腫瘤相關巨噬細胞與胃癌的研究進展〔1〕

王玉瑋，楊長青，魏子白，霍麗麗，李佳琪，郝瑛輝

(長治醫學院附屬和平醫院，山西 長治 046000)

胃癌(GC)是一種復發率較高的惡性腫瘤，是世界范圍內僅次于肺癌和肝癌的腫瘤相關死亡原因[1]。在過去的幾十年里，胃癌的治療取得了很大進展，但發病率和病死率仍居高不下。胃癌的發生是一個多階段、緩慢進展、多因素的病理過程。慢性炎癥和幽門螺桿菌感染是引起胃癌的經典決定因素[2]。近年來，人們將更多的目光投入免疫微環境在胃癌中的作用。腫瘤相關巨噬細胞(TAMs)介導的免疫抑制和促血管生成表型可能是其主要關注點，特別是在彌漫型GC和基因穩定的亞組中，選擇性激活的抗炎巨噬細胞(M2巨噬細胞)的表達更高，并可能有助于免疫抑制表型[3]。本文旨在分析TAMs在胃癌中的作用以及作為治療靶點的潛力，為新的分子研究和治療方法提供參考。

1 巨噬細胞

腫瘤微環境(TME)是所有細胞之間相互影響的場所[4]。TME塑造細胞內的程序，調節它們的功能。參與這種調控的信號有細胞因子、生長和轉錄因子、氧氣水平和營養物質[4-5]。TME中的免疫細胞將其表型重新編程為與腫瘤相關的表型，從而維持腫瘤細胞的存活、生長和增殖[6]，這種環境使TAMs能夠參與到腫瘤的進展過程中。巨噬細胞(TAM)是一種具有高度可塑性的細胞，可對來自局部微環境的刺激做出反應，獲得特定的表型，并反映出功能不同的巨噬細胞群[7]，主要分為兩種亞型：經典激活的促炎性巨噬細胞(M1巨噬細胞)和選擇性激活的抗炎巨噬細胞，它們反映了功能極化的兩個主要載體[8]。然而，這個命名是人為的，反映了體外產生的亞型，而體內的巨噬細胞(包括TAMs)是高度多樣化的細胞，可以結合M1和M2的分子特征和功能。許多研究表明[6-8]，代謝、轉錄和表觀遺傳相關機制的改變為巨噬細胞提供了獨特的功能可塑性，當巨噬細胞對癌細胞來源的信號做出反應并開始支持腫瘤進展時，這種可塑性是有害的。但是，這種可塑性使TAMs成為治療重新編程的極具吸引力的靶點。

2 巨噬細胞與腫瘤的發生發展

巨噬細胞在癌癥中的雙重作用已被它們的功能可塑性所證明，這解釋了它們的不同行為：M1巨噬細胞產生Ⅰ型促炎細胞因子，例如白細胞介素(IL)-1β(IL-1β)，IL-1α，IL-12，腫瘤壞死因子-α(TNF-α)和膠質原纖維酸性蛋白(GFAP)[9]；M2巨噬細胞產生Ⅱ型細胞因子，例如IL-4，IL-10，促進抗炎反應，并具有促腫瘤作用。在M1向M2的轉變過程中，主要由微環境的細胞因子和生長因子主導，如IL-4、集落刺激因子-1(CSF-1)和粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子(GM-CSF)。這種環境還富含轉化生長因子-β1(TGF-β1)和精氨酸酶1以及數量增加的CD4+T細胞。所有這些因素都導致巨噬細胞從M1轉變為M2。熒光激活細胞分選技術(FACS)分離的TAMs的轉錄圖譜顯示出明顯的細胞外基質(ECM)分解代謝特征，即ECM降解酶的高表達和ECM蛋白的低表達[10]。一般來說，代謝因TAM表型的不同而不同：M1巨噬細胞的特點是糖酵解增強，戊糖磷酸途徑和脂肪酸合成，截短的三羧酸循環導致琥珀酸和檸檬酸的積累；相反，M2巨噬細胞激活的巨噬細胞代謝的特征是氧化磷酸化、糖酵解和戊糖磷酸途徑減少以及脂肪酸氧化[11]。新的證據顯示[11]，巨噬細胞的代謝特征與其免疫功能密切相關。通過改變巨噬細胞的新陳代謝和轉錄，將有可能調節它們的功能，使它們有利于癌癥患者的治療。例如，根據刺激巨噬細胞可以從氧化磷酸化切換到糖酵解，反之亦然。

