賀璐璐，張紅新，陳奎

1. 鄭州大學(xué) 第一附屬醫(yī)院 病理科，鄭州 450052； 2. 河南省腫瘤病理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，鄭州 450052； 3. 中美(河南)荷美爾腫瘤研究院，鄭州 450052

腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞在腫瘤微環(huán)境中的相互作用研究進(jìn)展

1. 鄭州大學(xué) 第一附屬醫(yī)院 病理科，鄭州 450052； 2. 河南省腫瘤病理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，鄭州 450052； 3. 中美(河南)荷美爾腫瘤研究院，鄭州 450052

在大多數(shù)惡性腫瘤中，腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(TAMs) 作為腫瘤微環(huán)境的重要組成成分，可被腫瘤微環(huán)境中特異性信號(hào)因子所調(diào)控，且參與腫瘤細(xì)胞發(fā)生、發(fā)展、浸潤(rùn)及轉(zhuǎn)移的整個(gè)過(guò)程。本文就TAMs的起源分化、TAMs與腫瘤微環(huán)境的相互作用及機(jī)制、基于TAMs的腫瘤治療進(jìn)展進(jìn)行綜述，以期為腫瘤患者的臨床治療及預(yù)后提供新的理論基礎(chǔ)與思路。

腫瘤微環(huán)境；腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞；腫瘤治療

腫瘤微環(huán)境(Tumor Microenvironment, TME)是腫瘤細(xì)胞所處的內(nèi)環(huán)境，與腫瘤的發(fā)生和轉(zhuǎn)移有著密切的關(guān)系。腫瘤微環(huán)境中，免疫細(xì)胞的浸潤(rùn)活化是大多數(shù)惡性腫瘤一種重要的標(biāo)志，在免疫系統(tǒng)和腫瘤細(xì)胞相互作用中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞 (Tumor-Associated Macrophages, TAMs)是眾多腫瘤浸潤(rùn)免疫細(xì)胞中重要的一個(gè)亞群，參與了腫瘤發(fā)生演進(jìn)的整個(gè)過(guò)程。在大多數(shù)惡性腫瘤組織中有大量的TAMs的浸潤(rùn)及相關(guān)細(xì)胞因子的富集，而TAMs的浸潤(rùn)與腫瘤的特異性病理特征(如免疫抑制、血管淋巴管生成、侵襲轉(zhuǎn)移、耐藥性等)密切相關(guān)。因此，TAMs可能具有調(diào)控腫瘤發(fā)展的作用，并且是一個(gè)潛在的臨床預(yù)后標(biāo)志。本文主要總結(jié)在腫瘤免疫微環(huán)境中不同分子表型巨噬細(xì)胞與腫瘤細(xì)胞的相互作用及其機(jī)制，旨在篩選出新的腫瘤治療靶點(diǎn)，以期為腫瘤患者的臨床治療及預(yù)后提供新的思路與理論基礎(chǔ)。

1 腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(TAMs)

TAMs作為腫瘤微環(huán)境的重要組成成分，通過(guò)參與腫瘤血管淋巴管生成、移除細(xì)胞碎片、組織重塑、免疫抑制等過(guò)程，在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要的作用。

1.1 TAMs的起源及組成

TAMs主要有兩種來(lái)源：起源于骨髓的血液?jiǎn)魏思?xì)胞(Monocyte-Derived Macrophages, MDMs)或起源于卵黃囊并在特定組織定植的巨噬細(xì)胞(Tissue-Resident Macrophage, TRMs)。大多數(shù)情況下，TAMs主要來(lái)源于循環(huán)血單核細(xì)胞并通過(guò)趨化因子CCL2聚集到腫瘤組織周圍。

MDMs壽命較短，通過(guò)干細(xì)胞被持續(xù)替換，而TRMs可以在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)在特定器官獨(dú)立存活及再生。雖然TRMs和MDMs在腫瘤組織中均普遍存在，但在不同腫瘤組織模型中所占比例有明顯差別。Franklin等在小鼠乳腺癌模型研究中發(fā)現(xiàn)MDMs(CCR2+)單核細(xì)胞是腫瘤組織中巨噬細(xì)胞主要來(lái)源，隨著腫瘤組織體積增大，MDMs所占比例由最初的15%上升到40%，而TRMs由最初的10%下降到1%，且與TRMs有明顯的表型差異[1]。TRMs和MDMs在腫瘤微環(huán)境中發(fā)揮的作用也不同。有研究報(bào)道，腦部腫瘤(如神經(jīng)膠質(zhì)瘤、髓母細(xì)胞瘤等)小神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞(TRMs)首先與增殖的惡性腫瘤細(xì)胞相互作用，受腫瘤細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子調(diào)控促進(jìn)腫瘤的生長(zhǎng)與侵襲；而MDMs則透過(guò)血腦屏障調(diào)控腫瘤細(xì)胞增殖，進(jìn)行組織修復(fù)。另有研究報(bào)道，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)炎癥模型中，MDMs與脫髓鞘的發(fā)生密切相關(guān)，小神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞(TRMs)則發(fā)揮清除細(xì)胞碎片的作用[2]。

