综述
肿瘤相关巨噬细胞在宫颈癌的研究进展
中华妇幼临床医学杂志(电子版), 2015,11(5) : 648-651. DOI: 10.3877/cma.j.issn.1673-5250.2015.05.021
摘要

巨噬细胞是肿瘤微环境中炎症反应的主要参与细胞,按照表型可将其分为M1,2型。M1型巨噬细胞可激活Ⅰ型超敏反应而杀伤肿瘤细胞,M2型巨噬细胞可通过分泌免疫抑制因子,下调免疫应答,并可参与肿瘤血管和淋巴管形成。肿瘤微环境的巨噬细胞,被认为是肿瘤相关巨噬细胞(TAM)。研究发现,TAM在肿瘤发生、发展、侵袭和转移过程中发挥重要作用。近年对TAM在宫颈癌的研究日益增多,并发现TAM及其分泌的细胞因子,在宫颈癌发生、转移和免疫抑制性微环境形成中扮演重要角色。笔者拟就TAM在宫颈癌中的表达及可能作用机制进行综述。

引用本文: 冯娜, 郝敏. 肿瘤相关巨噬细胞在宫颈癌的研究进展 [J/OL] . 中华妇幼临床医学杂志(电子版), 2015, 11(5) : 648-651. DOI: 10.3877/cma.j.issn.1673-5250.2015.05.021.
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宫颈癌是妇科常见恶性肿瘤,高危型人乳头状瘤病毒(human papillomavirus,HPV)持续感染,被认为是导致宫颈癌发病的重要因素,但HPV发生免疫逃逸导致感染,并引发宫颈癌发生的机制,迄今并不清楚,仍需进一步探讨[1]。HPV感染可引起机体炎症反应,而肿瘤发生被认为是慢性炎症过程[1]。炎性细胞在肿瘤和炎症之间起着桥梁作用。在实体瘤中,除包含肿瘤细胞、血管内皮细胞,还包含巨噬细胞,树突状细胞(dendritic cell,DC)及肥大细胞等大量炎性细胞,其中巨噬细胞占30%~50%[2]。这提示,巨噬细胞在肿瘤发生、发展中起着关键作用,而且研究发现,肿瘤相关巨噬细胞(tumor associated macrophage,TAM)与肿瘤转移和不良预后密切相关[3]。近年TAM在宫颈癌的研究成为热点,笔者拟就TAM在宫颈癌的研究进展进行综述如下。

1 TAM概述
1.1 TAM来源

肿瘤组织中的TAM来源于外周循环系统的单核细胞,为肿瘤细胞及TAM分泌的细胞因子,如集落刺激因子-1,粒细胞巨噬细胞集落刺激因子,转化生长因子(transforming growth factor,TGF)-β1及巨噬细胞刺激蛋白(macrophage stimulating protein,MSP)等所招募,穿过血管内皮定居于肿瘤组织。巨噬细胞可塑性高,不同解剖位置和生理学特性的TAM表型不同,在肿瘤发生早期,巨噬细胞通过产生活化自由基,从而导致肿瘤细胞DNA破坏[4],参与肿瘤发生。在肿瘤进展中,因肿瘤微环境呈缺氧、高乳酸状态,促使巨噬细胞分化为TAM,使其表型发生改变,参与肿瘤生长和转移[5]

1.2 TAM表型

按照TAM表型不同,一般可将其分为2种[6]:①经典活化的巨噬细胞:即M1型巨噬细胞,需γ干扰素(interferon γ,IFN-γ)与细菌及内源性脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)双信号诱导形成,可分泌产生白细胞介素(interleukin,IL)-12,-23及-6,一氧化氮(nitrogen monoxide,NO),主要组织相容性抗原复合物(major histocompatibility complex,MHC)和参与免疫共刺激的B7分子,进而促进抗原呈递,激活辅助性T细胞(helper T cell,Th)1型免疫应答,对细菌和肿瘤细胞进行免疫杀伤[7],阻碍肿瘤进展。②替代活化性巨噬细胞:即M2型巨噬细胞,在肿瘤细胞诱导分泌IL-4、-13、-10与维生素D3及糖皮质激素等,其抗原提呈作用较弱,同时可分泌抑制性IL-10及TGF-β,下调免疫应答,并参与血管及淋巴管形成,促进肿瘤发生及转移。

近年研究发现一种新型TAM,即叶酸受体(folate receptor,FR)-β阳性巨噬细胞[8]。FR-β可表达于CD+163、CD+68、CD+14及IL-10巨噬细胞表面,可作为TAM生物标志物[8]。在胰腺癌[9]和HPV相关头颈部肿瘤[10]研究中已发现,新型TAM在其组织中呈高水平表达,提示这种新型TAM在肿瘤发生、发展中,起着类似M2型巨噬细胞的作用。

