肿瘤相关巨噬细胞与胃癌的研究进展〔1〕

王玉玮，杨长青，魏子白，霍丽丽，李佳琪，郝瑛辉

(长治医学院附属和平医院，山西 长治 046000)

胃癌(GC)是一种复发率较高的恶性肿瘤，是世界范围内仅次于肺癌和肝癌的肿瘤相关死亡原因[1]。在过去的几十年里，胃癌的治疗取得了很大进展，但发病率和病死率仍居高不下。胃癌的发生是一个多阶段、缓慢进展、多因素的病理过程。慢性炎症和幽门螺杆菌感染是引起胃癌的经典决定因素[2]。近年来，人们将更多的目光投入免疫微环境在胃癌中的作用。肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)介导的免疫抑制和促血管生成表型可能是其主要关注点，特别是在弥漫型GC和基因稳定的亚组中，选择性激活的抗炎巨噬细胞(M2巨噬细胞)的表达更高，并可能有助于免疫抑制表型[3]。本文旨在分析TAMs在胃癌中的作用以及作为治疗靶点的潜力，为新的分子研究和治疗方法提供参考。

1 巨噬细胞

肿瘤微环境(TME)是所有细胞之间相互影响的场所[4]。TME塑造细胞内的程序，调节它们的功能。参与这种调控的信号有细胞因子、生长和转录因子、氧气水平和营养物质[4-5]。TME中的免疫细胞将其表型重新编程为与肿瘤相关的表型，从而维持肿瘤细胞的存活、生长和增殖[6]，这种环境使TAMs能够参与到肿瘤的进展过程中。巨噬细胞(TAM)是一种具有高度可塑性的细胞，可对来自局部微环境的刺激做出反应，获得特定的表型，并反映出功能不同的巨噬细胞群[7]，主要分为两种亚型：经典激活的促炎性巨噬细胞(M1巨噬细胞)和选择性激活的抗炎巨噬细胞，它们反映了功能极化的两个主要载体[8]。然而，这个命名是人为的，反映了体外产生的亚型，而体内的巨噬细胞(包括TAMs)是高度多样化的细胞，可以结合M1和M2的分子特征和功能。许多研究表明[6-8]，代谢、转录和表观遗传相关机制的改变为巨噬细胞提供了独特的功能可塑性，当巨噬细胞对癌细胞来源的信号做出反应并开始支持肿瘤进展时，这种可塑性是有害的。但是，这种可塑性使TAMs成为治疗重新编程的极具吸引力的靶点。

2 巨噬细胞与肿瘤的发生发展

巨噬细胞在癌症中的双重作用已被它们的功能可塑性所证明，这解释了它们的不同行为：M1巨噬细胞产生Ⅰ型促炎细胞因子，例如白细胞介素(IL)-1β(IL-1β)，IL-1α，IL-12，肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和胶质原纤维酸性蛋白(GFAP)[9]；M2巨噬细胞产生Ⅱ型细胞因子，例如IL-4，IL-10，促进抗炎反应，并具有促肿瘤作用。在M1向M2的转变过程中，主要由微环境的细胞因子和生长因子主导，如IL-4、集落刺激因子-1(CSF-1)和粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)。这种环境还富含转化生长因子-β1(TGF-β1)和精氨酸酶1以及数量增加的CD4+T细胞。所有这些因素都导致巨噬细胞从M1转变为M2。荧光激活细胞分选技术(FACS)分离的TAMs的转录图谱显示出明显的细胞外基质(ECM)分解代谢特征，即ECM降解酶的高表达和ECM蛋白的低表达[10]。一般来说，代谢因TAM表型的不同而不同：M1巨噬细胞的特点是糖酵解增强，戊糖磷酸途径和脂肪酸合成，截短的三羧酸循环导致琥珀酸和柠檬酸的积累；相反，M2巨噬细胞激活的巨噬细胞代谢的特征是氧化磷酸化、糖酵解和戊糖磷酸途径减少以及脂肪酸氧化[11]。新的证据显示[11]，巨噬细胞的代谢特征与其免疫功能密切相关。通过改变巨噬细胞的新陈代谢和转录，将有可能调节它们的功能，使它们有利于癌症患者的治疗。例如，根据刺激巨噬细胞可以从氧化磷酸化切换到糖酵解，反之亦然。

