2018, Vol. 44扩展功能
文章信息
- 李波, 刘可可, 段浩博, 王远萍, 唐思嘉, 周乐, 孙宏晨
- 肿瘤相关巨噬细胞在口腔鳞状细胞癌发生发展中作用及其靶向治疗的研究进展
- Research progress in tumor-associated macrophages in development of oral squamous cell carcinoma and its targeted therapy
- 吉林大学学报(医学版), 2018, 44(03): 684-688
- Journal of Jilin University (Medicine Edition), 2018, 44(03): 684-688
- 10.13481/j.1671-587x.20180343
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文章历史
- 收稿日期: 2017-05-02
2. 吉林大学口腔医院实验教学中心, 吉林 长春 130021
头颈鳞状细胞癌(head and neck squamous cell carcinoma，HNSCC)是当今常见的癌症之一，并且是全世界癌症患者死亡的主要原因。HNSCC患者的生存率在过去40年里无明显改善，5年生存率约为60%。口腔鳞状细胞癌(oral squamous cell carcinoma，OSCC)是头颈部最常见的癌症，占HNSCC患者的90%[1]。OSCC有局部浸润率高、颈部淋巴结转移、远处转移率高和预后不良的特点。近年来研究[2]显示肿瘤相关巨噬细胞(tumor-associated macrophages，TAMs)与OSCC的发生发展有密切关系。在OSCC微环境中TAMs数量较多，大部分TAMs促进了OSCC的发生发展。本文对TAMs在OSCC发生发展中的作用以及靶向TAMs治疗OSCC进行总结，旨在为OSCC患者提供一个新的治疗靶点。目前我国关于TAMs的研究已有综述类报道，但尚未见关于TAMs在OSCC发生发展中作用及其靶向治疗的综述类报道。本文对TAMs在OSCC侵袭转移和血管生成中的作用以及靶向TAMs治疗OSCC进行综述。
1 TAMs在肿瘤微环境中，TAMs起源于循环单核细胞。TAMs受募集到OSCC中主要来源于肿瘤微环境的肿瘤细胞和基质细胞的细胞因子、趋化因子和生长因子的调节。在正常生理状态下，巨噬细胞在伤口或致病性攻击的病灶中表达多种生长因子，包括细胞集落刺激因子1(colony stimulating factor 1，CSF-1)、粒细胞巨噬细胞集落刺激因子(granulocyte macrophage CSF，GM-CSF)、转化生长因子β1(transforming growth factor β1，TGFβ1)、巨噬细胞刺激蛋白(macrophage stimulating protein，MSP)和各种趋化因子如CCL2、CCL7、CCL8(单核细胞趋化蛋白家族1~3的趋化因子)、CCL3[巨噬细胞炎症蛋白1α(MIP-1α)的趋化因子]、CCL4(MIP-1的趋化因子)和巨噬细胞迁移抑制因子(macrophage migration inhibitory factor，MIF)[3]。这些生长因子可以召集循环单核细胞并刺激其分化成巨噬细胞，然后介导免疫应答，去除病原体和促进组织修复。因此可以将巨噬细胞看作是已经执行了多种功能的前哨淋巴细胞，这些功能为组织提供免疫支持，防御癌症。当TAMs聚集到肿瘤微环境中时，TAMs的免疫功能即被抑制，并且肿瘤细胞由于固有突变导致缺乏对位置数据的反应而失去其“关闭开关”的功能；这促进了肿瘤生长和肿瘤细胞的存活，同时也破坏了机体自身适应性免疫反应从而导致肿瘤细胞迁移和转移[2]。TAMs的存在与口咽和口腔癌的预后不良有关[4-5]。与非转移性OSCC比较，转移性OSCC中的TAMs百分比较高，并且导致患者生存率降低[5]。
2 TAMs的特征TAMs通过释放大量的细胞因子如表皮生长因子(epidermal growth factor，EGF)、白细胞介素6(interleukin 6，IL-6)和肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor，TNF)缩短肿瘤细胞生长周期进而加快肿瘤细胞的增殖；同时促进多种生长因子、血管/淋巴管生成因子及生物酶等的生成进而诱导血管/淋巴管的生成、破坏基底膜、诱导免疫抑制；最终促进肿瘤细胞的增殖、侵袭和转移[6-8]。在肿瘤生长过程中, 大多数TAMs是M2表型[1]，这不仅可以促进肿瘤细胞生长和入侵, 而且可以促进肿瘤血管生成和钝抗肿瘤T细胞功能[9]。最近的临床数据[10]表明M2型TAMs在肿瘤中的积累增加标志着癌症患者的不良预后。
