肿瘤相关中性粒细胞调控胃癌发展的研究进展

王佳艳综述，刘 政审校

0 引 言

胃癌是来自胃黏膜上皮的恶性肿瘤，是世界第五大最常见的癌症，居世界范围内致死性恶性肿瘤第2位，2018年内全球新诊断出的胃癌超过100多万例，约773 000人因胃癌而死亡，且超过60%的胃癌病例分布在发展中国家，尤其在东亚地区，例如韩国、日本、中国等国家都是胃癌的高发区[1-2]。2018年中国的胃癌年龄标准化发病率为10.6%，排第3位；病死率排第2，为13.6[3]。虽然对胃癌治疗方法的研究较为丰富，手术切除并淋巴结清扫、化疗及靶向治疗取得了新进展，胃癌患者的总生存率较前有所改善，然而5年生存率仍低于30%，可严重危害人民健康[4]。目前胃癌的发生发展机制仍未明确，然而它的发生、发展和预后与肿瘤微环境中的不同免疫细胞的交叉反应密切相关。

浸润在肿瘤微环境中的中性粒细胞称为肿瘤相关中性粒细胞(tumor-associated neutrophils, TANs)，相关研究结果发现TANs在实体瘤中大量存在，肺癌、结肠癌等肿瘤的肿瘤组织及癌旁组织中均发现有中性粒细胞浸润[5]。肿瘤相关中性粒细胞可通过各种细胞因子和酶作用于肿瘤，现阶段已发现的酶和因子有：中性粒细胞相关载脂蛋白(neutrophil gelatinase-associated lipocalin，NGAL)、精氨酸酶I(arginase-I，ARG-I)、白细胞介素(interleukin，IL)、赖氨酰氧化酶(lysine oxidase，LOX)、基质金属蛋白酶9(matrix metalloproteinase-9，MMP-9)、趋化因子-1(CXCL-1)、粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(granulocyte-macrophage colony stimulating factor, GM-CSF)等。

在本文中，我们将总结肿瘤相关中性粒细胞对胃癌发展的最新调控机制及相应的潜在治疗靶点，为胃癌患者提供新的治疗方向。

1 TANs

肿瘤产生和生长的内环境叫做肿瘤微环境，存在肿瘤细胞和各种基质细胞、生物因子，其中的免疫细胞组成了肿瘤的免疫微环境，中性粒细胞是免疫微环境中的重要部分，且在不同的肿瘤微环境下，TANs的表型和功能各不相同。相关文献显示干扰素-β(interferon-β，INF-β)可诱导中性粒细胞极化为抗肿瘤的N1型[6]。Fridlender等[2]研究发现，肿瘤微环境中的转化生长因子-β可诱导TANs向促进肿瘤发生、发展及转移的N2型极化。以上医学研究证明，肿瘤微环境中的免疫细胞可能会在一定程度上影响肿瘤患者的预后。

2 肿瘤相关中性粒细胞参与胃癌发展的机制

在早期的研究中，中性粒细胞被认为是免疫系统对抗细胞外病原体的防线，但是在肿瘤微环境的背景下, 不断积累的证据揭示了中性粒细胞在肿瘤浸润中的突出作用。肿瘤微环境中的中性粒细胞分为抑瘤和促瘤两种表型。N1型TANs浸润时，肿瘤微环境中免疫激活相关的细胞因子如肿瘤坏死因子、活性氧等的表达增多，精氨酸等免疫抑制相关的分子的表达减少，可发挥肿瘤杀伤作用[7]；N2 型肿瘤相关中性粒细胞通过分泌血管生成因子、集落刺激因子、趋化因子或基质降解酶类等促进肿瘤微血管生长、增加癌细胞扩散速度及生长[8]。

