基于肺癌干細胞理論探討中醫藥在肺癌治療中的應用

尹悅，李慧杰，李秀榮*，吳超(.山東中醫藥大學，山東 濟南 5004；.山東中醫藥大學附屬醫院，山東 濟南 5004)

腫瘤干細胞是腫瘤中一種具有自我更新能力，并能產生異質性的細胞群，其在腫瘤的存活、增殖、轉移過程中發揮著至關重要的作用。目前，肺癌的發病率及死亡率均位居首位，防治形勢十分嚴峻，而腫瘤干細胞理論形成與發展為肺癌治療提供了新的方向和思路。中醫因其整體觀點和個體化診療，中藥因其多靶點治療及低毒反應，在肺癌治療中具有獨到的優勢。以下就肺癌干細胞在肺癌中的作用機制及中藥防治研究做一探討。

1 腫瘤干細胞理論

一百多年前，有病理學家提出腫瘤組織中可能存在某些與胚胎組織在增殖分化方面有相似之處的細胞，即組織干細胞[1]。20世紀70年代，有學者首次提出腫瘤干細胞的假說，他們發現只有肺癌等極少數腫瘤細胞能在體外培養中產生克隆[2]。2001年，腫瘤干細胞的概念被正式提出，它是腫瘤組織中的一小部分可以形成新腫瘤的細胞，具有自我更新能力、高致瘤率、耐藥性的特點，其余的大部分細胞則很快死亡[3]。簡而言之，腫瘤細胞的形成生長由腫瘤干細胞的無限增殖和自我更新能力維系，腫瘤細胞的轉移運動則與其遷徙能力密切相關。

2 肺癌干細胞在肺癌中的作用機制

肺癌干細胞在肺癌進展中發揮著重要作用，其可能的主要作用機制分為以下幾點。

2.1 腫瘤微環境

腫瘤微環境是指腫瘤的發生發展與腫瘤細胞所處的內外環境息息相關，它維持著干細胞的功能和狀態，又影響其分化、更新、凋亡及轉移。腫瘤微環境不僅與腫瘤細胞自身的(胞核和胞質)內在環境有關，也包含腫瘤所在組織的結構、功能和代謝。人們慢慢發現，腫瘤微環境與腫瘤干細胞進行著復雜的對話：正常細胞與其周圍的環境保持著動態平衡，共同維系著細胞的特性與活動。而腫瘤細胞則打破了這種平衡，在其周圍分泌相關因子，通過促進新血管生成、炎癥反應與免疫抑制等方式，促使形成一個適合播散腫瘤細胞的微環境，誘導腫瘤干細胞轉移[4]。有學者發現微環境中的相關因子、新血管生成等因素會促進正常細胞和普通肺癌細胞轉變為肺癌干細胞，因此改變腫瘤微環境將成為腫瘤治療中一個新的研究點[5]。

2.2 腫瘤血管生成

腫瘤血管為腫瘤的生長與遷徙提供營養支持和特殊通道，二者相互依賴，相輔相成。腫瘤細胞在缺氧時會減緩生長，而此時腫瘤干細胞高表達血管生成因子，作用于內皮細胞，直接參與腫瘤血管的新生和腫瘤微循環，從而推動腫瘤轉移生長[6-7]。有體外實驗表明將肺癌干細胞與內皮細胞共同培養能明顯促進內皮細胞的形成、發展、運動與侵襲[8]。近年來VEGF抑制劑貝伐單抗在臨床上大量使用并被證明有效，這是一種破壞CSC促血管生成作用的藥物，也間接地表明肺癌干細胞可通過促血管生成加速肺癌轉移[9]。

2.3 信號轉導通路

多種信號轉導通路的異常調控，干預著腫瘤干細胞的自我更新與增殖分化，與肺癌干細胞聯系密切的信號通路主要有Wnt通路、Hedgehog通路及Notch通路等[10]。當Wnt信號被異常激活時，β-catenin大量表達，累積的β-catenin轉移至細胞核中，肺癌干細胞的增殖、轉移能力顯著提高。Hedgehog通路在正常人體組織中處于安靜狀態，當其被激活時，可增強肺癌干細胞的克隆形成能力[11]。Notch通路通過細胞間的相互作用保持著肺癌干細胞的活性，實驗表明抑制Notch信號可誘發正常細胞的死亡和肺癌細胞的生長[12]。

