腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞在胃癌中作用的研究進(jìn)展*

陳敏捷，徐惠敏 綜述，孫軼華 審校

哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院檢驗(yàn)科，黑龍江哈爾濱 150086

1 TAM的基本特征

在腫瘤組織中，巨噬細(xì)胞是最典型的腫瘤浸潤(rùn)性免疫細(xì)胞，在腫瘤早期到腫瘤的轉(zhuǎn)移過程中起著明顯的促進(jìn)作用，因此通常稱為TAM。巨噬細(xì)胞來源于骨髓的循環(huán)單核細(xì)胞或早期胚胎前體細(xì)胞，由腫瘤細(xì)胞和各種基質(zhì)細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子和趨化因子將巨噬細(xì)胞募集到腫瘤組織周圍并將其誘導(dǎo)分化為TAM[3]。

巨噬細(xì)胞具有高度的重塑性和異質(zhì)性，根據(jù)其激活狀態(tài)分為經(jīng)典激活的M1型巨噬細(xì)胞和交替激活的M2型巨噬細(xì)胞。M1型巨噬細(xì)胞具有刺激免疫反應(yīng)和抗腫瘤功能，M2型巨噬細(xì)胞則通過分泌抑制性細(xì)胞因子來限制免疫反應(yīng)而起到促腫瘤作用。在腫瘤微環(huán)境的多種因素作用下，M1型和M2型巨噬細(xì)胞可以相互轉(zhuǎn)換。腫瘤早期巨噬細(xì)胞主要表現(xiàn)為M1型，隨著腫瘤發(fā)展逐漸轉(zhuǎn)化為M2型來支持腫瘤生長(zhǎng)。目前普遍認(rèn)為在癌癥中TAM與M2型巨噬細(xì)胞相似[4]。

2 TAM的生物學(xué)功能

TAM具有支持腫瘤生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移的特性，影響腫瘤進(jìn)展的多個(gè)方面。例如，TAM分泌促血管生成生長(zhǎng)因子，如血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)、血小板衍生生長(zhǎng)因子和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(TGF-β)誘導(dǎo)新生血管形成。再者，TAM與腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)是腫瘤細(xì)胞遷移的支架和屏障,TAM能夠分泌基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)、絲氨酸蛋白酶和組織蛋白酶介導(dǎo)ECM的降解和細(xì)胞-ECM的相互作用來促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的侵襲和遷移。另外，TAM通過不同的機(jī)制誘導(dǎo)免疫抑制，一方面它們表達(dá)抑制性受體以及免疫檢查點(diǎn)配體負(fù)調(diào)控自然殺傷(NK)細(xì)胞和T細(xì)胞的激活；另一方面，TAM分泌一些免疫抑制因子和特殊酶抑制T細(xì)胞和NK細(xì)胞殺傷腫瘤的能力[5-6]。

3 TAM分泌的相關(guān)物質(zhì)在胃癌中的作用

在包括胃癌在內(nèi)的多種癌癥中，TAM分泌細(xì)胞因子、趨化因子和酶等介質(zhì)發(fā)揮促腫瘤作用。下面將主要介紹幾種由TAM分泌的相關(guān)物質(zhì)對(duì)胃癌的影響。

3.1炎癥因子類

3.1.1白細(xì)胞介素-6(IL-6) 長(zhǎng)期炎癥可導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生，IL-6作為一種癌相關(guān)炎癥細(xì)胞因子，在炎癥效應(yīng)和腫瘤發(fā)生過程中起到關(guān)鍵作用[7]。IL-6在腫瘤微環(huán)境中高水平表達(dá)，TAM是IL-6的主要來源[8]。與單純胃癌細(xì)胞相比,在TAM與胃癌細(xì)胞共培養(yǎng)條件下IL-6的水平明顯上升,來自TAM的IL-6提高了胃癌細(xì)胞的遷移和入侵能力。腫瘤組織中IL-6的水平高低與TAM的多少有直接關(guān)系。如在胃癌患者的腹膜洗液中發(fā)現(xiàn)，Ⅳ期胃癌患者比Ⅰ期TAM的數(shù)量明顯增加，IL-6水平也更高，并且IL-6和TAM的升高與胃癌患者的生存呈負(fù)相關(guān)[9]。

