《TRENDS IN Cancer 》综述：髓细胞的恶性转化之路：肝癌研究新见解

《TRENDS IN Cancer》：Myeloid cell path to malignancy: insights into liver cancer

这篇综述聚焦肝癌，探讨髓细胞在肝癌发展中的作用。从肝癌异质性阻碍治疗出发，分析巨噬细胞等髓细胞在肝脏不同状态下的变化及影响，还介绍了针对髓细胞的治疗策略及挑战，为肝癌研究与治疗提供新思路。

　　

肝癌治疗现状与挑战

肝细胞癌（HCC）是一种常见且复杂的恶性肿瘤。多年来，以癌细胞为中心的传统疗法，如经动脉化疗栓塞（chemoembolization）和酪氨酸激酶抑制剂，一直是晚期 HCC 治疗的基石。像索拉非尼（sorafenib）和乐伐替尼（lenvatinib）等多激酶抑制剂，虽疗效有限，但仍是不可切除 HCC 患者的标准治疗方案。然而，HCC 治疗效果不佳，根源在于其复杂且异质的特性。

HCC 的异质性体现在多个方面。一方面，炎症在其中起着关键作用，它由多种病因引发，包括病毒（如丙型肝炎病毒 HCV、乙型肝炎病毒 HBV ）和非病毒因素（如代谢综合征、肥胖、2 型糖尿病、饮食暴露和吸烟）。尽管病毒诱导的 HCC 患病率因先进治疗和疫苗接种而显著下降，但由于代谢功能障碍相关脂肪性肝炎（MASH）的增加，HCC 的发病率在过去二十年仍激增了 1.5 倍，预计到 2030 年每年将影响近百万人。另一方面，HCC 在分子层面也存在异质性，虽然全面的（表观）遗传和转录组分析有助于定义分子亚类，但这些大规模分析未能确定具有临床转化价值的靶点，尤其是那些能让大多数 HCC 患者受益的靶点。此外，HCC 异质性不仅源于癌细胞多样的分子特征，还与肿瘤微环境（TME）的复杂变化有关，其中免疫细胞、基质细胞和其他细胞外成分都在发挥作用。癌细胞的突变状态与免疫细胞及其他基质细胞之间存在相互联系，癌细胞能够通过对环境的影响，非自主地控制实体瘤中的先天性和适应性免疫反应。在肝脏慢性损伤引发 HCC 进展的过程中，免疫系统和肿瘤肝细胞共同进化，然而这一过程在治疗中尚未得到充分利用。肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）在治疗干预中表现出多样的表型，例如对阿替利珠单抗（atezolizumab，抗 PD - L1）和贝伐单抗（bevacizumab，抗 VEGF - A）的耐药与促肿瘤巨噬细胞积累有关，而持久的治疗反应则与能够招募细胞毒性 CD8⁺ T 细胞的 PD - L1⁺ CXCL10⁺巨噬细胞增加相关。这种差异凸显了巨噬细胞在促进疾病发展和增强治疗反应方面的可塑性，也强调了深入研究这些细胞的重要性。

肝脏巨噬细胞的多样性与功能

稳态下肝脏的免疫监视与巨噬细胞

肝脏作为人体的重要代谢和过滤器官，其独特的微架构有助于分子交换，以实现代谢功能。在这个过程中，肝脏不断受到来自肠道的损伤相关分子模式（DAMPs）和微生物相关分子模式（MAMPs）的挑战，但它具有一种特殊的 “肝脏介导的适应性免疫耐受” 特性。当这种免疫耐受微环境被破坏或内在代谢过程受到干扰时，慢性炎症通常会随之而来。因此，严格调节肝脏损伤、炎症和代谢过程，如脂质代谢，对于预防慢性肝病及其相关并发症至关重要。

在维持肝脏微架构和稳态功能方面，非实质细胞发挥着重要作用，其中肝驻留巨噬细胞（KCs）是最丰富的非实质细胞之一，仅次于肝窦内皮细胞（LSECs）。KCs 主要作为高效的清除剂，与其他非实质细胞协同工作，通过清除病原体、红细胞和凋亡细胞，以及调节脂质和胆固醇代谢，来维持免疫耐受环境。此外，KCs 还能通过促进产生 IL - 10 的调节性 T 细胞（Treg）扩增和 PD - L1 介导的 T 细胞耗竭与无反应性，抑制对非威胁性抗原的免疫反应。然而，KCs 和其他肝巨噬细胞亚群在慢性肝病和 HCC 的发生发展中也起到了推动作用。

