在腫瘤微環境下，腫瘤相關巨噬細胞作為極化的巨噬細胞 M2 表型，可促進腫瘤的進展并影響癌癥的預后。近年來，腫瘤相關巨噬細胞已成為研究的熱點。該綜述介紹了由腫瘤微環境決定的巨噬細胞極化狀態以及腫瘤相關巨噬細胞的募集，還重點關注了腫瘤相關巨噬細胞與腫瘤之間的相互作用，討論和總結了腫瘤相關巨噬細胞的多種靶向治療策略，旨在為將來開發這些新穎的有效抗癌治療方法提供參考。
引用本文： 謝玙玙, 段昕所. 腫瘤微環境下巨噬細胞的極化和靶向治療意義. 華西醫學, 2021, 36(5): 679-685. doi: 10.7507/1002-0179.202001027 復制
癌癥的治療不僅與腫瘤細胞的固有特性有關，而且與腫瘤微環境相關細胞有關[1]。巨噬細胞作為駐留在腫瘤微環境中主要的細胞之一，被稱為腫瘤相關巨噬細胞（tumor-associated macrophage，TAM），是大多數實體瘤中免疫浸潤的重要組成部分[2-3]。近年來，TAM 在腫瘤發生發展中的表型、動態變化、功能狀態和信號通路等已成為國內外學者研究的熱點，并且隨著 TAM 與惡性腫瘤之間關系的揭開，TAM 已成為癌癥診斷和預后預測的潛在生物標志物，以及潛在的癌癥治療靶標。下文將先概述巨噬細胞的極化和募集，并通過介紹 TAM 促進腫瘤發生發展、腫瘤轉移和血管新生以及抑制抗腫瘤免疫的作用，來探討巨噬細胞參與腫瘤發生發展的機制。最后，將重點討論以 TAM 為靶標的治療方法，這些治療策略的目標是減少、抑制或重新編程具有抗腫瘤活性的巨噬細胞，以逆轉通常在癌癥中觀察到的巨噬細胞的促腫瘤特性。通過以上論述，本文旨在為腫瘤發病機制和治療策略的研究提供更加有益的啟示。
1 巨噬細胞的極化
在腫瘤微環境下，巨噬細胞大致分為 3 類，包括源自單核細胞的 TAM、組織駐留巨噬細胞和源自髓樣的抑制細胞[4]。巨噬細胞以極化的方式參與腫瘤的免疫反應：經典激活的 M1 亞型和交替激活的 M2 亞型[5]。輔助性 T 細胞 1 細胞因子（如白細胞介素-12 和白細胞介素-18）或活化的 Toll 樣受體促進巨噬細胞向 M1 極化。M1 巨噬細胞參與輔助性 T 細胞 1 對病原體的反應。M1 巨噬細胞通過產生活性氧/活性氮和促炎細胞因子（如白細胞介素-1β、白細胞介素-6、腫瘤壞死因子-α）在先天宿主防御和殺死腫瘤細胞中發揮關鍵作用。因此，它們被認為是抗腫瘤或“良好”的巨噬細胞[6]。另一方面，巨噬細胞被輔助性 T 細胞 2 細胞因子（如白細胞介素-4、白細胞介素-10 和白細胞介素-13）誘導分化為 M2。M2 巨噬細胞對于輔助性 T 細胞 2 免疫應答至關重要（包括體液免疫、傷口愈合和組織重塑）。此外，M2 巨噬細胞產生抗炎細胞因子，例如白細胞介素-10、白細胞介素-13 和轉化生長因子-β，以促進腫瘤的發展。因此，它們被認為是促腫瘤或“壞”的巨噬細胞[7]。M2 巨噬細胞有 4 種表型代表，包括 M2a、M2b、M2c 和 M2d，而被腫瘤微環境中的生長因子和細胞因子激活的 M2 樣巨噬細胞被認為是具有免疫抑制作用和腫瘤性質的 M2d 亞型[8]。由于 TAM 在腫瘤進展期的表型具有調節性，因此在初期與 M1 巨噬細胞表型相似，在晚期與 M2 巨噬細胞表型相似[9]。此外，TAM 由于沒有產生促進腫瘤細胞增殖的物質，而是通過促進腫瘤的侵襲來增加細胞外基質和基底膜的降解，可見 TAM 的浸潤與腫瘤進展密切相關[10]。因此，近年來，試圖恢復巨噬細胞天然功能和控制抑制免疫反應的 TAM 治療策略蓬勃發展，操縱這些“士兵”的先天免疫系統，配合日益強大的免疫療法，釋放適應性免疫系統可能比任何一種方法都更有希望。
2 巨噬細胞的募集
在早期腫瘤病變期間，巨噬細胞通過腫瘤微環境內的多種分泌因子募集，并依次釋放促進腫瘤進展的幾種細胞因子、趨化因子和生長因子[11]。在肺中，活化的肺泡巨噬細胞釋放多種促炎細胞因子，包括腫瘤壞死因子-α、白細胞介素-1β、白細胞介素-6 以及白細胞介素-8 等，從而促進組織損傷和補充其他免疫細胞[12]。小細胞肺癌細胞顯示出高水平的單核細胞趨化蛋白 1，導致血液單核細胞向腫瘤的募集增加[13]。此外，癌癥基因 myc 擴增導致肺腺癌小鼠模型中腫瘤細胞的白細胞介素-23 和趨化因子配體 9 表達增加，從而導致淋巴細胞迅速減少，而巨噬細胞在腫瘤微環境逐漸被募集并激活[14]。當組織損傷無法解決時，慢性肝病導致肝纖維化和肝硬化，從而有利于肝細胞癌的發展[15]。在此情況下，常駐庫普弗細胞通過多種危險相關分子模式或病原體相關分子模式快速激活[16]，并隨后釋放各種促炎性細胞因子，例如白細胞介素-1β，這些因子促成肝損傷[17]，并分泌趨化因子，這些因子促進骨髓來源的單核細胞廣泛募集入肝臟，并分化為單核細胞衍生的巨噬細胞。在早期腫瘤病變期間，TAM 主要通過集落刺激因子-1、趨化因子配體 2、血管內皮生長因子和轉化生長因子-β 在肝細胞癌環境中募集，進而釋放出其他可促進癌癥進展的細胞因子、趨化因子和生長因子[18]。
