肿瘤相关巨噬细胞在食管癌中的研究进展*

陈双双，杨 莹 综述，郑钊洋，刘红春△ 审校

(1.河南中医药大学第二临床医学院，郑州 450002；2.郑州大学第一附属医院检验科 450052)

食管癌是目前全人类较为高发的一种消化系统恶性肿瘤，发病率位居全球第7位，病死率位列全球第6位[1]，5年生存率低至19%[2]，预后极差。中国是食管癌高发大国，且患者大多数表现为食管鳞状细胞癌(esophageal squamous cell carcinoma,ESCC)这一病理学类型。肿瘤细胞转移既受到自身无限增殖特性的影响，又与肿瘤微环境(tumor microenvironment,TME)发挥的促进作用不可分割。肿瘤相关巨噬细胞(tumor-associated macrophages,TAMs)是TME中发挥关键作用且数量最为丰富的免疫细胞群，与临床多种癌症的不良预后息息相关[3]，但其在食管癌进展中发挥的作用机制还未被完全阐明。因此，本文就食管癌TME中TAMs的来源和表型、TAMs促进食管癌侵袭和转移机制及针对TAMs进行的靶向治疗展开综述。

1 TAMs的招募、极化和功能

现有研究表明，TME中的巨噬细胞主要来源于外周环境的单核细胞前体和组织特异性胚胎来源的驻留巨噬细胞[4]。CC基序趋化因子配体2(CC chemokine ligand 2,CCL2)是介导单核细胞和巨噬细胞招募至TME的关键趋化因子，CCL2 高表达与TAMs数量增多紧密关联[5]。经特异性物质刺激后，TAMs可极化为经典活化的M1巨噬细胞和替代活化的M2巨噬细胞。前者通常发挥促炎、抑癌功能而后者发挥抗炎、促瘤作用。在TME中，只有少量M1型巨噬细胞，而M2型巨噬细胞占70%，M2型巨噬细胞高表达通常意味着肿瘤发展及预后不良[6]。就2种表型启动的差异机制而言，M1型巨噬细胞行使抗肿瘤效应，通过分泌白细胞介素-12(interleukin,IL-12)、IL-23、一氧化氮和活性氧等具有杀伤活性的分子物质，以及IL-6和肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor α,TNF-α)等促炎细胞因子介导对肿瘤细胞的直接杀伤作用或抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用(antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity,ADCC)将肿瘤细胞杀死；与之相反，M2型巨噬细胞发挥促肿瘤作用，通过分泌IL-10、基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)和转化生长因子β(transforming growing factor β,TGF-β)等物质抑制肿瘤免疫反应，增强肿瘤侵袭和转移。

2 TAMs促进食管癌侵袭、转移的机制

2.1 TAMs向M2型巨噬细胞极化

TME中的TAMs通常情况下默认为极化的M2型[7]。研究发现，肿瘤来源的转录因子叉头框蛋白O1(forkhead box protein O1,FoxO1)通过对CCL20和集落刺激因子1(colony stimulating factor 1,CSF-1)的转录调控进而促进巨噬细胞极化为M2型并浸润到TME中，促进肿瘤细胞侵袭和迁移到邻近正常组织或细胞[8]。免疫抑制因子纤维蛋白原样蛋白2(fibrinogen-like protein 2,FGL2)同样为一种促癌效应物质，其在TME中高表达通常导致食管癌患者生存率降低；究其原因，一方面M2型巨噬细胞通过分泌FGL2在TME中介导免疫抑制作用，另一方面浸润的免疫细胞和肿瘤细胞也能释放FGL2并促进巨噬细胞向M2型极化，如此形成的致癌循环促进食管癌不断恶化[9]。此外，TME中代谢产物的产生及积累与M2型巨噬细胞生成的关系不容忽视。一般来说，随着肿瘤细胞持续生长代谢，TME中乳酸含量愈发增多。乳酸可通过激活ERK/信号传导和转录激活因子3(STAT3)通路诱导M2型巨噬细胞产生，参与促肿瘤细胞生长、增殖和血管生成过程[10]。

