肿瘤相关巨噬细胞(TAM)对肿瘤发生发展的影响

摘 要：实体肿瘤微环境一直处于复杂的慢性炎性状态中，其周围充满丰富的炎性介质、炎性细胞，以及调控紊乱的血管系统和蛋白水解酶类。肿瘤相关巨噬细胞 （tumor-associated macrophage，TAM）作为肿瘤相关炎症的主要参与者，它在促进肿瘤细胞增殖侵袭和迁移、新生血管形成以及产生免疫抑制等方面的功能对癌症的发生发展产生重要影响。因此针对TAM的深入研究具有重要的科学意义和临床价值，为肿瘤的治疗开辟新的思路和途径。

关键词：肿瘤相关巨噬细胞 肿瘤发生发展

The Effects of tumor Associated Macrophage （TAM） on Cancer Development

Wang Ren

（Railway Police College； Zhengzhou 450053； China）

Abstract： Solid tumor microenvironment is characterized by its passive inflammation conditions， with abundant mediators and inflammatory cells， disorderly vessels and Hydrolysis enzymes. As key regulators of cancer related inflammation， tumor associated macrophage （TAM） have great effects on tumor developments， such as promoting tumor growth， enhancing the invasion and metastases of malignant tumor cells， improving angiogenesis as well as immunosuppression. For this reason，intensive study of TAM will produce scientific significances and clinical values.

Keywords： TAM tumor development

早在一个世纪以前人们就已经注意到炎症与肿瘤发生发展的相关性，肿瘤相关巨噬细胞（tumor-associated macrophage，TAM）作为炎症与肿瘤相关性的重要调节者，在肿瘤微环境中表达生长因子和基质蛋白酶，抑制免疫应答等，参与肿瘤细胞的增殖、侵袭和转移过程，特别是与肿瘤血管和淋巴管的生成密切相关。因此ATM有可能成为肿瘤治疗的新靶点，在未来的肿瘤治疗中发挥重要作用。

一、巨噬细胞的异质性

血液中的单核细胞是不完全分化的细胞，它对外界环境的刺激极为敏感。当它从循环系统到达外周组织时，就迅速地从单核细胞分化为不同的成熟的巨噬细胞，承担特异的免疫功能。M-CSF对单核巨噬细胞的生存、生长和分化起到主要的调节作用，许多研究证实它对巨噬细胞的极化也有重要作用[1]。

根据巨噬细胞激活的Th细胞类型的不同分为两级，M1型和M2型[2]。单核巨噬细胞受INF-γ或病原微生物如LPS刺激分化成M1型巨噬细胞，它高表达IL-12和IL-23从而促进I型T细胞的应答[29]，活化的T细胞通过细胞毒来杀死病原微生物和肿瘤细胞；同时M1型巨噬细胞还能分泌大量的ROI；具有很强的抗原呈递能力[3]。总之，M1型巨噬细胞扮演着一个卫士的角色：它保护机体免受病原微生物的感染，与肿瘤进行斗争，分泌大量的炎症因子从而激活机体免疫应答。另外，单核巨噬细胞受IL-4、IL-13、免疫复合物或IL-10和糖皮质激素的刺激就会分化为M2型巨噬细胞，此型巨噬细胞的特点是IL-10高表达 、IL-12低表达、IL-1Ra和IL-1decoyR高表达，同时伴随CCL17和CCL22的分泌；甘露糖受体、清道夫受体和半乳糖受体高表达；抗原呈递能力较差但对创伤愈合有促进作用[4]。M2型巨噬细胞扮演着机体服务员的角色：它清除细胞和病原微生物的碎片；促进血管新生；促进创伤的修复和重建；值得注意的，M2型巨噬细胞还能通过控制免疫应答来限制M1型的功能；另外，M2型巨噬细胞还能有效抵御寄生虫的感染[4] [10]。

