巨噬细胞极化在非小细胞肺癌发生发展及治疗中的作用研究进展

叶育才，刘维英，鲍八虎，陈国荣，孙静梓，胡澳燕

1 兰州大学第一临床医学院，兰州 730000；2 兰州大学第一医院呼吸与危重症医学科

肺癌是世界范围内肿瘤相关死亡的首要原因，是我国病死率最高的恶性肿瘤，其中非小细胞肺癌（NSCLC）在肺癌中占80%~85%［1］。NSCLC的治疗方法主要有手术切除、放疗和化疗、靶向治疗、免疫治疗等，但超半数的NSCLC患者确诊时已进入晚期，往往错失最佳治疗时机。肿瘤微环境（TME）是一种复杂的局部组织状态，由肿瘤细胞、先天性和适应性免疫细胞、成纤维细胞、非细胞成分及可溶性分子组成。TME中肿瘤细胞和免疫细胞间相互制衡，针对癌细胞代谢重编程，免疫细胞转换代谢途径，通过免疫代谢发挥抗肿瘤效力，控制肿瘤细胞存活和转移。免疫细胞中巨噬细胞的极化对NSCLC发生具有重要影响，并在调节肿瘤进展方面起关键作用。肿瘤相关巨噬细胞（TAM）是TME内最丰富的免疫细胞之一，通过不同的表型执行广泛功能。TAM由趋化因子配体CCL2与其受体CCR2相互作用募集进入肿瘤微环境，在不同刺激下可极化为功能不同表型，主要包括M1型和M2型两类。M1型巨噬细胞活化是由干扰素-γ（IFN-γ）、肿瘤坏死因子α（TNF-α）和脂多糖（LPS）诱导，可释放炎症因子如TNF-α、IL-1β和IL-12，发挥免疫应答和抗肿瘤作用；M2型巨噬细胞由IL-4、IL-10和IL-13诱导而极化，促进肿瘤细胞增殖和侵袭［2］。根据激活分子的不同，M2型巨噬细胞又可分为M2a、M2b、M2c、M2d四种亚型［3］。在NSCLC形成早期，TAMs常表现为M1样表型，但在NSCLC进展过程中，TAMs极化为M2样表型，极化后会增加PD-L2表达导致免疫逃逸，随即激活PD-1信号通路，促进肿瘤的发生发展［4］。现就巨噬细胞极化在NSCLC发生发展及治疗中的作用研究进展综述如下。

1 巨噬细胞极化相关信号通路在NSCLC发生发展中的作用

1.1 信号转导和转录激活因子家族（STATs）信号通路 STATs在调节细胞生长、分化、存活和病原体抵抗中的发挥关键作用。在STAT家族中，STAT1、STAT3和STAT6参与巨噬细胞极化和极化信号传递，诱导巨噬细胞极化及功能分型，但发挥作用不同。STAT1可促使M1型TAMs活化。MARIA等［5］发现，长链非编码RNA FENDRR过表达可激活STAT1通路，促使IFNγ诱导的M1型TAMs标志物表达增加，包括mRNA、IL1-β和TNF-α，引起巨噬细胞发生M1极化。而STAT3和STAT6则促使M2型TAMs活化。研究表明，STAT6在肺癌的CD11b+细胞中高表达，激活STAT6信号可促进IL-4分泌和M2型巨噬细胞极化，而IL-4又能激活STAT6信号，因此形成一个正反馈回路促进肿瘤细胞增殖［6］。ZHAO等［7］报道，胆汁酸反应性G蛋白偶联受体（TGR5）可激活cAMP-STAT3/STAT6信号通路，之后将TAMs活化为致瘤性M2样表型，进一步抑制CD8+T细胞诱导的抗肿瘤免疫反应，促进NSCLC的进展。另有研究发现，肿瘤内IL-6以旁分泌方式发挥作用，可通过STAT3信号通路，上调CD8+T细胞中的PD-1 mRNA表达，导致T细胞耗竭，从而产生免疫抑制的TME；此外，Rab37可诱导IL-6在巨噬细胞中以GTP酶依赖性方式促使TAMs向M2型极化，引起NSCLC发生恶性进展［8］。因此，STAT信号通路不同成员激活在肿瘤发生发展中可能存在截然不同的结果，需更多研究进一步证实。

