恶性肿瘤的发生、发展与肿瘤的微环境密切相关。肿瘤相关中性粒细胞（TAN）是肿瘤微环境中重要的炎性细胞。研究证实，TAN在肿瘤生长、侵袭、转移、病理性血管生成以及免疫逃逸过程中发挥重要的作用。TAN可被活化为抗肿瘤作用的N1型和促肿瘤效应的N2型。文章就TAN的生物学特性以及TAN在恶性肿瘤中的作用及其机制进行综述。
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恶性肿瘤的发展通常是一个多因素参与、多阶段、多环节的复杂过程，在此过程中，癌细胞与肿瘤微环境（TME）多种成分相互作用，协同进化[1,2]。TME包含有间质细胞、造血来源细胞、非细胞组分及隐匿的恶性肿瘤细胞，其中造血来源细胞包括淋巴细胞和骨髓细胞（如巨噬细胞、中性粒细胞）。肿瘤相关中性粒细胞（TAN）是TME中重要的组成成分。近年来研究[3]发现，TAN可被活化为不同的表型即N1型和N2型，其中N1型TAN可通过细胞毒性作用以及自身释放细胞因子、趋化因子等活化免疫细胞从而发挥抗肿瘤作用；N2型TAN可通过参与细胞外基质重塑、促进肿瘤细胞增殖、侵袭和迁移、诱导病理性血管生成以及抑制免疫应答，从而促进肿瘤的发生、发展。文章就TAN的生物学特性及其在肿瘤发生、发展中的作用和机制研究进行综述。
TAN主要来源于骨髓造血干细胞，在骨髓分化发育成熟后进入血液和组织发挥作用。近期研究发现，癌症动物中的TAN由"正常"高密度TAN（HDN）和较低密度TAN（LDN）组成[4]。其中，HDN对肿瘤细胞显示出高细胞毒性，而LDN没有细胞毒性。Kim等[5]研究证实，敲除转化生长因子β（TGF-β）、使用白细胞介素8（IL-8）特异性单克隆抗体抑制剂（mAb ABX-IL8）后，TAN可被极化为N1型；增加粒细胞集落刺激因子（G-CSF）、肿瘤坏死因子（TNF）-α、趋化因子2（CXCL2），可促使TAN活化为N2型。此外，Mishalian等[6]进一步研究表明，TAN的表型与肿瘤进展阶段密切相关。在肿瘤进展的早期，TAN可被极化为N1型，通过分泌IL-8、TNF-α等细胞因子以及活化免疫细胞，进而杀伤肿瘤细胞抑制肿瘤的发生；在肿瘤的进展晚期，TAN可被极化为N2型，可高表达CXCL2、血管内皮生长因子（VEGF）促进肿瘤的恶性发展。综上所述，在肿瘤微环境中，TAN的功能和可塑性在不同的CXCL和细胞因子的作用下呈现多样性并可发生转化。
研究表明，TAN主要储存于脾脏中，肿瘤发生时TAN可被募集转移到肿瘤基质中发挥重要作用[7]。Cortez-Retamozo等[8]构建了小鼠肺腺癌模型发现，脾切除后小鼠肺腺癌模型中TAN数量明显减少。TAN具有极强的趋化作用，可以通过肿瘤细胞及免疫细胞分泌的CXCL的作用被募集到肿瘤基质中。Kindt等[9]通过体外实验证实，TAN表面受体CXCR2可与巨噬细胞移动抑制因子相互作用，促使TAN向头颈部鳞状细胞癌中转移聚集从而发挥促肿瘤作用，而在敲除CXCR2基因后，小鼠肿瘤基质中的TAN数量明显减少，自发性肿瘤的发生率也明显降低。此外，TAN自身也可释放趋化因子CXCL2、CXCL5激活正反馈机制，募集更多TAN浸润于肿瘤基质[10]。
