肿瘤相关巨噬细胞

对肿瘤相关巨噬细胞的研究

肿瘤相关巨噬细胞（Tumour-associated macrophages, TAM）是外周血单核细胞浸润到实体肿瘤组织中而演变成的巨噬细胞，在肿瘤的基质细胞中占很大的比例，越来越受到人们的重视。以前多认为肿瘤相关巨噬细胞是一种重要的抗肿瘤效应细胞，可以直接杀伤肿瘤细胞，或者通过呈递肿瘤相关抗原诱导机体免疫应答从而清除肿瘤。但近几年来越来越多的研究表明TAM并未发挥抗肿瘤作用，而是通过分泌特殊的细胞因子、生长因子等作用于肿瘤相关基质或内皮细胞，参与了促肿瘤发展、刺激肿瘤细胞生长和转移，诱导肿瘤新生血管和淋巴管生成、免疫抑制等过程。这些已提示研究者TAM可能是一个进行人为干预的治疗肿瘤的新靶点。对其进行深入研究有可能彻底阐明肿瘤免疫耐受的产生机制并探索有效的免疫治疗方法。

1.TAM 的来源

自从 Rudolf V irchow 首次发现肿瘤组织中有大量炎症细胞浸润后 ,有学者由此将慢性炎症和肿瘤的发生、发展联系起来。目前研究发现, 炎症细胞是肿瘤间质的重要组成部分 ,主要包括 TAM、树突状细胞、淋巴细胞和肥大细胞等。其中, TAM 是肿瘤间质中数量最多的炎症细胞群 ,约占炎症细胞总数的30% ～50%左右。TAM 来源于外周循环血中的单核细胞。单核细胞的招募、分化、存活和增殖组成了TAM 形成的过程。

单核细胞的招募与许多肿瘤来源的趋化因子有关,如 CC 趋化因子配体 2 ( CC chemokines ligand 2, CCL2, 又名 MCP - 1 )、CCL3 已经在许多人类肿瘤中发现, CCL2 表达与 TAM 浸润数量、区域淋巴结转移和临床预后呈正相关。Nesbit等认为低水平的 CCL2 对肿瘤形成起主要作用, 而高表达的CCL2是促进 TAM 浸润和肿瘤生长的主要动力。则当单核细胞迁移到肿瘤组织后 ,便在肿瘤微环境中分化成为巨噬细胞，即TAM。单核细胞的分化过程与肿瘤微环境局部缺氧，高乳酸等条件密切相关。其中，肿瘤细胞或间质细胞分泌的L-10起到了开关作用，它能诱导单核细胞分化成TAM而不是树突状细胞。

2.巨噬细胞的活化类型

在不同的环境中，巨噬细胞可以发生不同性质的活化，成为具有不同分子和功能特征的亚群。活化的巨噬细胞至少包括2种类型：

(1)经典活化的巨噬细胞( classically activated macrophage, caMphi) ,又称 M1 巨噬细胞。caMphi 需要双信号：IFN-γ和外源性TNF或内源性TNF诱导剂。caMphi能分泌NO、反应氧中介物等杀伤分子，以及多种炎症因子 ( I 2 、I2、L2、I2和TNF等)和趋化因子，还能表达大量的 MHCⅡ和B7分子，可以高呈递抗原, 从而参与Th1型免疫应答, 杀伤感染病原体和肿瘤细胞。

(2)替代性活化的巨噬细胞 ( alternatively activated macrophage, aaMphi) , 又称M2 巨噬细胞。aaMphi不需要双信号, 但需要有合适的诱导剂，如L-4，L-13，L-10糖皮质激素、维生素D3和TGF-β等。最近，sica等将M2巨噬细胞又分为3类：（1）M2a 型：刺激信号是L-4和L-13，诱导TH2 型免疫反应，在过敏性反应和寄生虫感染免疫中起主要作用。（2）M2b型：刺激信号是免疫复合物和Toll样受体或L-IR配体，介导TH2型活化和免疫调控。( 3 ) M2c型：刺激信号是L-10，介导免疫调控,参与基质沉积和组织修复。

