丁洪基，李龍龍，張 迪，王 燦，王貴珍

腫瘤相關巨噬細胞(tumor-associated macrophages, TAM)是腫瘤組織中浸潤的巨噬細胞，是腫瘤微環(huán)境(tumor microenvironment, TME)中重要的細胞成分。TAM具有高度的異質(zhì)性和可塑性，能在不同組織環(huán)境的影響下發(fā)生形態(tài)和功能的變化。目前普遍認為，在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展過程中，TAM通過釋放多種細胞因子，影響腫瘤組織的多個方面，包括干細胞、代謝、血管生成、淋巴管生成、侵襲和轉(zhuǎn)移[1]。從腫瘤起始到加速進展和轉(zhuǎn)移，TAM均起關鍵作用，其數(shù)量與多種腫瘤的惡性程度和不良預后有關[2]。當今，在研究TAM極化相關的信號分子、轉(zhuǎn)錄因子、表觀遺傳學變化和小分子核糖核酸方面，已經(jīng)取得了很大進展[1]。TAM在腫瘤發(fā)生、發(fā)展進程中的動態(tài)變化、表型、信號通路和功能狀態(tài)等已成為國內(nèi)外學者研究的熱點，可為腫瘤發(fā)病機制和治療策略的研究提供有益的啟示和方法。

1 TAM的起源和類型

巨噬細胞最早在19世紀末由Metchnikofff發(fā)現(xiàn)的，是存在于大多數(shù)動物中由單核吞噬細胞系分化的免疫細胞，在所有實體腫瘤中均有分布。有關巨噬細胞的確切起源問題至今仍存有爭議，目前的共識是：它們既可能來源于早期胚胎前體祖細胞，在其發(fā)育過程中，播種到組織，形成獨立的種群；也可能來自成人造血干細胞派生的循環(huán)單核細胞。Franklin等[3]近年提出，TAM在腫瘤組織中有兩種發(fā)展途徑：(1)在癌變過程中，來自胚胎或單核細胞來源的組織駐留巨噬細胞，這些巨噬細胞可能發(fā)生表型/激活狀態(tài)的變化，稱為組織駐留的TAM；(2)在腫瘤生長過程中，經(jīng)歷了一個明顯分化階段的單核細胞，最終成為巨噬細胞，稱為腫瘤誘導的TAM。這兩個細胞種群可能同時存在于一個特定的腫瘤中，或者組織駐留的TAM在腫瘤生長的早期階段為主，而腫瘤誘導的TAM則在腫瘤后期顯著。此外，進入腫瘤組織中的單核細胞可能會對TME產(chǎn)生表型的變化，而不分化為巨噬細胞，此種細胞稱為腫瘤誘導的效應單核細胞[3]。根據(jù)TAM的活化類型及其在TME中的不同作用，常將其分為經(jīng)典活化的M1型和交替活化的M2型兩種類型。M1型TAM具有抗菌和免疫刺激特性；而M2型TAM卻具有抑制T細胞反應，促進腫瘤細胞生長、侵襲和轉(zhuǎn)移的功能。通常用CD163作為M2型TAM細胞的特異性標志物。近10年來，研究結果表明，組織駐留的TAM并非均一的亞群，而是一組功能和表型相似的細胞群，這些細胞中有許多非終末分化的，不能被歸類為簡單的極化類型[4]。目前已經(jīng)證明，組織環(huán)境本身是TAM表型的主要調(diào)控者，不管起源如何，均能影響許多基因的表達[4]。在腫瘤組織中，M1型和M2型極化的TAM是一個連續(xù)功能狀態(tài)下的兩個極端。目前，M1型與M2型極化模型可以擴展到至少具有9個不同TAM激活程序的譜系模型[5]。TAM表型動態(tài)變化發(fā)生在腫瘤的發(fā)生、進展和轉(zhuǎn)移過程中，而TAM亞群對不同的腫瘤具有促進活動，在腫瘤組織的不同區(qū)域，TAM的分布和功能也存在較大差異。大規(guī)模轉(zhuǎn)錄組分析顯示，TAM具有M1樣和M2樣標志物混合表型表達[5]。最新研究發(fā)現(xiàn)，個體發(fā)育可能是TAM異質(zhì)性的來源之一，巨噬細胞的發(fā)生及其解剖部位決定其生態(tài)位，指示其向特定的表型和功能極化[6]。

