劉麗榮，劉譯鴻綜述 張海波審校

19世紀中葉德國病理學(xué)家Virchow提出腫瘤起源于慢性炎性反應(yīng)這一假說，并提出腫瘤的一個關(guān)鍵特征是腫瘤中存在大量的白細胞，為炎性反應(yīng)在腫瘤發(fā)生過程中的重要性提供了證據(jù)。目前普遍認為慢性炎性反應(yīng)可以增加罹患腫瘤的危險性，大約25%成人腫瘤由慢性炎性反應(yīng)引起。因此，炎性反應(yīng)被稱為“癌癥的第七大特征”。現(xiàn)在大量的試驗和臨床證據(jù)發(fā)現(xiàn)炎性反應(yīng)應(yīng)答和它們在腫瘤發(fā)展不同階段的作用有著重要的關(guān)系。腫瘤細胞、特異的免疫細胞各亞型、間質(zhì)細胞之間動態(tài)聯(lián)系對腫瘤發(fā)展有著關(guān)鍵性作用，而以此作為腫瘤治療的靶點有著潛在的重大意義。

1 腫瘤炎性微環(huán)境

目前認為癌癥其中一個特征是伴有慢性炎性反應(yīng)，而腫瘤相關(guān)的炎性反應(yīng)又將促進慢性炎性組織向腫瘤組織轉(zhuǎn)化，并維持已發(fā)展腫瘤的疾病進展[1]。流行病學(xué)證據(jù)證實，由于持續(xù)感染(如乙型或丙型肝炎病毒、人類乳頭瘤病毒)或無菌炎性反應(yīng)(吸煙、石棉)引起的慢性炎性狀態(tài)都與腫瘤負荷有關(guān);相反，通過藥物抑制炎性細胞及其信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，或通過實驗系統(tǒng)中的基因消融，均可降低腫瘤的發(fā)生率和進展程度[1-2]。炎性反應(yīng)的主要來源是先天免疫細胞，即存在于腫瘤微環(huán)境中的巨噬細胞(tumor-associated macrophages, TAMs)，此為先天免疫細胞介導(dǎo)的炎性反應(yīng)外在發(fā)生途徑；并且腫瘤細胞產(chǎn)生的細胞因子和反應(yīng)性介質(zhì)也是其中的主要來源，尤其是在異常遺傳所導(dǎo)致的原癌基因的激活或抑癌基因的失活，此為癌基因和癌細胞介導(dǎo)的內(nèi)在途徑[1-2]。通常情況下，這2種途徑在腫瘤炎性微環(huán)境形成過程中具有明顯的共同作用。例如，共同特征是產(chǎn)生IL-1、TNF、IL-6類原發(fā)性炎性細胞因子，以及激活 NF-κB和STAT3 等炎性反應(yīng)的主要調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子，并產(chǎn)生其他介質(zhì)，如細胞因子、趨化因子、生長因子和酶，通過增加腫瘤部位白細胞的募集進一步刺激炎性反應(yīng)。因此，當炎性反應(yīng)級聯(lián)激活時，會建立一個前饋回路，其中產(chǎn)生可導(dǎo)致組織損傷的反應(yīng)因子，同時刺激組織再生。此外，持續(xù)暴露于活性氧和活性氮(ROS、RNS)可誘導(dǎo)惡性細胞的表觀遺傳改變、抑制DNA修復(fù)機制、積累DNA 突變，最終有利于轉(zhuǎn)化細胞的增殖潛能[3-4]。

腫瘤微環(huán)境是一個復(fù)雜的、動態(tài)的和失調(diào)的部位，即使是免疫細胞、成纖維細胞、內(nèi)皮細胞等正常細胞也會受到腫瘤細胞及其分泌物的嚴重影響。在腫瘤組織中，結(jié)締組織支架結(jié)構(gòu)、細胞外基質(zhì)成分和蛋白水解酶與正常組織相差很大，越來越多研究提示它們是腫瘤進展和轉(zhuǎn)移的主要參與者，以及與免疫細胞一起構(gòu)建炎性反應(yīng)微環(huán)境[5-6]。

腫瘤微環(huán)境中炎性反應(yīng)信號的持續(xù)激活是隨著組織穩(wěn)態(tài)和結(jié)構(gòu)破壞的侵襲進展而產(chǎn)生的。正常細胞和腫瘤細胞來源的細胞應(yīng)激分子、凋亡或壞死物質(zhì)的釋放代表了引發(fā)巨噬細胞刺激和M2 極化的另一個因素，用于組織修復(fù)激活和成纖維細胞募集[7-9]。慢性炎性反應(yīng)與葡萄糖濃度、缺氧、iNOS、趨化因子(例如CCL2)和TGFβ的改變，協(xié)同成纖維細胞募集和纖維化過程激活，這是一種常見的病理生理變化[10-11]。這些變化也可以在腫瘤微環(huán)境及其組織重構(gòu)的漸進結(jié)構(gòu)中發(fā)現(xiàn)，遵循偽傷口愈合程序[12-13]。

