腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞的腫瘤作用機(jī)制及臨床應(yīng)用

腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞的腫瘤作用機(jī)制及臨床應(yīng)用

腫瘤組織微環(huán)境的基本特征是組織缺氧、酸中毒和間質(zhì)高壓。近年,認(rèn)為腫瘤相關(guān)性炎癥是腫瘤組織微環(huán)境的第七種特征,主要是以腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(tumorassociatedmacrophages,TAMs)浸潤為特征的慢性沉悶性炎癥(smolderinginflammation)。巨噬細(xì)胞是炎癥和腫瘤的橋梁。既往認(rèn)為腫瘤組織中巨噬細(xì)胞功能是直接殺傷或通過提呈腫瘤相關(guān)抗原誘導(dǎo)機(jī)體免疫應(yīng)答而清除腫瘤,現(xiàn)在認(rèn)為這僅是經(jīng)典激活型(M1型)巨噬細(xì)胞。腫瘤微環(huán)境中,巨噬細(xì)胞被誘導(dǎo)分化(differentiation)和極化(polarization),成為具有M2表型的腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞,反而促進(jìn)腫瘤發(fā)生發(fā)展。TAMs的高浸潤密度常預(yù)測實體腫瘤的臨床預(yù)后不良。TAMs可能成為治療婦科腫瘤的一個靶點。現(xiàn)將TAMs在婦科腫瘤中的研究進(jìn)展做一綜述。1腫瘤組織內(nèi)tams的表達(dá)TAMs來源于外周循環(huán)血中的單核細(xì)胞,腫瘤組織通過釋放趨化因子,將外周血單核細(xì)胞招募進(jìn)入腫瘤組織內(nèi),于局部被誘導(dǎo)分化形成TAMs。單核細(xì)胞成為TAMs經(jīng)歷了招募、分化、存活幾個過程。1.1ccl2、cgf、vegf-單核細(xì)胞的招募與許多腫瘤來源的趨化因子有關(guān),包括:CC趨化因子配體家族(CCchemokinesligand),其中CCL2、白介素8(IL-8)、表皮生長因子(EGF)、血小板衍生的生長因子(PDGF)、轉(zhuǎn)錄生長因子β(TGF-β)集落刺激因子-1(CSF-1)、血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)等,這些細(xì)胞因子相互作用,是腫瘤炎癥微環(huán)境的重要組成部分。1.2th1型免疫應(yīng)答巨噬細(xì)胞在不同環(huán)境中至少活化為2種類型:(1)M1型巨噬細(xì)胞,即經(jīng)典活化的巨噬細(xì)胞(classicallyactivatedmacrophage,),其活化需雙信號,由干擾素γ(IFN-γ)、外源性腫瘤壞死因子(TNF)或內(nèi)源性TNF的誘導(dǎo)劑如細(xì)菌脂多糖(LPS)等,其功能是參與Th1型免疫應(yīng)答,抗感染和抗腫瘤;(2)M2巨噬細(xì)胞,即替代性活化的巨噬細(xì)胞(alternativelyactivatedmacrophage,)其活化不需要雙信號,由IL-4、IL-13等誘導(dǎo)分化,其功能是參與Th2型免疫應(yīng)答,抑制Th1型免疫應(yīng)答和誘導(dǎo)局部的免疫耐受。當(dāng)單核細(xì)胞遷移到腫瘤組織后,便在腫瘤微環(huán)境被“再教育”(re-educated),成為M2型巨噬細(xì)胞。這些巨噬細(xì)胞喪失了抗腫瘤能力而促進(jìn)腫瘤發(fā)生發(fā)展。目前認(rèn)為TAMs屬于M2型巨噬細(xì)胞。