G-CSF、GM-CSF与肿瘤治疗的研究进展

   目前粒细胞集落刺激因子（granulocyte colony-stimulating factor, G-CSF）及粒细胞巨噬细胞集落刺激因子（granulocyte macrophage colony-stimulating factor, GM-CSF）广泛应用于放化疗所致白细胞下降及骨髓造血功能障碍。有研究表明，G-CSF在多种实体瘤中高表达，且联合化疗可促进血管再生及继发性肿瘤生长，减弱化疗敏感性； GM-CSF可刺激肿瘤免疫，联合化疗或靶向治疗可改善多种恶性肿瘤的预后，大剂量GM-CSF则通过刺激骨髓抑制细胞，抑制肿瘤免疫反应。这为G-CSF及GM-CSF在肿瘤辅助治疗提供了新的思路。

　　1、G-CSF及GM-CSF在恶性肿瘤中的表达

　　健康人血清中G-CSF基础水平很低，一般<21pg/ml。1977年Asano.S等首次报道了种植于裸鼠的肺癌细胞能分泌产生G-CSF，目前国内外已有上百例关于肿瘤组织产生G-CSF的报道。

　　2004年Bernhard Braun等研究表明G-CSF及其受体在人类脑胶质瘤细胞中呈不同程度高表达，且其表达程度与肿瘤增殖、血管再生密切相关。2011年G.P. stAtHopoulos, A. ArMAkolAs等报道2例白细胞明显升高的肺癌患者血清G-CSF浓度>1000 pg/ml，肿瘤组织中G-CSF水平亦明显升高，其生存期短，病情进展迅速，预后极差。此外，多项研究表明恶性胸膜间皮瘤、卵巢癌、宫颈癌等的不良预后可能与G-CSF的异常表达相关，且G-CSF异常高表达的患者术后G-CSF水平有不同程度的下降。检测发现产生G-CSF的肿瘤组织分化差，多伴中性粒细胞浸润，易发生转移，对化疗、抗VEGF治疗不敏感，生存率低，预后差。

　　GM-CSF是诱导多系造血祖细胞增殖、分化的刺激因子，其刺激单核细胞、巨噬细胞和啫伊红细胞增殖的作用较G-CSF强，但是对中性粒细胞刺激作用较G-CSF弱，GM-CSF的趋化作用及刺激中性粒细胞的杀菌作用较强。有资料研究表明肿瘤患者的GM-CSF水平较正常组织高，在肺癌、结肠癌、胃癌、骨肉瘤、前列腺癌细胞系中均有GM-CSF受体的表达，且GM-CSF在体外可刺激非造血细胞增殖。2010 JINLU DAI等将GM-CSF应用于化疗所致骨髓抑制的小鼠，结果显示长期应用GM-CSF可抑制蚀骨细胞增殖，但短期暴露于GM-CSF则有助于蚀骨细胞增殖，促进骨转移，但对软组织肿瘤无影响，其作用的关键因素可能为NFKB受体是否阳性，提示GM-CSF的不合理应用可能导致肿瘤发生远处转移。

　　综合目前研究，GM-CSF在肿瘤治疗中发挥双重作用，其可作为内分泌生长因子直接刺激肿瘤生长，并间接诱导免疫抑制性巨噬细胞和单核巨噬祖细胞干扰宿主抗肿瘤能力，也可通过刺激肿瘤中巨噬细胞增殖抑制肿瘤生长。在不同个体，GM-CSF发挥的主要作用是对肿瘤的刺激还是抑制仍属未知。

　　2、G-CSF对肿瘤治疗的影响及作用机制

　　多项研究表明，G-CSF通过动员骨髓源性细胞（bone marrow–derived cells， BMDCs），刺激循环内皮祖细胞（circulating endothehelial progenitor cells, CEPs）, Gr1+ CD11b+骨髓源性抑制细胞（myeloid-derived suppressor cells， MDSCs)和VEGF-1+的髓样造血细胞的活化、增殖，诱导血管形成及肿瘤增殖。

　　2005年Yuichi Ohki等报道G-CSF在体内通过刺激中性粒细胞释放血管内皮生长因子（VEGF）促进血管再生，且阻断VEGF/VEGFR-1途径后，G-CSF通过VEGF/VEGFR-2途径诱导的血管再生相对延迟。2010年Marcin Kowanetz等实验显示G-CSF通过刺激Ly6G+Ly6c+细胞增殖，产生与血管形成及骨髓细胞动员相关的Bv8蛋白，在肿瘤细胞到达特定转移器官之前改变局部微环境，促进肿瘤细胞在该器官归巢，而抗G-CSF及抗Bv8蛋白抗体显著减少了小鼠发生肺转移。2012年Tali Voloshin,等研究表明G-CSF联合PTX作用于LLC皮下种植小鼠，病理切片可见肿瘤组织血液灌注增加，但Bv8及SDF-1α表达下调，提示MDSCs 在G-CSF联合PTX应用时作用受限，G-CSF促进肿瘤组织血管生成可能存在其他作用机制。

