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巨噬细胞对白血病细胞保护的作用研究

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在恶性肿瘤的发生、发展过程中,肿瘤细胞可通过多种机制重塑机体的抗肿瘤免疫应答。尽管巨噬细胞可有效杀伤肿瘤细胞,但在恶性肿瘤患者体内,巨噬细胞被极化为具有促进肿瘤进展的肿瘤相关巨噬细胞。肿瘤相关巨噬细胞在实体肿瘤包括淋巴瘤中得到广泛研究[1-3]。近年来,肿瘤相关巨噬细胞在白血病中的作用逐渐受到国内外学者的关注,本文就肿瘤相关巨噬细胞对白血病细胞的保护作用作一综述。

1巨噬细胞及其极化

巨噬细胞是天然免疫系统的重要成员之一,具有抗细菌、抗真菌、抗肿瘤等多种生物学功能[4]。巨噬细胞通过与外界刺激信号相互作用进而分化为具有不同功能亚群的过程称为极化[5]。巨噬细胞此种可塑性具有组织特异性,并且受自身与系统信号的调节。由于对周围组织、病原体或激活的淋巴细胞来源的不同信号的应答,巨噬细胞可分化为M1与M2两种不同功能的极化类型。M1型巨噬细胞被认为是活化巨噬细胞,受脂多糖、γ-干扰素、肿瘤坏死因子或巨噬细胞集落刺激因子的极化,进而产生多种抗菌剂及炎症介质,如IL-6、活性氧和一氧化氮等[6,7]。相反,M2型巨噬细胞受IL-4与IL-10等极化,可分泌精氨酸酶、基质金属蛋白酶、TGF-β、IL-10和其他抑制免疫、血管再生与组织修复的细胞因子。根据受极化信号的不同,M2型巨噬细胞可分为M2a、M2b、M2c与M2d[8]。在恶性肿瘤的发生发展过程中,巨噬细胞可被极化为具有促进肿瘤发生发展功能的M2型巨噬细胞,也称为肿瘤相关巨噬细胞(Tumor-associatedmacrophage,TAM)。TAM在肿瘤的生长、转移及复发等方面均发挥十分重要的作用。恶性肿瘤患者体内TAM极化的详细机制未完全阐明,不同类型肿瘤可能通过不同方式极化巨噬细胞。肿瘤缺氧微环境可诱导缺氧诱导因子(Hypoxiainduciblefactor,HIF)表达,进而诱导巨噬细胞向M2型转变[9]。此外肿瘤细胞分泌的IL-10及TGF-β均可诱导TAM的极化[10]。关于TAM极化的详细机制仍有待进一步研究。

2TAM对白血病细胞的保护作用

2.1TAM对慢性淋巴细胞白血病的保护作用

慢性淋巴细胞白血病(Chroniclymphocyticleukemia,CLL)是主要发生于中老年人群的一种成熟B淋巴细胞克隆增殖性肿瘤,以淋巴细胞在外周血、骨髓、脾脏和淋巴结聚集为特征。CLL患者的中位生存时间约10年,但不同患者的预后呈高度异质性[11]。尽管CLL细胞在体内可大量增殖,但体外培养却很快凋亡,提示肿瘤微环境在CLL细胞存活中起重要作用[12]。此后学者发现,滋养细胞(Nurse-likecells,NLCs)可促进CLL细胞体外增殖、增强其抗凋亡能力。NLCs表达高水平CD68,且基因表达谱检测结果提示其基因表达特点与M2型巨噬细胞相似[13],即CLL中的TAM。CD14+细胞通过与CLL细胞或正常B淋巴细胞接触、相互作用,可分化成为NLCs。与CLL细胞相互作用产生的NLCs表达高水平CD163与CD68,能够通过分泌CCL4促进CLL细胞增殖、抵抗凋亡。与正常B细胞相互作用分化而来的NLCs表达低水平CD163与CD68,且对CLL细胞无保护作用[14]。提示只有CLL细胞可诱导单核/巨噬细胞分化成TAM,进而促进CLL细胞增殖。虽然大多数研究均证实TAM在白血病细胞存活及耐药中发挥十分重要的作用,但其机制尚未完全阐明。TAM可能通过趋化因子CXCL12、CXCL13及血管细胞黏附分子-1(Vascularcelladhesionmole-cule-1,VCAM1)来促进CLL细胞增殖[15]。

近来Boissard等[16]首次研究发现,CLL细胞高表达淋巴细胞功能抗原-3(Lymphocytefunctionassociatedanti-gen-3,LFA-3),而TAM表达CD2,TAM通过LFA-3/CD2相互作用增强CLL细胞的抗凋亡能力。该研究还分析了60例一线接受免疫化疗(化疗联合利妥昔单抗)的患者,结果发现LFA-3的升高与患者预后不良明显相关[16]。因此,深入研究TAM对CLL的保护作用及其机制可能寻找到新的针对CLL的治疗靶点。布鲁顿酪氨酸激酶(Bruton'styrosinekinase,BTK)抑制剂依鲁替尼(Ibrutinib)2014年被批准用于CLL患者的治疗。近来有研究显示依鲁替尼可促进NLCs表达TAM相关标志。经依鲁替尼处理过的NLCs具有抵抗化疗药物诱导的CLL细胞凋亡,其机制可能与分泌IL-10有关[17]。因此,依鲁替尼在CLL治疗中的作用可能被重新评估,尤其对于某些治疗效果不理想的患者。

