎片。單核細(xì)胞經(jīng)內(nèi)皮外滲進(jìn)入組織后，可分化為巨噬細(xì)胞[6]。腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(Tumour-associated macrophages，TAMs)則是指在腫瘤微環(huán)境中，經(jīng)由腫瘤細(xì)胞相關(guān)因子的刺激促使單核細(xì)胞形成與腫瘤發(fā)生發(fā)展有著密切聯(lián)系的巨噬細(xì)胞，它在腫瘤微環(huán)境中具有相對(duì)較為復(fù)雜的功能，可以借助分泌相關(guān)因子抑制免疫應(yīng)答；還能夠依靠淋巴管和腫瘤血管生成方式的不同去影響腫瘤的侵襲、增殖、轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)歸等能力。正因如此，臨床對(duì)其在腫瘤免疫中的作用得到臨床越來(lái)越多的重視[7-8]。經(jīng)相關(guān)臨床實(shí)驗(yàn)證實(shí)，TAMs在腫瘤發(fā)生和發(fā)展中具有重要的作用，其促癌作用也逐漸成為臨床研究的重點(diǎn)[9]。巨噬細(xì)胞極易被腫瘤細(xì)胞招募至此種炎癥系統(tǒng)中演變成TAMs，并參與腫瘤發(fā)生和發(fā)展的整個(gè)過(guò)程，因此可將其視為腫瘤微環(huán)境的特殊組成部分，同時(shí)憑借其特定的調(diào)節(jié)方式參與細(xì)胞的侵襲、增殖和轉(zhuǎn)移[10-11]。TAMs能在不同的腫瘤微環(huán)境條件下極化為兩種功能不同的亞型[12]，例如在IFN-γ、微生物產(chǎn)物(如脂多糖)或GM-CSF激活條件下分化為M1巨噬細(xì)胞，M1巨噬細(xì)胞能抑制腫瘤[13]，同時(shí)能分泌高水平的促炎細(xì)胞因子，如白細(xì)胞介素-12 (IL-12)，IL-1，IL-23，腫瘤壞死因子α (TNFα)和基質(zhì)細(xì)胞來(lái)源因子1α (SDF1α)[14 ]。相反，在IL-4、IL-13、IL-10和M-CSF/CSF-1激活條件下分化為M2巨噬細(xì)胞，M2巨噬細(xì)胞產(chǎn)生IL-1β、IL10、基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β (TGF-β)和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)。在腫瘤微環(huán)境中，M2型TAM具有促進(jìn)腫瘤血管及周圍淋巴管形成生成，促進(jìn)機(jī)體組織重建和損傷修復(fù)，以及促進(jìn)腫瘤發(fā)生發(fā)展等功能[15]。因此TAMs傾向認(rèn)為是M2樣表型，相關(guān)研究表明，TAMs是由多個(gè)具有重疊特征的不同極化狀態(tài)巨噬細(xì)胞群體組成[16-17]，并且兩者在不同的刺激條件下彼此的表型和功能又可以相互轉(zhuǎn)化[18]。因此，為了進(jìn)一步區(qū)分巨噬細(xì)胞的不同極化狀態(tài)，也有人將M2巨噬細(xì)胞分為M2a(由IL-4或IL-13誘導(dǎo))、M2b(由免疫復(fù)合物結(jié)合IL-1b或LPS誘導(dǎo))、M2c(由IL-10、TGFb或糖皮質(zhì)激素誘導(dǎo))和M2d(傳統(tǒng)的M2巨噬細(xì)胞，發(fā)揮免疫抑制作用)[19-20]。

