韓幫嶺 汪亦民 綜述 薛英威 審校

中性粒細(xì)胞(Neutrophil)是所有白細(xì)胞中數(shù)目最多的免疫細(xì)胞，并在炎癥反應(yīng)中起關(guān)鍵作用。然而中性粒細(xì)胞在腫瘤中則扮演不同的角色，中性粒細(xì)胞以一種微環(huán)境相關(guān)的方式表現(xiàn)出促腫瘤或抗腫瘤的特性，其是否促進(jìn)或限制腫瘤的生長和發(fā)展取決于中性粒細(xì)胞表面上大量的細(xì)胞因子受體，使其能夠?qū)Ω鞣N信號作出反應(yīng)[1]。原發(fā)性腫瘤擴(kuò)散轉(zhuǎn)移到遠(yuǎn)處器官，是一個涉及多步驟的復(fù)雜生物學(xué)過程，包括原發(fā)腫瘤細(xì)胞脫落，癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移，侵入組織并形成轉(zhuǎn)移性結(jié)節(jié)，目前轉(zhuǎn)移仍然是癌癥患者死亡的主要原因[2]。原發(fā)腫瘤轉(zhuǎn)移前會影響遠(yuǎn)處器官的微環(huán)境，從而為轉(zhuǎn)移前定植做準(zhǔn)備，這些器官可以形成支持性的微環(huán)境而易于某些癌癥發(fā)生轉(zhuǎn)移，中性粒細(xì)胞已被證明是這一過程的重要組成部分[3-4]。中性粒細(xì)胞傳統(tǒng)上被認(rèn)為是免疫系統(tǒng)的第一道防線，然而，在癌癥的動態(tài)發(fā)展過程中，部分中性粒細(xì)胞的功能經(jīng)常被修飾并促進(jìn)腫瘤生長及轉(zhuǎn)移形成。中性粒細(xì)胞在轉(zhuǎn)移過程中對腫瘤細(xì)胞的發(fā)展和播散是否有積極或消極的影響，取決于微環(huán)境中細(xì)胞因子的情況。

1 中性粒細(xì)胞的發(fā)育和調(diào)控

中性粒細(xì)胞在骨髓中不斷產(chǎn)生，中性粒細(xì)胞發(fā)育的最后階段以核分裂和成熟中性粒細(xì)胞的釋放為特征[5]。成熟的中性粒細(xì)胞可在骨髓中保留4～7天，構(gòu)成體內(nèi)成熟中性粒細(xì)胞池的90%，而在循環(huán)中只有1%～5%的中性粒細(xì)胞，因此骨髓中大量的成熟中性粒細(xì)胞充當(dāng)庫存，可以在需要時立即調(diào)用發(fā)揮其重要作用[6]。骨髓中的中性粒細(xì)胞的維持需要嚴(yán)格控制，中性粒細(xì)胞在骨髓中的保留通過CXCL12(SDF-1，基質(zhì)細(xì)胞衍生因子-1)與其受體CXCR4的相互作用來介導(dǎo)[7]。CXCR4在衰老中性粒細(xì)胞中表達(dá)上調(diào)，有助于將衰老的中性粒細(xì)胞轉(zhuǎn)移到骨髓中清除，而CXCR2表達(dá)下調(diào)則促使中性粒細(xì)胞遷移到炎癥部位。在腫瘤微環(huán)境中集落刺激因子(G-CSF和GM-CSF)通常過度表達(dá)，導(dǎo)致粒細(xì)胞生成增多和中性粒細(xì)胞從骨髓中釋放增加，影響了骨髓嗜中性粒細(xì)胞儲存和釋放的平衡[8]。

