腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞在肺癌中的研究進(jìn)展

喬艷艷 傅恩清

目前世界上肺癌的發(fā)病率呈現(xiàn)不斷上升的趨勢(shì)。最新的流行病學(xué)調(diào)查表明，在男性中肺癌是發(fā)病率最高的惡性腫瘤，在女性中其發(fā)病率僅次于乳腺癌，但仍是癌癥相關(guān)死亡的最常見(jiàn)原因[1]。以往對(duì)于肺癌的治療人們多關(guān)注于腫瘤細(xì)胞自身，隨著醫(yī)學(xué)研究的深入，腫瘤微環(huán)境在肺癌中的作用逐漸引起了人們的關(guān)注。腫瘤微環(huán)境（tumor microenvironment, TME）由免疫細(xì)胞、成纖維細(xì)胞及相關(guān)的細(xì)胞因子等組成，為腫瘤的發(fā)生發(fā)展提供了必要的條件，其中巨噬細(xì)胞在腫瘤微環(huán)境中發(fā)揮了重要作用[2,3]。腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（tumor-associated macrophages, TAMs）是指參與構(gòu)成腫瘤微環(huán)境的巨噬細(xì)胞，影響肺癌發(fā)生發(fā)展全過(guò)程。本文就TAMs在肺癌中的作用以及未來(lái)治療策略中相關(guān)靶點(diǎn)進(jìn)行綜述。

1 肺巨噬細(xì)胞與TAMs

巨噬細(xì)胞具有多樣性和高度異質(zhì)性，在人體絕大部分器官組織中均有分布，且執(zhí)行不同的功能。一直以來(lái)人們普遍認(rèn)為巨噬細(xì)胞來(lái)源于骨髓造血干細(xì)胞，并在外周血中分化為單核細(xì)胞，其一旦進(jìn)入局部組織就會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)橹С志植拷M織功能的組織特異性巨噬細(xì)胞，其中包括進(jìn)入肺內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)榉尉奘杉?xì)胞。但目前有研究表明肺巨噬細(xì)胞不只來(lái)源于骨髓造血干細(xì)胞。根據(jù)來(lái)源不同肺巨噬細(xì)胞分為組織特異的巨噬細(xì)胞（tissue-resident macrophages, TRMs）和單核細(xì)胞來(lái)源的巨噬細(xì)胞（monocyte-derived macrophages, MDMs），TRMs在人出生前已經(jīng)存在，可獨(dú)立于成年造血系統(tǒng)，并在局部進(jìn)行自我更新，協(xié)調(diào)組織重塑和維持組織完整性[4]。MDMs來(lái)自成人造血干細(xì)胞，組織發(fā)生炎癥病變時(shí)可見(jiàn)其大量聚集于病變部位[5]。同時(shí)在研究腫瘤微環(huán)境中也發(fā)現(xiàn)有這兩類(lèi)TAMs，但其功能不同。MDMs在腫瘤微環(huán)境中抑制腫瘤生長(zhǎng)，TRMs在組織內(nèi)穩(wěn)態(tài)和宿主防御中起重要作用。而近期Casanova-Acebes等[6]研究發(fā)現(xiàn)，在人類(lèi)和小鼠非小細(xì)胞肺癌（non-small cell lung cancer, NSCLC）病程早期就有TRMs，更確切的講即腫瘤相關(guān)肺泡巨噬細(xì)胞，聚集在肺癌細(xì)胞附近，促進(jìn)癌細(xì)胞侵襲，同時(shí)誘導(dǎo)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（regulatory T cell, Treg）增多來(lái)促進(jìn)腫瘤免疫逃逸。而去除TRMs可減少Treg的數(shù)量，并促使CD8+T細(xì)胞的聚集，抑制腫瘤的生長(zhǎng)。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，小鼠肺中單核細(xì)胞來(lái)源的巨噬細(xì)胞有促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移作用，而組織內(nèi)的巨噬細(xì)胞被發(fā)現(xiàn)與腫瘤生長(zhǎng)相關(guān)[7]。綜上所述，可以發(fā)現(xiàn)雖然TRMs和MDMs來(lái)源不同，但從不同方面促進(jìn)了肺癌生長(zhǎng)、轉(zhuǎn)移。此外在肺癌小鼠模型中發(fā)現(xiàn)，單核細(xì)胞來(lái)源的巨噬細(xì)胞和組織特異的巨噬細(xì)胞均被證實(shí)為T(mén)AMs[8]。