2.1 N1型肿瘤相关中性粒细胞的抑瘤作用人体内的中性粒细胞对肿瘤细胞具备自然杀伤作用，其作用机制是产生肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)、髓过氧化物酶、活性氧、蛋白酶等细胞毒性介质杀死肿瘤细胞，从而发挥“抑瘤”作用。一项对人类肺癌的研究发现了一类新的TANs亚群，综合了中性粒细胞及抗原提呈细胞的特性，这类“混合中性粒细胞”在GM-CSF及IFN-γ的作用下可活化，从而增强T细胞的抗肿瘤免疫功能。这些数据表明在肿瘤微环境中存在一种具有抗肿瘤能力的中性粒细胞子集[9]。

2.2 N2型肿瘤相关中性粒细胞的促瘤作用N2 型TANs可通过NGAL、MMP-9、CXCL-1、IL等抑制T细胞的功能、促进胃癌的增殖、发展、转移及血管的形成。

2.2.1N2型TANs促进胃癌细胞增殖及凋亡的机制ARG-I即精氨酸酶I，是一种高度保守的酶，可以减少T淋巴细胞的增殖和细胞因子产生。已知粒细胞前体可以上调ARG-I的表达，从而抑制CD8+T细胞的活性[10]。活化的TANs可分泌 ARG-I，此时T细胞功能被抑制，促使肿瘤细胞产生免疫逃逸[11]。研究发现肿瘤微环境中的负性调节因子IL-10可诱导中性粒细胞提高ARG-I的表达，抑制T细胞的增殖和活性，进而形成免疫抑制[12]。已知PI3K-AKT信号通路与肿瘤的增殖和凋亡明显相关[13]， Mao等[14]研究表明，在胃癌患者的外周血中，特异性存在一种高表达中性粒细胞表面标志物CD66b的骨髓细胞亚群CD45+ CD33lowCD11bdim，IL-6、IL-8可通过PI3K-AKT信号通路诱导此亚群细胞产生ARG-I，从而抑制CD8+T细胞的活性、促进胃癌细胞的增殖，导致胃恶性肿瘤患者的不良预后。

肿瘤坏死因子受体相关因子2(TNF receptor associated factor 2, TRAF2)与抗凋亡信号相关, 并在核因子-κB(nuclear factor-κB，NF-κB)的激活中发挥着至关重要的作用。有报道称TRAF2与肿瘤的TNM分期及患者的预后相关。Zhao等[15]研究表明，TRAF2的表达与肿瘤组织里中性粒细胞的浸润及微血管的形成正相关，并且也与肿瘤的侵袭、转移相关。

间充质干细胞(mesenchymal stem cells，MSCs)可通过分泌多种炎性反应介质重塑肿瘤微环境，参与调节肿瘤的进展。Zhu等[16]研究表明胃癌MSCs可通过IL-6-STAT3-ERK1/2信号级联促使TANs进一步趋化、活化。活化后的N2表型的TANs内ERK通路被激活，可促进胃癌细胞的生长和迁移[17]。MSCs与中性粒细胞之间的相互作用为胃癌发生发展提供了一种新机制，并为胃癌治疗提供了又一种新思路。

粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子可增强成熟粒细胞在非特异性细胞免疫中的功能。肺癌、膀胱癌等许多肿瘤均可大量分泌GM-CSF。以程序性死亡因子-配体1(programmed death-ligand 1，PD-L1)为靶点有助于肿瘤、免疫疾病的治疗、抗感染等[18]。有研究发现GM-CSF可激活中性粒细胞，同时提高相应PD-L1的表达，此作用主要依赖JAK-STAT3轴通路完成。GM-CSF-PD-L1轴被激活后，T细胞、IFN-γ均减少，达到免疫抑制、加速癌症发展的作用[19]。

