腫瘤相關巨噬細胞在非黑色素瘤皮膚癌中的研究進展*

曹青 綜述 岑瑛 陳俊杰 審校

(四川大學華西醫院美容整形燒傷科，四川 成都 610041)

皮膚癌是白種人中最常見的癌癥之一，占所有診斷癌癥的4%～5%，并且有上升趨勢[1]。皮膚癌大致分為兩類:非黑色素瘤皮膚癌(Non melanoma skin Cancer，NMSC)和黑色素瘤。最常見的NMSC是基底細胞癌(Basal cell carcinoma，BCC) 、鱗狀細胞癌(Squamous cell carcinoma，SCC)和光化性角化病(Actinic Keratosis，AK)[2]，其中BCC和SCC分別占NMSC的70%和25%[3]，在早期診斷并積極治療情況下NMSC的預后良好，通常來說BCC惡性程度較低，局部侵襲、組織破壞和復發的能力有限；CSCC更容易發生轉移，轉移率為0.1%～9.9%，占 NMSC 死亡人數的 75%[4]。目前隨著腫瘤微環境研究深入，“種子”與“土壤”學說為人們認識腫瘤發生發展提供新的視角，因此研究腫瘤微環境中重要組成部分之腫瘤相關巨噬細胞以及巨噬細胞在腫瘤發展中的作用機制顯得尤為重要。

1 巨噬細胞的起源、分化及招募

巨噬細胞(Macrophages)源于單核細胞，是一種位于組織內的白血球[5]。屬于單核吞噬系統(Mononuclear Phagocytic system，MPS)的一部分，是一組發揮作用的終末分化細胞，巨噬細胞在維持組織穩態，抵抗炎癥和抗感染中起關鍵作用。在經典的巨噬細胞發育模型中，骨髓內的造血干細胞產生髓系祖細胞，通過循序漸進的分化最終成為循環的單核細胞。單核細胞有兩種亞型，炎癥單核細胞介導血管外炎癥反應，巡邏單核細胞負責清除血管內受損細胞和碎片。單核細胞經內皮外滲進入組織后，可分化為巨噬細胞[6]。腫瘤相關巨噬細胞(Tumour-associated macrophages，TAMs)則是指在腫瘤微環境中，經由腫瘤細胞相關因子的刺激促使單核細胞形成與腫瘤發生發展有著密切聯系的巨噬細胞，它在腫瘤微環境中具有相對較為復雜的功能，可以借助分泌相關因子抑制免疫應答；還能夠依靠淋巴管和腫瘤血管生成方式的不同去影響腫瘤的侵襲、增殖、轉移和轉歸等能力。正因如此，臨床對其在腫瘤免疫中的作用得到臨床越來越多的重視[7-8]。經相關臨床實驗證實，TAMs在腫瘤發生和發展中具有重要的作用，其促癌作用也逐漸成為臨床研究的重點[9]。巨噬細胞極易被腫瘤細胞招募至此種炎癥系統中演變成TAMs，并參與腫瘤發生和發展的整個過程，因此可將其視為腫瘤微環境的特殊組成部分，同時憑借其特定的調節方式參與細胞的侵襲、增殖和轉移[10-11]。TAMs能在不同的腫瘤微環境條件下極化為兩種功能不同的亞型[12]，例如在IFN-γ、微生物產物(如脂多糖)或GM-CSF激活條件下分化為M1巨噬細胞，M1巨噬細胞能抑制腫瘤[13]，同時能分泌高水平的促炎細胞因子，如白細胞介素-12 (IL-12)，IL-1，IL-23，腫瘤壞死因子α (TNFα)和基質細胞來源因子1α (SDF1α)[14 ]。相反，在IL-4、IL-13、IL-10和M-CSF/CSF-1激活條件下分化為M2巨噬細胞，M2巨噬細胞產生IL-1β、IL10、基質金屬蛋白酶(MMPs)、轉化生長因子β (TGF-β)和血管內皮生長因子(VEGF)。在腫瘤微環境中，M2型TAM具有促進腫瘤血管及周圍淋巴管形成生成，促進機體組織重建和損傷修復，以及促進腫瘤發生發展等功能[15]。因此TAMs傾向認為是M2樣表型，相關研究表明，TAMs是由多個具有重疊特征的不同極化狀態巨噬細胞群體組成[16-17]，并且兩者在不同的刺激條件下彼此的表型和功能又可以相互轉化[18]。因此，為了進一步區分巨噬細胞的不同極化狀態，也有人將M2巨噬細胞分為M2a(由IL-4或IL-13誘導)、M2b(由免疫復合物結合IL-1b或LPS誘導)、M2c(由IL-10、TGFb或糖皮質激素誘導)和M2d(傳統的M2巨噬細胞，發揮免疫抑制作用)[19-20]。