1.3生存并擁有財產(chǎn)TAMs可以借助多種細(xì)胞因子與腫瘤細(xì)胞共存,此過程依賴于CCL2的受體2(CCR2)表達(dá)下調(diào)。2s1型免疫應(yīng)答TAMs通過減弱急性期炎癥反應(yīng),抑制Th1型免疫應(yīng)答,釋放細(xì)胞因子促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖、轉(zhuǎn)移、血管淋巴管再生、基質(zhì)重建以及誘導(dǎo)局部的免疫耐受狀態(tài),促進(jìn)腫瘤發(fā)生發(fā)展。2.1模型細(xì)胞的表達(dá)TAMs分泌的細(xì)胞因子介導(dǎo)了腫瘤細(xì)胞浸潤和生長。TAMs表達(dá)一系列因子刺激腫瘤細(xì)胞增殖和存活,包括:EGF、FGF、HGF(肝細(xì)胞生長因子)、EGF、PDGF和TGF-β細(xì)胞因子IL-6、TNF-α,趨化因子CXCL12等。在卵巢癌細(xì)胞與巨噬細(xì)胞共培養(yǎng)的模型中,腫瘤侵襲能力增強(qiáng),其機(jī)制是通過增強(qiáng)Jun氨基末端激酶(JNK)和NF-κB(核因子κB)兩條信號傳導(dǎo)途徑活性。TAMs合成的鳥氨酸和多胺類產(chǎn)物可以促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖。M1巨噬細(xì)胞通過誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(iNOS)以L-精氨酸為底物合成一氧化碳,從而發(fā)揮細(xì)胞毒作用,但在TAMs,這一通路被阻斷。2.2tams在淋巴結(jié)中的作用TAMs至少通過3條途徑參與了原發(fā)腫瘤釋放轉(zhuǎn)移性腫瘤細(xì)胞的過程:(1)TAMs增強(qiáng)了腫瘤細(xì)胞從原發(fā)腫瘤逃逸的活力;(2)TAMs促進(jìn)腫瘤細(xì)胞侵入血管系統(tǒng);(3)TAMs促進(jìn)淋巴管生成。多項研究表明,TAMs與遠(yuǎn)處器官轉(zhuǎn)移灶的形成和生長密切相關(guān),轉(zhuǎn)移性區(qū)域性淋巴結(jié)中的TAMs數(shù)量與患者預(yù)后明顯相關(guān)。代之以合成鳥氨酸和多胺類物質(zhì),這些產(chǎn)物可以促進(jìn)腫瘤細(xì)胞生長。在卵巢癌細(xì)胞與巨噬細(xì)胞共培養(yǎng)體系中,發(fā)現(xiàn)巨噬細(xì)胞表型轉(zhuǎn)變?yōu)門AMs樣細(xì)胞,功能上巨噬細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子、趨化因子等也向促進(jìn)腫瘤的方向表達(dá)改變。在卵巢癌動物模型中,去除腹膜巨噬細(xì)胞能夠減慢腫瘤的進(jìn)展,表現(xiàn)為腹水產(chǎn)生減少,腹膜轉(zhuǎn)移減少,對T細(xì)胞的免疫抑制減輕,表明炎癥促進(jìn)卵巢癌轉(zhuǎn)移主要由巨噬細(xì)胞介導(dǎo)。2.3對血管生成的作用研究發(fā)現(xiàn),缺氧狀況下多種促血管生成基因的mRNA在原始巨噬細(xì)胞中表達(dá)上調(diào),其產(chǎn)物可影響腫瘤的血管生成。研究表明,TAMs可通過下列途徑參與腫瘤血管生成:(1)釋放多種細(xì)胞因子如VEGF、PDGF、TGF-β等,激活內(nèi)皮細(xì)胞增殖和遷移并引起血管生成;(2)表達(dá)一系列參與血管重建相關(guān)的酶類如環(huán)氧化酶COX2降解細(xì)胞外基質(zhì)而利于血管內(nèi)皮細(xì)胞遷移;(3)巨噬細(xì)胞產(chǎn)生的uPA誘導(dǎo)毛細(xì)血管樣網(wǎng)絡(luò)形成;(4)TAMs可以產(chǎn)生多種血管活性物質(zhì)如P物質(zhì)、血小板激活因子而增加血管的通透性;(5)產(chǎn)生血管趨化因子和人血管生成因子(HAF),它們對內(nèi)皮細(xì)胞的遷移有趨化作用;(6)降解血纖維蛋白而具有促凝血的功能,間接加速了血管生成。