肿瘤相关巨噬细胞向m

肿瘤相关巨噬细胞向m

mct是一个重要的表面活性剂，以其明显的表型异质性和功能多样性而闻名。巨噬细胞来自骨髓单核系干细胞发育分化而成的单核细胞,以不成熟的形式从骨髓中释放入血,然后从循环血迁移至组织,并在那里进一步发育成熟,分化成驻留型巨噬细胞。巨噬细胞存在于机体中几乎所有的组织并得以不同的名称,包括肝脏的库普弗细胞、肺脏的肺泡巨噬细胞及骨组织中的破骨细胞等。在局部微环境的作用下,巨噬细胞获得其特殊的表型特征。巨噬细胞参与组织重建、炎症和免疫,它们具有广泛的功能,包括吞噬作用、抗原提呈、防御微生物的细胞毒作用,以及分泌生长因子、细胞因子、补体成分、溶菌酶、蛋白酶、凝血因子和前列腺素等功能。值得注意的是,巨噬细胞的广泛生物学活性常具有截然相反的特征,例如既参与炎症反应又具有抗炎活性;既具有免疫原性又可诱导免疫耐受;既导致组织破坏又有助于组织修复。本文就巨噬细胞的表型、功能异质性,以及肿瘤相关巨噬细胞(tumor-associatedmacrophage,TAM)在肿瘤生长和转移中的作用综述如下。1细胞生物学特性巨噬细胞高度复杂多变的表型是由其在组织中的不同定位及激活状态决定的,T细胞分泌的细胞因子对于巨噬细胞的活化具有重要的作用。T辅助细胞(Th1)产生的细胞因子如干扰素γ(interferonγ,IFNγ)和肿瘤坏死因子α(tumornecrosisfactorα,TNFα)可促进巨噬细胞的活化,而Th2细胞分泌的细胞因子如白介素-4(IL-4)、IL-6及IL-10等则可抑制巨噬细胞的活化。反之,巨噬细胞作为树突状细胞(dendriticcell,DC)的前体细胞,亦可影响淋巴细胞的免疫应答。根据巨噬细胞不同的功能特性及其诱导Th1或Th2应答,通常把巨噬细胞相应分为M1和M2两型。活化巨噬细胞的性质及其活性取决于刺激信号和调节性细胞因子的性质。诱导巨噬细胞向M2型分化的因子包括IL-4、IL-10、IL-13、转化生长因子β1(transforminggrowthfactor-β,TGF-β1)、类固醇及前列腺素E2,每一特定的因子均可诱导巨噬细胞发生独特的表型变化。M2巨噬细胞通常表达高水平的半乳糖受体、甘露糖受体及清道夫A型受体,并具有IL-12low,IL-10high或IL-4/13high等表型。M2细胞除与肿瘤密切相关外,某些寄生虫感染、哮喘和伤口愈合过程亦导致巨噬细胞向M2细胞方向分化。接触微生物的产物及IFNγ可刺激巨噬细胞表达M1的表型。与M2细胞的表型相反,M1细胞以IL-12high、IL-23high、IL-10low或IL4/13low为特征,具有增强的细胞表面调理素受体(包括IgGFc受体及补体受体)及Toll样受体应答及增强的生成活性氧和一氧化氮的能力,以发挥其杀菌和杀肿瘤活性。根据巨噬细胞表面Gr-1high、CD11bhigh和F4/80low受体的表达,又可从巨噬细胞中分出第三类,这类细胞被称为髓系抑制性细胞(myeloidsuppressorcells,MSC),不同的受体表达类型代表巨噬细胞的髓系前体细胞群体、粒细胞及骨髓来源的DC。浸润于肿瘤组织的MSC具有很强免疫抑制作用,MSC常聚集于肿瘤患者的淋巴结和脾脏,有效地抑制CD4+和CD8+T淋巴细胞的抗肿瘤活性。定位于外周淋巴器官的MSC亦可促进获得性免疫耐受。有报道提示MSC有在血管周围获得内皮细胞特性的能力。2基因型的基层氧合酶lact巨噬细胞极为显著的一个特点是其功能多样化,这种特性是由于不同的微环境诱导所致。它们既可在炎症反应中起促进作用,又可能发挥抗炎功能;既可分泌组织MMP,又可诱导这些酶的抑制分子;既可产生毒性基团导致组织的破坏,又可表达细胞因子促进组织再生和伤口愈合。但这些功能并非同时并存,而是在不同的微环境中受到某种调控,使巨噬细胞的功能达到协调及平衡。基因芯片研究结果显示,脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)可诱导259个基因的表达,而IL-10则可抑制其中62个基因的表达及上调15个基因的表达。