腫瘤相關巨噬細胞在胃癌中作用的研究進展*

陳敏捷，徐惠敏 綜述，孫軼華 審校

哈爾濱醫(yī)科大學附屬腫瘤醫(yī)院檢驗科，黑龍江哈爾濱 150086

1 TAM的基本特征

在腫瘤組織中，巨噬細胞是最典型的腫瘤浸潤性免疫細胞，在腫瘤早期到腫瘤的轉移過程中起著明顯的促進作用，因此通常稱為TAM。巨噬細胞來源于骨髓的循環(huán)單核細胞或早期胚胎前體細胞，由腫瘤細胞和各種基質細胞分泌的細胞因子和趨化因子將巨噬細胞募集到腫瘤組織周圍并將其誘導分化為TAM[3]。

巨噬細胞具有高度的重塑性和異質性，根據(jù)其激活狀態(tài)分為經(jīng)典激活的M1型巨噬細胞和交替激活的M2型巨噬細胞。M1型巨噬細胞具有刺激免疫反應和抗腫瘤功能，M2型巨噬細胞則通過分泌抑制性細胞因子來限制免疫反應而起到促腫瘤作用。在腫瘤微環(huán)境的多種因素作用下，M1型和M2型巨噬細胞可以相互轉換。腫瘤早期巨噬細胞主要表現(xiàn)為M1型，隨著腫瘤發(fā)展逐漸轉化為M2型來支持腫瘤生長。目前普遍認為在癌癥中TAM與M2型巨噬細胞相似[4]。

2 TAM的生物學功能

TAM具有支持腫瘤生長和轉移的特性，影響腫瘤進展的多個方面。例如，TAM分泌促血管生成生長因子，如血管內皮生長因子(VEGF)、血小板衍生生長因子和轉化生長因子-β(TGF-β)誘導新生血管形成。再者，TAM與腫瘤細胞的侵襲和轉移密切相關。細胞外基質(ECM)是腫瘤細胞遷移的支架和屏障,TAM能夠分泌基質金屬蛋白酶(MMP)、絲氨酸蛋白酶和組織蛋白酶介導ECM的降解和細胞-ECM的相互作用來促進腫瘤細胞的侵襲和遷移。另外，TAM通過不同的機制誘導免疫抑制，一方面它們表達抑制性受體以及免疫檢查點配體負調控自然殺傷(NK)細胞和T細胞的激活；另一方面，TAM分泌一些免疫抑制因子和特殊酶抑制T細胞和NK細胞殺傷腫瘤的能力[5-6]。

3 TAM分泌的相關物質在胃癌中的作用

在包括胃癌在內的多種癌癥中，TAM分泌細胞因子、趨化因子和酶等介質發(fā)揮促腫瘤作用。下面將主要介紹幾種由TAM分泌的相關物質對胃癌的影響。

3.1炎癥因子類

3.1.1白細胞介素-6(IL-6) 長期炎癥可導致腫瘤的發(fā)生，IL-6作為一種癌相關炎癥細胞因子，在炎癥效應和腫瘤發(fā)生過程中起到關鍵作用[7]。IL-6在腫瘤微環(huán)境中高水平表達，TAM是IL-6的主要來源[8]。與單純胃癌細胞相比,在TAM與胃癌細胞共培養(yǎng)條件下IL-6的水平明顯上升,來自TAM的IL-6提高了胃癌細胞的遷移和入侵能力。腫瘤組織中IL-6的水平高低與TAM的多少有直接關系。如在胃癌患者的腹膜洗液中發(fā)現(xiàn)，Ⅳ期胃癌患者比Ⅰ期TAM的數(shù)量明顯增加，IL-6水平也更高，并且IL-6和TAM的升高與胃癌患者的生存呈負相關[9]。

IL-6與其受體(IL-6R)結合激活不同的信號轉導通路，促進腫瘤細胞的增殖、存活和轉移，并強烈抑制抗腫瘤免疫反應。JAK/STAT3通路是IL-6介導的最重要的信號通路[10]。ZHAO等[11]發(fā)現(xiàn)，IL-6R和gp130在SGC-7901和AGS等多種胃癌細胞系中廣泛表達，當加入外源性IL-6后增強了胃癌細胞的增殖、侵襲和淋巴管生成；此外，還發(fā)現(xiàn)IL-6通過JAK-STAT3信號通路促進VEGF-C的產生，揭示了IL-6可能是通過JAK-STAT3-VEGF-C信號通路影響胃癌細胞的生物學行為。近期有研究也證明了在胃癌組織中浸潤的巨噬細胞釋放的IL-6和腫瘤壞死因子-α(TNF-α)通過激活NF-kB和STAT3信號通路，誘導程序性死亡蛋白配體-1(PD-L1)在胃癌細胞中表達。PD-L1幫助胃癌細胞逃避細胞毒性T細胞殺傷并促進胃癌細胞的增殖[12]。