在健康肺中，TRMs按照解剖部位不同分為肺泡巨噬細(xì)胞（lung alveolar macrophages, AMs）和間質(zhì)巨噬細(xì)胞（interstitial macrophages, IMs）。AMs主要位于肺泡腔。IMs主要位于支氣管血管束間質(zhì)中，IMs由幾個(gè)亞群組成[9]。AMs起源于卵黃囊，但隨著時(shí)間的推移，被胎兒肝單核細(xì)胞取代，高度依賴(lài)于粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子（granulocyte-macrophage colony stimulating factor, GM-CSF）而發(fā)展為成熟的AMs[10]。胚胎來(lái)源的AMs終生自我維持，而IMs則由循環(huán)中的單核細(xì)胞緩慢補(bǔ)充。以往認(rèn)為兩者具有不同的起源而無(wú)法進(jìn)行相互轉(zhuǎn)化。新的證據(jù)表明肺間質(zhì)巨噬細(xì)胞來(lái)源于胚胎，并可由骨髓來(lái)源的循環(huán)單核細(xì)胞補(bǔ)充[11]。目前AMs和IMs在腫瘤微環(huán)境中的作用尚不十分清楚，在生成TAMs中的作用有待進(jìn)一步研究。

2 TAMs表型與功能

TAMs的可塑性極強(qiáng)，表現(xiàn)為在不同微環(huán)境刺激下極化為不同的表型、執(zhí)行不同的功能。根據(jù)功能及表型不同，TAMs主要分為經(jīng)典激活的M1型和替代激活的M2型巨噬細(xì)胞[12]。在肺癌中TAMs常表現(xiàn)為M2型巨噬細(xì)胞的作用。

激活M1型巨噬細(xì)胞的因子有：GM-CSF或集落刺激因子-2（colony stimulating factor 2, CSF-2）和促炎刺激因子如腫瘤壞死因-α（tumor necrosis factor-α, TNF-α）、γ干擾素（interferon γ, IFN-γ）、脂多糖（lipopolysaccharides, LPS）。LPS或IFN-γ等細(xì)胞因子激活相關(guān)通路，其中最主要的是通過(guò)ICAM1-PI3K-Akt-Notch1及JAK1-STAT1-Caspase通路[13]，以上調(diào)M1型巨噬細(xì)胞相關(guān)基因表達(dá)，促使M1型巨噬細(xì)胞活化，而活化后的M1型巨噬細(xì)胞分泌較多的IL-6、TNF-α、白介素12（interleukin-12, IL-12）和活性氧，參與輔助性Th1細(xì)胞對(duì)感染的應(yīng)答，以促進(jìn)炎癥和抵御病原體，并抑制肺癌生長(zhǎng)甚至促使腫瘤細(xì)胞凋亡[14]。

激活M2型巨噬細(xì)胞的因子包括：集落刺激因子-1（colony stimulating factor 1, CSF-1）和IL-4、IL-13和IL-10。其中，IL-4和IL-13通過(guò)IL-4受體α激活STAT6通路[15]，促使M2型巨噬細(xì)胞活化增多。此外，其他細(xì)胞因子如IL-10也可以通過(guò)IL-10受體激活STAT3來(lái)調(diào)控向M2型巨噬細(xì)胞極化[16]。活化后的M2型巨噬細(xì)胞分泌多種抗炎細(xì)胞因子，如轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β（transforming growth factor-β, TGF-β）、IL-10和精氨酸酶等[17]，這些因子進(jìn)一步加速TME的重塑，并分別通過(guò)多種機(jī)制促進(jìn)腫瘤的生存、發(fā)展和轉(zhuǎn)移[18]。