1.2 MDMs的成熟分化

循環(huán)單核細(xì)胞聚集到腫瘤組織之后通常會(huì)發(fā)生表面標(biāo)志物的改變。Ly6C+單核細(xì)胞進(jìn)入炎癥組織，細(xì)胞形態(tài)發(fā)生變化，體積不斷增大，單核細(xì)胞不斷取代組織中卵黃囊巨噬細(xì)胞，發(fā)展成為MHCⅡ+巨噬細(xì)胞，此過(guò)程也是單核細(xì)胞分化成熟過(guò)程，稱之為“瀑布效應(yīng)”[3](如圖1)。這種現(xiàn)象最初來(lái)源于腸中單核細(xì)胞研究，并可能延伸到腫瘤組織，為描述腫瘤組織中單核細(xì)胞終末分化提供基礎(chǔ)模型。然而，腫瘤組織中不同成熟階段TAMs的分布受腫瘤發(fā)生部位、類型、分期及大小的影響，并且不同成熟階段TAMs在腫瘤發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮特定作用，如MCHⅡ+TAMs提呈抗原、啟動(dòng)免疫應(yīng)答、有效殺傷腫瘤細(xì)胞。因此，需進(jìn)一步研究、證實(shí)單核細(xì)胞成熟過(guò)程中特異性信號(hào)因子的識(shí)別，以及介導(dǎo)巨噬細(xì)胞形成的潛在下游通路。

圖1 單核細(xì)胞成熟過(guò)程

1.3 腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(TAMs)分型的重新思考

傳統(tǒng)分型中，巨噬細(xì)胞大多被分為兩種類型：(1)脂質(zhì)體(LPS)、干擾素γ(IFN-γ)刺激單核細(xì)胞，使其分化為M1型巨噬細(xì)胞，其可產(chǎn)生大量促炎細(xì)胞因子，殺傷吞噬微生物和腫瘤細(xì)胞，參與Th1型免疫應(yīng)答，其標(biāo)志物主要有Nos2、IL12b、Ciita；(2)白介素-4(IL-4)誘導(dǎo)單核細(xì)胞分化為M2型巨噬細(xì)胞，具有抗炎作用并且促進(jìn)淋巴管血管生成、組織重構(gòu)和創(chuàng)傷修復(fù)，其標(biāo)志物主要有Arg1、Retnla、Chi3l3。

然而，僅通過(guò)數(shù)個(gè)M1/M2標(biāo)志物辨別不同活化狀態(tài)的巨噬細(xì)胞過(guò)于簡(jiǎn)單且缺少有力證據(jù)，可能會(huì)影響TAMs體外分離誘導(dǎo)及其功能的判斷。El Kasmi等在研究[4-5]中發(fā)現(xiàn)Arg1基因也可由LPS和IFNγ等誘導(dǎo)因子刺激產(chǎn)生，說(shuō)明Arg1在M1或M2型巨噬細(xì)胞控制的炎癥反應(yīng)均中發(fā)揮重要作用。亦有研究證明，在小鼠乳腺癌模型中TAMs表達(dá)“M1標(biāo)志基因”的同時(shí)弱表達(dá)“M2標(biāo)志基因”，如Mrc1、Retnla、Chi3l3，并且后者不是由IL-4誘導(dǎo)產(chǎn)生[1]。同樣，腎細(xì)胞癌患者體內(nèi)的單核細(xì)胞同時(shí)表達(dá)TNF、IL-1A等促炎基因和VEGFA、MMP9、CXCR4等促癌基因[6]。此外，在其他多種類型的腫瘤中也存在類似混合基因表型的表達(dá)。由于TAMs的表型在不同類型腫瘤中甚至在同一腫瘤的不同部位有顯著差異，且受體內(nèi)復(fù)雜微環(huán)境影響，故傳統(tǒng)二分法并不能完全清晰地區(qū)分TAMs的極化狀態(tài)，具有一定誤導(dǎo)性。因此，在給TAM亞群進(jìn)行分型時(shí)應(yīng)考慮多種參數(shù)的影響。

我們應(yīng)該更客觀地從多層面來(lái)定義巨噬細(xì)胞不同的活化狀態(tài)，而不僅僅是M1/M2極化狀態(tài)(如 Box1)。參考Murray等提議的分型方法，將不同誘導(dǎo)因素刺激的巨噬細(xì)胞分為M(LPS)、M(IFNγ)及M(IL-4)[7]。

2 腫瘤微環(huán)境對(duì)巨噬細(xì)胞的調(diào)控機(jī)制

腫瘤生長(zhǎng)是正常組織發(fā)生的異常分化。在這個(gè)過(guò)程中，增生細(xì)胞和死亡細(xì)胞在低氧和酸性環(huán)境中共存并產(chǎn)生大量有害細(xì)胞因子，造成了腫瘤的血管異常以及特殊的代謝特征。腫瘤免疫微環(huán)境中，免疫細(xì)胞間及其與其他基質(zhì)細(xì)胞間也存在著復(fù)雜的調(diào)控關(guān)系。腫瘤微環(huán)境可調(diào)控包括TAMs在內(nèi)的免疫應(yīng)答，導(dǎo)致腫瘤發(fā)生免疫逃逸或者免疫耐受。

