肿瘤相关巨噬细胞在乳腺癌中的研究进展

苏日娜，王金花

1内蒙古医科大学研究生院，呼和浩特 010020

2内蒙古自治区肿瘤医院病理科，呼和浩特 010020

乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤。世界卫生组织最新统计数据显示，乳腺癌新发病例达到226万例，超过肺癌成为全球第一大肿瘤。乳腺癌病死率居女性肿瘤第二位[1]。根据乳腺癌亚型的不同，主要治疗方式包括手术治疗、化疗、内分泌治疗和抗人表皮生长因子受体2（human epidermal growth factor receptor 2，HER2）靶向治疗等。乳腺癌的治疗目标是维持生活质量和延长生存期。近年来，随着“精准治疗”的推进，针对每一例乳腺癌患者给予更加个体化的治疗，需要更好地对肿瘤的生物学特征进行分析，预测肿瘤发展、复发的可能，在治疗过程中更为微观地观察肿瘤患者的病情变化，从而达到改善预后和提高生活质量的目的。肿瘤微环境（tumor microenvironment，TME）是容纳肿瘤细胞的动态环境，这种动态平衡是由肿瘤细胞、内皮细胞、间质细胞和免疫细胞等细胞的相互作用所控制。存在于TME中的巨噬细胞称为肿瘤相关巨噬细胞（tumor associated macrophage，TAM），在肿瘤周围的炎症中发挥主要作用。TAM在乳腺癌TME中大量存在，可占乳腺癌间质细胞的50%～80%[2-3]。本文对TAM在乳腺癌血管生成、侵袭、靶向治疗和治疗耐药中的研究进展进行综述。

1 TAM的分型及功能

TAM通常极化为两种不同的亚型，即经典激活的巨噬细胞M1型和交替激活的巨噬细胞M2型。M1型具有杀伤肿瘤细胞和抵御病原体入侵的作用。M2型具有促进肿瘤生长、侵袭和转移的作用。TME中发现的巨噬细胞主要表现为M2型。M1型巨噬细胞受γ干扰素、白细胞介素-1β（interleukin-1β，IL-1β）、脂多糖和肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）等的刺激，并通过产生多种细胞因子[白细胞介素-1（interleukin-1，IL-1）、白细胞介素-6（interleukin-6，IL-6）、白细胞介素-8（interleukin-8，IL-8）、白细胞介素-10（interleukin-10，IL-10）、白细胞介素-12（interleukin-12，IL-12）、白细胞介素-23（interleukin-23，IL-23）、TNF-α、活性氧和活性氮中间体]来抑制肿瘤生长。M1型巨噬细胞通过激活辅助性T细胞1（help T cell 1，Th1）来增强抗肿瘤效应，并通过细胞毒效应杀死肿瘤细胞。相反，M2型巨噬细胞具有促肿瘤活性，它被白细胞介素-4（interleukin-4，IL-4）和白细胞介素-13（interleukin-13，IL-13）激活，产生少量 IL-12、IL-23和大量的IL-10，抑制急性炎症反应，从而减弱机体的抗肿瘤免疫反应。M2型巨噬细胞对T细胞的失活有影响，T细胞失活会严重降低人体抵抗肿瘤的能力[4-5]。M1型和M2型巨噬细胞都具有高度的可塑性，在致癌过程中，TME可以驱动M1型和M2型巨噬细胞之间的相互转化。

2 TAM促进乳腺癌血管生成

在生理性和病理性血管生成中，巨噬细胞被认为是血管生成的重要桥梁。TAM通过分泌血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）、IL-8和IL-12，促进血管的生成，从而促进肿瘤的进展。在乳腺癌小鼠模型中，TAM是轴突导向因子4D（semaphorin 4D，SEMA4D）的主要来源，能够促进内皮细胞迁移，并促进血管和肿瘤组织的体外生长。另外，SEMA7A沉默诱导了巨噬细胞中促血管生成蛋白IL-2、巨噬细胞炎症蛋白-2（macrophage inflammatory protein-2，MIP-2）、IL-1和基质金属蛋白酶9（matrix metalloproteinase 9，MMP9）的下调。而SEMA4C刺激F4/80+TAM的募集，并上调促血管生成因子、血管生成素和集落刺激因子1（colony stimulating factor 1，CSF1）的表达。在乳腺癌小鼠模型中，在4T1肿瘤细胞中过表达SEMA3A可将肿瘤体积缩小至原来的61%，并促进M1型巨噬细胞在肿瘤中的聚集[6-7]。有学者认为，M2型巨噬细胞可以通过稳定蛋白-1介导的吞噬来调节骨连接素在细胞外的浓度，从而协调细胞外基质重构、血管生成和肿瘤进展。TAM产生的白细胞介素-18（interleukin-18，IL-18）是乳腺癌血管生成的重要调节因子，表达IL-18的TAM通过细胞外信号调节激酶（extracellular signal-regulated kinase，ERK）和蛋白激酶B（protein kinase B，PKB，又称AKT）/糖原合成酶激酶-3β（glycogen synthase kinase-3β，GSK-3β）/Snail信号通路调节内皮细胞的迁移和内皮-间充质转化，从而介导血管生成。

