周金花 蔣樹龍 王偉 劉瑞娟

1 前言

眾所周知，腫瘤微環(huán)境（tumor-microenvironment, TME）在肺癌的發(fā)生、發(fā)展及預(yù)后中起到十分重要的作用，而慢性炎性反應(yīng)是腫瘤微環(huán)境的特點之一，因此TME中的炎癥細(xì)胞和介質(zhì)可能在肺癌的發(fā)展中起關(guān)鍵作用[1]。1863年，Virchow檢測到腫瘤組織的白細(xì)胞浸潤，并提出炎癥與癌癥的關(guān)系，這種與癌癥相關(guān)炎癥的重要性逐漸被認(rèn)識到，被認(rèn)為是癌癥的第七個特征性標(biāo)志[2]。機體在慢性炎癥免疫應(yīng)答過程中，腫瘤細(xì)胞、免疫細(xì)胞和炎癥三者之間錯綜復(fù)雜的相互作用，逐漸產(chǎn)生有利于血管生成和免疫抑制的TME，最終使腫瘤細(xì)胞逃避免疫系統(tǒng)的控制，發(fā)生癌癥。腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（tumor-associated macrophages, TAMs）和中性粒細(xì)胞（tumor-associated neutrophils, TANs）是TME的重要組成部分，對幾乎所有實體腫瘤的生長和進展均有影響。目前，腫瘤浸潤中性粒細(xì)胞的作用尚存在爭議，我們對中性粒細(xì)胞在肺癌患者中的功能的認(rèn)識仍然是有限的。在本綜述中，我們主要討論中性粒細(xì)胞在肺癌發(fā)生和發(fā)展中的作用，以及它們作為肺癌臨床生物標(biāo)志物和治療靶點的潛力。

2 腫瘤相關(guān)中性粒細(xì)胞

中性粒細(xì)胞是炎癥過程的重要成分，其被視為抵抗感染的第一道防線，占人體循環(huán)中所有白細(xì)胞的50%-70%。TANs是腫瘤內(nèi)浸潤的中性粒細(xì)胞，在機體內(nèi)腫瘤發(fā)生后，會產(chǎn)生相應(yīng)的趨化因子，血液循環(huán)中的中性粒細(xì)胞則可被趨化因子吸引，透過血管壁進入腫瘤組織，從而形成TANs[3]。TANs在腫瘤從惡性轉(zhuǎn)化到腫瘤進展、細(xì)胞外基質(zhì)（extracellular matrix, ECM）修飾、血管生成、細(xì)胞遷移和免疫抑制等多個方面都有重要的作用[4,5]。TANs具有較高的功能可塑性，其在腫瘤中既可以抗癌，也可以促癌，研究[6]表明TANs類似于TAMs的兩面性表型，既有抑制腫瘤生長的“N1”型，又有促進腫瘤生長和惡性轉(zhuǎn)移的“N2”型。直到2015年，研究人員才認(rèn)識到，與癌癥相關(guān)的中性粒細(xì)胞能夠保持某些功能可塑性，當(dāng)暴露于腫瘤微環(huán)境中時，可以進行“交替激活”[7,8]，例如，轉(zhuǎn)化生長因子-β（transforming growth factor-β, TGF-β）的存在可以促進腫瘤原表型（N2-TANs），而干擾素-β（interferon-β, IFN-β）的存在或抑制TGF-β信號則會導(dǎo)致TANs產(chǎn)生抗腫瘤（或N1）表型。

