腫瘤相關中性粒細胞的研究進展

作者：秦琪 徐洋 趙紅 張清媛

單位：哈爾濱醫科大學附屬腫瘤醫院

張清媛教授，哈爾濱醫科大學附屬腫瘤醫院副院長、腫瘤內科主任、博士研究生導師，中國臨床腫瘤學會（CSCO）常委，中國抗癌協會乳腺癌專業委員會委員，中國抗癌協會淋巴瘤專業委員會委員

腫瘤的發生與發展與腫瘤微環境密不可分。

腫瘤微環境中除腫瘤細胞以外，還包括各種間質細胞和免疫細胞。

其中免疫細胞主要有巨噬細胞、中性粒細胞、NK 細胞、淋巴細胞和樹突狀細胞等。

活化的免疫細胞通過腫瘤微環境，對腫瘤的發生與發展起著至關重要的作用。

而中性粒細胞(Neutrophil)作為免疫細胞的一種，約占循環中淋巴細胞的 60%，是機體感染或炎症的第一道防線。

我們把浸潤在腫瘤微環境中的中性粒細胞稱為腫瘤相關中性粒細胞(TANs)。

TANs 對機體具有兩面性。

由於中性粒細胞壽命短及終末分化表型，長期以來它對腫瘤這種慢性進展疾病的影響不被重視，早期僅認為TANs是腫瘤發生髮展的「局外者」。

但近期許多證據表明，腫瘤相關無反應炎症是腫瘤發展的一個重要特徵，而TANs作為腫瘤相關無反應炎症的重要因素，因此被越來越多的學者認為和惡性腫瘤密切相關。

在動物實驗中研究者將活化的TANs分為 兩種，具有抑制腫瘤作用的定義為「N1」型；具有促進腫瘤作用的定義為 「N2」型。

目前認為，TANs與腫瘤的生長轉移、血管生成、免疫調節和臨床預後等方面有關。

TANs 的生物學特性

21 世紀初，科學家們就在小鼠的TANs表面檢測出成熟中性粒細胞的生物學標誌 CD11b/LY6G，由此引發了研究熱潮。

近期有研究數據發現，TANs的胞質和胞膜均表達CD66b，作為TANs 在臨床實驗中的生物學標誌，CD66b 更具有價值。

TANs 同外周血循環中性粒細胞均來源於粒細胞樣髓源抑制細胞（G-MDSC）與脾臟。

腫瘤細胞自身及免疫細胞分泌的趨化因子，將 TANs 前體細胞募集至腫瘤基質。

有研究發現，與炎症反應中的中性粒細胞一樣，TANs 的募集同樣存在正反饋機制。

IL-8/CXCL8 是作用最強的TANs 趨化因子，其他趨化因子亦包括 CXCL1/KC、CXCL2/MIP-2、CXCL5/ENA-78、CXCL6/GCP-2 和 MIF等。

與腫瘤相關巨噬細胞相似，TANs 可被活化成具有抗腫瘤效應的「N1」型TANs與具有促腫瘤效應的「N2」型TANs。

有研究發現，敲除TGF-β、使用IL-8 特異性單克隆抗體抑制劑（mAb ABX-IL8），或者增加G-CSF、腫瘤壞死因子（TNF-α）、CXCL2，可促使 TANs 活化成「N1」型，反之活化成「N2」型。

然而，目前對於TANs的活化是否可逆尚不確定，有待進一步探索。

TANs與腫瘤的發生髮展

2.1 TANs 與腫瘤細胞增殖

腫瘤的重要特徵之一是基因不穩定性。

由於活化類型的不同，TANs 對腫瘤細胞的增殖具有不同的作用。

研究表明,「N1」型 TANs 抑制腫瘤細胞的增殖，而「N2」型TANs促進腫瘤細胞的增殖。

2.1.1 「N1」型 TANs 與腫瘤細胞增殖

抗體依賴的細胞介導的細胞毒性作用（ADCC），是「N1」型 TANs 最重要的抗腫瘤作用機制。

抗體通過TANs表面的Fc受體識別腫瘤細胞抗原，從而產生細胞毒性作用，減少腫瘤細胞的增殖。

此外，「N1」型TANs可產生活性氧（ROS）和次氯酸（HOCI）直接殺傷腫瘤細胞，抑制腫瘤細胞的增殖。

通過釋放TNF相關的凋亡誘導配體（TRAIL）， 「N1」型TANs還能夠誘導某些腫瘤細胞的凋亡。

在一項體外培養肺癌細胞實驗中發現，與未增加「N1」型 TANs 浸潤密度的腫瘤細胞相對比，直接增加「N1」型TANs浸潤密度的腫瘤細胞減少了 49%左右，說明「N1」型 TANs 可減少腫瘤細胞的增殖。