2 巨噬細胞在腫瘤中的作用機制

2.1 M1腫瘤相關巨噬細胞抑制腫瘤機制 一般認為，M1型巨噬細胞具有促炎抗腫瘤作用，M1型巨噬細胞能夠識別腫瘤細胞并通過免疫機制殺死腫瘤細胞，研究發現M1型巨噬細胞是通過以下兩種機制來殺傷腫瘤細胞：M1型巨噬細胞直接介導細胞毒性殺死腫瘤細胞，相關研究表明，巨噬細胞釋放活性氧(ROS)和NO等殺傷腫瘤分子，對腫瘤細胞具有細胞毒性作用[21]。另一種機制是抗體依賴細胞介導的細胞毒性(ADCC)殺死腫瘤細胞[22]。

2.2 M2巨噬細胞促進血管生成 經研究發現[23]，血管的生成是實體瘤生長的基礎，不僅存在于腫瘤生長的每個時期，還可以通過新生的血管達到遠處轉移的目的。血管生成是癌癥和癌癥間質細胞作為轉移性疾病的先決條件[24]。它需要基底膜的降解以及內皮細胞的增殖和遷移。TAMs廣泛參與血管生成過程的每個步驟:通過基質金屬蛋白酶(MMPs)和組織蛋白酶的產生來降解基底膜[25]；促血管生成生長因子如VEGF、PDGF、堿性FGF (bFGF)和趨化因子CCL2和CXCL8的分泌，這些因子不僅提供維持癌細胞生長所需的血管網絡，而且促進腫瘤的傳播[26]。此外，基質金屬蛋白酶降解腫瘤細胞周圍的組織基質，釋放肝素結合生長因子，如VEGF-A，以進一步支持血管生成。最后，VEGFA和CCL2也作為單核細胞募集的強趨化因子，它們的表達與人浸潤性導管乳腺癌中TAMs的增加和腫瘤血管化水平高呈正相關[27]。因此，TAMs是癌細胞擴增血管生成的一種間接機制，與腫瘤來源的血管生成因子共同促進腫瘤新生血管的形成。

2.3 TAMs促進腫瘤轉移 腫瘤的轉移主要是指腫瘤細胞由原發部位逃逸后，經過淋巴管道、體腔或血液循環等方式在其他部位繼續生長的過程，大致可分為三個步驟，由原發部位脫落—脈管內的入侵或外滲—轉移區域的適應性生長[28]。經研究證實[29]，在上述的每個階段TAMs均參與其中。目前相關研究表明，腫瘤轉移的最主要的原因是腫瘤組織內皮細胞基底膜的降解和損傷。臨床上腫瘤轉移也是腫瘤治療預后不良的重要表現。有報道稱活化的TAMs通過產生可溶性因子直接促進腫瘤轉移[30]。M2腫瘤相關巨噬細胞在腫瘤微環境中能有效分泌基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)、組織蛋白酶、絲氨酸蛋白酶酶類因子，它們能破壞內皮細胞的基質膜并且分解細胞外基質中的各種膠原蛋白等成分，從而幫助腫瘤細胞和腫瘤間質細胞遷徙轉移[31-32]。上皮-間充質轉化(EMT)也是腫瘤轉移侵襲的基礎[33]。這一轉化過程賦予了腫瘤細胞的干細胞特性，并使腫瘤獲得了遷移侵襲的能力[34]。此外，腫瘤細胞產生的細胞因子也能有效影響TAMs的分化狀態，從而在EMT與TAMs之間形成正反饋回路[35]。何楠等[36]研究發現，TAMs對胃癌患患者腫瘤細胞的侵襲和轉移，可直接通過激活TGF-β/BMPs、TNF-α/Wnt、Wnt/β-連環蛋白(β-catenin)和IL-6/STAT3/IRF4等多條信號通路來完成。