2.1 免疫誘導(dǎo)的信號(hào)調(diào)控

免疫細(xì)胞浸潤(rùn)腫瘤原發(fā)部位并產(chǎn)生信號(hào)因子，如IL-10、IL-4、IL-13和TGFβ等，調(diào)控TAMs分子表型，進(jìn)而影響巨噬細(xì)胞的活化及功能(如圖2)。Andreu P等[8]在鼠鱗狀細(xì)胞癌模型中研究發(fā)現(xiàn)，癌前病變皮膚中有B細(xì)胞衍生的免疫球蛋白聚集，并且通過(guò)Fcγ受體激活骨髓細(xì)胞進(jìn)而刺激巨噬細(xì)胞活化，使其分化為促癌基因表型，促進(jìn)惡性腫瘤發(fā)生、發(fā)展。這些研究結(jié)果表明體液免疫可通過(guò)調(diào)控TAMs發(fā)揮腫瘤促進(jìn)作用，故B淋巴細(xì)胞可以作為治療B細(xì)胞大量浸潤(rùn)為特征的鱗狀細(xì)胞癌(外陰及頭頸部)的特異性靶標(biāo)。而這類腫瘤患者體內(nèi)產(chǎn)生的特異性抗體可抑制具有抑癌基因表型的巨噬細(xì)胞生成，且與腫瘤的不良預(yù)后有關(guān)。Affara NI等[9]在研究中發(fā)現(xiàn)，腫瘤發(fā)生之前優(yōu)先消除小鼠體內(nèi)的B淋巴細(xì)胞，可以減少免疫球蛋白及TAMs的聚集，進(jìn)而抑制鱗狀細(xì)胞癌的發(fā)展進(jìn)程。

圖2 腫瘤微環(huán)境信號(hào)對(duì)TAMs的表型調(diào)控

免疫細(xì)胞可分泌多種細(xì)胞因子，誘導(dǎo)具有促癌表型的TAMs生成。骨髓細(xì)胞中具有免疫抑制活性的細(xì)胞亞型，如TAMs、樹突狀細(xì)胞(DCs)、髓系抑制性細(xì)胞(MDSCs)等，可通過(guò)分泌IFNγ增強(qiáng)免疫抑制酶NOS2及IDO的表達(dá)。有研究表明，人乳腺癌組織中，IFNγ濃度顯著升高，從而發(fā)揮潛在腫瘤促進(jìn)作用。另一研究[6]表明，在腎細(xì)胞癌患者體內(nèi)細(xì)胞因子IL1-β能刺激單核細(xì)胞產(chǎn)生促癌分子表型，故在腎細(xì)胞癌移植瘤模型中阻斷IL-1/IL-1R信號(hào)，能夠明顯下調(diào)TAMs促癌基因的表達(dá)，進(jìn)而延緩腫瘤的生長(zhǎng)。

2.2 死亡腫瘤細(xì)胞的信號(hào)調(diào)控

在腫瘤微環(huán)境中，浸潤(rùn)的免疫細(xì)胞(包括TAMs)可感知自發(fā)或由抗腫瘤治療誘導(dǎo)產(chǎn)生的腫瘤細(xì)胞死亡危險(xiǎn)信號(hào)，即死亡腫瘤細(xì)胞表面暴露的鈣網(wǎng)織蛋白、釋放的ATP以及非組染色質(zhì)蛋白HMGB1，通過(guò)產(chǎn)生炎癥復(fù)合物或激活TLR4通路，繼而產(chǎn)生抗腫瘤炎癥反應(yīng)(如圖2)。這種“免疫原性細(xì)胞死亡”可能為抗癌藥物及放射治療提供新的思路。Woo SR等[10-13]研究發(fā)現(xiàn)，死亡腫瘤細(xì)胞釋放到細(xì)胞外的DNA激發(fā)保護(hù)性免疫反應(yīng)來(lái)對(duì)抗免疫原性腫瘤以及放療后的免疫抑制。巨噬細(xì)胞通過(guò)胞漿DNA感受器干擾素刺激基因(STING)識(shí)別腫瘤細(xì)胞DNA，繼而招募TBK1激活I(lǐng)RF3并產(chǎn)生IFNβ產(chǎn)物，引發(fā)T細(xì)胞產(chǎn)生免疫反應(yīng)。亦有研究[14]表明，由STING通路產(chǎn)生的細(xì)胞因子可以調(diào)控由化學(xué)性致癌物(如二羥甲基丁酸、順鉑、依托泊苷等)引發(fā)的腫瘤的進(jìn)展。綜上所述，STING在免疫反應(yīng)與腫瘤的相互作用中發(fā)揮重要的作用，IFNβ產(chǎn)物也在化療藥物(如莫環(huán)霉素)引起的抗腫瘤免疫反應(yīng)中扮演重要的角色。

