腫瘤相關巨噬細胞（TAMs）作為膀胱癌的潛在免疫治療靶點

陳 禾，戴可帆，畢嘉洋，趙 凱，王華超，賈 乾，劉 偉

（河北醫科大學：1基礎醫學院，2藥學院，3基礎醫學院免疫學教研室，河北省重大疾病的免疫機制及干預重點實驗室，河北石家莊050017）

0 引言

膀胱癌是泌尿系統最常見的惡性腫瘤，也是癌癥相關死亡的常見原因之一，全球范圍內因膀胱癌死亡的病例約有150 000例［1］。目前膀胱癌的主要治療方式是經尿道膀胱腫瘤電切術和卡介苗（BCG）治療，但治療效果并不理想。

巨噬細胞作為重要的固有免疫細胞分布于人體全身，能夠通過不同的極化途徑獲得功能各異的表型［2］（圖 1）。 在微生物產物如脂多糖（lipopolysac?charide，LPS）或促炎細胞因子（如 IFN?γ，TNF 等）的刺激下，巨噬細胞可極化為M1型，M1型巨噬細胞抗原提呈能力強，可合成釋放一氧化氮（nitric oxide，NO）及活性氧自由基（reactive oxygen species，ROS），并分泌 TNF?α、IL?1、IL?6、IL?12、I型 IFN、CXCL1?3、CXCL5和CXCL8等多種促炎細胞因子［3］，因而具有促進Th1型免疫應答的能力以及較強的抗微生物和抗腫瘤活性。 M2型巨噬細胞是在 IL?4、IL?13和IL?10等細胞因子的作用下極化形成的［4］，M2 型巨噬細胞并不產生NO和ROS，而是以上調甘露糖受體，清道夫受體 A、B?1，CD163，CCR2，CXCR1 和 CXCR2等的表達為主要特征［5］。M2型巨噬細胞主要產生IL?10等抗炎細胞因子和極低水平的IL?12等促炎細胞因子，在促進Th2型免疫應答、組織重塑、免疫抑制以及腫瘤進展中發揮作用［6］。

惡性腫瘤組織中浸潤的巨噬細胞稱為腫瘤相關巨噬細胞（tumor?associated macrophages，TAMs），研究［7］證明TAMs多具有M2型巨噬細胞的表型特征。近年來，TAMs的促腫瘤作用及其與腫瘤進展的密切聯系逐漸被揭示［8］。同樣，TAMs在膀胱癌的發生、生長、侵襲和轉移中也發揮重要作用，與膀胱癌患者的預后狀況密切相關。隨著研究的不斷深入，靶向TAMs的新療法應運而生，成為治療膀胱癌的新方向。本文將介紹TAMs在膀胱癌中的作用，并從清除TAMs，調節TAMs極化以及抑制TAMs的功能三個方面論述靶向TAMs治療的研究進展。

圖1 巨噬細胞在不同條件下極化為M1型或M2型，具有不同功能特征［9］

1 TAMs在膀胱癌中的作用

1.1 局部微環境對TAMs極化的影響 局部微環境的條件（如缺氧）能夠調節巨噬細胞的極化［10］。腫瘤組織的缺氧環境可促進TAMs向具有促腫瘤作用的M2型極化，這一過程可以通過誘導TAMs的類M2基因（如 VEGF、Arg1、PKM2 等）表達實現［11］，也可以由腫瘤細胞（其代謝過程中乳酸水平升高）通過HIF?1α依賴的方式進行無氧代謝而實現［12］。 因此，腫瘤組織中的TAMs多具有M2型巨噬細胞的特征，主要發揮抗炎癥、促腫瘤效應［13］。TAMs通過破壞基底膜，促進腫瘤血管形成，免疫抑制和基質重塑等作用，在腫瘤原發部位和轉移部位促進腫瘤的進展［14－15］。

1.2 TAMs與膀胱癌預后

1.2.1 TAMs 密度 Zhang 等［16］的研究發現，腫瘤組織中浸潤的TAMs數量越多、密度越高，泌尿系統癌癥患者的總存活率越低、預后越差。此外，高密度TAMs浸潤的膀胱癌對BCG療法較不敏感，影響BCG的治療效果［17］。

1.2.2 M2 型 TAMs CD68 廣泛表達于各類巨噬細胞，MAC387是 M1型極化的巨噬細胞標志物，而CLEVER?1／Stabilin?1則是 M2 型極化的巨噬細胞標志物。Bostr?m等［18］通過對184名膀胱癌患者預后情況的調查統計發現，除表達 CLEVER?1／Stabilin?1的M1型巨噬細胞外，其余各巨噬細胞表型皆與膀胱癌進展惡化風險升高、患者預后變差以及生存率降低相關。具體而言，CD68＋／MAC387＋巨噬細胞數量與腫瘤高分期、高分級呈正相關；而 CLEVER?1／Stabi?lin?1＋巨噬細胞數量則與之呈負相關。由此可見，腫瘤組織中M2型極化的巨噬細胞，即TAMs比例越高，患者預后越差。