2.4 M2巨噬細胞促進腫瘤細胞的增殖和侵襲 腫瘤細胞增殖與TAMs浸潤密切相關。腫瘤微環境中的蛋白酶主要來源于TAMs的產生，其破壞細胞外基質促進腫瘤侵襲。隨著TAMs衍生表皮生長因子(EGF)的激活，乳腺癌中癌細胞侵襲形成和基質降解增加[37]。研究表明，TAMs可以表達多種刺激腫瘤細胞增殖和有利于腫瘤細胞存活的細胞因子，血小板源性生長因子(PDGF)、包括上皮生長因子(EGF)、血小板源性生長因子(PDGF)、TGF-b1和因子受體家族上皮生長配體(EGFR)和堿性成纖維細胞生長因子(BFGF)[38]。總之，TAMs是腫瘤組織中EGF分泌的重要細胞來源[39]。研究還表明，TAMs與肌成纖維細胞之間構成CCL5和CCL18的正反饋回路，驅動葉狀腫瘤(PT)的惡性侵襲。CCL5與CCR5結合，激活AKT信號來招募和重新極化TAMs。TAMs釋放CCL18，通過將間充質成纖維細胞分化為肌成纖維細胞，進一步誘導惡性PTs侵襲，導致PTs惡性[40]。

2.5 TAMs的免疫調節 TAMs可調節T細胞和NK細胞對腫瘤細胞的殺傷作用。M1巨噬細胞增加了纖維化肝中總NK細胞和活化NK細胞的數量，釋放凋亡誘導配體(TRAIL)，誘導HSC凋亡[41]。此外TAMs還可以通過精氨酸酶1、iNOS、氧自由基或氮類代謝l -精氨酸來直接抑制CD8+ T細胞增殖[42-44]。此外，TAMs通過CCL22招募Treg，進一步抑制T細胞的抗腫瘤免疫反應[45]。條件性TAMs消融術通過降低異種移植小鼠的CCL20水平，阻斷Treg細胞募集并抑制腫瘤生長[46]。腫瘤部位的炎癥反應可以促進腫瘤的生長和進展，炎癥和免疫逃避被認為是癌癥的特征。據報道，TAMs還可促進癌癥相關炎癥，通過炎癥性Th亞群(如TFH)的產生導致腫瘤發生[47]。

3 巨噬細胞在皮膚鱗狀細胞癌中的相關研究

在腫瘤發生發展中，TAMs釋放多種有利于癌變的因子，如血管內皮生長因子(VEGF)-C、基質金屬蛋白酶(MMPs)，特別是MMP9、MMP10和MMP11。腫瘤炎性浸潤中大量巨噬細胞促進促炎細胞的表達，促炎細胞釋放刺激腫瘤生長和血管生成的細胞因子[48-49]。相關研究表明，M2型TAMs密集浸潤到淋巴結轉移，提示巨噬細胞可能通過吸引腫瘤細胞參與SCC轉移[50-51]。最近研究表明，TAMs的炎癥浸潤可能與更晚期的頭頸部鱗狀細胞癌(HNSCC)相關，并且是淋巴結是否發生轉移的一個有效判斷因子[52]。SCC中一般都可以檢測到TAM高表達的精氨酸酶1，在腫瘤微環境中，精氨酸酶1可使L-精氨酸分解為L-鳥氨酸和尿素，從而導致腫瘤微環境中的L-精氨酸缺乏，并且通過降低T細胞抗原受體介導的CD3-z&鏈的表達，從而抑制T細胞活性[53-54]。在頭頸鱗狀細胞癌中，TAMs衍生的EGF上調癌細胞CCL2的表達，進而招募更多炎癥單核細胞，誘導它們成為M2樣巨噬細胞，從而在頭頸鱗狀細胞癌中形成正反饋旁分泌環[55]。HNSCC可通過TGF-β1/TβRII/Smad3信號通路誘導TAMs產生VEGF，從而形成癌細胞與TAMs之間的正反饋循環[56]。巨噬細胞的消融抑制了頭頸部鱗狀細胞癌腫瘤細胞的侵襲、血管生成和轉移[57-58]。口腔鱗狀細胞癌(OSCC)與TAMs研究中，Hu等人使用了CD68(一種泛巨噬細胞標記物)和CD163(一種m2型巨噬細胞標記物)標記物進行實驗檢測，結果提示TAMs豐富的浸潤與(OSCC)不良預后相關[59]。在馮穩等[60]的研究也發現，TAMs在食管癌患者臨床病理過程中，其浸潤數量與臨床分期、浸潤深度以及淋巴轉移之間有著密切的聯系. 夏易曼娜等[61]研究發現，TAMs與上皮性卵巢癌的發展、療效以及預后情況之間有著密切的聯系。吳奇勇等[62]研究中，采用免疫組化方法分析肺癌組織中巨噬細胞浸潤情況，分別采用CCK-8法和Transwell法檢測單核巨噬細胞系THP-1對肺癌細胞系A549細胞影響時發現TAMs在肺癌組織中的浸潤數多于癌旁組織，可通過激活誘導的TAMs細胞促進A549細胞的增殖和侵襲，故而可用TAMs浸潤深度預測患者的預后情況。