3 TAMs與免疫應答

TAMs在腫瘤的發生和發展中扮演的最關鍵角色之一是它們擁有誘導免疫耐受的能力。這是一個高度復雜的過程，T淋巴細胞、巨噬細胞和其他細胞可能參與其中并起著關鍵作用[12]。程序性細胞死亡蛋白1(PD-1)和細胞毒性T淋巴細胞抗原4(CTLA-4)及抑制性受體的配體表達也可能與此有關。這些抑制性配體通常在激活的免疫效應細胞(如T細胞)中上調，作為控制免疫反應強度的安全機制的一部分，它們的配體分別為細胞程序性死亡配體-1(PD-L1)，PD-L2和B淋巴細胞活化抗原B7-1(D80，CD86)，對PD-1和CTLA-4的阻斷作用，可以直接抑制T細胞受體和B細胞受體信號轉導。PD-L1在炎性巨噬細胞上高表達，而PD-L2在炎性巨噬細胞上不表達，但可以通過IL-4選擇性激活來誘導，這表明PD-L1和PD-L2在調節1型和2型反應方面可能具有不同的功能[13]。TME的改變也使免疫編輯的發展成為可能，在這一動態過程中，癌細胞能夠進行免疫監視。分泌細胞因子和趨化因子的腫瘤細胞可募集髓系抑制性細胞(MDSC)、調節性T細胞(Treg)和TAM，從而促進免疫編輯。

腫瘤啟動的另一個重要因素是新生血管形成。已有研究提出[14]，腫瘤缺氧等環境條件可能介導了這一現象。事實上，TAMs在腫瘤生長的缺氧區積聚[14]，這是由巨噬細胞化學誘導劑，包含內皮素-2和血管內皮生長因子(VEGF)上調介導的。值得注意的是，TAMs在這些區域的積累與隨后獲得的侵襲性表型相關[14]，從而導致巨噬細胞極化的轉換。幾種抗VEGF/VEGFR抑制劑已經在GC中展開研究；只有雷莫蘆單抗，一種選擇性的VEGFR2單克隆抗體，能夠改善晚期疾病的臨床預后。針對TAMs的這種潛在作用可能是不同GC亞型中雷莫蘆單抗活性的基石之一。

4 炎癥和微環境及TAMs在胃癌發生發展中的作用

炎癥是癌癥的特征之一，許多類型的實體腫瘤形成之前都有一個慢性炎癥過程，這與感染或暴露于環境因素息息相關。GC中TME的一個特征是源自感染的慢性炎癥，例如幽門螺桿菌和其他病原體可削弱M1巨噬細胞反應，誘導M2樣狀態，并增加活性氧(ROS)，誘導巨噬細胞凋亡，從而增加疾病進展的風險[15]。TME的改變也使免疫編輯的發展成為可能，免疫系統通過這一過程可以阻止或促進癌癥的發展，從而增加腫瘤細胞的免疫原性。M2巨噬細胞的高密度與包括GC在內的多種惡性腫瘤的整體生存期較差有關[16]。研究發現[17]，腫瘤組織和正常組織TAM的浸潤是不同的，M2巨噬細胞含量高的病例預后較差。如果微環境的特征更好，可以觀察到TAMs與轉化生長因子-β(TGF-β)共存與癌癥的侵襲性特征相關，導致預后不良，因此可以作為GC的獨立預后因素[18]。在有淋巴結轉移的胃癌切除患者中，M2巨噬細胞也與總生存期(OS)的惡化有關。此外，研究表明[19]，基質中CD204+巨噬細胞(M2極化的巨噬細胞受體)的數量增加可能與胃癌的發生有關，值得進一步挖掘的是TAMs與腫瘤浸潤淋巴細胞(TILs)之間的關系，可作為潛在的預后生物標志物。PD-1在TAMs中的過度表達也被證明是與巨噬細胞吞噬能力降低、腫瘤進展以及通過TGF-β削弱自然殺傷細胞(NK)反應有關[20]。