2 中性粒細(xì)胞在腫瘤發(fā)生過程中的分子機(jī)制

近年來一些研究探討了中性粒細(xì)胞功能在癌癥中如何被調(diào)節(jié)，并闡明了其微妙的平衡，中性粒細(xì)胞是否促進(jìn)或限制腫瘤的生長和發(fā)展取決于中性粒細(xì)胞表面上大量的細(xì)胞因子受體，使其能夠?qū)Ω鞣N信號作出反應(yīng)。根據(jù)細(xì)胞因子的作用，中性粒細(xì)胞可能具有抗腫瘤N1表型或促腫瘤N2表型，此外中性粒細(xì)胞可被確定為具有在N1和N2之間寬范圍的功能[9]。N1中性粒細(xì)胞具有細(xì)胞毒性作用，由高水平的超氧化物和過氧化氫介導(dǎo)破壞腫瘤細(xì)胞，此外N1中性粒細(xì)還具有免疫刺激特征促使腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、CC趨化因子3(CCL3)和細(xì)胞間黏附分子-1(ICAM-1)高水平表達(dá)[10]。與N1中性粒細(xì)胞相反，N2中性粒細(xì)胞不具有細(xì)胞毒性，且表達(dá)不同的高水平免疫調(diào)節(jié)因子：精氨酸酶(Arginase)、血管生成因子(VEGF和Bv8)和基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP8和MMP9)等促進(jìn)腫瘤的發(fā)生和進(jìn)展[11]。

腫瘤組織中的中性粒細(xì)胞數(shù)量增加被認(rèn)為是不良預(yù)后因素，雖然腫瘤分泌因子刺激的中性粒細(xì)胞具有抗腫瘤特性，但抗腫瘤N1表型可以被抑制，并且表現(xiàn)出替代的促腫瘤N2表型。Fridlender等研究表明在腫瘤微環(huán)境中轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)在改變中性粒細(xì)胞功能方面具有關(guān)鍵作用，阻斷TGF-β信號傳導(dǎo)使抗腫瘤N1型中性粒細(xì)胞大量積累，并抑制中性粒細(xì)胞向N2促腫瘤表型極化[12]。Novitskiy等發(fā)現(xiàn)在TGF-β受體缺陷的骨髓中，中性粒細(xì)胞維持抗腫瘤表型并限制腫瘤生長[13]。TGF-β不僅阻礙中性粒細(xì)胞的細(xì)胞毒性的表達(dá)，同時還誘導(dǎo)免疫抑制性N2中性粒細(xì)胞表型，是中性粒細(xì)胞引起惡性腫瘤不良預(yù)后過程的重要環(huán)節(jié)。

3 中性粒細(xì)胞在腫瘤轉(zhuǎn)移過程中的作用

3.1 中性粒細(xì)胞的抗轉(zhuǎn)移作用

抗腫瘤中性粒細(xì)胞(N1)不僅限制腫瘤生長，還可抑制惡性腫瘤的轉(zhuǎn)移。中性粒細(xì)胞抑制腫瘤細(xì)胞遷移能力的方式涉及許多不同的機(jī)制，包括炎癥、中性粒細(xì)胞的細(xì)胞毒性和刺激適應(yīng)性免疫系統(tǒng)。

3.1.1 炎癥 腫瘤不僅誘導(dǎo)嗜中性粒細(xì)胞活化，還可促進(jìn)釋放影響腫瘤遷移的炎癥因子，對于不同的癌細(xì)胞系已經(jīng)有類似的反應(yīng)。Pylaeva等證明干擾素具有促抗腫瘤中性粒細(xì)胞極化的作用，并在基因和蛋白質(zhì)水平下調(diào)血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)和基質(zhì)金屬蛋白酶9(MMP9)的表達(dá)，已知VEGF和MMP9與腫瘤的生長和遷移關(guān)系密切，同時抑制鈣結(jié)合蛋白S100A8和S100A9(S100A8和S100A9)，S100A8和S100A9在多種惡性腫瘤中表達(dá)水平明顯上調(diào)且和不良的預(yù)后相關(guān)，因此，干擾素是腫瘤生長和轉(zhuǎn)移的有效抑制劑[14]。炎癥因子(如G-CSF、IFNγ、TNF-α)可促進(jìn)抗腫瘤N1型中性粒細(xì)胞的生成，有研究對晚期前列腺患者和IV期黑色素瘤伴腦轉(zhuǎn)移的患者持續(xù)使用G-CSF治療取得較好的效果，生存率延長，表明中性粒細(xì)胞在炎癥反應(yīng)中可能具有抗腫瘤和抗轉(zhuǎn)移作用[15]。