此外，小膠質細胞作為腦部目前唯一發現的一類免疫細胞[19]，它被激活以響應早期的腫瘤刺激，如白細胞介素-6、轉化生長因子-β、前列腺素 E2、ATP 和微 RNA，從而導致多種細胞因子和生長因子等的釋放[20]。活化的小膠質細胞從靜止狀態轉變為變形蟲表型，隨后釋放出多種促進神經膠質瘤增殖和遷移的因子，包括應激誘導蛋白 1、表皮生長因子、轉化生長因子-β 及白細胞介素-1β，其調節進一步允許外周免疫細胞侵襲進入中樞神經[21-22]。而單核細胞衍生的補充大腦腫瘤免疫微環境中小膠質細胞池的巨噬細胞的募集部分由集落刺激因子-1、ATP、神經膠質細胞衍生的神經營養因子、巨噬細胞-集落刺激因子、趨化因子配體 2、趨化因子 C-X3-C 基元配體 1 介導，尤其是在低氧區域[21-27]。腫瘤分泌的趨化因子配體 2 信號通過 TAM 上表達的趨化因子配體 2 受體傳遞，并導致白細胞介素-6 釋放，從而促進神經膠質瘤細胞的侵襲[28]。據報道，除了大量分化的神經膠質瘤細胞外，神經膠質瘤干細胞駐留在膠質母細胞瘤血管周圍壁中，且對放射線和化學療法具有抗性[29]。神經膠質瘤干細胞通過產生化學吸引劑（例如骨膜素）來增強從外周吸收巨噬細胞[30]。招募的 TAM 可依次釋放轉化生長因子-β，產生基質金屬蛋白酶-9，促進神經膠質瘤干細胞侵襲，從而影響神經膠質瘤干細胞[31]。
3 巨噬細胞參與腫瘤發生發展的機制
巨噬細胞具有促進腫瘤生長和抑制腫瘤生長的雙重作用[32-33]。在腫瘤發展過程中，巨噬細胞呈現出不同表型，腫瘤微環境能促使巨噬細胞由 M1 型向 M2 型轉變。M2 型巨噬細胞即 TAM 在腫瘤發生發展過程中發揮極其重要的作用。下文將通過介紹 TAM 增強腫瘤細胞增殖、侵襲和轉移、刺激血管生成且抑制 T 細胞介導的抗腫瘤免疫反應的作用，來探討巨噬細胞參與腫瘤發生發展的機制。
3.1 TAM 促進腫瘤發生發展
TAM 不僅直接為癌癥發展提供結構支持，還可以通過分泌信號分子和細胞外囊泡參與腫瘤的發生[34]。例如，肝細胞癌中的 TAM 通過誘導肝細胞生長因子的表達來促進腫瘤的發展[35]。此外，TAM 分泌的趨化因子配體 8 通過降低子宮內膜癌中雌激素受體表達來促進腫瘤進展[36]。巨噬細胞還可以降低乳腺癌細胞中雌激素受體和孕激素受體的表達，從而增加尿激酶型纖溶酶原激活物受體和 Ki67 的表達。有研究顯示 TAM 與乳腺癌患者的預后不良有關[37]。在胰腺導管腺癌中，TAM 能分泌白細胞介素-1β，并阻止 15-羥前列腺素脫氫酶表達，與患者預后不良相關[38]。在許多癌癥中，例如肝癌、乳腺癌、腎細胞癌、霍奇金淋巴瘤和卵巢癌中，TAM 產生的集落刺激因子產量增加與癌癥的發展有關，但正常卵巢和乳房組織中也被發現存在集落刺激因子的低表達[39]。此外，越來越多的證據表明腫瘤干細胞與 TAM 的相互作用可促進腫瘤發生[40]。在肝細胞癌中，TAM 通過轉化生長因子-β 促進癌細胞的干細胞樣特性[41]。在膠質母細胞瘤中，腫瘤干細胞分泌的骨膜素從外周血中募集單核細胞衍生的巨噬細胞，以誘導 M2 型 TAM 并促進腫瘤惡性生長，而在三維工程設計的微環境中，卵巢腫瘤干細胞和 TAM 通過 Wnt 途徑相互作用，可相應地增強卵巢癌細胞的干樣特性和惡性表型[42]。
3.2 TAM 促進腫瘤轉移
TAM 中包含的某些分子物質對腫瘤的轉移起促進作用，TAM 浸潤釋放的細胞色素 P450 4A 與轉移前生態位形成及 M1 極化趨勢呈正相關[43]。TAM還可分泌顆粒蛋白將駐留的肝星狀細胞轉化為分泌周細胞的成肌纖維細胞，形成支持轉移性腫瘤生長的微環境[44]。內在膜蛋白具有促進和抑制腫瘤生長的雙重作用，巨噬細胞通過它的缺失以增加血管生成促進肺轉移[45]。凋亡性腫瘤細胞釋放的 1-磷酸鞘氨醇會刺激 TAM 分泌人脂質運載蛋白-2，從而促進腫瘤轉移[46]。在用白細胞介素-2/抗 CD40 免疫療法治療的腎細胞癌模型中，腫瘤微環境中 TAM 依賴性一氧化氮的表達是重要的分子讀出，對調節基質金屬蛋白酶活性和黏附分子的表達至關重要，且是抑制轉移過程的基礎[47]；TAM 的趨化因子配體 18 作用于其受體膜相關磷脂酰肌醇轉移蛋白 3，以促進乳腺癌轉移[48]。腫瘤細胞與 TAM 之間的正反饋作用可能導致腫瘤細胞分泌集落刺激因子-1，刺激 TAM 分泌表皮生長因子[49-50]。表皮生長因子通過破壞基質從而加速腫瘤的侵襲和轉移[51]。此外，腫瘤的轉移還與上皮-間質轉化密切相關。在胰腺癌中，TAM 通過激活 Toll 樣受體 4/白細胞介素-10 信號通路，降低 E-鈣黏蛋白的表達，進而增強上皮-間質轉化，促進腫瘤細胞擴散轉移[52-53]。而 TAM 通過分泌轉化生長因子-β 促進肝癌和大腸癌的癌細胞上皮-間質轉化，促進癌細胞轉移[54]。
