肿瘤相关巨噬细胞的肿瘤作用机制及临床应用

肿瘤相关巨噬细胞的肿瘤作用机制及临床应用

肿瘤组织微环境的基本特征是组织缺氧、酸中毒和间质高压。近年,认为肿瘤相关性炎症是肿瘤组织微环境的第七种特征,主要是以肿瘤相关巨噬细胞(tumorassociatedmacrophages,TAMs)浸润为特征的慢性沉闷性炎症(smolderinginflammation)。巨噬细胞是炎症和肿瘤的桥梁。既往认为肿瘤组织中巨噬细胞功能是直接杀伤或通过提呈肿瘤相关抗原诱导机体免疫应答而清除肿瘤,现在认为这仅是经典激活型(M1型)巨噬细胞。肿瘤微环境中,巨噬细胞被诱导分化(differentiation)和极化(polarization),成为具有M2表型的肿瘤相关巨噬细胞,反而促进肿瘤发生发展。TAMs的高浸润密度常预测实体肿瘤的临床预后不良。TAMs可能成为治疗妇科肿瘤的一个靶点。现将TAMs在妇科肿瘤中的研究进展做一综述。1肿瘤组织内tams的表达TAMs来源于外周循环血中的单核细胞,肿瘤组织通过释放趋化因子,将外周血单核细胞招募进入肿瘤组织内,于局部被诱导分化形成TAMs。单核细胞成为TAMs经历了招募、分化、存活几个过程。1.1ccl2、cgf、vegf-单核细胞的招募与许多肿瘤来源的趋化因子有关,包括:CC趋化因子配体家族(CCchemokinesligand),其中CCL2、白介素8(IL-8)、表皮生长因子(EGF)、血小板衍生的生长因子(PDGF)、转录生长因子β(TGF-β)集落刺激因子-1(CSF-1)、血管内皮生长因子(VEGF)等,这些细胞因子相互作用,是肿瘤炎症微环境的重要组成部分。1.2th1型免疫应答巨噬细胞在不同环境中至少活化为2种类型:(1)M1型巨噬细胞,即经典活化的巨噬细胞(classicallyactivatedmacrophage,),其活化需双信号,由干扰素γ(IFN-γ)、外源性肿瘤坏死因子(TNF)或内源性TNF的诱导剂如细菌脂多糖(LPS)等,其功能是参与Th1型免疫应答,抗感染和抗肿瘤;(2)M2巨噬细胞,即替代性活化的巨噬细胞(alternativelyactivatedmacrophage,)其活化不需要双信号,由IL-4、IL-13等诱导分化,其功能是参与Th2型免疫应答,抑制Th1型免疫应答和诱导局部的免疫耐受。当单核细胞迁移到肿瘤组织后,便在肿瘤微环境被“再教育”(re-educated),成为M2型巨噬细胞。这些巨噬细胞丧失了抗肿瘤能力而促进肿瘤发生发展。目前认为TAMs属于M2型巨噬细胞。1.3生存并拥有财产TAMs可以借助多种细胞因子与肿瘤细胞共存,此过程依赖于CCL2的受体2(CCR2)表达下调。2s1型免疫应答TAMs通过减弱急性期炎症反应,抑制Th1型免疫应答,释放细胞因子促进肿瘤细胞增殖、转移、血管淋巴管再生、基质重建以及诱导局部的免疫耐受状态,促进肿瘤发生发展。2.1模型细胞的表达TAMs分泌的细胞因子介导了肿瘤细胞浸润和生长。TAMs表达一系列因子刺激肿瘤细胞增殖和存活,包括:EGF、FGF、HGF(肝细胞生长因子)、EGF、PDGF和TGF-β细胞因子IL-6、TNF-α,趋化因子CXCL12等。在卵巢癌细胞与巨噬细胞共培养的模型中,肿瘤侵袭能力增强,其机制是通过增强Jun氨基末端激酶(JNK)和NF-κB(核因子κB)两条信号传导途径活性。TAMs合成的鸟氨酸和多胺类产物可以促进肿瘤细胞增殖。M1巨噬细胞通过诱导型一氧化氮合酶(iNOS)以L-精氨酸为底物合成一氧化碳,从而发挥细胞毒作用,但在TAMs,这一通路被阻断。2.2tams在淋巴结中的作用TAMs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)TAMs增强了肿瘤细胞从原发肿瘤逃逸的活力;(2)TAMs促进肿瘤细胞侵入血管系统;(3)TAMs促进淋巴管生成。多项研究表明,TAMs与远处器官转移灶的形成和生长密切相关,转移性区域性淋巴结中的TAMs数量与患者预后明显相关。代之以合成鸟氨酸和多胺类物质,这些产物可以促进肿瘤细胞生长。在卵巢癌细胞与巨噬细胞共培养体系中,发现巨噬细胞表型转变为TAMs样细胞,功能上巨噬细胞分泌的细胞因子、趋化因子等也向促进肿瘤的方向表达改变。