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肿瘤相关巨噬细胞在三阴性乳腺癌中作用及治疗研究进展

  2024-09-24    19  上传者:管理员

摘要:三阴性乳腺癌(TNBC)是乳腺癌中具有高度异质性的一种类型。由于其缺乏特异的治疗标志物,复发率、死亡率以及侵袭性均高于其他类型乳腺癌。近年来,肿瘤研究的焦点在于肿瘤微环境,肿瘤相关巨噬细胞(TAM)占乳腺癌间质细胞的50%以上,且是肿瘤微环境中最多的免疫细胞。目前关于TAM与肿瘤相关机制的大量研究发现,TAM在肿瘤发生发展中扮演重要角色,有望成为TNBC治疗及预后预测的生物标志物。本文对TAM在TNBC中的作用及潜在治疗策略进行综述。

  • 关键词:
  • TAM
  • 三阴性乳腺癌
  • 免疫细胞
  • 新辅助化疗
  • 肿瘤相关巨噬细胞
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据2022年全球癌症统计数据,乳腺癌已跃居全球癌症第二位,2020年时占到全球新发癌症病例的11.7%,乳腺癌在癌症死亡原因中位列第五,占癌症死亡率的6.9%,发展中国家的乳腺癌死亡率显著高于发达国家[1]。美国癌症联合委员会第8版癌症分期手册中[2],鉴于乳腺癌的分子异质性,用雌激素受体、孕激素受体、人表皮生长因子受体2(HER-2)作为生物标志物,并联合Ki-67[3],根据四者表达程度的不同,将乳腺癌分为HER-2型、Luminal型和三阴性乳腺癌(TNBC)。TNBC指雌激素受体、孕激素受体表达为阴性,且HER-2表达低于2+或Fish阴性的乳腺癌,由于其缺乏治疗靶点,导致治疗方案的选择上有一定困难,耐药性强且复发转移风险大[4],因此寻找TNBC新的治疗靶点迫在眉睫。

对于恶性肿瘤的研究,长期以来一直主要针对肿瘤细胞进行探索,随着1889年“种子与土壤”理论的提出[5],研究的目光逐渐由癌细胞(种子)转向其生存的微环境(土壤),学者们开始聚焦于微环境中的各种细胞及因子进行研究与探索。肿瘤微环境(TME)是指肿瘤周围包括细胞、分子及物理化学环境等的复杂环境,这些环境会影响肿瘤细胞的生长、扩散、恶化和对治疗的反应[6]。随着研究的深入,学者们发现TME内包括肿瘤细胞周围的血管、成纤维细胞、神经元、炎症细胞、免疫细胞,如T淋巴细胞、B淋巴细胞、中性粒细胞、肥大细胞、肿瘤相关巨噬细胞(TAM)等各种细胞和分子[7-11]。乳腺癌组织由癌巢及复杂的癌巢周围微环境组成,TME中多种基质因子和细胞影响肿瘤的发生、发展[12]。研究表明不同分子分型的乳腺癌具有不同的TME特点,以TNBC为例,其TME有代谢过程丰富,而基质和淋巴管生成少的特征[13]。

TAM是聚集在TME中的巨噬细胞,占乳腺癌间质细胞的50%~80%[14]。TAM参与了TNBC的发生、发展,同时对其预后有着重要的预测价值[15]。由此可见,TAM与TNBC有着不可分割的密切联系,本文就TAM在TNBC中的作用及治疗进行综述。


1、TAM的起源及分型


乳腺癌中的TAM由外周巨噬细胞趋化及TME中的单核细胞分化两部分组成。外周巨噬细胞趋化而来的TAM,由胚胎早期的卵黄囊或胎肝原位分化为巨噬细胞,随后在各种驱动因素的作用下,准确定植于靶器官,并增殖分化;单核细胞分化而来的TAM,是骨髓髓系祖细胞分化的单核细胞,在细胞因子刺激下游走定植于靶器官后增殖分化为巨噬细胞[16]。二者在TME中形成后进行极化,并受TME中细胞及各种分子的相互影响,对肿瘤发生发展发挥不同作用。