1.3 TAMs作為膀胱癌治療靶點的條件 TAMs的M1?M2型極化是一個高度動態的過程。因此無論TAMs的極化狀態如何，其仍然具有可塑性，可根據局部微環境的變化，在M1和M2兩種表型之間進行轉換。誘導巨噬細胞從免疫抑制型向免疫促進型轉換，作為新的治療途徑，目前已有相關研究開展［19－20］。

2 靶向TAMs的治療方法

2.1 清除TAMs 大量實驗［20］表明，清除小鼠腫瘤組織及其周圍的TAMs能改善其預后，這可能是通過消除TAMs對腫瘤細胞的旁分泌作用而實現的。這為我們提供了定向清除TAMs從而治療膀胱癌的新思路。

2.1.1 M2pep Cieslewicz等［21］通過噬菌體肽庫篩選技術模擬M2型巨噬細胞的選擇性配體，獲得了一種稱為M2pep的多肽序列，M2pep能夠優先識別并選擇性結合荷瘤小鼠體內的 M2表型巨噬細胞，即TAMs，并被其內化，同時幾乎不影響M1型巨噬細胞的正常功能。在此基礎之上，將M2pep與促凋亡肽KLAKLAKKLAKLAK（KLA）偶聯后注入荷瘤小鼠體內，結果證明其能有效減少荷瘤小鼠體內的TAMs數量，提高存活率。該項研究啟示通過實驗室篩選特異性靶向多肽并與藥物偶聯，針對性清除TAMs輔助抗癌治療，改善患者預后具有可觀前景。

2.1.2 曲貝替定 一種提取自海洋生物加勒比海鞘（ecteinascidia turbinata）的生物堿——曲貝替定（trabectdin／yondelis），對巨噬細胞具有特異性細胞毒性，不會造成其他免疫細胞的損傷，因而其具有抗腫瘤活性［22］。這一藥物已成功應用于多種惡性腫瘤的治療。

2.2 調節TAMs的極化

2.2.1 銅綠假單胞菌 銅綠假單胞菌甘露糖敏感血凝菌毛株（pseudomonas aeruginosa?mannose sensitive hemagglutinin，PA?MSHA）能夠通過增強機體的特異性細胞免疫功能和非特異性抗腫瘤免疫活性，改善自身的免疫狀態而發揮其抗腫瘤效應。研究［23］發現PA?MSHA能夠上調 IL?12、TNF?α 和 IFN?γ 等 M1 型相關基因的表達，促進TAMs的M1型極化，增強其吞噬能力；另一方面 PA?MSHA 能夠下調 IL?4、IL?10和TGF?β等 M2型相關基因的表達，抑制 TAMs的M2型極化，增強其抗腫瘤作用。該研究結果證明了PA?MSHA在靶向TAMs治療中的價值。

2.2.2 乳酸 膀胱癌細胞與TAMs之間的乳酸穿梭是巨噬細胞重編程的關鍵機制［8］。癌細胞依賴有氧條件下的糖酵解來維持合成代謝和增殖，而乳酸是糖酵解的主要代謝產物，癌細胞產生的乳酸通過單羧酸轉運體 4（monocarboxylate transporter 4，MCT4）分泌至腫瘤微環境中，再通過單羧酸轉運體1（monocar?boxylate transporter 1，MCT1）轉運至巨噬細胞內［24］。

乳酸在乳酸脫氫酶 1（lactate dehydrogenase，LDH1）作用下轉變為丙酮酸，丙酮酸競爭性抑制α?酮戊二酸與丙酮酸脫氫酶的結合，從而抑制了HIF?1α 的泛素化，也阻止了 HIF?1α 被蛋白酶體分解［25］。 HIF?α 可增強缺氧相關基因 Arg?1 的表達，促進巨噬細胞合成VEGF，從而誘導血管生成［26］。由此可見，乳酸促進TAMs M2型極化。

乳酸不僅可以通過抑制TAMs表達iNOS來抑制NO 產生，還可下調 NF?κB 通路［9］。 NO 是腫瘤相關炎癥最重要的內源性因子之一。NO與細胞色素c氧化酶競爭氧，導致線粒體功能障礙，還可誘導線粒體自噬［27］，從而導致細胞死亡。 NF?κB 通路通過調節腫瘤相關炎癥因子（如IL?1R）的轉錄在腫瘤相關炎癥中發揮重要作用。由此可見，乳酸穿梭可以通過下調NF?κB通路，降低NO和腫瘤相關炎癥因子的生成，抑制TAMs的M1極化。

膀胱癌細胞通過乳酸穿梭將TAMs重編程為M2表型，造成腫瘤微環境的免疫抑制［8］。阻斷乳酸穿梭可成為新的治療方向，MCTs作為乳酸的轉運體，可能是新的治療靶點。

2.2.3 OK?432 由于感染或轉移而引起的死亡率升高是癌癥手術切除治療的一大副作用。手術應激反應會引起免疫抑制，促進腫瘤的轉移，導致預后不良。因此，避免或減少癌癥術后免疫抑制的發生可以改善患者的預后，提高生存率。Tian等［28］通過實驗發現，OK?432 能夠抑制 TAMs表達 IL?10，同時促進 TNF?α的表達，發揮抗腫瘤作用。此外，Nakamoto等［29］的實驗證明，提前應用OK?432能夠減弱術后應激反應對免疫功能的抑制，快速恢復TAMs的TNF?α活性水平，減少術后癌癥轉移的發生。其作用機制與抑制TAMs的M2型分化和促進TAMs的M1型分化有關。