IL-6與其受體(IL-6R)結(jié)合激活不同的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖、存活和轉(zhuǎn)移，并強(qiáng)烈抑制抗腫瘤免疫反應(yīng)。JAK/STAT3通路是IL-6介導(dǎo)的最重要的信號(hào)通路[10]。ZHAO等[11]發(fā)現(xiàn)，IL-6R和gp130在SGC-7901和AGS等多種胃癌細(xì)胞系中廣泛表達(dá)，當(dāng)加入外源性IL-6后增強(qiáng)了胃癌細(xì)胞的增殖、侵襲和淋巴管生成；此外，還發(fā)現(xiàn)IL-6通過JAK-STAT3信號(hào)通路促進(jìn)VEGF-C的產(chǎn)生，揭示了IL-6可能是通過JAK-STAT3-VEGF-C信號(hào)通路影響胃癌細(xì)胞的生物學(xué)行為。近期有研究也證明了在胃癌組織中浸潤(rùn)的巨噬細(xì)胞釋放的IL-6和腫瘤壞死因子-α(TNF-α)通過激活NF-kB和STAT3信號(hào)通路，誘導(dǎo)程序性死亡蛋白配體-1(PD-L1)在胃癌細(xì)胞中表達(dá)。PD-L1幫助胃癌細(xì)胞逃避細(xì)胞毒性T細(xì)胞殺傷并促進(jìn)胃癌細(xì)胞的增殖[12]。

3.1.2IL-10 IL-10是由T細(xì)胞、B細(xì)胞和巨噬細(xì)胞等多種細(xì)胞分泌的免疫調(diào)節(jié)因子。在腫瘤微環(huán)境中，IL-10可以抑制抗原提呈的正常過程，使T細(xì)胞失去識(shí)別甚至殺傷腫瘤細(xì)胞的能力，也顯示了由TAM分泌的IL-10可以促進(jìn)腫瘤的免疫逃逸[13]。

首先讓參與者進(jìn)行跨期決策任務(wù)。采用匹配任務(wù)對(duì)被試在跨期決策中的選擇偏好進(jìn)行測(cè)量，即讓被試確定一個(gè)時(shí)間點(diǎn)(現(xiàn)在)的結(jié)果與另一個(gè)時(shí)間點(diǎn)(未來)的結(jié)果的價(jià)值主觀上相等。具體假設(shè)情境如下：

IL-10在胃癌患者的腫瘤組織和血清中的表達(dá)明顯增加。TAM分泌大量的IL-10促進(jìn)胃癌細(xì)胞的增殖和遷移，減少胃癌細(xì)胞的凋亡。與IL-6相似，IL-10也能通過激活STAT3發(fā)揮作用。TAM分泌的IL-10可提高胃癌細(xì)胞中STAT3的磷酸化和蛋白表達(dá)水平，以及STAT3的上游調(diào)節(jié)因子c-Met的表達(dá)。具體來說，TAM衍生的IL-10通過c-Met/STAT3信號(hào)調(diào)節(jié)胃癌細(xì)胞的增殖和侵襲[14]。此外，TAM高分泌IL-10與胃癌免疫抑制微環(huán)境的形成有關(guān)。其一，TAM分泌較高水平的IL-10導(dǎo)致CD8+T細(xì)胞功能失調(diào)，比如其增殖能力降低，共同抑制性受體PD-1、細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞相關(guān)蛋白4(CTLA-4)和LAG-3的表達(dá)水平均升高，效應(yīng)分子CD107a和穿孔素的釋放減少；其二，F(xiàn)oxp3+Treg細(xì)胞和CD8+T細(xì)胞的比率已被證明是抗腫瘤免疫受損和不良臨床結(jié)果的表現(xiàn)。而IL-10使胃癌組織中Foxp3+Treg細(xì)胞/CD8+T細(xì)胞升高[15]。

3.2生長(zhǎng)因子類

3.2.1TGF-β TGF-β是一種具有多功能生物活性的細(xì)胞因子，有TGF-β1、TGF-β2和TGF-β3 3種不同亞型?；谀[瘤進(jìn)展的不同階段，TGF-β在腫瘤微環(huán)境中起著雙重作用。在腫瘤早期，TGF-β作為腫瘤抑制因子可誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，抑制癌細(xì)胞增殖。相反，在腫瘤晚期，它通過調(diào)節(jié)基因組不穩(wěn)定性、上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)換(EMT)、細(xì)胞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)移而具有促腫瘤作用[16]。

