腫瘤相關巨噬細胞在腫瘤浸潤轉移過程中的作用

陳 勇，廖子君，徐 瑞

（西安醫學院，陜西 西安710068）

眾所周知，腫瘤轉移是腫瘤相關死亡的主要原因。PAGET［1］在1989年提出的“種子-土壤”學說，使人們認識到腫瘤微環境（tumor microenvironment，TME）在腫瘤轉移過程中起到至關重要的作用。腫瘤微環境是指腫瘤細胞與其周圍環境所組成的復雜的、高度異質性的、且隨著腫瘤發展而不斷進化的微小生態系統，其中的腫瘤浸潤性免疫細胞因為有促腫瘤發生及進展作用而成為目前研究的熱點。腫瘤浸潤性免疫細胞主要包括腫瘤相關巨噬細胞、髓源性抑制細胞、樹突狀細胞、腫瘤浸潤性T淋巴細胞、調節性T淋巴細胞、肥大細胞等，這些細胞之間通過復雜的相關作用網絡而維持腫瘤微環境的免疫抑制特性，從而促使腫瘤細胞發生免疫逃逸，導致腫瘤臨床進展。本文就腫瘤相關巨噬細胞在腫瘤浸潤轉移過程中的作用作一綜述。

1 腫瘤相關巨噬細胞概述

1.1 TAMs的來源

產生于骨髓并通過血液循環在組織中募集、分化的組織駐留型巨噬細胞是TAMs的原型，其在維持組織內環境穩定和清除病原體中發揮重要作用。根據其不同活化方式及功能，巨噬細胞主要分為M1、M2兩種表型［2］，M1型巨噬細胞高表達IL-6、IL-12、IL-23，M2型巨噬細胞高表達IL-10、IL-13、IL-1ra。但由于異質性的存在，這種分類并非絕對。

M1型為經典活化的巨噬細胞（classically activated macrophage），指存在于炎性環境中的巨噬細胞，被γ干擾素、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）和粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子（GM-CSF）誘導，可誘發Ⅰ型輔助T細胞（Th1）發生免疫應答，具有促炎癥能力，對殺死細胞內的細菌和病毒起著非常重要的作用。其在腫瘤組織中的特點主要表現為具備腫瘤細胞毒性，有效地提呈抗原和促進抗腫瘤的適應性免疫反應［3］。因此，M1型巨噬細胞被認為有殺傷腫瘤細胞作用。M2型為替代性活化的巨噬細胞（alternatively activated macrophage），主要由Ⅱ型輔助性T細胞（Th2）細胞因子誘導，參與機體穩態過程，如血管生成、組織重塑、傷口愈合以及抗炎。其在腫瘤組織中的特點主要為低抗原提呈能力、清除碎片、促血管生成、組織重建及損傷修復［4-5］。因此，M2型巨噬細胞被認為有促腫瘤發生、發展作用。目前研究表明［6-7］，在腫瘤病灶中及腫瘤微環境中存在的TAMs主要以M2型巨噬細胞為主。

1.2 TAMs的極化

M1型與M2型巨噬細胞可以相互轉化，在腫瘤發生、發展的不同階段而發揮不同的作用，如TAMs在腫瘤起始過程中表現出M1表型巨噬細胞的特點，但在腫瘤進展過程中又表現出M2型巨噬細胞的特點。TAMs的這種在腫瘤早期和晚期發生的類型轉變，稱之為極化（polarization），這種極化對腫瘤細胞產生了截然相反的作用。

巨噬細胞優先選擇在實體腫瘤內壞死和缺氧的區域聚集，在這些區域內，低氧的微環境及巨噬細胞均可上調缺氧誘導的轉錄因子（HIF）HIF1和HIF2的表達［8-10］，轉錄因子HIF不僅控制某些涉及細胞生長和代謝的基因表達，包括血管內皮生長因子受體α（VEGFRα）和基質金屬蛋白酶-7（MMP-7），還可使巨噬細胞極化成M2型細胞［8］。

