以巨噬細胞為靶點的結直腸癌防治新策略

何娜娜 曹海龍 樸美玉 王邦茂

結直腸癌（CRC）是世界范圍內常見的惡性腫瘤，近年來其發病率明顯升高。巨噬細胞是活躍于腫瘤微環境中的主要炎性細胞。越來越多的證據表明，巨噬細胞在CRC的增殖、侵襲和轉移過程中發揮著重要的作用，因此干預巨噬細胞在CRC演變過程中的各種生物學行為成為目前CRC防治的新策略。本文就以巨噬細胞為靶點的CRC防治新策略作一綜述。

1 巨噬細胞的活化類型

為了研究新的腫瘤治療方法，腫瘤微環境引起了越來越多的關注［1］，這一領域的熱點是存在于腫瘤間質中的巨噬細胞，即腫瘤相關巨噬細胞［2］。絕大多數惡性實體腫瘤均含有巨噬細胞，可產生許多生長因子、蛋白酶和細胞因子來參與腫瘤的發生發展［3－4］。巨噬細胞來源于血液中的單核細胞，通過腫瘤細胞產生的趨化因子等招募到腫瘤處，進一步分化為巨噬細胞［5］。

巨噬細胞具有很強的可塑性，在不同微環境的影響下其生物活性不同。根據巨噬細胞的活化狀態和功能，可將其分為兩種：M1型，即經典活化的巨噬細胞；M2型，即替代性活化的巨噬細胞。M1型巨噬細胞可被干擾素－γ（IFN－γ）或細菌及其產物脂多糖（LPS）等誘導形成，以高表達白介素－12（IL－12）和IL－23、激活輔助性 T細胞（Th1）反應為特點，表現出較高的抗原遞呈能力，具有殺傷腫瘤細胞和細菌的能力。M2型巨噬細胞可被IL－4和轉化生長因子－β（TGF－β）等誘導形成，其特征是IL－10highIL－12low，可 分 泌 CC 趨 化 因 子 配 體 17（CCL17）和CCL22，高表達甘露糖受體、清道夫受體和半乳糖受體，抗原遞呈能力較差；但M2型巨噬細胞可以抑制免疫應答，加速清除降解產物，促進血管生成，在腫瘤發生發展中起著促進作用［6］。

2 巨噬細胞與CRC的防治

有研究顯示，在乳腺癌、宮頸癌、膀胱癌及胃癌等絕大多數腫瘤中，巨噬細胞數量越多則患者的預后越差［7－8］。巨噬細胞對CRC兼具促瘤和抑瘤作用。有研究表明，存在于CRC腫瘤微環境中的M1型巨噬細胞能夠抑制CRC細胞的生長［9］，而M2型巨噬細胞浸潤與CRC細胞的存活、增殖和轉移相關［10］。巨噬細胞對腫瘤的影響在很大程度上取決于它們的聚集和功能亞型，因此以巨噬細胞為靶點的CRC防治策略主要包括抑制M2型巨噬細胞的促瘤活性、增強M1型巨噬細胞的抑瘤活性、促進巨噬細胞由M2型向M1型轉化以及抑制巨噬細胞募集和存活。

2.1 抑制M2型巨噬細胞的促瘤活性

存在于CRC間質中的巨噬細胞大部分呈M2型表型，主要表現為促進腫瘤生長。腫瘤的生長需要大量營養供應，新生血管為腫瘤生長提供了必要的營養物質，研究顯示M2型巨噬細胞在腫瘤血管生成過程中起著重要的作用。M2型巨噬細胞促進腫瘤血管生成是一個十分復雜的過程，其中涉及許多自分泌和旁分泌因子的作用：M2型巨噬細胞能夠釋放多種基質金屬蛋白酶（MMP）如 MMP－2、MMP－9等，可降解細胞外基質，有利于血管內皮細胞遷移，從而有利于新生血管建立［11］；M2型巨噬細胞能夠釋放多種細胞因子如血管內皮生長因子（VEGF）、堿性成纖維細胞生長因子（b FGF）、胰島素樣生長因子－Ⅰ（IGF－Ⅰ）、CCL2等，這些細胞因子可以促進血管內皮細胞增殖并合成細胞外基質［12］；M2型巨噬細胞還可以產生多種血管活性物質，如血管通透因子、血小板激活因子和前列腺素等，它們可以增加血管的通透性，有助于營養物質的運輸。