2.3 腫瘤細(xì)胞循環(huán)代謝產(chǎn)物的信號(hào)調(diào)控

腫瘤微環(huán)境與人體正常內(nèi)環(huán)境有著明顯的差異，尤其是缺氧及大量酸性物質(zhì)的蓄積。健康細(xì)胞依靠線粒體氧化糖類分子釋放出ATP，而腫瘤微環(huán)境中高濃度乳酸產(chǎn)生特殊的Warburg效應(yīng)：無(wú)限增值的腫瘤細(xì)胞能量代謝發(fā)生變化，即使在有氧環(huán)境中也利用糖酵解取代有氧循環(huán)(有氧糖酵解)。該過(guò)程通過(guò)新陳代謝中間產(chǎn)物作為生物合成通路的前體物質(zhì)支持細(xì)胞生長(zhǎng)。在LPS誘導(dǎo)的巨噬細(xì)胞中也觀察到了類似的代謝改變，說(shuō)明M(LPS)進(jìn)行了短暫的代謝調(diào)整來(lái)供給能量的需要。已有研究顯示，腫瘤中Warburg效應(yīng)的代謝信號(hào)直接調(diào)控TAMs的分子表型與功能。

乳酸可以促進(jìn)促癌基因Vegf和Arg1在巨噬細(xì)胞的表達(dá)。Vegf在腫瘤組織的表達(dá)通常受HIF1α調(diào)控，這種組織誘導(dǎo)因子即使在低氧環(huán)境中也可穩(wěn)定發(fā)揮效應(yīng)。亦有研究[15]報(bào)道，骨髓細(xì)胞中Arg1的缺失可明顯降低皮下移植瘤的生長(zhǎng)速度，由此推測(cè)Arg1在TAMs的表達(dá)可以促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)。Sears CL等研究[16]發(fā)現(xiàn)，胃腸道腫瘤中微生物群分泌的細(xì)胞因子及細(xì)菌代謝產(chǎn)物(如丁酸鹽或丙酸鹽)也有可能調(diào)控腸道中TAMs的表型與功能。

3 TAMs在腫瘤微環(huán)境中的作用

腫瘤組織中的TAMs具有特異的臨床病理特征。多種人類腫瘤及動(dòng)物腫瘤模型的研究中發(fā)現(xiàn)，在穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境中由于巨噬細(xì)胞對(duì)機(jī)體的正常生理功能進(jìn)行再利用，導(dǎo)致致瘤因素的產(chǎn)生。巨噬細(xì)胞啟動(dòng)一系列自愈機(jī)制嘗試著“修復(fù)”癌組織，包括血管及淋巴管新生、遷移細(xì)胞碎片、產(chǎn)生營(yíng)養(yǎng)信號(hào)因子、組織重組、免疫抑制等。

3.1 TAMs促進(jìn)腫瘤血管及淋巴管形成

在腫瘤發(fā)展的各個(gè)階段，TAMs表達(dá)不同的分子表型。腫瘤早期或者衰退階段，TAMs表達(dá)抑癌表型并且抑制血管再生；相反，在腫瘤生長(zhǎng)發(fā)育階段，TAMs表達(dá)促癌表型促進(jìn)腫瘤的生長(zhǎng)及腫瘤血管新生。同時(shí)，巨噬細(xì)胞向促血管新生表型分化，受低氧內(nèi)環(huán)境、腫瘤細(xì)胞和間質(zhì)細(xì)胞分泌的信號(hào)因子等多種因素調(diào)控。TAMs分泌多種促血管生成因子，刺激腫瘤血管再生，如成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子、胸苷磷酸化酶、尿激酶纖溶酶原激活物(uPA)、腎上腺髓質(zhì)素(ADM)等。有研究[17]報(bào)道，黑色素瘤中TAMs產(chǎn)生ADM，繼而通過(guò)激活內(nèi)皮氮氧合酶，增強(qiáng)內(nèi)皮細(xì)胞的增殖和成管能力，說(shuō)明TAMs分泌的ADM具有促進(jìn)血管再生的功能。腫瘤組織無(wú)血管區(qū)域低氧環(huán)境中，TAMs釋放促血管生成因子VEGF-A促進(jìn)腫瘤血管生成。Bingle等[18]研究發(fā)現(xiàn)，實(shí)體瘤中巨噬細(xì)胞分泌的VEGF-A啟動(dòng)腫瘤血管新生，而抑制巨噬細(xì)胞活性血管再生將會(huì)延遲。在缺氧腫瘤內(nèi)環(huán)境中TAMs分泌缺氧誘導(dǎo)蛋白水解酶MMP-1和MMP-7，CD45+單核細(xì)胞聚集并且分泌MMP-9。這些基質(zhì)金屬蛋白酶通過(guò)降解細(xì)胞外基質(zhì)釋放VEGF，從而增加內(nèi)皮細(xì)胞的遷移，促進(jìn)腫瘤血管再生。

巨噬細(xì)胞也可以通過(guò)多種信號(hào)傳導(dǎo)通路調(diào)控淋巴管形成。TAMs分泌多種細(xì)胞因子，促進(jìn)淋巴管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)增殖，并可重構(gòu)已經(jīng)形成的淋巴管。Schoppmann SF等[19]研究發(fā)現(xiàn)，宮頸癌癌周炎癥反應(yīng)以及TAMs產(chǎn)生的VEGF-C對(duì)淋巴管的形成有重要的促進(jìn)作用。生長(zhǎng)因子VEGF家族(如VEGF-A、VEGF-C/-D)與淋巴管內(nèi)皮細(xì)胞(LEC)表面相應(yīng)的特異性VEGFR-2和VEGFR-3受體結(jié)合，誘導(dǎo)病理性淋巴管生成。在轉(zhuǎn)移性黑色素瘤周圍LYVE-1+巨噬細(xì)胞和LECs毗鄰存在并且癌周巨噬細(xì)胞中VEGF-C高表達(dá)，由此可見TAMs可以促進(jìn)腫瘤淋巴管的形成、吞噬腫瘤細(xì)胞碎片以及形成腫瘤相關(guān)的免疫復(fù)合物。