組織的硬化有助于改變上皮細胞行為，誘導(dǎo)上皮細胞向間質(zhì)的轉(zhuǎn)變，并通過與整合素的相互作用，刺激促進細胞運動的細胞骨架變化。 即使是ECM儲存的TGFβ 也可以被釋放，與M2樣TAMs合作進一步促進免疫抑制微環(huán)境和腫瘤相關(guān)成纖維細胞(CAF)促纖維化激活[14]。

腫瘤病灶中的免疫細胞來源于血液循環(huán)。在新發(fā)展的腫瘤中，單核細胞第一個到達并且分化成腫瘤相關(guān)巨噬細胞(TAMs)，通常構(gòu)成最豐富的免疫群體。其中T細胞為主的適應(yīng)性免疫細胞也被分化形成。具有抗腫瘤細胞毒性的活化T細胞會普遍存在于表達免疫系統(tǒng)“可見”抗原肽的免疫原性腫瘤中，最終破壞腫瘤細胞或限制其進展侵襲。然而更常見的情況是，已成型的腫瘤會強制反抗，抑制環(huán)境中的抗腫瘤反應(yīng)[15]。巨噬細胞在適當刺激時原則上會具有細胞毒性，受腫瘤細胞的強烈調(diào)節(jié)，分化和功能極化為具有腫瘤營養(yǎng)功能的免疫抑制效應(yīng)物，維持其進展并抑制適應(yīng)性免疫應(yīng)答[15]。事實上，強有力的證據(jù)強調(diào)了腫瘤中高TAMs數(shù)量或巨噬細胞相關(guān)基因特征與更具侵襲性的疾病和患者預(yù)后不良之間的相關(guān)性[16 -22]。

2 腫瘤微環(huán)境中的炎性因子

隨著越來越多關(guān)于腫瘤微環(huán)境中復(fù)雜的炎性反應(yīng)回路網(wǎng)絡(luò)的研究，為靶向腫瘤所致炎性反應(yīng)的新治療模式奠定了更深厚的基礎(chǔ)。長期使用非甾體抗炎藥(NSAID)預(yù)防心血管事件的人群比例越來越高，為開展癌癥發(fā)病率和病死率的流行病學(xué)研究提供了機會。在大量的人群研究中發(fā)現(xiàn)，阿司匹林的日常使用顯著降低了腫瘤發(fā)病風(fēng)險，尤其是結(jié)直腸癌；并且在已經(jīng)發(fā)病的腫瘤患者中發(fā)現(xiàn)，其能有效地提高患者5年生存率。薈萃分析研究也發(fā)現(xiàn)其他腺癌的風(fēng)險降低，例如受體陽性乳腺癌[23-25]。NSAID抑制COX-2 酶的活性并減少前列腺素的合成。前列腺素是一類脂質(zhì)介質(zhì)，參與包括炎性反應(yīng)等多種不同反應(yīng)，在腫瘤環(huán)境中可能維持腫瘤細胞的存活和血管生成[26]。其他消炎藥，如對乙酰氨基酚和布洛芬，可能也具有類似的預(yù)防潛力，但這些藥物被較低比例的受試者使用，而且通常使用時間較短，因此目前暫無對大量人群的觀察研究。

炎性細胞因子和趨化因子是炎性反應(yīng)的關(guān)鍵介質(zhì)，并且存在于腫瘤微環(huán)境中，其中它們由腫瘤細胞和基質(zhì)細胞，尤其是巨噬細胞產(chǎn)生。主要介質(zhì)是腫瘤壞死因子(TNF)、白細胞介素-6(IL-6)和白細胞介素-1(IL-1)，它們會導(dǎo)致不同細胞因子和趨化因子的釋放，從而增強炎性反應(yīng)，并在局部生產(chǎn)部位募集新的免疫細胞。如上所述，這些細胞因子通常通過刺激其增殖或存活及局部組織的侵襲能力，或通過刺激新血管生成的過程來加速腫瘤進展[2,21]。

依據(jù)這些理論基礎(chǔ)，針對性地抑制炎性細胞因子是合理的，而且臨床前研究也證實，在不同的小鼠腫瘤模型中，針對腫瘤所致炎性反應(yīng)策略有潛在療效。然而，目前臨床研究證據(jù)相當有限[27]。在腫瘤學(xué)中，抗TNF 單克隆抗體被用于不同類型的癌癥治療，盡管有部分腎細胞癌患者存在一定反應(yīng)[28]，但能維持疾病穩(wěn)定(SD)的患者比例很小。卵巢癌患者體內(nèi)能檢測到IL-6的抗體，并且部分患者伴有SD[29]?？傮w而言，這種療法療效未能達到期望，可能需要聯(lián)合常規(guī)化療或其他靶向治療。