3.3 TAM 促進血管新生
TAM 在腫瘤進展和侵襲中起重要作用，在血管生成中起關鍵作用[55-56]。在缺氧條件下，TAM 開始表達一系列轉錄因子，如缺氧誘導因子，這些轉錄因子調節一系列基因以促進血管生成，進而增加腫瘤細胞的侵襲。TAM 分泌促腫瘤血管生成因子和趨化因子，如血管內皮生長因子、腎上腺髓質素等，為腫瘤的血管生成提供了條件，誘導腫瘤血管新生[57]。此外，TAM 還可分泌其他因子，如幾丁質酶 3 樣蛋白 1、胸腺嘧啶磷酸化酶、基質金屬蛋白酶、尿激酶型纖溶酶原激活劑等，均在腫瘤的進展和侵襲中發揮重要作用[58-59]。目前，表達 Tie2 的單核細胞作為一種存在于人類外周血和腫瘤中的 TAM，已被發現在腫瘤血管生成和生長中發揮重要作用，對人類和小鼠子宮內膜異位癥病變、胰腺癌、卵巢癌和其他癌癥的研究已揭示了表達 Tie2 的單核細胞在血管生成中的作用[60-61]。
3.4 TAM 抑制抗腫瘤免疫
TAM 在腫瘤微環境中表達趨化因子和細胞因子，促進腫瘤微環境的免疫抑制[62-63]。例如，TAM 分泌趨化因子配體 5、趨化因子配體 22、趨化因子配體 20 等招募調節性 T 細胞，而 TAM 分泌細胞因子白細胞介素-10 和轉化生長因子-β 等，通過直接抑制效應 T 細胞或分泌免疫抑制因子而顯示出免疫抑制功能，促進腫瘤的發展；TAM 還可以抑制腫瘤浸潤自然殺傷細胞和 T 細胞的抗腫瘤活性，并通過骨髓來源的抑制性細胞、腫瘤相關樹突狀細胞和中性粒細胞協同促進免疫抑制腫瘤微環境[63-64]。而 T 細胞功能的抑制可能是由一氧化氮合酶、精氨酸酶等 TAM 分泌的特異性酶引起的[65-66]。此外，程序性死亡蛋白配體-1、程序性死亡蛋白-1 和細胞毒性 T 淋巴細胞相關蛋白 4 等 TAM 的表達可能會抑制 T 細胞、自然殺傷 T 細胞和自然殺傷細胞的細胞毒性功能，從而促進腫瘤的生長，例如在小鼠腫瘤模型以及人類結腸癌、乳腺癌中，M2 型巨噬細胞可以高表達程序性死亡蛋白-1，而程序性死亡蛋白-1 不僅抑制了 T 細胞的抗腫瘤功能，還抑制了巨噬細胞的吞噬功能，促進了腫瘤的生長[67]。
4 TAM 靶向治療前景
許多研究表明，TAM 有助于腫瘤進展，并且與實體瘤預后不良相關[68]。作為腫瘤進展的驅動因素，TAM 是有希望的治療靶點。目前正在開發的巨噬細胞靶向治療的方法包括：① 抑制單核/巨噬細胞的招募；② 消耗巨噬細胞；③ 激活巨噬細胞的抗腫瘤功能；④ 其他療法。
4.1 抑制單核/巨噬細胞的招募
TAM 是來源于循環的單核細胞前體，因此抑制單核細胞募集進入腫瘤組織是靶向 TAM 的一種策略。趨化因子配體 2 在腫瘤中單核細胞的募集和定位中起重要作用。靶向趨化因子配體 2 和趨化因子配體 2 受體有望用于限制單核細胞浸潤和 TAM 產生。在小鼠胰腺癌模型中，趨化因子配體 2 受體拮抗劑阻斷了來自骨髓的趨化因子配體 2 受體陽性單核細胞動員進入腫瘤，其對單核細胞募集的抑制作用進一步限制了 TAM 的產生，并導致腫瘤生長和轉移受到抑制[69]。此外，已發現抗趨化因子配體 2 單克隆抗體 carlumab 可以預防小鼠模型中幾種癌癥的發展[70]。研究表明，抑制 mac-1（CD11b/CD18）也可以通過減少髓樣細胞募集來增強腫瘤對放射的反應，從而減弱鱗狀細胞癌的生長[71]。在小鼠肺腺癌模型中，成纖維細胞生長因子受體酪氨酸激酶家族抑制劑 AZD4547 可阻斷成纖維細胞生長因子受體，顯示出強大的 TAM 消除和腫瘤消退作用，使該受體成為潛在的治療靶點[72]。另外，靶向其他重要分子以募集癌癥中的單核細胞/巨噬細胞，即 6-羥基多巴胺兒茶酚胺和補體成分如 C5a，在癌癥治療中也很有前景[73-74]。
4.2 減少或清除 TAM
