肿瘤相关中性粒细胞与肿瘤发生发展的研究进展

齐 潇，钟兆铭 综述 孙传政 审校

（1） 昆明医科大学第三附属医院头颈外二科；2） 肿瘤内科，云南昆明 6 500118）

肿瘤细胞侵袭与转移能力是肿瘤难以治疗和治疗后复发的重要原因，其机制复杂，但越来越多的研究发现，血细胞在肿瘤侵袭转移过程中发挥了重要作用，比如巨噬细胞、中性粒细胞，甚至是血小板，本文对近年来中性粒细胞在肿瘤发生发展中的作用作一综述。

1 肿瘤相关中性粒细胞（tumor-associated neutrophils，TANs）

中性粒细胞由骨髓造血干细胞分化而来，是人体血液循环中最丰富的白细胞。机体发生感染时，中性粒细胞是免疫系统的首要应答者，其通过吞噬作用、释放抗菌物质、形成胞间陷阱等方式破坏入侵微生物[1]。最近研究发现，中性粒细胞可沿着肿瘤分泌细胞因子的趋化梯度主动进入肿瘤微环境，在微环境中各种细胞因子的作用下转化为TANs[2]。TANs 是一把“双刃剑”，具有抗肿瘤及促肿瘤双重作用，可分为抑制肿瘤的N1 型和促进肿瘤的N2 型，其分型及其功能受肿瘤微环境影响[3]。越来越多的研究发现，TANs 可以释放活性氧（reactive oxygen species，ROS）、蛋白酶、细胞因子等方式直接或间接影响肿瘤的增殖、转移、血管生成、免疫调节功能，进而影响肿瘤进展。

2 TANs 的促肿瘤作用

2.1 中性粒细胞释放ROS

中性粒细胞可通过吞噬、脱颗粒等作用杀灭病原体，在此过程中释放大量ROS，包括羟自由基、过氧化氢、单线态氧、次氯酸和超氧阴离子等[4]。TANs 产生的ROS 可诱导胞嘧啶脱氨酶的异位表达，导致p53 基因突变，使其下游蛋白p21 对多种cyclin-CDK 复合物抑制能力降低，进而促进肿瘤进展[5]。Klink 等[6]研究发现，中性粒细胞与卵巢癌细胞共培养后产生大量的ROS，后者增强ERK1/2激酶磷酸化进而促进肿瘤细胞转移。在乳腺癌中，中性粒细胞产生ROS 促进VEGF（血管内皮生长因子） 和MIF（巨噬细胞迁移抑制因子） 的表达，进而促进肿瘤进展和化疗抵抗[7]。Wilson 等[8]研究也发现，中性粒细胞内释放的ROS 可损伤端粒DNA诱导肝癌的发生。

2.2 TANs 释放细胞因子

在肿瘤微环境中TANs 通过分泌多种细胞因子，在肿瘤的生长和进展中发挥复杂的调控作用。TANs 分泌的常见细胞因子包括：转化生长因子β2（TGFβ2）、抑瘤素M（oncostatin-M，白介素-6 超家族成员）、HGF、CXC 或者CC 家族趋化因子[9]。研究发现，乳腺癌细胞可以刺激中性粒细胞释放oncostatin-M，后者与乳腺癌细胞膜上受体gp130 结合，激活JAK/STAT 通路诱导VEGF 表达，促进肿瘤血管生成和细胞增殖[10]。Wculek 等[11]也发现定植于肺的中性粒细胞产生白三烯，招募具有更高致瘤潜能的癌细胞并促进其定植，进而促进乳腺癌肺转移。Zhou 等[12]研究发现TANs 分泌的骨形成蛋白2（bone morphogenetic protein 2） 和TGFβ2 刺激肝癌细胞表达miR-301b-3p，抑制边缘系统相关蛋白（LSAMP） 和赖氨酸去泛素化酶（CYLD） 的表达，进而促进肝癌进展。研究还发现TANs 可通过分泌IL-17α 激活JAK2/STAT3 等通路诱导胃癌细胞发生上皮间质转化（EMT），进而促进胃癌转移[13]。

2.3 TANs 释放蛋白酶

中性粒细胞弹性蛋白酶（neutrophil elastase，NE） 属糜蛋白酶超家族成员，是N2 型中性粒细胞分泌的一种丝氨酸蛋白酶[14]，NE 可作用于胰岛素受体IRS-1，诱导PI3K 上调进而促进肿瘤细胞增殖[15]。细菌脂多糖诱导的急性肺炎启动中性粒细胞的募集，后者脱颗粒释放弹性蛋白酶和组织蛋白酶G，导致抗肿瘤因子血小板反应蛋白-1（thrombospondin-1，Tsp-1） 的水解，进而促进肺癌转移[16]。Bekes 等[17]研究发现TANs 分泌大量基质金属蛋白酶9（matrix metalloproteinase-9，MMP-9）以及VEGF，从而促进肿瘤新生血管生成，通过降低TANs 在肿瘤组织中的浸润可减少肿瘤血管生成、抑制肿瘤生长。通常情况，细胞在分泌MMP9的同时，还会释放其抑制分子TIMP-1，然而TANs仅释放MMP9 却不表达TIMP-1，失去了TIMP-1抑制的MMP9 更易促进肿瘤血管生成[18]。

