
多发性骨髓瘤(MM )是一类浆细胞恶性克隆性疾病,发病机制复杂。MM的发生、发展与新生血管形成及骨髓微环境密切相关。新生血管形成受血管内皮细胞生长因子(VEGF)等血管形成调节因子调节,可促进MM细胞增殖、迁移。肿瘤相关巨噬细胞(TAM)活化后,亦可产生VEGF等促血管生成因子,从而促进骨髓新生血管形成,促进MM发展。笔者拟就VEGF-A、TAM在MM发病中的研究进展进行综述。
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多发性骨髓瘤(multiple myeloma,MM)是恶性克隆性浆细胞增殖性疾病,约占所有恶性肿瘤的1%,占血液系统肿瘤的10%。尽管高强度的化疗后进行造血干细胞移植(hematopoietic stem cell transplantation, HSCT)提高了MM患者的治疗效果,但其预后仍较差,患者的中位生存期仅为3~5年[1]。MM进展及缓解主要与骨髓相关,因此骨髓微环境在MM发生、发展中起着重要作用。巨噬细胞是骨髓微环境免疫细胞,可分泌血管内皮细胞生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)-A等促血管生长因子,导致MM细胞增殖、存活及迁移[2]。新生血管形成是促进包括MM细胞在内的肿瘤细胞增殖、迁移的因素之一。2002年,Rajkumar等[3]研究结果表明,MM患者骨髓新生血管明显增加,并且与MM患者的预后密切相关。近年来,临床上广泛应用的免疫抑制剂、蛋白酶体抑制剂等新型药物,通过直接作用于靶点及间接抑制肿瘤血管形成提高了MM的疗效。已有研究结果显示,VEGF-A抗体与新型药物联合应用,可以明显提高MM的疗效[4,5]。MM细胞与肿瘤微环境中肿瘤相关巨噬细胞(tumor associated macrophage,TAM)相互作用,促进MM细胞增殖、存活及耐药[6]。TAM的组成(M2或M1/M2)主要依靠所处微环境中各种细胞因子的作用进行调控,大多数肿瘤患者以高表达白细胞介素(interleukin,IL)-10,低表达IL-12的M2型TAM为主,与不良预后、疾病进展、免疫抑制有关[7]。因此,针对TAM及其微环境相关小分子来设计治疗靶点,为治疗MM的治疗开拓了新思路。笔者就VEGF-A及TAM在MM中的研究进展进行综述如下。
MM的发生、发展与骨髓微环境密切相关。骨髓微环境包括造血细胞及成骨细胞、破骨细胞、巨噬细胞、内皮细胞等非造血细胞。MM细胞能通过连接或分泌某些细胞因子,如IL-6,胰岛素样生长因子(insulin-like growth factor,IGF)-1,VEGF等,可影响骨髓微环境中细胞生长。更进一步来说,肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor,TNF)-α,转化生长因子(transforming growth factor,TGF)-β,VEGF,成纤维细胞生长因子(fibroblast growth factor,FGF)-2,肝细胞生长因子(hepato-cyte growth factor,HGF),血管生成素(angiopoietin,Ang)-1,基质金属蛋白酶( matrix metalloproteinase,MMP )等浆细胞分泌的细胞因子,可结合骨髓基质细胞并促使其转录、分泌某些细胞因子(IL-6、IGF-1等),调节浆细胞的增殖和存活、药物耐药和新生血管的形成[8,9]。MM细胞可通过分泌生长因子、黏附分子、趋化因子等,从本质上改变其所生存的骨髓微环境,促进MM细胞增殖、迁移,并保护其免受机体免疫攻击[10]。由此可见,干扰MM细胞与骨髓微环境的相互作用,可为MM的治疗提供新的思路和治疗策略[8,11,12,13]。
Ferrara[16]于1989年从体外培养的牛脑垂体滤泡细胞中首次纯化了含有特异性N末端氨基酸序列,并且促血管内皮细胞生长的糖蛋白VEGF。人类VEGF-A基因定位于染色体6p21.3,由8个外显子和7个内含子组成,包括VEGF-A 121、VEGF-A 145、VEGF-A 165、VEGF-A 189、VEGF-A 206等多种表达形式[17]。不同表达形式的VEGF-A具有不同特性:VEGF-A 206及VEGF-A 189可结合肝素蛋白,并且分布于细胞外基质;VEGF-A 121具有可溶性,具有低有丝分裂促进活性,分子质量最小,并且不结合肝素蛋白;而可扩散蛋白、表达最丰富的VEGF-A 165虽具有肝素结合位点,但其与VEGF-A 206及VEGF-A 189相比,有更高的可溶性和可扩散性[18]。