TAM通常被认为会极化为两种不同类型,即经典激活的M1型巨噬细胞和交替激活的M2型巨噬细胞。M1型具有杀伤肿瘤细胞和抵御病原体入侵的抗肿瘤作用;M2型具有促进肿瘤生长、侵袭和转移的促肿瘤作用。二者在一些特定情况和刺激因子的作用下可以相互转换。M1型通常发挥促炎作用,在脂多糖、γ干扰素、肿瘤坏死因子(TNF)、粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)和Toll样受体配体等因子的刺激下活化,并促进释放大量促炎细胞因子,通过抗原提呈T细胞调节细胞免疫,从而发挥其抗肿瘤作用;其表面蛋白主要高表达CD68、CD80和CD86,其中CD68在乳腺癌中高表达,能够促进乳腺癌的侵袭和淋巴结转移。而M2型发挥与M1型相反的作用,其在白细胞介素4(IL-4)、IL-10、IL-13和转化生长因子β(TGF-β)等多种细胞因子的刺激下极化,在乳腺癌中,IL-4和IL-13在诱导M2型极化的过程中起主要作用[17],随后引起抗炎反应并修复受损的肿瘤组织,形成促肿瘤作用[18];其表面蛋白主要高表达CD206、CD204和CD163,其中CD163、CD204均在乳腺癌中高表达,且能够促进癌细胞迁移和淋巴结转移,CD206在卵巢癌及口腔鳞状细胞癌中高表达,对二者的预后有影响[19],但CD206在乳腺癌中表达情况的研究尚未形成定论,其对于TNBC的预后影响也有待探索。有学者在CyTOF和scRNA-seq支持以及生信分析的帮助下,在蛋白质组和转录组水平上区分TAM,将TAM亚种群映射到解旋细胞状态[20]。根据M2型巨噬细胞的异质性,进一步将其分为M2a、M2b、M2c、M2d共4种亚型,针对4种亚型的不同免疫特征,可以制定靶向治疗方案,为患者的临床获益增添一份希望。

在肿瘤中,活化的TAM具有与M2型巨噬细胞相似的特征,故而人们将M2型巨噬细胞认为是狭义的TAM[21]。有研究表明TAM有时会具有M1型巨噬细胞的特征,所以猜测在不同的肿瘤中,M1、M2极化的发生在不同阶段有不同表现[22]。Gunassekaran等[23]利用了携带核因子κB (NF-κB)p50 siRNA和微小RNA(miR)-511-3p的M1型巨噬细胞外泌体来促进M1型极化,并在外泌体表面表达IL-4受体结合肽(IL4RPep-1),使其作用于M2型巨噬细胞的IL-4受体,将TAM重新编程为M1型巨噬细胞,从而抑制肿瘤生长。巨噬细胞极化也与葡萄糖、脂质和谷氨酰胺代谢的不同代谢特征相关,Liu和Cao[24]研究发现TAM中葡萄糖代谢的增加导致各种肿瘤代谢物的积累,这些代谢物通过调节基因表达和信号转导促进M1型向M2型转化,使TAM具有强大的促肿瘤能力。这提示在治疗过程中,促进巨噬细胞向抗肿瘤的M1型极化,抑制向促肿瘤的M2型极化,可能是治疗癌症的有效策略。


