腫瘤相關(guān)巨噬細胞向m

腫瘤相關(guān)巨噬細胞向m

mct是一個重要的表面活性劑，以其明顯的表型異質(zhì)性和功能多樣性而聞名。巨噬細胞來自骨髓單核系干細胞發(fā)育分化而成的單核細胞,以不成熟的形式從骨髓中釋放入血,然后從循環(huán)血遷移至組織,并在那里進一步發(fā)育成熟,分化成駐留型巨噬細胞。巨噬細胞存在于機體中幾乎所有的組織并得以不同的名稱,包括肝臟的庫普弗細胞、肺臟的肺泡巨噬細胞及骨組織中的破骨細胞等。在局部微環(huán)境的作用下,巨噬細胞獲得其特殊的表型特征。巨噬細胞參與組織重建、炎癥和免疫,它們具有廣泛的功能,包括吞噬作用、抗原提呈、防御微生物的細胞毒作用,以及分泌生長因子、細胞因子、補體成分、溶菌酶、蛋白酶、凝血因子和前列腺素等功能。值得注意的是,巨噬細胞的廣泛生物學(xué)活性常具有截然相反的特征,例如既參與炎癥反應(yīng)又具有抗炎活性;既具有免疫原性又可誘導(dǎo)免疫耐受;既導(dǎo)致組織破壞又有助于組織修復(fù)。本文就巨噬細胞的表型、功能異質(zhì)性,以及腫瘤相關(guān)巨噬細胞(tumor-associatedmacrophage,TAM)在腫瘤生長和轉(zhuǎn)移中的作用綜述如下。1細胞生物學(xué)特性巨噬細胞高度復(fù)雜多變的表型是由其在組織中的不同定位及激活狀態(tài)決定的,T細胞分泌的細胞因子對于巨噬細胞的活化具有重要的作用。T輔助細胞(Th1)產(chǎn)生的細胞因子如干擾素γ(interferonγ,IFNγ)和腫瘤壞死因子α(tumornecrosisfactorα,TNFα)可促進巨噬細胞的活化,而Th2細胞分泌的細胞因子如白介素-4(IL-4)、IL-6及IL-10等則可抑制巨噬細胞的活化。反之,巨噬細胞作為樹突狀細胞(dendriticcell,DC)的前體細胞,亦可影響淋巴細胞的免疫應(yīng)答。根據(jù)巨噬細胞不同的功能特性及其誘導(dǎo)Th1或Th2應(yīng)答,通常把巨噬細胞相應(yīng)分為M1和M2兩型?；罨奘杉毎男再|(zhì)及其活性取決于刺激信號和調(diào)節(jié)性細胞因子的性質(zhì)。誘導(dǎo)巨噬細胞向M2型分化的因子包括IL-4、IL-10、IL-13、轉(zhuǎn)化生長因子β1(transforminggrowthfactor-β,TGF-β1)、類固醇及前列腺素E2,每一特定的因子均可誘導(dǎo)巨噬細胞發(fā)生獨特的表型變化。M2巨噬細胞通常表達高水平的半乳糖受體、甘露糖受體及清道夫A型受體,并具有IL-12low,IL-10high或IL-4/13high等表型。M2細胞除與腫瘤密切相關(guān)外,某些寄生蟲感染、哮喘和傷口愈合過程亦導(dǎo)致巨噬細胞向M2細胞方向分化。接觸微生物的產(chǎn)物及IFNγ可刺激巨噬細胞表達M1的表型。與M2細胞的表型相反,M1細胞以IL-12high、IL-23high、IL-10low或IL4/13low為特征,具有增強的細胞表面調(diào)理素受體(包括IgGFc受體及補體受體)及Toll樣受體應(yīng)答及增強的生成活性氧和一氧化氮的能力,以發(fā)揮其殺菌和殺腫瘤活性。根據(jù)巨噬細胞表面Gr-1high、CD11bhigh和F4/80low受體的表達,又可從巨噬細胞中分出第三類,這類細胞被稱為髓系抑制性細胞(myeloidsuppressorcells,MSC),不同的受體表達類型代表巨噬細胞的髓系前體細胞群體、粒細胞及骨髓來源的DC。