引用本文: 陳家川, 胡宗強, 陳剛, 江杰, 徐源通, 顏春濤. 原發性肝癌中腫瘤相關巨噬細胞的作用和相關治療應用. 中國普外基礎與臨床雜志, 2022, 29(3): 389-395. doi: 10.7507/1007-9424.202105026 復制
數據[1]顯示,原發性肝癌中約 90% 為肝細胞癌(以下簡稱“肝癌” ),是全球第 6 大常見的惡性腫瘤和第 3 大惡性腫瘤死亡原因。根據 2018 年的數據[2]顯示,中國每年肝癌新發病例和病死人數約占全球總數的 55%。目前治療肝癌的方法主要包括外科手術、射頻消融、肝動脈化療栓塞、肝移植等[3]。由于早期肝癌發病時臨床癥狀不明顯,具有隱匿性,有 70%~80% 的患者在初次診斷時即已處于不可手術切除的狀態[4];此外,高復發率和高轉移率仍然是困擾患者和醫生的棘手問題[5]。目前,分子靶向藥物如索拉非尼等對中晚期肝癌患者的生存時間延長起到了明顯的有益作用[6],但其效果依然有限。因此,醫生和患者對新的治療方法和策略的需求仍較迫切。腫瘤微環境是一個圍繞腫瘤細胞展開的關系錯綜復雜的微生態區域,從不同角度影響著惡性腫瘤的初發、進展和轉移,受到細胞代謝、遺傳表觀、致癌信號等多因素調控。腫瘤相關巨噬細胞(tumor associated macrophage,TAM)是由表型、轉錄和功能上各有不同的巨噬細胞組成,是腫瘤微環境中一類重要的免疫細胞,也是其重要的組成部分,腫瘤微環境中的一些細胞因子促使功能性TAM向促進腫瘤進展的巨噬細胞轉化,互為因果,共同促進了腫瘤的發生和發展[7]。筆者現就TAM在肝癌發生發展過程中的作用、相關機制及相關治療研究作一綜述。
1 TAM 的來源、募集趨化和分型
1.1 肝癌 TAMs 的多種來源
與長期存在的巨噬細胞僅來源于血液循環中單核細胞的單核-巨噬細胞系統假說相反,固有組織巨噬細胞可衍生自卵黃囊巨噬細胞、胎兒肝單核細胞或成年骨髓單核細胞[8]。徐洋等[9]的研究表明,組織巨噬細胞實際上是從胚胎祖細胞中不斷衍生出來的,在人類出生之前組織巨噬細胞就已經在一些組織中種下了“種子”而成為該組織的固有巨噬細胞并通過自我更新以維持其成熟形態、數量和功能的穩定;分娩后肝內巨噬細胞通過先前種下的“種子”以及從肝外招募而來的不同途徑來源的巨噬細胞來保障其整體的量及其功能的穩定。在 1 例人類肝移植和人類骨髓移植并行的臨床案例[10]中發現,在骨髓來源巨噬細胞還未成熟且發揮應有功能的時間段,肝臟中已經出現了能夠發揮完整細胞功能的巨噬細胞,提示肝內巨噬細胞有部分是由胎兒出生前就已存在的肝內固有巨噬細胞祖細胞分化而產生。
1.2 肝癌 TAMs 的募集和趨化效應
趨化因子作為腫瘤微環境中起關鍵性作用的信號分子,主要包括 XC、CC、CXC 和 CX3C 這 4 類。對巨噬細胞的體內或體外相關研究表明,在肝癌的腫瘤微環境中,趨化因子及其受體的轉錄幾乎均在中到高的水平。單核細胞趨化蛋白 1 (monocyte chemotactic protein 1,MCP-1)/CC 趨化因子配體2 [chemokine (C-C motif) ligand 2,CCL2] 是決定 TAM 在肝癌中浸潤程度的關鍵性趨化因子[11]。在各類趨化因子中,CCL2 在肝細胞受損時由肝細胞向外分泌,其唯一已知的受體 CCR2 在單核細胞和 Kuppfer 細胞中表達。此外,CCL23 是肝癌腫瘤微環境中最強的趨化因子[12],可與 CC 類趨化因子受體(CCR1、CCR2、CCR7)、CXC 類趨化因子受體(CXCR6)等多種受體結合,對不同免疫細胞產生趨化作用,其中巨噬細胞和CD8+ T 細胞受其作用十分顯著。CCL23 在肝癌不同進展階段的表達與肝癌細胞數量和純度呈負相關,CCL23 低表達的肝癌患者預后較差。
雖然 TAM 在肝癌中的趨化和招募效應機制還沒有較為透徹的理論闡述,但是對于肝癌腫瘤微環境中多種因子聯合募集巨噬細胞以及促使巨噬細胞向促進腫瘤進展的M2轉化有較為確切且重要的作用。其他如內皮素-1、血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)、重組人血管內皮單核細胞激活肽-Ⅱ、細胞外基質、缺氧等因素都可在一定程度上促使 TAM 的募集[13]。由此推斷,肝癌腫瘤微環境中免疫細胞的募集和趨化不單純是某一系統或某一突出機制所全權決定的,而是多條件和多因素聯合影響下的共同結果。TAMs 的募集和趨化不僅在肝癌,而且在大多數惡性腫瘤中起到的作用幾乎都是促腫瘤效應,如何抑制巨噬細胞的募集和趨化逐漸成為肝癌治療方案中的熱點之一。
1.3 TAMs 的極化和分型
TAM 的分型是根據其不同的極化方向而產生的不同功能所劃分的。在環境和分子介質的基礎上,TAM 可分化為被脂多糖或干擾素激活的巨噬細胞(稱為“M1”)和被白細胞介素(interleukin,IL)-4刺激的巨噬細胞(稱為“M2”),在一定條件下兩種極化方向可互相轉化[14]。M1巨噬細胞主要以 CD86+、CD206–及IL-12+、IL-23+、IL-10–為表型特征,另外還高表達其他一些促炎細胞因子;M2以 CD206+、CD86–及 IL-10+、IL-12–、IL-23–為主。除各類細胞因子和激素以外,腫瘤微環境中的其他細胞成分也可誘導 TAM 的極化方向。癌相關成纖維細胞是肝癌腫瘤微環境中起重要作用的非免疫細胞,其除表現在直接促進腫瘤作用外,還作為腫瘤微環境中免疫細胞募集趨化和功能轉型的調節劑[15]。癌相關成纖維細胞可將不同來源募集到的巨噬細胞分化為 M2,這些 M2巨噬細胞能夠通過程序性死亡受體 1(programmed cell death 1,PD-1)及其配體 1(programmed cell death ligand 1,PD-L1)機制發揮其免疫抑制作用,與癌相關成纖維細胞共培養后的M1巨噬細胞表達出M2巨噬細胞的特異性標志物并且成功誘導了抗炎細胞因子IL-10的表達,而促炎細胞因子IL-12的表達量減少[16]。通過對各類誘導因素的研究發現,在肝癌腫瘤微環境中,巨噬細胞的極化方向受到多因子多機制的共同影響,整體極化方向的不同對患者預后影響也不同。總體來說,TAM向M1極化在大多數肝癌患者的預后中起到積極作用,但同時M1巨噬細胞的促炎效應使得肝臟的纖維性修復增強,從而導致癌相關成纖維細胞增多而發生促腫瘤作用,抑制M1巨噬細胞的腫瘤殺傷效應,起到負反饋抑制效果。