2 巨噬細(xì)胞在腫瘤中的作用機(jī)制

2.1 M1腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞抑制腫瘤機(jī)制 一般認(rèn)為，M1型巨噬細(xì)胞具有促炎抗腫瘤作用，M1型巨噬細(xì)胞能夠識(shí)別腫瘤細(xì)胞并通過(guò)免疫機(jī)制殺死腫瘤細(xì)胞，研究發(fā)現(xiàn)M1型巨噬細(xì)胞是通過(guò)以下兩種機(jī)制來(lái)殺傷腫瘤細(xì)胞：M1型巨噬細(xì)胞直接介導(dǎo)細(xì)胞毒性殺死腫瘤細(xì)胞，相關(guān)研究表明，巨噬細(xì)胞釋放活性氧(ROS)和NO等殺傷腫瘤分子，對(duì)腫瘤細(xì)胞具有細(xì)胞毒性作用[21]。另一種機(jī)制是抗體依賴細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒性(ADCC)殺死腫瘤細(xì)胞[22]。

2.2 M2巨噬細(xì)胞促進(jìn)血管生成 經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)[23]，血管的生成是實(shí)體瘤生長(zhǎng)的基礎(chǔ)，不僅存在于腫瘤生長(zhǎng)的每個(gè)時(shí)期，還可以通過(guò)新生的血管達(dá)到遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的目的。血管生成是癌癥和癌癥間質(zhì)細(xì)胞作為轉(zhuǎn)移性疾病的先決條件[24]。它需要基底膜的降解以及內(nèi)皮細(xì)胞的增殖和遷移。TAMs廣泛參與血管生成過(guò)程的每個(gè)步驟:通過(guò)基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)和組織蛋白酶的產(chǎn)生來(lái)降解基底膜[25]；促血管生成生長(zhǎng)因子如VEGF、PDGF、堿性FGF (bFGF)和趨化因子CCL2和CXCL8的分泌，這些因子不僅提供維持癌細(xì)胞生長(zhǎng)所需的血管網(wǎng)絡(luò)，而且促進(jìn)腫瘤的傳播[26]。此外，基質(zhì)金屬蛋白酶降解腫瘤細(xì)胞周圍的組織基質(zhì)，釋放肝素結(jié)合生長(zhǎng)因子，如VEGF-A，以進(jìn)一步支持血管生成。最后，VEGFA和CCL2也作為單核細(xì)胞募集的強(qiáng)趨化因子，它們的表達(dá)與人浸潤(rùn)性導(dǎo)管乳腺癌中TAMs的增加和腫瘤血管化水平高呈正相關(guān)[27]。因此，TAMs是癌細(xì)胞擴(kuò)增血管生成的一種間接機(jī)制，與腫瘤來(lái)源的血管生成因子共同促進(jìn)腫瘤新生血管的形成。

2.3 TAMs促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移 腫瘤的轉(zhuǎn)移主要是指腫瘤細(xì)胞由原發(fā)部位逃逸后，經(jīng)過(guò)淋巴管道、體腔或血液循環(huán)等方式在其他部位繼續(xù)生長(zhǎng)的過(guò)程，大致可分為三個(gè)步驟，由原發(fā)部位脫落—脈管內(nèi)的入侵或外滲—轉(zhuǎn)移區(qū)域的適應(yīng)性生長(zhǎng)[28]。經(jīng)研究證實(shí)[29]，在上述的每個(gè)階段TAMs均參與其中。目前相關(guān)研究表明，腫瘤轉(zhuǎn)移的最主要的原因是腫瘤組織內(nèi)皮細(xì)胞基底膜的降解和損傷。臨床上腫瘤轉(zhuǎn)移也是腫瘤治療預(yù)后不良的重要表現(xiàn)。有報(bào)道稱活化的TAMs通過(guò)產(chǎn)生可溶性因子直接促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移[30]。M2腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞在腫瘤微環(huán)境中能有效分泌基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)、組織蛋白酶、絲氨酸蛋白酶酶類因子，它們能破壞內(nèi)皮細(xì)胞的基質(zhì)膜并且分解細(xì)胞外基質(zhì)中的各種膠原蛋白等成分，從而幫助腫瘤細(xì)胞和腫瘤間質(zhì)細(xì)胞遷徙轉(zhuǎn)移[31-32]。上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)也是腫瘤轉(zhuǎn)移侵襲的基礎(chǔ)[33]。這一轉(zhuǎn)化過(guò)程賦予了腫瘤細(xì)胞的干細(xì)胞特性，并使腫瘤獲得了遷移侵襲的能力[34]。此外，腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生的細(xì)胞因子也能有效影響TAMs的分化狀態(tài)，從而在EMT與TAMs之間形成正反饋回路[35]。何楠等[36]研究發(fā)現(xiàn)，TAMs對(duì)胃癌患患者腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移，可直接通過(guò)激活TGF-β/BMPs、TNF-α/Wnt、Wnt/β-連環(huán)蛋白(β-catenin)和IL-6/STAT3/IRF4等多條信號(hào)通路來(lái)完成。