中性粒细胞明胶酶相关载脂蛋白是属于脂质运载蛋白家族，最初在激活的中性粒细胞中被发现，与炎症、免疫反应、细胞凋亡及胰腺癌、食管癌、卵巢癌等多种恶性肿瘤息息相关。研究发现NGAL阴性胃癌患者5年累积生存率较阳性组患者有显著升高[20]。沉默NGAL基因后凋亡抑制蛋白表达量下降，而促凋亡基因表达增多，提示沉默NGAL基因可抑制胃癌细胞的增殖、促进其凋亡[21]。NGAL还可促进肿瘤组织中新生血管的形成，参与上皮细胞-间充质转化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)的形成,使肿瘤细胞获得侵袭能力。

中性粒细胞胞外诱捕网(neutrophil extracellular traps，NETs)以网络状结构存在，由激活的中性粒细胞分泌，其作用是有效地诱捕和破坏病原体。有报道说NETs不仅可以捕获微生物, 还在血栓的形成中发挥一定作用，还参与肿瘤转移。Kanamaru等[22]研究提示，肿瘤细胞可被NETs捕获，且被捕获的肿瘤细胞可以在连续培养中大量生长。这提示我们TANs可通过分泌NETs介导肿瘤细胞的生长及黏附，在肿瘤增殖和侵袭中发挥重要作用。

c-MET 是由MET原癌基因编码的受体酪氨酸表达激酶，可以激活 RAS-MAPK、PI3K-AKT、RAC1等多种细胞内的信号通路[23]，能够促进细胞的增殖、迁移、免疫应答、组织的再生及肿瘤的形成。c-MET可被其配体肝细胞生长因子(hepatocyte growth factor，HGF)所激活。在许多实体肿瘤中都能检测到HGF的释放及c-MET的高表达。研究表明c-MET信号通路促进了中性粒细胞被招募进入淋巴结和肿瘤组织，抑制了T细胞的扩增和效应细胞的功能。阻断c-MET依赖性反应性中性粒细胞的反应可促进T细胞浸润，从而提高胃癌的免疫治疗疗效[24]。

2.2.2N2型TANs与胃癌微血管的关系血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)能高度特异性的促使血管内皮细胞迁移、增殖和血管形成等。肿瘤的微血管数量越多、密度越大，其恶性程度越高，预后越差。因此肿瘤微血管的密度、肿瘤的发展及侵袭在一定程度上受到VEGF的影响。实验分析发现，TANs与VEGF的表达呈正相关，说明TANs 可能通过VEGF促进胃癌微血管的形成进而参与胃癌的进展，促进转移前微环境的形成，为胃癌转移做好准备[25]。

2.2.3N2型TANs促进胃癌侵袭及转移的机制CXC趋化因子从本质上来说是一类迁移或趋化中性粒细胞的活性蛋白，可以从血管浸润到组织中参与炎性反应。趋化因子受体CXCR4是趋化因子CXCL12的特异受体，CXCR4-CXCR12轴能调节免疫反应、促进肿瘤血管形成及转移。临床研究表明胃癌患者外周血、胃癌组织中的中性粒细胞表面 CXCR4 的表达较非癌症患者显著增加，提示中性粒细胞可能依赖CXCR4-CXCL12通路进行参与胃癌细胞的进展[26]。影响多种肿瘤发展的KIAA1199基因在胃癌组织中显著高表达，且可通过调控CXCL6的表达促进中性粒细胞的趋化，促进胃癌的侵袭转移[27]。有研究检测到CXCL1在胃癌组织中显著表达，且TANs的数量与CXCL1的表达量正相关，提示了胃癌组织中的TANs可能是通过CXCL1参与胃癌发展及侵袭[25]。

基质金属蛋白酶可裂解细胞外基质中蛋白成分，在细胞迁移、血管生成、恶性肿瘤的浸润转移等病理生理过程中起着调节作用。MMPs在肿瘤组织中大量分泌，与肺癌、结肠癌等多种癌症相关[28]。过表达转录因子Grhl2可抑制胃癌细胞株中MMP-2、MMP-7、MMP-9表达，TANs可能依赖于MMPs加强胃癌细胞侵袭和迁移的能力[29]。史琳等[30]研究表明在胃癌微环境的刺激下中性粒细胞可以向N2型转变，并通过MMP-2、MMP-9增强mRNA的活性，促进肿瘤的转移及侵袭，为预测转移和抗肿瘤治疗提供了支持。