臨床研究發(fā)現(xiàn),子宮內(nèi)膜癌、宮頸癌浸潤的TAMs密度和腫瘤的微血管密度、瘤體組織VEGF表達(dá)水平呈正相關(guān)。2.4生淋巴管轉(zhuǎn)移淋巴管轉(zhuǎn)移是腫瘤發(fā)生全身轉(zhuǎn)移的初始步驟,與預(yù)后不良密切相關(guān)。淋巴管生成是腫瘤發(fā)生淋巴管轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵。目前證實,TAMs參與了腫瘤炎癥微環(huán)境下的淋巴管生成。臨床研究也證實,以淋巴管內(nèi)皮標(biāo)志物(D2-40)標(biāo)記淋巴管內(nèi)皮進(jìn)行淋巴管計數(shù)(LVD),發(fā)現(xiàn)LVD和TAMs浸潤數(shù)量呈正相關(guān),提示TAMs促進(jìn)淋巴管生成。2.5tpa和mp、現(xiàn)實的轉(zhuǎn)變TAMs能產(chǎn)生相關(guān)酶(如金屬蛋白酶MMP、纖維蛋白溶酶tPA,尿激酶型纖維蛋白u(yù)PA等),調(diào)整間質(zhì)代謝,為腫瘤細(xì)胞向周圍組織侵襲和轉(zhuǎn)移提供條件。2.6tams自身免疫抑制作用TAMs能產(chǎn)生廣泛的免疫抑制效應(yīng),包括抑制自然殺傷細(xì)胞(NK細(xì)胞)或B細(xì)胞,抑制抗原提呈細(xì)胞的功能和分化、T細(xì)胞的清除、誘導(dǎo)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Treg)的產(chǎn)生和T細(xì)胞無能。TAMs自身通過高表達(dá)免疫抑制因子吲哚胺加雙氧酶(IDO)代謝產(chǎn)物產(chǎn)生免疫抑制效應(yīng),同時低表達(dá)促進(jìn)T細(xì)胞、NK細(xì)胞殺傷作用的重要分子IL-12,導(dǎo)致TAMs抑制T細(xì)胞和NK細(xì)胞的活化和增殖,形成局部免疫耐受使腫瘤細(xì)胞逃避免疫系統(tǒng)。髓系來源的抑制細(xì)胞(myeloid-derivedsuppressorcells,MDSC)和Treg是具有免疫抑制功能的一種表型。TAMs和MDSC相互作用,產(chǎn)生免疫抑制。在去除浸潤的TAMs后,卵巢癌微環(huán)境中T細(xì)胞的免疫抑制現(xiàn)象顯著減輕。3tams和婦科腫瘤3.1共患卵巢疾病3.1.1基因型mds-pcr檢測卵巢癌微環(huán)境包括卵巢癌組織、腹水、腹膜。研究證實,癌組織、腹水、腹膜中存在大量極化的M2巨噬細(xì)胞TAMs。卵巢癌組織中有大量清道夫受體(CD163),CD204陽性巨噬細(xì)胞,提示被極化為M2型巨噬細(xì)胞。并且FIGO分期越高,M2型巨噬細(xì)胞密度越高。現(xiàn)認(rèn)為腹膜內(nèi)有巨噬細(xì)胞呈M2表型,表現(xiàn)為高表達(dá)CD163,對IL-10/LPS的刺激缺乏反應(yīng),在腫瘤發(fā)展中起獨立作用。在體外卵巢癌細(xì)胞與巨噬細(xì)胞共培養(yǎng)體系中,發(fā)現(xiàn)巨噬細(xì)胞表型轉(zhuǎn)變?yōu)門AMs樣細(xì)胞,功能上巨噬細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子、趨化因子等也向促進(jìn)腫瘤的方向表達(dá)改變。TAMs在卵巢癌進(jìn)展中起重要作用。