肿瘤相关巨噬细胞研究进展

吴琼 姜祎群 孙建方

肿瘤相关巨噬细胞研究进展

吴琼 姜祎群 孙建方

肿瘤相关巨噬细胞是肿瘤相关慢性炎症中的关键细胞，促进肿瘤生长、增殖、血管生成、侵袭、转移及化疗抵抗。巨噬细胞根据环境不同大致可极化为经典活化型巨噬细胞（M1型）及替代活化型巨噬细胞（M2型）。环氧酶2、核因子κB、Toll样受体信号途径、缺氧、原癌基因MYC、Notch信号通路及细胞因子等参与肿瘤相关巨噬细胞发生M1-M2型别转化。巨噬细胞的表型及功能随着肿瘤进展的不同阶段而变化，针对巨噬细胞的抗肿瘤药物治疗，应取决于肿瘤所处的阶段。

巨噬细胞；肿瘤；表型

巨噬细胞是人类天然免疫系统的重要组成部分，巨噬细胞在组织修复及重塑、应激反应中起重要作用，是机体抵抗病原微生物的第一道防线。巨噬细胞起源于骨髓前体细胞，根据所在组织及免疫微环境获得不同的形态及功能［1］。肿瘤相关巨噬细胞（TAM）是肿瘤相关慢性炎症中的关键细胞，是炎症微环境的重要组成部分，一旦被激活，TAM就成为肿瘤微环境中的细胞因子、生长因子和蛋白酶的主要来源。肿瘤相关巨噬细胞促进肿瘤生长、增殖、血管生成、侵袭、转移及化疗抵抗［1-2］。

1 巨噬细胞的分类

巨噬细胞属单核-巨噬系统，包括单核细胞、巨噬细胞和树突细胞。巨噬细胞根据环境不同大致可极化为经典活化型巨噬细胞（M1型）及替代活化型巨噬细胞（M2型）［3］。M1型巨噬细胞介导 Th1型免疫应答，杀灭细胞内微生物及肿瘤细胞，并释放大量促炎症因子；M2型巨噬细胞参与诱导Th2型免疫应答，清除残留物，促进血管生成，参与组织重塑和修复，并具有促肿瘤的作用。有学者进一步将M2型巨噬细胞细分为M2a、M2b及M2c三个亚型，M2a型由经典的Th2细胞因子IL-4及IL-13诱导，M2b型由免疫复合物及TLR共同或IL-1受体拮抗剂诱导，M2c型则由葡萄糖及IL-10诱导。M2a及M2b亚群激活Th2型免疫反应，M2c亚群则抑制Th1型免疫反应［4］。在正常组织中，巨噬细胞常呈现出M1/M2混合型，因此，M1型及M2型极化被认为是巨噬细胞一系列活化状态的两个极端，极化的程度取决于所在特定微环境的信号刺激［5］。

2 肿瘤相关巨噬细胞

2.1 起源：TAM是由肿瘤细胞及周围间质细胞释放的多种细胞因子，如 CCL2、CCL5、CCL7、CXCL8、CXCL12等从外周血中的单核细胞招募至肿瘤微环境的不同部位，根据周围细胞及刺激因子进行分化［6］。在肿瘤形成的早期阶段，活化的巨噬细胞通过产生自由基导致DNA损伤，从而造成突变。随着肿瘤的生长，微环境改变，TAM逐渐形成［7］，进入肿瘤原发区域及远处转移部位。有助于肿瘤细胞的增殖、存活、增加肿瘤细胞的活力及血管形成，抑制抗肿瘤免疫［5］。

2.2 表型：传统观点认为，TAM表现出M2型巨噬细胞的特质。TAM通过分泌高水平IL-10、低水平IL-12、血管内皮生长因子（VEGF）、前列腺素E2（PGE2）及胎盘生长因子、CCL17、CCL22，基质金属蛋白酶9等，参与肿瘤微环境的免疫调节、组织重构及血管生成［6，8］。然而，小鼠及人类 TAM 的流式细胞学及基因表达谱表明除M2型巨噬细胞外，不同亚型的巨噬细胞共同存在于肿瘤中，其数量取决于肿瘤的类型及局部环境。M1样或M2样TAM的基因表达谱显示，TAM亚型在不同程度上同时表达经典M1型及M2型的表面标志。M2样TAM存在于血管周围及缺氧区域。血管相关性TAM，即表达Tie-2的巨噬细胞亦呈现出M2型巨噬细胞的表型。原发肿瘤及转移性肿瘤中TAM的来源及表型可能不同。在肿瘤的初期或退行期、进展期的坏死区域，TAM表型偏向于 M1 型［5］。