2 TAM在TME中的作用

TME主要由免疫細胞構成，如巨噬細胞、T淋巴細胞、自然殺傷細胞(NK細胞)、樹突狀細胞、嗜中性粒細胞等，TAM作為一種主要免疫抑制細胞，通過合成和分泌多種細胞因子，對TME產(chǎn)生廣泛的影響。

2.1 TAM具有免疫抑制作用正常組織的巨噬細胞能裂解腫瘤細胞，呈遞腫瘤相關抗原給T細胞，刺激T細胞和NK細胞的抗腫瘤功能。而TAM無此活性，不能產(chǎn)生有效的抗腫瘤免疫反應。TAM分泌的趨化因子和細胞因子可以抑制腫瘤浸潤的T細胞和NK細胞的抗腫瘤作用，并與骨髓源性抑制細胞(myeloid-derived suppressor cells, MDSCs)、腫瘤相關樹突狀細胞和中性粒細胞協(xié)同作用，促進免疫抑制TME的形成[7]。TAM還可通過分泌一些特殊酶，如一氧化氮合成酶(nitric oxide synthase, NOS)和精氨酸酶(arginase, ARGI)來抑制T細胞功能。此外，TAM表達PD-1、CTLA-4受體配體(如PD-1、B7-H1配體)，激活后能抑制T細胞和NK細胞的細胞毒性作用。

2.2 TAM促進血管生成和淋巴管生成血管生成涉及多種因素，如缺氧、高滲透壓及促血管生成因子，如VEGF、TGF-β、COX-2、PDGF、EGF、Ang和趨化因子等。TAM不僅可以釋放促血管生成因子，還可以合成Wnt蛋白家族7B抗體(Wnt7b)，通過刺激血管內(nèi)皮生長因子產(chǎn)物，產(chǎn)生血管生成開關，從而靶向血管內(nèi)皮細胞[8]。由TAM提供給TME的前基質(zhì)金屬蛋白酶-9(proMMP-9)是一種主要的血管生成誘導因子，在腫瘤血管生成和轉(zhuǎn)移中發(fā)揮著關鍵作用。

TAM表達VEGF-C和VEGF-D，表明TAM與腫瘤的淋巴管生成也密切相關，M2極化的TAM與淋巴結中的淋巴管生成有明顯相關性，可通過VEGF-C產(chǎn)物，促進淋巴結的淋巴管生成[2]。

2.3 TAM調(diào)節(jié)腫瘤干細胞的表型和功能腫瘤干細胞(cancer stem cell, CSC)被界定為腫瘤組織中具有自我更新能力，并能產(chǎn)生該腫瘤中一系列異質(zhì)性腫瘤細胞的細胞。TAM可調(diào)節(jié)CSC表型和功能的可塑性。近年來，一些TAM-CSC相互關系得到了實驗證實。TAM可釋放乳脂球蛋白(EGF-Ⅷ)，其可激活CSC特異性路徑-STAT3、Hedgehog和Sonic，并強烈增強CSC的耐藥性和致瘤性。TAM產(chǎn)生的乳脂球表皮生長因子-8(MFG-E8)和白介素-6(IL-6)也能協(xié)同調(diào)解CSC亞群的致瘤性和耐藥性。此外，小膠質(zhì)細胞和腦的TAM充當著膠質(zhì)瘤干細胞調(diào)解者的作用，能釋放高水平的轉(zhuǎn)化生長因子-β1(TGF-β1)，使CD133陽性的膠質(zhì)瘤干細胞樣細胞更具侵襲性[9]。