M1和M2型巨噬細(xì)胞有明顯的功能差異，根據(jù)其所受環(huán)境刺激因子不同可相互轉(zhuǎn)化。研究[19]表明，在肺癌早期以M1型巨噬細(xì)胞為主，而中晚期則以M2型巨噬細(xì)胞為主，隨著腫瘤進(jìn)展，M1逐漸向M2表型轉(zhuǎn)化。在我國(guó)肺癌一經(jīng)確診，大多數(shù)進(jìn)入晚期，因此相關(guān)研究也發(fā)現(xiàn)在肺癌中以分化為M2型為主。同時(shí)研究[20]發(fā)現(xiàn)巨噬細(xì)胞可嚴(yán)重浸潤(rùn)肺癌組織，其占腫瘤體積高達(dá)50%，進(jìn)一步證實(shí)了其在促進(jìn)腫瘤進(jìn)展過(guò)程中的重要作用。此外，M2型巨噬細(xì)胞還可以釋放表皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子（epidermal growth factor, EGF）等細(xì)胞因子促進(jìn)癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移[21]。最后研究[22]還表明，在肺癌中，M2型巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)嚴(yán)重的患者預(yù)后更差、總生存率更低。

3 TAMs在肺癌發(fā)病機(jī)制中的作用

早在19世紀(jì)，炎癥和癌癥之間的聯(lián)系就被發(fā)現(xiàn)，當(dāng)時(shí)德國(guó)病理學(xué)家Rudolf Virchow首次證明腫瘤中存在白細(xì)胞[23]。隨后經(jīng)過(guò)大量動(dòng)物實(shí)驗(yàn)及臨床數(shù)據(jù)證明，腫瘤發(fā)生的所有階段（包括起始到轉(zhuǎn)移一系列步驟）都受到了腫瘤相關(guān)炎癥的影響[24]。同樣，肺惡性腫瘤也與炎癥有關(guān)。巨噬細(xì)胞也參與肺惡性腫瘤生長(zhǎng)、發(fā)展等全部過(guò)程，開(kāi)始于早期侵襲前階段，腫瘤細(xì)胞通過(guò)釋放細(xì)胞因子和外泌體，將巨噬細(xì)胞等吸引到腫瘤間質(zhì)中[25]，同時(shí)M2型巨噬細(xì)胞分泌多種細(xì)胞因子等促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)、侵襲和轉(zhuǎn)移[26]。

3.1 TAMs促進(jìn)肺癌的侵襲、轉(zhuǎn)移 大量研究證實(shí)，在肺癌中，TAMs通過(guò)產(chǎn)生各種趨化因子和細(xì)胞因子促進(jìn)腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移，其主要分泌包括TGF-β、IL-10、IL-6、基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases, MMPs）、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（vascular endothelial growth factor, VEGF）等。

TAMs可能通過(guò)分泌IL-10激活腫瘤干細(xì)胞以促進(jìn)腫瘤進(jìn)展[27]。當(dāng)腫瘤細(xì)胞過(guò)快生長(zhǎng)時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)缺氧。在Lewis小鼠肺癌細(xì)胞模型中發(fā)現(xiàn)，缺氧促使M2型巨噬細(xì)胞生成增多，同時(shí)上調(diào)IL-10、VEGF和低氧誘導(dǎo)因子-1α（hypoxia inducible factor-1α, HIF-1α）增加，進(jìn)一步促進(jìn)癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移，并募集更多巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)原發(fā)腫瘤組織[28]。

上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial mesenchymal transition,EMT）是指上皮細(xì)胞失去極性，具有了間充質(zhì)細(xì)胞的特性。EMT在NSCLC轉(zhuǎn)移中起重要作用[29]，但其潛在的分子機(jī)制尚不十分清楚。TAMs釋放IL-6、IL-10、TGF-β等細(xì)胞因子，這些細(xì)胞因子均可調(diào)節(jié)EMT[30]，此外，IL-6、IL-10也可通過(guò)激活JAK/STAT3以IL-4依賴(lài)的方式誘導(dǎo)M2型巨噬細(xì)胞分化[31]，TGF-β可通過(guò)C-jun/SMAD3途徑促進(jìn)SOX9的表達(dá)，增強(qiáng)肺癌細(xì)胞增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移能力[32]。