2.3 肿瘤发展过程中TAM的M1-M2型别转化：肿瘤形成的早期微环境内的巨噬细胞表现出M1型的特性，而后期则呈现M2型的表型特征，导致M1-M2转换的信号途径尚未明确。

环氧合酶（COX）-2被认为参与这一转换。研究表明，选择性COX-2抑制剂塞来昔布能够减少Apo（Min/+）结肠癌模型中M2型细胞的数量，提高干扰素（IFN）γ的水平，延缓肿瘤的进展。临床研究表明，COX-2抑制剂对于延缓乳腺癌进展以及预防家族性肠息肉患者罹患结肠癌起到化学保护作用［9］。另一个参与TAM分化的重要转录因子是核因子（NF）κB，在肿瘤发生早期阶段及发展过程中均起作用。TAM在肿瘤发展过程中通过产生p50二聚体致NF-κB活性缺失，诱导型一氧化氮合酶表达量减少，脂多糖刺激后分泌一氧化氮及肿瘤坏死因子（TNF）α减少。这种情况在p50缺乏的小鼠得到逆转，TAM重新获得M1型的特征，从而延缓肿瘤的生长［10］。Hageman 等［11］研究证明：IκB 激酶 β/NF-κB在维持TAM免疫抑制功能的重要性，靶向阻断NF-κB将逆转肿瘤的恶性度并使TAM获得M1型的表型。

Toll样受体（TLR）信号途径对TAM的分化起调控作用。TLR信号途径包括依赖髓样分化因子88或β干扰素TIR结构域衔接蛋白途径。在TAM中，髓样分化因子88依赖的信号途径缺陷，而β干扰素TIR结构域衔接蛋白依赖的途径完好，将导致细胞外信号调节激酶1/2高水平磷酸化，最终使TAM分泌的 IL-10 增加［12］。

肿瘤发展过程中另一个影响TAM分化的因素是肿瘤细胞快速扩增区域的局部缺氧。缺氧环境诱导巨噬细胞中的缺氧诱导因子（HIF-1）表达，该因子与NF-κB活化相关。HIF-1由HIF-1 α及HIF-1β两个亚基构成，在低氧条件下，HIF-1 α及HIF-1β上调导致血管生成、增殖及转移相关基因的转录活化［13］。

原癌基因myc参与TAM的替代活化途径，在人结肠癌标本中发现CD68阳性的TAM表达myc。在体内，巨噬细胞表达的myc诱导M2型相关基因如转化生长因子β、HIF-1α、MMP9及VEGF等表达［13-14］。

Notch信号通路亦参与M2样TAM的产生，Notch信号通路在M1型巨噬细胞内表达上调，导致IL-12产生增加；进展期肿瘤中的TAM下调Notch。有研究表明，活化Notch通路后巨噬细胞向M1型分化，并呈现出抗肿瘤的活性。然而，活化Notch信号通路后导致抑制Notch配体的分子产生，这一反馈机制可能在肿瘤进展过程TAM的M1-M2表型转化中起作用。重新活化Notch信号通路可能使巨噬细胞重新向经典型分化［15-16］。

细胞因子也参与TAM的M2型分化。CXCL12在肿瘤微环境中高表达，不仅趋化单核细胞，而且通过上调CCL1及VEGF参与巨噬细胞向促血管生成及免疫抑制型TAM分化［17］。IL-10是TAM表达的一种抗炎症介质，不仅抑制炎症介质的产生，而且抑制抗原提呈。

Wong 等［18］发现，B1 细胞分泌的 IL-10 能够诱导巨噬细胞向M2型方向的特殊表型分化，提示B细胞活化参与调控TAM的分化过程。

2.4 TAM在肿瘤中的作用：上皮细胞源性肿瘤生长在一个由多种细胞、基质蛋白及可溶性因子组成的复杂动态的环境里，肿瘤微环境提供肿瘤生存、生长及侵袭的所有必要条件。近期研究表明，病原体刺激所致的炎症可能通过募集不同炎症细胞至肿瘤所处的微环境，从而促进肿瘤的形成。促进肿瘤侵袭性的生物学过程包括：血管生成、缺氧、肿瘤微环境细胞因子的作用，基底膜降解。巨噬细胞是肿瘤微环境中主要的炎症细胞［4，7］。巨噬细胞与肿瘤形成的关系目前尚未完全明确，慢性炎症与肿瘤的发生及进展呈正相关，许多肿瘤相关临床研究的结果表明，肿瘤内巨噬细胞浸润的密度越高，血管生成及转移的发生越多，预后越差［5-7］。