在TME中，内皮细胞酪氨酸激酶受体2（tyrosine kinase receptor 2，Tie2）主要在内皮细胞上表达，但在TAM上也有表达。表达Tie2的巨噬细胞募集了20%的CD14+单核细胞，通过调节炎症和免疫细胞的招募参与血管生成。更确切地说，Tie2与血管生成素-1和血管生成素-2结合，引起Ang-Tie系统的形成，激活巨噬细胞中的促炎信号通路并影响内皮细胞的功能。

WNT家族配体WNT7B在TAM中产生，在乳腺癌小鼠模型中负责肿瘤生长和血管生成。此外，在巨噬细胞中抑制WNT7B，可通过抑制血管生成和减少血管内皮生长因子A来控制乳腺肿瘤的生长[8-9]。

3 TAM促进乳腺癌侵袭

3.1 M2型TAM促进乳腺癌侵袭

在TME中，C-C趋化因子配体2（C-C motif chemokine ligand 2，CCL2）与C-C趋化因子受体2（C-C motif chemokine receptor 2，CCR2）相互作用，介导单核细胞和TAM的趋化，从而促进TME的形成，促进肿瘤进展。研究表明，转录因子EB在TAM中被乳腺癌细胞来源的转化生长因子-β1灭活和下调，通过信号转导及转录激活因子3（signal transduction and activator of transcription 3，STAT3）的激活，向M2型极化，而不依赖于自噬-溶酶体轴。KRASG12D也可以通过STAT3依赖的脂肪酸氧化使巨噬细胞转变为促肿瘤M2表型[10-11]。三阴性乳腺癌（triple negative breast cancer，TNBC）中，M2型TAM密度高与无进展生存期短相关。另外，M2型TAM具有免疫抑制作用，可在肿瘤进展期间和化疗或免疫治疗后，防止T细胞和自然杀伤细胞攻击乳腺癌细胞。M2型巨噬细胞通过调节干扰素调节因子 7（interferon regulatory factor 7，IRF7）/磷脂酰肌醇-3-羟激酶（phosphatidylinositol 3-hydroxy kinase，PI3K）/AKT信号通路，促进乳腺癌细胞的存活和转移[12]。乳腺癌组织中，来源于淋巴细胞的IL-22水平与丝裂原活化蛋白激酶8（mitogen-activated protein kinase 8，MAPK8）的表达呈正相关。同时，乳腺癌可诱导记忆CD4+T细胞产生IL-22，释放IL-1促进肿瘤生长。相反，IL-22诱导小鼠乳腺癌细胞株EMT6细胞周期阻滞于G2/M期。当IL-22表达与TAM浸润相结合时，与单独使用TAM相比，乳腺癌的无进展生存期和总生存率有显著差异[13]。此外，M2型巨噬细胞能够产生高密度的胶原，而胶原又负责血管生成，导致无进展生存期更短。巨噬细胞集落刺激因子及其受体在TAM中的表达也与乳腺癌预后不良相关[14]。

3.2 CD68+和CD163+巨噬细胞促进乳腺癌侵袭

乳腺癌患者导管肿瘤结构中，CD68+巨噬细胞的存在与淋巴结转移呈正相关，并且这种效应与M2型无关。特别是位于实质成分之间的CD68+巨噬细胞与新辅助化疗后发生淋巴结转移的能力呈正相关。在浸润性乳腺癌患者的肿瘤巢中，环氧化酶2（cyclooxygenase 2，COX2）的高表达与总生存率降低有关。肿瘤巢和肿瘤相关基质中CD68+和CD163+巨噬细胞的浸润均可降低总生存率。CD163+巨噬细胞高表达被认为是HER2阳性和TNBC患者无进展生存率和总生存率降低的独立危险因素。在TNBC小鼠模型中，CD163+巨噬细胞的减少与CD8+T细胞在肿瘤内积聚密切相关，主要表现为肿瘤体积缩小、重量减轻、肺转移减少[15]。

