腫瘤相關巨噬細胞在食管癌中的研究進展*

陳雙雙，楊 瑩 綜述，鄭釗洋，劉紅春△ 審校

(1.河南中醫藥大學第二臨床醫學院，鄭州 450002；2.鄭州大學第一附屬醫院檢驗科 450052)

食管癌是目前全人類較為高發的一種消化系統惡性腫瘤，發病率位居全球第7位，病死率位列全球第6位[1]，5年生存率低至19%[2]，預后極差。中國是食管癌高發大國，且患者大多數表現為食管鱗狀細胞癌(esophageal squamous cell carcinoma,ESCC)這一病理學類型。腫瘤細胞轉移既受到自身無限增殖特性的影響，又與腫瘤微環境(tumor microenvironment,TME)發揮的促進作用不可分割。腫瘤相關巨噬細胞(tumor-associated macrophages,TAMs)是TME中發揮關鍵作用且數量最為豐富的免疫細胞群，與臨床多種癌癥的不良預后息息相關[3]，但其在食管癌進展中發揮的作用機制還未被完全闡明。因此，本文就食管癌TME中TAMs的來源和表型、TAMs促進食管癌侵襲和轉移機制及針對TAMs進行的靶向治療展開綜述。

1 TAMs的招募、極化和功能

現有研究表明，TME中的巨噬細胞主要來源于外周環境的單核細胞前體和組織特異性胚胎來源的駐留巨噬細胞[4]。CC基序趨化因子配體2(CC chemokine ligand 2,CCL2)是介導單核細胞和巨噬細胞招募至TME的關鍵趨化因子，CCL2 高表達與TAMs數量增多緊密關聯[5]。經特異性物質刺激后，TAMs可極化為經典活化的M1巨噬細胞和替代活化的M2巨噬細胞。前者通常發揮促炎、抑癌功能而后者發揮抗炎、促瘤作用。在TME中，只有少量M1型巨噬細胞，而M2型巨噬細胞占70%，M2型巨噬細胞高表達通常意味著腫瘤發展及預后不良[6]。就2種表型啟動的差異機制而言，M1型巨噬細胞行使抗腫瘤效應，通過分泌白細胞介素-12(interleukin,IL-12)、IL-23、一氧化氮和活性氧等具有殺傷活性的分子物質，以及IL-6和腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor α,TNF-α)等促炎細胞因子介導對腫瘤細胞的直接殺傷作用或抗體依賴的細胞介導的細胞毒作用(antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity,ADCC)將腫瘤細胞殺死；與之相反，M2型巨噬細胞發揮促腫瘤作用，通過分泌IL-10、基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)和轉化生長因子β(transforming growing factor β,TGF-β)等物質抑制腫瘤免疫反應，增強腫瘤侵襲和轉移。

2 TAMs促進食管癌侵襲、轉移的機制

2.1 TAMs向M2型巨噬細胞極化

TME中的TAMs通常情況下默認為極化的M2型[7]。研究發現，腫瘤來源的轉錄因子叉頭框蛋白O1(forkhead box protein O1,FoxO1)通過對CCL20和集落刺激因子1(colony stimulating factor 1,CSF-1)的轉錄調控進而促進巨噬細胞極化為M2型并浸潤到TME中，促進腫瘤細胞侵襲和遷移到鄰近正常組織或細胞[8]。免疫抑制因子纖維蛋白原樣蛋白2(fibrinogen-like protein 2,FGL2)同樣為一種促癌效應物質，其在TME中高表達通常導致食管癌患者生存率降低；究其原因，一方面M2型巨噬細胞通過分泌FGL2在TME中介導免疫抑制作用，另一方面浸潤的免疫細胞和腫瘤細胞也能釋放FGL2并促進巨噬細胞向M2型極化，如此形成的致癌循環促進食管癌不斷惡化[9]。此外，TME中代謝產物的產生及積累與M2型巨噬細胞生成的關系不容忽視。一般來說，隨著腫瘤細胞持續生長代謝，TME中乳酸含量愈發增多。乳酸可通過激活ERK/信號傳導和轉錄激活因子3(STAT3)通路誘導M2型巨噬細胞產生，參與促腫瘤細胞生長、增殖和血管生成過程[10]。