2.4 上皮間充質轉化

上皮細胞-間充質轉化(EMT)是指上皮細胞轉化為具有間質表型細胞的一種過程。發生EMT的上皮細胞失去了與基底膜的粘附性，從而獲得了較強的運動侵襲、抗凋亡以及自我更新的能力。有學者在肺原位移植瘤裸鼠的外周血中分離出EMT細胞并進行了體外培養，實驗證明EMT細胞具有較高的增殖、轉移能力，以及對某些化療藥的強耐藥性[13]。這些特性與腫瘤干細胞極其相似。同時，有研究表明腫瘤干細胞對一些EMT相關標志物呈現高表達狀態。若肺癌干細胞的相關基因FOXF1過度表達，可能發生細胞EMT，同時波形蛋白vimentin的升高和黏附分子E-cad 的降低會提高其遷移侵襲能力[14]。Koren等在研究中證實EMT可開啟肺癌干細胞的轉化過程并維持其特有的性質，促進肺癌細胞的增殖轉移，也指出EMT是肺癌形成與進展的內在因素[15]。以上結果均強調了EMT與肺癌干細胞存在著密切的關聯，EMT在肺癌的發生發展中扮演著重要的角色。

2.5 轉錄因子

轉錄因子在各類干細胞的分化過程中具有至關重要的調節作用。Takahashi和Yamanaka利用OCT-4、SOX2、KLF4和C-MYC這四個轉錄因子成功地將體細胞重組為誘導多功能干細胞[16]。一些研究顯示，這些轉錄因子與肺癌等惡性腫瘤有著密切的聯系，與干細胞相關的轉錄因子可能影響著腫瘤的生存時間和預后性[17]。Chen等通過實驗發現，OCT-4在非小細胞肺癌中經常有不恰當的表達，同時能干預肺癌干細胞的自我更新和修復，由此可以推測，OCT-4在肺癌干細胞保持其特異性和耐藥性的過程中扮演著重要角色[18]。有學者通過實驗指出，若抑制OCT-4的表達，可以促使肺癌干細胞發生凋亡，為肺癌干細胞的治療提供了新的思路[19]。

3 中醫藥對肺癌干細胞的作用

中醫在治療肺癌的過程中具有獨到的思維和優勢，而中藥具有較低的副作用，這些特點使中醫藥在聯合手術、放化療治療及提高生活質量等方面均扮演了重要的角色。

3.1 肺癌干細胞中醫理論基礎

精氣是宇宙萬物的本原，《荀子》述：“列星隨旋，明暗遞炤……而見其功，夫是之謂神”；精氣也是構成人體的基本物質，是維持生命活動的源泉，是促進生長發育的原動力。《素問》云：“夫精者，身之本也。”干細胞具有精氣的特征和性質，可將其歸入中醫先天之精的范疇，是精氣在細胞層次上的表現形式[20-21]。

3.2 中醫辨證論治

中醫古代文獻對肺癌的病因病機、預防治療、臨床癥狀等均有相關記載。《難經》有云：“肺之積名曰息賁……喘咳，發肺壅。”論述了肺癌的發生發展。《素問》有云：“大骨枯槁，大肉陷下……十月之內死。”所述表現與肺癌晚期的消瘦、乏力、憋喘等極其相似，并指明其預后不良的結果，對現代的診療及研究仍有重要的價值。

肺癌多是由正氣內虛，外感邪毒，再加上情志不暢、飲食不節、勞逸失調、先天不足等因素所致。致病初期邪實壅盛而正虛并不顯著，故多見血瘀、氣滯、痰濕、熱毒等實證，治法以行氣活血、健脾燥濕、清熱解毒為主，故可施以理氣活血、消腫散結的中藥或復方。隨著腫瘤的發展，疾病會更多的消耗人體正氣，進而出現氣血虧虛、陰陽兩虛等病機變化，故多以益氣補血、溫陽益精為主要治法。臨床與實驗表明，益氣扶正、解毒散結的方藥對抵抗肺癌的復發轉移有良好的療效，對肺癌干細胞的作用在理論上具有有效性，未來需要我們用更多的實驗研究來提供臨床依據。