2 TAMs 對肝癌的作用和影響
目前 90% 以上肝癌的病因學研究已有比較明確的結論[17],如肝硬化、乙肝病毒感染、丙肝病毒感染、酒精性脂肪性肝炎、非酒精性脂肪性肝炎(NAFLD)、糖尿病以及長期暴露于外來致癌物如黃曲霉素 B1、馬兜鈴酸等;另外,具有肝癌家族史的肝癌危險因素暴露者的肝癌發病概率較其他無特殊情況的肝癌危險因素暴露者明顯增高。
2.1 TAM 在肝癌中的免疫抑制作用
巨噬細胞在人機體內參與非特異性防御反應(先天性免疫反應)和特異性防御反應(細胞免疫反應),它們的主要功能是以固有組織細胞或循環游離細胞的形式對細胞碎片及抗原性物質進行吞噬以及消化即噬菌作用,同時激活淋巴細胞或其他免疫細胞并使其在病原體面前表現出免疫反應,是機體一道重要的防衛屏障。有研究[18]表明,趨化因子 CCL2 和 CCL17 介導巨噬細胞和調節性 T 細胞在肝癌中的浸潤,而 TAMs、調節性 T 細胞在腫瘤微環境中的數量與肝癌患者的預后呈負相關,不僅如此,腫瘤微環境中一些細胞因子如 IL-6 和 IL-8 水平的升高與肝癌的多藥耐藥性和凋亡抗性相關。Petty 等[19]在對包括肝癌在內的多種鼠類腫瘤的研究中發現,刺猬(Hh)信號對于M2巨噬細胞極化和腫瘤生長至關重要,髓樣細胞表達的 Hh 信號不僅在鼠類肝癌中存在,而且在人類肝癌中也存在,其信號通路激活且相對活躍;同時腫瘤源性 SHH(又稱音猬信號,是 Hh 信號家族中的一種)在促進由 Krüppel 樣因子 4 介導的M2巨噬細胞極化中起關鍵作用,通過抑制 CXCL9/CXCL10 依賴性 CD8+ T 細胞向肝癌腫瘤微環境浸潤來實現 TAM 介導的免疫抑制。除此之外,肝癌細胞通過轉化生長因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)/Smad3 信號轉導誘導 M0巨噬細胞(未激活的巨噬細胞,M1和M2巨噬細胞的前體)分化為M2巨噬細胞,誘導產生的M2巨噬細胞通過激活JAK2/STAT3信號轉導產生IL-10,進而促進肝癌細胞中 PD-L1 表達,導致對肝癌細胞的免疫抑制,一定程度上避免肝癌細胞因免疫細胞殺傷而死亡[20]。
除 M2巨噬細胞在腫瘤發生發展過程中起到促進作用之外,也意外發現 M1巨噬細胞在一些方面對腫瘤進展也起到積極作用[21]。PD-L1 在肝癌細胞中的表達與 M1巨噬細胞的浸潤呈正相關,M1巨噬細胞分泌的細胞因子 IL-1β 通過轉錄因子 p65 和干擾素調節因子 1 誘導 PD-L1 在肝癌細胞中表達增加,從而引發腫瘤的免疫抑制效應。
某些免疫調控因子,無論是由肝癌和 TAM 的自身組成性表達,又或是其他源性都很可能抑制機體對肝癌的有效免疫反應。一般認為,M2巨噬細胞可促進腫瘤發生和腫瘤進展;雖然 M1巨噬細胞則被認為具有腫瘤殺傷效應,然而越來越多的證據表明 M1巨噬細胞也具有促腫瘤功能。而 PD-1/PD-L1 抑制劑可雙重抑制兩種 TAM 的促腫瘤作用,從這個角度來看,PD-1/PD-L1 抑制劑仍是臨床治療肝癌的一線用藥。
2.2 TAM 在肝癌中的促血管生成作用
腫瘤新生血管在肝癌進展中起著不可或缺的作用。血管生成是指新血管的發育和生長,其通過提供氧氣、養分和生長因子來支持腫瘤的生長以及腫瘤的侵襲和轉移。現已確定多種類型的因子為促血管生成因子,如 VEGF、表皮生長因子、血小板衍生生長因子、TGF-α、TGF-β 等。最重要的促血管生成因子是 VEGF 家族,其由 VEGF-A、VEGF-B、VEGF-C、VEGF-D 和胎盤生長因子組成[22]。通過穩定缺氧誘導因子誘導缺氧環境來促進血管新生也是的重要方法之一[23]。缺氧條件下的腫瘤微環境使募集到的巨噬細胞極化為 M2巨噬細胞,而 M2巨噬細胞則有顯著誘導肝癌血管生成的作用,其釋放出胸苷磷酸化酶和尿激酶型纖溶酶原激活劑,刺激內皮細胞遷移、增加血管浸潤和細胞外基質降解來增強肝癌血管生成。M2巨噬細胞產生的基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases,MMPs)也有助于腫瘤血管生成。MMPs 是腫瘤微環境中降解腫瘤細胞外基質的重要酶類之一,在各類腫瘤及惡性腫瘤血管生成、侵襲、轉移等方面中起促進作用。有研究[24]證明,在小鼠肝癌中 M2巨噬細胞是 MMP-9 的主要表達細胞,而表達 MMP-9 的 M2巨噬細胞與 VEGF-A 水平、腫瘤新生血管和腫瘤生長呈正相關。
在肝癌的轉移途徑中,血道轉移是十分重要且最為常見的轉移方式,肝癌的肝內和肝外轉移均與血管有著密不可分的關系,防止肝癌血管生成以及阻止其與重要血管的連接對肝癌的進展起著重要的抑制作用。阻止了 TAM 在肝癌中的促血管生成作用,可一定程度上抑制肝癌發展進程,聯合其他抑制血管生成藥物,也是具有可行性的治療肝癌的方法之一。
2.3 TAM 在肝癌中的促轉移和侵襲作用
TAM 的浸潤與肝癌的轉移和復發有關。肝癌是炎癥相關惡性腫瘤的典型代表,慢性炎癥狀態似乎對于肝癌的發生和發展是必需的,TAM 是惡性腫瘤相關炎癥的關鍵因素,而 M2巨噬細胞代表了肝癌腫瘤微環境中 TAM 的主要細胞類型。M2巨噬細胞被認為具有促轉移特性。M2巨噬細胞在組織內的密度與肝癌肝內轉移和高 TNM 分期相關并影響早期復發。