在卵巢癌动物模型中,去除腹膜巨噬细胞能够减慢肿瘤的进展,表现为腹水产生减少,腹膜转移减少,对T细胞的免疫抑制减轻,表明炎症促进卵巢癌转移主要由巨噬细胞介导。2.3对血管生成的作用研究发现,缺氧状况下多种促血管生成基因的mRNA在原始巨噬细胞中表达上调,其产物可影响肿瘤的血管生成。研究表明,TAMs可通过下列途径参与肿瘤血管生成:(1)释放多种细胞因子如VEGF、PDGF、TGF-β等,激活内皮细胞增殖和迁移并引起血管生成;(2)表达一系列参与血管重建相关的酶类如环氧化酶COX2降解细胞外基质而利于血管内皮细胞迁移;(3)巨噬细胞产生的uPA诱导毛细血管样网络形成;(4)TAMs可以产生多种血管活性物质如P物质、血小板激活因子而增加血管的通透性;(5)产生血管趋化因子和人血管生成因子(HAF),它们对内皮细胞的迁移有趋化作用;(6)降解血纤维蛋白而具有促凝血的功能,间接加速了血管生成。临床研究发现,子宫内膜癌、宫颈癌浸润的TAMs密度和肿瘤的微血管密度、瘤体组织VEGF表达水平呈正相关。2.4生淋巴管转移淋巴管转移是肿瘤发生全身转移的初始步骤,与预后不良密切相关。淋巴管生成是肿瘤发生淋巴管转移的关键。目前证实,TAMs参与了肿瘤炎症微环境下的淋巴管生成。临床研究也证实,以淋巴管内皮标志物(D2-40)标记淋巴管内皮进行淋巴管计数(LVD),发现LVD和TAMs浸润数量呈正相关,提示TAMs促进淋巴管生成。2.5tpa和mp、现实的转变TAMs能产生相关酶(如金属蛋白酶MMP、纤维蛋白溶酶tPA,尿激酶型纤维蛋白uPA等),调整间质代谢,为肿瘤细胞向周围组织侵袭和转移提供条件。2.6tams自身免疫抑制作用TAMs能产生广泛的免疫抑制效应,包括抑制自然杀伤细胞(NK细胞)或B细胞,抑制抗原提呈细胞的功能和分化、T细胞的清除、诱导调节性T细胞(Treg)的产生和T细胞无能。TAMs自身通过高表达免疫抑制因子吲哚胺加双氧酶(IDO)代谢产物产生免疫抑制效应,同时低表达促进T细胞、NK细胞杀伤作用的重要分子IL-12,导致TAMs抑制T细胞和NK细胞的活化和增殖,形成局部免疫耐受使肿瘤细胞逃避免疫系统。髓系来源的抑制细胞(myeloid-derivedsuppressorcells,MDSC)和Treg是具有免疫抑制功能的一种表型。TAMs和MDSC相互作用,产生免疫抑制。在去除浸润的TAMs后,卵巢癌微环境中T细胞的免疫抑制现象显著减轻。3tams和妇科肿瘤3.1共患卵巢疾病3.1.1基因型mds-pcr检测卵巢癌微环境包括卵巢癌组织、腹水、腹膜。研究证实,癌组织、腹水、腹膜中存在大量极化的M2巨噬细胞TAMs。卵巢癌组织中有大量清道夫受体(CD163),CD204阳性巨噬细胞,提示被极化为M2型巨噬细胞。并且FIGO分期越高,M2型巨噬细胞密度越高。现认为腹膜内有巨噬细胞呈M2表型,表现为高表达CD163,对IL-10/LPS的刺激缺乏反应,在肿瘤发展中起独立作用。在体外卵巢癌细胞与巨噬细胞共培养体系中,发现巨噬细胞表型转变为TAMs样细胞,功能上巨噬细胞分泌的细胞因子、趋化因子等也向促进肿瘤的方向表达改变。TAMs在卵巢癌进展中起重要作用。TAMs表达一系列因子刺激肿瘤细胞增殖和存活,包括:EGF、细胞因子IL-6、TNFα,趋化因子CXCL12等。卵巢癌动物模型研究发现,去除腹膜巨噬细胞能够降低肿瘤进展,表现为腹水产生减少,腹膜转移减少。3.1.2预测万挺等认为,TAMs高密度浸润者其5年生存率明显降低,TAMs高密度浸润是预后不良的独立因素。3.2宫颈疾病3.2.1酸血管功能高危型人乳头瘤病毒(HPV)感染是宫颈癌发病的重要因素。但只有一部分感染发生宫颈上皮内瘤样病变(CIN),在CIN中也只有部分发展为宫颈癌。这些提示HPV感染只是一个始动因素,由HPV感染引起的基因和微环境的改变可影响疾病的进程。肿瘤细胞分泌细胞因子和趋化因子,募集炎症细胞、上皮细胞、成纤维细胞到肿瘤局部形成促进肿瘤发生发展的微环境。研究发现,宫颈癌组织局部趋化因子CCL-2高表达,与TAMs数量呈正相关,提示炎症细胞募集在宫颈癌发病中有促进作用。宫颈癌和CIN组织中巨噬细胞极化为M2型,巨噬细胞低表达iNOS(M1标记物)。TAMs与CIN的发展密切相关。