3 TAM對腫瘤進展的影響

TAM作為TME中的主要免疫細胞，對腫瘤的進展有明顯影響。有學者采用免疫組化法對150例結直腸癌中的巨噬細胞進行分析，用CD68作為TAM譜系標記，CD80作為促炎TAM標記，CD163作為抗炎TAM標記。結果發(fā)現(xiàn)，CD163陽性的TAM主要分布在腫瘤侵襲的前沿；而CD80陽性的TAM幾乎完全位于相鄰的正常黏膜。在Ⅲ期腫瘤中，較高的CD68和較低的CD80/CD163比值與總體生存率下降有關。這項工作表明根據(jù)微環(huán)境的刺激不同，TAM可采用不同的極化方式，表現(xiàn)出對腫瘤進展有不同的影響[10]。近年，Nie等[11]發(fā)現(xiàn)，TAM密度的增加與乳腺葉狀腫瘤的惡性進展有關，TAM通過趨化因子CCL-18驅(qū)動肌纖維母細胞分化，促進葉狀腫瘤的增殖和侵襲，CCL-18表達是葉狀腫瘤獨立的預后因子。Zhao等[12]對4 541例乳腺癌患者進行了16項分析，發(fā)現(xiàn)TAM高密度與乳腺癌的低生存率有關，而且，TAM浸潤程度與激素受體陰性及惡性表型有顯著相關性，TAM浸潤可作為乳腺癌患者判斷預后的新指標。Yuan等[13]對794例卵巢癌患者的9項研究指標進行綜合分析，結果顯示，CD163陽性TAM浸潤與卵巢癌的預后不良相關，在腫瘤組織中，M1/M2巨噬細胞比值越高，總體生存率越高。

目前，TAM已被證明是腫瘤轉(zhuǎn)移的關鍵因素。TAM可通過釋放各種趨化因子、炎性因子和生長因子，促進腫瘤的進展和轉(zhuǎn)移。上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial mesenchymal transitions, EMT)是腫瘤細胞獲得更大侵襲能力和轉(zhuǎn)移能力的關鍵步驟，TAM可以表達多種因子來誘導EMT，如TGF-β和IL-6。TAM還可能分泌EGF樣配體/因子，激活癌細胞中的表皮生長因子受體(EGFR)通路，從而促進EMT。國內(nèi)齊蕾等[14]研究發(fā)現(xiàn)，TAM可能通過TGF-β1信號通路參與胃癌的EMT過程，進而促進腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移。從TAM中釋放的CCL-18可以誘導內(nèi)皮細胞的轉(zhuǎn)分化，產(chǎn)生不同的分化表型，從而導致細胞間連接丟失，增強侵襲性和遷移能力。

4 TAM可降低腫瘤化療和放療的療效

4.1 TAM減少化療的效果研究發(fā)現(xiàn)，TAM可降低化療的療效，腫瘤組織中CD68陽性和CD163陽性的TAM浸潤與食管癌患者化療反應不佳有關[2]。TAM可被招募到胰腺腫瘤部位，刺激腺癌細胞表達高水平的胞苷脫氧酶，以分解代謝吉西他濱的生物活性形式，降低癌細胞對化療的敏感性[2]。Yang等[15]發(fā)現(xiàn)，TAM通過IL-10/STAT3/BCL-2信號通路，可誘導乳腺腫瘤的化療耐藥性。另有研究表明，TAM與用于絕經(jīng)后乳腺癌患者內(nèi)分泌治療的它莫昔芬的耐藥性有關[16]。表皮生長因子受體酪氨酸激酶抑制劑(epidermal growth factor receptor tyrosine kinase inhibitors, EGFR-TKI)是治療晚期非小細胞肺癌的一種新方法。Chung等[17]用EGFR-TKI對206例非小細胞肺癌患者進行了治療，發(fā)現(xiàn)疾病進展性患者TAM計數(shù)明顯高于非進展期患者，TAM計數(shù)高與無進展生存率和總生存率較低顯著相關，表明TAM與EGFR-TKI的治療反應能力下降有關。

4.2 TAM引起放療的不利結果TAM在放療后，大量被招募到腫瘤中，可以調(diào)節(jié)腫瘤細胞對治療的反應。研究表明，在小鼠模型中，高TAM值與腫瘤對照射的不良反應之間存在相關性[2]。Pinto等[18]發(fā)現(xiàn)，受照射的巨噬細胞可以促進癌細胞的侵襲性和腫瘤細胞誘導的血管生成。TAM能釋放二次旁觀者信號，并在光子照射的二次旁觀者效應中起關鍵作用。靶向TAM或TAM相關信號，能增強放療的效力。通過中和集落刺激因子-1(CSF-1)或阻斷集落刺激因子-1受體(CSF-1R)激酶活性，抑制放療后TAM的補充，可以顯著延緩腫瘤的再生長[2]。