M2巨噬細胞在印戒細胞癌和黏液腺癌中水平較低，但在低分化腺癌中含量較高[21]。一項Meta分析顯示[18]，浸潤的M2巨噬細胞數和總TAMs可能是胃癌患者的負面預后因素，而M1巨噬細胞浸潤可能與良好的生存率相關。在最近的研究中[22]，根據不同的GC分子亞型對PD-L1和TAMs的表達進行了分析。在PD-L1高表達患者中，CD68+巨噬細胞在基因穩定型胃癌(GS)和彌漫亞型中占優勢，而CD68+CD206+(M1)巨噬細胞在微衛星不穩定型(MSI)和腸道亞型中聚集。在GS和彌漫型癌亞型中，TAMs的PD-L1表達中位數顯著降低，但是，沒有發現預后差異。為了更好地探討TME浸潤模式，在最近一項胃癌患者的研究中[23]，使用主成分分析算法識別了三種TME表型。高TME積分亞型表現出對病毒和干擾素-α的免疫激活和應答，而低TME積分亞型則表現為轉化生長因子-β激活、新生血管生成、轉化生長因子b(TGFb)信號轉導和缺氧途徑，這些被認為是T細胞抑制，可能與GC的預后不良顯著相關。另一項研究[24]檢測了胃癌的mRNA表達，在彌漫型胃癌中，細胞外基質、血管生成、細胞內和細胞骨架及膠原相關基因顯著高表達。此外，ECM與免疫反應基因的表達呈負相關，這被認為是彌漫型胃腫瘤侵襲性特征的關鍵因素，表明腫瘤進展與逃避免疫監視的機制有關。此外，在單細胞基因表達水平上，最近的一項研究顯示[25]，與正常黏膜相比，GC腫瘤樣本中基質細胞和細胞毒性T細胞增加，腫瘤樣本中耗盡和表達多個免疫檢查點不局限于M1/M2期的異質性巨噬細胞群。需要更多的研究來闡明免疫微環境與GC的復雜關系，以便應用更合理和個性化的治療方法，改善不同表型的預后。

5 TAMs作為癌癥治療的潛在靶點

在免疫治療時代，越來越需要為個體化治療確定新的治療策略來克服對檢查點抑制的抵抗力，巨噬細胞在腫瘤發展中的潛在作用推動了新抗癌治療的發展。事實上，已經提出了幾種策略來耗盡TAM或將M2巨噬細胞重新轉換為M1巨噬細胞。在腫瘤相關炎癥和惡性進展中，核因子κB(NF-κB)信號通路起重要作用。最近小鼠結腸癌和肝癌模型的臨床前研究已經明確了NF-κB激活在驅動癌癥相關炎癥中的重要作用。TNF家族的細胞因子可以觸發多種NF-κB依賴的反應，且反應具有特異性；TNF啟動組織炎癥，這是一個由NF-κB轉錄因子介導的過程，作為對TNF-α的應答，潛伏的胞漿NF-κB被激活，進入細胞核并誘導炎癥和抗凋亡基因程序的表達。另一個有趣的研究證明[25]，通過內皮抑素，一種抗血管生成基因療法使腎癌腫瘤細胞內的M2巨噬細胞維持復雜化，從而有助于腫瘤的消除[26]。

6 未來展望

近年來關于胃癌的治療策略取得了很大的進展，但療效始終不能令人滿意，尤其是針對晚期胃癌的治療效果。對癌癥的治療，大多數治療策略都集中在腫瘤細胞上，但癌癥是非惡性細胞也同時參與的復雜現象。TAM作為TME的主要成分，緊密參與腫瘤發生發展的多個階段。近些年，設計針對目標TAM的有效療法有所增加。這些策略基于TAM耗竭，抑制TAM募集和重新編程TAM，并取得了一些進展。將來隨著對此領域的更多關注將發掘靶向TAM在胃癌及其他腫瘤治療中的潛力。