田慧香,马婕群,张彦兵,左倩倩,廖子君

(1.西安医学院，西安 710068； 2.西安交通大学医学院附属陕西省肿瘤医院内一科，西安 710061)

结直肠癌是常见的消化系统肿瘤，其发病率在恶性肿瘤中排第三位，在因癌症导致死亡的病因中居第四位[1]。根据《CA Cancer J Clin》癌症统计数据显示，2015年中国结直肠癌新发病例约376 300例，死亡率高达50%[2]。此外，有统计显示，30%～50%的结直肠癌患者术后会出现复发，若发生远处转移，患者的5年生存率仅为10%～15%[3]。可见，当前结直肠癌治疗效果并不理想，并且转移是导致结直肠癌患者死亡的主要原因。因此，研制出抑制癌症发生转移的药物是临床上亟待解决的问题。

目前,越来越多的研究者不仅关注肿瘤细胞本身,也开始关注肿瘤细胞所处的微环境。肿瘤相关巨噬细胞(tumor-associated macrophages，TAMs)是肿瘤微环境中最丰富的免疫细胞，在大多数肿瘤进展中有重要作用。它们通过抑制有效的抗癌免疫、刺激血管生成和组织重塑等促进肿瘤生长,参与肿瘤的免疫抑制。因此，阻断巨噬细胞到达肿瘤组织和调控肿瘤微环境中TAMs的活化或再极化等，是治疗肿瘤的新策略。结直肠癌组织中有大量的TAMs浸润，并且与结直肠癌转移和脉管形成相关，但TAMs影响结直肠癌转移与脉管形成的机制仍不明确。现对TAMs极化的调控网络、TAMs促进结直肠癌转移和脉管形成的主要机制及其可能作为治疗靶点的潜在治疗策略进行阐述。

1 TAMs

1.1TAMs的定义、起源和功能 巨噬细胞是一类具有多种功能的免疫细胞，包括调节组织稳态、防御病原体和促进伤口愈合等。TAMs是指浸润在肿瘤组织或存在于实体瘤微环境中的巨噬细胞。TAMs作为肿瘤微环境的重要组成部分，可显著影响肿瘤生长、血管生成、转移、化疗耐药与机体免疫调节等。

一般认为，TAMs主要来源于骨髓造血干细胞的血液单核细胞[4]。然而近年的研究表明，TAMs也可以源于卵黄囊祖细胞，如肺泡巨噬细胞、脑巨噬细胞和库普弗细胞等，它们通过增殖来进行自我更新[5]。TAMs被肿瘤微环境中的各种信号募集并激活，然后对肿瘤的进展和转移产生重要影响。与巨噬细胞在免疫调节中发挥着不同的功能一样，TAMs在肿瘤进程中也发挥着不同的作用，如影响肿瘤的发生和发展、免疫调节、转移和血管生成等。同时，TAMs产生的炎症细胞因子[如白细胞介素(interleukin,IL)-23和IL-17]可触发肿瘤引起的炎症，进而促进肿瘤生长[6]；TAMs产生的IL-6对炎症反应具有放大作用，从而通过信号转导及转录激活因子3信号通路促进肝细胞癌的发生发展[7]。

1.2TAMs的分类和极化 根据所处的肿瘤微环境，巨噬细胞表现出不同甚至相反的表型。活化的巨噬细胞通常分为M1和M2表型[8]。M1型巨噬细胞指经典活化的巨噬细胞，M2型巨噬细胞指替代活化的巨噬细胞。这两种类型的巨噬细胞在分子标记、代谢特征和基因表达谱上有显著不同。通常，M1型巨噬细胞可分泌促炎细胞因子，如IL-12、肿瘤坏死因子-α和γ干扰素，并产生高水平的一氧化氮合酶，针对入侵的病原体和肿瘤细胞，起到促进炎症反应的作用；而M2型巨噬细胞分泌抗炎细胞因子(如IL-10、IL-13和IL-4)，并表达丰富的精氨酸酶-1、甘露糖受体和清除剂受体，起到抗炎症反应和免疫抑制的作用，从而促进肿瘤进展[9]。M1型(抗肿瘤发生)和M2型(促肿瘤发生)巨噬细胞之间的转换是一个响应微环境信号的生物学过程，这一过程被称为“巨噬细胞极化”[10]。尽管研究发现TAMs能够显示任一极化表型，但研究人员倾向于将TAMs视为M2样表型的巨噬细胞，因为从临床观察角度肿瘤微环境中巨噬细胞的积累在很大程度上与疾病的不良预后相关[11]。