用IL-10或IL-4及TGF-β处理单核细胞,同样可诱导迥异的基因表达谱。此外,IFN-γ或IL-4诱导亦可导致巨噬细胞中不同基因在转录水平或转录后水平的差异表达,并激发截然相反的功能活性。值得一提的是,巨噬细胞对于刺激的应答并非静态的。LPS刺激时间的不同(如6h内或12h后),巨噬细胞的基因表达可呈现明显的差异。也就是说,巨噬细胞的功能谱随应答时间而发生变化。当刺激信号中止后,巨噬细胞即恢复至其最初的功能状态,同时伴有巨噬细胞基础表型的逆转。实验还发现,当先用IL-4处理巨噬细胞过夜,再用LPS刺激,可产生高水平的TNF-α和IL-12;而当同时用IL-4和LPS刺激,则可减少这些细胞因子的产生。巨噬细胞的分化与激活受多种因素的影响,针对不同的微环境信号行使不同的功能是巨噬细胞的生物学特征。邻近细胞的改变、分子的修饰及外源性刺激物均可导致巨噬细胞功能活性的变化。某些配体与巨噬细胞表面受体结合,可导致吞噬作用、细胞内信号的改变以及基因活化或抑制的复杂变化。例如,凋亡或坏死细胞上的配体可被巨噬细胞的清道夫受体识别,既可抑制又可诱导巨噬细胞的炎症反应,其机制尚不清楚。IFN-γ或微生物产物(LPS)及细胞因子如TNF-α或粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(granulocyte-macrophagecolonystimulatingfactor,GM-CSF)刺激经典的M1细胞激活,使M1细胞抗原提呈功能增强,高表达IL-12和IL-23,产生高水平的毒性中间产物如NO、反应氧中介物(reactiveoxygenintermediate,ROI),导致肿瘤细胞杀伤。糖皮质激素、IL-4、IL-13及IL-10则诱导M2细胞活化,协调炎症反应及获得性Th1免疫应答,清除细胞碎片,促进血管生成和组织重建。巨噬细胞受免疫复合物或Toll样受体激动剂刺激后,以IL-10high和IL-12low表型为特征,促进Th2细胞反应;GM-CSF或巨噬细胞集落刺激因子(macrophagecolonystimulatingfactor,MCSF)诱导分化的巨噬细胞可分别具有M1和M2的特性。M1细胞表达高水平的促炎症细胞因子(IL-1、TNF、IL-6及IL-23),而M2细胞则以低表达这些细胞因子为特征。3细胞生物学在肿瘤相关细胞中的活性巨噬细胞既可为免疫系统的正向调控因素,又可发挥负向调控作用。作为正向调控的效应细胞,巨噬细胞介导直接的抗肿瘤细胞毒性或参与肿瘤相关抗原的提呈,以利于肿瘤的清除。另一方面,在肿瘤细胞的诱导下,起源于骨髓的白细胞可分化形成具有独特表型的巨噬细胞,这些巨噬细胞可促进肿瘤细胞的增殖、抑制T细胞和自然杀伤细胞(naturalkillercell,NK)的抗肿瘤活性。这些细胞被称为肿瘤相关巨噬细胞(tumor-associatedmacrophage,TAM)。在某些情况下,TAM可构成实体瘤细胞群体的50%~80%,这种TAM的广泛浸润与乳腺癌、宫颈癌及膀胱癌的不良预后相关,但TAM在前列腺癌、肺癌及脑肿瘤中的作用尚有争议。3.1egfr家族的配体及病理组织学检测TAM浸润与肿瘤细胞增殖关系密切。许多研究表明,TAM可表达多种刺激肿瘤细胞增殖和存活的细胞因子,包括上皮生长因子(epidermal-growth-factor,EGF)、血小板源性生长因子(platelet-derivedgrowthfactor,PDGF)、TGF-β1、肝细胞生长因子(hepatocytegrowthfactor,HGF)、上皮生长因子受体(epidermal-growth-factorreceptor,EGFR)家族的配体及碱性成纤维细胞生长因子(basicfibroblastgrowthfactor,bFGF)。EGFR家族的配体在肿瘤发生中发挥重要的作用,特别是乳腺癌和肺癌。这个家族的成员可在细胞表面形成同源或异源二聚体,介导细胞增殖信号的转导。TAM是肿瘤组织中EGF分泌的重要细胞来源。