3.2 TAMs促進(jìn)腫瘤的侵襲及轉(zhuǎn)移

通過(guò)對(duì)腫瘤微環(huán)境的調(diào)控，TAMs可直接或間接影響腫瘤細(xì)胞的浸潤(rùn)與轉(zhuǎn)移過(guò)程。Wyckoff等應(yīng)用實(shí)時(shí)成像技術(shù)觀察到乳腺癌中腫瘤細(xì)胞侵入血管的過(guò)程與TAMs有密切的聯(lián)系，從而說(shuō)明TAMs可促進(jìn)腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移。在腫瘤細(xì)胞分泌CSF-1刺激巨噬細(xì)胞的遷移同時(shí)，巨噬細(xì)胞分泌內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(EGF)促進(jìn)腫瘤細(xì)胞侵襲；下調(diào)或者沉默CSF-1、EGF的表達(dá)則會(huì)降低這兩種細(xì)胞的轉(zhuǎn)移能力。多功能蛋白聚糖，在惡性腫瘤中高表達(dá)并且具有活化巨噬細(xì)胞的功能，與腫瘤的進(jìn)展密切相關(guān)。Mantovani等[20]研究發(fā)現(xiàn)， Lewis肺癌腫瘤組織中產(chǎn)生大量的多功能聚糖蛋白，這種聚糖蛋白通過(guò)TLR-2/TLR-6受體激活巨噬細(xì)胞增強(qiáng)腫瘤的轉(zhuǎn)移及生長(zhǎng)。巨噬細(xì)胞還可以分泌多種蛋白水解酶，如組織蛋白酶、MMPs、絲氨酸蛋白酶等，這些巨噬細(xì)胞源性的蛋白酶降解周圍的細(xì)胞外基質(zhì)，從而使腫瘤細(xì)胞突破屏障發(fā)生侵襲。有研究證實(shí)，消除TAMs衍生的組織蛋白酶B和組織蛋白酶S，腫瘤細(xì)胞的侵襲能力將會(huì)顯著降低，可見TAMs在腫瘤的侵襲與遷移中發(fā)揮重要的作用。

3.3 TAMs的免疫抑制作用

TAMs可促進(jìn)腫瘤發(fā)生、發(fā)展的另一個(gè)原因是其抗腫瘤免疫反應(yīng)被抑制。促炎細(xì)胞因子IL-12可以觸發(fā)NK細(xì)胞殺傷腫瘤細(xì)胞，同時(shí)促進(jìn)CD4+T細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞毒性產(chǎn)物，而抑制TAMs分泌IL-12可抑制抗腫瘤免疫應(yīng)答。除此之外，TAMs可分泌免疫抑制因子IL-10、TGFβ、PGE2等，這些免疫抑制因子通過(guò)趨化因子CCL22將TREG轉(zhuǎn)運(yùn)到腫瘤組織中，進(jìn)而抑制T細(xì)胞介導(dǎo)的免疫應(yīng)答。TAMs分泌的IL-10對(duì)骨髓細(xì)胞分泌的IL-12起負(fù)向調(diào)節(jié)作用，促進(jìn)TH2細(xì)胞的分化，釋放大量的IL-4和IL-13促進(jìn)TAMs向促癌表型分化。已有研究[21]顯示，IL-10抑制化療藥物的抗腫瘤免疫反應(yīng)從而顯著降低抗癌治療效果。TAMs也可以通過(guò)激活特殊酶類來(lái)抑制T細(xì)胞免疫應(yīng)答，如分解精氨酸L的水解酶ARG1，此水解酶由多種腫瘤相關(guān)信號(hào)(IL-4、IL-10、缺氧等)誘導(dǎo)產(chǎn)，通過(guò)降解半必需氨基酸——精氨酸L，影響T細(xì)胞的免疫應(yīng)答[22-24]。巨噬細(xì)胞通常在炎性環(huán)境的刺激下產(chǎn)生NOS2，并且對(duì)病原體產(chǎn)生毒性作用，但是腫瘤組織中的NOS2通過(guò)產(chǎn)生NO產(chǎn)物抑制T細(xì)胞的免疫應(yīng)答。TAMs亦可促進(jìn)T細(xì)胞的凋亡，活化的單核細(xì)胞促進(jìn)程序性細(xì)胞死亡配體1(PD-L1)的自分泌，抑制T細(xì)胞抗腫瘤免疫反應(yīng)。

4 以TAMs為靶標(biāo)的腫瘤治療進(jìn)展

越來(lái)越多研究[25]證實(shí)，TAMs在腫瘤微環(huán)境中可調(diào)控腫瘤的發(fā)生發(fā)展進(jìn)程，因此,TAMs正成為抗腫瘤治療的新靶點(diǎn)。目前，針對(duì)TAMs進(jìn)行的腫瘤治療主要包括以下三個(gè)方面。