浸潤于腫瘤組織的MSC具有很強免疫抑制作用,MSC常聚集于腫瘤患者的淋巴結(jié)和脾臟,有效地抑制CD4+和CD8+T淋巴細胞的抗腫瘤活性。定位于外周淋巴器官的MSC亦可促進獲得性免疫耐受。有報道提示MSC有在血管周圍獲得內(nèi)皮細胞特性的能力。2基因型的基層氧合酶lact巨噬細胞極為顯著的一個特點是其功能多樣化,這種特性是由于不同的微環(huán)境誘導(dǎo)所致。它們既可在炎癥反應(yīng)中起促進作用,又可能發(fā)揮抗炎功能;既可分泌組織MMP,又可誘導(dǎo)這些酶的抑制分子;既可產(chǎn)生毒性基團導(dǎo)致組織的破壞,又可表達細胞因子促進組織再生和傷口愈合。但這些功能并非同時并存,而是在不同的微環(huán)境中受到某種調(diào)控,使巨噬細胞的功能達到協(xié)調(diào)及平衡?；蛐酒芯拷Y(jié)果顯示,脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)可誘導(dǎo)259個基因的表達,而IL-10則可抑制其中62個基因的表達及上調(diào)15個基因的表達。用IL-10或IL-4及TGF-β處理單核細胞,同樣可誘導(dǎo)迥異的基因表達譜。此外,IFN-γ或IL-4誘導(dǎo)亦可導(dǎo)致巨噬細胞中不同基因在轉(zhuǎn)錄水平或轉(zhuǎn)錄后水平的差異表達,并激發(fā)截然相反的功能活性。值得一提的是,巨噬細胞對于刺激的應(yīng)答并非靜態(tài)的。LPS刺激時間的不同(如6h內(nèi)或12h后),巨噬細胞的基因表達可呈現(xiàn)明顯的差異。也就是說,巨噬細胞的功能譜隨應(yīng)答時間而發(fā)生變化。當(dāng)刺激信號中止后,巨噬細胞即恢復(fù)至其最初的功能狀態(tài),同時伴有巨噬細胞基礎(chǔ)表型的逆轉(zhuǎn)。實驗還發(fā)現(xiàn),當(dāng)先用IL-4處理巨噬細胞過夜,再用LPS刺激,可產(chǎn)生高水平的TNF-α和IL-12;而當(dāng)同時用IL-4和LPS刺激,則可減少這些細胞因子的產(chǎn)生。巨噬細胞的分化與激活受多種因素的影響,針對不同的微環(huán)境信號行使不同的功能是巨噬細胞的生物學(xué)特征。鄰近細胞的改變、分子的修飾及外源性刺激物均可導(dǎo)致巨噬細胞功能活性的變化。某些配體與巨噬細胞表面受體結(jié)合,可導(dǎo)致吞噬作用、細胞內(nèi)信號的改變以及基因活化或抑制的復(fù)雜變化。例如,凋亡或壞死細胞上的配體可被巨噬細胞的清道夫受體識別,既可抑制又可誘導(dǎo)巨噬細胞的炎癥反應(yīng),其機制尚不清楚。IFN-γ或微生物產(chǎn)物(LPS)及細胞因子如TNF-α或粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子(granulocyte-macrophagecolonystimulatingfactor,GM-CSF)刺激經(jīng)典的M1細胞激活,使M1細胞抗原提呈功能增強,高表達IL-12和IL-23,產(chǎn)生高水平的毒性中間產(chǎn)物如NO、反應(yīng)氧中介物(reactiveoxygenintermediate,ROI),導(dǎo)致腫瘤細胞殺傷。糖皮質(zhì)激素、IL-4、IL-13及IL-10則誘導(dǎo)M2細胞活化,協(xié)調(diào)炎癥反應(yīng)及獲得性Th1免疫應(yīng)答,清除細胞碎片,促進血管生成和組織重建。