巨噬細胞極化在非小細胞肺癌發生發展及治療中的作用研究進展

葉育才，劉維英，鮑八虎，陳國榮，孫靜梓，胡澳燕

1 蘭州大學第一臨床醫學院，蘭州 730000；2 蘭州大學第一醫院呼吸與危重癥醫學科

肺癌是世界范圍內腫瘤相關死亡的首要原因，是我國病死率最高的惡性腫瘤，其中非小細胞肺癌（NSCLC）在肺癌中占80%~85%［1］。NSCLC的治療方法主要有手術切除、放療和化療、靶向治療、免疫治療等，但超半數的NSCLC患者確診時已進入晚期，往往錯失最佳治療時機。腫瘤微環境（TME）是一種復雜的局部組織狀態，由腫瘤細胞、先天性和適應性免疫細胞、成纖維細胞、非細胞成分及可溶性分子組成。TME中腫瘤細胞和免疫細胞間相互制衡，針對癌細胞代謝重編程，免疫細胞轉換代謝途徑，通過免疫代謝發揮抗腫瘤效力，控制腫瘤細胞存活和轉移。免疫細胞中巨噬細胞的極化對NSCLC發生具有重要影響，并在調節腫瘤進展方面起關鍵作用。腫瘤相關巨噬細胞（TAM）是TME內最豐富的免疫細胞之一，通過不同的表型執行廣泛功能。TAM由趨化因子配體CCL2與其受體CCR2相互作用募集進入腫瘤微環境，在不同刺激下可極化為功能不同表型，主要包括M1型和M2型兩類。M1型巨噬細胞活化是由干擾素-γ（IFN-γ）、腫瘤壞死因子α（TNF-α）和脂多糖（LPS）誘導，可釋放炎癥因子如TNF-α、IL-1β和IL-12，發揮免疫應答和抗腫瘤作用；M2型巨噬細胞由IL-4、IL-10和IL-13誘導而極化，促進腫瘤細胞增殖和侵襲［2］。根據激活分子的不同，M2型巨噬細胞又可分為M2a、M2b、M2c、M2d四種亞型［3］。在NSCLC形成早期，TAMs常表現為M1樣表型，但在NSCLC進展過程中，TAMs極化為M2樣表型，極化后會增加PD-L2表達導致免疫逃逸，隨即激活PD-1信號通路，促進腫瘤的發生發展［4］。現就巨噬細胞極化在NSCLC發生發展及治療中的作用研究進展綜述如下。

1 巨噬細胞極化相關信號通路在NSCLC發生發展中的作用

1.1 信號轉導和轉錄激活因子家族（STATs）信號通路 STATs在調節細胞生長、分化、存活和病原體抵抗中的發揮關鍵作用。在STAT家族中，STAT1、STAT3和STAT6參與巨噬細胞極化和極化信號傳遞，誘導巨噬細胞極化及功能分型，但發揮作用不同。STAT1可促使M1型TAMs活化。MARIA等［5］發現，長鏈非編碼RNA FENDRR過表達可激活STAT1通路，促使IFNγ誘導的M1型TAMs標志物表達增加，包括mRNA、IL1-β和TNF-α，引起巨噬細胞發生M1極化。而STAT3和STAT6則促使M2型TAMs活化。研究表明，STAT6在肺癌的CD11b+細胞中高表達，激活STAT6信號可促進IL-4分泌和M2型巨噬細胞極化，而IL-4又能激活STAT6信號，因此形成一個正反饋回路促進腫瘤細胞增殖［6］。ZHAO等［7］報道，膽汁酸反應性G蛋白偶聯受體（TGR5）可激活cAMP-STAT3/STAT6信號通路，之后將TAMs活化為致瘤性M2樣表型，進一步抑制CD8+T細胞誘導的抗腫瘤免疫反應，促進NSCLC的進展。另有研究發現，腫瘤內IL-6以旁分泌方式發揮作用，可通過STAT3信號通路，上調CD8+T細胞中的PD-1 mRNA表達，導致T細胞耗竭，從而產生免疫抑制的TME；此外，Rab37可誘導IL-6在巨噬細胞中以GTP酶依賴性方式促使TAMs向M2型極化，引起NSCLC發生惡性進展［8］。因此，STAT信號通路不同成員激活在腫瘤發生發展中可能存在截然不同的結果，需更多研究進一步證實。