健康肝脏中肝巨噬细胞亚群的异质性

早期研究认为肝脏巨噬细胞起源于骨髓中的造血干细胞并由其补充，但后来的谱系追踪研究表明，组织驻留巨噬细胞，如 KCs，在胚胎发育早期就已出现，并通过自我更新持续到成年。KCs 在小鼠中被鉴定为 F4/80^high CD11b^int CLEC4F⁺，在人类中为 CD68⁺ VSIG4⁺ CD163⁺，它们起源于卵黄囊衍生的红系髓系祖细胞（EMPs），并优先定位于肝脏的门静脉周围区域。KCs 通过上调包括 Id1、Id3 和 Nr1h3（编码肝脏 X 受体 α，LXRα ）在内的转录调节因子，建立了其组织特异性身份。LXRα 是一种对内源性配体（如去氢胆固醇）敏感的核受体，可调节与脂质代谢相关基因的表达。从个体发生和肝脏内在功能来看，KCs 与单核细胞衍生的巨噬细胞（MDMs）不同，MDMs 在稳态条件下数量极少。但在急性和慢性肝损伤时，这种区别会表现出很大的可塑性。

高维、多组学分析，如单细胞 RNA 测序（scRNA - seq），揭示了在稳态和患病肝脏中，单核吞噬细胞（如巨噬细胞）的全谱是高度多样且动态变化的。最近发现的两种 KCs 亚群，CD206^- 内皮细胞黏附分子（ESAM）KC1 和 CD206^- ESAM⁺ KC2，它们具有相似的胚胎起源、空间分布和吞噬活性，但功能特征不同。KC1 与强烈的免疫特征相关，而 KC2 则显示出突出的代谢特征。此外，通过整合单细胞和空间蛋白质基因组学方法，还在健康肝脏中鉴定出了多种缺乏 KCs 特异性基因 VSIG4 和 CLEC4F 的肝驻留巨噬细胞簇，它们可能与 MDMs 具有共同的造血谱系。肝脏包膜巨噬细胞（LCMs）表达 Cd207 和 Cx3cr1，脂质相关巨噬细胞（LAMs）则由 Gpnmb⁺定义。LCMs 在小鼠中被鉴定为 MHCII⁺ CD64⁺ F4/80⁺细胞，具有树突状形态，位于腹膜腔和肝脏的界面处，主要负责通过招募中性粒细胞来限制肝内细菌传播。与 KCs 不同，LCMs 在断奶后 3 - 5 周随着微生物群的发展从循环单核细胞中扩增，但目前尚不清楚人类肝脏中是否也存在 LCMs。相比之下，LAMs 在稳态条件下研究较少，它们靠近胆管，在小鼠中被表征为 CD64⁺ F4/80⁺，在人类中为 CD14⁺ CD11a⁺ CD26⁺ CD141⁺ CD9⁺。这些巨噬细胞表达高水平的髓细胞触发受体 2（TREM2），但目前尚不清楚健康肝脏中的胆管 LAMs 是否来自组织驻留巨噬细胞。

稳态下肝巨噬细胞的代谢适应

LAMs 的特征与脂质的存在有关，在高脂饮食喂养的小鼠中，TREM2 基因敲除会导致严重的肝脂肪变性。在脂肪组织中，LAMs 通过限制脂肪细胞肥大、全身高胆固醇血症、体脂积累和葡萄糖不耐受发挥保护作用。因此，在健康肝脏中发现的胆管 LAMs 可能也在维持肝脏稳态环境中发挥保护作用，因为过多的脂质积累会导致脂毒性、细胞应激、肝细胞损伤和死亡，最终引发肝脏炎症反应。

LAMs 和 KCs 在稳态肝脏中功能不同，LAMs 对 Toll 样受体 4（TLR4）刺激的反应性较低，且与 KCs 相比表达更高水平的 IL - 1β。LAM 样巨噬细胞通过激活 LXR，与 KCs 共享与脂质代谢相关的关键功能。在胶质母细胞瘤的脂质负载巨噬细胞（LLMs，类似于 LAMs）中，诱导 CD36 脂质受体可促进 LXR 驱动的对富含胆固醇的髓鞘碎片的吞噬作用，导致细胞内胆固醇和去氢胆固醇积累。同样，KCs 也高表达 CD36，这表明在稳态条件下它们具有类似的脂质代谢过程。通过使用葡聚糖包封的小干扰 RNA（siRNA）颗粒（GeRPs）靶向沉默 Cd36，证实了 CD36 在 KCs 脂质代谢、肝脂质过氧化和氧化应激中的作用，肥胖相关的活性氧（ROS）和丙二醛（MDA）增加就是证据。基于这些观察，LAMs 和 KCs 可能通过表达 CD36 和激活 LXR 通路共享代谢脂质调节功能，而它们在脂质代谢调节功能上的破坏会导致以肝损伤为特征的脂肪变性的发生。