目前，減少或清除 TAM 的方法有許多。首先，可通過阻斷酪氨酸激酶受體集落刺激因子-1 受體來耗盡 TAM，例如，在臨床前乳腺癌模型中，抗小鼠集落刺激因子-1 受體抗體可耗盡巨噬細胞[75]。此外，能夠穿透血腦屏障的集落刺激因子-1 受體小分子拮抗劑也可以減少 TAM，例如，在神經膠質瘤小鼠模型中，PLX3397（pexidartinib）與減少腫瘤相關的小膠質細胞和膠質母細胞瘤的侵襲有關[76]。在卵巢癌模型中，GW2580 誘導了腹水和浸潤性巨噬細胞數量的減少[77]。其次，研究發現，化學療法或免疫檢查點抑制劑應用于阻斷集落刺激因子-1/集落刺激因子-1 受體的過程中可以提升其抗腫瘤效率，例如，抗集落刺激因子-1 受體與多西他賽（微管穩定劑）的組合在小鼠上皮性卵巢癌模型中顯示出 TAM 耗竭，與多西他賽的抗腫瘤作用相關[78]。然后，應用氯磷酸鹽可以清除 TAM，能夠消除腫瘤的有氧糖酵解和使缺氧、需氧的腫瘤細胞表達程序性死亡蛋白配體-1 顯著增加，腫瘤中 T 細胞浸潤增加，從而使原本對程序性死亡蛋白配體-1 抗體不反應的非小細胞肺癌患者產生明顯的抗腫瘤反應[79]。最后，具有抗腫瘤作用的四氫異喹啉生物堿曲貝替定，可用于治療晚期組織肉瘤和復發性卵巢癌，并被發現可導致循環單核細胞和 TAM 的部分耗竭[80]。
4.3 重新編程
由于表面標記或信號分子的靶向作用或代謝的改變，TAM 可以被重新編程為具有殺腫瘤性的表型，以恢復其抗腫瘤特性[81]。TAM 的幾種表面標志物可以通過將 TAM 重編程為 M1 型巨噬細胞以增加腫瘤的免疫原性，從而有針對性地切換其表型如清道夫受體、膠原結構樣巨噬細胞受體、Toll 樣受體、CD40 或趨化因子配體 5 受體[82-85]。例如，在乳腺癌、結腸癌以及黑素瘤模型中膠原結構樣巨噬細胞受體單克隆抗體具有抗腫瘤活性，Toll 樣受體或 CD40 的特異性配體也可以激活 M1 型巨噬細胞，例如激活核轉錄因子-κB 途徑的 Toll 樣受體 3 激動劑 Poly（I∶C），導致促炎性 M1 極化并產生Ⅰ型干擾素達到抗腫瘤的目的[86]。TAM 還可以通過涉及抗炎反應的特定途徑如信號傳導與轉錄激活因子 3 或信號傳導與轉錄激活因子 6 來靶向修飾 TAM 的 M2 特征，例如，微管穩定劑（如紫杉醇）可通過抑制信號傳導與轉錄激活因子 3 磷酸化來促進骨髓來源的抑制性細胞極化為具有 M1 型的巨噬細胞，從而靶向抗腫瘤[87]。2019 年的一項體外研究表明，包裝在長循環脂質體內并與抗 CD163 抗體偶聯的硬脂酸抑制人 M2 型巨噬細胞中，信號傳導與轉錄激活因子 3 的激活及其白細胞介素-10 誘導的基因表達可達到抗腫瘤的目的[88]。同樣，信號傳導與轉錄激活因子 6 是被白細胞介素-13 激活并參與 M2 極化的主要信號轉導子之一，可以被不同的合成分子（AS1517499、TMC-264、A771726）抑制，從而導致腫瘤的生長受到抑制[89]。
調節巨噬細胞線粒體功能是激活 TAM 重編程的另一種方法。實際上，通過抑制缺氧條件下核呼吸因子 1 的降解可避免丙酮酸脫氫酶編碼基因下調，從而促進 TAM 的 M1 極化[90]。有研究已確定了新的藥物靶標，如纖維肉瘤小鼠模型中參與調節髓樣細胞生長和凋亡的基因 Gadd45b 缺失可使 TAM 的促炎功能激活和腫瘤內免疫浸潤[91]。此外，干擾血管生成素家族分子也可能是重編程非小細胞肺癌中 TAM 極化的有效策略[92]。而鈣調蛋白依賴性蛋白激酶激酶 2 被定義為新的髓樣選擇性檢查點，可被阻斷以促進腫瘤微環境中免疫細胞的重編程[93]。
4.4 其他療法
自噬是一種自然調節和保存的細胞自我保護機制，其特征是雙膜囊泡消除了不必要或功能異常的細胞質成分[94]。研究表明，自噬通過活性氧/細胞外調節蛋白激酶和哺乳動物雷帕霉素靶蛋白信號通路抑制了異丙腎上腺素誘導的 M2 巨噬細胞極化，提示靶標自噬可能通過調節 M2 巨噬細胞極化來決定腫瘤治療的結果[95]。TAM 上的程序性死亡蛋白配體-1 和程序性死亡蛋白-1 表達可誘導 T 細胞衰竭，并可能限制 T 細胞相關免疫療法在實體瘤中的功效[96]。因此，程序性死亡蛋白配體-1 抗體對 TAM 的抑制可能有助于 T 細胞介導的免疫治療。
5 結語
巨噬細胞是傳統的先天免疫細胞，在清除病原體和維持組織穩態方面發揮著關鍵作用。越來越多的證據表明巨噬細胞會影響癌癥的進程。M1 型巨噬細胞激活免疫系統，抑制腫瘤生長、轉移和擴散。而 M2 型巨噬細胞抑制免疫系統促進腫瘤的發展。在腫瘤微環境中，TAM 被認為是極化的 M2 表型，它是腫瘤微環境的重要組成部分。TAM 的靶向可能被用作一種潛在的治療策略。目前，巨噬細胞子集重編程的潛力才剛被發掘。將 TAM 重新誘導成穩態激活狀態并控制免疫抑制亞群的募集，而不是耗盡它們，或許可以增強抗腫瘤免疫力。這些新穎的治療途徑將為開發有效的抗癌治療方法帶來希望。雖然當前 TAM 相關治療策略的臨床應用仍然非常有限，但 TAM 靶向治療未來可能成為減少腫瘤轉移和改善預后的一種策略。