2、TAM对TNBC的作用及预后影响


2.1 促进TNBC血管生成

血管生成是肿瘤发生发展的重要环节,不断增加的新生血管为肿瘤及其微环境提供更多、更充足的营养和氧气以供肿瘤细胞发育。肿瘤细胞快速增殖,使得周围血管无法满足其氧气需求[25],这也是实体瘤缺氧特征的原因之一。尽管肿瘤细胞本身已为新生血管提供了必要条件,但是Zeisberger等[26]研究发现,当TAM被包裹在脂质体中的氯膦酸盐消耗殆尽后,肿瘤组织中的血管密度会有明显下降。有学者在卵巢癌、宫颈癌、前列腺癌、乳腺癌以及黑色素瘤的动物模型中发现,TAM会促进新血管的生成,为快速增殖的癌细胞提供更多氧气和营养[27]。这都提示TAM是肿瘤在缺氧条件下血管生成的关键一环。有报道[28]称在乳腺癌中,缺氧会引起缺氧诱导因子1α(HIF-1α)泛素化和蛋白酶降解被阻断,同时缺氧诱导的间充质干细胞的CC类趋化因子配体5(CCL5)表达刺激肿瘤集落刺激因子1(CSF-1)高表达,进而激活HIF-CSF通路,大量招募巨噬细胞聚集于肿瘤区域,极化的M2型巨噬细胞分泌血管内皮生长因子A(VEGF-A)、TGF-α、TGF-β、表皮细胞生长因子、血小板源性生长因子以及能够促进血管生成的CCL18,引导更多新血管生成[29]。有研究表明,缺氧情况下胎盘生长因子增多,与血管内皮生长因子受体(VEGFR)结合,二者在HIF-1α抑制剂YC-1的作用下,抑制了巨噬细胞向M2型极化,并使巨噬细胞向M1型转化,同时产生了抗血管生成和血管正常化的作用,使TNBC的进展得到有效控制[30];当VEGFR-1被阻断、TAM被脂质体包裹清除后,HIF-1α抑制剂YC-1诱导的抗血管生成作用被抑制,TAM向M1型极化的倾向也增强。可见TNBC的发生发展以及侵袭转移与新血管生成和TAM的极化密不可分,抑制血管生成联合抑制TAM极化为M2型的治疗方案,为TNBC的治疗提供了更好的策略。

2.2 介导TNBC的免疫逃逸

TME中不乏各种抗肿瘤免疫细胞,如T细胞、B细胞、自然杀伤细胞等,巨噬细胞作为固有免疫和适应性免疫的关键纽带,拥有强大的吞噬能力和抗原提呈作用,然而当TAM极化为M2型巨噬细胞后,开始调节T细胞、自然杀伤细胞等的杀伤能力,抗原提呈作用也大幅降低,逐渐成为TNBC免疫逃逸的“功臣”。由此,减少的T细胞和自然杀伤细胞,以及富集的M2型巨噬细胞和调节性T细胞,共同构成了肿瘤免疫逃逸的微环境[31]。

TAM通过释放趋化因子,如CCL22、CCL20,吸引调节性T细胞进入TME中,进而抑制效应T细胞的激活;TAM释放的趋化因子CCL17、CCL18、CCL22、IL-4、IL-10、TGF-β和前列腺素E2等,都具有抑制T细胞功能的作用[29]。在TME中,有防止T细胞过度激活并保持炎症稳态的程序性死亡蛋白1/程序性死亡配体1(PD-1/PD-L1)轴存在,而T细胞表面的PD-1与肿瘤细胞的PD-L1异常结合,导致该稳态轴被破坏,同时TAM通过上调表面PD-L1的表达,增强PD-1/PD-L1轴的消耗,T细胞数量减少、作用被削弱,从而介导了免疫逃逸[32]。据报道称,在乳腺癌小鼠模型中,前颗粒蛋白通过JAK/信号转导与转录激活因子3(STAT3)信号通路上调TAM表面而非肿瘤细胞中的PD-L1表达,并促进TAM向M2型极化,同时前颗粒蛋白通过PD-1/PD-L1轴的相互作用抑制CD+8T细胞,并使CD+8T细胞主要分布于肿瘤基质中,由此引起乳腺癌TME免疫逃逸的发生[33]。另外也有研究表明[34],TME中的缺氧状态,会通过影响TAM的M2型极化以及PD-L1的表达,在免疫抑制方面起到一定作用。还有研究表明,表达IL-4R和精氨酸酶活性的M2型巨噬细胞,表达低水平主要组织相容性复合体Ⅱ类分子,其在抗原呈递中的能力不如M1型巨噬细胞,导致T细胞调节的细胞免疫降低,从而引发免疫逃逸[29]。免疫逃逸是肿瘤发展的一个重要特征,针对免疫细胞及抑制TAM介导的免疫逃逸,或可为肿瘤治疗提供新思路。

