肿瘤相关巨噬细胞影响骨肉瘤进展的机制和相关作用的研究进展

陈明洲，李朝旭

（1.桂林医学院研究生学院，广西 桂林 541004；2.广西壮族自治区南溪山医院创伤手外科，广西 桂林 541002）

1 骨肉瘤

骨肉瘤是最常见的原发恶性骨肿瘤之一，主要发生在儿童、青少年和青壮年。骨肉瘤好发于生长快速的部位，包括股骨远端、胫骨近端和肱骨近端，除了进行性疼痛或肿块外，没有任何临床症状，肿瘤的远处转移和复发仍然是骨肉瘤患者的主要死亡原因。目前的标准治疗包括新辅助化疗、手术治疗和辅助化疗。然而，在最近的十年中，骨肉瘤患者长期生存率并没有明显提高，局部型骨肉瘤患者的长期生存率在75%左右，存在骨肉瘤转移、初治化疗耐药和复发患者预后不佳，长期存活率不到20%[1]。骨肉瘤细胞的异质性以及与骨肉瘤发生相关分子和遗传机制的复杂性，使临床上开发一种独特的治疗方法变得及其困难。骨肉瘤细胞与TME 之间的联系是肿瘤生长、转移的必要条件，TAMs 是TME 重要的组成部分[2]。在大多数实体癌中，TAMs 浸润的增加与患者预后不良有关。许多研究也表明TAMs 在转移性OS 中的作用[3-4]，与原发性OS 相比，肺转移瘤中M2 型肿瘤相关巨噬细胞密度更高，其他研究也发现，TAMs 通过激活细胞内与肿瘤进展有关的细胞通路促进血管生成，阻断M2 极化与骨肉瘤抗转移活性和肿瘤干细胞样特性的表达降低相关。在本篇综述中，我们旨在对总结TAMs 影响骨肉瘤进展的机制和相关作用的研究进展，以便更好理解TAMs在骨肉瘤中的作用来改进和开发针对TAMs 的治疗策略。

2 巨噬细胞的起源与可塑性

以前关于组织-巨噬细胞来源的报告表明，它们来自循环的单核细胞，一旦被吸收到组织中，就会分化为成熟的巨噬细胞。然而最新的研究认为巨噬细胞来自至少三种不同的胚胎：骨髓中的巨噬细胞祖细胞、卵黄囊和胚胎肝中的红髓样祖细胞，并分化为组织特异性巨噬细胞和其他类型细胞的分化（如树突状细胞组细胞）。不同来源的巨噬细胞受不同的机制调控，但集落刺激因子1 受体（colony-stimulating factor 1receptor，CSF-1R）已被确定为控制大多数巨噬细胞分化和存活的主要跨膜受体。

巨噬细胞的激活通常是通过对周围环境中存在的刺激的反应来启动的，巨噬细胞存在不同的功能状态，它们具有很高的可塑性，根据来自微环境的信号，巨噬细胞可以在炎症反应的不同阶段启动不同的功能表型。在经典途径中Toll 样受体（Toll-like receptors）和干扰素-γ（interferon-γ）的激活，产生M1 巨噬细胞，在宿主抵抗感染、肿瘤抑制和激活免疫系统中相关T 淋巴细胞发挥关键作用[5]。白介素-4（interleukins-4）或白介素-13（interleukins-13）选择性的激活和诱导M2 巨噬细胞参与抑制免疫、肿瘤血管生成、组织重塑和肿瘤进展[6]。事实上，部分巨噬细胞的可塑性，可以通过微环境的改变从一个表型重新转换到另一个表型。尤其是M2 巨噬细胞存在不同的功能状态可具体细分为M2a、M2b、M3c 和M3d。