癌癥的治療不僅與腫瘤細胞的固有特性有關，而且與腫瘤微環境相關細胞有關[1]。巨噬細胞作為駐留在腫瘤微環境中主要的細胞之一，被稱為腫瘤相關巨噬細胞（tumor-associated macrophage，TAM），是大多數實體瘤中免疫浸潤的重要組成部分[2-3]。近年來，TAM 在腫瘤發生發展中的表型、動態變化、功能狀態和信號通路等已成為國內外學者研究的熱點，并且隨著 TAM 與惡性腫瘤之間關系的揭開，TAM 已成為癌癥診斷和預后預測的潛在生物標志物，以及潛在的癌癥治療靶標。下文將先概述巨噬細胞的極化和募集，并通過介紹 TAM 促進腫瘤發生發展、腫瘤轉移和血管新生以及抑制抗腫瘤免疫的作用，來探討巨噬細胞參與腫瘤發生發展的機制。最后，將重點討論以 TAM 為靶標的治療方法，這些治療策略的目標是減少、抑制或重新編程具有抗腫瘤活性的巨噬細胞，以逆轉通常在癌癥中觀察到的巨噬細胞的促腫瘤特性。通過以上論述，本文旨在為腫瘤發病機制和治療策略的研究提供更加有益的啟示。
1 巨噬細胞的極化
在腫瘤微環境下，巨噬細胞大致分為 3 類，包括源自單核細胞的 TAM、組織駐留巨噬細胞和源自髓樣的抑制細胞[4]。巨噬細胞以極化的方式參與腫瘤的免疫反應：經典激活的 M1 亞型和交替激活的 M2 亞型[5]。輔助性 T 細胞 1 細胞因子（如白細胞介素-12 和白細胞介素-18）或活化的 Toll 樣受體促進巨噬細胞向 M1 極化。M1 巨噬細胞參與輔助性 T 細胞 1 對病原體的反應。M1 巨噬細胞通過產生活性氧/活性氮和促炎細胞因子（如白細胞介素-1β、白細胞介素-6、腫瘤壞死因子-α）在先天宿主防御和殺死腫瘤細胞中發揮關鍵作用。因此，它們被認為是抗腫瘤或“良好”的巨噬細胞[6]。另一方面，巨噬細胞被輔助性 T 細胞 2 細胞因子（如白細胞介素-4、白細胞介素-10 和白細胞介素-13）誘導分化為 M2。M2 巨噬細胞對于輔助性 T 細胞 2 免疫應答至關重要（包括體液免疫、傷口愈合和組織重塑）。此外，M2 巨噬細胞產生抗炎細胞因子，例如白細胞介素-10、白細胞介素-13 和轉化生長因子-β，以促進腫瘤的發展。因此，它們被認為是促腫瘤或“壞”的巨噬細胞[7]。M2 巨噬細胞有 4 種表型代表，包括 M2a、M2b、M2c 和 M2d，而被腫瘤微環境中的生長因子和細胞因子激活的 M2 樣巨噬細胞被認為是具有免疫抑制作用和腫瘤性質的 M2d 亞型[8]。由于 TAM 在腫瘤進展期的表型具有調節性，因此在初期與 M1 巨噬細胞表型相似，在晚期與 M2 巨噬細胞表型相似[9]。此外，TAM 由于沒有產生促進腫瘤細胞增殖的物質，而是通過促進腫瘤的侵襲來增加細胞外基質和基底膜的降解，可見 TAM 的浸潤與腫瘤進展密切相關[10]。因此，近年來，試圖恢復巨噬細胞天然功能和控制抑制免疫反應的 TAM 治療策略蓬勃發展，操縱這些“士兵”的先天免疫系統，配合日益強大的免疫療法，釋放適應性免疫系統可能比任何一種方法都更有希望。
2 巨噬細胞的募集
在早期腫瘤病變期間，巨噬細胞通過腫瘤微環境內的多種分泌因子募集，并依次釋放促進腫瘤進展的幾種細胞因子、趨化因子和生長因子[11]。在肺中，活化的肺泡巨噬細胞釋放多種促炎細胞因子，包括腫瘤壞死因子-α、白細胞介素-1β、白細胞介素-6 以及白細胞介素-8 等，從而促進組織損傷和補充其他免疫細胞[12]。小細胞肺癌細胞顯示出高水平的單核細胞趨化蛋白 1，導致血液單核細胞向腫瘤的募集增加[13]。此外，癌癥基因 myc 擴增導致肺腺癌小鼠模型中腫瘤細胞的白細胞介素-23 和趨化因子配體 9 表達增加，從而導致淋巴細胞迅速減少，而巨噬細胞在腫瘤微環境逐漸被募集并激活[14]。當組織損傷無法解決時，慢性肝病導致肝纖維化和肝硬化，從而有利于肝細胞癌的發展[15]。在此情況下，常駐庫普弗細胞通過多種危險相關分子模式或病原體相關分子模式快速激活[16]，并隨后釋放各種促炎性細胞因子，例如白細胞介素-1β，這些因子促成肝損傷[17]，并分泌趨化因子，這些因子促進骨髓來源的單核細胞廣泛募集入肝臟，并分化為單核細胞衍生的巨噬細胞。在早期腫瘤病變期間，TAM 主要通過集落刺激因子-1、趨化因子配體 2、血管內皮生長因子和轉化生長因子-β 在肝細胞癌環境中募集，進而釋放出其他可促進癌癥進展的細胞因子、趨化因子和生長因子[18]。