TAMs表達(dá)一系列因子刺激腫瘤細(xì)胞增殖和存活,包括:EGF、細(xì)胞因子IL-6、TNFα,趨化因子CXCL12等。卵巢癌動物模型研究發(fā)現(xiàn),去除腹膜巨噬細(xì)胞能夠降低腫瘤進(jìn)展,表現(xiàn)為腹水產(chǎn)生減少,腹膜轉(zhuǎn)移減少。3.1.2預(yù)測萬挺等認(rèn)為,TAMs高密度浸潤者其5年生存率明顯降低,TAMs高密度浸潤是預(yù)后不良的獨立因素。3.2宮頸疾病3.2.1酸血管功能高危型人乳頭瘤病毒(HPV)感染是宮頸癌發(fā)病的重要因素。但只有一部分感染發(fā)生宮頸上皮內(nèi)瘤樣病變(CIN),在CIN中也只有部分發(fā)展為宮頸癌。這些提示HPV感染只是一個始動因素,由HPV感染引起的基因和微環(huán)境的改變可影響疾病的進(jìn)程。腫瘤細(xì)胞分泌細(xì)胞因子和趨化因子,募集炎癥細(xì)胞、上皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞到腫瘤局部形成促進(jìn)腫瘤發(fā)生發(fā)展的微環(huán)境。研究發(fā)現(xiàn),宮頸癌組織局部趨化因子CCL-2高表達(dá),與TAMs數(shù)量呈正相關(guān),提示炎癥細(xì)胞募集在宮頸癌發(fā)病中有促進(jìn)作用。宮頸癌和CIN組織中巨噬細(xì)胞極化為M2型,巨噬細(xì)胞低表達(dá)iNOS(M1標(biāo)記物)。TAMs與CIN的發(fā)展密切相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn),在正常宮頸、低度上皮內(nèi)瘤樣病變(LSIL),高度上皮內(nèi)瘤樣病變(HSIL)及宮頸鱗癌(SCC)的組織中巨噬細(xì)胞浸潤率分別為25%,46.1%,58.4%及89.3%。浸潤性宮頸癌組織TAMs高于CIN,提示TAMs在宮頸癌發(fā)展中起作用。在長達(dá)805±140dCIN的隨訪中,LSIL持續(xù)存在者和CIN進(jìn)展者組織中的TAMs數(shù)量顯著高于CIN自然消退者。作者發(fā)現(xiàn)巨噬細(xì)胞數(shù)量是CIN進(jìn)展的獨立相關(guān)因素,由此認(rèn)為TAMs可作為CIN進(jìn)展的預(yù)測指標(biāo)。臨床研究發(fā)現(xiàn),宮頸癌的手術(shù)病理分期、微血管密度(MVD)和TAMs密度正相關(guān),提示TAMs在宮頸癌的臨床進(jìn)展中起作用。用雙磷酸脂抑制TAMs產(chǎn)生MMP-9表達(dá),可以減少巨噬細(xì)胞浸潤及金屬蛋白酶的活性,抑制宮頸癌發(fā)展。3.2.2ccl-2和tams的相關(guān)性分析Zijlmans等研究了人宮頸癌病例CCL-2表達(dá)的預(yù)后,發(fā)現(xiàn)CCL-2和TAMs數(shù)量呈正相關(guān)。低CCL-2mRNA的病例生存時間長、復(fù)發(fā)幾率低,提示TAMs缺失預(yù)后較好,從反面論證了TAMs與宮頸癌不良預(yù)后的相關(guān)性。3.3子宮內(nèi)腫瘤3.3.1不同性別ec的tams數(shù)量子宮內(nèi)膜癌(EC)分為雌激素依賴型(I型)和非雌激素依賴型(Ⅱ型),其中Ⅱ型的發(fā)病機(jī)制用經(jīng)典的激素-受體學(xué)說難以解釋,確切分子機(jī)制尚不明確。白雪等將子宮內(nèi)膜癌分型研究TAMs的作用,發(fā)現(xiàn)Ⅱ型EC的TAMs數(shù)量多于Ⅰ型。Ⅱ型EC的TAMs數(shù)量在伴有盆腔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移者和肌層浸潤深度≥1/2者中較多(P=0.007、0.016)。