白介素-17是一种特殊的多效性细胞因子，主要来源于Th17细胞、γδT细胞，它在T细胞的激活中扮演着非常重要的角色，并增强IL-6、IL-8、GM-CSF等多种细胞因子的表达。实验证明中性粒细胞产生的IL-17不仅参与多种肿瘤的适应性免疫应答，同时在肿瘤血管生成发挥着重要作用，起到促瘤作用。研究表明在胃癌组织中性粒细胞中高表达的IL-17与患者不良预后息息相关[31]。IL-17可以刺激胃癌细胞分泌很多的趋化因子如 CXC促进肿瘤的进展[32]。Li等[33]研究表明，TANs产生的IL-17a通过JAK2/STAT3信号通路促进EMT的发生，阻断IL-17a通路可抑制胃癌细胞的活性。Wang等[34]研究提示，IL-17a活化了NF-κB通路，促进了MMP-2、MMP-9的分泌，增强了胃癌细胞的活动性。因此，靶向IL-17的免疫治疗为人们治疗胃癌提供了新的解决思路。

赖氨酰氧化酶在控制细胞外基质稳定性有重要作用，具有调节细胞运动、黏附、生长、信号转导等作用。有数据表明LOX在肿瘤的转移、侵袭过程中可起到关键的作用。孙环宇等[25]研究指出，胃癌组织中TANs 数量与LOX的表达呈明显的正相关；当TANs发展为N2型后LOX的表达明显上调，提示N2型肿瘤相关中性粒细胞可能在胃癌组织中高度浸润，且通过LOX参与胃癌发生发展。

外泌体属于非囊性的小脂质双层膜囊泡, 可以将生物活性分子从一个细胞转移到另一个细胞, 从而帮助遗传信息的交换和接收细胞的重新编程。肿瘤微环境中的外泌体不仅可以促进肿瘤发展，还可以使肿瘤细胞可逃避免疫监测。Zhang等[35]研究表明，胃癌细胞分泌的外泌体可以通过HMGB1/TLR4/NF-κB通路，促使TANs发展为N2型，形成自噬体，促进胃癌细胞的发展及迁移。

3 结语与展望

胃癌的高复发率和低生存率使其成为世界上最致命的恶性疾病之一，已引起各领域科研人士的强烈关注。肿瘤免疫治疗可以通过提高人体的免疫应答抑制肿瘤的生长，近些年逐渐成为胃癌及其他癌症治疗的新选择，并取得了一系列研究成果。肿瘤免疫微环境中的中性粒细胞在2009年首次被Fridlender发现可以向促进癌症发展的表型极化，TANs开始因其抑癌与促癌双面效应成为新的研究热点，对临床上判断胃癌进程及制定针对性治疗方案有重要意义。但是TANs也存在许多不足：①中性粒细胞在正常组织及癌症组织中均存在，激活的中性粒细胞释放的细胞因子可能会对正常组织造成损伤；②TANs两种表型的表面标志物仍需进一步研究，对癌症的治疗可靠性需要被证明；③TANs在癌症不同阶段及病灶不同部位的浸润量存在一定的差异，这可能会影响免疫疗效的判断；④TANs的双重表型影响癌症进展的机制未被完全阐述，未来仍需大量科学及深入的研究来明确中性粒细胞与肿瘤微环境的关系，完善肿瘤相关中性粒细胞的诊疗过程。如上所述本文整合了近年TANs调节胃癌发展的信号通路及新的胃癌诊疗靶点。希望TANs会对确切治疗胃癌、提高胃癌患者生存率具有更好的指导价值。