肝脏巨噬细胞在肝损伤和疾病进展中的作用

急性肝损伤和炎症中的肝脏巨噬细胞

肝脏独特的免疫耐受特性使其在某些病理情况下，如急性肝损伤后的伤口愈合反应中，能够进行适当的转换。急性肝损伤会导致肝功能明显受损，表现为肝细胞死亡和血清肝酶（如丙氨酸氨基转移酶和天冬氨酸氨基转移酶）水平升高。多种因素可诱导急性肝损伤，如药物毒性、病毒感染和毒素等，如果不及时解决，可能会发展为慢性肝病。

在急性肝损伤过程中，一个常见的现象是 KCs 数量显著减少，这在多种小鼠急性肝损伤模型中都有观察到，包括病毒性肝炎、四氯化碳（CCl₄）诱导的损伤、刀豆蛋白 A（ConA）诱导的损伤、肝切除术和对乙酰氨基酚（也称为扑热息痛）诱导的损伤等。在对乙酰氨基酚诱导的毒性早期，KCs 通过检测 DAMPs（如 HSP - 70 和 HMGB1）感知肝细胞死亡。随着损伤的进展，KCs 数量减少，其捕获和清除循环细菌的能力下降，而程序性细胞死亡蛋白 1（PD - 1）阻断可以逆转这一过程。

肝损伤激活的 KCs 随后会吸引和保留来自外周的先天性髓细胞，如单核细胞、MDMs 和中性粒细胞，这一过程通过可溶性介质（包括 CCL2 和 CXCL1 ）以及促炎细胞因子（如 IL - 1β、IL - 6 和 TNF - α ）来实现，这些是急性炎症的标志。随后，这些来自造血系统的先天性免疫细胞的流入有助于恢复稳态，因为在急性肝损伤的后期，KCs 群体可以通过 MDMs 或残留的 KC 池得到恢复，具体取决于具体情况。这一转变由 IL - 10、IL - 4 和中性粒细胞衍生的 ROS 的表达促进，标志着从急性炎症向伤口愈合阶段的过渡。

在 CCl₄和对乙酰氨基酚诱导的急性肝损伤中，新浸润的由 M - CSF 驱动的 Ly6C^high单核细胞分化为巨噬细胞后，主要发挥肝保护作用。MDMs 抑制促炎介质的产生，并上调不同基因（如 Mrc1 和 Retnla）的表达，这些基因促进伤口愈合和组织修复。在 ConA 诱导的肝损伤中，也观察到了类似的现象，并且鉴定出了两种不同的 MDMs 亚群：C1q⁺和 Pdgfb⁺ MDMs。C1q⁺ MDMs 有助于清除凋亡细胞和细胞碎片，从而减轻组织损伤，而 Pdgfb⁺ MDMs 则激活肝星状细胞，促使 α - 平滑肌肌动蛋白的产生。此外，MDMs 还可以调节中性粒细胞的活性、凋亡和清除，这些都是对乙酰氨基酚诱导的急性肝损伤恢复阶段的重要步骤。在急性肝损伤的后期，MerTK⁺驻留 KCs（在小鼠和人类中都存在的一个亚群）也与 MDMs 一起，通过多种介质（包括 IL - 10、TGFβ1 和肝细胞生长因子 HGF）参与促修复程序。在 Mer 缺陷的小鼠中，MerTK⁺ KCs 的缺失会破坏中性粒细胞清除和激活减弱的协调机制，加剧未解决的炎症并导致持续的组织坏死。虽然 MDMs 和 KCs 具有相似的功能，但它们在模式识别受体（包括 Marco、CD163、Clec9a、TLR2 和 CD93）以及细胞外基质重塑酶（如 Mmp12、Timp2、Mmp8 和肝素酶）的表达上存在差异，这表明它们在清除坏死组织和肝损伤后的修复过程中发挥作用的机制不同。