3 TAMs在腫瘤發(fā)生中的作用

TAMs影響腫瘤細胞行為的不同方面。 在機制上，腫瘤中的巨噬細胞和相關(guān)骨髓細胞產(chǎn)生生長因子，如表皮生長因子(EGF)、成纖維細胞生長因子(FGF)、血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)，這些生長因子直接支持腫瘤細胞在非最佳條件下的增殖和存活[30-31]。TAMs 能維持腫瘤的生長，其機制通常是產(chǎn)生能夠調(diào)節(jié)特定基因、激活細胞凋亡和增殖途徑的細胞因子。例如，IL-6 激活 STAT3，后者通過作用于不同因子(cyclin D、Bcl-XL、Bcl-2 和 Mcl-1)，達到控制細胞存活[32]。

在腫瘤生長的缺氧微環(huán)境中，巨噬細胞在缺氧區(qū)域積聚并分泌許多促血管生成因子，包括 VEGF、CXCL8、胎盤生長因子(PlGF)和前動力蛋白(Bv8)[33]。TAMs 還產(chǎn)生幾種蛋白水解酶和參與細胞外基質(zhì)重塑的其他介質(zhì)，例如基質(zhì)金屬蛋白酶 (MMPs)和組織蛋白酶。TAMs對細胞外基質(zhì)的降解有利于腫瘤細胞的局部侵襲，滲透到血管內(nèi)并分散轉(zhuǎn)移[34]。其他由腫瘤巨噬細胞產(chǎn)生的細胞因子，如IL10和TGFβ，具有強烈的免疫抑制作用，并抑制T淋巴細胞的抗腫瘤細胞毒性[35-36]。同時，TGFβ能維持 M2樣TAMs，刺激成纖維細胞生成和沉積膠原。產(chǎn)生的纖維化可能是常規(guī)細胞運輸?shù)倪M一步障礙，同時也限制了氧和藥物滲透到腫瘤組織中，因此針對抑制TGFβ治療的研究正在開展[37]。

淋巴管生成在腫瘤淋巴轉(zhuǎn)移中起著重要作用。目前TAMs 產(chǎn)生的VEGF-C 和VEGF-D 被認為在誘導(dǎo)淋巴管生成中起著關(guān)鍵作用。在膽囊癌模型中，Yang 等[38]發(fā)現(xiàn)TAMs 通過表達VEGF-C和VEGF-D 誘導(dǎo)淋巴管生成和腫瘤淋巴管轉(zhuǎn)移；使用可溶性的VEGFR-3 阻斷VEGF-C/D，以及使用氯磷酸鹽脂質(zhì)體清除TAMs，能明顯減緩上述進程。

腫瘤上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)是極化的上皮細胞轉(zhuǎn)變成間充質(zhì)樣細胞的過程。在轉(zhuǎn)換過程中，細胞表面上皮標志物如E-鈣黏蛋白、橋粒斑蛋白等表達下調(diào)，而間質(zhì)標志物如N-鈣黏蛋白、波形蛋白等表達上調(diào)，使其喪失了細胞間的黏附力和頂端—基部的極性，促進腫瘤的進展和轉(zhuǎn)移。TAMs表達的TGF-β1 能激活TGF-β 信號通路，依靠Smad 依賴性或Smad 非依賴性2種信號途徑誘導(dǎo)EMT。TGF-β1 分泌后可通過自分泌的方式發(fā)揮作用，激活TGF-β 通路，形成正反饋，維持正在進行EMT 轉(zhuǎn)化的腫瘤細胞的間充質(zhì)特性。TAMs來源的IL-6借助TGF-β 通路參與EMT，IL-8 則通過Jak2/STAT3/Snail信號通路促進EMT[39-40]。

TAMs 還可以表達 PD-1的配體PD-L1，這種途徑是抑制免疫系統(tǒng)適應(yīng)性的最重要途徑之一[41]。此外，TAMs通過形成淋巴細胞浸潤的成分發(fā)揮其抑制作用：它們產(chǎn)生趨化因子(例如 CCL17，CCL22)，其募集調(diào)節(jié)性T細胞和Th2淋巴細胞，導(dǎo)致對腫瘤細胞失去細胞毒性能力，并負性影響Th-1 介導(dǎo)的反應(yīng)。