TAMs和FOX3+調節性T細胞（T regulatory cells，Tregs）在腫瘤病變部位大量存在的患者則提示預后不佳，原因可能與Tregs促進M2型巨噬細胞活化相關［11-12］。TIEMESSEN等［13］證實，將人巨噬細胞與Tregs（CD4+、CD25+、CD127low）或效應T細胞共培養后，通過向培養液中加入脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）以誘導巨噬細胞活化。觀察發現，巨噬細胞與Tregs共培養時可促進巨噬細胞選擇性向M2型TAMs極化，這種極化能夠抑制M1型巨噬細胞的殺傷腫瘤細胞作用。由此表明，TAMs發生極化后不僅不能夠參與抗腫瘤免疫反應，反而會成為免疫抑制細胞，促進腫瘤細胞發生免疫逃逸。

毋庸置疑，TAMs表型可影響腫瘤微環境，而腫瘤微環境本身也可影響TAMs的表型，使其發生極化從而成為促腫瘤發生的細胞。腫瘤組織中TAMs主要為M2型，下文主要介紹M2型TAMs在腫瘤中的作用特點。

2 腫瘤相關巨噬細胞對腫瘤發生發展的促進作用

2.1 TAMs促進腫瘤細胞侵襲

腫瘤的浸潤程度與腫瘤細胞侵襲力有關，侵襲力強的腫瘤細胞腫瘤發展速度快，患者預后差。有研究［14］認為，TAMs可促進腫瘤細胞侵襲力，將人乳腺癌細胞系MCF-7，SK-BR-3與巨噬細胞共培養，發現腫瘤細胞侵襲力增強。OSTUNI等［15］進一步研究發現TAMs通過分泌TNF-α誘導多種MMP的產生，進而使腫瘤細胞侵襲力增強。

1863年由科學家Rudolf提出慢性炎癥反應是引起大多數慢性疾病及腫瘤的原因，該假說曾一度被質疑，但近年來有實驗研究［16-17］證實了這一假說，且流行病學研究亦發現慢性感染和炎癥是一個重要的癌癥危險因素［18］。此外，長期使用非甾體類抗炎藥（NSAIDs）可減少某些惡性腫瘤的發生（如大腸癌），在動物模型上使用抗炎癥反應的藥物可抑制腫瘤生長。故目前認為慢性炎癥反應與腫瘤發生密切相關。

巨噬細胞在先天性免疫反應中扮演重要角色，其在慢性感染和慢性炎癥過程中可有效清除病原。TAMs通過產生TNF-α、IL-6和IL-1β等經典促炎性的細胞因子促進炎癥反應，但其分泌的活性氧、氮中間產物（ROI和RNI）和巨噬細胞遷移抑制因子（MIF）等介導物也在炎癥反應過程中可引起明顯的組織損傷，并具有誘變作用，引發p53活化障礙，促進癌前細胞的產生，并最終成為侵襲力強的惡性細胞［19］。因此，促使腫瘤微環境內的持續炎癥反應是TAMs促進腫瘤細胞侵襲力的一種方式。

2.2 TAMs促進腫瘤血管生成

近年來，TAMs已被認為是“腫瘤血管生成開關”，是導致促血管生成的一個關鍵因素［20-21］。其促血管生成機制有：①通過合成WNT7b刺激血管內皮細胞分泌血管內皮生長因子（VEGF），從而促進新血管的生成［22］；②上調若干促腫瘤血管生成的細胞因子，如依賴于TAMs產生的MMP-9［8］、尿激酶型纖溶酶原激活物（uPA）水解酶［23］，促進內皮細胞遷移；③通過上調GM-CSF、堿性成纖維細胞生長因子（bFGF）、轉化生長因子（TGF-）等，促進內皮細胞增殖并合成細胞外基質，最終促進腫瘤血管的生成［24］。當腫瘤持續生長超過一定大小時，或發生遠處轉移時，新血管的生成顯得尤為重要。在某些鼠的癌癥模型中，去除巨噬細胞可引起腫瘤血管數目的顯著減少［25］?，F已證實，腫瘤血管生成依賴于TAMs的存在，且TAMs與血管形成呈正相關［26-27］。