3.直接或间接诱导表型改变TAM(M2)转变为M1

有研究者报道，由于一种在活化的T淋巴细胞高表达的分子CIM0配体(CIMO ligand，CIMOL即CDl54)与单核一巨噬细胞CD40的相互作用可促使后者产生促炎性细胞因子，通过阻断T淋巴细胞和巨噬细胞之间CD40一CD40L相互作用可导致巨噬细胞IL—lB的产生受到

抑制。因此推测CIMOL的表达对巨噬细胞的类型有重要的影响。他们将腹腔巨噬细胞分别与CD40L高表达和低表达的脾细胞共孵育，然后检测M1型和M2型巨噬细胞相关基因表达水平和其NO分泌水平，以观察CIMOL对巨噬细胞类型的影响。结果提示CD40L高表达细胞可使巨噬细胞向M1型转化。所以高表达CD40L可激活巨噬细胞的抗感染和促炎功能，增强巨噬细胞的抗感染和抗肿瘤能力。由于这种方法的特异性比较好，因此可能是一个肿瘤防治的新靶点。

另外，还可以通过恢复NF．KB的功能来影响巨噬细胞的表型。因为NF—KB是大多数n1型细胞因子表达所需的转录因子，而TAMs表现出NF—KB功能缺陷，从而呈现M2表型。而且对于TAM中特征性核中大量NF—KB亚基p50抑制子的二聚体的出现，并缺乏M1功能，以及M2型诱导剂可以上调NF．KB亚基pSO的量这些现象发现，在TAM中NF．KB通路可能逐渐受到抑制拉J。也有学者认为，在肿瘤发生前位置的炎症细胞中NF-KB是完全激活的，从而可以加剧局部的M1炎症效应，有利于肿瘤发生。随着肿瘤的生长，可能会导致侵人肿瘤组织的白细胞NF-KB通路的渐进性抑制，从而逐渐发展成为M2炎症效应。因此针对这些支持M2型炎症效应信号通路，和信号通路中分子的治疗策略将会是很有可能的治疗靶点。

除此之外，还可以直接逆转TAMs的活化表型。已有报道显示，使用腺病毒运输的细胞因子CCLl6在肿瘤植入处招募巨噬细胞和树突细胞，再联合Toll样受体9(T011 like receptor-9，TLR-9)的配体CpG和全身使用抗IL—10的单克隆抗体注射人小鼠体内，可以治愈植有肿瘤的小鼠，在数小时内，就可以使定居的和招募的巨噬细胞从M2型转换为M1型，并诱导出有效的固有免疫反应使肿瘤在治疗后16 h就开始消退。另外，诱导树突状细胞上调一些共刺激分子，并分泌炎症细胞因子。这些炎症反应不仅导致肿瘤细胞的坏死，也可以诱导树突细胞迁移至引流淋巴结，从而引肿瘤特异性免疫反应，进而可以清除残余的肿瘤细胞。

4.TAM的功能

（1）TAM与肿瘤发生 TAM主要与一些癌前病变有关。如引起慢性萎缩性胃炎的幽门螺杆菌 ,可以上调胃上皮细胞释放前列腺素 E2 ( pros2taglandinE 2, PGE2) ,从而加重病灶部位的巨噬细胞浸润。这些炎症细胞可被反复激活并释放活性氧 ,造成组织细胞损伤、转化以至癌变。另外 ,在结核所致的瘢痕附近 ,有损伤和致畸作用的活化巨噬细胞 ,常与肿瘤被同时发现。