2.2 TAMs促进肿瘤细胞发生上皮间质转化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)

EMT是一种可将上皮细胞转换为间充质细胞状态的可逆性细胞程序，这一步骤的发生导致上皮细胞相关标志物丢失，间皮细胞相关标志物增加，有利于肿瘤细胞脱离原发病灶并向远处侵袭转移[11]。越来越多的临床研究表明，TAMs与EMT相互作用是促进肿瘤发展和不良预后的关键因素。TAMs促进肿瘤细胞发生EMT的主要方式是通过分泌相关信号分子、生长因子和MMP[12]。癌细胞分泌的细胞外囊泡(EV)中的微RNA(microRNA，miRNA)与EMT及巨噬细胞极化密切相关。例如，EC109或EC9706细胞分泌的EVs-miR-21-5p通过促进巨噬细胞向M2型极化提高EMT相关标志物表达和侵袭、迁移水平促进肿瘤进展，而M2型巨噬细胞来源的EVs-miR-21-5p又能通过TGF-β/Smad2通路调节食管癌细胞中EMT相关基因的表达[13]。

2.3 TAMs参与肿瘤新生血管和淋巴管形成

TME中广泛浸润的TAMs因代谢需要可分泌大量血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)、血小板衍生生长因子(platelet derived growth factor,PDGF)和TGF-β等物质帮助构建新生血管。多种具有促血管生成效应的细胞因子相互作用可在时间和空间上增强血管内皮细胞增殖、基质重塑和血管化[4]，为食管癌血行转移提供前提条件。食管癌细胞中磷酸酶和张力素同源物(PTEN)的表达也能调节TAMs表型和肿瘤血管生成，当PTEN表达下调时瘤细胞内磷脂酰肌醇激酶(PI3K)/蛋白激酶B(AKT)通路被激活，M1型巨噬细胞极化为M2型；随之发生的是血管内皮细胞的增殖、迁移、侵袭和管道构建，微环境中VEGF表达水平增加，最终形成肿瘤血管[14]。另外，在恶性肿瘤转移扩散过程中，TAMs既能分泌MMP-9参与肿瘤组织内新血管形成，又能以VEGF-C/VEGFR-3轴依赖性方式介导淋巴管生成，从而促进肿瘤细胞的淋巴转移和扩散，降低患者生存率[15]。

2.4 TAMs促进免疫逃逸

在TME中，CD8+T细胞发挥抗肿瘤免疫的主导作用，而M2型巨噬细胞、癌症相关成纤维细胞(cancer-associated fibroblasts，CAFs)和调节性T细胞可对CD8+T细胞介导的抗肿瘤免疫应答形成免疫屏障，阻碍其杀伤肿瘤细胞[16]。研究发现，程序性死亡受体-1(programmed death-1,PD-1)对由TAMs调控的食管癌细胞免疫逃逸起着十分重要的作用，PD-1/PD-L1通路介导的抗肿瘤免疫也是当下人们研究和关注的重点。当微环境中浸润的TAMs极化为M2型后，便可经PD-1/PD-L1通路消耗发挥特异性抗肿瘤效应的CD8+T细胞使之数量减少，增加肿瘤细胞发生免疫逃逸的可能性[5]。另外，乳酸是糖酵解代谢过程的产物，越来越多的研究表明乳酸和肿瘤免疫逃逸的发生具有内在联系。用乳酸处理的THP-1细胞株与T细胞共培养发现缺氧诱导因子1α(hypoxia inducible factor-1α,HIF-1α)的表达水平显著增加、巨噬细胞向M2型极化并上调PD-L1表达，进而介导T细胞凋亡和肿瘤免疫逃逸的发生[17]。