1.2 PI3K/Akt信号通路 PI3K/Akt通路在糖原合成及细胞凋亡中起关键作用，同时亦是调节巨噬细胞极化过程中一条重要的信号通路，激活的PI3K/Akt途径可促进巨噬细胞中的M2极化。研究发现，肿瘤组织和循环中的许多细胞因子可激活PI3K/Akt通路。ZHENG等［9］在NSCLC中大量表达的NADPH氧化酶4（NOX4）可诱导活性氧（ROS）介导PI3K/Akt信号通路，刺激CCL7、IL8、CSF-1、VEGF-C等细胞因子的产生和释放，引起巨噬细胞M2极化，同时NOX4可进一步提高M2型巨噬细胞的JNK活性，表达并释放HB-EGF，进一步促进NSCLC在体外的增殖。WU等［10］利用比较代谢组学结合生物化学和动物研究表明，NSCLC细胞可将琥珀酸释放到肿瘤微环境中，并激活琥珀酸受体（SUCNR1）信号，SUCNR1进一步通过PI3K/Akt信号通路，诱导HIF-1α介导EMT来促进巨噬细胞M2极化和NSCLC转移。PTEN是PI3K/Akt通路负调节因子，调节许多细胞过程，如细胞分化、增殖和迁移；此外，PTEN还与巨噬细胞中的M2极化有关。研究表明，缺氧NSCLC细胞衍生的细胞外囊泡中的miR-103a［11］、miR-21-5p［12］，可诱导PTEN水平降低，从而使Akt和STAT3活化，促进巨噬细胞M2极化，导致细胞增殖、存活和迁移率增加，促进肺癌的发展。另有研究表明，外泌体SNHG7通过招募cullin 4A（CUL4A），促进PTEN泛素化，进而激活PI3K/Akt通路，触发巨噬细胞中的M2极化，同时增强LUAD细胞对多西紫杉醇的耐药性［13］。

1.3 核因子-κB（NF-κB）信号通路 NF-κB是细胞内重要的核转录因子，可参与机体的炎症反应和介导巨噬细胞极化。激活NF-κB信号通路的经典途径需要NF-κB抑制蛋白α（I-κBα）的磷酸化、泛素化和降解。有研究表明，下调NOD2表达，可使I-κBα的磷酸化水平降低，抑制NF-κB通路，推动TAM从保护性M1表型到促肿瘤M2亚型的表型转化，从而抑制先天免疫功能，促进NSCLC的免疫逃逸和耐药性［14］。RAO等［15］发现，NSCLC衍生的外泌体可增强NLRP6表达，从而抑制I-κBα磷酸化，使NF-κB信号通路活性减弱，从而促进M2极化。然而另一项报道称，NSCLC组织中CtBP1表达升高，可激活NF-κB信号通路，上调CCL2分泌，帮助TAM募集和M2极化，从而促进NSCLC的进展［16］。因此，在多数情况下，抑制NF-κB信号通路可促进M2型巨噬细胞表型，促进NSCLC进展和转移。

1.4 MAPK信号通路 MAPK信号通路被细胞因子和激素激活后，对细胞的增殖、分化及凋亡产生巨大影响，且在肿瘤微环境中发挥重要作用，参与肿瘤细胞生长、迁移和侵袭过程。有研究发现，IL-17D在人类肺癌中高表达，IL-17D可通过p38/MAPK信号通路增加巨噬细胞极化和募集相关基因的表达［17］。EGFR突变是NSCLC起始和进展最常见的致癌驱动因素，CHEN等［18］发现，EGFR可通过MAPK/ERK和PI3K/Akt信号通路诱导ILT4过表达，ILT4可进一步诱导TAM的M2样极化并损害T细胞反应来抑制肿瘤免疫，因此引发了EGFR介导的肿瘤免疫逃逸。

除上述常见的信号通路外，部分激素通路也被证明与M2型巨噬细胞的产生有关。有报道儿茶酚胺可通过肾上腺素能信号刺激巨噬细胞，导致M2极化表型，增加VEGF的产生和血管生成［19］。p53是一种重要的肿瘤抑制基因，与多数肿瘤相关，如肝癌、乳腺癌和食管癌。研究发现，雌二醇（E2）可通过增加DNA甲基转移酶1（DNMT1）表达以增强TP53启动子的甲基化，从而导致p53下调，引起下游CCL5和GDF15表达的改变，诱导TAMs向M2型极化，引起肿瘤微环境改变而导致肺癌的不良预后［20］。