3 TAMs对OSCC发生发展的作用TAMs对OSCC的发生发展有2个不同方面的作用：一方面TAMs对OSCC的生长起促进作用，另一方面TAMs又有对抗OSCC的作用。TAMs由于细胞因子、病原体相关分子、危险信号和其他免疫分子的刺激而产生2种活化状态，即M1型TAMs和M2型TAMs[11]。M1型TAMs具有抗肿瘤活性，而M2型TAMs促进肿瘤侵袭和转移[12-13]。M1型TAMs通过产生促炎细胞因子如IL-12、IL-1β、TNF-α、IL-6、IL-23和其他效应分子如活性氧、氮中间体来促进炎症；而M2型TAMs通过产生抗炎细胞因子如IL-10、IL-13和TGF-β以及其他抗炎分子如白细胞介素1(IL-1)受体拮抗剂、前列腺素E2(PGE2)抑制炎症[14]。CD68是常用的TAMs标记物的泛巨噬细胞标记物，CD68识别促炎M1型TAMs和抗炎M2型TAMs[1]。而CD163被认为是M2型TAMs的高度特异性巨噬细胞标志物，增加的CD163与癌症的总生存率呈明显相关关系[15-18]。He等[1]的研究证明：与正常口腔黏膜比较，在OSCC的细胞质中CD68和CD163表达水平升高，提示CD68和CD163是OSCC的重要诊断和预后因素。
4 TAMs在OSCC中的作用类型及其机制 4.1 TAMs在OSCC中的侵袭转移作用肿瘤细胞通常通过基底膜和降解周围结缔组织侵入正常组织。TAMs产生基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMPs)以降解细胞外基质[14]。MMPs是主要的基质降解酶，其中基质金属蛋白酶2(MMP-2)和基质金属蛋白酶9(MMP-9)与口腔癌侵袭转移关系密切[19-20]。Fan等[21]的研究表明：在OSCC组织中MMP-9的表达水平高于非OSCC组织，且MMP-9的过表达与癌细胞的分化程度和淋巴结转移相关。MMP-2和MMP-9是MMPs家族中的主要成员，主要降解底物为Ⅳ型胶原蛋白，可促使癌细胞突破原发部位的基底膜向周围浸润，亦可突破脉管周围的基底膜进入脉管系统发生远处转移。研究[21]显示：SHH(sonic hedgehog)信号通路在OSCC中可增加MMP-9的表达和降低钙黏蛋白(E-cadherin)的表达，从而促进口腔癌的侵袭和转移。信号转导和转录激活因子3(signal transducer and activator of transcription 3，STAT3)作为介导TAMs和肿瘤细胞之间相互作用的重要转录因子而受到关注。STAT3通过调节许多血管生成因子和免疫抑制因子促进肿瘤细胞增殖、存活和侵袭[22]。STAT3的激活诱导TAMs向M2表型极化[12]。Fujiwara等[23]的研究证明抑制STAT3激活可以抑制TAMs向M2表型分化。Bu等[24]的研究证明：磷酸化的STAT3与肿瘤相关骨髓细胞(MDSCs和TAMs)在人类HNSCC中有直接相关性，表明抑制STAT3可能是HNSCC免疫治疗的关键所在。TAMs的标记物CD68和CD163在口腔癌的发生进展中起重要作用，而He等[1]的研究确定CD68和CD163的阳性表达与OSCC的侵袭性行为显著相关。
4.2 TAMs在OSCC中的血管生成作用血管生成对于OSCC的发生发展是重要且是必须的。由肿瘤细胞和基质细胞产生的介质维持血管生成，并提供氧和营养物质以促进肿瘤细胞繁殖、侵入附近组织和转移。TAMs通过释放一组促血管生成因子如血管内皮生长因子A(vascular endothelial growth factor A，VEGF-A)、TNF-α、碱性成纤维细胞生长因子(basic fibroblast growth factor，bFGF)和血管生成因子胸苷磷酸化酶(thymidine phosphorylase，TP)来加速血管生成[25]。在这些因素中，VEGF-A被认为是由TAMs释放的主要促血管生成细胞因子[26]。VEGF-A通过与其相应的酪氨酸激酶受体VEGFR-1和VEGFR-2结合促进内皮细胞迁移和增殖来刺激血管生成[27]。TAMs还通过产生几种血管生成调节酶如MMP-2、MMP-7、MMP-9、MMP-12和环氧合酶2(Cox-2)以及趋化因子(如CXCL12、CCL2、CXCL8、CXCL1、CXCL13和CCL5)促进血管生成[25]。研究[28]表明：采用多酪氨酸激酶抑制剂舒尼替尼治疗鳞状细胞癌小鼠2~4d后，小鼠肿瘤微血管密度快速降低、肿瘤生长受抑和肿瘤氧化增强。
5 靶向TAMs治疗目前，靶向TAMs的癌症疗法主要策略为抑制TAMs的募集和使致瘤M2型TAMs向抗肿瘤M1型TAMs转化。