目前已知,巨噬細胞通過 MMP-9 對肝癌轉移起至關重要的作用。MMP-9 可對基底膜造成損害并破壞細胞外基質,從而為惡性腫瘤的轉移創造有利的環境。與肝癌患者的健康肝組織中的巨噬細胞相比,同源異型盒基因 Six1(是轉錄因子家族中的重要一員)在 M2巨噬細胞中的表達更高[25]。在 TAM 中過度表達 Six1 會刺激肝癌細胞的侵襲性。Six1過表達可通過巨噬細胞中的核因子(nuclear factor,NF)-κB/p65 信號通路增加 MMP-9 的表達水平。巨噬細胞中 Six1 的表達激活 IL-6/STAT3/MMP-9 途徑,從而促進肝癌細胞的侵襲。Six1 表達不僅可以增加巨噬細胞中 MMP-9 的表達,還可以增加肝癌細胞中 MMP-9 的表達。雙重效果使得肝癌侵襲力和轉移性進一步增強。MMP-9 與 TAM 作為肝癌腫瘤微環境中重要的降解基質蛋白和免疫細胞,在腫瘤的轉移和擴散方面起到重要作用,雙方可能存在相互促進的作用。
上皮-間質轉化是上皮細胞向間充質細胞的轉化,它對人類惡性腫瘤的侵襲性和轉移能力至關重要。在肝惡性腫瘤與上皮-間質轉化關系的研究[26]表明,上皮-間質轉化程序的激活與惡性腫瘤患者不良預后或快速發展至晚期之間呈正相關關系。在肝癌微環境中,IL-8 和上皮-間質轉化存在著密不可分的關系,IL-8 的主要來源是巨噬細胞,而 IL-8 在肝癌中的表達與腫瘤的生長、腫瘤細胞遷移和侵襲以及新血管形成的增加有關。巨噬細胞源性 IL-8 可通過 JAK2/STAT3/Snail 途徑誘導肝癌細胞的上皮-間質轉化。研究者[27]將 TAM 與肝癌細胞共培養 24 h 后,肝癌細胞遷移和侵襲的能力增強,鋅指轉錄因子 Snail 和 N-鈣黏蛋白以及 IL-8 表達明顯上調,而 E-鈣黏蛋白表達下調。這些研究都表明,除目前比較公認的 IL-6 可誘導腫瘤中上皮-間質轉化的發生,IL-8 在腫瘤中誘導上皮-間質轉化促進腫瘤轉移的作用也不可忽視。
主要功能為殺傷腫瘤的 M1巨噬細胞也可促進肝癌的轉移[28]。NF-κB 是一個重要的轉錄因子,可調節炎癥以及與炎癥相關的腫瘤性疾病。研究者[29]發現,CD68+ HLA-DR+ M1巨噬細胞浸潤與肝癌的轉移有關。M1 巨噬細胞通過 NF-κB/FAK 途徑促進肝癌細胞的遷移。此外,CD68+ HLA-DR+ M1巨噬細胞可以通過抑制性免疫檢查點分子 B7-H1 的表達抑制抗腫瘤免疫力,且在轉移性肝癌中 CD68+ HLA-DR+ M1巨噬細胞的數量大量增加。同時,M1巨噬細胞的標志性細胞因子如 IL-6、TNF-α、IL-23和 CCL15 可以促進肝癌細胞的遷移,這些細胞因子可能作用于肝癌細胞并刺激其運動性。
由此可見,盡管 M1巨噬細胞對肝癌細胞有殺傷作用,但自身仍具有一定的促肝癌轉移作用,加之 M2巨噬細胞的作用且是 TAM 的主要組成部分,使得 TAM 整體作用為促肝癌轉移和侵襲。所以,抑制所有類型的 TAM 在肝癌腫瘤微環境中的招募和趨化,采取“一刀切”的做法并無過于不妥之處。
3 針對 TAM 對肝癌的治療
巨噬細胞在肝癌的發生和進展中起著十分復雜且重要的作用,它們可以通過釋放促炎因子并發揮細胞毒性抑制腫瘤的生長,但其主要是通過促進肝癌細胞的增殖、血管生成和轉移來促進肝癌的進展。對 TAM 在肝癌中的作用認識促進了針對它們的各種藥物開發和臨床測試,將靶向 TAM 用于肝癌免疫治療的方法已然成為一種新思路和新方法。迄今為止,靶向 TAM 的治療策略主要分為抑制促進腫瘤進展的 TAM 和激活抑制腫瘤進展的 TAM。
3.1 抑制促進腫瘤進展的 TAM
3.1.1 抑制單核-巨噬細胞向肝癌微環境募集
阻止血液循環中單核-巨噬細胞募集到肝癌中是減少腫瘤前來源 TAM 的有前途的策略。許多細胞因子和趨化因子參與單核-巨噬細胞募集進入腫瘤微環境。肝臟固有巨噬細胞、肝癌細胞和腫瘤基質細胞釋放的 CCL2/CCR2 在將骨髓來源的單核細胞募集到肝癌中起著至關重要的作用,在這種情況下,單核細胞會發展成 TAM,進而起到促進腫瘤的作用。在一項針對小鼠肝癌研究[30]中,CCR2 是 CCL2 的唯一已知受體,它在肝內單核細胞和巨噬細胞中表達,敲除 CCR2 或使用 CCR2 拮抗劑可阻斷 CCL2/CCR2 信號傳導,從而抑制小鼠肝癌的生長和轉移,降低術后復發概率,提高生存率。此外,對 CCL2/CCR2 軸的阻斷會抑制單核-巨噬細胞的募集、TAM 的浸潤和巨噬細胞促腫瘤方向極化,從而導致腫瘤微環境的免疫抑制狀態逆轉,激活腫瘤殺傷性的 CD8+ T 細胞參與抗腫瘤免疫應答。在一小鼠肝癌實驗[31]中,用新型 CCR2 拮抗劑 RDC018 來阻斷 CCL2/CCR2 軸,減少了小鼠肝癌微環境中骨髓源性單核細胞和腫瘤內 TAM(尤其是 M2巨噬細胞)的浸潤,增加了 CD8+ T 細胞在肝癌組織中的數量和浸潤程度,有效抑制肝癌的生長和轉移并防止術后復發。從以上研究結果提示,阻斷 CCL2/CCR2軸可以有效地阻止肝癌的生長。此外,癌相關成纖維細胞分泌的 CXC 類趨化因子 12(CXCL12)可募集血液中的巨噬細胞并將其誘導轉變為免疫抑制功能的 M2巨噬細胞,從而降低其刺激 T 淋巴細胞反應的功能,同時促進巨噬細胞在腫瘤中的遷移、聚集和生存,阻斷 CXCL12 受體(CXCR4)可明顯降低 M2巨噬細胞的趨化性[32]。此外,一項研究[33]表明,人類肝癌細胞中轉錄因子 12 的穩定過表達增加了 CXCL12/CXCR4 在腫瘤微環境中的含量,CXCL12/CXCR4 通過激活 MAPK/ERK 和 PI3K/AKT 信號通路在肝癌進展中起關鍵作用,因此,破壞 CXCL12/CXCR4 軸也是抑制肝癌微環境中 TAM 募集的可能策略。除以上兩種信號通路的抑制可一定程度上抑制肝癌微環境對單核巨噬細胞的募集,還有許多其他通路未被發現或證實對 TAM 的募集起到不同的影響作用,若能證實,不僅對肝癌,對其他類型的腫瘤的治療勢必會有重大突破。
3.1.2 促進 TAM 的耗竭