2.4 中性粒细胞外诱捕网（neutrophil extracllular traps，NETs） 的释放

Brinkmann 等[19]在2004 年首次研究发现，活化的中性粒细胞向胞外释放一种网格状结构，即NETs。NETs 包含疏松的DNA 骨架和MMP9、弹性蛋白酶、组织蛋白酶G 和髓过氧化物酶（包括MPO） 等[20]。2013 年Berger 等[21]首次发现尤文肉瘤患者瘤内的NETs 数量与预后呈负相关。随后越来越多研究证实NETs 与肿瘤的进展密切相关。Nie等[22]发现分期更晚的B 细胞淋巴瘤组织中能检测到更多的NETs，并与预后负相关。进一步研究发现淋巴瘤细胞分泌IL-8 刺激中性粒细胞释放NETs，NETs 反过来激活细胞的NF-κB、STAT3 和p38通路进而促进B 细胞淋巴瘤的进展。Demers 等[23]发现黑色素瘤细胞释放G-CSF 激活中性粒细胞释放NETs 进而促进肿瘤进展，并提出NETs 可作为黑色素瘤治疗的新靶标。

2.5 TANs 介导免疫功能

TANs 也可抑制T 细胞免疫功能从而促进肿瘤进展。通常T 细胞的激活需要胞间精氨酸[24]，在非小细胞肺癌细胞中，肿瘤细胞分泌的IL-8 诱导中性粒细胞释放ARG1 降解胞间精氨酸，从而抑制T细胞免疫功能，最终促进肺癌的进展[25]。在胃癌的研究发现，肿瘤细胞分泌的GM-CSF 通过JAK/STAT 通路刺激TANs 高表达程序性死亡配体1（PD-L1），进而抑制T 细胞免疫功能[26]。此外Gabrilovich 等[27]研究发现免疫抑制性中性粒细胞常产生大量过氧化氢抑制T 细胞增殖。中性粒细胞还可通过分泌细胞因子TNFα 影响T 细胞的肿瘤杀伤作用[28]。同时在乳腺癌小鼠模型中也发现，中性粒细胞通过抑制CD8+毒性T 细胞功能来促进乳腺癌肺转移[29]。Zhou 等[30]研究发现肿瘤相关中性粒细胞可分泌趋化因子CCL2 和CCL17 招募巨噬细胞和调节性T（Treg） 细胞，共同促进肝癌进展。

2.6 临床肿瘤患者外周血中性粒细胞数量与预后的关系

临床上，越来越多的研究发现，晚期肿瘤患者外周血中性粒细胞数量升高与预后差相关[31]。在肺癌[32]、卵巢癌[33]、鼻咽癌[34]、结直肠癌[35]中，外周血中性粒细胞与淋巴细胞比率与预后负相关，是其预后的独立危险因素。Bald 等[36]研究发现黑素瘤患者接受放射治疗导致的中性粒细胞升高增加肿瘤的转移概率。值得注意的是，一项涉及39 种癌症类型、约18 000例肿瘤基因表达荟萃分析表明，患者中性粒细胞相关基因特征与预后不良相关[37]。

3 TANs 的抗肿瘤作用

尽管大多数研究认为中性粒细胞促进肿瘤发生发展，然而，部分研究发现中性粒细胞在某些情况下具有抗肿瘤作用。研究发现，N1 型TANs可诱导肿瘤细胞凋亡，其主要机制是TANs 细胞膜上的Fc 受体与肿瘤细胞抗原结合，继而通过抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用（ADCC） 诱导肿瘤细胞凋亡[38]。此外，中性粒细胞与癌细胞直接接触后可分泌过氧化氢，通过TRPM2-Ca2+通道Ca2+内流导致肿瘤细胞死亡[39]。Sun 等[40]研究也发现，从健康者分离出的中性粒细胞可通过Fas 配体/Fas 途径促进肿瘤细胞凋亡，抑制肿瘤生长。

4 靶向中性粒细胞的抗肿瘤治疗

中性粒细胞促肿瘤作用逐渐被大家认识，因此选择性干扰促肿瘤相关中性粒细胞为肿瘤治疗提供了新思路。例如应用花生四烯酸5-脂氧合酶（这种酶能将必需脂肪酸转化为白三烯） 的抑制剂会阻碍乳腺癌肺转移的形成[11]。靶向中性粒细胞蛋白酶也可以抑制黑色素瘤肺转移形成[16]。干扰促转移性中性粒细胞表型的细胞因子（如IL-17 等） 也是一种新的治疗方法[29]。Gebhardt 等[41]的临床研究表明，黑色素瘤患者血液中的中性粒细胞相对于淋巴细胞的数量越多，免疫检查点抑制剂（Ipilimumab） 的治疗效果越差。Highfill 等[42]的研究也发现肿瘤患者中性粒细胞影响PD1 抗体的疗效，干扰由CXCR2 介导招募的中性粒细胞后提高免疫检查点抑制剂的效果。

5 小结

上述研究显示，在不同肿瘤TANs 通过多种方式促进或抑制肿瘤进展，因此深入探索TANs 与肿瘤进展机制对于探索靶向TANs 治疗肿瘤新措施至关重要。潜在措施还包括改善肿瘤微环境，阻止N1 型中性粒细胞向N2 型转化；激活具有ADCC潜能的中性粒细胞；调控影响中性粒细胞功能的细胞因子水平；靶向中性粒细胞外诱捕网的治疗。中性粒细胞影响肿瘤进展的多种机制的研究，将为靶向肿瘤相关中性粒细胞的抗肿瘤治疗提供新思路。但很明显，这还需要深入的基础与临床研究。