2.4 M2巨噬細(xì)胞促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖和侵襲 腫瘤細(xì)胞增殖與TAMs浸潤(rùn)密切相關(guān)。腫瘤微環(huán)境中的蛋白酶主要來(lái)源于TAMs的產(chǎn)生，其破壞細(xì)胞外基質(zhì)促進(jìn)腫瘤侵襲。隨著TAMs衍生表皮生長(zhǎng)因子(EGF)的激活，乳腺癌中癌細(xì)胞侵襲形成和基質(zhì)降解增加[37]。研究表明，TAMs可以表達(dá)多種刺激腫瘤細(xì)胞增殖和有利于腫瘤細(xì)胞存活的細(xì)胞因子，血小板源性生長(zhǎng)因子(PDGF)、包括上皮生長(zhǎng)因子(EGF)、血小板源性生長(zhǎng)因子(PDGF)、TGF-b1和因子受體家族上皮生長(zhǎng)配體(EGFR)和堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(BFGF)[38]?？傊?，TAMs是腫瘤組織中EGF分泌的重要細(xì)胞來(lái)源[39]。研究還表明，TAMs與肌成纖維細(xì)胞之間構(gòu)成CCL5和CCL18的正反饋回路，驅(qū)動(dòng)葉狀腫瘤(PT)的惡性侵襲。CCL5與CCR5結(jié)合，激活A(yù)KT信號(hào)來(lái)招募和重新極化TAMs。TAMs釋放CCL18，通過(guò)將間充質(zhì)成纖維細(xì)胞分化為肌成纖維細(xì)胞，進(jìn)一步誘導(dǎo)惡性PTs侵襲，導(dǎo)致PTs惡性[40]。

2.5 TAMs的免疫調(diào)節(jié) TAMs可調(diào)節(jié)T細(xì)胞和NK細(xì)胞對(duì)腫瘤細(xì)胞的殺傷作用。M1巨噬細(xì)胞增加了纖維化肝中總NK細(xì)胞和活化NK細(xì)胞的數(shù)量，釋放凋亡誘導(dǎo)配體(TRAIL)，誘導(dǎo)HSC凋亡[41]。此外TAMs還可以通過(guò)精氨酸酶1、iNOS、氧自由基或氮類代謝l -精氨酸來(lái)直接抑制CD8+ T細(xì)胞增殖[42-44]。此外，TAMs通過(guò)CCL22招募Treg，進(jìn)一步抑制T細(xì)胞的抗腫瘤免疫反應(yīng)[45]。條件性TAMs消融術(shù)通過(guò)降低異種移植小鼠的CCL20水平，阻斷Treg細(xì)胞募集并抑制腫瘤生長(zhǎng)[46]。腫瘤部位的炎癥反應(yīng)可以促進(jìn)腫瘤的生長(zhǎng)和進(jìn)展，炎癥和免疫逃避被認(rèn)為是癌癥的特征。據(jù)報(bào)道，TAMs還可促進(jìn)癌癥相關(guān)炎癥，通過(guò)炎癥性Th亞群(如TFH)的產(chǎn)生導(dǎo)致腫瘤發(fā)生[47]。

