腫瘤相關巨噬細胞在胃癌中的作用研究進展

石 楓，陳希琦，許振國，周永坤

胃癌是全球最常見的惡性腫瘤之一，是癌癥相關死亡的主要原因之一[1]。近年來，腫瘤微環(huán)境（tumor microenvironment，TME）內的免疫細胞逐漸成為胃癌研究的熱點。TME由免疫細胞、細胞外基質、廣泛的血管網(wǎng)絡及可溶性物質等組成，共同構成了一個復雜的網(wǎng)絡，在胃癌發(fā)生、發(fā)展過程起著重要作用[2]。存在于TME中的巨噬細胞，被稱為腫瘤相關巨噬細胞（tumor-associated macrophage，TAM），TAM影響著胃癌發(fā)生、發(fā)展，并影響胃癌患者預后[3]。因此，深入了解TAM對胃癌患者的診斷、治療和預后等方面有著重要意義。

1 TAM的生物學特點

巨噬細胞主要來源于骨髓的幼稚單核細胞，是先天免疫反應的重要參與者[4]，它被募集到腫瘤組織后，在特定的細胞因子和炎癥介質的刺激下最終分化為TAM。TAM傳統(tǒng)上被分為兩種亞型：M1型和M2型[5]，前者發(fā)揮促炎和腫瘤殺傷作用，后者發(fā)揮抗炎和促腫瘤作用[6]。

M1型能夠被干擾素-γ、脂多糖等物質激活，可產(chǎn)生白細胞介素（IL）-1β、IL-1α、IL-12等細胞因子，不但具有捕獲、吞噬和溶解細胞的能力，還可表達主要組織相容性復合物II （major histocompatibility complex, MHC-II），具有清除病原體感染、抗腫瘤等功能。糖酵解途徑是M1型的主要代謝方式，代謝過程中可產(chǎn)生檸檬酸等物質，可增強對T細胞的聚集能力、降低腫瘤細胞的運動潛力，也可以通過釋放促炎細胞因子和發(fā)揮細胞毒活性抑制腫瘤生長[7]。M2型主要被IL-4、IL-13、IL-10等物質激活，可促進腫瘤血管生成、參與腫瘤基質的重塑、促進腫瘤增殖、侵襲及轉移等[8]。M2型的氧化磷酸化能力增強，而糖酵解途徑代謝能力降低，胃癌組織內M2型較多的患者預后差[9]。

巨噬細胞被何種TAM激活，與胃癌分期等因素有著密切的關系，如核因子κB（nuclear factor kappa-B，NF-κB），在胃癌的早期階段可使巨噬細胞極化為M1型，在胃癌的進展期，由于NF-κB大多存在功能缺陷，會使巨噬細胞向M2型轉化[10]。此外，越來越多的證據(jù)表明：巨噬細胞可以表達重疊的M1型和M2型基因[11]，有研究者認為M1型與M2型之間的轉換是動態(tài)的，而M1型與M2型是動態(tài)變化中的TAM的兩個極端[12]。

2 TAM在腫瘤中的分布特點及潛在影響

研究發(fā)現(xiàn)胃癌TME中往往存在大量的TAM浸潤，根據(jù)TAM和癌細胞之間的空間位置關系，TAM在腫瘤微環(huán)境中有3個典型的分布位置：腫瘤中心、浸潤前沿以及腫瘤間質。出現(xiàn)在浸潤前沿的TAM比例多，其原因可能是由于調亡的腫瘤細胞、壞死的細胞碎片成分對其吸引而形成的[13]。腫瘤細胞為了維持高增殖率所需的能量較多，導致癌灶出現(xiàn)缺氧環(huán)境，環(huán)境缺氧時內皮素-2（endothelin-2， ET-2）和血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）會出現(xiàn)表達上調，這都會導致TAM在缺氧部位聚集，此外，缺氧會降低TAM的哺乳動物雷帕霉素靶蛋白活性，這不僅抑制 M1 型的分化和腫瘤功能[14]，而且會進一步促進巨噬細胞向M2型極化[15]，其分布模式可能是胃癌的獨立預后因素[16]。