2.1.2 「N2」型 TANs 與腫瘤細胞增殖

「N2」型 TANs 能通過產生 ROS 破壞 DNA，引起腫瘤細胞的無限增殖。

彈性蛋白酶（NE）是「N2」型TANs分泌的一種絲氨酸蛋白酶，進入腫瘤細胞後通過減少負調節蛋白 IRS-1 的表達，活化 PI3K 從而促進腫瘤細胞的增殖。

另有研究表明，腫瘤細胞可分泌 CXCL1 促進肺癌中「N2」型 TANs 的浸潤，反過來「N2」型TANs促進腫瘤的生長，形成惡性循環。

2.2 TANs 與腫瘤與侵襲、轉移

基於目前科學家們對 TANs 與腫瘤進展的研究，可推理出 TANs 既存在抑制腫瘤轉移的一面，又存在促進腫瘤轉移的一面。

2.2.1 「N1」型 TANs 與腫瘤與侵襲、轉移

多變量邏輯回顧性分析揭示：TANs 陰性是腫瘤浸潤深度及淋巴結轉移的一項獨立影響因素。

Abe 等使用 CD66b+標記 TANs，證實在EB病毒相關的胃癌中，高密度的TANs 限制了淋巴結轉移，說明TANs在胃癌中抑制了腫瘤的進展與轉移。

有研究發現，在乳腺癌和腎癌中，TANs 的浸潤可以減少肺轉移的發生，其原理為乳腺癌細胞中的TANs釋放CCL2，後者促進ROS的分泌，產生細胞毒性作用；而腎癌細胞則是產生IL-8招募「N1」型TANs，控制腫瘤的進展轉移。

綜上所述，「N1」型 TANs 能夠控制腫瘤細胞的增殖，減弱腫瘤細胞的侵襲能力，從而達到抑制腫瘤生長與轉移的效果。

2.2.2 「N2」型 TANs 與腫瘤與侵襲、轉移

「N2」型 TANs 可釋放 NE、基質金屬蛋白酶（MMP-8、MMP-9）和組織蛋白酶 G，促使腫瘤細胞通過基底膜轉移擴散。

一旦腫瘤細胞進入血液循環，「N2」 型 TANs 還能誘導腫瘤細胞聚集，增加其生存能力。

「N2」型 TANs 還可通過分泌肝細胞生長因子(HGF)促進肝癌、肺支氣管腫瘤、膽管癌和乳腺癌細胞增殖與轉移。

在黑色素瘤中，CXCL8/IL-8 募集大量「N2」型 TANs，與黑色素瘤細胞表面細胞間黏附分子-1 (ICAM-1) 相互作用，使腫瘤細胞黏附於血管內皮且產生外滲，導致肺轉移。

乳腺癌細胞通過 GM-CSF促進「N2」型TANs釋放抑瘤素M(OSM)，促進腫瘤細胞分泌血管內皮生長因子（VEGF），導致乳腺癌轉移與進展。

此外還有研究證實，腫瘤細胞也可分泌血凝素(HA)，使 TANs 活化 成「N2」型以增強腫瘤細胞轉移能力。

由此可見，「N2」型 TANs 可促腫瘤效應，提高腫瘤細胞增殖與轉移能力。

2.3 TANs 與血管生成

在腫瘤的發展中，血管生成是一個關鍵性的步驟。

有研究表明，在轉基因大鼠腫瘤模型中TANs控制著血管生成的開關。

TANs 是 VEGF 在細胞內重要的儲存池。

「N2」型TANs可分泌 MMP-9，後者經細胞外基質釋放VEGF和成纖維細胞生長因子-2，促進腫瘤的血管生成。

有研究表明，腫瘤細胞和基質細胞中表達的G-CSF增加了TANs中Bv8 的數量，而後者通過調控內皮細胞的增殖，促使血管生成。

並且有實驗證明，Bv8 抗體的使用減少了TANs和外周血中性粒細胞的數量，抑制了血管生成和腫瘤生長。

總之，目前對於TANs 與血管生成機制的研究仍不全面，需要我們繼續探索。

2.4 TANs 與免疫調節

在調節先天免疫和獲得性免疫方面，TANs 同樣扮演著至關重要的角色。

研究表明，TANs 可誘導單核細胞來源的樹突狀細胞和 NK 細胞的成熟，增強免疫應答。

此外，TANs 分泌的BAFF和 APRIL，是B細胞生長、成熟與分化的關鍵因素。

TANs還可通過釋放CCL2/MCP-1和CXCL9/Mig等，招募 Th1 和 Th17細胞；通過分泌 CCL17，募集調節性T細胞（Treg）促進腫瘤的進展。