3.3 中藥抑制肺癌干細胞的研究

3.3.1 中藥單體

三氧化二砷早期應用于血液系統腫瘤中，具有有效率高、毒副作用低的優勢。在肺癌相關領域中，有學者研究顯示，三氧化二砷可以降低Glil和其下游基因例如N-myc、GAS1的表達，破壞腫瘤血管的生成，從而抑制肺癌干細胞的增殖[22]。ABCG2是目前腫瘤界一致承認的肺癌干細胞標志物，各種實驗均證明小劑量川芎對其有顯著的阻滯作用，進而減緩肺癌的進展。另有研究發現小劑量川芎可能通過干擾HIF-1α和Snail轉錄因子的結合，阻礙細胞EMT的發生，達到抑制肺癌干細胞的轉移侵襲[23]。高烏甲素是由高烏頭中分離出的生物堿，可誘導A549細胞凋亡；有研究表明，高烏甲素與一種或多種化療藥物聯合使用，有協同促進其凋亡的作用：例如與奧沙利鉑聯合，可通過協同抑制Cyclin基因表達，增強奧沙利鉑G0/G1期阻滯作用，進而導致腫瘤干細胞的凋亡[24]。有研究顯示萊菔硫烷可通過抑制β-catenin的蛋白表達，從而下調 Wnt 通路，抑制肺CSCs增殖[25]；柴胡皂苷-D能抑制β-catenin的表達及核內的積累，下調磷酸化Gsk-3β，下調Wnt通路，從而抑制前列腺CSCs增殖[26]；大蒜中的阿藿烯能抑制多形性膠質母細胞瘤CSCs，主要是通過降低Wnt通路中 Cyclin D1、TCF、LEF mRNA 水平和減少 β-catenin 基因和蛋白水平實現的[27]。

3.3.2 中藥復方

肺巖寧具有益氣扶正，解毒散結的作用，能夠穩定肺癌病灶，抑制遠處轉移，提高生存質量，減輕化療引起的白細胞下降等副反應。有研究表明，該方通過干預細胞周期，影響Wnt信號通路的機制，進而抵抗肺癌干細胞增殖、并誘導其凋亡[28-29]。西黃丸是常用的抗腫瘤復方，能夠清熱解毒，消腫散結。研究發現西黃丸可阻止肺癌干細胞的細胞周期，阻礙Wnt通路的不恰當激活，減緩肺癌細胞的生長，其機制可能與抑制Wnt通路中關鍵蛋白Cyclin D1和β-catenin的表達有關，從而禁止其發展為肺癌細胞[30]。

3.3.3 中成藥

金復康口服液是治療肺癌的專用藥，能夠調節Th1/Th2細胞因子，增強殺傷性T細胞功能，提高機體免疫功能，抑制細胞周期和逆轉耐藥[31-32]。有研究發現，該藥可在一定程度上抑制肺癌Sca-1+干細胞在體外的增殖，并誘導其發生凋亡[33]。烏三顆粒能夠益氣養陰，軟堅散結。實驗表明，烏三顆粒在體外對人巨細胞肺癌、人肝細胞癌、人肺腺癌三種細胞株的核酸合成均有明顯抑制作用，又能減緩腫瘤干細胞的生長。因此，有學者認為腫瘤細胞核酸合成的減少和腫瘤干細胞增殖受抑制是烏三顆粒抗腫瘤的機理之一[34]。