3 TANs的促肺癌作用及相關(guān)機制

TA Ns可通過合成、分泌相關(guān)蛋白酶參與腫瘤增殖、侵襲及轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。其中中粒細(xì)胞彈性蛋白酶（neutrophilelastase, NE）是諸多蛋白酶中最重要的一種，是防御細(xì)菌感染的重要酶類。Houghto等[9]最新研究表明，NE在肺腺癌的Lox-Stop-Stop（LSL）-K-ras的小鼠模型中具有促進肺癌細(xì)胞生長的作用。NE的這種作用并不是通過降解細(xì)胞外基質(zhì)，而是NE對腫瘤細(xì)胞生長的直接促進作用，中性粒細(xì)胞彈性蛋白酶通過進入腫瘤細(xì)胞內(nèi)直接誘導(dǎo)人和小鼠肺腺癌的腫瘤細(xì)胞增殖。NE不僅與肺癌的發(fā)生有關(guān)，與其遠處轉(zhuǎn)移也相關(guān)，Wislez等[10]研究了中性粒細(xì)胞在支氣管肺泡癌轉(zhuǎn)移中的作用，發(fā)現(xiàn)人肺腺癌細(xì)胞系與中性粒細(xì)胞相互作用，中性粒細(xì)胞可促使癌細(xì)胞脫落，其中涉及NE，提示NE參與腫瘤的轉(zhuǎn)移。除了NE，基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases, MMPs）是中性粒細(xì)胞釋放另一種重要蛋白水解酶，具有降解細(xì)胞外基質(zhì)的功能，與腫瘤密切相關(guān)。TANs可能是MMP-9的重要來源，MMP-9是在腫瘤中參與腫瘤血管調(diào)控開關(guān)，可以促進腫瘤新生血管形成和腫瘤轉(zhuǎn)移，在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中起重要作用[11]。除了MMP-9，MMP-2也被發(fā)現(xiàn)與多種惡性腫瘤的浸潤、轉(zhuǎn)移有關(guān)[12]。而史林等[13]研究中通過另一面證實了MMP-9、MMP-2與腫瘤的作用，中性粒細(xì)胞可以在腫瘤微環(huán)境和抑制內(nèi)源性IFN-β的條件下，上調(diào)MMP-9和MMP-2的分泌和酶活性，發(fā)揮促進惡性腫瘤發(fā)展的N2型作用。TANs除了分泌蛋白酶發(fā)揮作用外，還可以產(chǎn)生大量的促炎因子，如MCP-1、IL-8、MIP-1α和IL-6，以及抗炎IL-1R拮抗劑，同時還分泌其他細(xì)胞因子包括：IL-1β、TNF-α、IL-12、G-CSF、VEGF、CC家族的趨化因子，以及CXC家族的趨化因子等[14]。目前的研究中，在腺癌A549細(xì)胞中加入中性粒細(xì)胞可促進其增殖，而這種增殖過程中伴隨著彈性蛋白酶和COX-2衍生的PGE2的釋放，而抑制這些介質(zhì)則可抑制腫瘤細(xì)胞的增殖。此外，吲哚美辛或特異性COX-2抑制劑NS-398對COX-2活性的干擾也使中性粒細(xì)胞存在時A549的增殖減弱。同時，在A549中性粒細(xì)胞共培養(yǎng)中檢測到大量的COX-2依賴的前列腺素E2合成。這些發(fā)現(xiàn)表明中性粒細(xì)胞與腫瘤細(xì)胞間的直接相互作用導(dǎo)致炎癥介質(zhì)的釋放，而炎癥介質(zhì)的釋放又可能促進非小細(xì)胞肺癌（non-small cell lung cancer, NSCLC）的腫瘤生長。趨化因子受體CXCR 2及其配體CXCL1、CXCL2和CXCL5在腫瘤相關(guān)中性粒細(xì)胞歸巢到發(fā)育中起重要作用。我們發(fā)現(xiàn)中性粒細(xì)胞的募集受內(nèi)源性IFN-β的影響，這種影響是通過調(diào)節(jié)這些趨化因子及其受體來實現(xiàn)的[15]。眾所周知，TANs可以通過NE、MMP-9等促進實體腫瘤中血管的發(fā)育，從而促進腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移，研究[16]發(fā)現(xiàn)脾切除術(shù)可以減少原發(fā)性腫瘤中浸潤性TAM、TAN的數(shù)量，可減少肺轉(zhuǎn)移和原發(fā)性腫瘤的免疫微環(huán)境，還會影響轉(zhuǎn)移前和轉(zhuǎn)移部位的免疫微環(huán)境。

