腫瘤相關巨噬細胞對腫瘤新生血管生成的作用及其機制的研究進展△

廉瑩瑩，孫菲，于靜萍#

1大連醫科大學研究生院，遼寧 大連 116044

2南京醫科大學附屬常州第二人民醫院放療科，江蘇 常州 213003

近年來的研究表明，腫瘤相關巨噬細胞（tumor-associated macrophage，TAM）可調節腫瘤的發生、發展和血管生成等，且TAM受腫瘤微環境（tumor microenvironment，TME）的影響，在各種腫瘤中廣泛存在[1]。雖然傳統觀點認為巨噬細胞是固有免疫細胞，其作用是促進炎癥反應從而抑制腫瘤生長，但是越來越多的實驗和臨床證據表明TAM通過刺激血管生成、抑制抗腫瘤免疫和組織重塑等促進腫瘤的生長、侵襲和轉移，參與腫瘤的免疫抑制，且腫瘤的惡性程度與TAM的數量呈正相關[2]。研究表明，在多種婦科腫瘤[3]、肺癌[4]、胃癌[5]和食管癌[6]等惡性腫瘤中高度浸潤的TAM與患者的不良預后密切相關。由于這些特性，TAM被認為是治療惡性腫瘤的潛在靶點。TAM可通過分泌多種促血管生成因子促進血管生成，例如血管內皮 生長 因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）、血小板源性生長因子（platelet-derived growth factor，PDGF）、成纖維細胞生長因子 2（fibroblast growth factor 2，FGF2）和堿性成纖維細胞生長因子（basic fibroblast growth factor，bFGF），而血管新生的能力取決于這些生長因子的表達水平和血管密度[1,7]。活化的M2型巨噬細胞被認為是TAM，主要由輔助性T細胞（helper T cell，Th）2或腫瘤細胞釋放的白細胞介素（interleukin，IL）-4和IL-13刺激而極化，通過分泌多種細胞因子、趨化因子和基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）等，參與血管生成、組織重塑與修復、免疫抑制[7]。因此，阻斷TME中TAM的活化或再極化是治療腫瘤的新策略。本文對TAM的來源、作用、極化和促進腫瘤新生血管生成的主要機制及其在腫瘤治療中的價值進行綜述。

1 TAM的分型與極化

巨噬細胞作為一種免疫細胞，具有多種功能，包括防御病原體、促進炎癥反應和抑制腫瘤生長等。TAM是指浸潤在腫瘤組織或存在于TME中的巨噬細胞，主要來源于血液中的單核細胞和胚胎時期卵黃囊組織[1]。TAM由巨噬細胞分化而來，根據巨噬細胞活化的狀態、發揮的功能以及分泌的因子不同，分為經典活化的M1型巨噬細胞和交替活化的M2型巨噬細胞，它們具有很強的可塑性，當局部微環境改變時，M1型巨噬細胞和M2型巨噬細胞可以相互轉化。其中M2型巨噬細胞被認為是TAM，參與腫瘤細胞的侵襲、轉移，并促進血管生成[8]。

M1型巨噬細胞為單核巨噬細胞受γ干擾素（interferon-γ，IFN-γ）或脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）的刺激分化而成，M1型巨噬細胞可分泌促炎因子IL-12和IL-23，從而促進T細胞極化為Th1細胞。活化的T細胞可以殺死病原微生物和腫瘤細胞，M1型巨噬細胞能夠分泌大量的活性氧中間體（reactive oxygen intermediate，ROI），具有很強的抗原呈遞能力。M2型巨噬細胞可表達大量的清道夫受體，這與IL-10、IL-1β、VEGF的高表達有關。M2型巨噬細胞可以被IL-4激活，在寄生蟲清除和組織修復中發揮重要作用，能夠將T細胞極化為Th2細胞，并抑制免疫反應[8]。因局部細菌產物和IFN-γ等M1型極化信號不足，但M2型極化信號增多，導致TAM與M2型巨噬細胞的功能表型相似。因此，不能僅把巨噬細胞簡單分為M1型和M2型，為了能更好地反映其在體內的情況，M2型巨噬細胞被細分為M2a型、M2b型、M2c型、M2d型[9]。巨噬細胞不僅具有多樣性，還具有很強的可塑性。根據局部微環境中信號的不同，巨噬細胞的表型可以發生動態改變。已有研究表明，通過細胞因子的作用，完全極化的M1型和M2型巨噬細胞可轉變為相反的功能表型[10]。

2 TAM與腫瘤新生血管的關系

TAM在腫瘤發生和發展中具有重要作用，并在血管生成中發揮重要作用。1971年，Judah Folkman提出腫瘤生長依賴于血管生成，即從已存在的毛細血管中萌發出新的血管，它對氧氣和營養物的供應和清除都至關重要，從而促進腫瘤的生長、增殖、侵襲和轉移[11]。Zeisberger等[12]應用氯磷酸鹽脂質體特異性清除巨噬細胞，可明顯抑制腫瘤的生長和血管生成。由此可見，TAM參與腫瘤的血管生成，并發揮重要作用。

