肿瘤相关巨噬细胞在鼻咽癌中的研究进展

刘倩，钟茜

0 引言

鼻咽癌（nasopharyngeal carcinoma,NPC）是常见的头颈部高发恶性肿瘤之一，起源于鼻咽黏膜的上皮，肿瘤常见于咽隐窝。高发于我国南方和东南亚地区，也是我国广东省成年人中最常见的恶性肿瘤，因此，也被称为“广东癌”[1-2]。虽然鼻咽癌对放疗和化疗很敏感，但往往诊断时就已经发生了远处转移，治疗效果和预后差。继1863年Rudolf Virchow首次提出慢性炎性反应与肿瘤发生的关系后[3]，越来越多的研究发现，肿瘤的发展及预后不仅与肿瘤本身的特性有关，还与肿瘤的炎性反应有关[4-7]。肿瘤微环境（tumor microenvironment,TME）是由免疫、成纤维和血管内皮细胞等共同组成，为肿瘤的发生发展提供必要的条件[8]。其中肿瘤相关巨噬细胞（tumor-associated macrophages,TAMs）是TME中重要的免疫细胞，通过调控TME来介导肿瘤进展，然而具体调控机制仍有待进一步研究。TAMs作为当下肿瘤研究和治疗的热点，本文将对其研究进展作一综述。

1 TAMs

1.1 TAMs的来源

TAMs是TME中与肿瘤发生发展及侵袭转移密切相关的一类巨噬细胞[9]。来源于外周血中的单核细胞，在肿瘤细胞和间质细胞分泌产生的各种趋化因子、细胞因子和生长因子等刺激下进一步发展为巨噬细胞，与肿瘤细胞的增殖、侵袭、转移以及预后息息相关[10]。临床上，趋化因子2（C-C motif chemokine ligand,CCL2）的水平和巨噬细胞聚集之间的相关性已经在乳腺癌[11]、前列腺癌[12]、宫颈癌[13]和视网膜母细胞瘤[14]等人类肿瘤中得到证实。其他的趋化因子如CCL5、CCL3、CCL4以及趋化因子8（C-X-C motif chemokine ligand 8,CXCL8）等与肿瘤相关巨噬细胞的招募也有一定的相关性。此外，细胞因子中的集落刺激因子-1（colony stimulating factor,CSF-1）也是单核巨噬细胞在肿瘤募集过程中的主要因子，CSF-1最初被报道是和巨噬细胞的前体细胞增殖、分化和存活有关的一类调节因子[15]。Sun等[16]在肝癌小鼠模型中运用CSF-1受体酪氨酸激酶特异性抑制剂PLX3397阻断CSF-1受体，发现小鼠模型肿瘤的生长得到显著延缓。在复杂的肿瘤微环境中，这些因子的协同作用促进单核巨噬细胞的动员和募集，并将这些细胞转化为TAMs，对肿瘤的发展过程有着巨大的影响。

1.2 TAMs的亚型和功能

TAMs在TEM中是具有异质性又可塑的一群细胞，研究表明TAMs的功能是双重的，既具有促进肿瘤形成和发展，同时也发挥杀瘤功能，具有各种抗肿瘤免疫治疗的疗效[17]。巨噬细胞是一类具有高度多能性和可塑性的细胞群，受体内外不同微环境的影响，表现出明显的功能差异。根据Ⅰ型辅助性T细胞（type 1 helper T,Th1）/Ⅱ型辅助性T细胞（type 2 helper T,Th2）二分法，巨噬细胞可分为两大类，即经典活化的M1型巨噬细胞（M1）和替代性活化的M2型巨噬细胞（M2）[18]。

M1型巨噬细胞当暴露在γ干扰素（interferon γ，IFN-γ）或微生物刺激如脂多糖（lipopolysaccharide,LPS）及细胞因子等获得促炎状态，产生白介素-1（interleukin-1,IL-1）、IL-12、IL-23和肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor α,TNF-α），此外，M1型巨噬细胞表达高水平的主要组织相容性复合体Ⅰ类和Ⅱ类分子，因此具有良好的抗原提呈作用，对吞噬的微生物和肿瘤细胞具有细胞毒活性[19-20]。一般来说，在Th1的背景下，M1型巨噬细胞相当于人类健康卫士，产生大量的炎性细胞因子，激活机体免疫反应来对抗感染宿主的微生物和病毒，同时对抗肿瘤。