M1和M2数量间的失衡会导致许多病变：M1增多会引起慢性炎症相关疾病，而M2过多则会导致免疫抑制[5，6]。

之前提到的巨噬细胞的极化受M-CSF的影响，它对单核细胞的分化起至关重要的作用。Martinez等发现被M-CSF刺激的单核细胞与M1在转录组水平有很大的差异，而与M2在转录水平的差异却很小[7]。这与前人报道是吻合的，M1与M2特性刚好与被GM-CSF和M-CSF刺激分化的巨噬细胞的特性一致[8]。其它的一些因子如IL-10、IL-6、TGF-β和PGE2等，也能影响巨噬细胞向M2极化。

二、肿瘤相关巨噬细胞（TAM）

TAM起源于血液中的单核细胞，它们通过肿瘤细胞或间质细胞分泌的细胞因子招募至肿瘤处。趋化因子CCL2是已报道的参与招募过程的重要因子，在乳腺癌和前列腺癌中发现CCL2分泌水平与肿瘤组织中TAM的丰富程度呈正相关。TAM自身也可分泌CCL2的现象揭示了这一招募过程的放大效应，因此应用抗CCL2的抗体连接化疗药物已经被考虑作为一种癌症治疗手段[9]。其它一些招募单核细胞的趋化因子有CCL5、CCL7、CXCL8和CXCL12，同时也有一些具有招募能力的细胞因子如VEGF、PDGF和M-CSF。另外，单核细胞也可以被粘连蛋白、纤维蛋白原等一些蛋白分子吸引[10]。

被招募来的单核细胞在瘤体中的定位将影响其分化。比如，在肿瘤组织中，IL-10的浓度呈梯状分布，高浓度的IL-10能够刺激单核细胞向巨噬细胞而非树突细胞分化。所以，在乳腺癌和甲状腺状癌中，巨噬细胞基本分布于整个瘤体组织中，而树突细胞只分布于肿瘤组织的边缘[11-12]。

M2型的TAM基因表达谱正在被人们进行深入研究，近期研究结果显示M2型的TAM高表达M2的一些标志物如：CD163（M2型巨噬细胞表面标志物）、IgG的Fc段、C型凝集素结构域和热休克蛋白[13]。

在肿瘤微环境中，TAM通过影响肿瘤各方面的生物学特性来促进肿瘤发展。它分泌一些分子（如：EGF）来直接促进肿瘤细胞的生长，促进血管新生，协调天然免疫和获得性免疫，催化肿瘤外基质的降解和重建[14]。TAM还有另外一个特点是它偏好向肿瘤坏死部位聚集，特别是缺氧部位。这一特殊定位是由缺氧部位分泌的HIF-1依赖的分子（VEGF、CXCL12、CXCR4）诱导TAM向无血管的部位聚集。HIF-1α同样能介导髓系来源的细胞在缺氧组织处的炎症反应已被证实，同时研究发现HIF-1α在转录水平上受NF-κB的调节[15-16]。

通过生化研究发现转录因子NF-κB是TAM中调节癌症相关炎症的主要转录因子，在癌细胞里能观察到NF-κB的持续性激活，这一过程也许通过TAM或基质细胞分泌的细胞因子调节或自身基因突变引起的。NF-κB的持续激活改变了肿瘤细胞的生物学特性，包括更有活力的表型、许多生长信号通路的激活、对生长抑制性信号不敏感、对凋亡信号的抵抗、促进血管生成并发生浸润和转移。在由结肠炎引起的结肠癌小鼠模型中，髓系来源的单核细胞中IκB激酶处于失活状态，这为炎症细胞促进癌症发生方面提供了一个很好证据[17-18]。

另一方面，根据目前的研究晚期肿瘤的炎症是典型的慢性炎症，TAM往往由缺陷的和持续性的NF-κB的激活来产生不同的促炎信号（比如分泌细胞毒介质NO、TNF-α、IL-12）。这些因子表面看起来与TAM的促肿瘤功能有点相悖，然而这一矛盾也许反映了在肿瘤发展进程中微环境动力学的逐步改变。在肿瘤形成的早期，固有免疫占主导，一方面是激活获得性免疫不可或缺的条件，另一方面很可能促进肿瘤的发展[19]。到肿瘤发展的晚期，NF-κB通路调控产生的促炎因子已经不能满足和维持宿主的抗肿瘤免疫应答。有证据显示在晚期病人的TAM中，p50二聚体（NF-κB的负调控因子）高度聚集[4]。