3 巨噬細(xì)胞在皮膚鱗狀細(xì)胞癌中的相關(guān)研究

在腫瘤發(fā)生發(fā)展中，TAMs釋放多種有利于癌變的因子，如血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)-C、基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)，特別是MMP9、MMP10和MMP11。腫瘤炎性浸潤(rùn)中大量巨噬細(xì)胞促進(jìn)促炎細(xì)胞的表達(dá)，促炎細(xì)胞釋放刺激腫瘤生長(zhǎng)和血管生成的細(xì)胞因子[48-49]。相關(guān)研究表明，M2型TAMs密集浸潤(rùn)到淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，提示巨噬細(xì)胞可能通過(guò)吸引腫瘤細(xì)胞參與SCC轉(zhuǎn)移[50-51]。最近研究表明，TAMs的炎癥浸潤(rùn)可能與更晚期的頭頸部鱗狀細(xì)胞癌(HNSCC)相關(guān)，并且是淋巴結(jié)是否發(fā)生轉(zhuǎn)移的一個(gè)有效判斷因子[52]。SCC中一般都可以檢測(cè)到TAM高表達(dá)的精氨酸酶1，在腫瘤微環(huán)境中，精氨酸酶1可使L-精氨酸分解為L(zhǎng)-鳥(niǎo)氨酸和尿素，從而導(dǎo)致腫瘤微環(huán)境中的L-精氨酸缺乏，并且通過(guò)降低T細(xì)胞抗原受體介導(dǎo)的CD3-z&鏈的表達(dá)，從而抑制T細(xì)胞活性[53-54]。在頭頸鱗狀細(xì)胞癌中，TAMs衍生的EGF上調(diào)癌細(xì)胞CCL2的表達(dá)，進(jìn)而招募更多炎癥單核細(xì)胞，誘導(dǎo)它們成為M2樣巨噬細(xì)胞，從而在頭頸鱗狀細(xì)胞癌中形成正反饋旁分泌環(huán)[55]。HNSCC可通過(guò)TGF-β1/TβRII/Smad3信號(hào)通路誘導(dǎo)TAMs產(chǎn)生VEGF，從而形成癌細(xì)胞與TAMs之間的正反饋循環(huán)[56]。巨噬細(xì)胞的消融抑制了頭頸部鱗狀細(xì)胞癌腫瘤細(xì)胞的侵襲、血管生成和轉(zhuǎn)移[57-58]?？谇击[狀細(xì)胞癌(OSCC)與TAMs研究中，Hu等人使用了CD68(一種泛巨噬細(xì)胞標(biāo)記物)和CD163(一種m2型巨噬細(xì)胞標(biāo)記物)標(biāo)記物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢測(cè)，結(jié)果提示TAMs豐富的浸潤(rùn)與(OSCC)不良預(yù)后相關(guān)[59]。在馮穩(wěn)等[60]的研究也發(fā)現(xiàn)，TAMs在食管癌患者臨床病理過(guò)程中，其浸潤(rùn)數(shù)量與臨床分期、浸潤(rùn)深度以及淋巴轉(zhuǎn)移之間有著密切的聯(lián)系. 夏易曼娜等[61]研究發(fā)現(xiàn)，TAMs與上皮性卵巢癌的發(fā)展、療效以及預(yù)后情況之間有著密切的聯(lián)系。吳奇勇等[62]研究中，采用免疫組化方法分析肺癌組織中巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)情況，分別采用CCK-8法和Transwell法檢測(cè)單核巨噬細(xì)胞系THP-1對(duì)肺癌細(xì)胞系A(chǔ)549細(xì)胞影響時(shí)發(fā)現(xiàn)TAMs在肺癌組織中的浸潤(rùn)數(shù)多于癌旁組織，可通過(guò)激活誘導(dǎo)的TAMs細(xì)胞促進(jìn)A549細(xì)胞的增殖和侵襲，故而可用TAMs浸潤(rùn)深度預(yù)測(cè)患者的預(yù)后情況。

