肿瘤相关巨噬细胞与肿瘤耐药关系及调节机制研究进展

李斯言，潘 燕

（北京大学基础医学院药理学系，北京 100191）

肿瘤相关巨噬细胞（tumor associated macro⁃phage，TAM）由外周血单核细胞在多种趋化因子作用下迁移到肿瘤间充质中分化而成，其作为肿瘤微环境的成分之一，与肿瘤的发生发展有着密切的联系。巨噬细胞的成熟分化过程存在着2种不同的激活途径，即经典激活途径和旁路激活途径，前者产生的巨噬细胞称为M1型巨噬细胞，后者产生的巨噬细胞称为M2型巨噬细胞［1-2］。既往研究认为，M2型TAM具有抗炎作用，能够协助肿瘤细胞促进血管发生和逃避免疫攻击，促进肿瘤的发展。近年来研究发现，TAM对肿瘤化疗和放疗效果有显著的影响［3-4］。越来越多的研究显示，TAM与靶向治疗药物的耐药密切相关，其影响肿瘤耐药的TAM分型及其可能的调节机制亦逐渐阐明。本文就TAM与肿瘤化疗或靶向治疗药物耐药的关系及其调节机制进行综述。

1 TAM诱导释放的细胞因子与肿瘤耐药的关系

Iriki等［5］研究表明，TAM分泌的白细胞介素6（interleukin-6，IL-6）能使小细胞肺癌细胞中信号转导及转录激活蛋白3（signal transducer and acti⁃vator of transcription 3，STAT3）活化，进而对卡铂（carboplatin）和顺铂（cisplatin）产生耐药。白楠等［6］研究发现，在弥漫大B细胞淋巴瘤中，M2型TAM也通过IL-6的分泌而对多柔比星（doxorubicin）产生耐药性。

Yang等［7］报道，M2型TAM分泌的IL-10可以上调Bcl-2和STAT3表达，进而导致乳腺癌细胞对紫杉醇（paclitaxel）耐药。Shree等［8］发现，乳腺癌中TAM分泌的组织蛋白酶B和S相关因子能够诱导紫杉醇耐药。组织蛋白酶B和S在TAM中能够被IL-4诱导激活，作为媒介参与IL-4对M2型TAM的调控作用，进而促进肿瘤细胞生长、血管生成和肿瘤侵袭的过程［9］。组织蛋白酶对TAM的这种调节作用存在于多种化疗药物如多柔比星、依托泊苷（etoposide）、吉西他滨（gemcitabine）和卡铂中。Bruchard等［10］研究发现，髓系细胞来源的组织蛋白酶能够促进单核细胞/髓系抑制性细胞（myeloidderived suppressor cells，MDSC）分泌IL-1β，IL-1β促进CD4+T细胞分泌IL-17，从而减弱化疗的抗癌作用。也有研究推测，组织蛋白酶属半胱氨酸蛋白水解酶类，所以这种增强肿瘤耐药性的作用可能通过对某些蛋白质的降解得以实现［11］。

肿瘤中的缺氧环境或是由缺氧环境所诱导的一些细胞因子能够招募巨噬细胞并且上调缺氧诱导因子1α（hypoxia inducible factor-1α，HIF-1α）［12］，而后HIF-1α促进血管内皮生长因子（vascular endo⁃thelial growth factors，VEGF）的表达，从而促进肿瘤部位的血管生成［13］。在乳腺癌细胞中，TAM与抗血管生成治疗抵抗相关。巨噬细胞集落刺激因子1（colony stimulating factor-1，CSF-1）激活丝裂原活化蛋白激酶/细胞外信号调节蛋白激酶（mitogen-acti⁃vated protein kinase/extracellular signal-regulated kinase，MAPK/ERK）通路，通过作用于下游的转录因子Sp1，刺激巨噬细胞表达VEGF；VEGF通过作用于巨噬细胞上的VEGP受体1（VEGF receptor-1，VEGFR-1）或VEGFR-2，又反过来募集更多的巨噬细胞到达肿瘤部位，刺激血管的生成［14］。VEGF能诱导异常的、低灌注的血管生成，阻碍化疗药物输送至肿瘤内部，进而降低化疗药物的疗效［15］。

Dalton等［16］发现，在卵巢癌肿瘤微环境中的TAM能够减弱抗VEGF制剂的疗效，巨噬细胞VEGFR-1和VEGFR-3蛋白表达的下调伴随着替代血管生成途径的上调，促进肿瘤细胞逃避抗VEGF治疗。