2.3 TAMs促進腫瘤轉移

關于TAMs促進腫瘤轉移的機制不明確。LIN等［28］將乳腺癌易感的MMTV-PyMT轉基因小鼠與巨噬細胞-集落刺激因子（M-CSF）缺陷的小鼠交配后，發現其子代小鼠盡管原位腫瘤的數目和大小沒有改變，但腫瘤轉移能力顯著下降，相反，如果使這些小鼠的乳腺上皮細胞高表達M-CSF，則肺轉移增加，這與腫瘤原發灶內巨噬細胞的浸潤增加相一致。這個乳腺癌模型中的發現表明了TAMs在腫瘤轉移擴散中起著一定作用，因這些腫瘤中僅有巨噬細胞表達M-CSF受體。

一項生物體體內侵襲實驗表明［29］，TAMs通過腫瘤細胞和TAMs之間的旁分泌信號途徑促進腫瘤細胞運動和侵襲，TAMs在這個途徑中表達表皮生長因子（EGF）以促進腫瘤細胞形成細長突起和侵襲。此外，EGF還促進癌細胞表達集落刺激因子-1（CSF-1），CSF-1又促進巨噬細胞分泌EGF，從而形成一個正反饋的回路。無論是用表皮生長因子受體（EGFR）還是CSF-1受體來阻斷這個信號轉導途徑，都足以抑制巨噬細胞和腫瘤細胞的遷徙和侵襲［30-31］。

有人［32-33］認為，TAMs通過上調uPA、組織蛋白酶B和D、MMP2和MMP9，它們能夠降解細胞外基質，消化基底膜，從而促進腫瘤細胞遷徙。也有觀點［34-35］認為，巨噬細胞通過分泌Wnt配體Wnt5a導致在腫瘤細胞中β-連環蛋白依賴性的Wnt信號轉導的激活，最終促進腫瘤細胞的侵襲。OJALVO等［36］通過實驗證明，與從對照組小鼠分離的TAMs相比，從乳腺癌易感的MMTV-PyMT轉基因小鼠中分離得到的TAMs能夠促進腫瘤細胞侵襲，基因表達譜顯示這些巨噬細胞特異性地富集Wnt信號分子。因此，Wnt信號途徑參與了TAMs介導的腫瘤細胞的轉移。

3 總結

已有相關研究［37-38］表明，TAMs在腫瘤內聚集與患者不良預后相關，它們參與了腫瘤發生發展的多個環節，如果阻斷TAMs的這些環節，便可抑制腫瘤細胞轉移相關生物學行為。隔絕細胞因子或趨化因子或利用轉基因鼠腫瘤模型，改變某個活化原件或抑制巨噬細胞錄入已顯現可改變TAMs的促腫瘤表型［39］；或將具有抗腫瘤活性的巨噬細胞作為化療藥物的輸送載體系統。然而，目前所使用的實驗方法還不能立即轉化為臨床應用，且廣泛抑制巨噬細胞的功能對全身免疫功能的影響亦未完全明了。

4 TAM s在腫瘤治療領域的展望

TAMs在腫瘤發生、發展的各個階段中起著關鍵作用，可促使腫瘤細胞經歷清除、平衡和逃逸階段后發生遠處轉移，這也使得TAMs可能作為腫瘤靶向治療的一個重要靶點。這需要對M1/M2型巨噬細胞進行深入研究，因為人體與小鼠體內的巨噬細胞是不同的，小鼠體內巨噬細胞表面標志物如CD11b、F4/80和Ly6G/C在人體巨噬細胞當中并不表達。我們應當繼續系統地研究人體TAMs，尋找新的治療方案，可望達到有效抑制腫瘤生長和防止腫瘤細胞侵襲和轉移的目的。