據(jù)統(tǒng)計(jì),TAM表面標(biāo)志物CD163與TGF-β的表達(dá)呈正相關(guān),隨著TAM在胃癌中不斷增加，TGF-β的水平逐漸升高[17]。TAM的上清液中含有高水平的TGF-β，當(dāng)用TAM上清液培養(yǎng)AGS和SGC-7901細(xì)胞時(shí)，這兩種胃癌細(xì)胞的數(shù)量增加，細(xì)胞遷移明顯，用中和抗體阻斷TGF-β后，可減弱TAM上清液的促增殖和促遷移作用[18]。TGF-β可以通過多種途徑發(fā)揮促腫瘤作用。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，TAM分泌的TGF-β2通過轉(zhuǎn)錄因子NF-кB提高胃癌細(xì)胞中黏著斑蛋白2(Kindlin-2)的表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)胃癌細(xì)胞的遷移和侵襲[19]。此外，TAM也能促進(jìn)胃癌EMT。與正常胃組織相比，在胃癌組織中TGF-β1和CD163表達(dá)增加，而E-cadherin表達(dá)降低。因此，TAM可能通過TGF-β信號(hào)通路對(duì)胃癌EMT進(jìn)展產(chǎn)生影響[20]。TGF-β能夠損害T細(xì)胞等免疫細(xì)胞的效應(yīng)功能，抑制抗腫瘤免疫反應(yīng)。腫瘤中NK細(xì)胞的浸潤(rùn)影響疾病的進(jìn)展和患者的生存。在胃癌組織中TAM的數(shù)量與NK細(xì)胞的數(shù)量呈負(fù)相關(guān)。經(jīng)體外實(shí)驗(yàn)證明，TAM產(chǎn)生大量的TGF-β1導(dǎo)致NK細(xì)胞增殖能力降低，同時(shí)TGF-β1也誘導(dǎo)NK細(xì)胞分泌IFN-γ和TNF-α減少[21]。

3.2.2VEGF 血管生成是實(shí)體腫瘤生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移所必需的。為了研究胃癌中TAM與血管生成的關(guān)系，SAMMARCO等[22]檢測(cè)了86例胃癌組織標(biāo)本，結(jié)果顯示TAM與微血管密度呈正相關(guān)。VEGF是最有效的血管生成介質(zhì)，在多種腫瘤中TAM分泌VEGF。HU等[23]研究發(fā)現(xiàn)，TAM數(shù)量的增加與VEGF-C的過度表達(dá)有關(guān)。此外，對(duì)肝癌組織切片進(jìn)行免疫組化染色發(fā)現(xiàn)VEGF-C、血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子受體(VEGFR)-1和VEGFR-3主要表達(dá)在TAM中[24]。腫瘤組織中的許多因素會(huì)刺激TAM釋放VEGF。MA等[25]發(fā)現(xiàn)缺氧會(huì)增加巨噬細(xì)胞產(chǎn)生VEGF，進(jìn)而調(diào)節(jié)PI3K-Akt和p38MAP激酶信號(hào)通路，并通過VEGFR促進(jìn)SGC7901和MKN45細(xì)胞的增殖和侵襲。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，胃癌患者血清中VEGF水平高于健康人。VEGF的表達(dá)與胃癌患者的腫瘤發(fā)病率、轉(zhuǎn)移和預(yù)后有關(guān)。與VEGF表達(dá)陰性患者相比，VEGF表達(dá)陽性患者的5年生存率明顯降低[26]。除了促進(jìn)血管生成外，VEGF還與實(shí)體腫瘤淋巴轉(zhuǎn)移、淋巴管密度和腫瘤浸潤(rùn)深度呈正相關(guān)。CHEN等[27]研究顯示胃癌的淋巴管生成可能通過Akt/mTOR-VEGF-C/VEGF-D軸有效調(diào)節(jié)。VEGF還能通過調(diào)節(jié)其他促癌因子來影響腫瘤的發(fā)展。膠原反應(yīng)介質(zhì)蛋白-4(CRMP4)被認(rèn)為是胃癌惡性行為的潛在促進(jìn)者和獨(dú)立的預(yù)后影響因素。VEGF能夠通過ERK/AKT信號(hào)通路上調(diào)CRMP4在胃癌細(xì)胞質(zhì)中的表達(dá)，有利于胃癌細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移[28]。