2.2 TAMs促進腫瘤細胞發生上皮間質轉化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)

EMT是一種可將上皮細胞轉換為間充質細胞狀態的可逆性細胞程序，這一步驟的發生導致上皮細胞相關標志物丟失，間皮細胞相關標志物增加，有利于腫瘤細胞脫離原發病灶并向遠處侵襲轉移[11]。越來越多的臨床研究表明，TAMs與EMT相互作用是促進腫瘤發展和不良預后的關鍵因素。TAMs促進腫瘤細胞發生EMT的主要方式是通過分泌相關信號分子、生長因子和MMP[12]。癌細胞分泌的細胞外囊泡(EV)中的微RNA(microRNA，miRNA)與EMT及巨噬細胞極化密切相關。例如，EC109或EC9706細胞分泌的EVs-miR-21-5p通過促進巨噬細胞向M2型極化提高EMT相關標志物表達和侵襲、遷移水平促進腫瘤進展，而M2型巨噬細胞來源的EVs-miR-21-5p又能通過TGF-β/Smad2通路調節食管癌細胞中EMT相關基因的表達[13]。

2.3 TAMs參與腫瘤新生血管和淋巴管形成

TME中廣泛浸潤的TAMs因代謝需要可分泌大量血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)、血小板衍生生長因子(platelet derived growth factor,PDGF)和TGF-β等物質幫助構建新生血管。多種具有促血管生成效應的細胞因子相互作用可在時間和空間上增強血管內皮細胞增殖、基質重塑和血管化[4]，為食管癌血行轉移提供前提條件。食管癌細胞中磷酸酶和張力素同源物(PTEN)的表達也能調節TAMs表型和腫瘤血管生成，當PTEN表達下調時瘤細胞內磷脂酰肌醇激酶(PI3K)/蛋白激酶B(AKT)通路被激活，M1型巨噬細胞極化為M2型；隨之發生的是血管內皮細胞的增殖、遷移、侵襲和管道構建，微環境中VEGF表達水平增加，最終形成腫瘤血管[14]。另外，在惡性腫瘤轉移擴散過程中，TAMs既能分泌MMP-9參與腫瘤組織內新血管形成，又能以VEGF-C/VEGFR-3軸依賴性方式介導淋巴管生成，從而促進腫瘤細胞的淋巴轉移和擴散，降低患者生存率[15]。

2.4 TAMs促進免疫逃逸

在TME中，CD8+T細胞發揮抗腫瘤免疫的主導作用，而M2型巨噬細胞、癌癥相關成纖維細胞(cancer-associated fibroblasts，CAFs)和調節性T細胞可對CD8+T細胞介導的抗腫瘤免疫應答形成免疫屏障，阻礙其殺傷腫瘤細胞[16]。研究發現，程序性死亡受體-1(programmed death-1,PD-1)對由TAMs調控的食管癌細胞免疫逃逸起著十分重要的作用，PD-1/PD-L1通路介導的抗腫瘤免疫也是當下人們研究和關注的重點。當微環境中浸潤的TAMs極化為M2型后，便可經PD-1/PD-L1通路消耗發揮特異性抗腫瘤效應的CD8+T細胞使之數量減少，增加腫瘤細胞發生免疫逃逸的可能性[5]。另外，乳酸是糖酵解代謝過程的產物，越來越多的研究表明乳酸和腫瘤免疫逃逸的發生具有內在聯系。用乳酸處理的THP-1細胞株與T細胞共培養發現缺氧誘導因子1α(hypoxia inducible factor-1α,HIF-1α)的表達水平顯著增加、巨噬細胞向M2型極化并上調PD-L1表達，進而介導T細胞凋亡和腫瘤免疫逃逸的發生[17]。