而Mitchell等[19]提出,鼠VEGF-A有3种表达形式,分别由120、164、188个氨基酸组成,其中VEGF-A 164是其主要表达形式,VEGF-A 120不能结合肝素结合位点,并且具有可扩散性等。VEGF-A通过激活下游调节血管发生、细胞趋化及迁移的血管内皮细胞生长因子受体(vascular endothelial growth factor receptor,VEGFR)-1/ FMS样酪氨酸激酶(FMS-like tyrosine kinas,FLT)-1和主要调节血管生成的VEGFR-2/激酶插入区受体(kinase insert domain receptor,KDR)/Flk-1这2类酪氨酸酶受体发挥其生物学作用[20]。VEGF-A主要发挥促血管内皮细胞增殖作用,也可作为血管扩张剂,增加微血管的渗透脆性,因此其也曾被称为血管渗透性因子(vascular permeability factor,VPF)[21,22]。此外,VEGF还可以调节造血干细胞发生,重塑细胞外基质和促进相关炎症因子的分泌[23]。
巨噬细胞浸润肿瘤组织成为TAM后,被集落刺激因子因子(colony stimulating factor,CSF) -1, CC型趋化因子配体(CC chemokine ligand,CCL)-2、-3、-4、-5、-8等趋化因子募集到MM发病部位。TAM被募集后称为"巨噬细胞活化"。活化的TAM分为M1型TAM(经典活化途径)和M2型TAM(替代活化途径)[24,25,26,27]。M1型TAM活化需要细胞因子刺激,如辅助性T细胞(helper T cell,Th)1,细胞毒性T细胞(cytotoxic T cell,Tc),自然杀伤(natural killer,NK)细胞等分泌的γ干扰素,G-菌外膜成分脂多糖及粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(granulocyte macrophage-colony stimulating factor,GM-CSF)等。M1型TAM上调细胞内蛋白细胞因子信号抑制因子(suppressor of cytokine signaling,SOCS)3表达水平,活化诱生型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase,iNOS)产生NO[28,29]。M1型TAM可降低补体介导或FC受体介导的吞噬作用,而加重炎症反应过程[29]。但M1型TAM也具有早期抗病毒复制作用[30]。替代活化途径的M2型TAM需要巨噬细胞集落刺激因子(colony stimulating factor,CSF)-1,IL-4、-10、-13,TGF-β及真菌、蠕虫感染等刺激因素方可发挥其作用。M2型TAM细胞表达CD163及甘露糖受体(macrophage mannose receptor,MMR,亦称为CD206),并产生TGF-β、化学增活素CCL17、CCL22等抗炎细胞因子,同时参与Th2相关的免疫应答过程等[28,31,32]。M2型TAM能减低细胞吞噬作用,并抑制其向M1型TAM分化,抑制晚期病毒的复制[29,33]。
MM患者VEGF-A表达水平上调,促进血管形成,这是MM细胞增殖、存活的基本特征之一[34,35]。Rajkumar等[3]采用CD34免疫组织化学染色技术检测76例单克隆丙种球蛋白病(monoclonal gammopathy of undetermined significance,MGUS)患者,112例郁积型多发性骨髓瘤(smoldering multiple myeloma,EMM)患者,99例新诊断MM患者,26例复发性MM患者,87例原发性淀粉样变性患者和42健康受试者的骨髓血管形成,结果显示MGVS、EMM、新诊断MM和复发性MM患者的骨髓活检微血管密度(microvessel density,MVD)表达水平均明显高于健康受试者和原发性淀粉样变性患者。因此,MVD可能为MM患者的预后评价指标之一。还有研究结果表明,MM细胞的VEGF-A表达水平对MM患者具有促进血管新生及协助IL-6调节浆细胞增殖的双重作用[36,37]。IL-6刺激恶性浆细胞分泌VEGF-A,而VEGF-A又刺激血管内皮细胞及骨髓基质细胞分泌IL-6,该过程可形成恶性循环的分泌环,促进MM细胞的增殖[1]。Li等[38]采用酶联免疫吸附试验(enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)和实时定量PCR方法检测62例新诊断MM患者的骨髓中单个核细胞的VEGF-A表达水平,结果显示其VEGF-A表达水平均上调。