3.3趨化因子類

3.3.1趨化因子配體5(CCL5) CCL5也稱為RANTES,屬于CC趨化因子家族,是TAM分泌的趨化因子中含量較豐富的一種,在腫瘤組織中檢測(cè)到CCL5和CD163、CD68的共定位，酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)分析進(jìn)一步證實(shí)了TAM比腫瘤細(xì)胞分泌的CCL5水平更高[29]。CCL5被其受體CCR5所識(shí)別。CCL5-CCR5相互作用以多種方式支持腫瘤發(fā)展。如，CCL5通過誘導(dǎo)mTOR途徑和增加ATP生成刺激腫瘤細(xì)胞增殖；通過αvβ3整合素激活和MMP-2/9的上調(diào)，增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的遷移和侵襲；通過誘導(dǎo)VEGF的分泌促進(jìn)血管生成[30]。

CCL5在胃癌患者的腫瘤組織和血清中呈高表達(dá)，且CCL5水平升高是胃癌預(yù)后不良的標(biāo)志。分析CCL5表達(dá)與臨床病理因素的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)較高的CCL5水平與較高的腫瘤浸潤(rùn)深度、較低的組織學(xué)分化、較頻繁的淋巴結(jié)受累和腫瘤分期晚期相關(guān)。DING等[31]以IL-4誘導(dǎo)的THP-1細(xì)胞作為TAM模型用于研究，當(dāng)THP-1細(xì)胞衍生的TAM與AGS共培養(yǎng)后，TAM中CCL5的表達(dá)增加，AGS細(xì)胞CCR5 mRNA表達(dá)也增加，由此說明TAM通過調(diào)節(jié)CCL5/CCR5軸引起胃癌遷移。

3.3.2趨化因子CXCL8 CXCL8屬于CXC趨化因子超家族成員，通過細(xì)胞外結(jié)合其受體CXCR1和CXCR2發(fā)揮作用。CXCL8是預(yù)測(cè)不同類型癌癥治療效果和預(yù)后的潛在生物標(biāo)志物，胃癌患者高水平CXCL8與5年生存率較短有關(guān)。此外，CXCL8的表達(dá)與TNM分期呈正相關(guān)。在LIN等[32]的實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)流式細(xì)胞術(shù)結(jié)果證實(shí)CXCL8主要由巨噬細(xì)胞分泌，而不是胃癌細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、CD4+T細(xì)胞等細(xì)胞所分泌，并且還發(fā)現(xiàn)集落刺激因子2(CSF-2)能促進(jìn)巨噬細(xì)胞分泌CXCL8。

CXCL8水平升高導(dǎo)致癌細(xì)胞的許多惡性生物學(xué)行為，并以多種方式促進(jìn)癌癥的進(jìn)展[33]。研究表明巨噬細(xì)胞分泌的CXCL8對(duì)腫瘤免疫抑制產(chǎn)生影響，CXCL8通過誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞上PD-L1的表達(dá)來抑制CD8+T細(xì)胞的功能，促進(jìn)胃癌免疫抑制微環(huán)境的形成[33]。此外，WU等[34]發(fā)現(xiàn)TAM來源的CXCL8通過刺激腫瘤細(xì)胞分泌MMP-9和VEGF來促進(jìn)腫瘤的侵襲及誘導(dǎo)血管生成。當(dāng)用抗CXCL8抗體抑制CXCL8的作用時(shí)，腫瘤細(xì)胞的侵襲和血管生成能力明顯下降。因此，抑制來自TAM的CXCL8信號(hào)可能是治療癌癥的潛在治療靶點(diǎn)。