1.3 TAM与肿瘤转移

恶性肿瘤具有较强的转移能力,恶性肿瘤细胞具有离开肿瘤组织,浸润到远处正常解剖结构组织,并发生种植的生物学行为。在这个复杂和高度选择性过程中,肿瘤细胞离开肿瘤组织后,需通过不同传播路线,如血管和淋巴管,导致肿瘤细胞转移。并非所有肿瘤细胞均可发生转移,是否转移取决于内在肿瘤细胞属性和源自于肿瘤微环境的相关因子,如肿瘤微环境在肿瘤组织与周围血液、淋巴管与炎性细胞组成的炎性环境及其产生的炎性因子,是导致肿瘤细胞发生转移的主要原因。

1.3.1 TAM与淋巴管形成

淋巴管形成是肿瘤淋巴转移的必要条件,TAM与淋巴管形成关系密切[11]。研究认为,肿瘤炎症环境中的TAM通过2条途径诱导淋巴管形成[12]。①TAM首先聚集成细胞团块,与新发芽的淋巴内皮融合,逐渐转化为内皮细胞,参与淋巴管形成。②TAM通过分泌血管内皮生长因子(blood vessel endothelium growth factor,VEGF)-C等刺激因子,使淋巴管内皮细胞分裂增殖,促进淋巴管形成。VEGF-C、-D及VEGF受体(VEGF receptor,VEGFR)-3信号通路,在TAM引起淋巴管生成中起着至关重要的作用。同时,临床分析也证实,肿瘤转移区域淋巴结中TAM数量与患者预后呈明显负相关关系[13,14]

1.3.2 TAM与血管形成

肿瘤细胞增殖和转移均依赖血管生成,TAM在血管形成中起着关键作用。TAM可释放基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMP),如MMP-2、-9等分解基质,促进细胞迁移,有利于新生血管形成[15]。TAM可分泌多种生长因子,如VEGF,血小板源生长因子(platelet derived growth factor,PDGF)和成纤维细胞生长因子(fibroblast growth factor,FGF)-1、-2等,促进新生血管形成[16]。研究表明,TAM通过ANG2/TIE2信号通路调节内皮细胞生物学性能,并破坏原有血管,促进新生血管形成[17]。在胰腺癌研究中发现,叶酸受体β呈阳性的巨噬细胞,即新型TAM,其周围微血管密度较高,且可分泌VEGF,提示该种TAM可能通过分泌VEGF参与微血管形成,促进肿瘤浸润及转移[9]

2 TAM与宫颈癌
2.1 TAM在宫颈癌中的表达

一般认为,肿瘤组织的TAM多为M2型巨噬细胞,可促进肿瘤发生。在宫颈病变中发现,TAM与宫颈上皮内瘤变(cervical intraepithelial neoplasia,CIN)的发展密切相关。Hammes等[18]研究发现,宫颈病变基质中TAM数量高于上皮,但是随着宫颈病变进展,这种差距逐渐减少,说明TAM由基质向上皮浸润,上皮TAM在正常宫颈,低度鳞状上皮内瘤变(low-grade squamous intraepithelial lesion,LSIL),高度鳞状上皮内瘤变(high-grade squamous intraepithelial lesion,HSIL)和宫颈癌浸润率分别为0,13.5%,25.0%和31.3%,提示TAM在宫颈癌发展中具有重要作用。随访发现,LSIL持续存在者和CIN进展者组织中,TAM数量显著高于CIN自然消退者,由此认为TAM可作为CIN进展的预测因子[18]

不同巨噬细胞表型,在宫颈组织中的作用截然相反。在宫颈病变组织中,巨噬细胞可发生表型转换。Sánchez-Reyes等[19]研究结果显示,M1型巨噬细胞可释放炎性因子和NO,上调免疫应答,对肿瘤发生起着抑制作用。M1型巨噬细胞经宫颈癌鳞状上皮细胞处理后,可见巨噬细胞表型从M1型向M2型转化,从而使CD163和IL-10表达升高,IL-10可下调免疫应答,促进肿瘤进展。M1型巨噬细胞经宫颈鳞状上皮细胞处理后,TLR-3、-7及-9亦表达升高。由此认为,宫颈癌细胞可能通过分泌溶解因子,从而引起M1型巨噬细胞向M2型转化。2种类型TAM转换,实则为免疫类型的转换,但是二者在肿瘤微环境中的数量,均预示活化巨噬细胞在肿瘤发生、发展中起着关键作用[20]

2.2 TAM与宫颈癌转移

宫颈癌发生远处转移的方式,包括血行转移和淋巴转移。宫颈癌转移的发生需经历一系列复杂机制,包括内皮细胞增殖和迁移,细胞外基质溶解及由肿瘤细胞和TAM产生的一系列细胞因子和生长因子,通过周围微环境使肿瘤细胞发生转移[21]