4 小結

無論是在肺癌術前、術后的輔助治療，抗復發轉移還是改善患者生活質量等方面，中醫藥的作用均顯而易見。目前國內外腫瘤界都逐漸認識到惡性腫瘤并不是一個局部性疾病，肺癌干細胞功能的調節是一個復雜的網絡調節系統，傳統的單一靶點治療很難起到有效持久的作用。同時，人們不再單純的把延長生存期作為癌癥治療的唯一標準，而是越來越注重生存質量的提高[35]。中醫藥的整體防治觀念、辨證論治體系,以及多靶點、多途徑的作用機制,在控制腫瘤術后復發轉移、提高生存質量等方面具有明顯優勢,并得到醫學界的重視及肯定[36]。但目前對肺癌干細胞的研究仍處于不成熟的探索時期，在腫瘤的診療過程中還存在一些無法解決的問題。現階段對肺癌干細胞標記物的研究是在參考其他干細胞的基礎上進行的，肺癌干細胞仍缺少準確且特異的標記物[37-39]。同時，中醫藥對腫瘤干細胞的物質基礎研究還不夠深入，抗腫瘤作用機制尚不清楚，也缺乏客觀規范的臨床療效評價標準。這些都直接影響到對腫瘤干細胞的針對性治療。因此對有關方面深入研究，進而開發出針對腫瘤干細胞治療的新型抗腫瘤藥物，具有良好的前景，一定會成為肺癌治療研究的新熱點。

[1] Gasch C，Ffrench B，O'Leary JJ，et al．Catching moving targets: cancer stem cell hierarchies，therapy-resistance & considerations for clinicalintervention[J]．Mol Cancer，2017，16(1):43．

[2] Hamburger A W，Salmon S E．Primary bioassay of human tumor stem cells[J]．Science，1977，197(4302):461-463．

[3] Reya T，Morrison SJ，Clarke MF，et al．Stem cells，cancer，and cancer stem cells[J]．Nature，2001，414(6859):105-111．

[4] 喻楊,王喻義,王乙欽,等.腫瘤干細胞與腫瘤微環境相互作用的研究進展[J].華西醫學,2015,30(9):1784-1788.

[5] 唐為安,徐興祥,楊俊俊.微環境中不同因素對肺癌干細胞影響的研究進展[J].山東醫藥,2017,57(38):99-102.

[6] Prieto-Vila M，Yan T，Calle AS，et al. IPSC-derived cancer stem cells provide a model of tumor vasculature [J]. Am J Cancer Res，2016，6(9)：1906-1921.

[7] Kéramidas M，de Fraipont F，Karageorgis A，et al. The dual effect of mesenchymal stem cells on tumour growth and tumour angiogenesis[J].Stem Cell Res Ther，2013，4(2)：41-48.

[8] Stratigos M，Matikas A，Voutsina A，et al. Targeting angio-genesis in small cell lung cancer [J]. Transl Lung Cancer Res，2016，5(4)：389-400.

[9] Singh S，Chellappan S. Lung cancer stem cells：molecular features and therapeutic targets[J]. Mol Aspects Med，2014，39(10)：50-60.

[10] 李慧杰,齊元富,李秀榮.肺癌干細胞與肺癌轉移相關機制的研究進展[J].中國腫瘤,2017,26(10):798-801.

[11] Ji W，Yu Y，Li Z，et al. FGFR1 promotes the stem cell-like phenotype of FGFR1-amplified non-small cell lung cancer cells through the Hedgehog pathway[J]. Oncotarget，2016，7(12)：15118-15134.

[12] 張瀑,尹翮翔,劉福國,等.肺癌干細胞的研究進程與展望[J].癌癥進展,2013,11(5):444-448.

[13] 韓帥. 發生上皮間質化的循環腫瘤干細胞在肺癌增殖、耐藥及骨轉移過程中相關作用的研究[D].上海：第二軍醫大學,2016.

[14] Miao L，Huang Z，Zengli Z，et al. Loss of long noncoding RNA FOXF1-AS1 regulates epithelial-mesenchymal transition，stemness and metastasis of non-small cell lung cancer cells[J]. Oncotarget，2016，7(42)：68339-68349.

[15] Koren A，Rijavec M，Kern I，et al. BMI1，ALDH1A1，and CD133 transcripts connect epithelial-mesenchymal transition to cancer stem cells in lung carcinoma [J]. Stem Cells Int，2016，10(7)：1155-1160.

[16] Takahashi K,Yamanaka S.Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors[J].Cell,2006,126(4):663-676.

[17] Suva ML,Riggi N,Bernstein BE.Epigenere programming in cancer[J].Science,2013,339(27):1567-1570．

[18] Chen YC,Hsu Hs,Chen YW,et al.Oct-4 expression maintained cancer stem-like properties in respiratory epithelium tumorigenesis in lung cancer-derived CD133-positive cells[J].PloS One,2008,3(7):e2637.