TAMs的极化受微环境中多种细胞因子的调节，如趋化因子、生长因子等。在这些细胞因子中，集落刺激因子1(colony-stimulating factor 1，CSF-1)、趋化因子配体2[chemokine (C-C motif) ligand 2，CCL2]可募集巨噬细胞，同时也是M2型巨噬细胞刺激因子。有研究报道，CCL2通过与巨噬细胞表面表达的CC趋化因子受体2相互作用，可以使巨噬细胞极化为更趋向于促肿瘤的表型[12]。有研究发现，通过基因消融或抗体阻断CCL2-CC趋化因子受体2相互作用可明显抑制乳腺癌荷瘤小鼠的肺转移播种，并延长荷瘤小鼠的存活时间[13]。CSF-1是巨噬细胞极化的另一个有效决定因素，在各种实体瘤的浸润边缘均可观察到CSF-1广泛表达，并且与乳腺癌、卵巢癌、子宫内膜癌、前列腺癌、肝细胞癌和结直肠癌患者的不良预后相关[9]。此外，神经母细胞瘤异种移植模型显示，CSF-1耗竭可导致巨噬细胞的密度极大降低，从而抑制移植瘤模型的肿瘤生长[14]。除以上两种细胞因子外，血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)-A也被认为是强大的促肿瘤因子，VEGF-A不仅具有促血管生成的作用，还可以在IL-4和IL-10的存在下通过招募TAMs浸润，诱导M2型巨噬细胞极化来促进肿瘤的生长[15]。同时，EGFR过表达也促进了M2型巨噬细胞极化，利用西妥昔单抗或基因敲除破坏EGFR信号，可减少TAMs向M2型巨噬细胞的极化。临床上，EGFR单克隆抗体(西妥昔单抗)已被批准用于治疗转移性结直肠癌[16]。

缺氧是大多数实体瘤的常见特征，这是由于肿瘤细胞代谢旺盛、生长迅速，但脉管系统发育不良导致的。缺氧可作为巨噬细胞的重要调节剂，帮助肿瘤细胞克服营养缺乏，并将肿瘤微环境转变为更适合肿瘤细胞生存的环境[11]。如缺氧可以显著上调血管生成素-2的表达，从而促进巨噬细胞的积累和极化[17]。缺氧还可以诱导趋化因子，如CCL2、CCL5、CSF-1、VEGF、嗜酸粒细胞趋化因子和抑癌素M，使TAMs迁移至缺氧区域，从而促进肿瘤的进展。但有研究表明，缺氧并不是M1-M2型巨噬细胞极化的主要驱动因素，它也没有直接影响M2型巨噬细胞的转化，只是微调缺氧调节基因的表达[11]。综上所述，TAMs的极化受复杂的生物网络调节，并且在临床上与癌症的转移和进展相关。

2 TAMs在结直肠癌转移中的作用

上皮-间充质转化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)、细胞外基质、新生脉管形成是促进肿瘤转移的关键阶段。多项研究表明，TAMs可影响结直肠癌细胞向更具侵袭性和侵略性表型发展，并促进结肠癌发生远处转移[8,18]。但TAMs促进结直肠癌转移和脉管形成的机制仍不明确。

2.1EMT 高侵袭性的肿瘤细胞具有固有极性丧失和与周围组织结构松散附着的特征。EMT是这种形态转化的主要事件，它能促进肿瘤侵袭和转移等恶性生物学特性[18]。在EMT的过程中，由于上皮钙黏素抑制，肿瘤细胞失去了细胞间连接和顶端基极性，从而获得了运动型间充质细胞表型[19]。近年来体外证据表明TAMs与EMT相关，TAMs既可以启动EMT程序又可以诱导结直肠癌产生免疫逃逸[20]。Cai等[21]观察到结肠肿瘤组织中TAMs的富集增加了结肠癌的转移。而且TAMs衍生的转化生长因子-β可以促进结直肠癌细胞的EMT进展，从而导致肿瘤细胞的侵袭和迁移。此外，Yang等[8]通过体内和体外实验发现，M2型巨噬细胞极化的TAMs分泌转化生长因子-β可以促进结直肠癌细胞的EMT、生长、增殖和侵袭。总之，TAMs分泌的转化生长因子-β可诱导结直肠癌细胞EMT，从而促进结直肠癌细胞的侵袭和转移。