除了抑制 TAM 募集外,誘導 TAM 凋亡已發展成為有效消耗這些細胞的有效手段。集落刺激因子-1(CSF-1)在單核-巨噬細胞系統的成熟、分化和存活中起著重要作用,該系統僅表達 CSF-1 受體(CSF-1R),阻斷 CSF-1/CSF-1R 軸會導致大量 TAM 凋亡。在 Quintana 等[34]研究蛋白酪氨酸磷酸酶 SHP2 的變構抑制劑 RMC-4550誘導抗腫瘤免疫,RMC-4550通過減弱 CSF-1R 信號轉導而選擇性地減少 M2巨噬細胞并通過獨立于 CD8+ T 細胞或干擾素-γ 的機制增加 M1巨噬細胞。RMC-4550的抗腫瘤作用可與免疫檢查點抑制劑如 PD-1 抑制劑或抗 CSF-1R 聯合,進一步擴大通過誘導 M2巨噬細胞的耗竭而產生的抗腫瘤效應。此外,已發現幾種化合物如曲貝汀通過誘導凋亡而有效地消耗巨噬細胞[35]。曲貝汀特異性地在單核-巨噬細胞系中誘導胱天蛋白酶依賴性凋亡,并且這種作用具有顯著的選擇性,其他白細胞亞群不受影響,并且曲貝汀顯著抑制 CCL2、CXCL8、IL-6 和 VEGF 幾種生物介質的轉錄,它們在促進惡性腫瘤的炎癥中具有重要作用。曲貝汀對單核-巨噬細胞的這些作用已在小鼠炎癥性惡性腫瘤模型和炎癥性腫瘤患者體內得到證實,并且可能成為其抗腫瘤功效的重要機制。由于肝癌是炎癥性腫瘤的典型代表,因此,曲貝汀在肝癌治療的應用中存在著值得關注的潛力。
3.2 激活抑制腫瘤進展的 M1巨噬細胞
盡管直接清除所有 TAM 具有有效的抗腫瘤功能,但很難否認巨噬細胞在與肝癌戰斗中的積極作用。除了具有免疫抑制作用的促腫瘤性巨噬細胞外,還存在抗腫瘤性巨噬細胞在腫瘤微環境中發揮著重要的抗腫瘤作用。
目前干擾素-α 已被廣泛用于治療包括肝癌在內的惡性腫瘤。根治性肝癌切除術后輔助性干擾素-α 治療可以提高肝癌患者的生存率。干擾素-α 的抗腫瘤作用在于其對肝癌細胞的間接抑制作用如免疫調節作用。干擾素-α 的免疫調節作用包括巨噬細胞極化和免疫細胞浸潤的調節,干擾素-α 治療可以有效抑制巨噬細胞向 M2巨噬細胞極化,并且在腫瘤微環境中可誘導TAM從M2轉變為M1[36]。在臨床研究[37]中,索拉非尼治療可提高肝癌中 TAM 的浸潤,從而產生免疫抑制性肝癌微環境。干擾素-α 可以抑制巨噬細胞極化為 M2-TAMs,從而中和 M2巨噬細胞對肝癌細胞增殖和侵襲的促進作用。此外,在索拉非尼治療期間,通過使巨噬細胞向 M1 表型轉換,干擾素-α 緩解了 M2巨噬細胞介導的免疫抑制作用并增加了腫瘤內 CD8+ T 細胞的浸潤。
激活抑制腫瘤進展的 M1巨噬細胞的策略主要有靶向腫瘤細胞(抗 CD47)和靶向 TAM(抗 CSF-1R、CD40 拮抗作用、Toll 樣受體激動劑、磷脂酰肌醇 3-激酶 γ 抑制和Ⅱa 類組蛋白去乙酰化酶抑制)。有研究[38]表明,CD47 是癌細胞表達的“別吃我”信號,通過拮抗 CD47 可激活巨噬細胞“食用”癌細胞。盡管巨噬細胞對 CD47 表達的腫瘤細胞具有高度吞噬能力,但 TAM 并不一定會變成抗腫瘤巨噬細胞,并且可能保留其免疫抑制活性如促炎性細胞因子的分泌。有研究[39]表明,抗 CD47 能夠誘導從肝癌樣本中分離的 TAMs 從促腫瘤的作用重新轉變為抗腫瘤作用,調轉 TAMs 的促腫瘤方向并破壞肝癌細胞。在一項研究[40]中,研究者分別將小鼠肝癌細胞、人類肝癌細胞與巨噬細胞共培養,在加入或不加入抗 CD47 單克隆抗體的條件下觀察到,抗 CD47 單克隆抗體的加入抑制了肝癌細胞的自我更新和侵襲能力,并且誘導增強了小鼠和人類 M1巨噬細胞 和 M2巨噬細胞對肝癌細胞的吞噬作用,抗 CD47 抗體誘導 M1巨噬細胞的吞噬作用比 M2巨噬細胞更為突出,且單獨抗 CD47 治療可以在體內將巨噬細胞的表型轉變 M1巨噬細胞,同時抗 CD47 抗體與多柔比星聯合使用能對肝癌抑制發揮最大作用,抗 CD47 抗體治療可以用于補充化療,這可能是治療肝癌患者的一種有前途的治療策略。
此外,在一關于天然酵母產物 β-葡聚糖的研究[41]中發現,β-葡聚糖通過 C 型凝集素受體(dectin-1)誘導的 Syk-Card9-Erk 途徑可將抑制免疫的 M2巨噬細胞轉化為促進免疫的 M1巨噬細胞。TAM 介導的對 CD4+ T 細胞和 CD8+ T 細胞的免疫抑制作用在體外經 β-葡聚糖處理后完全可以逆轉;在該研究的體內研究表明 β-葡聚糖治療可明顯降低腫瘤負擔并將 M2巨噬細胞轉變為 M1巨噬細胞,其與 T 細胞產生更多的干擾素-γ 和更少的調節性 T 細胞浸潤相關,提示該項研究在對肝癌的治療方面有幾個重要的臨床意義:首先,由于 TAM 限制了化療藥物的療效,口服 β-葡聚糖作為免疫輔助療法治療肝癌患者,可通過調節 TAM 表型,然后與化療藥物聯合使用,這可能會將抗藥性較強的肝癌患者轉變為對化學藥物敏感的狀態;其次,由于 TAM 是建立腫瘤免疫抑制網絡的重要角色,因此以 β-葡聚糖為靶向藥物的 TAM 免疫療法可為其他惡性腫瘤提供治療方案;最后,β-葡聚糖作為酵母菌的天然產物具有價格低廉、安全性高、受用范圍廣等優點,容易在臨床推廣。
在諸多肝癌化療方案中,索拉非尼、PD-1/PD-L1、5-氟尿嘧啶、順鉑等藥物仍是目前廣泛使用的一線抗腫瘤藥物,但在肝癌化療過程中單用任意一種藥物所能起到的效果都是有限的。靶向 TAM 的藥物在現階段仍處于起步和研究階段,還未進入一線抗肝癌藥物行列,但可對一種或數種一線藥物行輔助用藥,提高肝癌細胞對各種藥物的敏感性等,不失為肝癌化療的一種新的治療思路。
4 小結與展望
在復雜的腫瘤微環境中,巨噬細胞由不同的因素誘導極化為不同表型從而發揮不同的功能,如促炎和殺死腫瘤活性、消炎和促腫瘤作用。臨床前和臨床研究的結果均表明,抑制 TAM 募集、消耗 TAM 或使其再轉型可有效抑制肝癌進展及改善肝癌患者的預后。目前靶向 TAM 的一些藥物正在臨床試驗中進行測試,可以有效地消耗、抑制或再轉型 TAM 并發揮抗腫瘤作用。在肝癌中,TAM 的招募、聚集以及不同極化方向都在肝癌的發展中起到了重要作用,進一步研究和發現 TAM 對肝癌在不同機制層面的影響將有助于為肝癌開發新的靶向藥物和提供新的治療策略。
重要聲明
利益沖突聲明:本文全體作者閱讀并理解了《中國普外基礎與臨床雜志》的政策聲明,我們沒有相互競爭的利益。