3 TAMs与免疫应答

TAMs在肿瘤的发生和发展中扮演的最关键角色之一是它们拥有诱导免疫耐受的能力。这是一个高度复杂的过程，T淋巴细胞、巨噬细胞和其他细胞可能参与其中并起着关键作用[12]。程序性细胞死亡蛋白1(PD-1)和细胞毒性T淋巴细胞抗原4(CTLA-4)及抑制性受体的配体表达也可能与此有关。这些抑制性配体通常在激活的免疫效应细胞(如T细胞)中上调，作为控制免疫反应强度的安全机制的一部分，它们的配体分别为细胞程序性死亡配体-1(PD-L1)，PD-L2和B淋巴细胞活化抗原B7-1(D80，CD86)，对PD-1和CTLA-4的阻断作用，可以直接抑制T细胞受体和B细胞受体信号转导。PD-L1在炎性巨噬细胞上高表达，而PD-L2在炎性巨噬细胞上不表达，但可以通过IL-4选择性激活来诱导，这表明PD-L1和PD-L2在调节1型和2型反应方面可能具有不同的功能[13]。TME的改变也使免疫编辑的发展成为可能，在这一动态过程中，癌细胞能够进行免疫监视。分泌细胞因子和趋化因子的肿瘤细胞可募集髓系抑制性细胞(MDSC)、调节性T细胞(Treg)和TAM，从而促进免疫编辑。

肿瘤启动的另一个重要因素是新生血管形成。已有研究提出[14]，肿瘤缺氧等环境条件可能介导了这一现象。事实上，TAMs在肿瘤生长的缺氧区积聚[14]，这是由巨噬细胞化学诱导剂，包含内皮素-2和血管内皮生长因子(VEGF)上调介导的。值得注意的是，TAMs在这些区域的积累与随后获得的侵袭性表型相关[14]，从而导致巨噬细胞极化的转换。几种抗VEGF/VEGFR抑制剂已经在GC中展开研究；只有雷莫芦单抗，一种选择性的VEGFR2单克隆抗体，能够改善晚期疾病的临床预后。针对TAMs的这种潜在作用可能是不同GC亚型中雷莫芦单抗活性的基石之一。

4 炎症和微环境及TAMs在胃癌发生发展中的作用

炎症是癌症的特征之一，许多类型的实体肿瘤形成之前都有一个慢性炎症过程，这与感染或暴露于环境因素息息相关。GC中TME的一个特征是源自感染的慢性炎症，例如幽门螺杆菌和其他病原体可削弱M1巨噬细胞反应，诱导M2样状态，并增加活性氧(ROS)，诱导巨噬细胞凋亡，从而增加疾病进展的风险[15]。TME的改变也使免疫编辑的发展成为可能，免疫系统通过这一过程可以阻止或促进癌症的发展，从而增加肿瘤细胞的免疫原性。M2巨噬细胞的高密度与包括GC在内的多种恶性肿瘤的整体生存期较差有关[16]。研究发现[17]，肿瘤组织和正常组织TAM的浸润是不同的，M2巨噬细胞含量高的病例预后较差。如果微环境的特征更好，可以观察到TAMs与转化生长因子-β(TGF-β)共存与癌症的侵袭性特征相关，导致预后不良，因此可以作为GC的独立预后因素[18]。在有淋巴结转移的胃癌切除患者中，M2巨噬细胞也与总生存期(OS)的恶化有关。此外，研究表明[19]，基质中CD204+巨噬细胞(M2极化的巨噬细胞受体)的数量增加可能与胃癌的发生有关，值得进一步挖掘的是TAMs与肿瘤浸润淋巴细胞(TILs)之间的关系，可作为潜在的预后生物标志物。PD-1在TAMs中的过度表达也被证明是与巨噬细胞吞噬能力降低、肿瘤进展以及通过TGF-β削弱自然杀伤细胞(NK)反应有关[20]。