5 針對TAM的治療策略

由于TAM具有抗化療的作用，因而成為治療腫瘤的靶點，通常采用的治療策略是：(1)特異性干擾M2型TAM的存活或抑制其信號傳遞；(2)抑制巨噬細胞向腫瘤聚集；(3)將促腫瘤的M2型TAM轉(zhuǎn)化為抗腫瘤的M1型表型[19]。Yu等[20]表明，β-泛酸鈉(β-elemene)能調(diào)節(jié)TAM從M2型→M1型的極化，也能抑制肺癌細胞的增生、遷移和浸潤，并可增強放療的敏感性，是一種很有前途的可與化療和放療相結合的藥物。Zhou等[21]發(fā)現(xiàn)，TAM在調(diào)節(jié)鐵的平衡中扮演著重要的角色，細胞內(nèi)鐵超載可導致TAM向M1型表型轉(zhuǎn)化。Mitchem等[22]發(fā)現(xiàn)，抑制CSF-1R或趨化因子(C-Cmotif)受體2(CCR2)，靶向TAM，可以減少腫瘤啟動細胞的數(shù)量，提高化療的療效，增強抗腫瘤的T細胞反應。通過抑制CSF-1/CSF-1R信號通路的靶向治療結合傳統(tǒng)的化療，在乳腺癌和胰腺癌中已顯示出治療的效果。近年Mu等[23]報道，在乳腺癌中，乳酸鹽可以通過激活ERK/STAT3信號通路，誘導M2型巨噬細胞極化，促進乳腺癌的進展。天然化合物WithaD能抑制ERK/STAT3信號通路，可以有效地阻止M2型巨噬細胞極化，從而抑制乳腺癌的進展。Binnemars-Postma等[24]對乳腺癌的研究發(fā)現(xiàn)，抑制TAM中的轉(zhuǎn)錄激活因子6(Stat6)通路是抑制腫瘤生長和轉(zhuǎn)移的重要治療手段，靶向TAM中的Stat6通路，可降低乳腺癌生長和轉(zhuǎn)移生態(tài)位形成。此外，多羥基化富勒烯醇可以通過調(diào)節(jié)TAM的極化來進行腫瘤免疫治療，并能抑制腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移，為重新燃起的免疫療法指明一條新的道路。在抗腫瘤活性的藥物中，靶向TAM的藥物起關鍵作用。由于TME中的營養(yǎng)物質(zhì)，如乳酸或脂肪酸，會影響TAM的代謝和功能，因此，抑制TAM對這些營養(yǎng)物質(zhì)的吸收可能是一種潛在的未來策略。此外，降低TAM中的糖酵解是另一種有前途的方法[25]。了解調(diào)控腫瘤細胞和TAM代謝變化的復雜關系，是朝著開發(fā)新的治療方法邁出的重要一步，這些治療方法的目標是對免疫細胞進行代謝重編程序，以增強其殺傷腫瘤細胞的潛能，克服治療的阻力。近年來，TAM作為納米藥物治療腫瘤的選擇目標，已引起廣泛的關注，納米材料可以通過改變TAM的種群，從而提高抗癌化療藥物的療效[26]。

6 小結與展望

當前，越來越多的研究揭示了TME對腫瘤發(fā)生、發(fā)展的影響。TME是由具有多種表型和功能的免疫細胞組成，其中，顯示明顯異質(zhì)性和表型可塑性的TAM是實體瘤微環(huán)境的主要組成部分。TAM是一個復雜的異質(zhì)性細胞群，在許多腫瘤類型中，有助于腫瘤的惡性化，因而是一個有趣的治療靶點，并成為癌癥免疫治療的遠景目標。TAM在腫瘤內(nèi)的異質(zhì)性及特異性表型特征，為開發(fā)立足于TAM的個性化治療方法打下了基礎。TAM靶向/復極被認為是一種很有前途的新型治療方式，可為未來腫瘤的生物治療提供新的途徑。關于TAM的代謝重編程序還存在許多懸而未絕的問題，進一步了解TAM中細胞代謝的調(diào)控，找到這些問題的答案，對于開發(fā)新的巨噬細胞代謝重編程序治療策略至關重要，這將是未來幾年的挑戰(zhàn)[25]?？傊?，針對TAM的靶向治療，結合傳統(tǒng)治療方法，可能為腫瘤的治療帶來新的曙光。