3 TAMs作为抗肿瘤治疗的靶点

3.1 促进TAMs耗竭

TAMs作为直接影响肿瘤生物学行为的关键因子，其在TME中的存在和数量是免疫治疗的重中之重。用脂质体装载的双膦酸盐类药物是一种已知的较理想的抗肿瘤药物，不仅能直接作用于TME中的TAMs使其数量减少，还能抑制血管生成因子的分泌[18]。由于CSF-1在巨噬细胞的增殖、分化和活性维持方面具有重要作用，对CSF1/CSF-1受体(CSF1R)信号传导的抑制可导致很大一部分TAMs的凋亡[19]。研究发现，蛋白酪氨酸磷酸酶SHP2的变构抑制剂RMC-4550通过衰减CSF1R信号能直接或选择性地消耗M2型巨噬细胞数量，并通过一种独立于CD8+T细胞或干扰素-γ(IFN-γ)的机制增加M1型巨噬细胞，以此诱导抗肿瘤免疫[20]。利用CSF1R抑制剂PLX5622(PLX)作用于小鼠肿瘤模型发现，TAMs数量显著减少、CD8+T细胞数量和活性增加，TME得到明显改善并重新塑造为促炎微环境[21]，证明消耗TAMs对抑制肿瘤进展具有良好的应用潜力。然而，最近研究表明，通过阻断CSF1R的方式耗竭TAMs活性受肿瘤模型和治疗时间的制约而区别较大，虽然抗CSF1R治疗能使TAMs大量减少，但其对已建立肿瘤模型的小鼠发挥的抗肿瘤免疫效果差，若抗CSF1R能和肿瘤移植同步进行，抗肿瘤免疫效应将大大增强；另外，早期进行抗CSF1R治疗来耗竭TAMs相比于晚期治疗更能增强CD8+T细胞抗肿瘤免疫的能力，肿瘤生长得到明显抑制[22]。

3.2 抑制TAMs募集

TAMs浸润时刻影响着肿瘤的进展和预后，由于单核/巨噬细胞募集到TME中需要特定的信号分子介导，靶向抑制介导单核/巨噬细胞募集到肿瘤部位的相关通路或物质是阻止TAMs浸润的有效方法。CCL2/CCR2分子轴是介导单核/巨噬细胞系统形成TAMs的主要途径；破坏CCL2/CCR2通路能显著减少TME中TAMs的募集，从而抑制一些类型癌症的不良预后[3]。如下调NT5DC2可通过抑制VEGF表达进而降低CCL2/CCR2和AKT/NF-κB通路的激活，有效阻断TAMs募集浸润到TME中，使结直肠癌增殖、侵袭、迁移和肿瘤血管生成明显减少[23]。此外，CAFs衍生的C-X-C基序趋化因子配体12 (CXCL12)可有效吸引单核细胞并促进其极化为M2型巨噬细胞，阻断CXCL12受体(CXCR4)后M2型巨噬细胞趋化性显著降低，此成为抑制TAMs募集的又一手段[24]。国外一项研究发现，桑树根皮二氯甲烷提取物MEMA既能通过抑制Src/FAK通路激活来阻止巨噬细胞向TME迁移和募集，又可以防止肿瘤细胞分泌纤溶酶原激活物抑制剂1(plasminogen activator inhibitor 1,PAI-1)，因此能够明显降低癌细胞诱导的巨噬细胞趋化性[25]。miR-148a也被证明具有广泛抑制肿瘤细胞生物学行为的作用，不仅如此，miR148a还能通过靶向巨噬细胞信号调节蛋白α(SIRPα)减少TAMs募集，调节微环境发挥抗肿瘤作用[26]。