巨噬細胞受免疫復(fù)合物或Toll樣受體激動劑刺激后,以IL-10high和IL-12low表型為特征,促進Th2細胞反應(yīng);GM-CSF或巨噬細胞集落刺激因子(macrophagecolonystimulatingfactor,MCSF)誘導(dǎo)分化的巨噬細胞可分別具有M1和M2的特性。M1細胞表達高水平的促炎癥細胞因子(IL-1、TNF、IL-6及IL-23),而M2細胞則以低表達這些細胞因子為特征。3細胞生物學(xué)在腫瘤相關(guān)細胞中的活性巨噬細胞既可為免疫系統(tǒng)的正向調(diào)控因素,又可發(fā)揮負向調(diào)控作用。作為正向調(diào)控的效應(yīng)細胞,巨噬細胞介導(dǎo)直接的抗腫瘤細胞毒性或參與腫瘤相關(guān)抗原的提呈,以利于腫瘤的清除。另一方面,在腫瘤細胞的誘導(dǎo)下,起源于骨髓的白細胞可分化形成具有獨特表型的巨噬細胞,這些巨噬細胞可促進腫瘤細胞的增殖、抑制T細胞和自然殺傷細胞(naturalkillercell,NK)的抗腫瘤活性。這些細胞被稱為腫瘤相關(guān)巨噬細胞(tumor-associatedmacrophage,TAM)。在某些情況下,TAM可構(gòu)成實體瘤細胞群體的50%~80%,這種TAM的廣泛浸潤與乳腺癌、宮頸癌及膀胱癌的不良預(yù)后相關(guān),但TAM在前列腺癌、肺癌及腦腫瘤中的作用尚有爭議。3.1egfr家族的配體及病理組織學(xué)檢測TAM浸潤與腫瘤細胞增殖關(guān)系密切。許多研究表明,TAM可表達多種刺激腫瘤細胞增殖和存活的細胞因子,包括上皮生長因子(epidermal-growth-factor,EGF)、血小板源性生長因子(platelet-derivedgrowthfactor,PDGF)、TGF-β1、肝細胞生長因子(hepatocytegrowthfactor,HGF)、上皮生長因子受體(epidermal-growth-factorreceptor,EGFR)家族的配體及堿性成纖維細胞生長因子(basicfibroblastgrowthfactor,bFGF)。EGFR家族的配體在腫瘤發(fā)生中發(fā)揮重要的作用,特別是乳腺癌和肺癌。這個家族的成員可在細胞表面形成同源或異源二聚體,介導(dǎo)細胞增殖信號的轉(zhuǎn)導(dǎo)。TAM是腫瘤組織中EGF分泌的重要細胞來源。已發(fā)現(xiàn)TAM與腫瘤細胞的EGFR表達及患者的不良預(yù)后顯著相關(guān)。體外通過將腫瘤細胞與巨噬細胞共培養(yǎng),證實巨噬細胞分泌的物質(zhì)可刺激腫瘤細胞增殖。體內(nèi)實驗通過刪除巨噬細胞亦證明,TAM的存在對于不同類型實驗?zāi)[瘤的生長是必須的。TAM在腫瘤生長中的作用還可因腫瘤類型的不同而有所差異。3.2tam的機制巨噬細胞聚集是多數(shù)實體瘤的重要標志。人們已經(jīng)注意到,在多數(shù)惡性腫瘤組織中,巨噬細胞為浸潤白細胞的主要成分。體外實驗證實,巨噬細胞與腫瘤細胞共培養(yǎng),可提高腫瘤細胞的TNF-α及基質(zhì)金屬蛋白酶(matrixmetalloproteinase,MMP)依賴的侵襲特性。在腫瘤細胞產(chǎn)生的集落刺激因子(colony-stimulatingfactor1,CSF-1)的誘導(dǎo)下,巨噬細胞合成EGF,誘導(dǎo)促進腫瘤細胞遷移及侵襲相關(guān)基因的表達水平上調(diào),增強腫瘤細胞在膠原基質(zhì)中的定向運動及侵襲活性。組織蛋白酶在腫瘤侵襲及轉(zhuǎn)移中的潛在作用也已被報道。研究發(fā)現(xiàn),巨噬細胞存在于破壞的基底膜部位,同時伴有局部組織蛋白酶B的蛋白水解活性增強,提示TAM與腫瘤細胞向周圍正常組織的侵襲有關(guān)。