2 TAM分型与肿瘤耐药的关系

在化疗药物方面，Zheng等［17］发现，M2型TAM促进了胃癌对顺铂的耐药性并揭示了其潜在机制。他们通过微RNA（microRNA，miRNA）表型分析和M2型细胞裂解液成分分析，发现二者中外泌体miR21水平显著升高。功能性研究表明，外泌体miR21可以直接从巨噬细胞转移到胃癌细胞，进而抑制细胞凋亡，并通过下调同源性磷酸酶-张力蛋白（phosphatase and tensin homolog，PTEN）而增强磷脂酰肌醇-3激酶/蛋白激酶B（phosphatidylinositol 3-kinase/protein kinase B，PI3K/AKT）通路。Liu等［18］发现，Jagged1-Notch通路在芳香化酶抑制剂耐药的乳腺癌细胞中表达增高，进而调控TAM向M2型转换。

在靶向治疗药物方面，Yan等［19］发现，在成胶质细胞瘤体外实验中表现突出的多靶点酪氨酸激酶抑制剂多韦替尼（dovitinib）和瓦他拉尼（vata⁃lanib），在体内实验中的抗肿瘤效果甚微，这可能归因于肿瘤微环境导致耐药的产生。在联合应用CSF-1受体（CSF-1 receptor，CSF-1R）抑制剂后可提高疗效。巨噬细胞的分化和存活依赖于CSF-1，利用CSF-1R抑制剂靶向TAM可以在一些肿瘤中实现延缓肿瘤生长的作用。这一作用的实现不依赖于减少TAM负荷，而是下调M2型相关基因如mrc1，stab1和ccl22的水平，促进TAM向M1型分化，提高T细胞攻击肿瘤的免疫功能。

用于治疗胃肠道间充质瘤的伊马替尼（ima⁃tinib），在用药期间能够使TAM的分型呈现动态变化，即起初为M1型，它可以通过释放肿瘤坏死因子α（tumor necrosis factor-α，TNF-α），IL-2，IL-3和IL-6等促炎症因子诱导活性氧和一氧化氮的产生，刺激1型辅助性T细胞消灭肿瘤细胞。之后，由于伊马替尼治疗所致的干细胞生长因子受体蛋白抑制，M1型相关因子如TNF-α和IL-6下调，M2型相关因子如IL-10上调，进而抑制T细胞激活和增殖［20］，最终在伊马替尼耐药的肿瘤中转变为M2型。

3 TAM增强肿瘤细胞抵抗与肿瘤耐药的关系

谭小芹等［21］发现，在非小细胞肺癌中活化的M2型TAM可以使癌细胞多药耐药相关蛋白1表达增加，从而参与肺癌化疗耐药，其可能的作用机制是TAM分泌TNF-α诱导NF-κB激活，促使肺癌细胞建立快速防御机制，导致细胞凋亡耐受，从而介导多药耐药。李洪忠等［22］揭示了M2型TAM通过过表达环氧合酶2（cyclooxygenase-2，COX-2）和促进前列腺素E2分泌，来激活乳腺癌细胞中的PI3K/AKT通路，从而调控下游靶分子的表达，参与乳腺癌细胞耐药。多发性骨髓瘤中，在浆细胞和间充质细胞的刺激下，巨噬细胞可能通过释放生长因子、蛋白水解酶、细胞因子和炎症介质等促进浆细胞的生长和存活。TAM可通过抑制BCL-xL依赖的胱天蛋白酶3凋亡通路，以及依赖其与肿瘤细胞之间的黏附作用，减少左旋苯丙氨酸氮芥诱导的细胞凋亡，对多发性骨髓瘤细胞起到保护作用［23］。Weizman等［24］在胰腺导管腺癌中也有相似发现，TAM可以通过抑制胱天蛋白酶3通路的激活，使肿瘤细胞抵抗吉西他滨诱导的凋亡。Lin等［25］发现，肝癌细胞中的β联蛋白（βcatenin）通路可被TAM明显激活，激活的β联蛋白通路可通过调控下游基因激活子蛋白1等参与索拉非尼（sorafenib）耐药。魏续福等［26］证实，EGFR/β联蛋白信号通路参与肝癌对索拉非尼的耐药。