基于M2型巨噬細胞的上述特征，通過抑制M2型巨噬細胞的促瘤活性及免疫抑制效應可作為CRC防治的新策略。STAT3和STAT6途徑在巨噬細胞向M2型活化過程中起著關鍵作用。Goswami等［13］研究發現，苦楝葉糖蛋白能夠通過下調STAT3磷酸化來防止腫瘤相關巨噬細胞向促瘤的M2型活化。一項研究發現，STAT6highBALB／c小鼠可以產生Ar ghigh的M2型巨噬細胞，且有95%的BALB／c小鼠發生腫瘤轉移［14］。因此，可以通過抑制這兩條途徑來抑制M2型巨噬細胞的促瘤活性。酪氨酸激酶抑制劑舒尼替尼和索拉菲尼能夠下調巨噬細胞STAT3途徑，抑制M2型巨噬細胞活化，從而降低腫瘤微環境的免疫抑制效應［15－16］。Ed war ds等［16］發現索拉菲尼還可以促進IL－12分泌，抑制IL－10產生，表明它可以逆轉巨噬細胞中免疫抑制因子的表達，從而使腫瘤免疫微環境更有利于發揮抗腫瘤免疫效應。磷脂酰肌醇3－激酶（PI3 K）可正向調控巨噬細胞中STAT6的活化，而含有SH2結構的肌醇5′磷酸酶（SHIP）可以負向調節PI3 K。現已發現抑制PI3 K或SHIP過表達均可以抑制STAT6途徑的活性，從而減少M2型巨噬細胞［17］。因此，能夠抑制PI3 K或穩定SHIP活性的藥物均可以用來輔助治療腫瘤。

2.2 增強M1型巨噬細胞抑瘤活性

M1型巨噬細胞具有抑瘤作用，并能夠區分腫瘤細胞和正常細胞，可識別并殺死腫瘤細胞。研究發現，M1型巨噬細胞對腫瘤細胞的殺傷存在著兩種不同的作用機制。巨噬細胞直接介導的細胞毒作用是一個緩慢的過程（一般需要1～3 d），可以通過釋放活性氧（ROS）、一氧化氮（NO）等腫瘤殺傷分子，對腫瘤細胞產生細胞毒作用。此外，巨噬細胞在IFN－γ刺激下，可增加誘導型一氧化氮合酶（i NOS）、細胞黏附分子等分泌，從而增強其對腫瘤細胞的殺傷作用［7］。Ong等［18］研究發現，在 CRC中，巨噬細胞通過分泌趨化因子趨化T細胞、促進T細胞增殖及激活Th1細胞反應來發揮抑瘤作用；此外，在CRC標本中發現，腫瘤浸潤T細胞的數量與巨噬細胞的數量呈正相關，進一步證實M1型巨噬細胞在體內通過趨化T細胞并在T細胞的輔助下發揮抑瘤作用。此外，有研究發現，巨噬細胞有效殺傷腫瘤細胞的另一個重要機制是需要細胞與細胞的接觸［19］。Forssell等［20］觀察了446例 CRC標本，發現腫瘤浸潤前緣的巨噬細胞密度與CRC患者生存期呈明顯正相關，同時發現抑瘤活性產生需要巨噬細胞與腫瘤細胞直接接觸。