作者貢獻聲明:陳家川負責文章撰寫、文獻檢索;胡宗強和陳剛負責文章審評、寫作指導;江杰、徐源通和顏春濤參與文獻檢索、資料收集。
數據[1]顯示,原發性肝癌中約 90% 為肝細胞癌(以下簡稱“肝癌” ),是全球第 6 大常見的惡性腫瘤和第 3 大惡性腫瘤死亡原因。根據 2018 年的數據[2]顯示,中國每年肝癌新發病例和病死人數約占全球總數的 55%。目前治療肝癌的方法主要包括外科手術、射頻消融、肝動脈化療栓塞、肝移植等[3]。由于早期肝癌發病時臨床癥狀不明顯,具有隱匿性,有 70%~80% 的患者在初次診斷時即已處于不可手術切除的狀態[4];此外,高復發率和高轉移率仍然是困擾患者和醫生的棘手問題[5]。目前,分子靶向藥物如索拉非尼等對中晚期肝癌患者的生存時間延長起到了明顯的有益作用[6],但其效果依然有限。因此,醫生和患者對新的治療方法和策略的需求仍較迫切。腫瘤微環境是一個圍繞腫瘤細胞展開的關系錯綜復雜的微生態區域,從不同角度影響著惡性腫瘤的初發、進展和轉移,受到細胞代謝、遺傳表觀、致癌信號等多因素調控。腫瘤相關巨噬細胞(tumor associated macrophage,TAM)是由表型、轉錄和功能上各有不同的巨噬細胞組成,是腫瘤微環境中一類重要的免疫細胞,也是其重要的組成部分,腫瘤微環境中的一些細胞因子促使功能性TAM向促進腫瘤進展的巨噬細胞轉化,互為因果,共同促進了腫瘤的發生和發展[7]。筆者現就TAM在肝癌發生發展過程中的作用、相關機制及相關治療研究作一綜述。
1 TAM 的來源、募集趨化和分型
1.1 肝癌 TAMs 的多種來源
與長期存在的巨噬細胞僅來源于血液循環中單核細胞的單核-巨噬細胞系統假說相反,固有組織巨噬細胞可衍生自卵黃囊巨噬細胞、胎兒肝單核細胞或成年骨髓單核細胞[8]。徐洋等[9]的研究表明,組織巨噬細胞實際上是從胚胎祖細胞中不斷衍生出來的,在人類出生之前組織巨噬細胞就已經在一些組織中種下了“種子”而成為該組織的固有巨噬細胞并通過自我更新以維持其成熟形態、數量和功能的穩定;分娩后肝內巨噬細胞通過先前種下的“種子”以及從肝外招募而來的不同途徑來源的巨噬細胞來保障其整體的量及其功能的穩定。在 1 例人類肝移植和人類骨髓移植并行的臨床案例[10]中發現,在骨髓來源巨噬細胞還未成熟且發揮應有功能的時間段,肝臟中已經出現了能夠發揮完整細胞功能的巨噬細胞,提示肝內巨噬細胞有部分是由胎兒出生前就已存在的肝內固有巨噬細胞祖細胞分化而產生。
1.2 肝癌 TAMs 的募集和趨化效應
趨化因子作為腫瘤微環境中起關鍵性作用的信號分子,主要包括 XC、CC、CXC 和 CX3C 這 4 類。對巨噬細胞的體內或體外相關研究表明,在肝癌的腫瘤微環境中,趨化因子及其受體的轉錄幾乎均在中到高的水平。單核細胞趨化蛋白 1 (monocyte chemotactic protein 1,MCP-1)/CC 趨化因子配體2 [chemokine (C-C motif) ligand 2,CCL2] 是決定 TAM 在肝癌中浸潤程度的關鍵性趨化因子[11]。在各類趨化因子中,CCL2 在肝細胞受損時由肝細胞向外分泌,其唯一已知的受體 CCR2 在單核細胞和 Kuppfer 細胞中表達。此外,CCL23 是肝癌腫瘤微環境中最強的趨化因子[12],可與 CC 類趨化因子受體(CCR1、CCR2、CCR7)、CXC 類趨化因子受體(CXCR6)等多種受體結合,對不同免疫細胞產生趨化作用,其中巨噬細胞和CD8+ T 細胞受其作用十分顯著。CCL23 在肝癌不同進展階段的表達與肝癌細胞數量和純度呈負相關,CCL23 低表達的肝癌患者預后較差。
雖然 TAM 在肝癌中的趨化和招募效應機制還沒有較為透徹的理論闡述,但是對于肝癌腫瘤微環境中多種因子聯合募集巨噬細胞以及促使巨噬細胞向促進腫瘤進展的M2轉化有較為確切且重要的作用。其他如內皮素-1、血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)、重組人血管內皮單核細胞激活肽-Ⅱ、細胞外基質、缺氧等因素都可在一定程度上促使 TAM 的募集[13]。由此推斷,肝癌腫瘤微環境中免疫細胞的募集和趨化不單純是某一系統或某一突出機制所全權決定的,而是多條件和多因素聯合影響下的共同結果。TAMs 的募集和趨化不僅在肝癌,而且在大多數惡性腫瘤中起到的作用幾乎都是促腫瘤效應,如何抑制巨噬細胞的募集和趨化逐漸成為肝癌治療方案中的熱點之一。
1.3 TAMs 的極化和分型
TAM 的分型是根據其不同的極化方向而產生的不同功能所劃分的。在環境和分子介質的基礎上,TAM 可分化為被脂多糖或干擾素激活的巨噬細胞(稱為“M1”)和被白細胞介素(interleukin,IL)-4刺激的巨噬細胞(稱為“M2”),在一定條件下兩種極化方向可互相轉化[14]。M1巨噬細胞主要以 CD86+、CD206–及IL-12+、IL-23+、IL-10–為表型特征,另外還高表達其他一些促炎細胞因子;M2以 CD206+、CD86–及 IL-10+、IL-12–、IL-23–為主。除各類細胞因子和激素以外,腫瘤微環境中的其他細胞成分也可誘導 TAM 的極化方向。癌相關成纖維細胞是肝癌腫瘤微環境中起重要作用的非免疫細胞,其除表現在直接促進腫瘤作用外,還作為腫瘤微環境中免疫細胞募集趨化和功能轉型的調節劑[15]。癌相關成纖維細胞可將不同來源募集到的巨噬細胞分化為 M2,這些 M2巨噬細胞能夠通過程序性死亡受體 1(programmed cell death 1,PD-1)及其配體 1(programmed cell death ligand 1,PD-L1)機制發揮其免疫抑制作用,與癌相關成纖維細胞共培養后的M1巨噬細胞表達出M2巨噬細胞的特異性標志物并且成功誘導了抗炎細胞因子IL-10的表達,而促炎細胞因子IL-12的表達量減少[16]。通過對各類誘導因素的研究發現,在肝癌腫瘤微環境中,巨噬細胞的極化方向受到多因子多機制的共同影響,整體極化方向的不同對患者預后影響也不同。總體來說,TAM向M1極化在大多數肝癌患者的預后中起到積極作用,但同時M1巨噬細胞的促炎效應使得肝臟的纖維性修復增強,從而導致癌相關成纖維細胞增多而發生促腫瘤作用,抑制M1巨噬細胞的腫瘤殺傷效應,起到負反饋抑制效果。