3.1.2IL-10 IL-10是由T細胞、B細胞和巨噬細胞等多種細胞分泌的免疫調節(jié)因子。在腫瘤微環(huán)境中，IL-10可以抑制抗原提呈的正常過程，使T細胞失去識別甚至殺傷腫瘤細胞的能力，也顯示了由TAM分泌的IL-10可以促進腫瘤的免疫逃逸[13]。

首先讓參與者進行跨期決策任務。采用匹配任務對被試在跨期決策中的選擇偏好進行測量，即讓被試確定一個時間點(現(xiàn)在)的結果與另一個時間點(未來)的結果的價值主觀上相等。具體假設情境如下：

IL-10在胃癌患者的腫瘤組織和血清中的表達明顯增加。TAM分泌大量的IL-10促進胃癌細胞的增殖和遷移，減少胃癌細胞的凋亡。與IL-6相似，IL-10也能通過激活STAT3發(fā)揮作用。TAM分泌的IL-10可提高胃癌細胞中STAT3的磷酸化和蛋白表達水平，以及STAT3的上游調節(jié)因子c-Met的表達。具體來說，TAM衍生的IL-10通過c-Met/STAT3信號調節(jié)胃癌細胞的增殖和侵襲[14]。此外，TAM高分泌IL-10與胃癌免疫抑制微環(huán)境的形成有關。其一，TAM分泌較高水平的IL-10導致CD8+T細胞功能失調，比如其增殖能力降低，共同抑制性受體PD-1、細胞毒性T淋巴細胞相關蛋白4(CTLA-4)和LAG-3的表達水平均升高，效應分子CD107a和穿孔素的釋放減少；其二，F(xiàn)oxp3+Treg細胞和CD8+T細胞的比率已被證明是抗腫瘤免疫受損和不良臨床結果的表現(xiàn)。而IL-10使胃癌組織中Foxp3+Treg細胞/CD8+T細胞升高[15]。

3.2生長因子類

3.2.1TGF-β TGF-β是一種具有多功能生物活性的細胞因子，有TGF-β1、TGF-β2和TGF-β3 3種不同亞型。基于腫瘤進展的不同階段，TGF-β在腫瘤微環(huán)境中起著雙重作用。在腫瘤早期，TGF-β作為腫瘤抑制因子可誘導細胞凋亡，抑制癌細胞增殖。相反，在腫瘤晚期，它通過調節(jié)基因組不穩(wěn)定性、上皮間充質轉換(EMT)、細胞運動和轉移而具有促腫瘤作用[16]。

據(jù)統(tǒng)計,TAM表面標志物CD163與TGF-β的表達呈正相關,隨著TAM在胃癌中不斷增加，TGF-β的水平逐漸升高[17]。TAM的上清液中含有高水平的TGF-β，當用TAM上清液培養(yǎng)AGS和SGC-7901細胞時，這兩種胃癌細胞的數(shù)量增加，細胞遷移明顯，用中和抗體阻斷TGF-β后，可減弱TAM上清液的促增殖和促遷移作用[18]。TGF-β可以通過多種途徑發(fā)揮促腫瘤作用。通過實驗發(fā)現(xiàn)，TAM分泌的TGF-β2通過轉錄因子NF-кB提高胃癌細胞中黏著斑蛋白2(Kindlin-2)的表達，進而促進胃癌細胞的遷移和侵襲[19]。此外，TAM也能促進胃癌EMT。與正常胃組織相比，在胃癌組織中TGF-β1和CD163表達增加，而E-cadherin表達降低。因此，TAM可能通過TGF-β信號通路對胃癌EMT進展產生影響[20]。TGF-β能夠損害T細胞等免疫細胞的效應功能，抑制抗腫瘤免疫反應。腫瘤中NK細胞的浸潤影響疾病的進展和患者的生存。在胃癌組織中TAM的數(shù)量與NK細胞的數(shù)量呈負相關。經(jīng)體外實驗證明，TAM產生大量的TGF-β1導致NK細胞增殖能力降低，同時TGF-β1也誘導NK細胞分泌IFN-γ和TNF-α減少[21]。