4 巨噬細胞在皮膚基底細胞癌中的相關研究

在動物模型中，Konig等[63]用clodrolip(一種吞噬細胞抑制劑)治療BCC小鼠，并報道皮膚巨噬細胞和樹突狀細胞數量的減少促進腫瘤生長。成纖維細胞密度也較低，這可以通過巨噬細胞數量減少來解釋，巨噬細胞在成纖維細胞增殖中起作用。Tjiu等[64]在BCC相關實驗中報道了TAMs的數量與腫瘤厚度、血管生成和COX-2表達呈正相關，BCC細胞與M2 TAMs共培養導致BCC細胞中COX-2表達增加，導致腫瘤進展和侵襲。然而，Kaiser等[65]的研究表明，TAMs的數量及其特異性亞型與BCC的浸潤行為無關。Padoveze等[66]分析了術后復發性基底細胞癌和非復發性基底細胞癌的TAMs值是否存在差異，結果顯示無相關性。

5 腫瘤相關巨噬細胞靶向治療

5.1 抑制TAMs向腫瘤組織的招募 TAM 可以產生趨化因子，將免疫抑制細胞直接募集到腫瘤微環境中。 其中，CC趨化因子2(CCL2)是一種促進單核細胞募集到腫瘤組織中的細胞因子。 它存在于 CCL2 陽性黑色素瘤中，分子抑制劑 Bindarit 可以顯著抑制巨噬細胞募集和腫瘤生長[67]。Young 等[68]報道 TAM 分泌的 IL-1β 刺激成纖維細胞產生 CXC 趨化因子受體 (CXCR2) 配體，該配體將骨髓來源的抑制細胞募集到腫瘤部位并起關鍵作用。

5.2 阻斷M2型TAMs極化及M2型向M1型TAMs再極化 研究表明，體內外的許多因素能有效誘導或者抑制巨噬細胞向M1型或M2型方向極化。通過利用相關的條件定向地誘導巨噬細胞的極化，可以為腫瘤等疾病的治療和預防提供新的思路。在一定濃度的IL-23處理后，模型的各種指標均顯示M2型巨噬細胞向M1型巨噬細胞極化，此干預措施能有效抑制腫瘤細胞的浸潤和轉移[69]。豬苓多糖屬于多糖類物質，能夠使M2型巨噬細胞逆轉為M1型巨噬細胞，提高巨噬細胞的腫瘤免疫功能，主要是因為豬苓多糖能夠提高CD206、CD16/32的陽性表達率和相關炎性分子的表達[70]。

6 小結與展望

本文主要對TAMs在皮膚鱗狀細胞癌及基底細胞癌中的作用機制以及靶向治療進行相關綜述。以更好認識巨噬細胞在皮膚鱗狀細胞癌及基底細胞癌中的發生發展規律，為臨床治療提供更多理論依據。然而目前對腫瘤相關巨噬細胞研究不夠深入，相關促進血管形成及腫瘤轉移機制不完全明確，相信隨著研究的深入，人們能夠更深刻認識皮膚鱗狀細胞癌和基底細胞癌與巨噬細胞之間的關系，從而更好指導臨床治療。