有多條信號通路特別是核因子－κB（NF－κB）途徑和STAT1途徑對M1型巨噬細胞的抑瘤作用至關重要。有研究發現，NF－κB途徑在多數情況下可以有效調節Th1細胞反應相關細胞因子的轉錄，NF－κB激活可以促進巨噬細胞向M1型活化，其活性降低可以介導其向免疫抑制性 M2型分化［21］。因此可針對NF－κB和STAT1來增強巨噬細胞M1型的抑瘤活性。LPS和單磷酰脂質A作為Toll樣受體4（TLR4）興奮劑，能夠激活 NF－κB途徑，從而在M1型巨噬細胞形成過程中發揮重要的作用［22］。IFN是STAT1途徑的激活劑，Grenz等［23］發現IFN－α和IFN－γ在CRC中均具有免疫調節效應和抑瘤活性，同時發現在CRC患者中，IFN－γ誘導的腫瘤微環境較IFN－α誘導的腫瘤微環境預后更好。Mancino等［24］提出IFN可以促進STAT1的激活，并且促進腫瘤相關巨噬細胞中促炎因子如IL－1、i NOS和C－X－C基序配體10基因的轉錄。因此，IFN可用于增強M1型巨噬細胞的抑瘤活性。

2.3 促進巨噬細胞由M2型向M1型轉化

受腫瘤微環境中各種細胞因子的影響，巨噬細胞表現出不同的活化類型，這種表型的可變性使它成為非常有意義的腫瘤治療靶點，因此誘導巨噬細胞由M2型向抑瘤的M1型轉化提供了治療腫瘤的新思路。

Nakanishi等［25］研究了環氧合酶－2（COX－2）抑制劑塞來昔布對巨噬細胞表型和體內外細胞因子表達的影響，發現塞來昔布可促進巨噬細胞由M2型向M1型轉化，減少了Apcmin／＋小鼠的腸道腫瘤數目；同時發現，塞來昔布顯著上調了與M1相關的細胞因子IFN－γ的表達水平，而與M2相關的細胞因子IL－4、IL－10和IL－13并無顯著改變；研究者的體外細胞實驗采用IL－4、IL－10和IL－13刺激小鼠腹腔巨噬細胞，使其分化為M2型，發現單獨加入塞來昔布并不能誘導巨噬細胞由M2型向M1型轉化，再加入IFN－γ后發現巨噬細胞由M2型轉化為M1型，表明塞來昔布以IFN－γ依賴的方式改變了巨噬細胞的表型。此外，Li等［26］的體內、體外研究發現，蘋果低聚半乳糖能夠通過影響COX－2的表達和功能及絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）的磷酸化來增強塞來昔布對CRC細胞的抑制作用，從而提供了新的聯合治療策略。

Guiducci等［27］研究發現，使用腺病毒轉染的CCL16趨化因子在腫瘤植入處招募巨噬細胞，再聯合TLR9激動劑Cp G和抗IL－10受體抗體注射入小鼠體內，在16 h內就可以使巨噬細胞由M2型轉換為M1型，并誘導出有效的固有免疫反應，使腫瘤體積在治療后36 h就開始縮小。

2.4 抑制巨噬細胞募集及存活

某些腫瘤和基質釋放的細胞因子和趨化因子能夠促進巨噬細胞募集到腫瘤組織中。因此，通過調節相關趨化因子的活性來抑制巨噬細胞募集已成為腫瘤治療的有效方法。

惡性腫瘤生長迅速，內部常有缺氧壞死區域，在腫瘤內部的缺氧區域，巨噬細胞中的缺氧誘導因子（HIF）的促轉錄活性增強，選擇性地上調CXCR4，增強了巨噬細胞對趨化因子CXCL－12的敏感性，使巨噬細胞在缺氧區域大量聚集；此外，缺氧狀態提高了COX－2的活性，使缺氧區域前列腺素E2濃度提高，促進巨噬細胞浸潤，隨后釋放大量VEGF，促進腫瘤血管生成［28］。因此抑制HIF成為腫瘤治療的新策略。Shay等［29］給予CRC模型小鼠喂食抑制HIF轉錄活性的天然化合物吖啶黃，發現其可以明顯抑制VEGF表達，減少巨噬細胞浸潤和血管生成，從而抑制腫瘤生長和進展。