2.3 促进肿瘤的侵袭转移

肿瘤的上皮-间质转化(EMT)属于Ⅲ型EMT,是肿瘤转移的一个主要途径,在此过程中,上皮样癌细胞转化为间充质干细胞,失去细胞-细胞黏附能力,使癌细胞之间黏附能力减弱,易于离开肿瘤环境,进入血液、淋巴管内,引起肿瘤的侵袭转移[35]。E-钙黏蛋白是一种关键的上皮细胞黏附分子,在EMT过程中,E-钙黏蛋白的缺失是其标志性的特征[36]。有研究表明,在TNBC细胞系中加入M2型巨噬细胞共培养后,E-钙黏蛋白的表达明显减少,肿瘤细胞的侵袭迁移能力增强,由此说明M2型TAM对TNBC的EMT有促进作用[37]。TAM分泌的各种因子,如IL-1β、IL-8、TNF-α和TGF-β均参与EMT过程,引起乳腺癌的侵袭转移[38]。研究表明,乳腺癌EMT的发生由多种信号通路介导,如TGF-β/Smad途径、Wnt信号通路、Notch信号通路、TNF-α/NF-κB信号通路、受体酪氨酸激酶信号通路[36],TAM参与了各种信号通路,通过激活各种信号通路来促进乳腺癌的转移。此外,有报道称,乳腺癌的EMT与TME的多种代谢途径有关,如氨基酸代谢、葡萄糖代谢、脂质代谢等[39]。TME中的葡萄糖代谢产物会影响巨噬细胞向M2型极化,进一步导致肿瘤的发展以及侵袭转移[24]。可见M2型巨噬细胞的存在会促进肿瘤的侵袭转移,促进TAM的M1型极化或抑制其M2型极化,对肿瘤转移的预防与治疗有特殊意义。

2.4 TAM对TNBC预后的影响及预测价值

TNBC是新辅助化疗的适应证之一,新辅助化疗为局部晚期及有保乳意愿的患者提供了新选择,并改善了患者的预后,根据2022年乳腺癌中国肿瘤临床学会指南[40],TNBC的一级推荐新辅助化疗方案为TAC(紫杉醇、表柔比星、环磷酰胺)。有学者选用CD163作为TAM的标志物,对新辅助化疗后行手术治疗的TNBC患者进行回顾性研究后发现,CD163+巨噬细胞浸润率低的患者病理完全缓解(pCR)率明显更高,CD163+巨噬细胞高浸润和non-pCR的患者肿瘤总生存期和无复发生存期较差[41]。可见TAM对行新辅助化疗的TNBC患者的预后有不良影响,其高浸润可预测患者的pCR率降低。Xu等[42]发现,乳腺癌新辅助化疗后的患者M2型浸润增加,将MDA-MB-231细胞与M2型巨噬细胞共培养后,其对Hedgehog通路抑制剂的耐受性增强,同时指出M2型巨噬细胞分泌的IL-6增强了乳腺癌细胞对环磷酰胺的耐药性。综上,TAM,尤其是M2型巨噬细胞及其标志性表面蛋白,如CD163、CD206,能够与其他生物标志物结合,作为预测TNBC患者新辅助化疗疗效的潜在标志物,且预测新辅助化疗耐药性的发生,提前改善新辅助化疗方案,增加患者的pCR率。针对TNBC的治疗,可以聚焦于TAM对新辅助化疗耐药性的促进作用。


3、靶向TAM的治疗


TAM能够促进肿瘤血管生成、介导免疫逃逸、促进肿瘤的侵袭转移、引起化疗耐药[43],TME中的TAM以M2型为主,抑制TAM向TME中聚集、诱导TAM向M1型极化以及阻止TAM与免疫细胞的相互作用引起的免疫逃逸,增强免疫细胞对肿瘤细胞的杀伤能力,这些针对TAM进行的靶向治疗,或许能为TNBC患者找到更为获益的治疗方案。

M2型巨噬细胞发挥了重要的促肿瘤作用,TME中M2型占据其中细胞的大部分,减少M2型巨噬细胞的存在可以有效控制肿瘤进展。双膦酸盐通常用于治疗骨质疏松和骨骼肿瘤等骨骼疾病,有报道称,双膦酸盐可通过引起TAM细胞凋亡来发挥其抗肿瘤作用[44]。最新一代双膦酸盐——唑来膦酸盐,主要用于癌症骨转移的治疗,其也可以用来促进TAM的细胞凋亡,控制肿瘤的发生发展。