5.1 靶向趋化因子的治疗肿瘤及间质衍生的趋化因子(chemokine, CK)促进了TAMs募集到肿瘤内。因此，通过调节CK来抑制TAMs的募集可成为一种有效的癌症疗法。单核细胞趋化蛋白1(MCP-1/CCL2)具有强大的趋化单核细胞/巨噬细胞进入肿瘤微环境的能力[29]。基质细胞和与基质细胞相互作用的肿瘤细胞是CCL2的主要来源[30-31]。丝氨酸/苏氨酸激酶LKB1的失活会导致细胞异常分泌炎性因子CCL2，而LKB1的丢失会明显增强CCL2的表达并增加肿瘤微环境中TAMs的密度[32]；因此，阻断肿瘤细胞和基质细胞释放CCL2或者使用CCL2小分子抑制剂可以阻断TAMs的募集和浸润。目前研究[33]表明：CKCCL2与宾达利(Bindarit)的药理抑制作用可明显减少TAMs的募集并抑制肿瘤生长。最新研究[34]表明：TPL在巨噬细胞样U937细胞和人舌癌细胞的混合接种中可抑制细胞因子IL-6、IL-8和TNF-α的表达以及肿瘤生长、侵袭、迁移及血管生成。
新生血管生成对促进OSCC形成、恶变和转移非常重要，VEGF是参与新生血管生成最重要的因子之一。与鳞癌演变相关的分子有EGF受体和VEGF受体，靶向治疗的研究主要围绕这2个方面：阻断基于生长因子的信号传导(EGFR相关)以及阻断与血管生成有关的信号传导(VEGF)[35]。贝伐单抗(商品名卡瓦斯汀)作为VEGF靶向抑制剂，已被美国FDA批准用于晚期结肠癌、肺癌以及乳腺癌的治疗，而用于HNSCC的治疗已进入Ⅲ期临床试验后期，其他VEGF靶向抑制剂也多处于临床试验阶段[36]。
CSF-1是目前公认的经典的促肿瘤细胞因子，可趋化TAMs到肿瘤部位并促进TAMs分化为促肿瘤的M2型。在一项研究[33]中, 利用由BRAFV600E驱动的黑色素瘤同系小鼠模型，使用酪氨酸激酶抑制PLX3397对这些小鼠进行治疗，结果发现这些小鼠的TAMs数量减少，并且促瘤的M2型TAMs在TAMs中的比例减少。在MMTV-Neu转基因乳腺癌小鼠模型中，通过使用集落刺激因子1受体(colony stimulating factor 1, receptor, CSF-1R)抑制剂GW2580来阻断CSF-1/CSF-1R信号通路，可以导致M2型TAMs的数量减少，说明CSF-1/CSF-1R信号通路在维持或扩增M2型TAMs中具有重要作用[37]。CSF-1R抑制剂还可通过改善抗肿瘤免疫应答来增强化疗和放射治疗的功效[38]。人单克隆抗体RG7155可以明显抑制CSF-1R二聚化，从而减少TAMs浸润并激活淋巴细胞[33]。这也说明了靶向CSF-1/CSF-1R信号通路是治疗恶性肿瘤的有效方法。
5.2 致瘤M2型TAMs向抗肿瘤M1型TAMs转化标准的M1型TAMs具有抗肿瘤活性，因此将促进肿瘤的M2型TAMs转化为杀肿瘤细胞的M1型TAMs是一种更佳的癌症疗法。研究[39]显示：某些TLRs的活化可使得M2型TAMs转化为杀肿瘤细胞的M1型TAMs。唑来膦酸是一种二磷酸化合物，在肿瘤中可以产生免疫调节抑制肿瘤微环境中CCL2/MCP-1的表达，抑制TAMs分泌促肿瘤因子，抑制TAMs的浸润，促进杀伤性T淋巴细胞增殖；同时增加IL-1和Poly (I:C)等免疫调节剂的使用量可将促肿瘤生长的M2型TAMs转为抑制肿瘤的M1型TAMs[40-41]。Zhang等[42]发现：M2型TAMs转化为M1型TAMs可有效抑制乳腺肿瘤的生长，并抑制瘤内血管的生成。此外，Rolny等[43]证实：富含组氨酸的糖蛋白(histidine-rich glycoprotein, HRG)通过诱导TAMs转化进而抑制了肿瘤的生长与转移，并通过下调胎盘生长因子(placental growth factor, PLGF)表达水平使得血管正常化。聚乙烯亚胺(polyethyleneimine，PEI)可以通过固有免疫应答信号——TLR4信号途径使TAMs从M2型极化为M1型，促进IL-12的分泌，发挥抑制肿瘤的作用[39]。Domínguez-Soto等[44]发现：静脉注射免疫球蛋白能调节TAMs由M2型向M1型转变，并促进肿瘤免疫。
6 展望TAMs是肿瘤微环境的重要组成部分, 具有促肿瘤与抗肿瘤双重作用，参与OSCC的发生发展。在TAMs与肿瘤微环境直接或间接的相互作用之下，TAMs合成并释放出多种生长因子、细胞因子、趋化因子、细胞外基质成分及蛋白酶，这些TAMs源性的因子可促进OSCC的侵袭转移、血管再生和恶化等。随着对肿瘤微环境认识的提升，TAMs在肿瘤微环境中的作用成为肿瘤免疫和治疗的研究热点之一。目前对以TAMs为靶点的肿瘤免疫学研究正在积极进行中，但尚未能够应用到临床治疗中；期待未来对TAMs的深入研究能够给OSCC患者的治疗开拓新的思路。
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