2 TAMs 對肝癌的作用和影響
目前 90% 以上肝癌的病因學研究已有比較明確的結論[17],如肝硬化、乙肝病毒感染、丙肝病毒感染、酒精性脂肪性肝炎、非酒精性脂肪性肝炎(NAFLD)、糖尿病以及長期暴露于外來致癌物如黃曲霉素 B1、馬兜鈴酸等;另外,具有肝癌家族史的肝癌危險因素暴露者的肝癌發病概率較其他無特殊情況的肝癌危險因素暴露者明顯增高。
2.1 TAM 在肝癌中的免疫抑制作用
巨噬細胞在人機體內參與非特異性防御反應(先天性免疫反應)和特異性防御反應(細胞免疫反應),它們的主要功能是以固有組織細胞或循環游離細胞的形式對細胞碎片及抗原性物質進行吞噬以及消化即噬菌作用,同時激活淋巴細胞或其他免疫細胞并使其在病原體面前表現出免疫反應,是機體一道重要的防衛屏障。有研究[18]表明,趨化因子 CCL2 和 CCL17 介導巨噬細胞和調節性 T 細胞在肝癌中的浸潤,而 TAMs、調節性 T 細胞在腫瘤微環境中的數量與肝癌患者的預后呈負相關,不僅如此,腫瘤微環境中一些細胞因子如 IL-6 和 IL-8 水平的升高與肝癌的多藥耐藥性和凋亡抗性相關。Petty 等[19]在對包括肝癌在內的多種鼠類腫瘤的研究中發現,刺猬(Hh)信號對于M2巨噬細胞極化和腫瘤生長至關重要,髓樣細胞表達的 Hh 信號不僅在鼠類肝癌中存在,而且在人類肝癌中也存在,其信號通路激活且相對活躍;同時腫瘤源性 SHH(又稱音猬信號,是 Hh 信號家族中的一種)在促進由 Krüppel 樣因子 4 介導的M2巨噬細胞極化中起關鍵作用,通過抑制 CXCL9/CXCL10 依賴性 CD8+ T 細胞向肝癌腫瘤微環境浸潤來實現 TAM 介導的免疫抑制。除此之外,肝癌細胞通過轉化生長因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)/Smad3 信號轉導誘導 M0巨噬細胞(未激活的巨噬細胞,M1和M2巨噬細胞的前體)分化為M2巨噬細胞,誘導產生的M2巨噬細胞通過激活JAK2/STAT3信號轉導產生IL-10,進而促進肝癌細胞中 PD-L1 表達,導致對肝癌細胞的免疫抑制,一定程度上避免肝癌細胞因免疫細胞殺傷而死亡[20]。
除 M2巨噬細胞在腫瘤發生發展過程中起到促進作用之外,也意外發現 M1巨噬細胞在一些方面對腫瘤進展也起到積極作用[21]。PD-L1 在肝癌細胞中的表達與 M1巨噬細胞的浸潤呈正相關,M1巨噬細胞分泌的細胞因子 IL-1β 通過轉錄因子 p65 和干擾素調節因子 1 誘導 PD-L1 在肝癌細胞中表達增加,從而引發腫瘤的免疫抑制效應。
某些免疫調控因子,無論是由肝癌和 TAM 的自身組成性表達,又或是其他源性都很可能抑制機體對肝癌的有效免疫反應。一般認為,M2巨噬細胞可促進腫瘤發生和腫瘤進展;雖然 M1巨噬細胞則被認為具有腫瘤殺傷效應,然而越來越多的證據表明 M1巨噬細胞也具有促腫瘤功能。而 PD-1/PD-L1 抑制劑可雙重抑制兩種 TAM 的促腫瘤作用,從這個角度來看,PD-1/PD-L1 抑制劑仍是臨床治療肝癌的一線用藥。
2.2 TAM 在肝癌中的促血管生成作用
腫瘤新生血管在肝癌進展中起著不可或缺的作用。血管生成是指新血管的發育和生長,其通過提供氧氣、養分和生長因子來支持腫瘤的生長以及腫瘤的侵襲和轉移。現已確定多種類型的因子為促血管生成因子,如 VEGF、表皮生長因子、血小板衍生生長因子、TGF-α、TGF-β 等。最重要的促血管生成因子是 VEGF 家族,其由 VEGF-A、VEGF-B、VEGF-C、VEGF-D 和胎盤生長因子組成[22]。通過穩定缺氧誘導因子誘導缺氧環境來促進血管新生也是的重要方法之一[23]。缺氧條件下的腫瘤微環境使募集到的巨噬細胞極化為 M2巨噬細胞,而 M2巨噬細胞則有顯著誘導肝癌血管生成的作用,其釋放出胸苷磷酸化酶和尿激酶型纖溶酶原激活劑,刺激內皮細胞遷移、增加血管浸潤和細胞外基質降解來增強肝癌血管生成。M2巨噬細胞產生的基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases,MMPs)也有助于腫瘤血管生成。MMPs 是腫瘤微環境中降解腫瘤細胞外基質的重要酶類之一,在各類腫瘤及惡性腫瘤血管生成、侵襲、轉移等方面中起促進作用。有研究[24]證明,在小鼠肝癌中 M2巨噬細胞是 MMP-9 的主要表達細胞,而表達 MMP-9 的 M2巨噬細胞與 VEGF-A 水平、腫瘤新生血管和腫瘤生長呈正相關。
在肝癌的轉移途徑中,血道轉移是十分重要且最為常見的轉移方式,肝癌的肝內和肝外轉移均與血管有著密不可分的關系,防止肝癌血管生成以及阻止其與重要血管的連接對肝癌的進展起著重要的抑制作用。阻止了 TAM 在肝癌中的促血管生成作用,可一定程度上抑制肝癌發展進程,聯合其他抑制血管生成藥物,也是具有可行性的治療肝癌的方法之一。
2.3 TAM 在肝癌中的促轉移和侵襲作用
TAM 的浸潤與肝癌的轉移和復發有關。肝癌是炎癥相關惡性腫瘤的典型代表,慢性炎癥狀態似乎對于肝癌的發生和發展是必需的,TAM 是惡性腫瘤相關炎癥的關鍵因素,而 M2巨噬細胞代表了肝癌腫瘤微環境中 TAM 的主要細胞類型。M2巨噬細胞被認為具有促轉移特性。M2巨噬細胞在組織內的密度與肝癌肝內轉移和高 TNM 分期相關并影響早期復發。