　　G-CSF应用于临床已有20余年，其在缓解肿瘤放化疗所致的骨髓抑制毒性中获得临床受益，但研究表明其对多种实体肿瘤可能存在刺激细胞增殖，促进肿瘤浸润、转移等风险，且G-CSF与化疗同时应用可能减弱化疗效果，其作用机制主要与G-CSF刺激VEGF分泌增加、动员Bv8蛋白等相关，此外亦有报道称其可通过环氧化酶途径及增加基质金属蛋白酶的活性发挥作用。

　　3、GM-CSF对肿瘤治疗的影响及作用机制

　　P. Bettelheim等分别在1991年和1994年报道rhGM-CSF有助于恢复急性粒细胞白血病患者的骨髓发育不良，联合化疗可提高化疗药物对肿瘤的杀伤作用，其作用机制与造血刺激因子能促进白血病静止期细胞进入增殖周期，增强对化疗药物敏感性，促进骨髓复原有关。

　　近年来，GM-CSF作为肿瘤免疫的辅剂发挥重要抗肿瘤作用，同时其与化疗及靶向治疗的联合应用中也显示出优势。Reem Karmali等报道序贯应用CHOP(环磷酰胺+长春新碱+阿霉素+泼尼松)、GM-CSF、利妥昔单抗治疗弥漫大B细胞淋巴瘤及套细胞淋巴瘤可有效延长无疾病生存期，但50%以上的患者发生三、四度骨髓抑制，为最常见不良反应。Zeynep Eroglu等在晚期恶性黑色素瘤治疗中序贯应用化疗药物及GM-CSF，其疗效较单独应用化疗药物有所提高，毒性可耐受。YC Cheng等将曲妥珠单抗与GM-CSF同时应用于既往曲妥珠单抗联合或不联合化疗治疗后进展的Her-2阳性乳腺癌患者，结果显示中度临床受益，不良反应轻，可能机制为GM-CSF增强了曲妥珠单抗与肿瘤细胞表面受体结合介导的ADCC作用。

　　然而，多项研究表明当GM-CSF水平超过一定上限，可抑制肿瘤免疫反应，促进肿瘤进展。Hirano K等实验显示静脉应用大剂量GM-CSF后，小鼠因内毒素性休克迅速死亡。Paolo Serafini等研究表明应用小剂量GM-CSF可获得明显的抗瘤效果，而大剂量GM-CSF则通过诱导Gr1+CD11b+MDSCs减弱抗原特异性T细胞免疫，抑制肿瘤免疫反应。

　　GM-CSF在肿瘤治疗中的双重作用可能存在多种作用机制，Tim D. Eubank等研究显示瘤内注射GM-CSF可逆转“Tumor education”的部分结果，GM-CSF主要通过刺激单核细胞分泌游离型血管内皮生长因子受体-1（soluble vascular endothelial growth factor receptor-1， sVEGFR-1）抑制巨噬细胞中血管内VEGF的活性，减少乳腺肿瘤新生血管形成及转移。Shohreh Zarei等研究表明GM-CSF的肿瘤免疫作用主要通过GM-CSFR的β亚单位（βc受体）介导实现，与内源性GM-CSF的分泌与否关系不大，且大剂量GM-CSF可刺激MDSCs的增殖，使肿瘤免疫作用减弱。此外，GM-CSF可诱导乳脂肪球表皮生长因子-8（milk fat globule EGF-8， MFG-E8）的表达，其通过扩增调节性T细胞等一系列机制抑制抗肿瘤免疫反应。

　　4、结语

　　随着人们对G-CSF及GM-CSF的认识不断深入， G-CSF及GM-CSF已经广泛应用于肿瘤的临床治疗，但G-CSF及GM-CSF与肿瘤发生、发展的关系，与放化疗、靶向治疗联合应用的时机、剂量、作用机制及效果等还需要大量研究进一步明确。如何选择合适的G-CSF抗体或抑制剂阻断其促进血管再生、抑制肿瘤细胞凋亡等，对医学研究者提出新的课题。将GM-CSF如何应用才能最大程度的发挥抗肿瘤作用也是亟待解决的问题。