TAMs 是TME 的重要组成部分，与肿瘤生长的许多阶段密切相关。在一些病例中，TAMs 可占肿瘤重量的50%，它们的异常丰富常与不良的临床结果有关。大量证据表明，TAMs通过促进血管生成、免疫抑制和慢性炎症促进肿瘤生长，并在常规抗肿瘤治疗后影响肿瘤耐药性。如前所诉，之前认为TAMs 来源于循环的单核细胞，然而新的证据表明，虽然单核细胞来源的TAMs 通过外周循环不断募集补充，但是一定比例的TAMs 也可能通过原位增殖来维持组织内巨噬细胞。TAMs在促进肿瘤生长和转移有三种不同作用：（1）TAMs 通过旁分泌信号环促进肿瘤细胞进入血管系统，促进肿瘤的扩散，另外表达VEGF-A 和Tie2 的巨噬细胞可以使局部血管通透性增加，促进肿瘤细胞的外渗[7]。（2）TAMs 通过分泌转化生长因子-β、精氨酸酶-1（arginase-1 ，Arg-1）、白细胞介素-10 等免疫抑制因子来抑制先天性和适应性的抗肿瘤免疫[8]。（3）TAMs 促进血管生成，从而促进肿瘤生长和肿瘤治疗后的复发，已经发现表达VEGF-A 和Tie2 的巨噬细胞在阿霉素治疗后肿瘤血管系统的恢复和肿瘤复发中起着至关重要的作用[9]。

3 TAMs 与OS 侵袭转移、耐药和复发

尽管新辅助化疗的引入提高了OS 患者的总生存率，但OS转移的进展在临床上仍然没有被克服。最初研究发现M 1 和M 2 型TAMs 在OS 中存在，非转移性OS 标本的基因谱分析显示巨噬细胞相关基因的高表达，大量巨噬细胞对化疗有反应。Liang 等[10]发现新辅助化疗诱导OS 患者出现严重的局部炎症反应，诱导巨噬细胞浸润释放白细胞介素-1β（interleukin-1β，IL-1β），随后激活TNF、NF-kB 和MAPKs 通路。事实上，IL-1β 与OS 细胞上的受体结合导致OS 患者对新辅助化疗的敏感性降低。先前的研究发现肿瘤浸润性T 细胞（Tis）的减少与OS 肿瘤中M2 型TAMs 的持续存在相关。此外，M2 型的缺失恢复了T 细胞的增殖和T 细胞分泌TNF-α 和INF-β。有趣的是，与外周血中循环单核细胞的数量相比，肿瘤间质中CD163+TAM 的水平更高，这表明OS 中T 细胞反应的调节不是一种全身性的情况，而是与TME 有关[11]。

体外和体内研究表明，转移性OS 组织过度表达IL-34，IL-34 参与单核细胞分化和炎症。当促炎细胞因子、TNF-α和IL-1β 刺激OS 细胞时，IL-34 的高表达，此外，IL-34 被发现通过激活内皮细胞（包括Src、FAK 和MAPKs）中的信号通路促进血管生成和OS 生长，已知这些信号通路参与血管生成和血管内稳态。此外，体内数据显示IL-34 表达组织中M2巨噬细胞数量增加。IL-34 强烈诱导单核细胞与内皮细胞的粘附，从而增强TAMs 在OS 中的外渗能力[12]。

Su 等[13]报道了在OS 组织中CCL18（M2 巨噬细胞释放的一种常见趋化因子）的过度表达。CCL18 的表达与OS 细胞的增殖和侵袭有关。此外，与原发性OS 相比，转移性OS组织中CCL18+TAMs 的数量更高。异种移植模型的研究表明，CCL18 增加肿瘤大小并诱导肺转移，表明TAMs 通过分泌CCL18 促进OS 的转移和肿瘤生长。

Zhou 等[14]发现全反式维甲酸（ATRA）治疗不仅阻止M2型TAMs 极化，而且通过阻断TAM 诱导的MMP12 分泌，发挥抗OS 转移活性。此外，Shao 等[15]观察到原发性OS 中CD209+M2 型TAMs 的比例较高。此外，ATRA 的抑制剂通过阻断M2极化减少OS 中的肿瘤发生并且抑制OS 细胞的干样特性（如集落形成能力），减少CD117+细胞的数量和干细胞基因的表达。最近发现转移性OS 组织中TAMs 的高密度与COX2 和p-STAT3的表达水平的增加显著相关，COX2 的抑制剂降低了OS 细胞的迁移能力，在OS 细胞过表达COX2 与TAMs 共培养的增加了p-STAT3 的表达水平，从而增加了OS 细胞的转移潜能[16]。

4 TAMs 作为OS 治疗的靶点

有证据表明，M1 与M2 巨噬细胞的比率可能通过改变TME 来调节OS 的转移潜能，从而有利于转移的发生。因此，通过靶向策略将TAM 极化从M2 表型调节到M1 表型，可能有助于最大限度地减少巨噬细胞辅助肿瘤进展过程中的影响。