已有研究發現，在炎症相關的結腸癌或皮膚癌動物模型中， 可發現大量的 TANs 浸潤在腫瘤基質中，說明TANs引起的免疫炎症與腫瘤發生密切相關。

有分析指出，在肺癌的早期階段TANs並不具有免疫抑制作用，相反它可增強T細胞應答促進炎症反應，但是在已形成的腫瘤後期TANs則具有免疫抑制的作用。

並且Chang等也觀察到在大鼠腫瘤形成過程中，TANs 是逐漸轉變成促腫瘤效應的。

TANs 與靶向治療

由於 TANs 在腫瘤的增殖、發展及轉移過程起到了關鍵的作用，我們以相關研究為基礎，考慮將 TANs 靶點作為新的治療方向。

總體來說，治療思路大體是增強機體抗腫瘤能力或者阻止「N2」型 TANs 在腫瘤細胞中的浸潤。

具體方法包括以下幾點：（1）促使「N1」型TANs的活化：通過誘導TANs使其活化為「N1」型 TANs，分泌促炎症細胞因子及 ROS 等殺傷腫瘤細胞。

例如：在大鼠腫瘤模型中，敲除 TGF-β 可誘導「N1」型 TANs 的產生，顯著抑制了腫瘤的進展和轉移；(2)抑制腫瘤組織中「N2」型 TANs 的浸潤：有研究表明，IL-8 拮抗劑（ABX-IL8）的使用降低了腫瘤細胞中「N2」型 TANs 的浸潤密度，減少了黑色素瘤與肺癌中腫瘤的生長、轉移和血管生成。

另外，CXCR1 小分子拮抗劑Reparixin，同樣有效地阻止了「N2」型TANs 在腫瘤組織中的募集，並且可選擇性地靶向針對乳腺癌幹細胞；（3）抑制「N2」型TANs 釋放酶類物質：例如抑制NE的分泌，能夠顯著地控制大鼠肺腺癌的生長。

唑來膦酸作為一種強效的MMP結抗劑，通過抑制 MMP-9 的表達和作用，減少了血管生成且降低了宮頸癌的負擔；（4）ADCC 抗體療法：通過抗腫瘤單克隆抗體（mAbs）的應用， 增強 TANs 的 ADCC 潛能。

有研究發現，對於 EGFR 和 HER2 這兩種不同的腫瘤靶點來說，相對於抗體的單獨使用，IgG 和 IgA 的 mAbs 的融合抗體具有更強的細胞毒性。

TANs 與臨床預後

這些年，學者們一直深入探討著TANs與腫瘤臨床預後的關係。

一項Meta分析揭示TANs在多種惡性腫瘤中是一個預後不良的生存指標，比如肝癌、膽 管癌、頭頸癌和腎癌。

在結腸癌方面，一項研究發現TANs可提高結腸癌患者的生存率。

在胃癌方面，TANs 與臨床預後的關係仍存在分歧。

例如，有臨床試驗證實，在胃癌與食管和胃交界處的腺癌中，TANs的高度浸潤和淋巴結轉移、遠隔器官轉移及腫瘤UICC分期是正相關的，並且是胃癌總生存率的一個獨立預測因素，說明TANs與胃癌的不良預後密切相關；但Engstad等觀察到TANs浸潤密度高的胃癌是一個良好的預後指標，尤其對於女性胃癌患者來說。

此外，TANs 對於非小細胞肺癌（NSCLC）患者的預後效果，主要取決於NSCLC的組織學分型。

高度浸潤的TANs對肺鱗癌（SCC）來說，是疾病相關存活率的一個獨立、積極的預後良好指標；相反，TANs 則是肺腺癌（ADC）的一個獨立、消極的預後不良因素。

只有充分地掌握了TANs與這些腫瘤的預後關係，才可有效地指導臨床工作中治療方案的制定，並且在療效不佳的情況下及時更改治療策略。

小結與展望

腫瘤微環境對腫瘤的發生髮展有影響。

TANs作為腫瘤微環境中的一種重要炎症細胞，對腫瘤細胞的增殖、轉移、血管生成及免疫調節的作用十分關鍵。

目前我們知道，「N1」型TANs具有細胞毒性作用，產生抗腫瘤效應；而「N2」型TANs可促進腫瘤細胞增殖與血管生成，增強腫瘤細胞侵襲與轉移能力，產生促腫瘤效應。

因此我們可以通過招募與活化TANs，使「N2」型TANs（促腫瘤細胞）轉變成「N1」型TANs（抗腫瘤細胞），從而達到治療腫瘤的目的。

然而，研究如何利用好TANs的兩面性將成為未來的一項嚴峻挑戰，但同時它也會提供給我們一種治療腫瘤的新思路新方法。

節選自：實用腫瘤學雜誌 2017 年第31卷第4期