肿瘤相关巨噬细胞在肿瘤浸润转移过程中的作用

陈 勇，廖子君，徐 瑞

（西安医学院，陕西 西安710068）

众所周知，肿瘤转移是肿瘤相关死亡的主要原因。PAGET［1］在1989年提出的“种子-土壤”学说，使人们认识到肿瘤微环境（tumor microenvironment，TME）在肿瘤转移过程中起到至关重要的作用。肿瘤微环境是指肿瘤细胞与其周围环境所组成的复杂的、高度异质性的、且随着肿瘤发展而不断进化的微小生态系统，其中的肿瘤浸润性免疫细胞因为有促肿瘤发生及进展作用而成为目前研究的热点。肿瘤浸润性免疫细胞主要包括肿瘤相关巨噬细胞、髓源性抑制细胞、树突状细胞、肿瘤浸润性T淋巴细胞、调节性T淋巴细胞、肥大细胞等，这些细胞之间通过复杂的相关作用网络而维持肿瘤微环境的免疫抑制特性，从而促使肿瘤细胞发生免疫逃逸，导致肿瘤临床进展。本文就肿瘤相关巨噬细胞在肿瘤浸润转移过程中的作用作一综述。

1 肿瘤相关巨噬细胞概述

1.1 TAMs的来源

产生于骨髓并通过血液循环在组织中募集、分化的组织驻留型巨噬细胞是TAMs的原型，其在维持组织内环境稳定和清除病原体中发挥重要作用。根据其不同活化方式及功能，巨噬细胞主要分为M1、M2两种表型［2］，M1型巨噬细胞高表达IL-6、IL-12、IL-23，M2型巨噬细胞高表达IL-10、IL-13、IL-1ra。但由于异质性的存在，这种分类并非绝对。

M1型为经典活化的巨噬细胞（classically activated macrophage），指存在于炎性环境中的巨噬细胞，被γ干扰素、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）和粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF）诱导，可诱发Ⅰ型辅助T细胞（Th1）发生免疫应答，具有促炎症能力，对杀死细胞内的细菌和病毒起着非常重要的作用。其在肿瘤组织中的特点主要表现为具备肿瘤细胞毒性，有效地提呈抗原和促进抗肿瘤的适应性免疫反应［3］。因此，M1型巨噬细胞被认为有杀伤肿瘤细胞作用。M2型为替代性活化的巨噬细胞（alternatively activated macrophage），主要由Ⅱ型辅助性T细胞（Th2）细胞因子诱导，参与机体稳态过程，如血管生成、组织重塑、伤口愈合以及抗炎。其在肿瘤组织中的特点主要为低抗原提呈能力、清除碎片、促血管生成、组织重建及损伤修复［4-5］。因此，M2型巨噬细胞被认为有促肿瘤发生、发展作用。目前研究表明［6-7］，在肿瘤病灶中及肿瘤微环境中存在的TAMs主要以M2型巨噬细胞为主。

1.2 TAMs的极化

M1型与M2型巨噬细胞可以相互转化，在肿瘤发生、发展的不同阶段而发挥不同的作用，如TAMs在肿瘤起始过程中表现出M1表型巨噬细胞的特点，但在肿瘤进展过程中又表现出M2型巨噬细胞的特点。TAMs的这种在肿瘤早期和晚期发生的类型转变，称之为极化（polarization），这种极化对肿瘤细胞产生了截然相反的作用。

巨噬细胞优先选择在实体肿瘤内坏死和缺氧的区域聚集，在这些区域内，低氧的微环境及巨噬细胞均可上调缺氧诱导的转录因子（HIF）HIF1和HIF2的表达［8-10］，转录因子HIF不仅控制某些涉及细胞生长和代谢的基因表达，包括血管内皮生长因子受体α（VEGFRα）和基质金属蛋白酶-7（MMP-7），还可使巨噬细胞极化成M2型细胞［8］。

TAMs和FOX3+调节性T细胞（T regulatory cells，Tregs）在肿瘤病变部位大量存在的患者则提示预后不佳，原因可能与Tregs促进M2型巨噬细胞活化相关［11-12］。TIEMESSEN等［13］证实，将人巨噬细胞与Tregs（CD4+、CD25+、CD127low）或效应T细胞共培养后，通过向培养液中加入脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）以诱导巨噬细胞活化。观察发现，巨噬细胞与Tregs共培养时可促进巨噬细胞选择性向M2型TAMs极化，这种极化能够抑制M1型巨噬细胞的杀伤肿瘤细胞作用。由此表明，TAMs发生极化后不仅不能够参与抗肿瘤免疫反应，反而会成为免疫抑制细胞，促进肿瘤细胞发生免疫逃逸。

毋庸置疑，TAMs表型可影响肿瘤微环境，而肿瘤微环境本身也可影响TAMs的表型，使其发生极化从而成为促肿瘤发生的细胞。肿瘤组织中TAMs主要为M2型，下文主要介绍M2型TAMs在肿瘤中的作用特点。

2 肿瘤相关巨噬细胞对肿瘤发生发展的促进作用

2.1 TAMs促进肿瘤细胞侵袭

肿瘤的浸润程度与肿瘤细胞侵袭力有关，侵袭力强的肿瘤细胞肿瘤发展速度快，患者预后差。有研究［14］认为，TAMs可促进肿瘤细胞侵袭力，将人乳腺癌细胞系MCF-7，SK-BR-3与巨噬细胞共培养，发现肿瘤细胞侵袭力增强。OSTUNI等［15］进一步研究发现TAMs通过分泌TNF-α诱导多种MMP的产生，进而使肿瘤细胞侵袭力增强。