3 TAMs作為抗腫瘤治療的靶點

3.1 促進TAMs耗竭

TAMs作為直接影響腫瘤生物學行為的關鍵因子，其在TME中的存在和數量是免疫治療的重中之重。用脂質體裝載的雙膦酸鹽類藥物是一種已知的較理想的抗腫瘤藥物，不僅能直接作用于TME中的TAMs使其數量減少，還能抑制血管生成因子的分泌[18]。由于CSF-1在巨噬細胞的增殖、分化和活性維持方面具有重要作用，對CSF1/CSF-1受體(CSF1R)信號傳導的抑制可導致很大一部分TAMs的凋亡[19]。研究發現，蛋白酪氨酸磷酸酶SHP2的變構抑制劑RMC-4550通過衰減CSF1R信號能直接或選擇性地消耗M2型巨噬細胞數量，并通過一種獨立于CD8+T細胞或干擾素-γ(IFN-γ)的機制增加M1型巨噬細胞，以此誘導抗腫瘤免疫[20]。利用CSF1R抑制劑PLX5622(PLX)作用于小鼠腫瘤模型發現，TAMs數量顯著減少、CD8+T細胞數量和活性增加，TME得到明顯改善并重新塑造為促炎微環境[21]，證明消耗TAMs對抑制腫瘤進展具有良好的應用潛力。然而，最近研究表明，通過阻斷CSF1R的方式耗竭TAMs活性受腫瘤模型和治療時間的制約而區別較大，雖然抗CSF1R治療能使TAMs大量減少，但其對已建立腫瘤模型的小鼠發揮的抗腫瘤免疫效果差，若抗CSF1R能和腫瘤移植同步進行，抗腫瘤免疫效應將大大增強；另外，早期進行抗CSF1R治療來耗竭TAMs相比于晚期治療更能增強CD8+T細胞抗腫瘤免疫的能力，腫瘤生長得到明顯抑制[22]。

3.2 抑制TAMs募集

TAMs浸潤時刻影響著腫瘤的進展和預后，由于單核/巨噬細胞募集到TME中需要特定的信號分子介導，靶向抑制介導單核/巨噬細胞募集到腫瘤部位的相關通路或物質是阻止TAMs浸潤的有效方法。CCL2/CCR2分子軸是介導單核/巨噬細胞系統形成TAMs的主要途徑；破壞CCL2/CCR2通路能顯著減少TME中TAMs的募集，從而抑制一些類型癌癥的不良預后[3]。如下調NT5DC2可通過抑制VEGF表達進而降低CCL2/CCR2和AKT/NF-κB通路的激活，有效阻斷TAMs募集浸潤到TME中，使結直腸癌增殖、侵襲、遷移和腫瘤血管生成明顯減少[23]。此外，CAFs衍生的C-X-C基序趨化因子配體12 (CXCL12)可有效吸引單核細胞并促進其極化為M2型巨噬細胞，阻斷CXCL12受體(CXCR4)后M2型巨噬細胞趨化性顯著降低，此成為抑制TAMs募集的又一手段[24]。國外一項研究發現，桑樹根皮二氯甲烷提取物MEMA既能通過抑制Src/FAK通路激活來阻止巨噬細胞向TME遷移和募集，又可以防止腫瘤細胞分泌纖溶酶原激活物抑制劑1(plasminogen activator inhibitor 1,PAI-1)，因此能夠明顯降低癌細胞誘導的巨噬細胞趨化性[25]。miR-148a也被證明具有廣泛抑制腫瘤細胞生物學行為的作用，不僅如此，miR148a還能通過靶向巨噬細胞信號調節蛋白α(SIRPα)減少TAMs募集，調節微環境發揮抗腫瘤作用[26]。