TAM通過分泌多種促血管生成因子來促進血管生成，如 VEGF、PDGF、轉化生長因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）、腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、IL-1β、IL-8、C-C趨化因子配體2（C-C motif chemokine ligand 2，CCL2）、C-X-C趨化因子配體8（C-X-C motif chemokine ligand 8，CXCL8）和C-X-C趨化因子配體12（C-X-C motif chemokine ligand 12，CXCL12）等，而血管新生的能力取決于這些生長因子的數量和血管密度，微血管密度與TAM的密度密切相關。研究表明，TAM可以通過促進基質形成和釋放PDGF來促進血管生成。TAM分泌的血管生成因子胸苷磷酸化酶能夠促進內皮細胞遷移，參與血管生成過程，其表達水平與腫瘤新生血管生成有關[1,8]。TAM同時還能夠分泌有助于血管生成的酶，如MMP2、MMP7、MMP9、MMP12和環氧合酶2（cyclooxygenase 2，COX2）。此外，TAM能夠通過纖維蛋白沉積促進凝血活性，從而間接促進血管生成[13]。

由于腫瘤細胞代謝旺盛，生長迅速，但脈管系統發育不良，導致缺氧是大多數實體瘤的常見特征。缺氧是TME的標志之一，為了幫助腫瘤細胞克服營養缺乏，并將TME轉變為更適合腫瘤細胞生存的環境，細胞通過許多基因的轉錄來感知和平衡低氧水平[14]。腫瘤缺氧區TAM偏好停留于缺氧部位，缺氧能夠誘導缺氧誘導因子（hypoxia inducible factor，HIF）的分泌，增強腫瘤細胞的促血管生成能力。腫瘤缺氧區TAM與VEGFA表達增加密切相關[15]。HIF由HIF-1α、HIF-2α和HIF-1β組成。在常氧條件下，HIF-1靶基因被關閉，脯氨酸羥化酶（prolyl hydroxylase，PHD）可以檢測細胞中的氧含量，通過脯氨酸殘基上的HIF-1α亞基羥基化來應答氧的存在，HIF-1α在脯氨酸402和531殘基上產生結合位點，HIF-2α在脯氨酸405和531殘基上產生結合位點，促進與腫瘤抑制因子von Hippel-Lindau（VHL）結合，介導HIF-1α的泛素化和蛋白酶降解[16-17]。缺氧條件下，TAM開始大量表達HIF等轉錄因子，由于PHD活性受損，對HIF-1α的脯氨酸羥基化作用減弱，HIF-1α的降解被阻斷。非羥基化的HIF-1α比羥基化的HIF-1α更穩定，導致蛋白質表達增加，該蛋白質隨后可與HIF-1β相互作用并促進HIF-1靶基因轉錄，通過激活血管生成因子VEGF的轉錄促進血管生成，從而增加腫瘤細胞的侵襲能力[15]。神經纖毛蛋白1（neuropilin 1，NRP1）是信號素 3A（semaphorin 3A，SEMA3A）的受體，低氧時與TAM的信號應答相關，若敲除NRP1，可恢復抗腫瘤免疫并抑制血管生成。一旦巨噬細胞進入缺氧部位，NRP1在TAM中的表達下調，導致TAM再分布減少，抑制腫瘤生長，減少血管生成[18]。

Badawi等[19]研究發現，在結腸癌中，惡性/侵襲性腫瘤的TAM浸潤數明顯高于良性息肉，從而增加了血管密度。由此可見，TAM的浸潤與結腸癌細胞的血管生成密切相關，并且與血管密度呈正相關。同樣的現象在口腔鱗狀細胞癌[20]、胃癌[21]、乳腺癌[22]和胰腺神經內分泌腫瘤[23]中也有報道。

3 TAM與抗血管生成治療的關系

在腫瘤的發生和發展過程中，血管生成發揮至關重要的作用。越來越多的研究者針對抗血管生成治療進行研究。此外，TAM能夠促進腫瘤侵襲、轉移和血管生成。因此，TAM與腫瘤的抗血管生成治療密切相關。目前已有的策略包括阻斷巨噬細胞募集、TAM重編程和靶向TAM釋放促血管生成因子等。因此，靶向TAM是一種具有前景的腫瘤治療策略。

3.1 阻斷巨噬細胞的募集

3.1.1 C-C趨化因子受體 2（C-C motif chemokine receptor 2，CCR 2）抑制劑近年來，通過抑制巨噬細胞的募集來消除TAM已成為一種新的抗腫瘤治療策略。CCL2、CCR2是巨噬細胞募集的重要參與者，阻斷CCL2/CCR2信號通路可明顯減少腫瘤中的TAM，從而抑制腫瘤的生長、侵襲、轉移和血管生成。Teng等[24]研究發現，在肝癌小鼠模型中，可以通過敲除CCR2或應用CCR2拮抗劑來抑制炎性單核細胞的募集、TAM的浸潤和極化，從而抑制腫瘤生長并延長肝癌小鼠的存活時間。此外，類似的CCR2抑制劑，如CCX872-B、BMS-813160、PF-04136309和MLN1202在小鼠模型中也顯示出療效，目前已進入臨床試驗階段[25]。但需要注意的是一項基于乳腺癌模型的研究表明，停止CCL2/CCR2信號通路的阻斷可能會加重腫瘤的進展和轉移，從而加重病情[26]。