TAN对实体肿瘤的发生、发展有重要的调控作用，其在肺癌[11]、乳腺癌[12]、头颈部鳞状细胞癌[9]、胃癌[13]等多种实体肿瘤中呈现高表达。TAN在不同的肿瘤微环境中，可被极化为不同的表型发挥调控作用。其中N1型TAN可通过分泌多种细胞毒性物质、抗体依赖性细胞介导的细胞毒性（ADCC）、增强免疫应答能力，抑制肿瘤增殖；N2型TAN可通过释放各种蛋白酶、细胞因子、CXCL，在肿瘤细胞增殖、转移、血管形成和免疫逃逸等方面发挥重要作用。
20世纪70年代，首次发现TAN可通过细胞毒性作用直接杀伤膀胱癌细胞从而抑制膀胱癌细胞增殖。研究表明，N1型TAN可分泌大量的活性氧（ROS）和次氯酸直接杀伤肿瘤细胞，抑制肿瘤细胞的增殖[14]。Iversen等[15]研究发现，超氧化物歧化酶可催化超氧化物转化为ROS和H2O2，加速H2O2的产生，从而增强N1型TAN对肿瘤细胞的杀伤作用。此外，蛋白酶、膜穿孔剂、防御素、TNF-α也可介导TAN细胞毒性作用从而发挥抗肿瘤作用[14]。
ADCC是N1型TAN抗肿瘤作用最重要的机制之一。N1型TAN细胞表面的Fc受体结合并识别肿瘤细胞表面抗原，激活抗体对肿瘤细胞的细胞毒性反应，从而抑制肿瘤细胞增殖。研究证实，CD20单克隆抗体可与TAN表面的FcγRⅢ受体结合增强TAN介导的ADCC效应抑制非霍奇金淋巴瘤的恶性进程[16]。此外，乳腺癌患者使用Tn抗原特异性嵌合单克隆抗体可增强TAN介导的ADCC抗肿瘤效应[17]。Guettinge等[18]研究发现，B细胞淋巴瘤患者使用HLA-Ⅱ类特异性抗体，可增强TAN介导的ADCC效应从而抑制肿瘤的恶性进程。Cheung等[19]发现GD2单克隆抗体可活化TAN，增强TAN的活化程度，有助于中性粒细胞介导的ADCC抗肿瘤效应。
N2型TAN自身可以产生ROS和弹性蛋白酶（NE），前者可直接破坏DNA导致肿瘤细胞无限增殖[14]；后者作为一种丝氨酸蛋白酶，可进入肿瘤细胞内通过降解胰岛素受体底物-1（IRS-1），与PI3K的调节亚基p85结合活化PI3K，促进AKT磷酸化，激活该信号通路，从而促进肿瘤细胞发生增殖[22]。Caruso等[23]应用免疫组织化学方法发现，在乳腺癌细胞中，较对照组相比弹力素呈现明显低表达，而NE呈现高表达。其中弹力素是一种内源性丝氨酸蛋白酶抑制剂，可以对抗NE的促有丝分裂作用，使细胞分裂停止于G0期。通过构建细胞模型和动物模型证实，在弹力素基因缺陷模型中，增加外源性NE可促进乳腺细胞发生增殖。综上所述，在乳腺癌中，N2型TAN可自分泌NE并抑制弹力素活性促进乳腺肿瘤细胞增殖。此外，TAN可产生髓过氧化物酶（MPO）催化氯离子和H2O2形成次氯酸激活基质金属蛋白酶（MMP）并灭活金属蛋白酶组织抑制剂（TIMP），而MMP的激活可诱导肿瘤细胞增殖[22]。
肿瘤病理性新生血管生成在实体肿瘤的生长、侵袭及转移中发挥着重要作用。VEGF是血管生成的关键性调节因子，可通过与其配体结合激活下游信号，诱导肿瘤新生血管生成并增加血管通透性。研究表明，N2型TAN可分泌MMP-9，引起细胞外基质释放成纤维细胞生长因子-2和VEGF，促进肿瘤新生血管生成[24]。在乳腺癌骨转移模型中，发现组织蛋白酶G增强TGF信号转导并上调VEGF以促进血管生成。此外，乳腺癌细胞可分泌粒细胞巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF），通过刺激TAN释放抑瘤素，促进肿瘤细胞分泌VEGF，从而增强血管生成，促进肿瘤进展。