当受到IL-4、IL-13、IL-10、转化生长因子β1（transforming growth factor β1,TGFβ1）和前列腺素E2（prostaglandin E2,PGE2）等刺激时[21]，会促进巨噬细胞向抗炎状态极化。研究表明M2型巨噬细胞可分为M2a、M2b和M2c亚型。巨噬细胞可被IL-4和IL-13等Th2细胞因子诱导为M2a表型，激活Toll样受体（Toll-like receptors,TLR）和免疫复合物可刺激产生M2b型巨噬细胞，而IL-10、TGFβ则使巨噬细胞向M2c亚型分化[22]。曾有研究将TAMs也归为M2的一个亚型[23]。M2型巨噬细胞具有抗炎和促肿瘤活性：促进碎片的清除、对创伤和受损组织进行重塑修复，促进血管新生，并分泌IL-10，PD-L1和TGFβ等免疫抑制分子促进肿瘤生长[21]。M2型巨噬细胞的特点是高表达IL-10、IL-12，高分泌CCL17和CCL22，高表达甘露糖、清道夫和半乳糖型受体，但抗原提呈能力低下，可抑制炎性反应。在肿瘤的发展过程中，肿瘤浸润的M1型巨噬细胞通常高表达IL-12、低表达IL-10，促进免疫反应，从而引起肿瘤细胞的破坏，达到抗肿瘤作用。在肿瘤进展的晚期，TAMs通常转变为M2样表型，此时则低表达IL-12，高表达IL-10，促进肿瘤细胞的生长[24]，说明TAMs这两种极化状态在肿瘤的发生发展中是可以发生转化的。

2 TAMs与肿瘤的相关性及其作用机制

TAMs在肿瘤的发生发展中具有重要的作用。促进肿瘤部位血管生成，为肿瘤的增殖提供足够的营养物质和生长环境，同时分泌和募集各种因子诱导肿瘤细胞向周围组织侵袭并离开肿瘤原发部位向远处组织和器官转移。

2.1 TAMs与鼻咽癌的血管生成

肿瘤的持续生长离不开肿瘤新血管的生成，早在2000年发表在《Cell》上关于The Hallmarks of Cancer的综述中提示，人类肿瘤多级发展的一大基本特征就是肿瘤血管生成，随后在该综述的升级版中肿瘤血管生成依然保留着，可见其对于肿瘤生成的重要性[25-26]。TAMs可合成分泌多种因子来促进肿瘤血管的生成，如血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor,VEGF）、TGF-β、血小板来源增殖因子（platelet-derived growth factor,PDGF）、基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinases,MMP）家族等。已有研究表明，在胶质母细胞瘤中检测到肿瘤血管周围TAMs高表达VEGFA、血红素加氧酶1，以及胸腺原磷酸化酶，TAMs也可以通过环氧合酶2和IL-6介导来增强胶质瘤细胞的血管模拟过程[27]。随着研究的不断深入，临床上出现了抗血管生成疗法，而TAMs作为一个重要的治疗靶点的潜力引起人们极大的兴趣。在Penn的研究中[28]证明卵巢癌TAMs高表达叶酸受体-2，在卵巢癌小鼠模型中，靶向TAMs使之耗竭的化疗药物G5-MTX纳米颗粒与顺铂的疗效几乎相同，重要的是，这些纳米颗粒比顺铂具有更高的靶向性和极低的不良反应。由于鼻咽部结构的独特性，放射治疗是鼻咽癌的首要治疗手段，近年来，联合抗血管生成治疗已在临床试验中得到应用，并取得了一定的效果，为放疗不敏感的患者提供了新的治疗方案[29]，但联合治疗仍有各种因素需考虑，如药物类型、剂量和射线类型等及其带来的不良反应，所以在鼻咽癌中靶向TAMs的抗血管治疗需要进一步研究。

2.2 TAMs与鼻咽癌的增殖

TAMs通过分泌各种因子，如生长因子VEGF、PDGF、表皮生长因子（epidermal growth factor,EGF）等；趋化因子四大家族CXC、CC、C和CX3C，主要包括CCL12、CCL13、CCL17、CCL18、CCL20等，以及促炎因子如IL-10、IL-6、TNF等来促进肿瘤细胞的存活和增殖[30]。M2型TAMs可促进肿瘤增殖和生长，已有研究表明，原代培养的非功能性垂体腺瘤（non-functional pituitary adenomas,NFPA）通过依赖单核细胞趋化蛋白1（monocyte chemotactic protein 1,MCP-1）募集更多的单核细胞，并将其向TAMs的M2型极化，而高浸润的M2型TAMs主要发生在NFPA的生长阶段，从而促进NFPA的增殖[31]。在各种肝癌小鼠模型的研究中，证实了TAMs的耗竭可抑制肿瘤的发生和转移，而已知Hippo通路在肿瘤发生过程中具有一定的细胞自主功能，Liao等的研究表明肝肿瘤启动细胞（tumor initiating cells,TICs）招募巨噬细胞是基于将Hippo通路的效应蛋白YAP激活，从而推测清除TAMs可能抑制肿瘤生长[32]。在一项有关鼻咽癌的研究中证明[33]，在鼻咽癌组织中检测到TAMs高密度和IL-6高表达，与鼻咽癌患者的生存期呈负相关，炎性反应调节因子LPLUN1可抑制IL-6下游基因STAT3的活性，从而抑制鼻咽癌生长和诱导鼻咽癌细胞凋亡。因此，TAMs通过分泌各种因子来调节肿瘤的生长，同时又为肿瘤的治疗提供新的见解和靶标。