4.1 抑制 TAMs存活

通過(guò)抑制TAMs的活性來(lái)提高腫瘤的治療效果已經(jīng)得到大多數(shù)學(xué)者的認(rèn)可。應(yīng)用化療藥物或者合成的中藥有效成分直接誘導(dǎo)TAMs的凋亡，是一種有效的途徑。如曲貝替定(ET-743)，一種治療軟組織肉瘤和復(fù)發(fā)性鉑類敏感卵巢癌的DNA損傷藥物，可以殺傷TAMs、發(fā)揮抗癌效應(yīng)。有研究[26]報(bào)道，在耐藥性移植瘤小鼠模型中，曲貝替定可以顯著抑制腫瘤的生長(zhǎng)，同時(shí)其腫瘤微環(huán)境中TAMs的密度顯著降低。由于曲貝替定不僅對(duì)TAMs產(chǎn)生作用，而且影響單核/巨噬細(xì)胞介導(dǎo)的宿主防御，因此需進(jìn)一步研究特異性的抗TAM藥物，減少對(duì)正常生理功能的影響。另有研究[27]表明，Cieslewicz等發(fā)現(xiàn)了一種特異性結(jié)合TAMs的特殊多肽M2pep，其攜帶一種促凋亡肽類，選擇性地殺傷TAMs并且提高荷瘤小鼠的存活率。此外，多烯紫杉醇亦可以清除免疫抑制的TAMs，同時(shí)發(fā)揮抗腫瘤骨髓細(xì)胞增殖效應(yīng)[28]。

4.2 抑制巨噬細(xì)胞癌周富集

腫瘤和間質(zhì)細(xì)胞分泌的趨化因子可促進(jìn)巨噬細(xì)胞向腫瘤組織周圍聚集。通過(guò)對(duì)趨化因子進(jìn)行調(diào)控從而限制巨噬細(xì)胞的富集，可能會(huì)成為有效的抗腫瘤靶點(diǎn)。有研究[29]表明，用特異性單克隆抗體選擇性地抑制VEGFR2，可顯著減少巨噬細(xì)胞的浸潤(rùn)與腫瘤的增長(zhǎng)。另一研究[30]表明，賓達(dá)利對(duì)趨化因子CCL2發(fā)揮藥物抑制作用，可以減少巨噬細(xì)胞的聚集，從而有效抑制腫瘤的生長(zhǎng)。

以細(xì)胞集落刺激因子1受體(CSF1-R)為靶點(diǎn)的治療或許成為另一種抑制巨噬細(xì)胞富集的方法。有研究[31]表明，在彌漫性巨細(xì)胞瘤患者體內(nèi)，人來(lái)源的單克隆抗體RG7155可有效抑制CSF1-R二聚體的形成，繼而明顯減少CSF-1R+CD163+巨噬細(xì)胞亞群在腫瘤組織中的浸潤(rùn)。CSF1-R的酪氨酸激酶抑制劑PLX3397，通過(guò)減少巨噬細(xì)胞富集，同時(shí)促進(jìn)腫瘤組織中淋巴細(xì)胞的浸潤(rùn)，可以提高腫瘤免疫治療的效果[32]。

4.3 誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞向抗腫瘤表型轉(zhuǎn)化

在不同的誘導(dǎo)因子作用下，巨噬細(xì)胞可以向不同的表型分化，因此使具有促癌表型的巨噬細(xì)胞向抑癌表型轉(zhuǎn)化，似乎成為一種更好的治療腫瘤的潛在手段。有研究[33]發(fā)現(xiàn)，在荷瘤小鼠模型中，活化的TLR3/Toll-IL-1受體通過(guò)Poly(I:C)導(dǎo)致大量促炎因子產(chǎn)生，繼而促進(jìn)巨噬細(xì)胞向抑癌表型轉(zhuǎn)化，發(fā)揮殺傷腫瘤細(xì)胞的作用。另一研究[34]表明，治療惡性腫瘤的臨床藥物唑來(lái)膦酸，可以通過(guò)誘導(dǎo)促腫瘤巨噬細(xì)胞向抗腫瘤表型轉(zhuǎn)化，抑制乳腺癌的發(fā)生發(fā)展。此外，組氨酸糖蛋白的富集(HRG)可下調(diào)胎盤生長(zhǎng)因子(PIGF)的表達(dá)，誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞向抑癌表型轉(zhuǎn)化以及血管的重構(gòu)，從而抑制腫瘤的生長(zhǎng)和新血管的形成[35]。Zhang等人[36]研究發(fā)現(xiàn)，由促癌表型向抗腫瘤表型轉(zhuǎn)化而來(lái)的巨噬細(xì)胞，可以顯著抑制乳腺癌的生長(zhǎng)以及腫瘤血管的再生。