目前已知,巨噬細胞通過 MMP-9 對肝癌轉移起至關重要的作用。MMP-9 可對基底膜造成損害并破壞細胞外基質,從而為惡性腫瘤的轉移創造有利的環境。與肝癌患者的健康肝組織中的巨噬細胞相比,同源異型盒基因 Six1(是轉錄因子家族中的重要一員)在 M2巨噬細胞中的表達更高[25]。在 TAM 中過度表達 Six1 會刺激肝癌細胞的侵襲性。Six1過表達可通過巨噬細胞中的核因子(nuclear factor,NF)-κB/p65 信號通路增加 MMP-9 的表達水平。巨噬細胞中 Six1 的表達激活 IL-6/STAT3/MMP-9 途徑,從而促進肝癌細胞的侵襲。Six1 表達不僅可以增加巨噬細胞中 MMP-9 的表達,還可以增加肝癌細胞中 MMP-9 的表達。雙重效果使得肝癌侵襲力和轉移性進一步增強。MMP-9 與 TAM 作為肝癌腫瘤微環境中重要的降解基質蛋白和免疫細胞,在腫瘤的轉移和擴散方面起到重要作用,雙方可能存在相互促進的作用。
上皮-間質轉化是上皮細胞向間充質細胞的轉化,它對人類惡性腫瘤的侵襲性和轉移能力至關重要。在肝惡性腫瘤與上皮-間質轉化關系的研究[26]表明,上皮-間質轉化程序的激活與惡性腫瘤患者不良預后或快速發展至晚期之間呈正相關關系。在肝癌微環境中,IL-8 和上皮-間質轉化存在著密不可分的關系,IL-8 的主要來源是巨噬細胞,而 IL-8 在肝癌中的表達與腫瘤的生長、腫瘤細胞遷移和侵襲以及新血管形成的增加有關。巨噬細胞源性 IL-8 可通過 JAK2/STAT3/Snail 途徑誘導肝癌細胞的上皮-間質轉化。研究者[27]將 TAM 與肝癌細胞共培養 24 h 后,肝癌細胞遷移和侵襲的能力增強,鋅指轉錄因子 Snail 和 N-鈣黏蛋白以及 IL-8 表達明顯上調,而 E-鈣黏蛋白表達下調。這些研究都表明,除目前比較公認的 IL-6 可誘導腫瘤中上皮-間質轉化的發生,IL-8 在腫瘤中誘導上皮-間質轉化促進腫瘤轉移的作用也不可忽視。
主要功能為殺傷腫瘤的 M1巨噬細胞也可促進肝癌的轉移[28]。NF-κB 是一個重要的轉錄因子,可調節炎癥以及與炎癥相關的腫瘤性疾病。研究者[29]發現,CD68+ HLA-DR+ M1巨噬細胞浸潤與肝癌的轉移有關。M1 巨噬細胞通過 NF-κB/FAK 途徑促進肝癌細胞的遷移。此外,CD68+ HLA-DR+ M1巨噬細胞可以通過抑制性免疫檢查點分子 B7-H1 的表達抑制抗腫瘤免疫力,且在轉移性肝癌中 CD68+ HLA-DR+ M1巨噬細胞的數量大量增加。同時,M1巨噬細胞的標志性細胞因子如 IL-6、TNF-α、IL-23和 CCL15 可以促進肝癌細胞的遷移,這些細胞因子可能作用于肝癌細胞并刺激其運動性。
由此可見,盡管 M1巨噬細胞對肝癌細胞有殺傷作用,但自身仍具有一定的促肝癌轉移作用,加之 M2巨噬細胞的作用且是 TAM 的主要組成部分,使得 TAM 整體作用為促肝癌轉移和侵襲。所以,抑制所有類型的 TAM 在肝癌腫瘤微環境中的招募和趨化,采取“一刀切”的做法并無過于不妥之處。
3 針對 TAM 對肝癌的治療
巨噬細胞在肝癌的發生和進展中起著十分復雜且重要的作用,它們可以通過釋放促炎因子并發揮細胞毒性抑制腫瘤的生長,但其主要是通過促進肝癌細胞的增殖、血管生成和轉移來促進肝癌的進展。對 TAM 在肝癌中的作用認識促進了針對它們的各種藥物開發和臨床測試,將靶向 TAM 用于肝癌免疫治療的方法已然成為一種新思路和新方法。迄今為止,靶向 TAM 的治療策略主要分為抑制促進腫瘤進展的 TAM 和激活抑制腫瘤進展的 TAM。
3.1 抑制促進腫瘤進展的 TAM
3.1.1 抑制單核-巨噬細胞向肝癌微環境募集
阻止血液循環中單核-巨噬細胞募集到肝癌中是減少腫瘤前來源 TAM 的有前途的策略。許多細胞因子和趨化因子參與單核-巨噬細胞募集進入腫瘤微環境。肝臟固有巨噬細胞、肝癌細胞和腫瘤基質細胞釋放的 CCL2/CCR2 在將骨髓來源的單核細胞募集到肝癌中起著至關重要的作用,在這種情況下,單核細胞會發展成 TAM,進而起到促進腫瘤的作用。在一項針對小鼠肝癌研究[30]中,CCR2 是 CCL2 的唯一已知受體,它在肝內單核細胞和巨噬細胞中表達,敲除 CCR2 或使用 CCR2 拮抗劑可阻斷 CCL2/CCR2 信號傳導,從而抑制小鼠肝癌的生長和轉移,降低術后復發概率,提高生存率。此外,對 CCL2/CCR2 軸的阻斷會抑制單核-巨噬細胞的募集、TAM 的浸潤和巨噬細胞促腫瘤方向極化,從而導致腫瘤微環境的免疫抑制狀態逆轉,激活腫瘤殺傷性的 CD8+ T 細胞參與抗腫瘤免疫應答。在一小鼠肝癌實驗[31]中,用新型 CCR2 拮抗劑 RDC018 來阻斷 CCL2/CCR2 軸,減少了小鼠肝癌微環境中骨髓源性單核細胞和腫瘤內 TAM(尤其是 M2巨噬細胞)的浸潤,增加了 CD8+ T 細胞在肝癌組織中的數量和浸潤程度,有效抑制肝癌的生長和轉移并防止術后復發。從以上研究結果提示,阻斷 CCL2/CCR2軸可以有效地阻止肝癌的生長。此外,癌相關成纖維細胞分泌的 CXC 類趨化因子 12(CXCL12)可募集血液中的巨噬細胞并將其誘導轉變為免疫抑制功能的 M2巨噬細胞,從而降低其刺激 T 淋巴細胞反應的功能,同時促進巨噬細胞在腫瘤中的遷移、聚集和生存,阻斷 CXCL12 受體(CXCR4)可明顯降低 M2巨噬細胞的趨化性[32]。此外,一項研究[33]表明,人類肝癌細胞中轉錄因子 12 的穩定過表達增加了 CXCL12/CXCR4 在腫瘤微環境中的含量,CXCL12/CXCR4 通過激活 MAPK/ERK 和 PI3K/AKT 信號通路在肝癌進展中起關鍵作用,因此,破壞 CXCL12/CXCR4 軸也是抑制肝癌微環境中 TAM 募集的可能策略。除以上兩種信號通路的抑制可一定程度上抑制肝癌微環境對單核巨噬細胞的募集,還有許多其他通路未被發現或證實對 TAM 的募集起到不同的影響作用,若能證實,不僅對肝癌,對其他類型的腫瘤的治療勢必會有重大突破。
3.1.2 促進 TAM 的耗竭
