肿瘤相关巨噬细胞在胃癌中的作用研究进展

石 枫，陈希琦，许振国，周永坤

胃癌是全球最常见的恶性肿瘤之一，是癌症相关死亡的主要原因之一[1]。近年来，肿瘤微环境（tumor microenvironment，TME）内的免疫细胞逐渐成为胃癌研究的热点。TME由免疫细胞、细胞外基质、广泛的血管网络及可溶性物质等组成，共同构成了一个复杂的网络，在胃癌发生、发展过程起着重要作用[2]。存在于TME中的巨噬细胞，被称为肿瘤相关巨噬细胞（tumor-associated macrophage，TAM），TAM影响着胃癌发生、发展，并影响胃癌患者预后[3]。因此，深入了解TAM对胃癌患者的诊断、治疗和预后等方面有着重要意义。

1 TAM的生物学特点

巨噬细胞主要来源于骨髓的幼稚单核细胞，是先天免疫反应的重要参与者[4]，它被募集到肿瘤组织后，在特定的细胞因子和炎症介质的刺激下最终分化为TAM。TAM传统上被分为两种亚型：M1型和M2型[5]，前者发挥促炎和肿瘤杀伤作用，后者发挥抗炎和促肿瘤作用[6]。

M1型能够被干扰素-γ、脂多糖等物质激活，可产生白细胞介素（IL）-1β、IL-1α、IL-12等细胞因子，不但具有捕获、吞噬和溶解细胞的能力，还可表达主要组织相容性复合物II （major histocompatibility complex, MHC-II），具有清除病原体感染、抗肿瘤等功能。糖酵解途径是M1型的主要代谢方式，代谢过程中可产生柠檬酸等物质，可增强对T细胞的聚集能力、降低肿瘤细胞的运动潜力，也可以通过释放促炎细胞因子和发挥细胞毒活性抑制肿瘤生长[7]。M2型主要被IL-4、IL-13、IL-10等物质激活，可促进肿瘤血管生成、参与肿瘤基质的重塑、促进肿瘤增殖、侵袭及转移等[8]。M2型的氧化磷酸化能力增强，而糖酵解途径代谢能力降低，胃癌组织内M2型较多的患者预后差[9]。

巨噬细胞被何种TAM激活，与胃癌分期等因素有着密切的关系，如核因子κB（nuclear factor kappa-B，NF-κB），在胃癌的早期阶段可使巨噬细胞极化为M1型，在胃癌的进展期，由于NF-κB大多存在功能缺陷，会使巨噬细胞向M2型转化[10]。此外，越来越多的证据表明：巨噬细胞可以表达重叠的M1型和M2型基因[11]，有研究者认为M1型与M2型之间的转换是动态的，而M1型与M2型是动态变化中的TAM的两个极端[12]。

2 TAM在肿瘤中的分布特点及潜在影响

研究发现胃癌TME中往往存在大量的TAM浸润，根据TAM和癌细胞之间的空间位置关系，TAM在肿瘤微环境中有3个典型的分布位置：肿瘤中心、浸润前沿以及肿瘤间质。出现在浸润前沿的TAM比例多，其原因可能是由于调亡的肿瘤细胞、坏死的细胞碎片成分对其吸引而形成的[13]。肿瘤细胞为了维持高增殖率所需的能量较多，导致癌灶出现缺氧环境，环境缺氧时内皮素-2（endothelin-2， ET-2）和血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）会出现表达上调，这都会导致TAM在缺氧部位聚集，此外，缺氧会降低TAM的哺乳动物雷帕霉素靶蛋白活性，这不仅抑制 M1 型的分化和肿瘤功能[14]，而且会进一步促进巨噬细胞向M2型极化[15]，其分布模式可能是胃癌的独立预后因素[16]。