有人發(fā)現(xiàn)在人膀胱癌浸潤前沿部位的TAM表達組織蛋白酶D,亦有報道在90%~100%乳腺癌中的TAM表達組織蛋白酶B、D、L。然而,TAM分泌的組織蛋白酶在人腫瘤進展中的作用仍有待進一步證實。研究表明,原發(fā)腫瘤中大量的TAM與多種類型腫瘤早期轉(zhuǎn)移有關(guān)。實驗研究發(fā)現(xiàn),多種腫瘤組織中的TAM可合成一系列尿激酶(urokinase,uPA),這種酶參與腫瘤細胞外基質(zhì)的降解、促進腫瘤血管形成、腫瘤侵襲及浸潤。從乳腺癌細胞中分離的TAM的分析結(jié)果顯示,TGFβ-1通過蛋白酶C依賴的機制增強TAM中uPAmRNA的穩(wěn)定性及刺激uPA轉(zhuǎn)錄。MMP是一類鋅依賴的基質(zhì)降解酶,包括膠原酶(MMP-1)、明膠酶A(MMP-2)、基質(zhì)降解酶(stromelysin,MMP-3)、基質(zhì)溶解因子(matrilysin,MMP-7)、明膠酶B(MMP-9)及巨噬細胞彈性酶(macrophageelastase,MMP-12)。MMP表達可破壞組織結(jié)構(gòu)和基底膜,以利于腫瘤細胞生長及腫瘤細胞轉(zhuǎn)移、播散。這些酶可由卵巢癌、結(jié)腸癌及膀胱癌等腫瘤組織中的腫瘤細胞及成纖維細胞表達,而巨噬細胞可表達所有這些酶,有報道TAM是浸潤性腫瘤如乳腺癌、膀胱癌及卵巢癌MMP的主要來源。有理由相信,TAM可能協(xié)同腫瘤上皮細胞及基質(zhì)細胞共同增強腫瘤轉(zhuǎn)移的潛能。3.3外周血葉片指標腫瘤生長需要新生血管的形成,這個過程涉及廣泛的細胞因子的協(xié)同調(diào)控,包括bFGF、血管內(nèi)皮生長因子(vascularendothelialgrowthfactor,VEGF)、IL-1、IL-8、TNF-α、MMP-9、MMP-2及一氧化氮(NO)等。這些分子在時空上的協(xié)調(diào)表達促進內(nèi)皮細胞的增殖、基質(zhì)重構(gòu)及血管形成。巨噬細胞可釋放上述促血管生成的分子,表達一系列參與調(diào)節(jié)血管發(fā)生的酶類,包括MMP-2、MMP-7、MMP-9、MMP-12和環(huán)氧化酶-2,從而發(fā)揮至關(guān)重要的作用。對于人宮頸癌動物模型的觀察發(fā)現(xiàn),巨噬細胞產(chǎn)生MMP-9在腫瘤血管發(fā)生中的作用十分關(guān)鍵。TAM還可利用L-精氨酸通過誘生NO合酶(inducibleNOsynthase,iNOS)產(chǎn)生NO,NO則導(dǎo)致血管擴張及血管流量增加。有趣的是,腫瘤組織中表達的作用于血管的內(nèi)皮素2亦為巨噬細胞的趨化分子,提示內(nèi)皮素2可能招募TAM至腫瘤組織。3.4短肽對腫瘤細胞內(nèi)vegf和他相關(guān)分子的激活多部位低氧是多種腫瘤的特征。研究發(fā)現(xiàn),在乳腺癌和卵巢癌組織中,TAM聚集于缺血、缺氧及壞死區(qū),而腫瘤低氧部位巨噬細胞浸潤常與乳腺癌及子宮內(nèi)膜癌的愈后不良有關(guān)。一般認為,壞死區(qū)的細胞碎片及缺氧的腫瘤細胞釋放高水平的巨噬細胞趨化因子,招募巨噬細胞至低氧部位。TAM在腫瘤低氧區(qū)域的集聚亦提示其在腫瘤發(fā)展中的重要功能。研究顯示,低氧可顯著上調(diào)人巨噬細胞釋放VEGF及其他相關(guān)因子,巨噬細胞還可通過釋放PR-39(39個氨基酸的短肽)抑制低氧誘導(dǎo)因子1α(hypoxiainduciblefa