由此可见,参与VEGF-A分泌的信号通路持续活化,将增加新生血管生成,促进MM细胞的增殖、存活、迁移。Kim等[37]研究结果表明,VEGF阻断剂可以抑制肿瘤增殖及血管形成。近年来,应用VEGF抗体治疗MM已进入临床试验阶段。Somlo等[4]对单独应用VEGF抗体贝伐单抗方案与贝伐单抗联合沙利度胺方案治疗12例复发/难治性MM患者的Ⅱ期临床试验结果显示,贝伐单抗联合沙利度胺方案对MM的治疗效果优于单独应用贝伐单抗方案。White等[5]纳入102例复发/难治性MM患者的Ⅱ期临床试验结果显示,硼替佐米联合贝伐单抗治疗复发/难治性MM患者,具有明显抗血管生成作用。因此,联合应用VEGF抗体制剂可以提高MM患者的治疗有效率。
MM细胞通过CXC趋化因子受体(CXC chemokine receptor,CXCR)4/ CXC趋化因子配体(CXC chemokine ligand,CXCL)12信号通路募集巨噬细胞,并促进后者向M2型TAM分化,抑制T细胞活化和抗肿瘤免疫作用,促进MM细胞生存、增殖及其对化疗药物耐药相关事件的发生[26,39]。有研究结果表明,MM患者CD68+、CD163+TAM表达水平增高与降低患者生存率、评估疾病复发及进展等临床预后密切相关[40,41]。Andersen等[42]用ELISA法检测MM患者外周血血清可溶性甘露糖受体(soluble mannose receptor,sMR/sCD206)的研究结果显示,化疗后MM患者sMR表达水平降低,提示sMR可作为MM患者预后的评估指标之一。Panchabhai等[43]用流式细胞技术、免疫组织化学等方法检测MM患者骨髓CD163+TAM表达,结果显示,TAM在不同分期MM患者中表达水平也不相同,当M2型TAM表达水平高于100 TAM时,MM患者生存率下降及对药物产生耐药。已有许多研究表明,TAM可以被某些因素影响,发生再极化,转变为具有抗炎型的M1型TAM,如IL-10受体抗体促使M2型TAM向M1型TAM转化,激活抗肿瘤免疫反应[44,45,46]。因此,TAM可以作为MM的治疗靶点,而设计针对TAM相关的小分子靶向药物是MM的治疗手段之一。TAM特异性治疗特异性强、治疗相关不良反应少,可能是治疗MM非常好的选择,其可选靶点包括IL-6、TGF-β、癌症细胞代谢产物(乳酸)等,可能会逆转M2型TAM的分化[47,48]。
有研究表明,TAM主要分泌VEGF-A,IL-6、-10等,而MM细胞主要分泌GM-CSF、CCL-2、IL-6等,上述2种细胞可直接或间接相互作用,促进MM细胞增殖、迁移、血管形成及疾病进展[49]。Rehman[50]研究结果证实,单核/巨噬细胞系能分化为内皮祖细胞(endothelial progenitor cell,EPC)。随后,Scavelli等[51]研究结果证实,当VEGF存在时MM患者骨髓中巨噬细胞可表达内皮细胞标志物及形成毛细血管样结构,该类细胞称为MM来源内皮细胞(multiple myeloma patient-derived endothelial cell, MMEC),并促进血管生成。巨噬细胞模拟血管生成因子(主要是VEGF)形成的微环境,促进MM的发生、发展。骨髓新生血管形成增加是MM患者病情进展的标志之一,究其原因,部分是由于骨髓巨噬细胞分泌血管形成活化因子所致[51]。较多研究结果显示,MM患者的TAM能分泌VEGF-A,而该过程可能是通过核因子-κB信号通路活化诱导血管生成[46,49,52,53]。Moschetta等[2]用硼替佐米、唑来膦酸药物靶向作用于MM患者巨噬细胞,可明显抑制MM患者骨髓中血管生成。恶性浆细胞诱导炎症细胞分泌VEGF-A,能募集、活化TAM。已有研究结果证实,VEGF-A可以趋化、募集M2型TAM到肿瘤微环境中,促进巨噬细胞存活及分化[26,49,53,54,55]。Linde等[56]等研究结果显示,在异基因移植皮肤癌模型中,VEGF-A可以募集巨噬细胞到肿瘤部位,在IL-4刺激下转化为M2型TAM;相反,若抑制VEGF-A募集的TAM,可以抑制肿瘤血管形成、增殖、侵袭。
MM的发生、发展的必要条件是新生血管形成,其主要调节因子是VEGF-A。因此,VEGF-A抗体与新型药物联合应用可以提高MM的治疗效果。此外,MM的发生常伴有TAM(主要为M2型TAM)浸润,TAM与血管生成、免疫抑制、促MM细胞增殖相关。因此,VEGF、TAM(尤其是M2型TAM)均与MM的发生、发展关系密切,但VEGF抗体及调节TAM制剂在MM治疗中的应用效果仍需要更多研究进一步证实。
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