使用對巨噬細胞具有選擇性細胞毒性的抗腫瘤制劑可以殺傷巨噬細胞。儲存在脂質體中的雙膦酸鹽類藥物，已成為殺傷巨噬細胞的主要藥物［30］。Bonovas等［31］分析了超過630 000人參加的8項人群流行病學研究，發現雙膦酸鹽的使用與CRC的發病風險（固定RR＝0.85，95%CI：0.80～0.90，隨機RR＝0.85，95%CI：0.75～0.96）之間存在顯著的保護性關聯，長期使用雙膦酸鹽者的CRC發病風險降低了27%（RR＝0.73，95%CI：0.57～0.93）。

3 展望

巨噬細胞在CRC中的作用是雙重的，既具有M1型的抑瘤作用，又具有M2型的促瘤功能，促進CRC發生、進展和轉移，其作用主要依賴于亞型的數量和比例。針對巨噬細胞的靶向治療為CRC的防治提供了新的方法。然而，巨噬細胞的表型變化是怎樣調控的，腫瘤細胞和巨噬細胞之間的生物學行為是怎樣的，如何在正確的時間及位置給藥以達到減少促瘤作用、促進抑瘤作用并使正常組織不受影響的效果，研制以巨噬細胞為靶點的新藥，這些問題均有待進一步研究。因此，全面了解巨噬細胞在腫瘤微環境中的功能變化及其分子機制，可以為未來CRC的靶向治療提供新的線索。

1 Tarin D.Clinical and biological i mplications of t he t u mor microenviron ment.Cancer Microenviron，2012，5：95－112.

2 Mantovani A，Ger mano G，Marchesi F，et al.Cancerpro moting t u mor－associated macrophages：new vistas and open questions.Eur J Immunol，2011，41：2522－2525.

3 Galdiero MR，Bonavita E，Barajon I，et al.Tu mor associated macrophages and neutr ophils in cancer.Immunobiology，2013，218：1402－1410.

4 Allavena P，Sica A，Solinas G，et al.The infla mmatory microenviron ment in tu mor progression：the role of tu mor－associated macrophages.Crit Rev Oncol Hemat ol，2008，66：1－9.

5 Allavena P，Sica A，Garlanda C，et al.The Yin－Yang of t u morassociated macrophages in neoplastic pr ogression and i mmune surveillance.Immunol Rev，2008，222：155－161.

6 Mant ovani A，Locati M.Tu mor－associated macrophages as a paradig m of macrophage plasticity，diversity，and polarization：lessons and open questions.Arterioscler Thr o mb Vasc Biol，2013，33：1478－1483.

7 Hao NB，LüMH，Fan YH，et al.Macrophages in tu mor micr oenviron ments and t he progression of t u mors.Clin Dev Immunol，2012，2012：948098.

8 Qian BZ，Pollard JW.Macrophage diversity enhances tu mor progression and metastasis.Cell，2010，141：39－51.

9 Engstr?m A，Erlandsson A，Delbr o D，et al.Conditioned media fr o m macrophages of M1，but not M2 phenotype，inhibit the proliferation of the colon cancer cell lines HT－29 and CACO－2.Int J Oncol，2014，44：385－392.

10 Mant ovani A，Sozzani S，Locati M，et al.Macr ophage polarization：tu mor－associated macr ophages as a paradig m for polarized M2 mononuclear phagocytes.Trends Immunol，2002，23：549－555.

11 W ang R，Zhang J，Chen S，et al.Tu mor－associated macrophages pr ovide a suitable micr oenviron ment f or non－s mall lung cancer invasion and progression.Lung Cancer，2011，74：188－196.

12 Jetten N，Ver br uggen S，Gijbels MJ，et al.Anti－infla mmatory M2，but not pr o－inflammatory M1 macr ophages pr o mote angiogenesis in vivo.Angiogenesis，2014，17：109－118.

13 Goswa mi KK，Barik S，Sar kar M，et al.Targeting STAT3 phosphorylation by nee m leaf glycoprotein prevents i mmune evasion exerted by supraglottic lar yngeal tu mor induced M2 macrophages.Mol Immunol，2014，59：119－127.