最后，TAMs分泌MMPs，主要包括MMP-9和MMP-2，以降解細(xì)胞外基質(zhì)，促侵襲、轉(zhuǎn)移[33]。此外，MMP-9表達(dá)與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、預(yù)后相關(guān)[34]。

3.2 TAMs抑制抗腫瘤免疫 TAMs抑制抗腫瘤免疫機(jī)制如下：①在TME中，TAMs不僅失去了抗腫瘤特性，還阻礙其他免疫細(xì)胞的免疫調(diào)節(jié)功能。由Th2細(xì)胞刺激的M2型巨噬細(xì)胞在肺TME中產(chǎn)生免疫抑制因子如IL-10和TGF-β，其中IL-10通過(guò)上調(diào)腫瘤巨噬細(xì)胞中PD-L1的表達(dá)以抑制細(xì)胞毒性T細(xì)胞功能，導(dǎo)致免疫耐受[35]。②TAMs釋放的CC類(lèi)趨化因子配體22（C-C motif ligand 22, CCL-22）通過(guò)招募Tregs至TME中，抑制效應(yīng)T細(xì)胞的活化和功能[36]，產(chǎn)生免疫抑制的微環(huán)境，誘導(dǎo)免疫耐受。③當(dāng)腫瘤細(xì)胞增殖不受控制時(shí)，氧氣和營(yíng)養(yǎng)受到限制，進(jìn)而導(dǎo)致缺氧。缺氧一方面增強(qiáng)巨噬細(xì)胞HIF-1α的表達(dá)導(dǎo)致巨噬細(xì)胞介導(dǎo)的CD8+T細(xì)胞活化減少，促使了免疫逃逸[37]。另一方面，缺氧時(shí)，TAMs產(chǎn)生的精氨酸酶I增多，其將微環(huán)境中L-精氨酸耗盡，從而抑制T細(xì)胞使其處于細(xì)胞周期的G0期、G1期而無(wú)法增殖[38]。④TAMs表面表達(dá)的CD206甘露糖受體通過(guò)抑制CD45磷酸酶活性，從而導(dǎo)致細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞相關(guān)蛋白4（cytotoxic T lymphocyte-associated antigen-4, CTLA-4）上調(diào)，最終誘導(dǎo)T細(xì)胞耐受[39]。⑤最后，已有研究[40]表明IL-4刺激激活巨噬細(xì)胞PI3Kγ-mTor-S6Kα-C/EBPβ通路和抑制核因子κB（nuclear factor kappa-B, NF-κB）來(lái)抑制免疫，促進(jìn)了腫瘤的生長(zhǎng)。

3.3 TAMs促進(jìn)腫瘤血管生成 因?yàn)槟[瘤細(xì)胞常常不受控制的增殖，容易出現(xiàn)缺氧和酸性微環(huán)境，因此血液供應(yīng)并輸送氧氣和營(yíng)養(yǎng)成分、清除代謝廢物至關(guān)重要[41]。研究[42]表明在TME中，TAMs是調(diào)控血管生成的關(guān)鍵細(xì)胞。TAMs常分泌VEGF，不僅誘導(dǎo)新生血管形成，而且增加血管滲透性和調(diào)控腫瘤細(xì)胞的血管內(nèi)擴(kuò)散，導(dǎo)致遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移[43]。此外，TAMs還可以分泌TGF-β、PDGF、TNF-α、MMPs和EGF等多種促血管生成因子以促進(jìn)腫瘤內(nèi)血管的形成。缺氧是腫瘤血管生成的主要驅(qū)動(dòng)條件[44]。在低氧情況下，TAMs表達(dá)轉(zhuǎn)錄因子HIF-1α，誘導(dǎo)VEGF、血小板衍生生長(zhǎng)因子（platelet derived growth factor, PDGF）、EGF等轉(zhuǎn)錄來(lái)促進(jìn)血管生成[45]。

