丁洪基，李龙龙，张 迪，王 灿，王贵珍

肿瘤相关巨噬细胞(tumor-associated macrophages, TAM)是肿瘤组织中浸润的巨噬细胞，是肿瘤微环境(tumor microenvironment, TME)中重要的细胞成分。TAM具有高度的异质性和可塑性，能在不同组织环境的影响下发生形态和功能的变化。目前普遍认为，在肿瘤的发生、发展过程中，TAM通过释放多种细胞因子，影响肿瘤组织的多个方面，包括干细胞、代谢、血管生成、淋巴管生成、侵袭和转移[1]。从肿瘤起始到加速进展和转移，TAM均起关键作用，其数量与多种肿瘤的恶性程度和不良预后有关[2]。当今，在研究TAM极化相关的信号分子、转录因子、表观遗传学变化和小分子核糖核酸方面，已经取得了很大进展[1]。TAM在肿瘤发生、发展进程中的动态变化、表型、信号通路和功能状态等已成为国内外学者研究的热点，可为肿瘤发病机制和治疗策略的研究提供有益的启示和方法。

1 TAM的起源和类型

巨噬细胞最早在19世纪末由Metchnikofff发现的，是存在于大多数动物中由单核吞噬细胞系分化的免疫细胞，在所有实体肿瘤中均有分布。有关巨噬细胞的确切起源问题至今仍存有争议，目前的共识是：它们既可能来源于早期胚胎前体祖细胞，在其发育过程中，播种到组织，形成独立的种群；也可能来自成人造血干细胞派生的循环单核细胞。Franklin等[3]近年提出，TAM在肿瘤组织中有两种发展途径：(1)在癌变过程中，来自胚胎或单核细胞来源的组织驻留巨噬细胞，这些巨噬细胞可能发生表型/激活状态的变化，称为组织驻留的TAM；(2)在肿瘤生长过程中，经历了一个明显分化阶段的单核细胞，最终成为巨噬细胞，称为肿瘤诱导的TAM。这两个细胞种群可能同时存在于一个特定的肿瘤中，或者组织驻留的TAM在肿瘤生长的早期阶段为主，而肿瘤诱导的TAM则在肿瘤后期显著。此外，进入肿瘤组织中的单核细胞可能会对TME产生表型的变化，而不分化为巨噬细胞，此种细胞称为肿瘤诱导的效应单核细胞[3]。根据TAM的活化类型及其在TME中的不同作用，常将其分为经典活化的M1型和交替活化的M2型两种类型。M1型TAM具有抗菌和免疫刺激特性；而M2型TAM却具有抑制T细胞反应，促进肿瘤细胞生长、侵袭和转移的功能。通常用CD163作为M2型TAM细胞的特异性标志物。近10年来，研究结果表明，组织驻留的TAM并非均一的亚群，而是一组功能和表型相似的细胞群，这些细胞中有许多非终末分化的，不能被归类为简单的极化类型[4]。目前已经证明，组织环境本身是TAM表型的主要调控者，不管起源如何，均能影响许多基因的表达[4]。在肿瘤组织中，M1型和M2型极化的TAM是一个连续功能状态下的两个极端。目前，M1型与M2型极化模型可以扩展到至少具有9个不同TAM激活程序的谱系模型[5]。TAM表型动态变化发生在肿瘤的发生、进展和转移过程中，而TAM亚群对不同的肿瘤具有促进活动，在肿瘤组织的不同区域，TAM的分布和功能也存在较大差异。大规模转录组分析显示，TAM具有M1样和M2样标志物混合表型表达[5]。最新研究发现，个体发育可能是TAM异质性的来源之一，巨噬细胞的发生及其解剖部位决定其生态位，指示其向特定的表型和功能极化[6]。

2 TAM在TME中的作用

TME主要由免疫细胞构成，如巨噬细胞、T淋巴细胞、自然杀伤细胞(NK细胞)、树突状细胞、嗜中性粒细胞等，TAM作为一种主要免疫抑制细胞，通过合成和分泌多种细胞因子，对TME产生广泛的影响。

2.1 TAM具有免疫抑制作用正常组织的巨噬细胞能裂解肿瘤细胞，呈递肿瘤相关抗原给T细胞，刺激T细胞和NK细胞的抗肿瘤功能。而TAM无此活性，不能产生有效的抗肿瘤免疫反应。TAM分泌的趋化因子和细胞因子可以抑制肿瘤浸润的T细胞和NK细胞的抗肿瘤作用，并与骨髓源性抑制细胞(myeloid-derived suppressor cells, MDSCs)、肿瘤相关树突状细胞和中性粒细胞协同作用，促进免疫抑制TME的形成[7]。TAM还可通过分泌一些特殊酶，如一氧化氮合成酶(nitric oxide synthase, NOS)和精氨酸酶(arginase, ARGI)来抑制T细胞功能。此外，TAM表达PD-1、CTLA-4受体配体(如PD-1、B7-H1配体)，激活后能抑制T细胞和NK细胞的细胞毒性作用。