5 結(jié)論

TAMs作為腫瘤微環(huán)境的重要組成成分，與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、浸潤(rùn)、轉(zhuǎn)移有著密切的關(guān)系。巨噬細(xì)胞在不同誘導(dǎo)因子影響下表達(dá)不同分子表型，并且在腫瘤組織所占比例有明顯差別，在腫瘤微環(huán)境中發(fā)揮的作用也不相同。在腫瘤發(fā)生、發(fā)展過(guò)程中，微環(huán)境中多種因素影響TAMs的分子表型及其功能。巨噬細(xì)胞啟動(dòng)一系列自愈機(jī)制嘗試著“修復(fù)”癌組織：促進(jìn)腫瘤血管及淋巴管形成、促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的侵襲及轉(zhuǎn)移、抗腫瘤免疫應(yīng)答等。因此，越來(lái)越多的研究證實(shí)，通過(guò)調(diào)控TAMs可以達(dá)到抗癌的效果。然而，多數(shù)實(shí)驗(yàn)研究數(shù)據(jù)是從小鼠體內(nèi)中得到的。盡管小鼠是獲得大多理論與機(jī)制的重要的模型，我們依然應(yīng)該意識(shí)到廣泛的種屬特異性差異也許會(huì)對(duì)TAMs的調(diào)控機(jī)制產(chǎn)生顯著的影響。相信，隨著研究的深入以及更加完善的模型設(shè)計(jì)，針對(duì)TAMs的靶向治療的分子機(jī)制將會(huì)更加明確，治療方案將會(huì)更加成熟。

[1] Franklin R A, Liao W, Sarkar A, et al. The cellular and molecular origin of tumor-associated macrophages [J]. Science, 2014, 344(6186):921-925.

[2] Yamasaki R, Lu H, Butovsky O, et al. Differential roles of microglia and monocytes in the inflamed central nervous system [J]. J Exp Med, 2014, 211(8):1533-1549.

[3] Bain C C, Bravo-Blas A, Scott C L, et al. Constant replenishment from circulating monocytes maintains the macrophage pool in the intestine of adult mice [J]. Nat Immunol, 2014, 15(10):929-937.

[4] El Kasmi K C, Qualls J E, Pesce J T, et al. Toll-like receptor-induced arginase 1 in macrophages thwarts effective immunity against intracellular pathogens [J]. Nat Immunol, 2008, 9(12):1399-1406.

[5] Pesce J T, Ramalingam T R, Wilson M S, et al. Retnla (relmalpha/fizz1) suppresses helminth-induced Th2-type immunity [J]. PLoS Pathog, 2009, 5(4):e1000393.

[6] Chittezhath M, Dhillon M K, Lim J Y, et al. Molecular profiling reveals a tumor-promoting phenotype of monocytes and macrophages in human cancer progression [J]. Immunity, 2014, 41(5):815-829.

[7] Murray P J, Allen J E, Biswas S K, et al. Macrophage activation and polarization: nomenclature and experimental guidelines [J]. Immunity, 2014, 41(1):14-20.

[8] Andreu P, Johansson M, Affara N I, et al. FcRgamma activation regulates inflammation-associated squamous carcinogenesis [J]. Cancer Cell, 2010, 17(2):121-134.

[9] Affara N I, Ruffell B, Medler T R, et al. B cells regulate macrophage phenotype and response to chemotherapy in squamous carcinomas [J]. Cancer Cell, 2014, 25(6):809-821.

[10] Woo S R, Fuertes M B, Corrales L, et al. STING-dependent cytosolic DNA sensing mediates innate immune recognition of immunogenic tumors [J]. Immunity, 2014, 41(5):830-842.

[11] Deng L, Liang H, Xu M, et al. STING-Dependent Cytosolic DNA Sensing Promotes Radiation-Induced Type I Interferon-Dependent Antitumor Immunity in Immunogenic Tumors [J]. Immunity, 2014, 41(5):843-852.

[12] Ablasser A, Goldeck M, Cavlar T, et al. cGAS produces a 2'-5'-linked cyclic dinucleotide second messenger that activates STING [J]. Nature, 2013, 498(7454):380-384.

[13] Wu J, Sun L, Chen X, et al. Cyclic GMP-AMP is an endogenous second messenger in innate immune signaling by cytosolic DNA [J]. Science, 2013, 339(6121):826-830.

[14] Ahn J, Xia T, Konno H, et al. Inflammation-driven carcinogenesis is mediated through STING [J]. Nat Commun, 2014, 5:5166.

[15] Colegio O R, Chu N Q, Szabo A L, et al. Functional polarization of tumour-associated macrophages by tumour-derived lactic acid [J]. Nature, 2014, 513(7519):559-563.

[16] Sears C L, Garrett W S. Microbes, microbiota, and colon cancer [J]. Cell Host Microbe, 2014, 15(3):317-328.

[17] Chen P, Huang Y, Bong R, et al. Tumor-associated macrophages promote angiogenesis and melanoma growth via adrenomedullin in a paracrine and autocrine manner [J]. Clin Cancer Res, 2011, 17(23):7230-7239.

[18] Bingle L, Lewis C E, Corke K P, et al. Macrophages promote angiogenesis in human breast tumour spheroids in vivo [J]. Br J Cancer, 2006, 94(1):101-107.

[19] Schoppmann S F, Birner P, St?ckl J, et al. Tumor-associated macrophages express lymphatic endothelial growth factors and are related to peritumoral lymphangiogenesis [J]. Am J Pathol, 2002, 161(3):947-956.

[20] Kim S, Takahashi H, Lin W W, et al. Carcinoma-produced factors activate myeloid cells through TLR2 to stimulate metastasis [J]. Nature, 2009, 457(7225):102-106.