3 TAM與胃癌血管生成、侵襲和轉移

癌灶內微血管密度越高則越有利于癌細胞生長和轉移，導致侵襲性增強。胃癌腫瘤血管本身常常會形成一個廣泛的網(wǎng)絡，以支撐其提供營養(yǎng)、能量支持的通路，但這也為腫瘤細胞擴散及轉移提供了一個快捷途經(jīng)。研究發(fā)現(xiàn)胃癌腫瘤組織內的TAM可促進胃癌血管的生成[17]，而且TAM所表達的血管生成素-2及其酪氨酸受體Tie-2可刺激癌灶無血管區(qū)和壞死組織周圍缺氧區(qū)域的血管生成、增殖、遷移、黏附和癌細胞擴散[18]。癌灶的缺氧狀態(tài)還會激活低氧誘導因子（hypoxia-inducible factor-1，HIF-1）的表達，維持較高的VEGF水平以利于血管的生成[19]。此外，TAM 也能通過產(chǎn)生基質金屬蛋白酶（matrix metalloprotein，MMP）促進血管生成[20]。因此，在腫瘤的治療上，若能抑制TAM釋放VEGF，就可以抑制病理性的血管生成，從而可抑制腫瘤的生長。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了多種對抗VEGF的治療成分，包括抗體、核酶和小分子抑制劑，并取得了較好的治療效果[21]。

TAM分泌的MMP不但可以降解及破壞細胞外基質及血管基底膜，促進腫瘤侵襲和轉移[22]，還可以通過誘導上皮-間充質轉化促進胃癌轉移[23]。M2巨噬細胞分泌的幾丁質酶3樣蛋白1可通過與胃癌細胞質膜上的IL-13受體-α2相互作用而發(fā)揮作用，以促進胃癌細胞的轉移[24]。鈣調蛋白2 （calmodulin 2， CALM2）可通過調節(jié)JAK2/STAT3/HIF-1/VEGFA軸，增強M2的極化，從而促進胃癌細胞的轉移[25]。此外，TAM還可促進胃癌細胞的淋巴轉移[26]。

4 TAM與腫瘤免疫逃逸

TAM在腫瘤免疫抑制中起著重要的作用。人體為了誘導有效的抗腫瘤反應，抗原被樹突狀細胞攝取并呈遞給CD8+T細胞，由其對腫瘤細胞進行識別和殺傷，而TAM可以通過抑制血清趨化因子配體9（ chemokine ligand 9，CXCL9）等來抑制CD8+T細胞向TME的募集，最終抑制抗腫瘤免疫功能，介導免疫逃逸[27]。

TAM還可以釋放促炎細胞因子腫瘤壞死因子（TNF）-α和IL-6誘導腫瘤細胞表達程序性死亡配體1（programmed death ligand1，PD-L1），這不但可以促進胃癌細胞的增殖，還可幫助腫瘤細胞逃避細胞毒性T淋巴細胞的殺傷[28]。胃癌TAM中存在脂質積累，而脂質的積聚會促使TAM呈M2型極化。這一方面降低了TAM對腫瘤細胞的吞噬能力；另一方面，脂質還可誘導TAM上調PD-L1的表達，從而促進其免疫抑制作用[29]。

5 TAM與胃癌靶向治療

TAM具有高度的可塑性，在TME改變或使用治療藥物干預時可以發(fā)生轉化。隨著對TAM研究的逐漸深入，TAM已成為開發(fā)新的胃癌治療方法的一個有希望的靶點。目前TAM的靶向治療策略主要分為3類：1）抑制TAM募集；2）耗竭TAM；3）重新編程TAM抑制腫瘤進展。

5.1 抑制TAM募集 趨化因子配體2由TME中的單核細胞、腫瘤細胞和基質細胞釋放，其受體趨化因子受體2 （chemokine receptor2，CCLR2）不但在巨噬細胞募集中發(fā)揮了重要作用[30]，還可增強TAM的促腫瘤反應[31]。越來越多的證據(jù)表明，用特定的單克隆抗體抑制CCLR2，可以通過抑制TAM的募集來延緩腫瘤的進展和轉移，相關的治療藥物正在進行臨床試驗[12]。此外，CXC基序趨化因子配體12（CXC chemokine ligand 12，CXCL12）是一種可誘導單核細胞轉化為M2型的趨化因子，當阻斷CXCL12受體時可顯著降低M2型親腫瘤巨噬細胞的趨化性，使巨噬細胞在腫瘤中遷移、聚集和存活的功能降低[32]。