（2）TAM与肿瘤生长在乳腺癌、子宫内膜癌和肾癌等多种肿瘤中已经证实, TAM浸润程度与肿瘤生长呈正相关。TAM主要通过分泌以下生长因子来促进肿瘤细胞增殖和存活: EGF、 PDGF、 HGF、 bFGF和 TGF2 β等。将TAM与部分肿瘤细胞共培养时发现, T AM分泌的生长因子能明显促进肿瘤细胞增殖;外源性去除 TAM实验证实 , TAM对于它们的生长是必不可少的。此外 ,有作者发现 TAM可以通过精氨酸酶途径来促进肿瘤细胞增殖。

（4）TAM与肿瘤侵袭 TAM参与了肿瘤细胞向周围正常组织侵袭的过程。对乳腺癌和其它肿瘤的研究发现,TAM是通过上调蛋白水解酶 (如组织蛋白酶 B)、MMP、纤溶酶、uPA及其受体等表达,破坏基底膜,溶解细胞外基质,从而增强肿瘤细胞的侵袭性。在 T AM高表达 MMP 的过程中,C2 JNK和 NF2 κ B信号通路得以激活。此外,体外实验表明,肿瘤细胞表达的CSF2 1可以通过促进 TAM表达 EGF来促进肿瘤侵袭 ,但其具体机制尚待进一步研究。

（5）TAM与肿瘤转移 AM不仅参与了原发肿瘤释放转移性肿瘤细胞的过程 ,而且在远处器官形成转移灶的过程中起重要作用。T AM至少通过 3条途径参与了原发肿瘤释放转移性肿瘤细胞的过程: ( 1) T AM增强了肿瘤细胞从原发肿瘤逃逸的活力: ( 2) T AM促进了肿瘤细胞侵入血管系统; (3) T AM表达 VEGF2 C促进淋巴管生成。CSF2 1和 EGF通路参与了前 2个过程。多项研究表明 , TAM与远处器官转移灶的形成和生长密切相关;临床分析也

证实 ,转移性区域性淋巴结中的 T AM数量与患者预后明显相关。

（6）TAM与肿瘤免疫抑制 TAM提呈抗原的能力很弱 ,能抑制 T细胞和 NK细胞的活化和增殖 ,因此难以发挥有效的抗肿瘤效应。研究表明 ,肿瘤细胞可以通过释放 I L2 4、I L2 6、I L2 10、 PGE2和 TGF2 β等分子来抑制 T AM的细胞毒性 ,而且I L2 10、 PGE2和 TGF2 β还可以抑制 TAM 表达 MHC Ⅱ分子。此外,在肿瘤局部低氧的微环境中 , TAM也能通过分泌 PGE2、 I L2 10和吲哚胺加双氧酶 ( indoleamine di oxigenase,I DO)代谢产物来产生这种抑制效应 ,同时分泌 I L2 12明显减少,而后者恰恰是一种促进 T细胞和 NK细胞杀伤作用的重要分子。

5.结论

近年研究证实 ,肿瘤微环境中的大量 TAM在肿瘤的发生、生长、侵袭和转移过程中扮演着十分重要的角色。肿瘤为逃避巨噬细胞的杀伤作用而迫使其活化表型发生改变 ,从而向着有利于肿瘤发展的方向演变。在此过程中 ,巨噬细胞已经不是机体防御的效应细胞 ,反过来 ,它们表达炎症因子、趋化因子、促血管生长因子和促淋巴管生长因子等等。然而, T AM 具体是如何形成的, TAM是否就是aaMphi, TAM的表型变化是如何调控的, TAM如何发挥促肿瘤发生、生长、侵袭和转移的作用, TAM如何导致免疫抑制,肿瘤细胞和TAM之间的生物学行为关系如何等问题目前仍未解决。相信随着基因组学和蛋白质组学研究的逐步深入 ,以及目前可利用的差异性表达技术 ,我们可以实现对肿瘤间质细胞 (包括TAM)基因型和表型的鉴定 ,并跟踪 TAM在肿瘤发生、生长、侵袭和转移过程中多种基因表达谱的变化 ,从而了解 TAM与肿瘤细胞间的相互关系 ,最终找到对肿瘤进行有效干预的新的治疗措施。