3.3 阻止M2型巨噬細胞極化

由于TME中大量存在的M2型巨噬細胞嚴重影響腫瘤侵襲和轉移，從源頭上抑制M2型巨噬細胞形成或許能為抗癌治療提供可靠保障。FBXW7作為E3泛素連接酶，可通過癌細胞中的泛素-蛋白酶體系統介導癌蛋白c-Myc降解來抑制巨噬細胞向M2型極化，從而阻礙腫瘤細胞生長和存活[27]。M2型巨噬細胞在活性氧產生和代謝方面與M1型巨噬細胞相比存在顯著差異，提示巨噬細胞的氧化還原狀態可能會影響巨噬細胞的極化方向。GRIESS等[28]在研究中使用的氧化還原活性藥物MnTE-2-PyP5+在一定程度上可通過降低STAT3的激活，選擇性抑制IL-4刺激的M2型巨噬細胞極化及促腫瘤功能，從而驗證了上述觀點。STAT3和STAT6是參與腫瘤生長和轉移的重要轉錄因子，可通過不同方式誘導巨噬細胞向M2型極化；MEMA也能降低STAT3和STAT6磷酸化并抑制巨噬細胞向M2型極化，減弱癌細胞遷移能力從而發揮抗癌作用[25]。目前很多研究相繼表明miRNA對調節TAMs極化也發揮著重要作用，用miR-148a轉染M0巨噬細胞并誘導其極化發現，M2型相關標志物表達水平與miR-148a呈負相關，抑制miR148a則M2型巨噬細胞標志物CD206表達上調，表明miR-148a能有效抑制巨噬細胞極化為M2型[26]。

3.4 促進TAMs復極化

M2型巨噬細胞在腫瘤進展中發揮的強大促進作用已在動物模型上得到驗證，鑒于TAMs具有較強的可塑性，逆轉TAMs表型使其向抗腫瘤免疫的M1型巨噬細胞轉化是當前值得投入的治療方案。一種利用超聲技術制備的納米復合物靶向M2型巨噬細胞可將其逆轉為M1巨噬細胞，進而分泌炎癥細胞因子并逐漸抑制腫瘤血管生成；轉化后的M1型巨噬細胞繼續向T細胞遞呈抗原，活化T細胞分泌細胞因子引起自然殺傷(NK)細胞浸潤，發揮直接殺傷腫瘤細胞作用[29]。另外，泛素特異性蛋白酶7(ubiquitin-specific protease 7,USP7)是一種在M2型巨噬細胞中高表達而在M1型巨噬細胞中低表達的酶，使用USP7抑制劑特異性抑制USP7后可導致M2型巨噬細胞表型和功能改變，促進M1型巨噬細胞和IFN-γ+CD8+T細胞的浸潤；USP7抑制劑還可增加腫瘤中PD-L1的表達，與抗PD-1聯合使用發揮有效的相同抑癌作用[30]。另有研究發現運用單克隆抗體靶向腫瘤巨噬細胞上的清道夫識別受體MARCO，可使免疫抑制型TAMs轉變為促炎型TAMs，并招募和增加TNF相關的凋亡誘導配體(TNF-related apoptosis-inducing ligand,TRAIL)途徑誘導的NK細胞殺傷腫瘤[31]。最近，一種主要用來治療糖尿病的老藥二甲雙胍(Met)被發現能有效重塑TAMs，甘露糖修飾的巨噬細胞衍生微粒(Man-MPs)加載二甲雙胍(Met@Man-MP)靶向M2型巨噬細胞后使其復極化為M1型巨噬細胞，極大程度上抑制了腫瘤生長并明顯改善腫瘤免疫抑制性微環境[32]。

4 總 結

綜上所述，本文就TAMs在食管癌發生、發展、侵襲及轉移方面所發揮的作用做了簡要概述。TAMs調控食管癌的分子機制漸漸為人們所了解，但其與腫瘤細胞及其他免疫細胞之間的相互串擾仍有待探索。當下對TAMs調控食管癌的機制研究主要停留在M2型巨噬細胞發揮的促瘤作用，有些報道指出M1型巨噬細胞也具有支持腫瘤發生和不良進展的功能，這同樣值得進一步討論和研究。目前，靶向TAMs展開治療日益成為具有獨特潛能的新方案，為抗癌領域的免疫療法提供了更多思考和可能性。然而，由于TME是個功能極其復雜的綜合網絡，作為TME眾多組成部分的其中之一，TAMs單獨靶向治療產生的效果可能只是短暫的；隨著TME的動態演變，想要達到根治腫瘤的目的，不得不考慮TME中的其他因素。總之，伴隨腫瘤學科建設的蓬勃發展，圍繞TME的研究或能夠為腫瘤治療開啟一扇新大門。