3.1.2 中性粒細(xì)胞的細(xì)胞毒性 中性粒細(xì)胞對腫瘤細(xì)胞的直接細(xì)胞毒性作用主要由中性粒細(xì)胞產(chǎn)生的各種抗微生物分子介導(dǎo)，如中性粒細(xì)胞產(chǎn)生的超氧化物H2O2和HOCl可以破壞腫瘤細(xì)胞，然而中性粒細(xì)胞直接的細(xì)胞毒性需要物理接觸，即直接的細(xì)胞-細(xì)胞接觸，此過程由中性粒細(xì)胞胞外誘捕網(wǎng)(NETs)介導(dǎo)誘捕腫瘤細(xì)胞[16]。中性粒細(xì)胞產(chǎn)生的另一種細(xì)胞毒性形式是抗體依賴的細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒性作用(Antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity，ADCC)，是指具有殺傷活性的細(xì)胞通過其表面表達(dá)的Fc受體(FcR)識別包被于靶抗原上的Fc片段，直接殺傷靶細(xì)胞，輔助ADCC表達(dá)介導(dǎo)的幾種FcR包括FcγRⅠ(CD64)、FcγRⅡa(CD32)、FcγRⅢa(CD16a)和FcγRⅢb(CD16b)[17]。中性粒細(xì)胞的細(xì)胞毒性作用可針對性的識別和殺傷原位腫瘤細(xì)胞和循環(huán)腫瘤細(xì)胞，有效的抑制腫瘤的進(jìn)展和轉(zhuǎn)移。

3.1.3 刺激適應(yīng)性免疫系統(tǒng) 研究發(fā)現(xiàn)活化的中性粒細(xì)胞可以多種方式與T細(xì)胞相互作用，通過表現(xiàn)出呈遞抗原為T細(xì)胞活化提供輔助信號，是激活有效抗腫瘤CD4+T細(xì)胞和CD8+T細(xì)胞反應(yīng)所必需的[18]。Beauvillain等發(fā)現(xiàn)中性粒細(xì)胞可以有效地處理和呈現(xiàn)抗原到T細(xì)胞[19]，F(xiàn)ridlender等研究顯示N1中性粒細(xì)胞在原發(fā)腫瘤中表現(xiàn)出抗腫瘤活性需要T細(xì)胞，這種現(xiàn)象可以通過中性粒細(xì)胞具有腫瘤抗原呈遞刺激T細(xì)胞的能力來解釋[12]。嗜中性粒細(xì)胞能夠通過分泌細(xì)胞因子(包括TNF-α、組織蛋白酶G和嗜中性粒細(xì)胞彈性蛋白酶)募集和活化T細(xì)胞，這些細(xì)胞因子直接影響T細(xì)胞并促進(jìn)其增殖和細(xì)胞因子的產(chǎn)生，是對適應(yīng)性免疫抗腫瘤反應(yīng)的整體刺激[20]。

3.2 中性粒細(xì)胞的促轉(zhuǎn)移作用

中性粒細(xì)胞是免疫系統(tǒng)的第一道防線，然而在惡性腫瘤的環(huán)境下，中性粒細(xì)胞的功能經(jīng)常被修飾以對宿主起消極作用并促進(jìn)腫瘤生長以及轉(zhuǎn)移形成。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)中性粒細(xì)胞可通過中性粒細(xì)胞衍生物的釋放和中性粒細(xì)胞胞外網(wǎng)狀陷阱(NETs)的形成促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移。

3.2.1 中性粒細(xì)胞衍生物 研究發(fā)現(xiàn)中性粒細(xì)胞通過分泌降解細(xì)胞外基質(zhì)的相關(guān)蛋白酶(如彈性蛋白酶、組織蛋白酶G、蛋白酶-3和MMP9)對細(xì)胞外基質(zhì)(Extracellular matrix)降解以促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的侵襲和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移[21]。中性粒細(xì)胞彈性蛋白酶及其抑制劑α1-抗胰蛋白酶之間的相互作用對癌癥發(fā)展有著顯著影響，α1-抗胰蛋白酶的缺乏與肝癌、膀胱癌、惡性淋巴瘤和肺癌的風(fēng)險增加有關(guān)，同時，彈性蛋白酶濃度升高會促進(jìn)眾多癌癥的發(fā)展、侵襲和轉(zhuǎn)移[22]。中性粒細(xì)胞還釋放高水平的MMP9調(diào)節(jié)其他蛋白酶和細(xì)胞因子的活性，MMP9可降解α1抗胰蛋白酶，保護(hù)中性粒細(xì)胞彈性蛋白酶活性，進(jìn)一步促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)重塑和腫瘤的遷移；MMP9的另一個重要作用是促進(jìn)血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)釋放參與新生血管生成，因此，高水平MMP9有利于腫瘤的生長和促進(jìn)腫瘤遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移[23]。