此外，小膠質細胞作為腦部目前唯一發現的一類免疫細胞[19]，它被激活以響應早期的腫瘤刺激，如白細胞介素-6、轉化生長因子-β、前列腺素 E2、ATP 和微 RNA，從而導致多種細胞因子和生長因子等的釋放[20]。活化的小膠質細胞從靜止狀態轉變為變形蟲表型，隨后釋放出多種促進神經膠質瘤增殖和遷移的因子，包括應激誘導蛋白 1、表皮生長因子、轉化生長因子-β 及白細胞介素-1β，其調節進一步允許外周免疫細胞侵襲進入中樞神經[21-22]。而單核細胞衍生的補充大腦腫瘤免疫微環境中小膠質細胞池的巨噬細胞的募集部分由集落刺激因子-1、ATP、神經膠質細胞衍生的神經營養因子、巨噬細胞-集落刺激因子、趨化因子配體 2、趨化因子 C-X3-C 基元配體 1 介導，尤其是在低氧區域[21-27]。腫瘤分泌的趨化因子配體 2 信號通過 TAM 上表達的趨化因子配體 2 受體傳遞，并導致白細胞介素-6 釋放，從而促進神經膠質瘤細胞的侵襲[28]。據報道，除了大量分化的神經膠質瘤細胞外，神經膠質瘤干細胞駐留在膠質母細胞瘤血管周圍壁中，且對放射線和化學療法具有抗性[29]。神經膠質瘤干細胞通過產生化學吸引劑（例如骨膜素）來增強從外周吸收巨噬細胞[30]。招募的 TAM 可依次釋放轉化生長因子-β，產生基質金屬蛋白酶-9，促進神經膠質瘤干細胞侵襲，從而影響神經膠質瘤干細胞[31]。
3 巨噬細胞參與腫瘤發生發展的機制
巨噬細胞具有促進腫瘤生長和抑制腫瘤生長的雙重作用[32-33]。在腫瘤發展過程中，巨噬細胞呈現出不同表型，腫瘤微環境能促使巨噬細胞由 M1 型向 M2 型轉變。M2 型巨噬細胞即 TAM 在腫瘤發生發展過程中發揮極其重要的作用。下文將通過介紹 TAM 增強腫瘤細胞增殖、侵襲和轉移、刺激血管生成且抑制 T 細胞介導的抗腫瘤免疫反應的作用，來探討巨噬細胞參與腫瘤發生發展的機制。
3.1 TAM 促進腫瘤發生發展
TAM 不僅直接為癌癥發展提供結構支持，還可以通過分泌信號分子和細胞外囊泡參與腫瘤的發生[34]。例如，肝細胞癌中的 TAM 通過誘導肝細胞生長因子的表達來促進腫瘤的發展[35]。此外，TAM 分泌的趨化因子配體 8 通過降低子宮內膜癌中雌激素受體表達來促進腫瘤進展[36]。巨噬細胞還可以降低乳腺癌細胞中雌激素受體和孕激素受體的表達，從而增加尿激酶型纖溶酶原激活物受體和 Ki67 的表達。有研究顯示 TAM 與乳腺癌患者的預后不良有關[37]。在胰腺導管腺癌中，TAM 能分泌白細胞介素-1β，并阻止 15-羥前列腺素脫氫酶表達，與患者預后不良相關[38]。在許多癌癥中，例如肝癌、乳腺癌、腎細胞癌、霍奇金淋巴瘤和卵巢癌中，TAM 產生的集落刺激因子產量增加與癌癥的發展有關，但正常卵巢和乳房組織中也被發現存在集落刺激因子的低表達[39]。此外，越來越多的證據表明腫瘤干細胞與 TAM 的相互作用可促進腫瘤發生[40]。在肝細胞癌中，TAM 通過轉化生長因子-β 促進癌細胞的干細胞樣特性[41]。在膠質母細胞瘤中，腫瘤干細胞分泌的骨膜素從外周血中募集單核細胞衍生的巨噬細胞，以誘導 M2 型 TAM 并促進腫瘤惡性生長，而在三維工程設計的微環境中，卵巢腫瘤干細胞和 TAM 通過 Wnt 途徑相互作用，可相應地增強卵巢癌細胞的干樣特性和惡性表型[42]。
3.2 TAM 促進腫瘤轉移
TAM 中包含的某些分子物質對腫瘤的轉移起促進作用，TAM 浸潤釋放的細胞色素 P450 4A 與轉移前生態位形成及 M1 極化趨勢呈正相關[43]。TAM還可分泌顆粒蛋白將駐留的肝星狀細胞轉化為分泌周細胞的成肌纖維細胞，形成支持轉移性腫瘤生長的微環境[44]。內在膜蛋白具有促進和抑制腫瘤生長的雙重作用，巨噬細胞通過它的缺失以增加血管生成促進肺轉移[45]。凋亡性腫瘤細胞釋放的 1-磷酸鞘氨醇會刺激 TAM 分泌人脂質運載蛋白-2，從而促進腫瘤轉移[46]。在用白細胞介素-2/抗 CD40 免疫療法治療的腎細胞癌模型中，腫瘤微環境中 TAM 依賴性一氧化氮的表達是重要的分子讀出，對調節基質金屬蛋白酶活性和黏附分子的表達至關重要，且是抑制轉移過程的基礎[47]；TAM 的趨化因子配體 18 作用于其受體膜相關磷脂酰肌醇轉移蛋白 3，以促進乳腺癌轉移[48]。腫瘤細胞與 TAM 之間的正反饋作用可能導致腫瘤細胞分泌集落刺激因子-1，刺激 TAM 分泌表皮生長因子[49-50]。表皮生長因子通過破壞基質從而加速腫瘤的侵襲和轉移[51]。此外，腫瘤的轉移還與上皮-間質轉化密切相關。在胰腺癌中，TAM 通過激活 Toll 樣受體 4/白細胞介素-10 信號通路，降低 E-鈣黏蛋白的表達，進而增強上皮-間質轉化，促進腫瘤細胞擴散轉移[52-53]。而 TAM 通過分泌轉化生長因子-β 促進肝癌和大腸癌的癌細胞上皮-間質轉化，促進癌細胞轉移[54]。