Galdiero等[25]发现，在肿瘤和基质细胞中，G-CSF可通过上调N2型TAN中的血管生成肽By8从而促进肿瘤病理性新生血管生成。Shojaei等[26]则进一步证实，By8抗体可以减少外周血和肿瘤中N2型TAN数量并抑制肿瘤血管生成。Jadwiga等[27]通过构建纤维肉瘤和黑色素瘤的小鼠模型发现，与野生型小鼠相比，IFN-β基因缺陷小鼠的N2型TAN可上调VEGF、MMP-9和CXCR4，促进新生血管形成。
N2型TAN可分泌多种蛋白水解酶（MMP-2、MMP-9、丝氨酸蛋白酶、组织蛋白酶）降解细胞外基质，促进肿瘤细胞通过基底细胞膜转移扩散[5]。N2型TAN还可通过激活自身分泌的弹性蛋白酶、组织蛋白酶G、蛋白酶3，介导肿瘤细胞分泌前明胶酶A间接促进细胞外基质的降解[28]。在肿瘤微环境中，IL-8可诱导N2型TAN分泌特异性蛋白酶和乙酰肝素酶重塑细胞外基质，增强肿瘤细胞转移[14]。此外，N2型TAN细胞表面的β2整合素可与肿瘤细胞表面黏附分子ICAM-1相结合，进而诱导肿瘤细胞聚集，增强肿瘤细胞的迁移能力[22]。Wculek和Malanchi[29]发现，N2型TAN在肿瘤细胞侵袭转移之前就已经在转移部位聚集并大量产生。Dumitru等[30]通过体外实验发现，在头颈鳞状细胞癌模型中，磷酸化皮层蛋白释放可溶性因子可募集N2型TAN到达肿瘤细胞中，从而促进肿瘤细胞发生迁移。Strell等[31]还发现，在黑色素瘤模型中，N2型TAN可上调表达β2-整联蛋白，后者可与黑素瘤细胞表面表达的ICAM-1相互作用，促进肿瘤细胞发生侵袭转移。
肿瘤细胞具有逃避免疫监视的特性，这对肿瘤的恶性进程起着重要作用。肿瘤细胞可分泌多种可溶性免疫抑制因子，如TGF-β、PGE2、IL-10，产生免疫抑制的肿瘤微环境，作用于肿瘤相关免疫细胞，从而逃避抗肿瘤免疫[14]。研究表明，N2型TAN可通过产生弹性蛋白酶、MMP-9和ROS，激活TGF-β介导的免疫抑制[10]。N2型TAN可分泌精氨酸酶1降解细胞外精氨酸，使用于激活T细胞所需精氨酸减少，从而发挥免疫抑制作用。N2型TAN还可通过激活程序性死亡受体配体1（PD-L1）信号通路，抑制机体免疫应答和免疫监视从而促进肿瘤的发生发展[32]。PD-L1是一种免疫活性细胞因子，在肝癌、结肠癌、食管癌及胃癌等多种实体肿瘤中呈现高表达。激活PD-L1和程序性死亡受体1（PD-1）通路，可抑制肿瘤微环境中的T细胞发生增殖及产生效应分子，从而减弱对肿瘤细胞的免疫杀伤作用。Zhang等[13]同样发现，胃癌上皮细胞分泌的GM-CSF，作用于N2型TAN表面的GM-CSFR，激活PD-L1和PD-1通路，上调TAN表面PD-L1的表达，抑制T细胞的增殖和IFN-γ的产生，抑制免疫应答，促进肿瘤的恶性进展。
在不同的肿瘤微环境中，TAN可被极化为不同的表型并对恶性肿瘤的生物学特性发挥重要的作用。目前研究已证实，在不同类型的肿瘤组织中，TAN浸润的数量明显增加与肿瘤患者的预后密切相关。但关于TAN在肿瘤发生发展过程的作用机制研究尚处于初级阶段，深入挖掘TAN在恶性肿瘤的作用机制及其相关信号通路，可为恶性肿瘤的诊治提供新的策略和理论依据。
所有作者均声明不存在利益冲突