4 TAM应用于乳腺癌靶向治疗

对于TAM的靶向治疗处于早期临床研究阶段，疗效并不确切，但因为TAM和肿瘤的关系，为肿瘤的靶向治疗提供了新思路。目前，靶向TAM的策略大致可分为两大类：①抑制TAM的促肿瘤活性；②激活TAM的抗肿瘤表型。将促肿瘤TAM转化为抗肿瘤表型的方式包括CD40激动剂、PI3Kγ抑制剂、CD47抑制剂和Ⅱa类组蛋白去乙酰化酶抑制剂，这些都已被实验证明可抑制原发性和转移性小鼠乳腺肿瘤。另外结合化疗和免疫治疗的研究表明，将TAM转化为M1表型对乳腺癌患者的治疗具有巨大潜力，包括布鲁顿酪氨酸激酶抑制剂、Toll样受体激动剂、STAT3抑制剂、IL-1受体抑制剂和白细胞免疫球蛋白样受体B2抑制剂等[16]。研究表明，TAM耗竭以及将M2型TAM重新极化为M1型TAM，显著提高了HER2抗体的治疗效果，肿瘤中细胞毒性T淋巴细胞浸润和γ干扰素的产生也增加。CSF1-CSF1R信号通路是巨噬细胞分化、募集和存活的关键控制器，CSF1-CSF1R抑制剂减少了CD163+TAM在乳腺癌等实体肿瘤患者肿瘤组织中的浸润[17]。含有细胞毒性药物卡巴他赛的2-乙基丁基丙烯酸酯NP设计用于M2型至M1型巨噬细胞的极化，并在三阴性人源性组织异种移植小鼠模型中表现出非常好的治疗效果[18]。也有研究发现，CD137可以促进单核细胞/巨噬细胞分化成破骨细胞，有利于建立适合肿瘤细胞定植的微环境，促进晚期乳腺癌的骨转移。因此，可将抗CD137阻断抗体输注到F4/80靶向脂质体纳米颗粒中以抑制单核细胞/巨噬细胞分化[19]。

5 TAM在乳腺癌程序性死亡受体1（programmed cell death 1，PDCD1，也称 PD-1）/程序性死亡受体配体 1（programmed cell death 1 ligand 1，PDCD1LG1，也 称PD-L1）免疫治疗中的研究

乳腺癌免疫治疗作为一种新兴的治疗方法，引起了人们的广泛关注，尤其是由PD-1和PD-L1介导的免疫治疗。TME中肿瘤浸润免疫细胞的PD-L1表达，特别是巨噬细胞、树突状细胞和基质细胞，也是PD-1/PD-L1阻断的关键因素。巨噬细胞通过PD-1/PD-L1免疫检查点调节其吞噬和抗原呈递功能，从而促进肿瘤细胞的吞噬和清除。有研究发现，颗粒蛋白前体（progranulin，PGRN）可促进乳腺癌免疫逃逸机制，促进巨噬细胞向M2表型极化，通过激活STAT3上调PD-L1在TAM上的表达。此外，肿瘤细胞和TAM利用免疫抑制蛋白PD-L1的上调来破坏T细胞介导的免疫监视。Janus激酶2（Janus kinase 2，JAK2）/STAT3信号通路在巨噬细胞中被激活，而JAK2是巨噬细胞中PD-L1表达的关键调节因子[20-21]。在TNBC中，TAM可以通过JAK/STAT3以及PI3K/AKT信号通路分泌IFN-γ，从而诱导PD-L1的表达。因此，靶向TAM可能是调控抗PD-1和PD-L1药物活性用于TNBC治疗的一种有效途径[22]。

6 TAM在乳腺癌治疗耐药中的研究

TAM可以潜在地决定肿瘤细胞对化疗、放疗和免疫治疗的反应。已有研究证明，TAM能够调节肿瘤细胞对多柔比星和依托泊苷等抗肿瘤药物的反应[23]。M2型巨噬细胞群会引起乳腺癌治疗耐药，有研究表明，TME中的TAM还可以调节肿瘤的耐药性，并在紫杉醇治疗时介导乳腺癌细胞的存活，高剂量的紫杉醇治疗会增加小鼠的TAM数量，并且在乳腺癌患者化疗后的肿瘤中巨噬细胞数量也会增加。这些巨噬细胞反过来又可以保护肿瘤细胞免受一系列不同化疗药物诱导的细胞死亡[24]。研究还发现，绝经乳腺癌患者对三苯氧胺耐药。体外培养研究表明，巨噬细胞对紫杉醇、多柔比星和依托泊苷，以及小鼠胰腺导管腺癌细胞对吉西他滨的化疗耐药，均依赖于信号转导和STAT3的激活[25]。

7 小结

乳腺癌是女性发病率最高的恶性肿瘤之一，其发病率呈不断上升的趋势。目前认为，TAM利用血管新生、淋巴管生成、免疫逃逸及免疫抑制等机制来促进肿瘤转化，促进肿瘤进展，并创造免疫抑制环境，从而在促进肿瘤发展中发挥中心调节作用。M2型TAM具有向M1型TAM极化的能力。这种能力有望成为肿瘤免疫治疗的一种更有效的方法。另外，将TAM靶向治疗和纳米粒子靶向给药相结合也是目前的研究热点。进一步研究TAM，将有助于对免疫抑制性TME形成更全面的认识，有望为乳腺癌的有效治疗提供新途径。