[21] Ruffell B, Chang-Strachan D, Chan V, et al. Macrophage IL-10 blocks CD8+T cell-dependent responses to chemotherapy by suppressing IL-12 expression in intratumoral dendritic cells [J]. Cancer Cell, 2014, 26(5):623-637.

[22] Doedens A L, Stockmann C, Rubinstein M P, et al. Macrophage expression of hypoxia-inducible factor-1 alpha suppresses T-cell function and promotes tumor progression [J]. Cancer Res, 2010, 70(19):7465-7475.

[23] Hesse M, Modolell M, La Flamme A C, et al. Differential regulation of nitric oxide synthase-2 and arginase-1 by type 1/type 2 cytokines in vivo: granulomatous pathology is shaped by the pattern of L-arginine metabolism [J]. J Immunol, 2001, 167(11):6533-6544.

[24] Rodriguez P C, Quiceno D G, Zabaleta J, et al. Arginase I production in the tumor microenvironment by mature myeloid cells inhibits T-cell receptor expression and antigen-specific T-cell responses [J]. Cancer Res, 2004, 64(16):5839-5849.

[25] De Palma M, Lewis C E. Macrophage regulation of tumor responses to anticancer therapies [J]. Cancer Cell, 2013, 23(3):277-286.

[26] Germano G, Frapolli R, Belgiovine C, et al. Role of macrophage targeting in the antitumor activity of trabectedin [J]. Cancer Cell, 2013, 23(2):249-262.

[27] Cieslewicz M, Tang J, Yu J L, et al. Targeted delivery of proapoptotic peptides to tumor-associated macrophages improves survival [J]. Proc Natl Acad Sci, 2013, 110(40):15919-15924.

[28] Kodumudi K N, Woan K, Gilvary D L, et al. A novel chemoimmunomodulating property of docetaxel: suppression of myeloid-derived suppressor cells in tumor bearers [J]. Clin Cancer Res, 2010, 16(18):4583-4594.

[29] Dineen S P, Lynn K D, Holloway S E, et al. Vascular endothelial growth factor receptor 2 mediates macrophage infiltration into orthotopic pancreatic tumors in mice [J]. Cancer Res, 2008, 68(11):4340-4346.

[30] Gazzaniga S, Bravo A I, Guglielmotti A, et al. Targeting tumor-associated macrophages and inhibition of MCP-1 reduce angiogenesis and tumor growth in a human melanoma xenograft [J]. J Invest Dermatol, 2007, 127(8):2031-2041.

[31] Ries C H, Cannarile M A, Hoves S, et al. Targeting tumor-associated macrophages with anti-CSF-1R antibody reveals a strategy for cancer therapy [J]. Cancer Cell, 2014, 25(6):846-859.

[32] Mok S, Koya R C, Tsui C, et al. Inhibition of CSF-1 receptor improves the antitumor efficacy of adoptive cell transfer immunotherapy [J]. Cancer Res, 2014, 74(1):153-161.

[33] Shime H, Matsumoto M, Oshiumi H, et al. Toll-like receptor 3 signaling converts tumor-supporting myeloid cells to tumoricidal effectors [J]. Proc Natl Acad Sci, 2012, 109(6):2066-2071.

[34] Coscia M, Quaglino E, Iezzi M, et al. Zoledronic acid repolarizes tumour-associated macrophages and inhibits mammary carcinogenesis by targeting the mevalonate pathway [J]. J Cell Mol Med, 2010, 14(12):2803-2815.

[35] Rolny C, Mazzone M, Tugues S, et al. HRG inhibits tumor growth and metastasis by inducing macrophage polarization and vessel normalization through downregulation of PlGF [J]. Cancer Cell, 2011, 19(1):31-44.

[36] Zhang X, Tian W, Cai X, et al. Hydrazinocurcumin Encapsuled nanoparticles “re-educate” tumor-associated macrophages and exhibit anti-tumor effects on breast cancer following STAT3 suppression [J]. PLoS One, 2013, 8(6):e65896.

[責(zé)任編輯 李麥產(chǎn)]

Interaction between tumor-associated macrophages and tumor microenvironment

1. Department of Pathology, The First Affiliated Hospital of Zhengzhou University, Zhengzhou 450052, China; 2. Henan Laboratory for Tumor Pathology, Zhengzhou 450052, China; 3. China-US (Henan) Hormel Cancer Institute, Zhengzhou 450052, China

AS the key components of the tumor microenvironment, tumor associated macrophages (TAMs) can be regulated by tumorderived signals and have been linked with neoplastic cell growth, progression, metastasis in most malignant tumors. In this review, we outlinet the origin and differentiation of macrophages, and the mechanism between TAMs and tumor microenvironment as well as TAM-targeting therapy.This paper provide new ideas and theoretical basis for treatment and prognosis of cancer patients.

tumor microenvironment; tumor-associated macrophage； oncotherapy

1672-7606(2016)04-0294-07

2016-09-25

國(guó)家自然科學(xué)基金(81272370)

賀璐璐(1989-)，女，河南南陽(yáng)人，碩士生，從事惡性腫瘤的浸潤(rùn)轉(zhuǎn)移機(jī)制研究工作。

陳奎生(1964-)，男，河南長(zhǎng)葛人，博士，教授，主要從事腦瘤病理相關(guān)研究。

R737

A