2.2TAM对急性髓系白血病的保护作用

急性髓系白血病(Acutemyeloidleukemia,AML)是一种由于造血干祖细胞基因突变所致的克隆性造血系统恶性肿瘤。AML是成人最常见急性白血病,约占成人白血病的80%。目前,AML仍是不可治愈性疾病。有关TAM对AML细胞保护作用的研究较少,但已有研究证实TAM在AML细胞的存活及耐药中均具有十分重要的作用[18]。本课题组尚未发表的前期研究结果发现AML患者白血病细胞体外培养呈现两种生长模式,一种为细胞色泽暗淡,与周围细胞分离生长;另一种为细胞色泽鲜亮,与周围细胞结合在一起。对周围细胞的进一步分析发现,其主要为巨噬细胞。体外实验也证实此种巨噬细胞对阿糖胞苷诱导的白血病细胞凋亡具有保护作用。但详细分子机制仍有待进一步研究探索。上述结果提示TAM与AML细胞耐药有关。因此,探究针对TAM的治疗策略可能有助于逆转AML细胞耐药。最近德国学者在TAM对AML细胞保护作用方面取得突破性进展[18]。

CD163是单核/巨噬细胞标志,CD206为TAM标志。AI-Matary等[18]发现AML患者骨髓中CD163+CD206+TAM比例较健康对照组明显升高。采用动物模型,他们发现AML细胞可诱导非白血病小鼠来源的单核/巨噬细胞转变为TAM,并在小鼠骨髓及脾脏中大量聚集;分离这类TAM,体外证实其对白血病细胞系C1498GFP的生长有明显促进作用,上述研究结果提示AML细胞可诱导巨噬细胞极化为TAM[18]。独立生长因子1(Growthfactorindependence1,Gfi1)在造血干细胞分化及成熟过程中具有十分重要的作用。白血病小鼠体内的TAM及体外与白血病细胞系共培养的巨噬细胞内Gfi1mRNA表达上调2倍;与野生型小鼠相比,Gfi1基因敲除小鼠生存期更长,骨髓及外周血白血病细胞比例更低,巨噬细胞多呈现M1型[18]。上述结果提示Gfi1在AML极化TAM过程具有重要作用。进一步研究发现Gfi1使巨噬细胞向M2型极化,阻止其向M1型极化可能与其抑制Toll样受体4信号通路有关[18]。此外,TAM上调Gfi1表达是其分泌精氨酸酶-1及IL-10等免疫抑制分子所必需的[19]。尽管目前有关Gfi1在AML极化TAM中的研究不够深入,认识有限,但Gfi1可能作为AML潜在的预后分层标志或治疗靶点。

2.3TAM对急性淋巴细胞白血病的保护作用

急性淋巴细胞白血病(Acutelymphoblasticleukemia,ALL)是一种起源于B系或T系淋巴细胞的恶性肿瘤性疾病。ALL占儿童白血病的70%以上,预后较好;ALL占成人白血病的20%左右,预后较差。采用Notch1诱导的小鼠T细胞ALL(T-ALL)模型,Chen等[19]研究了小鼠骨髓及脾脏中TAM的表型及功能。研究结果发现无论是脾脏来源的TAM,还是骨髓来源的TAM,均可促进T-ALL细胞的增殖,且均具有较强的迁移能力。进一步研究发现脾脏来源的TAM具有更强的促白血病细胞增殖能力。转录组测序研究发现骨髓与脾脏来源的TAM具有不同的基因表达特征。近来该课题组又研究了T-ALL小鼠腹膜来源的TAM的表型及功能[20]。与脾脏及骨髓来源的TAM相比,腹膜来源的TAM精氨酸酶-1及诱导型一氧化氮合酶表达水平相对较高。腹膜来源的TAM同样可促进白血病细胞增殖。上述研究结果提示在T-ALL白血病小鼠体内不同器官来源的TAM可能具有不同的功能与表型。

2.4TAM对成人T细胞白血病/淋巴瘤的保护作用

成人T细胞白血病/淋巴瘤(AdultT-cellleuke-mia/lymphoma,ATLL)是一种少见的T细胞来源的恶性肿瘤。ATLL常发生于日本西南部、加勒比盆地及中非等地区。目前认为ATLL与长期感染人类白血病病毒Ⅰ型有关[21]。Komohara等[22]研究了TAM在ATLL中的预后意义。结果发现高比例TAM提示预后不良。多因素分析显示TAM是ATLL独立的不良预后因素。体外共培养TAM与ATLL细胞,发现TAM可明显促进ATLL细胞增殖。进一步研究发现,TAM可通过分泌C5a、肿瘤坏死因子、IL-6等促进ATLL细胞增殖。2014年,Saito等[21]报道ATLL患者体内,TAM数量及比率与反应肿瘤细胞增殖能力的Ki-67呈正相关,但并未发现TAM与预后的相关性。鉴于目前研究较少,上述结论仍需继续研究。

3结语与展望

近年来,TAM对白血病细胞的保护作用逐渐被认识。由于实体肿瘤与白血病的生物学行为不完全一致,因此,TAM在其中的作用机制可能不尽相同。巨噬细胞起源于造血干细胞,与白血病细胞相互作用的机会更多,因此,研究TAM在白血病发生、发展中的作用可能更有意义。针对该领域的深入研究可能有助于建立新的白血病预后模型或开辟新的治疗靶点。

作者:梁峰;赵杨祉;苏龙;高素君 单位:吉林大学白求恩医学部临床医学院

巨噬细胞对白血病细胞保护的作用研究责任编辑:张雨    阅读:人次