3.3 TAM 促進血管新生
TAM 在腫瘤進展和侵襲中起重要作用，在血管生成中起關鍵作用[55-56]。在缺氧條件下，TAM 開始表達一系列轉錄因子，如缺氧誘導因子，這些轉錄因子調節一系列基因以促進血管生成，進而增加腫瘤細胞的侵襲。TAM 分泌促腫瘤血管生成因子和趨化因子，如血管內皮生長因子、腎上腺髓質素等，為腫瘤的血管生成提供了條件，誘導腫瘤血管新生[57]。此外，TAM 還可分泌其他因子，如幾丁質酶 3 樣蛋白 1、胸腺嘧啶磷酸化酶、基質金屬蛋白酶、尿激酶型纖溶酶原激活劑等，均在腫瘤的進展和侵襲中發揮重要作用[58-59]。目前，表達 Tie2 的單核細胞作為一種存在于人類外周血和腫瘤中的 TAM，已被發現在腫瘤血管生成和生長中發揮重要作用，對人類和小鼠子宮內膜異位癥病變、胰腺癌、卵巢癌和其他癌癥的研究已揭示了表達 Tie2 的單核細胞在血管生成中的作用[60-61]。
3.4 TAM 抑制抗腫瘤免疫
TAM 在腫瘤微環境中表達趨化因子和細胞因子，促進腫瘤微環境的免疫抑制[62-63]。例如，TAM 分泌趨化因子配體 5、趨化因子配體 22、趨化因子配體 20 等招募調節性 T 細胞，而 TAM 分泌細胞因子白細胞介素-10 和轉化生長因子-β 等，通過直接抑制效應 T 細胞或分泌免疫抑制因子而顯示出免疫抑制功能，促進腫瘤的發展；TAM 還可以抑制腫瘤浸潤自然殺傷細胞和 T 細胞的抗腫瘤活性，并通過骨髓來源的抑制性細胞、腫瘤相關樹突狀細胞和中性粒細胞協同促進免疫抑制腫瘤微環境[63-64]。而 T 細胞功能的抑制可能是由一氧化氮合酶、精氨酸酶等 TAM 分泌的特異性酶引起的[65-66]。此外，程序性死亡蛋白配體-1、程序性死亡蛋白-1 和細胞毒性 T 淋巴細胞相關蛋白 4 等 TAM 的表達可能會抑制 T 細胞、自然殺傷 T 細胞和自然殺傷細胞的細胞毒性功能，從而促進腫瘤的生長，例如在小鼠腫瘤模型以及人類結腸癌、乳腺癌中，M2 型巨噬細胞可以高表達程序性死亡蛋白-1，而程序性死亡蛋白-1 不僅抑制了 T 細胞的抗腫瘤功能，還抑制了巨噬細胞的吞噬功能，促進了腫瘤的生長[67]。
4 TAM 靶向治療前景
許多研究表明，TAM 有助于腫瘤進展，并且與實體瘤預后不良相關[68]。作為腫瘤進展的驅動因素，TAM 是有希望的治療靶點。目前正在開發的巨噬細胞靶向治療的方法包括：① 抑制單核/巨噬細胞的招募；② 消耗巨噬細胞；③ 激活巨噬細胞的抗腫瘤功能；④ 其他療法。
4.1 抑制單核/巨噬細胞的招募
TAM 是來源于循環的單核細胞前體，因此抑制單核細胞募集進入腫瘤組織是靶向 TAM 的一種策略。趨化因子配體 2 在腫瘤中單核細胞的募集和定位中起重要作用。靶向趨化因子配體 2 和趨化因子配體 2 受體有望用于限制單核細胞浸潤和 TAM 產生。在小鼠胰腺癌模型中，趨化因子配體 2 受體拮抗劑阻斷了來自骨髓的趨化因子配體 2 受體陽性單核細胞動員進入腫瘤，其對單核細胞募集的抑制作用進一步限制了 TAM 的產生，并導致腫瘤生長和轉移受到抑制[69]。此外，已發現抗趨化因子配體 2 單克隆抗體 carlumab 可以預防小鼠模型中幾種癌癥的發展[70]。研究表明，抑制 mac-1（CD11b/CD18）也可以通過減少髓樣細胞募集來增強腫瘤對放射的反應，從而減弱鱗狀細胞癌的生長[71]。在小鼠肺腺癌模型中，成纖維細胞生長因子受體酪氨酸激酶家族抑制劑 AZD4547 可阻斷成纖維細胞生長因子受體，顯示出強大的 TAM 消除和腫瘤消退作用，使該受體成為潛在的治療靶點[72]。另外，靶向其他重要分子以募集癌癥中的單核細胞/巨噬細胞，即 6-羥基多巴胺兒茶酚胺和補體成分如 C5a，在癌癥治療中也很有前景[73-74]。
4.2 減少或清除 TAM