2.3 TAMs与鼻咽癌的侵袭转移

肿瘤的侵袭和转移是肿瘤患者最常见的死亡原因之一，也是决定预后的关键因素之一，然而到目前为止，有关侵袭转移的研究机制并没有确切阐明。有研究表明一些细胞黏附分子与肿瘤的扩散、转移有关，已知在人胰腺导管腺癌（pancreatic ductal adenocarcinoma,PDAC）异种移植瘤模型中[34]，检测到免疫抑制因子IL-35在肿瘤组织中过表达，并通过gp130-STAT1信号通路促进细胞间黏附分子1（intercellular adhesion molecule-1,ICAM1）过表达，依赖于ICAM1来促进跨内皮细胞迁移及内皮细胞黏附，从而促进胰腺癌转移。许多研究表明粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（granulocyte-macrophage colony stimulating factor,GM-CSF）对肿瘤的转移有重大影响，其中在一项EBV复制活跃的鼻咽癌研究中发现[35]，同时靶向中和GM-CSF、VEGF这两个位点可降低鼻咽癌细胞的转移，使用VEGF的中和抗体可减少单核细胞的募集，而GM-CSF的中和抗体可减少NF-κB通路所诱导产生的TAMs，因此这种双靶向的研究成果也为临床患者带来新的治疗选择。同时Su等关于间充质样乳腺癌的研究也表明，巨噬细胞被肿瘤细胞分泌的GM-CSF激活为TAMs，而TAMs中的CCL18可诱导肿瘤细胞上皮-间充质样改变，两者可形成正反馈通路，促进乳腺癌细胞在体内的转移[36]。越来越多的证据表明，趋化因子和趋化因子受体参与了肿瘤转移过程。在胃癌的临床研究中证实了CCR4的表达与胃癌的侵袭性相关，CCR4可通过结合其配体CCL17促进体外胃癌细胞的迁移，这个结果可能为控制晚期CCR4阳性胃癌患者发生复发转移提供有效的治疗手段[37]。

2.4 TAMs与肿瘤细胞之间的相互作用

TAMs是肿瘤微环境中的重要组成部分，与肿瘤细胞之间的相互作用对肿瘤的发展影响重大，越来越多研究表明TAMs可促进肿瘤的增殖、血管生成、诱导肿瘤细胞侵袭和转移等，如今已成为研究热点。在肝细胞癌（hepatocellular carcinoma,HCC）中利用单核细胞选择性IL-6缺陷的小鼠骨髓移植重建模型，证明增加TAMs来源的IL-6放大了炎性反应，并通过STAT3信号通路促进肝癌细胞增殖，促进肝细胞癌的发生发展[38]。在大多数肿瘤中，缺氧是调节肿瘤血管生成的主要因素之一。在低氧环境下，TAMs分泌的缺氧诱导因子-1（hypoxia-inducible factor 1,HIF-1）在肿瘤的低氧区会大量聚集，调节大量与血管生成相关基因的转录，如VEGF、MMPs、IL-8、CXCL8、PDGF和其他因子，促进肿瘤血管生成和坏死区的血管重建，同时介导肿瘤细胞侵袭[39]。肿瘤转移是一个涉及多步骤的复杂过程，研究发现TAMs以旁分泌的方式协助肿瘤细胞侵入周围组织，其中包括肿瘤细胞分泌CSF-1来激活产生TAMs，TAMs反过来为肿瘤细胞提供表皮生长因子（epidermal growth factor,EGF），从而促进肿瘤转移和复发[40]。在乳腺癌中，TAMs释放CCL18与其受体PITPNM3结合后促进乳腺癌移植瘤的侵袭和转移[41]。虽然TAMs与肿瘤细胞之间的相互作用机制不是十分明确，仍需进一步研究阐明，但是对目前临床治疗依然有很重要的指导意义，尤其对目前热门的靶向治疗意义重大。

3 小结

本文就TAMs的来源、亚型和功能做了一个简要的阐述，TAMs促进肿瘤的增殖、血管生成以及诱导肿瘤细胞向周围组织侵袭和转移，对肿瘤的发生发展有很大的影响。人们对于这一系列过程的发生机制已经开展了大量的相关研究，但具体的分子机制阐述得还不是十分明确，仍有待进一步研究探索。因此，需要更深入研究TAMs的表型及其和肿瘤细胞之间的相互作用机制，最终可以逆转其促进肿瘤发展的过程中发挥更大的应用价值。更重要的一点是结合当前的肿瘤靶向治疗，将TAMs作为各种肿瘤治疗的靶点，为肿瘤的诊断、治疗和预后提供了新的方向。