研究发现,在正常宫颈、低度上皮内瘤样病变(LSIL),高度上皮内瘤样病变(HSIL)及宫颈鳞癌(SCC)的组织中巨噬细胞浸润率分别为25%,46.1%,58.4%及89.3%。浸润性宫颈癌组织TAMs高于CIN,提示TAMs在宫颈癌发展中起作用。在长达805±140dCIN的随访中,LSIL持续存在者和CIN进展者组织中的TAMs数量显著高于CIN自然消退者。作者发现巨噬细胞数量是CIN进展的独立相关因素,由此认为TAMs可作为CIN进展的预测指标。临床研究发现,宫颈癌的手术病理分期、微血管密度(MVD)和TAMs密度正相关,提示TAMs在宫颈癌的临床进展中起作用。用双磷酸脂抑制TAMs产生MMP-9表达,可以减少巨噬细胞浸润及金属蛋白酶的活性,抑制宫颈癌发展。3.2.2ccl-2和tams的相关性分析Zijlmans等研究了人宫颈癌病例CCL-2表达的预后,发现CCL-2和TAMs数量呈正相关。低CCL-2mRNA的病例生存时间长、复发几率低,提示TAMs缺失预后较好,从反面论证了TAMs与宫颈癌不良预后的相关性。3.3子宫内肿瘤3.3.1不同性别ec的tams数量子宫内膜癌(EC)分为雌激素依赖型(I型)和非雌激素依赖型(Ⅱ型),其中Ⅱ型的发病机制用经典的激素-受体学说难以解释,确切分子机制尚不明确。白雪等将子宫内膜癌分型研究TAMs的作用,发现Ⅱ型EC的TAMs数量多于Ⅰ型。Ⅱ型EC的TAMs数量在伴有盆腔淋巴结转移者和肌层浸润深度≥1/2者中较多(P=0.007、0.016)。其核增殖抗原(PCNA)指数在肌层浸润深度≥1/2者较高。TAMs数量与PCNA指数均呈正相关。提示TAMs在Ⅱ型EC肿瘤细胞的增殖浸润发病过程中起重要作用。Espinosa等从原发灶、转移灶角度分别研究了EC腺癌。原发灶中,TAMs数量在FIGO分期晚、肌层浸润深度≥1/2、高微血管密度及伴有盆腔淋巴结转移者较多,提示TAMs与肿瘤侵袭力增强有关。在转移灶,发现TAMs密度和微血管密度、淋巴转移呈正相关。提示TAMs通过促进肿瘤生长、血管生成、淋巴转移参与了子宫内膜癌的进展。3.3.2tams浸提与ec预后相关Salvesen等研究EC的预后,发现瘤周高水平TAMs患者的无病生存期和总生存期比低水平患者的预后差,提示高密度TAMs浸润与EC预后不良相关。4肿瘤的抗炎治疗原则TAMs在肿瘤发生发展和临床预后中有重要意义,使它成为一种治疗靶点,由此提出针对“复极”肿瘤微环境的肿瘤“抗炎治疗”概念。目前针对TAMs靶向治疗肿瘤的基本思路有如下几方面:4.1细胞趋化因子肿瘤组织通过释放趋化因子,将外周血单核细胞募集进入肿瘤组织内,于局部诱导分化形成TAMs,阻断肿瘤细胞对巨噬细胞的趋化过程,可能打断TAMs形成链。这些趋化因子包括CCL2、单核细胞趋化蛋白(MCP-1)、巨噬细胞集落刺激因子(M-CSF)等。研究表明,将趋化因子CCL2、MCP-1、M-CSF小干扰基因等转染到不同肿瘤细胞系再接种到小鼠体内都表现出使肿瘤消退或减缓肿瘤生长的作用。4.2tams的功能恶性肿瘤患者局部微环境中存在巨噬细胞表型M1到M2的漂移,称为“极化”,是被微环境“诱导”的结果,这种“极化”是可逆的。故理论上通过“复极”逆转巨噬细胞表型为M1型而治疗肿瘤。目前“复极”的方法有:(1)直接逆转TAMs表型。联合使用抗IL-10受体和胞嘧啶鸟嘌呤二核苷酸(CpG)抗体能使植有肿瘤的小鼠组织中浸润的M2型巨噬细胞转换成M1型,并且可导致肿瘤体积缩小;(2)恢复NF-κB的功能。TAMs呈现M2表型,表现出NF-κB功能缺陷,通过恢复NF-κB功能实现“复极”在卵巢癌细胞实验中已得到证实。(3)阻断信号传导及转录激活因子3(STAT3)通路。在基因敲除小鼠STAT3模型的TAMs中,由于缺少IL4和IL-13生物效应的中间介导者,而呈现出Ml表型。(4)以高表达CD40配体(CD40L)激活巨噬细胞,增强其抗感染和抗肿瘤能力。4.3细胞生物学作用使用对单核巨噬细胞具有选择性细胞毒性的抗肿瘤制剂,既可以作用于肿瘤细胞,又可以杀伤TAMs。近年发现抗癌药曲贝替定(Trabectedin,商品名为Yondelis)有针对性的对巨噬细胞和TAMs,能显著减少TAMs数量。4