3.2.2VEGF 血管生成是實體腫瘤生長和轉移所必需的。為了研究胃癌中TAM與血管生成的關系，SAMMARCO等[22]檢測了86例胃癌組織標本，結果顯示TAM與微血管密度呈正相關。VEGF是最有效的血管生成介質，在多種腫瘤中TAM分泌VEGF。HU等[23]研究發(fā)現(xiàn)，TAM數(shù)量的增加與VEGF-C的過度表達有關。此外，對肝癌組織切片進行免疫組化染色發(fā)現(xiàn)VEGF-C、血管內皮細胞生長因子受體(VEGFR)-1和VEGFR-3主要表達在TAM中[24]。腫瘤組織中的許多因素會刺激TAM釋放VEGF。MA等[25]發(fā)現(xiàn)缺氧會增加巨噬細胞產生VEGF，進而調節(jié)PI3K-Akt和p38MAP激酶信號通路，并通過VEGFR促進SGC7901和MKN45細胞的增殖和侵襲。

據(jù)統(tǒng)計，胃癌患者血清中VEGF水平高于健康人。VEGF的表達與胃癌患者的腫瘤發(fā)病率、轉移和預后有關。與VEGF表達陰性患者相比，VEGF表達陽性患者的5年生存率明顯降低[26]。除了促進血管生成外，VEGF還與實體腫瘤淋巴轉移、淋巴管密度和腫瘤浸潤深度呈正相關。CHEN等[27]研究顯示胃癌的淋巴管生成可能通過Akt/mTOR-VEGF-C/VEGF-D軸有效調節(jié)。VEGF還能通過調節(jié)其他促癌因子來影響腫瘤的發(fā)展。膠原反應介質蛋白-4(CRMP4)被認為是胃癌惡性行為的潛在促進者和獨立的預后影響因素。VEGF能夠通過ERK/AKT信號通路上調CRMP4在胃癌細胞質中的表達，有利于胃癌細胞的增殖和轉移[28]。

3.3趨化因子類

3.3.1趨化因子配體5(CCL5) CCL5也稱為RANTES,屬于CC趨化因子家族,是TAM分泌的趨化因子中含量較豐富的一種,在腫瘤組織中檢測到CCL5和CD163、CD68的共定位，酶聯(lián)免疫吸附試驗分析進一步證實了TAM比腫瘤細胞分泌的CCL5水平更高[29]。CCL5被其受體CCR5所識別。CCL5-CCR5相互作用以多種方式支持腫瘤發(fā)展。如，CCL5通過誘導mTOR途徑和增加ATP生成刺激腫瘤細胞增殖；通過αvβ3整合素激活和MMP-2/9的上調，增強腫瘤細胞的遷移和侵襲；通過誘導VEGF的分泌促進血管生成[30]。

CCL5在胃癌患者的腫瘤組織和血清中呈高表達，且CCL5水平升高是胃癌預后不良的標志。分析CCL5表達與臨床病理因素的關系，發(fā)現(xiàn)較高的CCL5水平與較高的腫瘤浸潤深度、較低的組織學分化、較頻繁的淋巴結受累和腫瘤分期晚期相關。DING等[31]以IL-4誘導的THP-1細胞作為TAM模型用于研究，當THP-1細胞衍生的TAM與AGS共培養(yǎng)后，TAM中CCL5的表達增加，AGS細胞CCR5 mRNA表達也增加，由此說明TAM通過調節(jié)CCL5/CCR5軸引起胃癌遷移。

3.3.2趨化因子CXCL8 CXCL8屬于CXC趨化因子超家族成員，通過細胞外結合其受體CXCR1和CXCR2發(fā)揮作用。CXCL8是預測不同類型癌癥治療效果和預后的潛在生物標志物，胃癌患者高水平CXCL8與5年生存率較短有關。此外，CXCL8的表達與TNM分期呈正相關。在LIN等[32]的實驗中，根據(jù)流式細胞術結果證實CXCL8主要由巨噬細胞分泌，而不是胃癌細胞、中性粒細胞、CD4+T細胞等細胞所分泌，并且還發(fā)現(xiàn)集落刺激因子2(CSF-2)能促進巨噬細胞分泌CXCL8。