3.1.2 集落刺激因子 1受體（colony stimulating factor 1 receptor，CSF 1 R）抑制劑集落刺激因子1（colony stimulating factor 1，CSF1）/CSF1R 信號通路也是巨噬細胞存活、募集、分化的重要參與者。TAM通過分泌CSF1刺激巨噬細胞在腫瘤內聚集和移動，CSF1與其受體CSF1R結合后，能夠促進人單核細胞存活和向巨噬細胞分化，增加TAM的浸潤，促進腫瘤的生長、侵襲、轉移和血管生成[27]。目前已研制出一些CSF1R抑制劑，如Pexidartinib（PLX3397）、BLZ945、ARRY-382、PXL7486、JNJ-40346527、IMC-CS4、MCS110、PD-0360324、Cabiralizumab、Emacruzumab和AMG820，正在進行臨床試驗[28]。

3.2 TAM的重編程

巨噬細胞具有極強的可塑性，當局部微環境或介質改變時，M1型和M2型巨噬細胞可以相互轉化。因此，通過阻斷TAM極化為M2型巨噬細胞或將M2型巨噬細胞轉變為M1型巨噬細胞，可有效地抑制腫瘤進展[8]。Toll樣受體（toll like receptor，TLR）作為天然免疫系統中重要的模式識別受體，在抵御病原微生物感染方面發揮著重要作用。據報道，TLR激動劑（如TLR4、TLR7、TLR8和TLR9激動劑等）可通過刺激TAM分化為促炎表型來治療惡性腫瘤[29]。磷脂酰肌醇-3-羥激酶γ（phosphatidylinositol 3-hydroxy kinase γ，PI3Kγ）被認為是一種TLR信號的內源性抑制因子[30]。因此，激活PI3Kγ可以促進TAM的免疫抑制表型。研究表明，在多種小鼠模型中，PI3Kγ抑制劑可以增加TAM中促炎因子的表達，抑制腫瘤生長，提高小鼠的存活率[31]。這一研究結果為PI3Kγ抑制劑的應用奠定了基礎。目前選擇性PI3Kγ抑制劑IPI-549正在進行臨床試驗[32]。

3.3 靶向M 2型巨噬細胞的抗血管生成治療

目前，抗血管生成已廣泛應用于腫瘤的臨床治療中，其機制主要是干擾來自普通血管生成途徑的靶分子，但其療效不一，具有明顯的個體差異性，許多抗血管生成療法的試驗結果令人失望，其原因可能是忽略了TAM在血管生成中的重要作用[33]。TAM主要通過分泌促血管生成因子和巨噬細胞與血管的物理作用來促進血管生成[34]。

VEGF是主要的促血管生成因子。Min等[35]使用腫瘤分析法評估針對大腸癌中TAM的抗血管內皮生長因子受體2（vascular endothelial growth factor receptor 2，VEGFR2）療法，結果表明，與正常大腸黏膜組織相比，大腸癌組織中TAM及VEGFR2表達均明顯增加，HIF-1α陽性率與TAM中VEGFR2的表達水平密切相關。細胞因子誘導的TAM可通過VEGF/VEGFR2信號通路產生TGF-β1，TAM能夠促進血管生成，而抗VEGFR2療法可能具有控制TAM在大腸癌中免疫抑制功能的治療潛能，從而提高免疫檢查點抑制劑的療效。M2型巨噬細胞與血管內皮細胞直接接觸并相互作用，從而促進血管生成，此過程在一定程度上受血管生成素 2（angiopoietin 2，ANG2）/酪氨酸激酶受體 2（tyrosine kinase receptor 2，TIE2）信號通路的調控[36]。阻斷ANG2/TIE2信號通路，可減少腫瘤新生血管生成，抑制腫瘤生長，從而達到治療腫瘤的目的[37]。上述研究為腫瘤的治療提供了新思路，對未來的抗血管生成治療具有重要意義。

4 小結與展望

腫瘤中存在著豐富的TAM，其在腫瘤的生長、侵襲、轉移和血管生成等過程中發揮重要作用。同時，TAM受多種復雜因子和分子信號的調節。因此，阻斷腫瘤血管生成相關通路、抑制TME中巨噬細胞的招募以及抑制M2型巨噬細胞極化或促進M2型巨噬細胞轉變為M1型巨噬細胞是針對TAM的靶向抗腫瘤治療策略，很多針對TAM的藥物正在進行臨床試驗，并顯示出抗腫瘤效果。因此，以TAM為靶點的靶向治療有望成為抗腫瘤治療的重要手段。TAM作為腫瘤治療的潛在靶點，明確其作用可以幫助臨床醫師確立抗血管生成治療的目標，也為腫瘤治療提供新思路。