1.2 PI3K/Akt信號通路 PI3K/Akt通路在糖原合成及細胞凋亡中起關鍵作用，同時亦是調節巨噬細胞極化過程中一條重要的信號通路，激活的PI3K/Akt途徑可促進巨噬細胞中的M2極化。研究發現，腫瘤組織和循環中的許多細胞因子可激活PI3K/Akt通路。ZHENG等［9］在NSCLC中大量表達的NADPH氧化酶4（NOX4）可誘導活性氧（ROS）介導PI3K/Akt信號通路，刺激CCL7、IL8、CSF-1、VEGF-C等細胞因子的產生和釋放，引起巨噬細胞M2極化，同時NOX4可進一步提高M2型巨噬細胞的JNK活性，表達并釋放HB-EGF，進一步促進NSCLC在體外的增殖。WU等［10］利用比較代謝組學結合生物化學和動物研究表明，NSCLC細胞可將琥珀酸釋放到腫瘤微環境中，并激活琥珀酸受體（SUCNR1）信號，SUCNR1進一步通過PI3K/Akt信號通路，誘導HIF-1α介導EMT來促進巨噬細胞M2極化和NSCLC轉移。PTEN是PI3K/Akt通路負調節因子，調節許多細胞過程，如細胞分化、增殖和遷移；此外，PTEN還與巨噬細胞中的M2極化有關。研究表明，缺氧NSCLC細胞衍生的細胞外囊泡中的miR-103a［11］、miR-21-5p［12］，可誘導PTEN水平降低，從而使Akt和STAT3活化，促進巨噬細胞M2極化，導致細胞增殖、存活和遷移率增加，促進肺癌的發展。另有研究表明，外泌體SNHG7通過招募cullin 4A（CUL4A），促進PTEN泛素化，進而激活PI3K/Akt通路，觸發巨噬細胞中的M2極化，同時增強LUAD細胞對多西紫杉醇的耐藥性［13］。

1.3 核因子-κB（NF-κB）信號通路 NF-κB是細胞內重要的核轉錄因子，可參與機體的炎癥反應和介導巨噬細胞極化。激活NF-κB信號通路的經典途徑需要NF-κB抑制蛋白α（I-κBα）的磷酸化、泛素化和降解。有研究表明，下調NOD2表達，可使I-κBα的磷酸化水平降低，抑制NF-κB通路，推動TAM從保護性M1表型到促腫瘤M2亞型的表型轉化，從而抑制先天免疫功能，促進NSCLC的免疫逃逸和耐藥性［14］。RAO等［15］發現，NSCLC衍生的外泌體可增強NLRP6表達，從而抑制I-κBα磷酸化，使NF-κB信號通路活性減弱，從而促進M2極化。然而另一項報道稱，NSCLC組織中CtBP1表達升高，可激活NF-κB信號通路，上調CCL2分泌，幫助TAM募集和M2極化，從而促進NSCLC的進展［16］。因此，在多數情況下，抑制NF-κB信號通路可促進M2型巨噬細胞表型，促進NSCLC進展和轉移。

1.4 MAPK信號通路 MAPK信號通路被細胞因子和激素激活后，對細胞的增殖、分化及凋亡產生巨大影響，且在腫瘤微環境中發揮重要作用，參與腫瘤細胞生長、遷移和侵襲過程。有研究發現，IL-17D在人類肺癌中高表達，IL-17D可通過p38/MAPK信號通路增加巨噬細胞極化和募集相關基因的表達［17］。EGFR突變是NSCLC起始和進展最常見的致癌驅動因素，CHEN等［18］發現，EGFR可通過MAPK/ERK和PI3K/Akt信號通路誘導ILT4過表達，ILT4可進一步誘導TAM的M2樣極化并損害T細胞反應來抑制腫瘤免疫，因此引發了EGFR介導的腫瘤免疫逃逸。

除上述常見的信號通路外，部分激素通路也被證明與M2型巨噬細胞的產生有關。有報道兒茶酚胺可通過腎上腺素能信號刺激巨噬細胞，導致M2極化表型，增加VEGF的產生和血管生成［19］。p53是一種重要的腫瘤抑制基因，與多數腫瘤相關，如肝癌、乳腺癌和食管癌。研究發現，雌二醇（E2）可通過增加DNA甲基轉移酶1（DNMT1）表達以增強TP53啟動子的甲基化，從而導致p53下調，引起下游CCL5和GDF15表達的改變，誘導TAMs向M2型極化，引起腫瘤微環境改變而導致肺癌的不良預后［20］。