4 TAM机体免疫调节作用与肿瘤耐药的关系

在小鼠肿瘤模型中已证实，TAM能够抑制机体抗肿瘤细胞的免疫功能。体外实验证实，TAM可以直接抑制CD8+T细胞的增殖。TAM诱导的耐药性也可能与CD8＋T细胞的募集受限有关。从肝癌和卵巢癌组织中提取的CD14+髓系细胞可以抑制自身T细胞增殖和干扰素γ（interferon-γ，IFN-γ）的表达，过继转移实验中表现为T细胞抗肿瘤的活性丧失。TAM是微环境中IL-10的主要来源，IL-10可以抑制树突细胞表达IL-12，进而阻断CD8+T细胞的产生。DeNardo等［27］发现，紫杉醇会引起巨噬细胞向肿瘤微环境的募集，使CD8+T细胞的抗肿瘤效应受到抑制，从而影响紫杉醇疗效。

Kuang等［28］发现，肝癌中TAM通过程序性细胞死亡蛋白配体1（programmed cell death protein ligand 1，PD-L1）直接抑制T细胞免疫反应。Kryczek等［29］发现，这一作用在卵巢癌中通过B7-H4信号实现。Arlauckas等［30］发现，许多癌症患者对程序性细胞死亡蛋白1（programmed cell death protein1，PD-1）及其配体PD-L1抗体不响应的原因是巨噬细胞表面存在Fcγ受体，这一受体与T细胞PD-1抗体复合物上Fc结构域相结合，介导PD-1抗体的吞噬。上述研究提示，联合靶向巨噬细胞的治疗可能会增强检查点阻断癌症疗法的效果。研究发现，在胰腺导管腺癌的原位癌模型中，联合吉西他滨、PD-1/细胞毒T淋巴细胞相关抗原4（PD-1/cytotoxic T-lymphocyte-associated antigen 4，PD-1/CTLA-4）阻断疗法和CSF-1R抑制剂可以增强治疗效果，甚至在不加化疗药物，仅仅联合CSF-1R抑制剂即能增强PD-1/CTLA-4阻断疗法的效果［31］。Ruffell等［32］在乳腺癌小鼠模型上加用CSF-1R抑制剂，能够增强紫杉醇的抗肿瘤效果。

除直接抑制T细胞活性，TAM还可以通过调节肿瘤微环境中的免疫成分达到抑制作用。Angst等［33］发现，巨噬细胞通过分泌IL-1诱导COX-2的表达和前列腺素的产生，前列腺素等免疫抑制因子的释放减弱T细胞和NK细胞的抗肿瘤作用，提高调节性T淋巴细胞（T regulatory cells，Treg）活性。Treg是T细胞的一个亚型，主要通过抑制效应T细胞的增殖和活化达到对自身免疫的抑制作用，从而对胰腺肿瘤细胞抵抗药物诱导的凋亡起保护作用。既往研究表明，在某些肿瘤类型中高水平Treg与预后不良相关。在人卵巢癌中，Treg可以诱导TAM IL-6和IL-10的表达，进而引起B7-H4的上调，产生M1抑制表型。

5 结语

TAM在多种类型肿瘤的耐药性发生中发挥了重要作用。无论是传统化疗药物或是新型靶向治疗药物的抗肿瘤疗效均会受之影响。TAM主要是通过释放多种细胞因子，进而调控下游相关分子通路，参与巨噬细胞表型转化的调节或者与肿瘤微环境中的其他免疫细胞相互作用，增强肿瘤细胞抵抗功能，抑制机体免疫功能而抑制抗肿瘤药物的疗效，总结见表1。因此，针对减少或抑制肿瘤微环境中的TAM的药物可作为抗肿瘤的辅助方法。现已进入临床试验的靶向TAM的药物有针对乳腺癌的CSF-1R小分子抑制剂（NCT01596751）和胰腺癌的CCR2小分子抑制剂（NCT01413022）等。但Kumar等［34］发现，单独给予CSF-1R抑制剂在大多数肿瘤模型中均未延缓肿瘤进展。究其原因发现，使用CSF-1R抑制剂后会使肿瘤相关的成纤维细胞产生趋化因子（CXC基序）配体1〔chemokine（C-X-C motif）ligand 1，CXCL1〕的数量显著增加，进而招募多核型髓源抑制性细胞到肿瘤部位，从而抑制免疫系统的攻击。为此，他们又联合使用CSF-1R抑制剂、降低趋化因子的药物CXCR2受体拮抗剂和PD-1抗体，发现能够显著降低肿瘤生长。综上，基于TAM在肿瘤耐药发生发展中的作用和调节途径，设计研发相应的针对TAM靶点的抗肿瘤药物，与化疗药物或靶向治疗药物联用，以达到减少药物耐药性发生并产生更强抗肿瘤疗效的目的。

表1 肿瘤相关巨噬细胞（TAM）在不同治疗药物肿瘤耐药性发生中的作用