3 TAM与胃癌血管生成、侵袭和转移

癌灶内微血管密度越高则越有利于癌细胞生长和转移，导致侵袭性增强。胃癌肿瘤血管本身常常会形成一个广泛的网络，以支撑其提供营养、能量支持的通路，但这也为肿瘤细胞扩散及转移提供了一个快捷途经。研究发现胃癌肿瘤组织内的TAM可促进胃癌血管的生成[17]，而且TAM所表达的血管生成素-2及其酪氨酸受体Tie-2可刺激癌灶无血管区和坏死组织周围缺氧区域的血管生成、增殖、迁移、黏附和癌细胞扩散[18]。癌灶的缺氧状态还会激活低氧诱导因子（hypoxia-inducible factor-1，HIF-1）的表达，维持较高的VEGF水平以利于血管的生成[19]。此外，TAM 也能通过产生基质金属蛋白酶（matrix metalloprotein，MMP）促进血管生成[20]。因此，在肿瘤的治疗上，若能抑制TAM释放VEGF，就可以抑制病理性的血管生成，从而可抑制肿瘤的生长。目前已经发现了多种对抗VEGF的治疗成分，包括抗体、核酶和小分子抑制剂，并取得了较好的治疗效果[21]。

TAM分泌的MMP不但可以降解及破坏细胞外基质及血管基底膜，促进肿瘤侵袭和转移[22]，还可以通过诱导上皮-间充质转化促进胃癌转移[23]。M2巨噬细胞分泌的几丁质酶3样蛋白1可通过与胃癌细胞质膜上的IL-13受体-α2相互作用而发挥作用，以促进胃癌细胞的转移[24]。钙调蛋白2 （calmodulin 2， CALM2）可通过调节JAK2/STAT3/HIF-1/VEGFA轴，增强M2的极化，从而促进胃癌细胞的转移[25]。此外，TAM还可促进胃癌细胞的淋巴转移[26]。

4 TAM与肿瘤免疫逃逸

TAM在肿瘤免疫抑制中起着重要的作用。人体为了诱导有效的抗肿瘤反应，抗原被树突状细胞摄取并呈递给CD8+T细胞，由其对肿瘤细胞进行识别和杀伤，而TAM可以通过抑制血清趋化因子配体9（ chemokine ligand 9，CXCL9）等来抑制CD8+T细胞向TME的募集，最终抑制抗肿瘤免疫功能，介导免疫逃逸[27]。

TAM还可以释放促炎细胞因子肿瘤坏死因子（TNF）-α和IL-6诱导肿瘤细胞表达程序性死亡配体1（programmed death ligand1，PD-L1），这不但可以促进胃癌细胞的增殖，还可帮助肿瘤细胞逃避细胞毒性T淋巴细胞的杀伤[28]。胃癌TAM中存在脂质积累，而脂质的积聚会促使TAM呈M2型极化。这一方面降低了TAM对肿瘤细胞的吞噬能力；另一方面，脂质还可诱导TAM上调PD-L1的表达，从而促进其免疫抑制作用[29]。

5 TAM与胃癌靶向治疗

TAM具有高度的可塑性，在TME改变或使用治疗药物干预时可以发生转化。随着对TAM研究的逐渐深入，TAM已成为开发新的胃癌治疗方法的一个有希望的靶点。目前TAM的靶向治疗策略主要分为3类：1）抑制TAM募集；2）耗竭TAM；3）重新编程TAM抑制肿瘤进展。

5.1 抑制TAM募集 趋化因子配体2由TME中的单核细胞、肿瘤细胞和基质细胞释放，其受体趋化因子受体2 （chemokine receptor2，CCLR2）不但在巨噬细胞募集中发挥了重要作用[30]，还可增强TAM的促肿瘤反应[31]。越来越多的证据表明，用特定的单克隆抗体抑制CCLR2，可以通过抑制TAM的募集来延缓肿瘤的进展和转移，相关的治疗药物正在进行临床试验[12]。此外，CXC基序趋化因子配体12（CXC chemokine ligand 12，CXCL12）是一种可诱导单核细胞转化为M2型的趋化因子，当阻断CXCL12受体时可显著降低M2型亲肿瘤巨噬细胞的趋化性，使巨噬细胞在肿瘤中迁移、聚集和存活的功能降低[32]。