4 巨噬細(xì)胞在皮膚基底細(xì)胞癌中的相關(guān)研究

在動(dòng)物模型中，Konig等[63]用clodrolip(一種吞噬細(xì)胞抑制劑)治療BCC小鼠，并報(bào)道皮膚巨噬細(xì)胞和樹(shù)突狀細(xì)胞數(shù)量的減少促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)。成纖維細(xì)胞密度也較低，這可以通過(guò)巨噬細(xì)胞數(shù)量減少來(lái)解釋，巨噬細(xì)胞在成纖維細(xì)胞增殖中起作用。Tjiu等[64]在BCC相關(guān)實(shí)驗(yàn)中報(bào)道了TAMs的數(shù)量與腫瘤厚度、血管生成和COX-2表達(dá)呈正相關(guān)，BCC細(xì)胞與M2 TAMs共培養(yǎng)導(dǎo)致BCC細(xì)胞中COX-2表達(dá)增加，導(dǎo)致腫瘤進(jìn)展和侵襲。然而，Kaiser等[65]的研究表明，TAMs的數(shù)量及其特異性亞型與BCC的浸潤(rùn)行為無(wú)關(guān)。Padoveze等[66]分析了術(shù)后復(fù)發(fā)性基底細(xì)胞癌和非復(fù)發(fā)性基底細(xì)胞癌的TAMs值是否存在差異，結(jié)果顯示無(wú)相關(guān)性。

5 腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞靶向治療

5.1 抑制TAMs向腫瘤組織的招募 TAM 可以產(chǎn)生趨化因子，將免疫抑制細(xì)胞直接募集到腫瘤微環(huán)境中。 其中，CC趨化因子2(CCL2)是一種促進(jìn)單核細(xì)胞募集到腫瘤組織中的細(xì)胞因子。 它存在于 CCL2 陽(yáng)性黑色素瘤中，分子抑制劑 Bindarit 可以顯著抑制巨噬細(xì)胞募集和腫瘤生長(zhǎng)[67]。Young 等[68]報(bào)道 TAM 分泌的 IL-1β 刺激成纖維細(xì)胞產(chǎn)生 CXC 趨化因子受體 (CXCR2) 配體，該配體將骨髓來(lái)源的抑制細(xì)胞募集到腫瘤部位并起關(guān)鍵作用。

5.2 阻斷M2型TAMs極化及M2型向M1型TAMs再極化 研究表明，體內(nèi)外的許多因素能有效誘導(dǎo)或者抑制巨噬細(xì)胞向M1型或M2型方向極化。通過(guò)利用相關(guān)的條件定向地誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞的極化，可以為腫瘤等疾病的治療和預(yù)防提供新的思路。在一定濃度的IL-23處理后，模型的各種指標(biāo)均顯示M2型巨噬細(xì)胞向M1型巨噬細(xì)胞極化，此干預(yù)措施能有效抑制腫瘤細(xì)胞的浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移[69]。豬苓多糖屬于多糖類物質(zhì)，能夠使M2型巨噬細(xì)胞逆轉(zhuǎn)為M1型巨噬細(xì)胞，提高巨噬細(xì)胞的腫瘤免疫功能，主要是因?yàn)樨i苓多糖能夠提高CD206、CD16/32的陽(yáng)性表達(dá)率和相關(guān)炎性分子的表達(dá)[70]。

6 小結(jié)與展望

本文主要對(duì)TAMs在皮膚鱗狀細(xì)胞癌及基底細(xì)胞癌中的作用機(jī)制以及靶向治療進(jìn)行相關(guān)綜述。以更好認(rèn)識(shí)巨噬細(xì)胞在皮膚鱗狀細(xì)胞癌及基底細(xì)胞癌中的發(fā)生發(fā)展規(guī)律，為臨床治療提供更多理論依據(jù)。然而目前對(duì)腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞研究不夠深入，相關(guān)促進(jìn)血管形成及腫瘤轉(zhuǎn)移機(jī)制不完全明確，相信隨著研究的深入，人們能夠更深刻認(rèn)識(shí)皮膚鱗狀細(xì)胞癌和基底細(xì)胞癌與巨噬細(xì)胞之間的關(guān)系，從而更好指導(dǎo)臨床治療。