4 抑制TAMs的相關(guān)治療

使用免疫檢查點抑制劑的免疫治療現(xiàn)在已成為越來越多腫瘤患者的既定治療方法。臨床研究已經(jīng)驗證有效的靶點包括細胞毒性T淋巴細胞相關(guān)抗原4(CTLA-4)、PD-1和PD-L1[42]。浸潤腫瘤微環(huán)境的巨噬細胞可以表達PD-1配體(PD-L1和PD-L2)，以及 CTLA-4 配體(B7-1和B7-2)[43-44]。因此，抗檢查點阻斷的免疫療法也可能影響巨噬細胞，無論是通過直接抑制配體分子，或通過激活抗體依賴性細胞毒性(antibody-dependent cellular cytotoxicity, ADCC)殺傷CTLA-4陽性和PD-1陽性的T淋巴細胞。在臨床前模型中，表達FcγR的巨噬細胞對于清除腫瘤中CTLA-4和抗體包被的T 細胞至關(guān)重要[45]。

動物模型和臨床試驗顯示針對TAM的治療,包括清除TAM、TAM的再極化及提高TAM的抗原遞呈功能等手段,不僅具有單獨的抗腫瘤作用,而且還和免疫檢查點等免疫治療手段具有良好的協(xié)同作用。腫瘤細胞糖酵解和缺氧是抗腫瘤治療失敗的主要因素,TAM清除劑和免疫檢查點抗體聯(lián)用可以增強免疫檢查點抗體的抗腫瘤效率。Jeong 等[46]在非小細胞肺癌的研究中表明,TAM 可以分泌TNF-α 促進腫瘤細胞的糖酵解,而TAM 中增加的AMP 活化蛋白激酶(AMP-activatedprotein kinase,AMPK)和過氧化物酶體增殖激活受體γ共激活因子1-α(peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1-alpha,PPARGC1α)會導(dǎo)致腫瘤缺氧。應(yīng)用氯磷酸鹽清除TAM能夠消除腫瘤的有氧糖酵解和使缺氧、需氧的腫瘤細胞表達PD-L1顯著增加、腫瘤中T 細胞浸潤增加,從而使原本對PD-L1 抗體不反應(yīng)的非小細胞肺癌患者產(chǎn)生了明顯的抗腫瘤反應(yīng)。

ADCC長期以來被認為是巨噬細胞和NK細胞介導(dǎo)殺死腫瘤細胞的重要機制。來自臨床前模型和臨床相關(guān)證據(jù)的發(fā)現(xiàn)表明，ADCC是治療腫瘤用的單克隆抗體有效性的重要組成部分，包括那些針對CD20、HER2和EGFR的單克隆抗體[47]。對接受治療患者的FcγR基因研究發(fā)現(xiàn)了與抗體具有高親和力結(jié)合的多態(tài)性。這些基因型的表達與淋巴瘤患者對利妥昔單抗(抗CD20抗體)、結(jié)直腸癌患者對西妥昔單抗(抗EGFR抗體)和乳腺癌患者對曲妥珠單抗(抗HER2抗體)的治療應(yīng)答增強相關(guān)[44]。這表明TAMs在單克隆抗體的臨床治療中起著重要作用。

多形性膠質(zhì)母細胞瘤(glioblastoma multiforme,GBM)是一種致命的高度侵襲性惡性腦腫瘤,目前已發(fā)現(xiàn)TAM 和小膠質(zhì)細胞是腫瘤微環(huán)境中促進腫瘤的主要細胞,阻斷SIRPα-CD47信號能夠誘導(dǎo)TAM 和小膠質(zhì)細胞對腫瘤細胞的吞噬作用,此方法對包括GBM 在內(nèi)的各種腦腫瘤有效[48]。

5 展望

腫瘤的持續(xù)治療不僅需要針對增殖的腫瘤細胞，還需要針對整個腫瘤微環(huán)境。由于有充分證據(jù)證明慢性炎性反應(yīng)會促進腫瘤進展并抑制免疫抗腫瘤反應(yīng)，因此腫瘤所致炎性反應(yīng)是需要針對的目標。一些抑制炎性細胞因子或設(shè)計用于靶向腫瘤中巨噬細胞的藥物制劑已經(jīng)在實驗中顯示出一定效果，其中TAMs通過VEGF-A在腫瘤血管、淋巴管及EMT進程的各個階段發(fā)揮著作用，已成為抗腫瘤靶向藥物研究的重要靶標。這些藥物的早期臨床試驗結(jié)果表明，一些患者確實獲得了顯著的臨床效益，能保證一定的疾病穩(wěn)定(SD)和較長的無進展生存期(PFS)，藥物不良反應(yīng)適中且可控。這些結(jié)果相當重要，為聯(lián)合化療或其他療法奠定基礎(chǔ)。