3.3 阻止M2型巨噬细胞极化

由于TME中大量存在的M2型巨噬细胞严重影响肿瘤侵袭和转移，从源头上抑制M2型巨噬细胞形成或许能为抗癌治疗提供可靠保障。FBXW7作为E3泛素连接酶，可通过癌细胞中的泛素-蛋白酶体系统介导癌蛋白c-Myc降解来抑制巨噬细胞向M2型极化，从而阻碍肿瘤细胞生长和存活[27]。M2型巨噬细胞在活性氧产生和代谢方面与M1型巨噬细胞相比存在显著差异，提示巨噬细胞的氧化还原状态可能会影响巨噬细胞的极化方向。GRIESS等[28]在研究中使用的氧化还原活性药物MnTE-2-PyP5+在一定程度上可通过降低STAT3的激活，选择性抑制IL-4刺激的M2型巨噬细胞极化及促肿瘤功能，从而验证了上述观点。STAT3和STAT6是参与肿瘤生长和转移的重要转录因子，可通过不同方式诱导巨噬细胞向M2型极化；MEMA也能降低STAT3和STAT6磷酸化并抑制巨噬细胞向M2型极化，减弱癌细胞迁移能力从而发挥抗癌作用[25]。目前很多研究相继表明miRNA对调节TAMs极化也发挥着重要作用，用miR-148a转染M0巨噬细胞并诱导其极化发现，M2型相关标志物表达水平与miR-148a呈负相关，抑制miR148a则M2型巨噬细胞标志物CD206表达上调，表明miR-148a能有效抑制巨噬细胞极化为M2型[26]。

3.4 促进TAMs复极化

M2型巨噬细胞在肿瘤进展中发挥的强大促进作用已在动物模型上得到验证，鉴于TAMs具有较强的可塑性，逆转TAMs表型使其向抗肿瘤免疫的M1型巨噬细胞转化是当前值得投入的治疗方案。一种利用超声技术制备的纳米复合物靶向M2型巨噬细胞可将其逆转为M1巨噬细胞，进而分泌炎症细胞因子并逐渐抑制肿瘤血管生成；转化后的M1型巨噬细胞继续向T细胞递呈抗原，活化T细胞分泌细胞因子引起自然杀伤(NK)细胞浸润，发挥直接杀伤肿瘤细胞作用[29]。另外，泛素特异性蛋白酶7(ubiquitin-specific protease 7,USP7)是一种在M2型巨噬细胞中高表达而在M1型巨噬细胞中低表达的酶，使用USP7抑制剂特异性抑制USP7后可导致M2型巨噬细胞表型和功能改变，促进M1型巨噬细胞和IFN-γ+CD8+T细胞的浸润；USP7抑制剂还可增加肿瘤中PD-L1的表达，与抗PD-1联合使用发挥有效的相同抑癌作用[30]。另有研究发现运用单克隆抗体靶向肿瘤巨噬细胞上的清道夫识别受体MARCO，可使免疫抑制型TAMs转变为促炎型TAMs，并招募和增加TNF相关的凋亡诱导配体(TNF-related apoptosis-inducing ligand,TRAIL)途径诱导的NK细胞杀伤肿瘤[31]。最近，一种主要用来治疗糖尿病的老药二甲双胍(Met)被发现能有效重塑TAMs，甘露糖修饰的巨噬细胞衍生微粒(Man-MPs)加载二甲双胍(Met@Man-MP)靶向M2型巨噬细胞后使其复极化为M1型巨噬细胞，极大程度上抑制了肿瘤生长并明显改善肿瘤免疫抑制性微环境[32]。

4 总 结

综上所述，本文就TAMs在食管癌发生、发展、侵袭及转移方面所发挥的作用做了简要概述。TAMs调控食管癌的分子机制渐渐为人们所了解，但其与肿瘤细胞及其他免疫细胞之间的相互串扰仍有待探索。当下对TAMs调控食管癌的机制研究主要停留在M2型巨噬细胞发挥的促瘤作用，有些报道指出M1型巨噬细胞也具有支持肿瘤发生和不良进展的功能，这同样值得进一步讨论和研究。目前，靶向TAMs展开治疗日益成为具有独特潜能的新方案，为抗癌领域的免疫疗法提供了更多思考和可能性。然而，由于TME是个功能极其复杂的综合网络，作为TME众多组成部分的其中之一，TAMs单独靶向治疗产生的效果可能只是短暂的；随着TME的动态演变，想要达到根治肿瘤的目的，不得不考虑TME中的其他因素。总之，伴随肿瘤学科建设的蓬勃发展，围绕TME的研究或能够为肿瘤治疗开启一扇新大门。