减少M2型巨噬细胞的存在,促进其凋亡并不能从根本上控制其数量,还可以通过减少巨噬细胞向M2型极化、促进其向M1型巨噬细胞复极、抑制TAM向TME聚集来达到目的。有学者用表面表达IL4RPep-1并携带NF-κB p50 siRNA和miR-511-3p的M1型巨噬细胞外泌体来促进M2型巨噬细胞向M1型复极,给TAM复极M1提供思路[23]。CSF-1对TAM的迁移和募集有着重要作用,阻断CSF-1R能够有效阻止TAM的迁移,有研究指出,将CSF-1R抑制剂运用于晚期实体瘤患者,可以使其肿瘤部位的M2型巨噬细胞显著减少,引起T淋巴细胞的增加,减少免疫逃逸,给患者带来一定临床效益,但对患者的肝功能有一定的损伤[45]。

近年来,中医药通过对TAM的调控来治疗肿瘤的研究有极大进展。蒲公英提取物能够抑制TNBC细胞的增殖、TAM向TNBC细胞系迁移,同时减少IL-10的分泌,继而抑制STAT3激活、下调PD-L1表达;此外,蒲公英提取物还能够增加M1型巨噬细胞标志物TNF-α、IL-8和诱导型一氧化氮合酶的表达,减少了M2型巨噬细胞标志物IL-10、CD206、精氨酸酶1和TGF-β的表达[46],说明蒲公英提取物能够促进M2型巨噬细胞向M1型转化。还有研究表明,姜黄素能减少乳腺癌细胞系中M2型巨噬细胞分泌的大量TGF-β,通过磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B/STAT3通路抑制紫杉醇药物使用过程中由M2型巨噬细胞引起的耐药性反应[47]。中医药可通过抑制TAM生成、募集、促转移、耐药性等生物学行为,为TNBC的治疗提供辅助手段。


4、总结与展望


乳腺癌的发病率跻身世界癌症前列,TNBC因缺乏靶向药和特效药,复发率、难治率均高于其他类型乳腺癌,成为医学发展的“眼中钉”,同时吸引了无数研究者的目光。TAM作为TME中占比最高的细胞类型,在TNBC的发生、发展、转移、耐药性及预后预测中都发挥着重要作用。TAM,尤其是M2型巨噬细胞的浸润程度,联合其他生物标志物,或许可以作为TNBC新辅助化疗效果的预测指标,也可为TNBC治疗过程中及时更换更能获益的治疗方案提供指引。调控TAM的极化与募集,从而抑制肿瘤的血管生成、侵袭转移,规避肿瘤的免疫逃逸,增强肿瘤相关T细胞的免疫作用,为TNBC的治疗提供新思路。新辅助化疗的提出,能够帮助患者选择更敏感的治疗方案,同时让满足患者保乳意愿成为可能,因此新辅助化疗成为主流治疗方式,但TAM是否能为缺乏靶向治疗药物的TNBC患者新辅助化疗方案提供新思路,能否让TNBC患者从新辅助化疗中获得更大的临床益处尚待进一步探索。未来基于TAM与TNBC新辅助化疗的探索将成为研究热点。


参考文献:

[1]郑荣寿,陈茹,韩冰峰,等.2022年中国恶性肿瘤流行情况分析[J].中华肿瘤杂志,2024,46(3):221-231.

[14]柴国静,帖彦清,赵海利.肿瘤相关巨噬细胞对肿瘤转移的影响及靶向治疗的研究进展[J].中国医药,2024,19(4):638-640.


基金资助:山西省卫生健康委科研课题计划(2019160);山西省吕梁市科学技术局重点研发项目(2020SHFZ50);山西省汾阳医院科技攻关项目(202304)~~;


文章来源:樊星秀,郭建平,牛海刚.肿瘤相关巨噬细胞在三阴性乳腺癌中的作用及治疗研究进展[J].中国医药,2024,19(09):1416-1420.

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