1863年由科学家Rudolf提出慢性炎症反应是引起大多数慢性疾病及肿瘤的原因，该假说曾一度被质疑，但近年来有实验研究［16-17］证实了这一假说，且流行病学研究亦发现慢性感染和炎症是一个重要的癌症危险因素［18］。此外，长期使用非甾体类抗炎药（NSAIDs）可减少某些恶性肿瘤的发生（如大肠癌），在动物模型上使用抗炎症反应的药物可抑制肿瘤生长。故目前认为慢性炎症反应与肿瘤发生密切相关。

巨噬细胞在先天性免疫反应中扮演重要角色，其在慢性感染和慢性炎症过程中可有效清除病原。TAMs通过产生TNF-α、IL-6和IL-1β等经典促炎性的细胞因子促进炎症反应，但其分泌的活性氧、氮中间产物（ROI和RNI）和巨噬细胞迁移抑制因子（MIF）等介导物也在炎症反应过程中可引起明显的组织损伤，并具有诱变作用，引发p53活化障碍，促进癌前细胞的产生，并最终成为侵袭力强的恶性细胞［19］。因此，促使肿瘤微环境内的持续炎症反应是TAMs促进肿瘤细胞侵袭力的一种方式。

2.2 TAMs促进肿瘤血管生成

近年来，TAMs已被认为是“肿瘤血管生成开关”，是导致促血管生成的一个关键因素［20-21］。其促血管生成机制有：①通过合成WNT7b刺激血管内皮细胞分泌血管内皮生长因子（VEGF），从而促进新血管的生成［22］；②上调若干促肿瘤血管生成的细胞因子，如依赖于TAMs产生的MMP-9［8］、尿激酶型纤溶酶原激活物（uPA）水解酶［23］，促进内皮细胞迁移；③通过上调GM-CSF、碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）、转化生长因子（TGF-）等，促进内皮细胞增殖并合成细胞外基质，最终促进肿瘤血管的生成［24］。当肿瘤持续生长超过一定大小时，或发生远处转移时，新血管的生成显得尤为重要。在某些鼠的癌症模型中，去除巨噬细胞可引起肿瘤血管数目的显著减少［25］。现已证实，肿瘤血管生成依赖于TAMs的存在，且TAMs与血管形成呈正相关［26-27］。

2.3 TAMs促进肿瘤转移

关于TAMs促进肿瘤转移的机制不明确。LIN等［28］将乳腺癌易感的MMTV-PyMT转基因小鼠与巨噬细胞-集落刺激因子（M-CSF）缺陷的小鼠交配后，发现其子代小鼠尽管原位肿瘤的数目和大小没有改变，但肿瘤转移能力显著下降，相反，如果使这些小鼠的乳腺上皮细胞高表达M-CSF，则肺转移增加，这与肿瘤原发灶内巨噬细胞的浸润增加相一致。这个乳腺癌模型中的发现表明了TAMs在肿瘤转移扩散中起着一定作用，因这些肿瘤中仅有巨噬细胞表达M-CSF受体。

一项生物体体内侵袭实验表明［29］，TAMs通过肿瘤细胞和TAMs之间的旁分泌信号途径促进肿瘤细胞运动和侵袭，TAMs在这个途径中表达表皮生长因子（EGF）以促进肿瘤细胞形成细长突起和侵袭。此外，EGF还促进癌细胞表达集落刺激因子-1（CSF-1），CSF-1又促进巨噬细胞分泌EGF，从而形成一个正反馈的回路。无论是用表皮生长因子受体（EGFR）还是CSF-1受体来阻断这个信号转导途径，都足以抑制巨噬细胞和肿瘤细胞的迁徙和侵袭［30-31］。

有人［32-33］认为，TAMs通过上调uPA、组织蛋白酶B和D、MMP2和MMP9，它们能够降解细胞外基质，消化基底膜，从而促进肿瘤细胞迁徙。也有观点［34-35］认为，巨噬细胞通过分泌Wnt配体Wnt5a导致在肿瘤细胞中β-连环蛋白依赖性的Wnt信号转导的激活，最终促进肿瘤细胞的侵袭。OJALVO等［36］通过实验证明，与从对照组小鼠分离的TAMs相比，从乳腺癌易感的MMTV-PyMT转基因小鼠中分离得到的TAMs能够促进肿瘤细胞侵袭，基因表达谱显示这些巨噬细胞特异性地富集Wnt信号分子。因此，Wnt信号途径参与了TAMs介导的肿瘤细胞的转移。

3 总结

已有相关研究［37-38］表明，TAMs在肿瘤内聚集与患者不良预后相关，它们参与了肿瘤发生发展的多个环节，如果阻断TAMs的这些环节，便可抑制肿瘤细胞转移相关生物学行为。隔绝细胞因子或趋化因子或利用转基因鼠肿瘤模型，改变某个活化原件或抑制巨噬细胞录入已显现可改变TAMs的促肿瘤表型［39］；或将具有抗肿瘤活性的巨噬细胞作为化疗药物的输送载体系统。然而，目前所使用的实验方法还不能立即转化为临床应用，且广泛抑制巨噬细胞的功能对全身免疫功能的影响亦未完全明了。

4 TAM s在肿瘤治疗领域的展望

TAMs在肿瘤发生、发展的各个阶段中起着关键作用，可促使肿瘤细胞经历清除、平衡和逃逸阶段后发生远处转移，这也使得TAMs可能作为肿瘤靶向治疗的一个重要靶点。这需要对M1/M2型巨噬细胞进行深入研究，因为人体与小鼠体内的巨噬细胞是不同的，小鼠体内巨噬细胞表面标志物如CD11b、F4/80和Ly6G/C在人体巨噬细胞当中并不表达。我们应当继续系统地研究人体TAMs，寻找新的治疗方案，可望达到有效抑制肿瘤生长和防止肿瘤细胞侵袭和转移的目的。