14 Sinha P，Clements VK，Ostrand－Rosenberg S.Reduction of myeloid－derived suppressor cells and induction of M1 macr ophages facilitate t he rejection of established metastatic disease.J Immunol，2005，174：636－645.

15 Xin H，Zhang C，Herr mann A，et al.Sunitinib inhibition of Stat3 induces renal cell carcinoma tu mor cell apoptosis and reduces i mmunosuppressive cells.Cancer Res，2009，69：2506－2513.

16 Ed wards JP，Emens LA.The multikinase inhibitor sorafenib reverses the suppression of IL－12 and enhancement of IL－10 by PGE2 in murine macrophages.Int Immunophar macol，2010，10：1220－1228.

17 Weisser SB，Mclarren K W，Vogl maier N，et al.Alter native activation of macrophages by IL－4 requires SHIP degradation.Eur J Immunol，2011，41：1742－1753.

18 Ong SM，Tan YC，Beretta O，et al.Macr ophages in hu man colorectal cancer are pr o－inflammatory and pri me T cells towards an anti－tu mour type－1 inflammatory response.Eur J Immunol，2012，42：89－100.

19 Zhang L，Zhu H，Lun Y，et al.Pr oteo mic analysis of macrophages：a potential way to identif y novel pr oteins associated with activation of macrophages f or tu mor cell killing.Cell Mol Immunol，2007，4：359－367.

20 Forssell J，Ober g A，Henriksson ML，et al.High macr ophage infiltration along t he t u mor front correlates wit h i mproved survival in colon cancer. Clin Cancer Res，2007，13：1472－1479.

21 Biswas SK，Lewis CE.NF－kappa B as a central regulat or of macrophage f unction in tu mors.J Leukoc Biol，2010，88：877－884.

22 Cl uff CW.Monophosphoryl lipid A （MPL）as an adjuvant f or anti－cancer vaccines：clinical results.Adv Exp Med Biol，2010，667：111－123.

23 Grenz S，Naschberger E，Mer kel S，et al.IFN－γ－driven intratu moral micr oenvir on ment exhibits superior pr ognostic effect co mpared wit h an IFN－α－driven microenvir on ment in patients with colon carcinoma.Am J Pathol，2013，183：1897－1909.

24 Mancino A，Lawrence T.Nuclear factor－kappa B and t u morassociated macr ophages.Clin Cancer Res，2010，16：784－789.

25 Nakanishi Y，Nakatsuji M，Seno H，et al.COX－2 inhibition alters t he phenotype of t u mor－associated macrophages fro m M2 to M1 in ApcMin／＋mouse polyps.Carcinogenesis，2011，32：1333－1339.

26 Li Y，Niu Y，Sun Y，et al.An apple oligogalactan potentiates t he gro wt h inhibit or y effect of celecoxib on colorectal cancer.Nutr Cancer，2014，66：29－37.

27 Guiducci C，Vicari AP，Sangaletti S，et al.Redirecting in vivo elicited tu mor infiltrating macrophages and dendritic cells towards t u mor rejection.Cancer Res，2005，65：3437－3446.

28 Chen WT，Hung WC，Kang WY，et al.Overexpression of cyclooxygenase－2 in urot helial carcino ma in conjunction wit h tu mor－associated－macrophage infiltration， hypoxia－inducible factor－1alpha expression，and tu mor angiogenesis.APMIS，2009，117：176－184.

29 Shay JE，Imtiyaz HZ，Sivanand S，et al.Inhibition of hypoxiainducible factors li mits tumor progression in a mouse model of colorectal cancer.Carcinogenesis，2014，35：1067－1077.

30 De Rosa G，Misso G，Salzano G，et al.Bisphosphonates and cancer：what opportunities fro m nanotechnology？J Dr ug Deliv，2013，2013：637976.

31 Bonovas S，Nikolopoulos G，Bagos P.Bisphosphonate use and risk of colorectal cancer：a systematic review and meta－analysis.Br J Clin Phar macol，2013，76：329－337.