其核增殖抗原(PCNA)指數(shù)在肌層浸潤深度≥1/2者較高。TAMs數(shù)量與PCNA指數(shù)均呈正相關(guān)。提示TAMs在Ⅱ型EC腫瘤細(xì)胞的增殖浸潤發(fā)病過程中起重要作用。Espinosa等從原發(fā)灶、轉(zhuǎn)移灶角度分別研究了EC腺癌。原發(fā)灶中,TAMs數(shù)量在FIGO分期晚、肌層浸潤深度≥1/2、高微血管密度及伴有盆腔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移者較多,提示TAMs與腫瘤侵襲力增強(qiáng)有關(guān)。在轉(zhuǎn)移灶,發(fā)現(xiàn)TAMs密度和微血管密度、淋巴轉(zhuǎn)移呈正相關(guān)。提示TAMs通過促進(jìn)腫瘤生長、血管生成、淋巴轉(zhuǎn)移參與了子宮內(nèi)膜癌的進(jìn)展。3.3.2tams浸提與ec預(yù)后相關(guān)Salvesen等研究EC的預(yù)后,發(fā)現(xiàn)瘤周高水平TAMs患者的無病生存期和總生存期比低水平患者的預(yù)后差,提示高密度TAMs浸潤與EC預(yù)后不良相關(guān)。4腫瘤的抗炎治療原則TAMs在腫瘤發(fā)生發(fā)展和臨床預(yù)后中有重要意義,使它成為一種治療靶點,由此提出針對“復(fù)極”腫瘤微環(huán)境的腫瘤“抗炎治療”概念。目前針對TAMs靶向治療腫瘤的基本思路有如下幾方面:4.1細(xì)胞趨化因子腫瘤組織通過釋放趨化因子,將外周血單核細(xì)胞募集進(jìn)入腫瘤組織內(nèi),于局部誘導(dǎo)分化形成TAMs,阻斷腫瘤細(xì)胞對巨噬細(xì)胞的趨化過程,可能打斷TAMs形成鏈。這些趨化因子包括CCL2、單核細(xì)胞趨化蛋白(MCP-1)、巨噬細(xì)胞集落刺激因子(M-CSF)等。研究表明,將趨化因子CCL2、MCP-1、M-CSF小干擾基因等轉(zhuǎn)染到不同腫瘤細(xì)胞系再接種到小鼠體內(nèi)都表現(xiàn)出使腫瘤消退或減緩腫瘤生長的作用。4.2tams的功能惡性腫瘤患者局部微環(huán)境中存在巨噬細(xì)胞表型M1到M2的漂移,稱為“極化”,是被微環(huán)境“誘導(dǎo)”的結(jié)果,這種“極化”是可逆的。故理論上通過“復(fù)極”逆轉(zhuǎn)巨噬細(xì)胞表型為M1型而治療腫瘤。目前“復(fù)極”的方法有:(1)直接逆轉(zhuǎn)TAMs表型。聯(lián)合使用抗IL-10受體和胞嘧啶鳥嘌呤二核苷酸(CpG)抗體能使植有腫瘤的小鼠組織中浸潤的M2型巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)換成M1型,并且可導(dǎo)致腫瘤體積縮小;(2)恢復(fù)NF-κB的功能。TAMs呈現(xiàn)M2表型,表現(xiàn)出NF-κB功能缺陷,通過恢復(fù)NF-κB功能實現(xiàn)“復(fù)極”在卵巢癌細(xì)胞實驗中已得到證實。(3)阻斷信號傳導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子3(STAT3)通路。在基因敲除小鼠STAT3模型的TAMs中,由于缺少IL4和IL-13生物效應(yīng)的中間介導(dǎo)者,而呈現(xiàn)出Ml表型。(4)以高表達(dá)CD40配體(CD40L)激活巨噬細(xì)胞,增強(qiáng)其抗感染和抗腫瘤能力。4.3細(xì)胞生物學(xué)作用使用對單核巨噬細(xì)胞具有選擇性細(xì)胞毒性的抗腫瘤制劑,既可以作用于腫瘤細(xì)胞,又可以殺傷TAMs。近年發(fā)現(xiàn)抗癌藥曲貝替定(Trabectedin,商品名為Yondelis)有針對性的對巨噬細(xì)胞和TAMs,能顯著減少TAMs數(shù)量。4