巨噬细胞的表型及功能随着肿瘤进展的不同阶段而变化，具有双重作用：在肿瘤早期，巨噬细胞起到促进炎症反应及免疫监视的作用，提呈肿瘤相关抗原，并具有直接抗肿瘤的细胞毒性效应，从而抑制肿瘤的发展。在肿瘤的进展期，肿瘤微环境发生了改变，其中的巨噬细胞将促进血管生成，抑制T细胞及NK细胞活性，抑制免疫系统抗肿瘤效应，缺氧抑制TAM的抗肿瘤活性如吞噬及抗原提呈作用，缺氧刺激生成强效免疫抑制因子如，IL-10及PGE2，从而协助肿瘤细胞的扩散及抑制抗肿瘤免疫反应［6，19-20］。

巨噬细胞存在于肿瘤侵袭及破坏基底膜前锋，提示其参与基质重塑。肿瘤转移的关键步骤包括浸润周围基质、血管、淋巴管及远处定植。肿瘤细胞与巨噬细胞的相互作用参与细胞外基质的形成及重塑、肿瘤的侵袭及转移。巨噬细胞的浸润密度越高，肿瘤细胞移入血管的数目越多，肿瘤侵袭性越高，TNF依赖性基质金属蛋白酶的诱导产生在提高肿瘤侵袭性中起到了关键作用。TAM产生的IL-β亦参与了肿瘤转移过程［7］。TAM促进肿瘤的血管生成、侵袭及诱导免疫抑制。一旦被招募到肿瘤中，巨噬细胞表达组织蛋白酶B增高，在肿瘤生长及转移中起到重要的作用。此外，巨噬细胞还通过上皮间质化及肿瘤干细胞化影响肿瘤细胞［19］。

2.5 TAM与皮肤肿瘤：鳞状细胞癌是常见的恶性皮肤肿瘤，皮肤鳞状细胞癌微环境中TAM的活化呈异质性，既有向M1型分化，又有向M2型分化或两者特征兼有［21］。Kluger和 Colegio［22］研究表明，皮肤鳞状细胞癌皮损附近的TAM能够产生VEGF-C，从而导致新生的淋巴管血管形成，可能与促进皮肤鳞状细胞癌转移相关。

基底细胞癌也是常见的皮肤肿瘤，Kônig等［23］研究表明，皮肤巨噬细胞及树突细胞起抑制基底细胞癌小鼠模型肿瘤生长的作用，肿瘤间质可见这些细胞浸润，去除这些细胞后肿瘤间质的胶原生成细胞减少，皮肤中的巨噬细胞及树突细胞起到抗肿瘤作用。

Kale等［24］研究表明，骨桥蛋白信号途径参与黑素瘤中TAM的招募，后者通过分泌骨桥蛋白、PGE2及基质金属蛋白酶9诱导血管生成及肿瘤生长。恶性黑素瘤原发肿瘤中存在大量活性氧，Lin等［25］发现，恶性黑素瘤中TAM表型呈现异质性，即同时有不同水平的M1型及M2型标记；高水平的活性氧通过促进TAM分泌TNF-α，在TAM促进黑素瘤转移中起重要作用。

关于巨噬细胞在皮肤T细胞淋巴瘤的研究甚少，Wu等［26］用皮肤T细胞淋巴瘤中最常见的蕈样肉芽肿患者作为研究对象，与正常对照比较，蕈样肉芽肿的皮损巨噬细胞相关细胞因子表达增多，且皮损活检中发现CD163阳性表达的肿瘤相关巨噬细胞，人T细胞淋巴瘤小鼠体外模型研究显示，巨噬细胞与血管形成相关，因此，针对巨噬细胞的干预对治疗皮肤T细胞淋巴瘤提供了新策略。TAM在皮肤鳞状细胞癌、恶性黑素瘤及T细胞淋巴瘤中起到促进肿瘤发展的作用，而在基底细胞癌中，则起抑制肿瘤的作用，可能与TAM的型别构成相关，提示不同肿瘤的TAM具体构成有其独特性。