M2巨噬细胞在印戒细胞癌和黏液腺癌中水平较低，但在低分化腺癌中含量较高[21]。一项Meta分析显示[18]，浸润的M2巨噬细胞数和总TAMs可能是胃癌患者的负面预后因素，而M1巨噬细胞浸润可能与良好的生存率相关。在最近的研究中[22]，根据不同的GC分子亚型对PD-L1和TAMs的表达进行了分析。在PD-L1高表达患者中，CD68+巨噬细胞在基因稳定型胃癌(GS)和弥漫亚型中占优势，而CD68+CD206+(M1)巨噬细胞在微卫星不稳定型(MSI)和肠道亚型中聚集。在GS和弥漫型癌亚型中，TAMs的PD-L1表达中位数显著降低，但是，没有发现预后差异。为了更好地探讨TME浸润模式，在最近一项胃癌患者的研究中[23]，使用主成分分析算法识别了三种TME表型。高TME积分亚型表现出对病毒和干扰素-α的免疫激活和应答，而低TME积分亚型则表现为转化生长因子-β激活、新生血管生成、转化生长因子b(TGFb)信号转导和缺氧途径，这些被认为是T细胞抑制，可能与GC的预后不良显著相关。另一项研究[24]检测了胃癌的mRNA表达，在弥漫型胃癌中，细胞外基质、血管生成、细胞内和细胞骨架及胶原相关基因显著高表达。此外，ECM与免疫反应基因的表达呈负相关，这被认为是弥漫型胃肿瘤侵袭性特征的关键因素，表明肿瘤进展与逃避免疫监视的机制有关。此外，在单细胞基因表达水平上，最近的一项研究显示[25]，与正常黏膜相比，GC肿瘤样本中基质细胞和细胞毒性T细胞增加，肿瘤样本中耗尽和表达多个免疫检查点不局限于M1/M2期的异质性巨噬细胞群。需要更多的研究来阐明免疫微环境与GC的复杂关系，以便应用更合理和个性化的治疗方法，改善不同表型的预后。

5 TAMs作为癌症治疗的潜在靶点

在免疫治疗时代，越来越需要为个体化治疗确定新的治疗策略来克服对检查点抑制的抵抗力，巨噬细胞在肿瘤发展中的潜在作用推动了新抗癌治疗的发展。事实上，已经提出了几种策略来耗尽TAM或将M2巨噬细胞重新转换为M1巨噬细胞。在肿瘤相关炎症和恶性进展中，核因子κB(NF-κB)信号通路起重要作用。最近小鼠结肠癌和肝癌模型的临床前研究已经明确了NF-κB激活在驱动癌症相关炎症中的重要作用。TNF家族的细胞因子可以触发多种NF-κB依赖的反应，且反应具有特异性；TNF启动组织炎症，这是一个由NF-κB转录因子介导的过程，作为对TNF-α的应答，潜伏的胞浆NF-κB被激活，进入细胞核并诱导炎症和抗凋亡基因程序的表达。另一个有趣的研究证明[25]，通过内皮抑素，一种抗血管生成基因疗法使肾癌肿瘤细胞内的M2巨噬细胞维持复杂化，从而有助于肿瘤的消除[26]。

6 未来展望

近年来关于胃癌的治疗策略取得了很大的进展，但疗效始终不能令人满意，尤其是针对晚期胃癌的治疗效果。对癌症的治疗，大多数治疗策略都集中在肿瘤细胞上，但癌症是非恶性细胞也同时参与的复杂现象。TAM作为TME的主要成分，紧密参与肿瘤发生发展的多个阶段。近些年，设计针对目标TAM的有效疗法有所增加。这些策略基于TAM耗竭，抑制TAM募集和重新编程TAM，并取得了一些进展。将来随着对此领域的更多关注将发掘靶向TAM在胃癌及其他肿瘤治疗中的潜力。