2.2 TAM促进血管生成和淋巴管生成血管生成涉及多种因素，如缺氧、高渗透压及促血管生成因子，如VEGF、TGF-β、COX-2、PDGF、EGF、Ang和趋化因子等。TAM不仅可以释放促血管生成因子，还可以合成Wnt蛋白家族7B抗体(Wnt7b)，通过刺激血管内皮生长因子产物，产生血管生成开关，从而靶向血管内皮细胞[8]。由TAM提供给TME的前基质金属蛋白酶-9(proMMP-9)是一种主要的血管生成诱导因子，在肿瘤血管生成和转移中发挥着关键作用。

TAM表达VEGF-C和VEGF-D，表明TAM与肿瘤的淋巴管生成也密切相关，M2极化的TAM与淋巴结中的淋巴管生成有明显相关性，可通过VEGF-C产物，促进淋巴结的淋巴管生成[2]。

2.3 TAM调节肿瘤干细胞的表型和功能肿瘤干细胞(cancer stem cell, CSC)被界定为肿瘤组织中具有自我更新能力，并能产生该肿瘤中一系列异质性肿瘤细胞的细胞。TAM可调节CSC表型和功能的可塑性。近年来，一些TAM-CSC相互关系得到了实验证实。TAM可释放乳脂球蛋白(EGF-Ⅷ)，其可激活CSC特异性路径-STAT3、Hedgehog和Sonic，并强烈增强CSC的耐药性和致瘤性。TAM产生的乳脂球表皮生长因子-8(MFG-E8)和白介素-6(IL-6)也能协同调解CSC亚群的致瘤性和耐药性。此外，小胶质细胞和脑的TAM充当着胶质瘤干细胞调解者的作用，能释放高水平的转化生长因子-β1(TGF-β1)，使CD133阳性的胶质瘤干细胞样细胞更具侵袭性[9]。

3 TAM对肿瘤进展的影响

TAM作为TME中的主要免疫细胞，对肿瘤的进展有明显影响。有学者采用免疫组化法对150例结直肠癌中的巨噬细胞进行分析，用CD68作为TAM谱系标记，CD80作为促炎TAM标记，CD163作为抗炎TAM标记。结果发现，CD163阳性的TAM主要分布在肿瘤侵袭的前沿；而CD80阳性的TAM几乎完全位于相邻的正常黏膜。在Ⅲ期肿瘤中，较高的CD68和较低的CD80/CD163比值与总体生存率下降有关。这项工作表明根据微环境的刺激不同，TAM可采用不同的极化方式，表现出对肿瘤进展有不同的影响[10]。近年，Nie等[11]发现，TAM密度的增加与乳腺叶状肿瘤的恶性进展有关，TAM通过趋化因子CCL-18驱动肌纤维母细胞分化，促进叶状肿瘤的增殖和侵袭，CCL-18表达是叶状肿瘤独立的预后因子。Zhao等[12]对4 541例乳腺癌患者进行了16项分析，发现TAM高密度与乳腺癌的低生存率有关，而且，TAM浸润程度与激素受体阴性及恶性表型有显著相关性，TAM浸润可作为乳腺癌患者判断预后的新指标。Yuan等[13]对794例卵巢癌患者的9项研究指标进行综合分析，结果显示，CD163阳性TAM浸润与卵巢癌的预后不良相关，在肿瘤组织中，M1/M2巨噬细胞比值越高，总体生存率越高。

目前，TAM已被证明是肿瘤转移的关键因素。TAM可通过释放各种趋化因子、炎性因子和生长因子，促进肿瘤的进展和转移。上皮-间质转化(epithelial mesenchymal transitions, EMT)是肿瘤细胞获得更大侵袭能力和转移能力的关键步骤，TAM可以表达多种因子来诱导EMT，如TGF-β和IL-6。TAM还可能分泌EGF样配体/因子，激活癌细胞中的表皮生长因子受体(EGFR)通路，从而促进EMT。国内齐蕾等[14]研究发现，TAM可能通过TGF-β1信号通路参与胃癌的EMT过程，进而促进肿瘤的侵袭和转移。从TAM中释放的CCL-18可以诱导内皮细胞的转分化，产生不同的分化表型，从而导致细胞间连接丢失，增强侵袭性和迁移能力。

4 TAM可降低肿瘤化疗和放疗的疗效

4.1 TAM减少化疗的效果研究发现，TAM可降低化疗的疗效，肿瘤组织中CD68阳性和CD163阳性的TAM浸润与食管癌患者化疗反应不佳有关[2]。TAM可被招募到胰腺肿瘤部位，刺激腺癌细胞表达高水平的胞苷脱氧酶，以分解代谢吉西他滨的生物活性形式，降低癌细胞对化疗的敏感性[2]。Yang等[15]发现，TAM通过IL-10/STAT3/BCL-2信号通路，可诱导乳腺肿瘤的化疗耐药性。另有研究表明，TAM与用于绝经后乳腺癌患者内分泌治疗的它莫昔芬的耐药性有关[16]。表皮生长因子受体酪氨酸激酶抑制剂(epidermal growth factor receptor tyrosine kinase inhibitors, EGFR-TKI)是治疗晚期非小细胞肺癌的一种新方法。Chung等[17]用EGFR-TKI对206例非小细胞肺癌患者进行了治疗，发现疾病进展性患者TAM计数明显高于非进展期患者，TAM计数高与无进展生存率和总生存率较低显著相关，表明TAM与EGFR-TKI的治疗反应能力下降有关。