2.2细胞外基质 细胞外基质作为肿瘤细胞迁移的支架和屏障，其降解是肿瘤转移研究领域的焦点。研究表明，TAMs能够分泌多种蛋白水解酶，包括组织蛋白酶、基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)和丝氨酸蛋白酶，它们是介导细胞外基质降解和细胞-细胞外基质相互作用的重要成分[22]。许多研究显示，在大肠癌中MMP-2和MMP-9的表达增加与患者预后不良有关[20,23]。这些研究揭示了MMP-2在侵袭性结直肠癌中的表达上调，它能降解β1整合素，从而增强细胞的运动性和减少细胞黏附。此外，转化生长因子-β受体激酶抑制剂可以降低MMP-9的表达，从而阻止结直肠癌细胞向肝脏的转移。Vinnakota等[20]研究发现MMP-9可降解细胞外基质蛋白，并在结肠癌患者的活检组织中增加，同时在富含白三烯D4和肿瘤坏死因子-α的M2型巨噬细胞培养基中可诱导结肠癌细胞EMT的发生和结肠癌细胞的侵袭。

2.3新生脉管形成 肿瘤脉管形成是恶性肿瘤转移的主要途径。当实体瘤长到一定大小时，“新生脉管形成”将通过各种机制开启，从而触发高密度脉管系统，以供应营养和清除废物[24]。既往研究表明，在乳腺癌、前列腺癌、胃肠道肿瘤、宫颈癌和肺癌等进展中，血管生成增加与肿瘤患者的不良预后相关[25]。TAMs是调节“新生脉管形成”的关键角色，它们在肿瘤中心和肿瘤边缘形成集簇，这两个区域都是肿瘤血管生成和转移的关键区域。相反，缺乏TAMs会使血管密度显著降低40%[26]。TAMs不仅可以影响新的肿瘤血管形成，还可以刺激已建立的脉管系统,将其重塑为更曲折和易漏的形式，从而有利于肿瘤转移。TAMs浸润在大多数恶性肿瘤中与血管密度相关[27]，其加速血管生长的能力是通过分泌多种促血管生成因子介导的。Badawi等[28]研究了44例结肠癌患者发现，TAMs浸润与肿瘤血管生成显著相关，如用TAMs分泌的促炎症介质(肿瘤坏死因子-α、IL-β和IL-6)刺激结肠癌细胞，可以增加血管生成相关因子的分泌，进一步刺激结肠癌组织中的微血管形成，从而促进肿瘤侵袭和转移。此外，Zhang等[29]的研究表明，IL-33可以诱导内皮细胞的炎症激活，显著增加微血管的形成和内皮细胞的积累，从而促进结肠癌组织中的血管生成。同时发现，与良性息肉相比，结肠癌组织中TAMs的数量明显较多，血管密度更高。因此，TAMs可能成为结肠癌血管生成的标志物。

此外，TAMs也可以导致肿瘤淋巴管生成，这是肿瘤细胞以VEGF-C(肿瘤过表达的配体)/VEGF受体-3(vascular endothelial growth factor receptor-3,VEGFR-3)(在TAMs上表达的VEGF-C受体)轴依赖性方式扩散到区域淋巴结和远处转移的重要途径。在小鼠乳腺癌模型中，用针对VEGF-C/VEGFR-3的抗体或乙酰肝素酶的基因消融治疗，可以显著改变淋巴管表型，该策略可潜在地抑制原发性肿瘤的生长和转移[30]。Tacconi等[31]研究指出，VEGF-C/VEGFR-3轴可以同时塑造淋巴管内皮细胞和TAMs，并且VEGFR-3信号可驱动巨噬细胞向M2型巨噬细胞表型分化，从而协同诱导免疫抑制并促进结直肠癌的生长。

3 TAMs作为药物靶点的潜在治疗策略

TAMs是通过各种机制促进肿瘤侵袭和转移的重要辅助细胞之一。同时，TAMs受到包括免疫检查点蛋白在内的多种复杂分子信号/因子的调节。因此，抑制TAMs的生存能力、抑制M2型巨噬细胞极化并增强M1型巨噬细胞活性及抑制肿瘤微环境中巨噬细胞的招募是针对TAMs靶向抗癌的治疗策略。