4 TANs的抑制肺癌作用及相關(guān)機制

與上述促腫瘤效應(yīng)相反，幾項涉及腫瘤的動物實驗中發(fā)現(xiàn)中性粒細(xì)胞的抗腫瘤及抗轉(zhuǎn)移作用。TANs抑制腫瘤細(xì)胞增殖最主要的途徑是通過抗體依賴的細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用（antibody dependent cell mediated cytotoxicity, ADCC）減少腫瘤增殖，抗體可以通過TANs表面Fc受體來識別腫瘤，從而釋放細(xì)胞毒介質(zhì)，產(chǎn)生細(xì)胞毒作用，殺傷腫瘤細(xì)胞，TANs還可以直接產(chǎn)生細(xì)胞毒作用介質(zhì)如ROS、髓過氧化物酶（myeloperoxidase, MPO）等，它們可以殺傷腫瘤細(xì)胞，從而抑制腫瘤細(xì)胞增殖。還有研究[17,18]顯示，TANs可以釋放TNF相關(guān)的凋亡誘導(dǎo)配體（TNF related apoptosis inducing ligand, TRAIL），誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡。有研究[19,20]已證實IFN-β可抑制腫瘤浸潤中性粒細(xì)胞過程中血管生成因子如VEGF和MMP-9的表達，可導(dǎo)致IFN-β缺陷動物的腫瘤血管化和生長增強。研究[21]發(fā)現(xiàn)，在LLC肺癌模型中，I型干擾素信號受損IFfnar1（-/-）小鼠的肺轉(zhuǎn)移率高于對照組。轉(zhuǎn)移前生態(tài)位的形成，以及中性粒細(xì)胞對腫瘤細(xì)胞的毒性降低，使IFfnar1（-/-）小鼠的轉(zhuǎn)移過程增強。此外，IFN-β在調(diào)節(jié)中性粒細(xì)胞的生成和它們在原發(fā)腫瘤中的壽命方面起著重要的作用[22,23]。腫瘤微環(huán)境中嗜中性粒細(xì)胞在實體瘤功能中的抗腫瘤作用隨腫瘤類型、腫瘤進展階段和不同治療而異，雖然大量臨床資料提示中性粒細(xì)胞浸潤提示實體瘤預(yù)后不良，然而某些腫瘤療法需要有功能的中性粒細(xì)胞才能有效，因此，調(diào)節(jié)中性粒細(xì)胞表型是一種有效的治療選擇，但介導(dǎo)中性粒細(xì)胞極化的因素仍未完全明確。

5 TANs調(diào)節(jié)其他免疫細(xì)胞對肺癌的影響

TANs除了直接作用于腫瘤細(xì)胞，還可以通過調(diào)節(jié)多種免疫細(xì)胞發(fā)揮其對腫瘤的促進或抑制作用。其發(fā)揮調(diào)節(jié)方式主要有：①招募免疫細(xì)胞。中性粒細(xì)胞分泌包括TNFR、組織蛋白酶G和中性粒細(xì)胞的細(xì)胞因子，對T細(xì)胞有直接作用并促進彈性蛋白酶增殖和細(xì)胞因子產(chǎn)生，招募和激活T細(xì)胞，增強整體適應(yīng)性免疫抗腫瘤反應(yīng)[24]。在早期NSCLC的研究中發(fā)現(xiàn)，TANs的募集可以增強CTL的免疫應(yīng)答，從而抑制腫瘤發(fā)展。Eruslanov等[25]研究認(rèn)為，TANs與活化的T細(xì)胞之間的相互作用導(dǎo)致中性粒細(xì)胞表面上CD54、CD86、OX40L和4-1BBL共刺激分子的顯著上調(diào)，這在正反饋環(huán)中支持T細(xì)胞增殖，研究結(jié)果表明，在肺癌的早期階段，TAN不是免疫抑制劑，而是刺激T細(xì)胞反應(yīng)。先前已經(jīng)表明，粒細(xì)胞髓樣調(diào)節(jié)細(xì)胞，即TAN和粒細(xì)胞髓樣抑制細(xì)胞（G-MDSC）能夠抑制CD8 T細(xì)胞增殖并影響其活化。Michaeli等[26]進一步研究證明了TANs抑制了CD8 T細(xì)胞的抗腫瘤作用，并消除了它們延緩腫瘤生長的能力，其主要機制是通過TANs中的TNFα途徑誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。②中性粒細(xì)胞胞外陷阱（網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)）。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)是在細(xì)胞外病原體作用下從中性粒細(xì)胞釋放出來的，通常由纖維去致密染色質(zhì)和多聚體化組蛋白、MPO和各種細(xì)胞質(zhì)蛋白組成，考慮其可能作用于原發(fā)性腫瘤內(nèi)，以促進疾病的進展和傳播，但具體作用及機制需進一步研究闡明，迄今為止，大多數(shù)研究只在循環(huán)的中性粒細(xì)胞中描述了這一現(xiàn)象[27]。近年來的研究[28]發(fā)現(xiàn)，在胃癌中，GM-CSF可以誘導(dǎo)TANs的活化，在這一過程中通過激活JAK/STAT3通路誘導(dǎo)PD-L1的表達，TANs以PD1/PD-L1依賴的方式抑制T細(xì)胞的活化，從而促進胃癌的進展。在肺癌中，TNAs是否也通過PD1/PD-L1影響T細(xì)胞活性，目前尚無研究。