3.2.2 中性粒細(xì)胞胞外誘捕網(wǎng) 中性粒細(xì)胞胞外誘捕網(wǎng)(NETs)由核酸物質(zhì)組成，被認(rèn)為是中性粒細(xì)胞生物學(xué)中的一個重要特征，NETs在腫瘤轉(zhuǎn)移方面的具體機(jī)制仍不清楚，但更多的研究結(jié)果表明其在促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移方面的功能。NETs能夠捕獲循環(huán)腫瘤細(xì)胞，捕獲的腫瘤細(xì)胞一部分可被中性粒細(xì)胞產(chǎn)生的活性氧簇(ROS)類物質(zhì)破壞，還有一部分隨中性粒細(xì)胞保持在原位，從而支持腫瘤細(xì)胞早期黏附到遠(yuǎn)處器官部位[24-25]。許多因素均可以誘發(fā)NETs，如手術(shù)應(yīng)激、嚴(yán)重的術(shù)后感染和循環(huán)的腫瘤細(xì)胞。研究顯示術(shù)后NETs可在脈管系統(tǒng)內(nèi)被誘導(dǎo)，從而支持肝癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移性接種[26]。Cools-Lartigue等[24]在盲腸結(jié)扎和穿刺的敗血癥肺癌小鼠模型中發(fā)現(xiàn)了高水平NETs，與無感染對照組相比實(shí)驗(yàn)組小鼠轉(zhuǎn)移風(fēng)險明顯增加，這種效應(yīng)可以通過NETs的降解酶脫氧核糖核酸酶I(DNase I)來消除。最近，Park等[27]在乳腺癌的研究中發(fā)現(xiàn)了相似的結(jié)果，循環(huán)的乳腺癌細(xì)胞誘導(dǎo)NETs形成，用納米粒子包裹DNase I治療后有效降低了乳腺癌骨轉(zhuǎn)移風(fēng)險。

4 小結(jié)與展望

中性粒細(xì)胞在致癌過程中表現(xiàn)出一系列的促腫瘤和抗腫瘤作用，與微環(huán)境中細(xì)胞因子的種類和數(shù)量密切相關(guān)。例如中性粒細(xì)胞在腫瘤發(fā)生過程中，炎癥因子IFN和TNF-α可激活中性粒細(xì)胞的抗腫瘤表型(N1)抑制腫瘤生長[28]；相反TGF-β則抑制中性粒細(xì)胞抗腫瘤表型，并且表現(xiàn)出替代的腫瘤促進(jìn)表型(N2)，刺激中性粒細(xì)胞分泌或激活促血管生成因子支持新生血管形成，是腫瘤發(fā)生、發(fā)展過程中的重要環(huán)節(jié)。中性粒細(xì)胞不僅調(diào)節(jié)原發(fā)性腫瘤生長還參與腫瘤轉(zhuǎn)移的調(diào)節(jié)，這取決于中性粒細(xì)胞激活狀態(tài)，不同角色的中性粒細(xì)胞在調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)移過程中發(fā)揮不同作用?？鼓[瘤中性粒細(xì)胞則通過炎癥、中性粒細(xì)胞的細(xì)胞毒性和刺激適應(yīng)性免疫系統(tǒng)抑制腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移，支持腫瘤的中性粒細(xì)胞通過不同機(jī)制促進(jìn)轉(zhuǎn)移，包括中性粒細(xì)胞衍生物的釋放和中性粒細(xì)胞胞外網(wǎng)狀陷阱(NETs)的形成。研究不同角色的中性粒細(xì)胞在惡性腫瘤發(fā)生和發(fā)展以及轉(zhuǎn)移過程中發(fā)揮的不同作用，探討惡性腫瘤治療中性粒細(xì)胞水平潛在的治療靶點(diǎn)，加強(qiáng)中性粒細(xì)胞的抗腫瘤活性，同時限制其促腫瘤特性，為腫瘤臨床治療提供新的思路。