三、TAM与免疫抑制

事实上，TAM有很强的免疫抑制功能，它不仅能通过分泌IL-10还能分泌一些细胞因子（CCL17、CCL22）来调节，这些因子优先吸引无细胞毒功能的T细胞如： Treg和Th2。同时，TAM能分泌CCL18，通过不知名的受体募集幼稚T细胞，诱导其无能[20-21]。

四、TAM促进肿瘤血管新生

肿瘤血管新生需要瘤细胞和基质细胞分泌的介质来诱导。TAM能分泌一些生长因子如VEGF、PDGF、TGF-β和FGF家族成员，而血管新生的能力取决于这些生长因子的数量和本身血管密度。TAM分泌的血管原因子胸苷磷酸化酶能促进内皮细胞的迁移，TAM同时还能分泌有助于血管新生的酶，如MMP-2、MMP-7、MMP-9、MMP-12和COX-2[22]。

根据之前所述，TAM偏好停留于肿瘤缺氧部位，缺氧加速这些细胞的促血管新生能力。低氧能诱导HIF-1、HIF-2和一些促血管新生的分子分泌[23]，如果将巨噬细胞中HIF-1敲除，巨噬细胞迁移能力减弱并且表现出细胞毒活性，这一现象表明HIF-1的重要性。低氧还能稳定地诱导CXCL12及其受体CXCR4的表达。TAM分泌的CCL2、CXCL8、CXCL1、CXCL13、CCL5也参与肿瘤血管新生[16， 24]。TAM也参与淋巴管新生，这个过程由VEGF-C、VEGF-D、VEGFR3介导，由TAM分泌淋巴内皮生长因子促进淋巴管生成[25]。

五、TAM促进肿瘤浸润和转移

转移无疑对肿瘤发展来说是个很重要的时期，当癌细胞获得了这项能力，它势必要脱离原位癌，侵入周围基质，通过血液和淋巴系统转移到远端种植和生长。鉴于这一过程的复杂性，具体机制还有待于更深入的研究，但是目前已有线索提示这一过程跟TAM分泌炎性细胞因子有关。肿瘤细胞与TAM间频繁的交流使其不断的浸润到周围组织，正如Dvorak所说“肿瘤是无法治愈的炎症”。[26]

TAM促进肿瘤转移一方面通过增强癌细胞的恶性程度实现，另一方面通过改变肿瘤微环境来加强癌细胞的移动能力。比如肿瘤细胞与巨噬细胞共培养后，能通过TAM分泌的TNF诱导的MMP来促进肿瘤转移。Giavazzi及其同事证明TAM能分泌IL-1β来促进黑色素瘤的转移。TAM可以分泌丰富的基质蛋白，一些蛋白酶比如丝氨酸蛋白酶，MMPs和组织蛋白酶，它们作用于细胞间的连接处，改变肿瘤外环境基质，破坏基底膜[27]。另外，TAM还能通过改变胶原密度，吸引白细胞和血细胞浸润重建肿瘤微环境[28]。

活体成像是目前一种比较好的研究肿瘤转移的方法，通过荧光标记细胞，Wyckoff和他的同事发现在乳腺肿瘤中，巨噬细胞先于恶性肿瘤细胞发生转移，进而帮助肿瘤细胞附着于血管表面、内渗来实现转移[29]。

六、总结

目前的许多实验和临床研究结果显示，肿瘤组织中的炎性细胞及其分泌的细胞因子更多的是促进肿瘤的发展而不是抗肿瘤作用，TAM作为一种关键的炎性细胞在肿瘤相关炎症中扮演极其重要的角色。它分泌多种细胞因子帮助癌细胞生长，促进新生血管生成，从而为癌细胞的浸润和转移创造条件，同时还能抑制获得性免疫行使功能。在未来的实验中，如果我们能在TAM的招募、生存、极化和功能行使方面的研究取得突破性进展，将为以TAM作为治疗靶点的癌症治疗提供有价值的参考。

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作者简介：王任，男，河南郑州人，铁道警官高等专科学校公共基础教研部 教师，理学硕士。