4.2 TAM引起放疗的不利结果TAM在放疗后，大量被招募到肿瘤中，可以调节肿瘤细胞对治疗的反应。研究表明，在小鼠模型中，高TAM值与肿瘤对照射的不良反应之间存在相关性[2]。Pinto等[18]发现，受照射的巨噬细胞可以促进癌细胞的侵袭性和肿瘤细胞诱导的血管生成。TAM能释放二次旁观者信号，并在光子照射的二次旁观者效应中起关键作用。靶向TAM或TAM相关信号，能增强放疗的效力。通过中和集落刺激因子-1(CSF-1)或阻断集落刺激因子-1受体(CSF-1R)激酶活性，抑制放疗后TAM的补充，可以显著延缓肿瘤的再生长[2]。

5 针对TAM的治疗策略

由于TAM具有抗化疗的作用，因而成为治疗肿瘤的靶点，通常采用的治疗策略是：(1)特异性干扰M2型TAM的存活或抑制其信号传递；(2)抑制巨噬细胞向肿瘤聚集；(3)将促肿瘤的M2型TAM转化为抗肿瘤的M1型表型[19]。Yu等[20]表明，β-泛酸钠(β-elemene)能调节TAM从M2型→M1型的极化，也能抑制肺癌细胞的增生、迁移和浸润，并可增强放疗的敏感性，是一种很有前途的可与化疗和放疗相结合的药物。Zhou等[21]发现，TAM在调节铁的平衡中扮演着重要的角色，细胞内铁超载可导致TAM向M1型表型转化。Mitchem等[22]发现，抑制CSF-1R或趋化因子(C-Cmotif)受体2(CCR2)，靶向TAM，可以减少肿瘤启动细胞的数量，提高化疗的疗效，增强抗肿瘤的T细胞反应。通过抑制CSF-1/CSF-1R信号通路的靶向治疗结合传统的化疗，在乳腺癌和胰腺癌中已显示出治疗的效果。近年Mu等[23]报道，在乳腺癌中，乳酸盐可以通过激活ERK/STAT3信号通路，诱导M2型巨噬细胞极化，促进乳腺癌的进展。天然化合物WithaD能抑制ERK/STAT3信号通路，可以有效地阻止M2型巨噬细胞极化，从而抑制乳腺癌的进展。Binnemars-Postma等[24]对乳腺癌的研究发现，抑制TAM中的转录激活因子6(Stat6)通路是抑制肿瘤生长和转移的重要治疗手段，靶向TAM中的Stat6通路，可降低乳腺癌生长和转移生态位形成。此外，多羟基化富勒烯醇可以通过调节TAM的极化来进行肿瘤免疫治疗，并能抑制肿瘤的生长和转移，为重新燃起的免疫疗法指明一条新的道路。在抗肿瘤活性的药物中，靶向TAM的药物起关键作用。由于TME中的营养物质，如乳酸或脂肪酸，会影响TAM的代谢和功能，因此，抑制TAM对这些营养物质的吸收可能是一种潜在的未来策略。此外，降低TAM中的糖酵解是另一种有前途的方法[25]。了解调控肿瘤细胞和TAM代谢变化的复杂关系，是朝着开发新的治疗方法迈出的重要一步，这些治疗方法的目标是对免疫细胞进行代谢重编程序，以增强其杀伤肿瘤细胞的潜能，克服治疗的阻力。近年来，TAM作为纳米药物治疗肿瘤的选择目标，已引起广泛的关注，纳米材料可以通过改变TAM的种群，从而提高抗癌化疗药物的疗效[26]。

6 小结与展望

当前，越来越多的研究揭示了TME对肿瘤发生、发展的影响。TME是由具有多种表型和功能的免疫细胞组成，其中，显示明显异质性和表型可塑性的TAM是实体瘤微环境的主要组成部分。TAM是一个复杂的异质性细胞群，在许多肿瘤类型中，有助于肿瘤的恶性化，因而是一个有趣的治疗靶点，并成为癌症免疫治疗的远景目标。TAM在肿瘤内的异质性及特异性表型特征，为开发立足于TAM的个性化治疗方法打下了基础。TAM靶向/复极被认为是一种很有前途的新型治疗方式，可为未来肿瘤的生物治疗提供新的途径。关于TAM的代谢重编程序还存在许多悬而未绝的问题，进一步了解TAM中细胞代谢的调控，找到这些问题的答案，对于开发新的巨噬细胞代谢重编程序治疗策略至关重要，这将是未来几年的挑战[25]。总之，针对TAM的靶向治疗，结合传统治疗方法，可能为肿瘤的治疗带来新的曙光。