2.2.1 TAM与宫颈淋巴管形成

Schoppmann等[13]和Schoppmann等[22]研究发现,瘤周炎性反应及TAM表达VEGF-C,均可促进宫颈癌淋巴管生成。Ding等[23]研究发现,宫颈组织基质中TAM数量和淋巴管密度及淋巴转移关系密切。其同时还发现,与宫颈癌细胞共培养的TAM中,VEGF-C、-A mRNA表达水平升高,与TAM共培养的宫颈癌细胞IL-β、-8表达水平高于单独宫颈癌细胞培养,活化IL-1β,可上调VEGF-C、-D及-A,同时可促进TAM招募,提示TAM和宫颈癌细胞在淋巴调节中均具有重要作用,在外周肿瘤细胞存在情况下,TAM中的刺激因子,如VEGF-C、-D及-A增多,从而促进淋巴管形成。研究发现,VEGF-A、-C及VEGFR-3过表达与宫颈病变严重预后密切相关[24,25]

Dolores等[26]研究发现,随着宫颈病变严重程度升高,TAM数量随之升高,在正常宫颈和CIN Ⅰ级病理切片中,淋巴管比CIN Ⅱ~Ⅲ级原位癌和浸润癌更细长,结构更完整,直径更大,但随着宫颈病变进展,淋巴管密度随之升高,提示TAM参与淋巴管生成,特别在宫颈病变早期。其进一步研究还发现,TAM可能是宫颈癌不良预后标志物[26]。同时发现,CIN Ⅱ级中TAM数量与淋巴管密度密切相关,究其原因可能为,在宫颈癌淋巴管形成关键阶段,CIN Ⅱ级为TAM所介导之故[26]

2.2.2 TAM与宫颈血管形成

对小鼠宫颈癌模型的研究发现,TAM可分泌MMP-9,而通过对MMP-9基因的药物作用或药理学的消除,可以影响VEGF的利用,从而降低微血管密度,缓解从CIN向宫颈癌病变过程的过渡和减小瘤体[27]。Kobayashi等[28]通过研究8个正常宫颈组织、14个CIN和11个宫颈癌的宫颈组织发现,高危型CIN组和宫颈癌组宫颈组织的TAM密度均高于正常宫颈组,并且高危型CIN组和宫颈癌组基质中TAM也可分泌MMP-9。从小鼠宫颈癌模型可推论,人高危型CIN中MMP-9阳性,可导致TAM增加,可能促进VEGF利用,参与血管形成,促进宫颈肿瘤细胞生长和增殖,从而使肿瘤发生浸润和转移。

2.3 TAM和宫颈局部免疫微环境

Dominguez-Soto等[29]发现,肿瘤细胞分泌IL-6、-10可促进TAM表面DC特异性非整联蛋白(specific ICAM-3 grabbing nonintegrin,SIGN)表达,而DC-SIGN可维持免疫抑制微环境。TAM来源的TGF-β,可诱导DC凋亡,而在肿瘤细胞到达淋巴结前,营造免疫抑制微环境,为肿瘤转移提供条件[30]。该研究还发现,TGF-β抑制肿瘤组织中已有DC向肿瘤组织外淋巴结转移,由此阻断DC抗原提呈功能,抑制适应性免疫应答[31]。Kobayashi等[28]研究发现,随着宫颈病变程度升高,宫颈组织中IL-10、FOXP3、IDO表达水平和TAM数量均随之升高,CIN中IFN-γ和TNF-β表达水平,同样比正常宫颈明显升高,提示宫颈组织处于潜在免疫抑制环境。由此可见,宫颈癌组织中TAM和HPV无相关性[18],但TAM可为宫颈组织形成免疫抑制微环境,使HPV发生免疫逃逸,导致机体HPV感染,为宫颈癌发生留下隐患。

3 TAM与宫颈癌治疗

免疫治疗成为近年肿瘤的基础和临床治疗热点,TAM可作为免疫治疗新靶点对肿瘤进行综合治疗[32]。Coscia等[33]研究发现,在乳腺癌中,唑来膦酸可减少M2型巨噬细胞数量,并诱导其转化成M1型巨噬细胞,抑制血管肿瘤形成。M2型巨噬细胞向M1型转化,可望恢复巨噬细胞的免疫活性和细胞毒作用,从而抑制肿瘤发生、侵袭和转移。

FR-β阳性巨噬细胞在肿瘤治疗中受到广泛重视[9,10]。已有大量研究证明,FR-β在正常组织中表达受限,并且有较好的叶酸结合能力及内吞作用[34,35],而叶酸受体β,可表达于活化的巨噬细胞表面。这提示,FR-β阳性巨噬细胞可能为多种癌症治疗提供潜在方法。TAM在宫颈癌的发生中发挥重要作用,但叶酸受体β在宫颈癌中表达迄今尚缺乏相关研究,这或为宫颈癌研究值得探讨的课题。

4 结语

对早期宫颈癌患者可进行手术治疗,但是晚期和复发宫颈癌患者,手术治疗具有局限性,传统放、化疗的毒副作用太大,所以寻求新的治疗方式具有重要意义。TAM在宫颈病变组织中高水平表达,并参与血管及淋巴管形成,使宫颈组织呈现免疫抑制微环境,对宫颈病变发生、发展、浸润和转移产生积极作用。TAM表型转化及表面叶酸受体β表达,有望为宫颈癌治疗提供新策略。

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