5.2 耗竭TAM 研究顯示，誘導TAM凋亡可以有效耗竭TAM細胞。如集落刺激因子1（colonystimulating factor 1，CSF-1）在單核巨噬細胞系統(tǒng)的成熟、分化和存活過程中起著至關重要的作用，CSF-1/CSF-1R軸是TAM生存所必需的一個信號通路，已成為腫瘤治療的一個很有前途的治療靶點。阻斷抑制巨噬細胞生存所需的CSF-1/CSF-1R軸可導致大量TAM凋亡[33]，這種耗盡TAM的策略在改善晚期癌癥患者的預后方面具有巨大的潛力[34]。

5.3 重新編程TAM 由于TAM具有高度的可塑性，因此，可通過改變TAM表面的分子特征來激活其抗腫瘤功能。如整合素相關蛋白CD47是一種腫瘤細胞上普遍表達的信號，TAM表面的信號調節(jié)蛋白α（signal regulatory protein α，SIRPα）是識別CD47的受體，當二者結合，可防止腫瘤細胞吞噬[35]。因此，用抗CD47抗體及抗SIRPα抗體雙特異性試劑阻斷CD47-SIRPα軸，可以恢復TAM對腫瘤細胞的吞噬功能、激活抗腫瘤免疫反應[36]。槐定堿可通過上調腫瘤患者IL-12α和TNF-α促進胃癌TAM向M1型極化并抑制其向M2型極化，因此槐定堿可能是一種候選的胃癌治療藥物，提示中醫(yī)藥對胃癌治療的潛在價值[37]。

綜上所述，TAM靶向治療是對胃癌治療策略的重要補充，但需注意到巨噬細胞過度耗竭帶來的潛在風險。故臨床研究還應該評估TAM靶向藥物的劑量和持續(xù)時間，并設計個性化治療方案，幫助患者選擇合適的治療藥物，減少耐藥和不良反應，提高治療的針對性。

6 TAM與胃癌化療耐藥

胃癌細胞耐藥性的產(chǎn)生是導致胃癌復發(fā)和患者死亡的重要原因，TAM在胃癌細胞耐藥性的產(chǎn)生中同樣起到了重要的調控作用。Yu等[38]研究發(fā)現(xiàn)：常用的化療藥物5-FU接觸胃癌癌灶后，胃癌細胞中HIF-1α可被5-FU激活，促進胃癌細胞分泌IL-3，不但可促使巨噬細胞極化為M2型，還可激活JAK1/STAT3信號通路的磷酸化，促進5-FU的耐藥性出現(xiàn)。微小RNA21可直接從M2轉移到胃癌細胞中，通過下調PTEN的表達、抑制細胞凋亡及增強PI3K/AKT信號通路的激活而導致胃癌細胞對順鉑的耐藥[39]。目前很多TAM在靶向治療耐藥中的關鍵機制仍不完全清楚，需要行更多的相關研究。

7 展望和總結

目前在TAM的研究領域，動物來源的TAM多選用小鼠腹腔巨噬細胞（peritoneal macrophage，PM）和小鼠骨髓源巨噬細胞（bone marrow derived macrophages，BMDM），兩種方式所獲取的原代細胞特點各異：BMDM體外增殖潛能高于PM，而PM卻呈現(xiàn)出M1表型特征及較強的吞噬能力[40]。而實驗用人類TAM主要采用腫瘤衍生細胞系（如THP-1細胞）和原代細胞，主要包括外周血單核細胞（peripheral blood mononuclear cell，PBMC）及單核細胞源性巨噬細胞（human-monocyte derived macrophages，HMDM）。由于前者往往存在核型異常及表型成熟差，故大都不能進行特定基因型的研究，而HMDM是處于終末分化階段的細胞，增殖能力較差[41]，其應用范圍受到一定限制。近些年發(fā)展起來的誘導多能干細胞（induced pluripotent stem cells，iPSCs）技術獲取的誘導多能干細胞來源的巨噬細胞（induced pluripotent stem cell-derived macrophages，IPSDM） 不但核型正常、基因型穩(wěn)定，iPSCs技術可以對人和動物細胞來源的原代巨噬細胞進行基因編輯，能自動化大量穩(wěn)定生產(chǎn)IPSDM[42]，這不但能降低研究成本，也為進一步研究TAM和胃癌的免疫治療等提供了良好的工具。隨著以TAM為靶細胞的抗腫瘤治療技術的不斷進步，新的TAM研究成果將逐步進入臨床領域，為胃癌患者的個體化治療提供新的治療手段，這將最大程度上使胃癌患者受益，改善患者預后情況。