通过靶向 Clec4F 选择性耗竭 KCs 的研究表明，MDMs 可以分化为自我更新的 KCs，即单核细胞衍生的 KCs（mo - KCs）。这些 mo - KCs 通过环境信号获得表型和转录特征，使其与胚胎来源的（em - KCs）几乎无法区分，从而模糊了这些巨噬细胞群体之间的功能差异。在辐射诱导的肝损伤 LysM^Cre mT/mG 骨髓嵌合模型中，mo - KCs 在基因表达上与 em - KCs 有相当大的重叠，在致病反应上也有功能相似性，但在摄取脂质和吞噬细菌的能力上存在差异。在 CCl₄和对乙酰氨基酚诱导的急性肝损伤中，组织修复过程中 KC 生态位的逐渐扩大源于残留 em - KCs 的增殖。然而，在部分肝切除术中，这两个亚群的存在似乎都至关重要，因为缺乏 CCR2⁺单核细胞衍生的亚群会延迟肝脏再生。这些发现强调了肝脏中巨噬细胞群体的复杂性和多样性，也凸显了更深入了解它们在病理条件（如急性肝损伤、慢性肝病和 HCC）下功能的必要性。

慢性炎症：从肝病到 HCC 的转变

尽管肝脏微环境经过精细调节以维持稳态平衡，但持续存在的环境应激源仍可能导致慢性炎症。反映这种失调的病理肝脏状况包括病毒性肝炎的持续存在以及代谢功能障碍相关脂肪性肝病（MASLD）向 MASH 的转变。这些公认的病理级联反应涉及持续的细胞死亡、代偿性再生、脂肪变性和长期的免疫激活。无论潜在的肝脏病理如何，这些损伤最终都会导致纤维化和肝硬化，进而促进肿瘤发生。

KCs 和瘢痕相关巨噬细胞促进纤维化

巨噬细胞在组织修复、免疫调节过程以及从急性炎症到慢性炎症的病理转变中起着核心作用，被称为 “纤维化的推动者”。在由重复剂量的 CCl₄诱导的肝损伤（类似急性肝损伤）中，坏死肝细胞来源的 DAMPs（如 HMGB1）可以激活 KCs 上的 TREM1。与 TREM2 不同，TREM2 通过吞噬脂质和碎片维持肝脏组织稳态，而 TREM1 则通过释放 IL - 6、TNF 和 IL - 1β 使肝脏坏死炎症持续存在，这些促炎细胞因子的持续暴露会使肝细胞对细胞死亡更加敏感，且炎症无法进入缓解阶段。此外，TREM1⁺ KCs 通过 CCL9、CXCL2 和 CXCL3 协调循环促炎细胞的募集和分化，同时加强 KCs 与肝星状细胞之间由 TGF - β、JAG1 和制瘤素 M 介导的相互作用，最终推动纤维化过程。

对人类肝脏和肺纤维化以及胆管结扎和 CCl₄诱导的小鼠肝纤维化模型中巨噬细胞亚群的综合分析，发现了一种在纤维化微环境附近表达 CD9 和 TREM2 的保守跨物种瘢痕相关巨噬细胞（SAMs）亚群。SAMs 曾被认为来源于 MDMs 和组织驻留巨噬细胞，但最近的报道表明它们仅来源于单核细胞衍生的亚群，并且在肝脏疾病早期就开始扩增。

SAMs 和 LAMs 都表达 TREM2，因此在肝脏、肾脏和肺中常被称为 TREM2⁺巨噬细胞，这突出了纤维化和脂质积累背后相互关联的组织特异性机制。然而，目前尚不清楚 SAMs 和 LAMs 是否代表具有不同环境依赖功能的单一巨噬细胞亚群，因为 SAMs 的扩增与脂质存在和 MASH 状态无关。实际上，SAMs 表达多种促进组织重塑的基因，包括 SPP1、LGALS3、IL1B、TNFS12、PDGFB 和 VEGFA 等。从机制上讲，它们通过 TNFSF12 - TNFRSF12A 和 PDGFB - PDGFRA 信号促进间充质细胞（如肝星状细胞）的扩增，从而推动纤维化的发展。此外，MMP9⁺中性粒细胞是 SAMs 促纤维化特征的主要贡献者，它们释放 GM - CSF、IL - 17a 和 TGF - β1，进而以 SAMs 依赖的方式驱动间充质细胞衍生的 I 型胶原相关纤维化。SAMs 出现的另一个机制是跨膜纤溶酶原 - PLG - 受体（Plg - Rk）的激活，破坏 PLG - Plg - R 信号可显著减少 SAMs 数量和相关纤维化标志物 Acta2、Col1a1 和 Col3a1 的表达，从而改善肝纤维化。在病理条件下（如 CCl₄诱导的慢性肝损伤）发现的 SAMs，与在自发恢复和组织修复过程中表达低水平 TGF - β1 和 TNF - α 的 SAMs 在功能上有所不同，后者通过基质降解在肝脏再生中发挥更有益的作用。