已发现TAM与肿瘤细胞的EGFR表达及患者的不良预后显著相关。体外通过将肿瘤细胞与巨噬细胞共培养,证实巨噬细胞分泌的物质可刺激肿瘤细胞增殖。体内实验通过删除巨噬细胞亦证明,TAM的存在对于不同类型实验肿瘤的生长是必须的。TAM在肿瘤生长中的作用还可因肿瘤类型的不同而有所差异。3.2tam的机制巨噬细胞聚集是多数实体瘤的重要标志。人们已经注意到,在多数恶性肿瘤组织中,巨噬细胞为浸润白细胞的主要成分。体外实验证实,巨噬细胞与肿瘤细胞共培养,可提高肿瘤细胞的TNF-α及基质金属蛋白酶(matrixmetalloproteinase,MMP)依赖的侵袭特性。在肿瘤细胞产生的集落刺激因子(colony-stimulatingfactor1,CSF-1)的诱导下,巨噬细胞合成EGF,诱导促进肿瘤细胞迁移及侵袭相关基因的表达水平上调,增强肿瘤细胞在胶原基质中的定向运动及侵袭活性。组织蛋白酶在肿瘤侵袭及转移中的潜在作用也已被报道。研究发现,巨噬细胞存在于破坏的基底膜部位,同时伴有局部组织蛋白酶B的蛋白水解活性增强,提示TAM与肿瘤细胞向周围正常组织的侵袭有关。有人发现在人膀胱癌浸润前沿部位的TAM表达组织蛋白酶D,亦有报道在90%~100%乳腺癌中的TAM表达组织蛋白酶B、D、L。然而,TAM分泌的组织蛋白酶在人肿瘤进展中的作用仍有待进一步证实。研究表明,原发肿瘤中大量的TAM与多种类型肿瘤早期转移有关。实验研究发现,多种肿瘤组织中的TAM可合成一系列尿激酶(urokinase,uPA),这种酶参与肿瘤细胞外基质的降解、促进肿瘤血管形成、肿瘤侵袭及浸润。从乳腺癌细胞中分离的TAM的分析结果显示,TGFβ-1通过蛋白酶C依赖的机制增强TAM中uPAmRNA的稳定性及刺激uPA转录。MMP是一类锌依赖的基质降解酶,包括胶原酶(MMP-1)、明胶酶A(MMP-2)、基质降解酶(stromelysin,MMP-3)、基质溶解因子(matrilysin,MMP-7)、明胶酶B(MMP-9)及巨噬细胞弹性酶(macrophageelastase,MMP-12)。MMP表达可破坏组织结构和基底膜,以利于肿瘤细胞生长及肿瘤细胞转移、播散。这些酶可由卵巢癌、结肠癌及膀胱癌等肿瘤组织中的肿瘤细胞及成纤维细胞表达,而巨噬细胞可表达所有这些酶,有报道TAM是浸润性肿瘤如乳腺癌、膀胱癌及卵巢癌MMP的主要来源。有理由相信,TAM可能协同肿瘤上皮细胞及基质细胞共同增强肿瘤转移的潜能。3.3外周血叶片指标肿瘤生长需要新生血管的形成,这个过程涉及广泛的细胞因子的协同调控,包括bFGF、血管内皮生长因子(vascularendothelialgrowthfactor,VEGF)、IL-1、IL-8、TNF-α、MMP-9、MMP-2及一氧化氮(NO)等。这些分子在时空上的协调表达促进内皮细胞的增殖、基质重构及血管形成。巨噬细胞可释放上述促血管生成的分子,表达一系列参与调节血管发生的酶类,包括MMP-2、MMP-7、MMP-9、MMP-12和环氧化酶-2,从而发挥至关重要的作用。对于人宫颈癌动物模型的观察发现,巨噬细胞产生MMP-9在肿瘤血管发生中的作用十分关键。TAM还可利用L-精氨酸通过诱生NO合酶(inducibleNOsynthase,iNOS)产生NO,NO则导致血管扩张及血管流量增加。有趣的是,肿瘤组织中表达的作用于血管的内皮素2亦为巨噬细胞的趋化分子,提示内皮素2可能招募TAM至肿瘤组织。3.4短肽对肿瘤细胞内vegf和他相关分子的激活多部位低氧是多种肿瘤的特征。研究发现,在乳腺癌和卵巢癌组织中,TAM聚集于缺血、缺氧及坏死区,而肿瘤低氧部位巨噬细胞浸润常与乳腺癌及子宫内膜癌的愈后不良有关。一般认为,坏死区的细胞碎片及缺氧的肿瘤细胞释放高水平的巨噬细胞趋化因子,招募巨噬细胞至低氧部位。TAM在肿瘤低氧区域的集聚亦提示其在肿瘤发展中的重要功能。研究显示,低氧可显著上调人巨噬细胞释放VEGF及其他相关因子,巨噬细胞还可通过释放PR-39(39个氨基酸的短肽)抑制低氧诱导因子1α(hypoxiainduciblefa