3.1抑制TAMs生存的药物 局部杀伤TAMs是指通过耗尽肿瘤微环境中的TAMs抑制肿瘤的发生发展。Trabectedin是一种具有局部杀伤TAMs功效的细胞毒性药物。Trabectedin不仅可以通过干扰转录因子、DNA结合蛋白和DNA修复途径直接杀死肿瘤细胞[32]，还可以选择性地清除从血液中招募到肿瘤微环境中的单核巨噬细胞，从而抑制肿瘤的发生发展。在机制上，Trabectedin通过肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体受体选择性诱导巨噬细胞快速凋亡，并阻止它们产生一些促转移细胞因子(如CCL2、CXC趋化因子配体8、IL-6和VEGF)。一项前瞻性研究评估了Trabectedin在软组织肉瘤中的促凋亡效率，其中56%的患者发生了不同程度的(30%～70%)单核细胞减少[33]。在欧洲，Trabectedin已被批准用于治疗软组织肉瘤患者。同时，针对其他癌症(乳腺癌、前列腺癌和卵巢癌等)的临床试验尚在进行评估[33]。此外，有学者认为针对TAMs的所有亚型的抑制并非肿瘤治疗的理想方式。在一项研究中，M2型TAMs在小鼠肿瘤组织中高表达天冬酰胺内肽酶(Legumain)，导致肿瘤进展、血管生成和转移增加[34]。基于Legumain的DNA疫苗可以刺激CD8+T细胞，并选择性地消除小鼠转移性乳腺癌、结肠癌和肺癌中的M2型巨噬细胞，从而显著地抑制肿瘤的转移并提高小鼠的存活率。可见，单纯地选择性抑制M2型巨噬细胞中高表达的细胞表面蛋白从而降低TAMs的生存能力，是一种抑制肿瘤转移较好的方法，而并非是抑制TAMs的所有亚型。

3.2抑制M2型巨噬细胞极化并增强M1型巨噬细胞活性的药物 有研究认为M2型和M1型巨噬细胞在肿瘤生长和转移中发挥相反的作用。一项研究表明，将促肿瘤的M2型巨噬细胞转化为抑制肿瘤的M1型巨噬细胞，可以降低TAMs在肿瘤侵袭和转移中的支持作用[35]。唑来膦酸是一种第三代氨基双膦酸酯类药，可以使促肿瘤的M2型巨噬细胞转化为抑制肿瘤的M1型巨噬细胞，从而抑制肿瘤侵袭和转移，已被食品药品管理局批准用于治疗骨转移相关事件和骨转移引起的疼痛。研究表明，唑来膦酸不仅能够通过减少IL-10、VEGF和MMP-9的产生并恢复一氧化氮合酶的表达将TAMs从M2型转变为M1型巨噬细胞，还能通过停止TAMs的募集和浸润来减少肿瘤微环境中的巨噬细胞数[36-37]。基于这一证据，在ABCSG-12试验中，唑来膦酸已被添加到绝经前早期乳腺癌患者的辅助内分泌治疗中[35]。此外，Georgoudaki等[38]通过免疫检查点疗法在小鼠MC38结肠癌模型中将TAMs群复极化为M1型，增加了肿瘤免疫原性和诱导抗肿瘤活性。

3.3抑制巨噬细胞募集的药物 TAMs招募至肿瘤部位是肿瘤趋化因子持续存在的结果,如γ干扰素可诱导单核细胞或巨噬细胞向结肠癌肿瘤微环境募集。NT157是一类新型的抗肿瘤药物，对肿瘤细胞具有抑制作用，研究表明NT157可通过抑制CCL2、CCL5、IL-6、IL-11和IL-10等细胞因子的表达，从而减少TAMs的招募和激活[39]。因此，切断这些吸引巨噬细胞募集的趋化因子，抑制TAMs向肿瘤微环境募集可能是针对TAMs靶向抗癌的另一种解决方案，有待进一步研究。

4 结 语

结直肠癌组织中存在着丰富的TAMs，且TAMs在结直肠癌侵袭、转移、促进肿瘤血管和淋巴管生成等过程中发挥重要作用，因此以TAMs为靶点的靶向治疗有望成为抗肿瘤治疗的重要手段。目前研究者对TAMs在肿瘤侵袭和转移中的机制研究仍在继续，并有以TAMs为靶点的药物进入临床试验。然而，这些药物的确切疗效仍不明确。其中主要障碍是TAMs在调节转移方面有明显的异质性，另外TAMs所处的肿瘤微环境是一个复杂的系统。尽管如此，TAMs作为一种新颖且具有吸引力的靶标，可能会改变肿瘤现有的治疗策略，为肿瘤的治疗提供新方法。