4 有關(guān)TAMs潛在治療靶點(diǎn)

通過(guò)對(duì)肺癌深入研究，人們發(fā)現(xiàn)TAMs對(duì)肺癌的發(fā)生發(fā)展產(chǎn)生了很大影響。因此，針對(duì)TAMs的靶向治療策略，可能會(huì)增強(qiáng)肺癌全身化療、免疫治療等的療效[46]。目前針對(duì)巨噬細(xì)胞的潛在治療方法正在探索及研究中，以下3條途徑可能抑制肺癌進(jìn)展：改變TAMs表型、阻止TAMs募集、耗竭TAMs[47]。

4.1 改變TAMs表型 肺癌中M2型巨噬細(xì)胞密度與生存惡化相關(guān)[48]。M1型巨噬細(xì)胞密度與較高的總生存率相關(guān)[22]。因此重編程或巨噬細(xì)胞再極化為抗腫瘤表型是腫瘤免疫治療的重要研究方向。如前所述，可塑性是巨噬細(xì)胞的關(guān)鍵特性，在某種特定的微環(huán)境或信號(hào)誘導(dǎo)下可以使其改變自身的表型。因此，控制極化平衡的分子靶點(diǎn)被認(rèn)為是癌癥治療的重要途徑。

研究[49]發(fā)現(xiàn)CD40信號(hào)參與單核細(xì)胞分化為M1型巨噬細(xì)胞，并可將M2型巨噬細(xì)胞逆轉(zhuǎn)為M1型。因此靶向CD40/CD40L成為了腫瘤免疫治療研究熱點(diǎn)。CD40靶向激動(dòng)劑單克隆抗體聯(lián)合化療或免疫檢查點(diǎn)抑制劑已經(jīng)在NSCLC中開(kāi)始了初步臨床試驗(yàn)，有望盡早用于臨床。

TAMs受體抑制劑是逆轉(zhuǎn)M2型巨噬細(xì)胞向M1型轉(zhuǎn)化的另一治療靶點(diǎn)。TAMs受體，包括Tyro3、Axl和MERTK，是酪氨酸激酶受體家族，共享配體Gas6和Protein S，使巨噬細(xì)胞向M2樣表型極化[50]。研究[51,52]報(bào)道NSCLC中過(guò)表達(dá)Axl和MERTK。同樣研究[53]證實(shí)了MERTK小分子抑制劑（如UNC2025）降低小鼠NSCLC模型中腫瘤遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移。

在Lewis小鼠肺癌中，伊馬替尼通過(guò)抑制STAT6磷酸化和核易位，抑制巨噬細(xì)胞M2樣的極化，可以預(yù)防肺癌轉(zhuǎn)移，為肺癌的治療提供新選擇[54]。有望大規(guī)模臨床試驗(yàn)，甚至多中心RCT研究以惠及更多患者。

最后的治療方法是阻斷M2型巨噬細(xì)胞的激活分子，目前研究表明，這種方法可以提高免疫檢查點(diǎn)抑制劑等療法的效果。針對(duì)促使極化為M2型巨噬細(xì)胞細(xì)胞因子如IL-13、IL-4和IL-10來(lái)研發(fā)免疫抑制藥物，可有效治療腫瘤中促瘤型TAMs亞型[55]。IL-10與M2型巨噬細(xì)胞密切相關(guān)，據(jù)相關(guān)報(bào)道[56]，TAMs中高表達(dá)的IL-10與NSCLC分期相關(guān)。關(guān)于這些細(xì)胞因子的研究在未來(lái)很可能成為肺癌靶向治療新的研究方向。

4.2 阻止TAMs募集 在腫瘤發(fā)展、新生血管形成和轉(zhuǎn)移中，TAMs起著重要作用。減少腫瘤微環(huán)境中TAMs的數(shù)量是通過(guò)減少循環(huán)單核細(xì)胞來(lái)的補(bǔ)充。參與募集的因素包括：趨化因子（如CCL2）、細(xì)胞因子（如CSF-1）和補(bǔ)體介質(zhì)等，因此針對(duì)這些趨化因子及其受體、細(xì)胞因子或補(bǔ)體介質(zhì)的調(diào)控來(lái)抑制TAMs募集是未來(lái)研究的方向。目前研究最深入的有CCL2-CCR2、CSF-1和CSF-1R通路。