2.2.4 CSF?1 集落刺激因子?1（colony stimulating factor?1，CSF?1）在 TAMs 分化過程中作用顯著。 有研究［30］發現，CSF?1在小鼠腫瘤模型的高密度血管網的形成過程中也具有重要作用。應用CSF?1的抑制劑能夠通過增強抗腫瘤免疫而加強放、化療的療效［31］。 此外，CSF?1 受體（colony?stimulating factor?1 receptor，CSF?1R）的表達通常僅限于巨噬細胞（除了懷孕期間），因此其編碼基因——c?fms也可作為治療靶點。針對c?fms的抑制劑可通過抑制TAMs表達CSF?1R，抑制 TAMs向M2型分化，減弱其促血管生成作用，發揮抗腫瘤作用［32－33］。

2.2.5 科羅索酸 研究［34］發現，三萜類化合物（trit?erpenoid compounds）能夠顯著抑制TAMs向M2型極化?？屏_索酸（corosolic acid）就是其中之一，主要存在于蘋果渣和香蕉葉中，能夠顯著抑制皮下腫瘤的生長和小鼠肉瘤模型的肺轉移?？屏_索酸在動物腫瘤模型治療中的成功應用為治療膀胱癌提供了新思路。

2.2.6 NF?κB 核因子 κB（NF?κB）是 TAMs 向 M1型極化過程中的一個關鍵轉錄因子，調控多種炎癥基因（如 TNF?α、IL?1B、COX2 等）的表達［35］。 當 TAMs中NF?κB的激活存在缺陷時，NF?κB相關炎癥功能（如細胞毒性介質、NO等）和細胞因子（如 TNF?α、IL?1、IL?12 等）的表達出現障礙，導致 TAMs對抗腫瘤作用減弱［23－24］。 因此，恢復 TAMs 中 NF?κB 的活性具有治療潛力。近期有研究［25］發現，聯合使用CpG（免疫刺激劑）和抗IL?10受體抗體可誘導腫瘤中浸潤的M2型TAMs向M1型轉換，并激活固有免疫應答消融腫瘤組織。另有研究［36］發現，人體產生的富組氨酸糖蛋白（histidine?rich glycoprotein，HRG）能夠通過下調胎盤生長因子（placental growth factor）活性使TAMs向M1型極化，促進抗腫瘤免疫應答和腫瘤血管的正?；?。

2.3 抑制M2型TAMs功能

2.3.1 減弱 M2 型 TAMs的免疫抑制功能 研究［37］發現，膀胱癌可誘導 M2型 TAMs表達 PD?L1，表達PD?L1的TAMs具有免疫抑制作用，可在體外消除CD8＋T細胞，且表達高水平的微粒體前列素E2合成酶（mPGES1）和COX2。通過使用mPGES1和COX2的藥物抑制劑或前列腺素脫氫酶（15?PGDH），抑制前列腺素2（PGE2）的生成，可有效降低PD?L1的表達［37］，從而減弱TAM的免疫抑制功能，具有抗腫瘤治療意義。

2.3.2 抑制M2型TAMs的促淋巴管生成作用 在原位膀胱癌小鼠模型研究中，發現 TAMs高表達VEGF?C／D，淋巴管內皮細胞高表達 VEGFR?3［38］。VEGF?C／D 結合其受體 VEGFR?3后激活酪氨酸激酶，促進新的淋巴管生成，可引起膀胱癌的淋巴道轉移。 研究［39］發現，采用表達 VEGFR?3的腺病毒可以阻斷VEGF?C／D信號通路，從而抑制M2型 TAMs的淋巴管生成作用。

3 總結與展望

近年來，隨著對TAMs研究的興起，TAMs作為膀胱癌治療的潛在靶點得到更深入的認識，為膀胱癌的治療提供了新思路。嘗試多種途徑清除、調節或抑制TAMs從而抑制腫瘤進展、侵襲和轉移的實驗室研究已取得較大進展，臨床應用前景可觀。然而多數治療方案仍停留在體外實驗或動物模型階段，治療效果和不良反應尚不明確，有待更多實驗數據加以論證。綜合多種治療方案，如將M2pep對TAM的選擇性識別作用和曲貝替定對巨噬細胞的特異性細胞毒性相結合，靶向清除TAMs，減輕單一藥物的毒副作用，可為研發新藥提供新思路。TAMs代謝過程相關蛋白如MCTs的表達水平，可作為膀胱癌預后和治療的參考指標，用于監測病情變化。此外，利用分子生物學技術準確定位控制TAMs分化、極化和功能的堿基序列有助于更精準地在基因層面通過調控TAMs，從而控制和治療膀胱癌，同時結合免疫療法，必將為膀胱癌等多種腫瘤的治療提供新理念。

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