3 结语

肿瘤相关巨噬细胞在肿瘤发展中起关键作用，可以针对肿瘤相关巨噬细胞对肿瘤进行靶向治疗，途径包括：①抑制对单核/巨噬细胞的募集：阻断CCL2或者其受体CCR2，阻止单核细胞从骨髓入血；CD11b中和性单克隆抗体亦能阻止髓系细胞向肿瘤的招募；②阻断巨噬细胞活化；③通过诱导凋亡减少TAM；④增加抗肿瘤的巨噬细胞，诱导向M1型巨噬细胞转化［24］。根据肿瘤微环境中巨噬细胞在肿瘤不同时期的相反作用，针对巨噬细胞的抗肿瘤药物治疗应取决于肿瘤所处的阶段，即在肿瘤进展期及转移期。在不同肿瘤及其不同的发展阶段，TAM的具体构成及与肿瘤细胞的相互作用均处在动态变化之中，因此，对于TAM参与的每一种肿瘤均有单独研究的价值，有助于对肿瘤发展的理解及探索。

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2015年全国皮肤病理学术会议通知

2015年全国皮肤病理学术会议定于2015年5月28-31日在湖南省长沙市召开。本次会议由中华医学会皮肤性病学分会和中国医师协会皮肤科医师分会共同举办，由中南大学湘雅医院承办，参加会议者将授予国家继续医学教育学分。我们诚挚邀请全国皮肤科同道前来参加会议，共同推进我国皮肤病理学的发展。本次会议将邀请国际知名皮肤病理学专家进行专题讲座，并参加本次会议读片讨论。本次会议将面向全国皮肤病理学组各委员单位征集疑难讨论病例，请各学组委员单位提供1～2个疑难病例，从中筛选高质量病例进行充分讨论。要求每个病例提供2张高质量HE染色切片（质量不佳的切片不予接受），诊断不明的病例请务必在会议召开之前完善免疫组化染色及相关实验室检查。HE染色切片邮寄到以下地址：陕西省西安市长乐西路15号，第四军医大学西京皮肤医院皮肤病理室刘兆红收，邮编710032，电话：02984775406-8205，13571498776。由于需提前筛选和刻录光盘，接收切片截止日期为2015年3月15日。征集病例联系方式：长沙中南大学湘雅医院皮肤科陈明亮，短信13875868939，Email：chenmingliang65@aliyun.com；西安第四军医大学西京医院皮肤科王雷，短信 13991315632，Email：wangleidermatology@qq.com。参会报名方式：长沙中南大学湘雅医院皮肤科赵嘉虹（短信15580949490）、黄莹雪（短信18627556448），邮箱 xyyypfk@163.com。

Tumor-associated macrophages

Wu Qiong,Jiang Yiqun,Sun Jianfang.Institute of Dermatology,Chinese Academy of Medical Sciences and Peking Union Medical College;Jiangsu Key Laboratory of Molecular Biology for Skin Diseases and STIs,Nanjing 210042,China

Tumor-associated macrophages （TAMs） are key cells in tumor-associated chronic inflammation,and can promote tumorgrowth,proliferation,angiogenesis,invasion,metastasis and chemotherapy resistance.Under different circumstances,macrophages can be polarized into classically activated macrophages （M1） and alternatively activated macrophages （M2）.Cyclooxygenase 2,nuclear factorκB,Toll like receptor（TLR） signaling pathway,anoxia,the protooncogene MYC,Notch signaling pathway and cytokines are all involved in the transition of TAMs from M1 to M2 phenotype.The phenotype and function of TAMs vary with tumor progression,so antitumor drug therapies targeting macrophages should depend on the stage of tumors.

Macrophages;Neoplasms;Phenotype

s:Jiang Yiqun,Email:yiqunjiang@qq.com;Sun Jianfang,Email:sunjf57@163.com

10.3760/cma.j.issn.1673-4173.2015.02.018

2012年高等学校博士学科点专项科研基金（20121106110040）；江苏省自然科学基金（BK20131063）；中国医学科学院北京协和医学院青年基金（5201-01-6068）

210042南京，中国医学科学院北京协和医学院皮肤病研究所，江苏省皮肤病与性病分子生物学重点实验室

姜祎群，Email:yiqunjiang@qq.com；孙建方，Email:sunjf57@163.com

本文主要缩写：TAM：肿瘤相关巨噬细胞，VEGF：血管内皮生长因子，PGE2：前列腺素 E2，COX：环氧合酶，NK：核因子，TLR：Toll样受体，HIF：缺氧诱导因子

2014-07-25）