2 巨噬细胞极化调控在NSCLC治疗中的应用

在某些条件下，TAM表型可通过重新编程转化为免疫兴奋的抗肿瘤M1表型。因此，重塑TAM的表型已成为肺癌免疫治疗中备受关注的关键策略。如奥希替尼除了可致NSCLC细胞的凋亡，同时可触发肌醇必需酶（IRE1α）上调另一个EGFR家族成员HER3，如果使用奥希替尼与抗HER3抗体联合治疗，可刺激癌细胞中的cGAS产生cGAMP，激活巨噬细胞产生I型IFN和反式激活干扰素基因刺激物（STING）通路，将肿瘤相关巨噬细胞重新编程为M1表型，随后启动抗肿瘤免疫反应［21］。研究表明，二氢卟酚e6（Ce6）介导的光动力疗法（PDT），可导致巨噬细胞的STING和NF-κB分子活化，将TAMs重塑为M1表型［22］。LI等［23］发现，下调DNA末端切除因子SAMHD1联合放疗可使巨噬细胞M1极化和CD8+T细胞浸润，从而增强抗肿瘤免疫反应来抑制LUAD细胞生长。

另外，伊马替尼可通过抑制STAT6磷酸化和核易位在体外阻止由IL-13或IL-4诱导的巨噬细胞M2样极化，使细胞表面标志物CD206和M2样基因（包括Arg1、Mgl2、Mrc1、CDH1和CCL2）表达减少，从而降低NSCLC的转移能力［24］。因此，调节STAT1、STAT3和STAT6的表达来调整肿瘤微环境中的TAMs分型成为治疗NSCLC一种新的免疫方法。

免疫疗法是目前晚期肺癌患者常用的治疗方法，但仍然存在局限性，一些针对巨噬细胞极化的辅助干预，如耗竭循环中的M2型巨噬细胞或增加M1型巨噬细胞可使免疫治疗增效。研究发现，P2X7可能为免疫治疗和诱导巨噬细胞极化联合干预的新靶点，P2X7受体在多数免疫细胞及肿瘤细胞上有表达，P2X7通过激活STAT6/IRF4轴来促进TAM的M2样极化。如果抑制或沉默P2X7可减少TAM的M2极化，减少肿瘤细胞增殖和血管生成，同时增加CD8+T细胞募集和活化，并可克服抗PD-1免疫疗法和化疗治疗肺癌的耐药性，因此，阻断P2X7可能成为治疗NSCLC的新目标［25］。另外，TANG等［26］发现，巨噬细胞中胱氨酸/谷氨酸反转运蛋白（xCT）的缺失可抑制AKT/STAT6信号的激活，进一步减少TAM的M2型极化、招募更多CD8+T细胞，激活T细胞发挥杀伤肿瘤细胞的作用，将xCT抑制剂erastin与抗PDL1抗体联合使用，小鼠的肺癌生长和进展受到抑制，表明在抑制肺癌进展方面更有效。有研究表明，抑制肿瘤细胞中组蛋白伴侣Asf1a表达可使TAMs向M1型极化，并增强T细胞活化，与抗PD-1免疫疗法协同能显著抑制LUAD肿瘤生长［27］。

此外，有些免疫抑制剂本身可引导巨噬细胞向M1极化。研究发现，Siglec-15 （S15）是一种新型免疫检查点抑制剂，S15特异性单克隆抗体（S15-4E6A）可通过促进M1极化和抑制M2极化对S15阳性LUAD发挥双重的抗肿瘤活性［28］。

综上所述，NSCLC组织中TAMs浸润显著，TAMs在NSCLC生长、侵袭和转移等过程中发挥重要作用。近年来，对TME和TAMs的研究日益增多，对TAMs发生M1与M2型极化的通路有了进一步认识，随着相关研究的不断深入，可能实现对TAMs极化的精准调控，TAMs极化的有效干预有望成为NSCLC治疗的新靶点。