3.4其他

3.4.1MMP-9 MMP是腫瘤微環(huán)境中的一種蛋白水解酶，能夠破壞細(xì)胞外基質(zhì)和基底膜，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞遷移。MMP還參與癌癥進(jìn)展的多個(gè)步驟，包括EMT、細(xì)胞凋亡抵抗、血管和淋巴管生成。MMP-9屬于明膠酶類，可以分解明膠和Ⅴ、Ⅶ、Ⅹ型膠原等，從而破壞局部組織結(jié)構(gòu)，在腫瘤的侵襲和遷移中起著關(guān)鍵作用[35]。

在LIU等[36]的研究中發(fā)現(xiàn)，從胃腫瘤組織中分離到的TAM與癌旁組織的正常巨噬細(xì)胞相比，MMP-9的表達(dá)增強(qiáng)。建立小鼠胃癌模型，向小鼠注射TAM后取肺組織檢查發(fā)現(xiàn)肺部結(jié)節(jié)增加，而注射TAM時(shí)同時(shí)注射MMP-9抑制劑(JNJ0966)則減輕肺轉(zhuǎn)移。由此說明TAM通過分泌MMP-9可以調(diào)節(jié)胃癌細(xì)胞的EMT過程進(jìn)而促進(jìn)胃癌遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移。PI3K/AKT/Snail信號(hào)通路的激活是MMP-9誘導(dǎo)胃癌EMT過程的具體機(jī)制。除了能自身分泌MMP-9外，TAM還能誘導(dǎo)MMP-9在癌細(xì)胞中表達(dá)。比如，TAM誘導(dǎo)MMP-9及其上游分子環(huán)氧合酶2(COX-2)在胃癌細(xì)胞中表達(dá)增加，進(jìn)而通過COX-2/MMP-9依賴性方式促進(jìn)胃癌細(xì)胞的遷移和侵襲[37]。

3.4.2幾丁質(zhì)酶3樣蛋白1(CHI3L1) CHI3L1又稱YKL40，是一種分泌型糖蛋白，參與細(xì)胞增殖、血管新生、炎性反應(yīng)等病理過程。據(jù)報(bào)道，血清CHI3L1水平升高與許多人類癌癥的預(yù)后不良有關(guān)。XAVIER等[38]發(fā)現(xiàn)CD68表達(dá)水平較高的腫瘤CHI3L1表達(dá)水平也較高，表明巨噬細(xì)胞的存在與CHI3L1的增加有關(guān)。CHEN等[39]研究證實(shí)，與M1巨噬細(xì)胞相比，M2巨噬細(xì)胞及其培養(yǎng)上清液中CHI3L1蛋白明顯上調(diào)。并且M2巨噬細(xì)胞分泌的CHI3L1通過與癌細(xì)胞膜上IL-13Rα2相互作用促進(jìn)胃癌細(xì)胞的遷移、黏附和侵襲。具體來講，被CHI3L1激活的IL-13Rα2促使ERK1/2和JNK磷酸化，隨后磷酸化的ERK1/2和JNK導(dǎo)致激活蛋白1(AP-1)轉(zhuǎn)錄因子家族成員在細(xì)胞核中的招募，從而促進(jìn)AP-1靶基因MMPs的表達(dá)，有利于胃癌轉(zhuǎn)移。此外，CHI3L1蛋白可以在胃癌患者的血清標(biāo)本中檢測(cè)到，提示其可以作為轉(zhuǎn)移性胃癌的標(biāo)志物。

4 結(jié)語和展望

TAM是胃癌腫瘤微環(huán)境中的重要組分，可影響胃癌的惡性生物學(xué)行為，在胃癌的發(fā)生和轉(zhuǎn)移中發(fā)揮關(guān)鍵作用。在腫瘤微環(huán)境中，TAM通過與胃癌細(xì)胞及其他各種細(xì)胞的相互串?dāng)_，分泌大量的炎癥因子、生長(zhǎng)因子、趨化因子和蛋白酶，這些因子和酶在腫瘤生長(zhǎng)、抑制凋亡、血管生成和淋巴轉(zhuǎn)移等方面起著積極作用。此外，檢測(cè)這些相關(guān)物質(zhì)在胃癌患者中的表達(dá)水平有利于判斷胃癌的治療效果和預(yù)后。因此，深入了解TAM分泌的相關(guān)物質(zhì)在胃癌中的作用有助于尋找治療胃癌的新思路。