5.2 耗竭TAM 研究显示，诱导TAM凋亡可以有效耗竭TAM细胞。如集落刺激因子1（colonystimulating factor 1，CSF-1）在单核巨噬细胞系统的成熟、分化和存活过程中起着至关重要的作用，CSF-1/CSF-1R轴是TAM生存所必需的一个信号通路，已成为肿瘤治疗的一个很有前途的治疗靶点。阻断抑制巨噬细胞生存所需的CSF-1/CSF-1R轴可导致大量TAM凋亡[33]，这种耗尽TAM的策略在改善晚期癌症患者的预后方面具有巨大的潜力[34]。

5.3 重新编程TAM 由于TAM具有高度的可塑性，因此，可通过改变TAM表面的分子特征来激活其抗肿瘤功能。如整合素相关蛋白CD47是一种肿瘤细胞上普遍表达的信号，TAM表面的信号调节蛋白α（signal regulatory protein α，SIRPα）是识别CD47的受体，当二者结合，可防止肿瘤细胞吞噬[35]。因此，用抗CD47抗体及抗SIRPα抗体双特异性试剂阻断CD47-SIRPα轴，可以恢复TAM对肿瘤细胞的吞噬功能、激活抗肿瘤免疫反应[36]。槐定碱可通过上调肿瘤患者IL-12α和TNF-α促进胃癌TAM向M1型极化并抑制其向M2型极化，因此槐定碱可能是一种候选的胃癌治疗药物，提示中医药对胃癌治疗的潜在价值[37]。

综上所述，TAM靶向治疗是对胃癌治疗策略的重要补充，但需注意到巨噬细胞过度耗竭带来的潜在风险。故临床研究还应该评估TAM靶向药物的剂量和持续时间，并设计个性化治疗方案，帮助患者选择合适的治疗药物，减少耐药和不良反应，提高治疗的针对性。

6 TAM与胃癌化疗耐药

胃癌细胞耐药性的产生是导致胃癌复发和患者死亡的重要原因，TAM在胃癌细胞耐药性的产生中同样起到了重要的调控作用。Yu等[38]研究发现：常用的化疗药物5-FU接触胃癌癌灶后，胃癌细胞中HIF-1α可被5-FU激活，促进胃癌细胞分泌IL-3，不但可促使巨噬细胞极化为M2型，还可激活JAK1/STAT3信号通路的磷酸化，促进5-FU的耐药性出现。微小RNA21可直接从M2转移到胃癌细胞中，通过下调PTEN的表达、抑制细胞凋亡及增强PI3K/AKT信号通路的激活而导致胃癌细胞对顺铂的耐药[39]。目前很多TAM在靶向治疗耐药中的关键机制仍不完全清楚，需要行更多的相关研究。

7 展望和总结

目前在TAM的研究领域，动物来源的TAM多选用小鼠腹腔巨噬细胞（peritoneal macrophage，PM）和小鼠骨髓源巨噬细胞（bone marrow derived macrophages，BMDM），两种方式所获取的原代细胞特点各异：BMDM体外增殖潜能高于PM，而PM却呈现出M1表型特征及较强的吞噬能力[40]。而实验用人类TAM主要采用肿瘤衍生细胞系（如THP-1细胞）和原代细胞，主要包括外周血单核细胞（peripheral blood mononuclear cell，PBMC）及单核细胞源性巨噬细胞（human-monocyte derived macrophages，HMDM）。由于前者往往存在核型异常及表型成熟差，故大都不能进行特定基因型的研究，而HMDM是处于终末分化阶段的细胞，增殖能力较差[41]，其应用范围受到一定限制。近些年发展起来的诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cells，iPSCs）技术获取的诱导多能干细胞来源的巨噬细胞（induced pluripotent stem cell-derived macrophages，IPSDM） 不但核型正常、基因型稳定，iPSCs技术可以对人和动物细胞来源的原代巨噬细胞进行基因编辑，能自动化大量稳定生产IPSDM[42]，这不但能降低研究成本，也为进一步研究TAM和胃癌的免疫治疗等提供了良好的工具。随着以TAM为靶细胞的抗肿瘤治疗技术的不断进步，新的TAM研究成果将逐步进入临床领域，为胃癌患者的个体化治疗提供新的治疗手段，这将最大程度上使胃癌患者受益，改善患者预后情况。