目前，減少或清除 TAM 的方法有許多。首先，可通過阻斷酪氨酸激酶受體集落刺激因子-1 受體來耗盡 TAM，例如，在臨床前乳腺癌模型中，抗小鼠集落刺激因子-1 受體抗體可耗盡巨噬細胞[75]。此外，能夠穿透血腦屏障的集落刺激因子-1 受體小分子拮抗劑也可以減少 TAM，例如，在神經膠質瘤小鼠模型中，PLX3397（pexidartinib）與減少腫瘤相關的小膠質細胞和膠質母細胞瘤的侵襲有關[76]。在卵巢癌模型中，GW2580 誘導了腹水和浸潤性巨噬細胞數量的減少[77]。其次，研究發現，化學療法或免疫檢查點抑制劑應用于阻斷集落刺激因子-1/集落刺激因子-1 受體的過程中可以提升其抗腫瘤效率，例如，抗集落刺激因子-1 受體與多西他賽（微管穩定劑）的組合在小鼠上皮性卵巢癌模型中顯示出 TAM 耗竭，與多西他賽的抗腫瘤作用相關[78]。然后，應用氯磷酸鹽可以清除 TAM，能夠消除腫瘤的有氧糖酵解和使缺氧、需氧的腫瘤細胞表達程序性死亡蛋白配體-1 顯著增加，腫瘤中 T 細胞浸潤增加，從而使原本對程序性死亡蛋白配體-1 抗體不反應的非小細胞肺癌患者產生明顯的抗腫瘤反應[79]。最后，具有抗腫瘤作用的四氫異喹啉生物堿曲貝替定，可用于治療晚期組織肉瘤和復發性卵巢癌，并被發現可導致循環單核細胞和 TAM 的部分耗竭[80]。
4.3 重新編程
由于表面標記或信號分子的靶向作用或代謝的改變，TAM 可以被重新編程為具有殺腫瘤性的表型，以恢復其抗腫瘤特性[81]。TAM 的幾種表面標志物可以通過將 TAM 重編程為 M1 型巨噬細胞以增加腫瘤的免疫原性，從而有針對性地切換其表型如清道夫受體、膠原結構樣巨噬細胞受體、Toll 樣受體、CD40 或趨化因子配體 5 受體[82-85]。例如，在乳腺癌、結腸癌以及黑素瘤模型中膠原結構樣巨噬細胞受體單克隆抗體具有抗腫瘤活性，Toll 樣受體或 CD40 的特異性配體也可以激活 M1 型巨噬細胞，例如激活核轉錄因子-κB 途徑的 Toll 樣受體 3 激動劑 Poly（I∶C），導致促炎性 M1 極化并產生Ⅰ型干擾素達到抗腫瘤的目的[86]。TAM 還可以通過涉及抗炎反應的特定途徑如信號傳導與轉錄激活因子 3 或信號傳導與轉錄激活因子 6 來靶向修飾 TAM 的 M2 特征，例如，微管穩定劑（如紫杉醇）可通過抑制信號傳導與轉錄激活因子 3 磷酸化來促進骨髓來源的抑制性細胞極化為具有 M1 型的巨噬細胞，從而靶向抗腫瘤[87]。2019 年的一項體外研究表明，包裝在長循環脂質體內并與抗 CD163 抗體偶聯的硬脂酸抑制人 M2 型巨噬細胞中，信號傳導與轉錄激活因子 3 的激活及其白細胞介素-10 誘導的基因表達可達到抗腫瘤的目的[88]。同樣，信號傳導與轉錄激活因子 6 是被白細胞介素-13 激活并參與 M2 極化的主要信號轉導子之一，可以被不同的合成分子（AS1517499、TMC-264、A771726）抑制，從而導致腫瘤的生長受到抑制[89]。
調節巨噬細胞線粒體功能是激活 TAM 重編程的另一種方法。實際上，通過抑制缺氧條件下核呼吸因子 1 的降解可避免丙酮酸脫氫酶編碼基因下調，從而促進 TAM 的 M1 極化[90]。有研究已確定了新的藥物靶標，如纖維肉瘤小鼠模型中參與調節髓樣細胞生長和凋亡的基因 Gadd45b 缺失可使 TAM 的促炎功能激活和腫瘤內免疫浸潤[91]。此外，干擾血管生成素家族分子也可能是重編程非小細胞肺癌中 TAM 極化的有效策略[92]。而鈣調蛋白依賴性蛋白激酶激酶 2 被定義為新的髓樣選擇性檢查點，可被阻斷以促進腫瘤微環境中免疫細胞的重編程[93]。
4.4 其他療法
自噬是一種自然調節和保存的細胞自我保護機制，其特征是雙膜囊泡消除了不必要或功能異常的細胞質成分[94]。研究表明，自噬通過活性氧/細胞外調節蛋白激酶和哺乳動物雷帕霉素靶蛋白信號通路抑制了異丙腎上腺素誘導的 M2 巨噬細胞極化，提示靶標自噬可能通過調節 M2 巨噬細胞極化來決定腫瘤治療的結果[95]。TAM 上的程序性死亡蛋白配體-1 和程序性死亡蛋白-1 表達可誘導 T 細胞衰竭，并可能限制 T 細胞相關免疫療法在實體瘤中的功效[96]。因此，程序性死亡蛋白配體-1 抗體對 TAM 的抑制可能有助于 T 細胞介導的免疫治療。
5 結語
巨噬細胞是傳統的先天免疫細胞，在清除病原體和維持組織穩態方面發揮著關鍵作用。越來越多的證據表明巨噬細胞會影響癌癥的進程。M1 型巨噬細胞激活免疫系統，抑制腫瘤生長、轉移和擴散。而 M2 型巨噬細胞抑制免疫系統促進腫瘤的發展。在腫瘤微環境中，TAM 被認為是極化的 M2 表型，它是腫瘤微環境的重要組成部分。TAM 的靶向可能被用作一種潛在的治療策略。目前，巨噬細胞子集重編程的潛力才剛被發掘。將 TAM 重新誘導成穩態激活狀態并控制免疫抑制亞群的募集，而不是耗盡它們，或許可以增強抗腫瘤免疫力。這些新穎的治療途徑將為開發有效的抗癌治療方法帶來希望。雖然當前 TAM 相關治療策略的臨床應用仍然非常有限，但 TAM 靶向治療未來可能成為減少腫瘤轉移和改善預后的一種策略。