临床试验表明，当脂质体包裹的胞壁酰三肽磷脂酰乙醇胺（liposome-encapsulated muramyl tripeptide mifamurtide，一种巨噬细胞激活剂）与标准化疗方案相结合时，OS 患者的6 年生存率提高[17]。在II 期临床试验中，mifamurtide 诱导激活的巨噬细胞浸润到OS 肺组织转移瘤中，在疾病进展和总生存率方面有显著差异，并且mifamurtide 介导的M1-TAMs 抗肿瘤活性需要IFN-γ[18]。Punzo 等[19]发现通过将巨噬细胞极化转变为TAM 样中间M1/M2 表型，mifamurtide 可能通过调节巨噬细胞功能和抑制OS 增殖而起作用。为了增强激活免疫反应，欧洲医疗机构（the European Medical Agency，EMA）已批准使用mifamurtide 作为辅助剂与化疗相结合来治疗OS 患者。在OS 的临床前模型中，M2 型TAMs 的患病率与肿瘤进展、血管生成和转移扩散的增加相关[4]。目前认为M2 类TAMs 可能是OS 患者抗转移治疗的合适靶点。最近的证据表明，全反式维甲酸（ATRA）抑制肿瘤转移，降低TME 中M2 样TAM 细胞的极化和浸润，并可能消除肺OS 转移[4]。M2 型TAM 极化也可能受到二羟香豆素类七叶皂苷（ dihydroxycoumarins esculetin）和瑞香素（daphnetin,）的影响，它们通过调节pSTAT3 和IL-10发挥作用，抑制M2 类型的分化，并在体内外抑制OS 转移[20]。

唑来膦酸盐（一种含氮双膦酸盐）也能调节从M2 到M1表型的TAM 极化，另据报道，TAM 功能也受到二膦酸盐类化合物的影响。唑来膦酸盐等药物对破骨细胞有直接抑制作用，能阻断破骨细胞与骨癌细胞之间的恶性循环，并能显著减少OS 诱导的体内肺转移[21]。最近，Zhou 等[4]报道了，在氯膦酸盐脂质体（clodronate liposome，CLO-LIP）治疗的小鼠中，M2样TAM 被主动耗尽，肺OS 转移的发生率显著降低。

一些研究表明巨噬细胞和癌细胞的相互作用对远处部位的转移和侵袭具有重要意义。肿瘤细胞表面的VCAM1 受体与α4 单核细胞整合素之间的联系已被证明是几种活体小鼠肿瘤模型中的一个重要因素。用抗α4 整合素的单克隆抗体纳他珠单抗治疗小鼠骨髓中的肿瘤生长[22]。目前，纳他珠单抗正在进行OS 的临床试验(ClinicalTrials.gov Identifier:NCT03811886)。通过VCAM-1/α4 整合素等干扰癌细胞和TAMs 之间信号联系的靶向药物可用于开发更有效的OS 治疗和提高临床患者生存率的新疗法。

此外，据报道，程序死亡配体-1（PD L-1）和PD L-2 在人OS 细胞和OS 患者肺转移瘤中可检测到。通过靶向免疫检查点PD-1/PD-L1 信号通路，研究人员发现OS 小鼠模型中肿瘤生长的减少和T 细胞免疫反应的增加，表明可能将其作为未来OS 治疗的治疗靶点[23]。目前正在进行临床试验，包括使用和评估nivolumab 和pembrolizumab（抗PD1 单抗）治疗儿童OS患者[24]。然而，仍有大量的研究工作需要开发出有效和有针对性的治疗方案，以期在临床上取得成功的OS 治疗效果。

5 结论与展望

巨噬细胞作为肿瘤免疫靶向治疗的重要组成部分，已成为肿瘤免疫治疗的热点。目前以巨噬细胞为中心的治疗包括消除TAMs 和将TAMs 重新极化为促炎性M1 型巨噬细胞。尽管近年来临床上对OS 患者有效治疗的已经有所改善，但是使用能够改变M1/M2 比率而有利于M1 的药物（例如，mifamurtide）还需要进一步的研究。

总之，如果我们要提高目前OS 疗法的有效性，就需要确定能够调节TAMs 极化和募集的新分子靶点。最近有研究发现实体肿瘤中PIK-3γ、cMaf 促进M2 样巨噬细胞极化，控制肿瘤免疫刺激与抑制的转换。事实上，通过阻断这些信号通路，有可能使TAM 极化方向转向M1 促炎表型，同时具有抗肿瘤和抗转移的作用。