CXCL8水平升高導致癌細胞的許多惡性生物學行為，并以多種方式促進癌癥的進展[33]。研究表明巨噬細胞分泌的CXCL8對腫瘤免疫抑制產生影響，CXCL8通過誘導巨噬細胞上PD-L1的表達來抑制CD8+T細胞的功能，促進胃癌免疫抑制微環(huán)境的形成[33]。此外，WU等[34]發(fā)現(xiàn)TAM來源的CXCL8通過刺激腫瘤細胞分泌MMP-9和VEGF來促進腫瘤的侵襲及誘導血管生成。當用抗CXCL8抗體抑制CXCL8的作用時，腫瘤細胞的侵襲和血管生成能力明顯下降。因此，抑制來自TAM的CXCL8信號可能是治療癌癥的潛在治療靶點。

3.4其他

3.4.1MMP-9 MMP是腫瘤微環(huán)境中的一種蛋白水解酶，能夠破壞細胞外基質和基底膜，促進腫瘤細胞遷移。MMP還參與癌癥進展的多個步驟，包括EMT、細胞凋亡抵抗、血管和淋巴管生成。MMP-9屬于明膠酶類，可以分解明膠和Ⅴ、Ⅶ、Ⅹ型膠原等，從而破壞局部組織結構，在腫瘤的侵襲和遷移中起著關鍵作用[35]。

在LIU等[36]的研究中發(fā)現(xiàn)，從胃腫瘤組織中分離到的TAM與癌旁組織的正常巨噬細胞相比，MMP-9的表達增強。建立小鼠胃癌模型，向小鼠注射TAM后取肺組織檢查發(fā)現(xiàn)肺部結節(jié)增加，而注射TAM時同時注射MMP-9抑制劑(JNJ0966)則減輕肺轉移。由此說明TAM通過分泌MMP-9可以調節(jié)胃癌細胞的EMT過程進而促進胃癌遠處轉移。PI3K/AKT/Snail信號通路的激活是MMP-9誘導胃癌EMT過程的具體機制。除了能自身分泌MMP-9外，TAM還能誘導MMP-9在癌細胞中表達。比如，TAM誘導MMP-9及其上游分子環(huán)氧合酶2(COX-2)在胃癌細胞中表達增加，進而通過COX-2/MMP-9依賴性方式促進胃癌細胞的遷移和侵襲[37]。

3.4.2幾丁質酶3樣蛋白1(CHI3L1) CHI3L1又稱YKL40，是一種分泌型糖蛋白，參與細胞增殖、血管新生、炎性反應等病理過程。據(jù)報道，血清CHI3L1水平升高與許多人類癌癥的預后不良有關。XAVIER等[38]發(fā)現(xiàn)CD68表達水平較高的腫瘤CHI3L1表達水平也較高，表明巨噬細胞的存在與CHI3L1的增加有關。CHEN等[39]研究證實，與M1巨噬細胞相比，M2巨噬細胞及其培養(yǎng)上清液中CHI3L1蛋白明顯上調。并且M2巨噬細胞分泌的CHI3L1通過與癌細胞膜上IL-13Rα2相互作用促進胃癌細胞的遷移、黏附和侵襲。具體來講，被CHI3L1激活的IL-13Rα2促使ERK1/2和JNK磷酸化，隨后磷酸化的ERK1/2和JNK導致激活蛋白1(AP-1)轉錄因子家族成員在細胞核中的招募，從而促進AP-1靶基因MMPs的表達，有利于胃癌轉移。此外，CHI3L1蛋白可以在胃癌患者的血清標本中檢測到，提示其可以作為轉移性胃癌的標志物。

4 結語和展望

TAM是胃癌腫瘤微環(huán)境中的重要組分，可影響胃癌的惡性生物學行為，在胃癌的發(fā)生和轉移中發(fā)揮關鍵作用。在腫瘤微環(huán)境中，TAM通過與胃癌細胞及其他各種細胞的相互串擾，分泌大量的炎癥因子、生長因子、趨化因子和蛋白酶，這些因子和酶在腫瘤生長、抑制凋亡、血管生成和淋巴轉移等方面起著積極作用。此外，檢測這些相關物質在胃癌患者中的表達水平有利于判斷胃癌的治療效果和預后。因此，深入了解TAM分泌的相關物質在胃癌中的作用有助于尋找治療胃癌的新思路。