2 巨噬細胞極化調控在NSCLC治療中的應用

在某些條件下，TAM表型可通過重新編程轉化為免疫興奮的抗腫瘤M1表型。因此，重塑TAM的表型已成為肺癌免疫治療中備受關注的關鍵策略。如奧希替尼除了可致NSCLC細胞的凋亡，同時可觸發肌醇必需酶（IRE1α）上調另一個EGFR家族成員HER3，如果使用奧希替尼與抗HER3抗體聯合治療，可刺激癌細胞中的cGAS產生cGAMP，激活巨噬細胞產生I型IFN和反式激活干擾素基因刺激物（STING）通路，將腫瘤相關巨噬細胞重新編程為M1表型，隨后啟動抗腫瘤免疫反應［21］。研究表明，二氫卟酚e6（Ce6）介導的光動力療法（PDT），可導致巨噬細胞的STING和NF-κB分子活化，將TAMs重塑為M1表型［22］。LI等［23］發現，下調DNA末端切除因子SAMHD1聯合放療可使巨噬細胞M1極化和CD8+T細胞浸潤，從而增強抗腫瘤免疫反應來抑制LUAD細胞生長。

另外，伊馬替尼可通過抑制STAT6磷酸化和核易位在體外阻止由IL-13或IL-4誘導的巨噬細胞M2樣極化，使細胞表面標志物CD206和M2樣基因（包括Arg1、Mgl2、Mrc1、CDH1和CCL2）表達減少，從而降低NSCLC的轉移能力［24］。因此，調節STAT1、STAT3和STAT6的表達來調整腫瘤微環境中的TAMs分型成為治療NSCLC一種新的免疫方法。

免疫療法是目前晚期肺癌患者常用的治療方法，但仍然存在局限性，一些針對巨噬細胞極化的輔助干預，如耗竭循環中的M2型巨噬細胞或增加M1型巨噬細胞可使免疫治療增效。研究發現，P2X7可能為免疫治療和誘導巨噬細胞極化聯合干預的新靶點，P2X7受體在多數免疫細胞及腫瘤細胞上有表達，P2X7通過激活STAT6/IRF4軸來促進TAM的M2樣極化。如果抑制或沉默P2X7可減少TAM的M2極化，減少腫瘤細胞增殖和血管生成，同時增加CD8+T細胞募集和活化，并可克服抗PD-1免疫療法和化療治療肺癌的耐藥性，因此，阻斷P2X7可能成為治療NSCLC的新目標［25］。另外，TANG等［26］發現，巨噬細胞中胱氨酸/谷氨酸反轉運蛋白（xCT）的缺失可抑制AKT/STAT6信號的激活，進一步減少TAM的M2型極化、招募更多CD8+T細胞，激活T細胞發揮殺傷腫瘤細胞的作用，將xCT抑制劑erastin與抗PDL1抗體聯合使用，小鼠的肺癌生長和進展受到抑制，表明在抑制肺癌進展方面更有效。有研究表明，抑制腫瘤細胞中組蛋白伴侶Asf1a表達可使TAMs向M1型極化，并增強T細胞活化，與抗PD-1免疫療法協同能顯著抑制LUAD腫瘤生長［27］。

此外，有些免疫抑制劑本身可引導巨噬細胞向M1極化。研究發現，Siglec-15 （S15）是一種新型免疫檢查點抑制劑，S15特異性單克隆抗體（S15-4E6A）可通過促進M1極化和抑制M2極化對S15陽性LUAD發揮雙重的抗腫瘤活性［28］。

綜上所述，NSCLC組織中TAMs浸潤顯著，TAMs在NSCLC生長、侵襲和轉移等過程中發揮重要作用。近年來，對TME和TAMs的研究日益增多，對TAMs發生M1與M2型極化的通路有了進一步認識，隨著相關研究的不斷深入，可能實現對TAMs極化的精準調控，TAMs極化的有效干預有望成為NSCLC治療的新靶點。