除了抑制 TAM 募集外,誘導 TAM 凋亡已發展成為有效消耗這些細胞的有效手段。集落刺激因子-1(CSF-1)在單核-巨噬細胞系統的成熟、分化和存活中起著重要作用,該系統僅表達 CSF-1 受體(CSF-1R),阻斷 CSF-1/CSF-1R 軸會導致大量 TAM 凋亡。在 Quintana 等[34]研究蛋白酪氨酸磷酸酶 SHP2 的變構抑制劑 RMC-4550誘導抗腫瘤免疫,RMC-4550通過減弱 CSF-1R 信號轉導而選擇性地減少 M2巨噬細胞并通過獨立于 CD8+ T 細胞或干擾素-γ 的機制增加 M1巨噬細胞。RMC-4550的抗腫瘤作用可與免疫檢查點抑制劑如 PD-1 抑制劑或抗 CSF-1R 聯合,進一步擴大通過誘導 M2巨噬細胞的耗竭而產生的抗腫瘤效應。此外,已發現幾種化合物如曲貝汀通過誘導凋亡而有效地消耗巨噬細胞[35]。曲貝汀特異性地在單核-巨噬細胞系中誘導胱天蛋白酶依賴性凋亡,并且這種作用具有顯著的選擇性,其他白細胞亞群不受影響,并且曲貝汀顯著抑制 CCL2、CXCL8、IL-6 和 VEGF 幾種生物介質的轉錄,它們在促進惡性腫瘤的炎癥中具有重要作用。曲貝汀對單核-巨噬細胞的這些作用已在小鼠炎癥性惡性腫瘤模型和炎癥性腫瘤患者體內得到證實,并且可能成為其抗腫瘤功效的重要機制。由于肝癌是炎癥性腫瘤的典型代表,因此,曲貝汀在肝癌治療的應用中存在著值得關注的潛力。
3.2 激活抑制腫瘤進展的 M1巨噬細胞
盡管直接清除所有 TAM 具有有效的抗腫瘤功能,但很難否認巨噬細胞在與肝癌戰斗中的積極作用。除了具有免疫抑制作用的促腫瘤性巨噬細胞外,還存在抗腫瘤性巨噬細胞在腫瘤微環境中發揮著重要的抗腫瘤作用。
目前干擾素-α 已被廣泛用于治療包括肝癌在內的惡性腫瘤。根治性肝癌切除術后輔助性干擾素-α 治療可以提高肝癌患者的生存率。干擾素-α 的抗腫瘤作用在于其對肝癌細胞的間接抑制作用如免疫調節作用。干擾素-α 的免疫調節作用包括巨噬細胞極化和免疫細胞浸潤的調節,干擾素-α 治療可以有效抑制巨噬細胞向 M2巨噬細胞極化,并且在腫瘤微環境中可誘導TAM從M2轉變為M1[36]。在臨床研究[37]中,索拉非尼治療可提高肝癌中 TAM 的浸潤,從而產生免疫抑制性肝癌微環境。干擾素-α 可以抑制巨噬細胞極化為 M2-TAMs,從而中和 M2巨噬細胞對肝癌細胞增殖和侵襲的促進作用。此外,在索拉非尼治療期間,通過使巨噬細胞向 M1 表型轉換,干擾素-α 緩解了 M2巨噬細胞介導的免疫抑制作用并增加了腫瘤內 CD8+ T 細胞的浸潤。
激活抑制腫瘤進展的 M1巨噬細胞的策略主要有靶向腫瘤細胞(抗 CD47)和靶向 TAM(抗 CSF-1R、CD40 拮抗作用、Toll 樣受體激動劑、磷脂酰肌醇 3-激酶 γ 抑制和Ⅱa 類組蛋白去乙酰化酶抑制)。有研究[38]表明,CD47 是癌細胞表達的“別吃我”信號,通過拮抗 CD47 可激活巨噬細胞“食用”癌細胞。盡管巨噬細胞對 CD47 表達的腫瘤細胞具有高度吞噬能力,但 TAM 并不一定會變成抗腫瘤巨噬細胞,并且可能保留其免疫抑制活性如促炎性細胞因子的分泌。有研究[39]表明,抗 CD47 能夠誘導從肝癌樣本中分離的 TAMs 從促腫瘤的作用重新轉變為抗腫瘤作用,調轉 TAMs 的促腫瘤方向并破壞肝癌細胞。在一項研究[40]中,研究者分別將小鼠肝癌細胞、人類肝癌細胞與巨噬細胞共培養,在加入或不加入抗 CD47 單克隆抗體的條件下觀察到,抗 CD47 單克隆抗體的加入抑制了肝癌細胞的自我更新和侵襲能力,并且誘導增強了小鼠和人類 M1巨噬細胞 和 M2巨噬細胞對肝癌細胞的吞噬作用,抗 CD47 抗體誘導 M1巨噬細胞的吞噬作用比 M2巨噬細胞更為突出,且單獨抗 CD47 治療可以在體內將巨噬細胞的表型轉變 M1巨噬細胞,同時抗 CD47 抗體與多柔比星聯合使用能對肝癌抑制發揮最大作用,抗 CD47 抗體治療可以用于補充化療,這可能是治療肝癌患者的一種有前途的治療策略。
此外,在一關于天然酵母產物 β-葡聚糖的研究[41]中發現,β-葡聚糖通過 C 型凝集素受體(dectin-1)誘導的 Syk-Card9-Erk 途徑可將抑制免疫的 M2巨噬細胞轉化為促進免疫的 M1巨噬細胞。TAM 介導的對 CD4+ T 細胞和 CD8+ T 細胞的免疫抑制作用在體外經 β-葡聚糖處理后完全可以逆轉;在該研究的體內研究表明 β-葡聚糖治療可明顯降低腫瘤負擔并將 M2巨噬細胞轉變為 M1巨噬細胞,其與 T 細胞產生更多的干擾素-γ 和更少的調節性 T 細胞浸潤相關,提示該項研究在對肝癌的治療方面有幾個重要的臨床意義:首先,由于 TAM 限制了化療藥物的療效,口服 β-葡聚糖作為免疫輔助療法治療肝癌患者,可通過調節 TAM 表型,然后與化療藥物聯合使用,這可能會將抗藥性較強的肝癌患者轉變為對化學藥物敏感的狀態;其次,由于 TAM 是建立腫瘤免疫抑制網絡的重要角色,因此以 β-葡聚糖為靶向藥物的 TAM 免疫療法可為其他惡性腫瘤提供治療方案;最后,β-葡聚糖作為酵母菌的天然產物具有價格低廉、安全性高、受用范圍廣等優點,容易在臨床推廣。
在諸多肝癌化療方案中,索拉非尼、PD-1/PD-L1、5-氟尿嘧啶、順鉑等藥物仍是目前廣泛使用的一線抗腫瘤藥物,但在肝癌化療過程中單用任意一種藥物所能起到的效果都是有限的。靶向 TAM 的藥物在現階段仍處于起步和研究階段,還未進入一線抗肝癌藥物行列,但可對一種或數種一線藥物行輔助用藥,提高肝癌細胞對各種藥物的敏感性等,不失為肝癌化療的一種新的治療思路。
4 小結與展望
在復雜的腫瘤微環境中,巨噬細胞由不同的因素誘導極化為不同表型從而發揮不同的功能,如促炎和殺死腫瘤活性、消炎和促腫瘤作用。臨床前和臨床研究的結果均表明,抑制 TAM 募集、消耗 TAM 或使其再轉型可有效抑制肝癌進展及改善肝癌患者的預后。目前靶向 TAM 的一些藥物正在臨床試驗中進行測試,可以有效地消耗、抑制或再轉型 TAM 并發揮抗腫瘤作用。在肝癌中,TAM 的招募、聚集以及不同極化方向都在肝癌的發展中起到了重要作用,進一步研究和發現 TAM 對肝癌在不同機制層面的影響將有助于為肝癌開發新的靶向藥物和提供新的治療策略。
重要聲明
利益沖突聲明:本文全體作者閱讀并理解了《中國普外基礎與臨床雜志》的政策聲明,我們沒有相互競爭的利益。
作者貢獻聲明:陳家川負責文章撰寫、文獻檢索;胡宗強和陳剛負責文章審評、寫作指導;江杰、徐源通和顏春濤參與文獻檢索、資料收集。