6 TANs對肺癌治療及預(yù)后的影響

慢性炎癥不僅與肺癌發(fā)病、進展有關(guān)，而且影響患者的治療效果及預(yù)后，影響往往是負(fù)面的。在目前最新的免疫治療中，炎癥反應(yīng)可能會干擾免疫治療的效果，對接受免疫治療后的NSCLC患者，檢測到的LDH、CRP、NLR、PLR和中性粒細(xì)胞、淋巴細(xì)胞和嗜酸性粒細(xì)胞計數(shù)都與總生存期（overall survival, OS）有關(guān)，低中性粒細(xì)胞絕對值、高淋巴細(xì)胞計數(shù)和高嗜酸性粒細(xì)胞計數(shù)與nivolumab治療效果呈正相關(guān)，治療前升高的NLR和PLR與OS和無進展生存期（progressive-free survival, PFS）呈負(fù)相關(guān)，并且與nivolumab治療的轉(zhuǎn)移性NSCLC患者的反應(yīng)差相關(guān)。有時還與PFS有關(guān)，低NLR和PLR與較長的PFS相關(guān)[29-31]。在手術(shù)管理的NSCLC中，白細(xì)胞計數(shù)升高與可切除疾病患者的生存率相關(guān)，在一項涉及早期（I期-III期）NSCLC患者的研究[32]中，發(fā)現(xiàn)高CD66b中性粒細(xì)胞密度對OS的影響很小，但與手術(shù)切除后復(fù)發(fā)的發(fā)生率有關(guān)。318例患者（50%）腫瘤內(nèi)CD66b陽性中性粒細(xì)胞升高，CD66b陽性細(xì)胞的增加與高累積復(fù)發(fā)率（cumulative incidence of relapse, CIR）相關(guān)（中位CIR，低CD66b陽性細(xì)胞密度為51個月；高CD66b陽性細(xì)胞密度為36個月）并趨向于更差的OS（中位OS，低CD66b陽性細(xì)胞密度為57個月；高CD66b陽性細(xì)胞密度為54個月）。Rakaee等[33]描述了TANs在早期NSCLC患者中的相對亞型特異性預(yù)后意義：CD66b TANS在鱗狀細(xì)胞癌患者中的存在被描述為一個積極的預(yù)后因素，而在腺癌中則被描述為一個不利的預(yù)后因素。相反，在另一項研究[34]中，高中性粒細(xì)胞計數(shù)與鱗癌患者的預(yù)后不良有關(guān)，而與腺癌預(yù)后無關(guān)。

7 總結(jié)及展望

中性粒細(xì)胞在肺癌的發(fā)生和發(fā)展中有著重要的貢獻，近年來逐漸被關(guān)注。但目前大多數(shù)關(guān)于中性粒細(xì)胞在肺癌中作用的研究都是基于動物實驗，臨床資料大都是從外周血中性粒細(xì)胞的分離中獲得的。肺癌患者TANs表型和功能的數(shù)據(jù)仍然有限，而且大多來自早期疾病患者。本綜述重點闡述了TANs在肺癌中的作用及相關(guān)機制，包括對腫瘤細(xì)胞的直接和間接作用，以及對腫瘤微環(huán)境及其免疫細(xì)胞含量的間接影響。通過對中性粒細(xì)胞表型及功能的改變，臨床上可能成為TANs在癌癥中作用研究的重要結(jié)果，并可能促進新一代免疫療法的發(fā)展。