CCL2-CCR2信號(hào)已被證明能夠募集TAMs來(lái)激發(fā)腫瘤新生血管形成、促進(jìn)癌細(xì)胞快速增長(zhǎng)[57]。在Lewis小鼠肺癌模型研究中發(fā)現(xiàn)，去除CCR2基因或使用CCR2抑制劑（RS504393），均抑制TAMs募集并促使TAMs極化為M1型，同時(shí)抑制肺癌血管生長(zhǎng)，抑制肺癌進(jìn)展[58]。

抑制TAMs向腫瘤微環(huán)境募集的另一個(gè)途徑是抑制CSF1-CSF1R軸，這對(duì)TAMs的分化、存活和招募都很重要[59]。CSF-1R阻斷劑可以減少抑制性T細(xì)胞介導(dǎo)的TAMs的浸潤(rùn)[60]。在動(dòng)物模型中，已經(jīng)證實(shí)小分子CSF-1R抑制劑與免疫檢查點(diǎn)抑制劑聯(lián)合，用于治療晚期乳腺癌等實(shí)體腫瘤正處于I期/II期臨床試驗(yàn)中[61]，這一發(fā)現(xiàn)對(duì)于靶向抑制肺癌TAMs募集提供了新思路。

4.3 耗竭TAMs 多項(xiàng)研究證實(shí)，TAMs在腫瘤組織中的密度與預(yù)后不良有關(guān)，密度越高腫瘤生長(zhǎng)越快，因此對(duì)于已經(jīng)存在于TME中的TAMs消耗殆盡是抑制腫瘤生長(zhǎng)的有效方法。早期研究[62]發(fā)現(xiàn)雙膦酸鹽可以清除單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞。目前研究最深入的耗盡TAMs是抑制CSF-1/CSF-1R信號(hào)軸，如前所述目前已研發(fā)出許多策略來(lái)干擾這一巨噬細(xì)胞生存途徑，包括針對(duì)CSF-1或CSF-1R小分子抑制劑的單克隆抗體。研究[63]表明CSF-1R表達(dá)于腫瘤微環(huán)境中TAMs上，CSF-1R抑制劑可能會(huì)在腫瘤微環(huán)境中耗盡M2型巨噬細(xì)胞，Emactuzumab（NCT02323191）是針對(duì)CSF-1R單克隆抗體，與免疫治療藥物聯(lián)合治療已用于NSCLC臨床試驗(yàn)。

TAMs的耗竭也可以通過(guò)靶向表面分子來(lái)實(shí)現(xiàn)，包括CD52、清道夫受體A（scavenger receptor-A, SR-A）、葉酸受體β（folic acid receptor-β, FR-β）和CD206[64]。通過(guò)對(duì)這些靶點(diǎn)的干預(yù)均可耗盡促腫瘤巨噬細(xì)胞，從而抑制血管生成，延緩腫瘤進(jìn)展，可能在預(yù)防肺癌進(jìn)展中有一定的前景。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，TAMs在肺癌的發(fā)展過(guò)程中起著重要作用，其極化狀態(tài)、浸潤(rùn)嚴(yán)重程度與患者預(yù)后密切相關(guān)。因此，進(jìn)一步闡明TAMs表型及其相關(guān)分子通路在肺癌發(fā)生發(fā)展的研究中具有重要意義，可為肺癌的免疫治療提供新思路，為腫瘤新藥研發(fā)提供重要的理論依據(jù)。但目前相關(guān)藥物的研究正處于動(dòng)物試驗(yàn)階段或臨床試驗(yàn)階段，尚未在臨床治療中應(yīng)用。因此針對(duì)TAMs的靶向療法的研究或成為未來(lái)肺癌免疫治療中的重要手段。