[19] 李小江,張文治,張瑩,等.肺癌干細胞的影響機制研究進展[J].中國腫瘤臨床,2012,39(9):619-622.

[20] 李小江,賈英杰,張文治,等.中醫藥對肺癌干細胞干預作用的研究概況[J].中醫雜志,2012,53(8):708-710.

[21] 徐志偉，張進，張明．從心腎相關探討干細胞移植治療冠心病心衰的中醫理論內涵[J]．云南中醫學院學報，2009，32(5)：1-4.

[22] Chang K J，Yang M H，Zheng J C，et al． Arsenic trioxide inhibits cancer stem-like cells via down-regulation of Gli1 in lung cancer[J].American Journal of Translational Research，2016，8(2):1133-1143．

[23] 王耀焓. 蘇木、川芎在體內模型中對肺癌干細胞樣細胞的干預作用及機制研究[D].北京：中國中醫科學院,2016.

[24] 盛良翩．高烏甲素聯合多西他賽和奧沙利鉑抑制肺癌的機制研究[D].廣州：暨南大學，2010．

[25] 謝有科，張弓，李雪梅，等． 萊菔硫烷抑制肺癌干細胞增殖的體外實驗[J]．腫瘤防治研究，2016，43(7):555-559.

[26] Zhong D，Zhang HJ，Jiang YD，et al．Saikosaponin-d∶ A potential chemotherapeutics in castration resistantprostate cancer by suppressing cancermetastases and cancer stem cellphenotypes[J].Biochem Biophys Res Commun，2016，474(4) ∶722-729.

[27] Jung Y，Park H，Zhao HY，et al． Systemic approaches identify a garlic-derived chemical，Z-ajoene，as a glioblastoma multiforme cancer stem cell-spe-cific targeting agent[J].Mol Cells，2014，37(7):547-553.

[28] 鄭展，王菊勇，徐振曄．肺巖寧顆粒干預細胞周期G1/S檢測點調控信號抗Lewis肺癌細胞增殖的研究[J].中西醫結合雜志，2009，29(11):1018-1102．

[29] 王爽,王立芳,徐振曄,等.肺炎寧方對肺癌干細胞Wnt信號通路的影響[J].上海中醫藥大學學報，2012，26(6):77-82．

[30] 肖樺，秦旭華，賴宇，等．西黃丸含藥血清經Wnt信號轉導通路細胞周期蛋白D1調控人肺癌干細胞增殖的機制[J]．中國實驗方劑學雜志，2014,20(15)∶172-176.

[31] 孫建立，劉嘉湘．金復康口服液對裸鼠人肺腺癌細胞凋亡相關基因表達的影響[J].上海中醫藥雜志，2007，41(10):69-71．

[32] 孫建立，孫璽媛，劉嘉湘．金復康口服液對耐藥人肺腺癌A549/DDP膜轉運蛋白LRP MRPmRNA表達的影響[J].遼寧中醫藥大學學報，2009，11(7):210-213．

[33] 李春杰，孫建立，劉苓霜，等．益氣養陰方調節C57小鼠Lewis肺癌MMP-9，TIMP-1表達和抗肺轉移的實驗研究[J].中華中醫藥學刊，2009，27(7):1444-1446．

[34] 徐蔚杰,李春杰,劉嘉湘,等.金復康口服液抑制Lewis肺癌Sca-1+干細胞亞群增殖的研究[J].上海中醫藥雜志,2015,49(1):69-71.

[35] 石錦萍，鐘柏松，高麗元，等．烏三顆粒體外對惡性腫瘤細胞核酸合成的抑制作用[J].中國中西醫結合雜志，2003,23(理論研究特集)：142-143．

[36] 徐振曄,龔亞斌.未來10余年肺癌中西醫診療展望[J].上海中醫藥大學學報,2011,25(1):10-14.

[37] 熊思會,萬莎,譚溧,等.中醫藥調控腫瘤干細胞的研究現狀[J].世界中醫藥,2017,12(10):2535-2538.

[38] 張瀑,尹翮翔,劉福國,等.肺癌干細胞的研究進程與展望[J].癌癥進展,2013,11(5):444-448.

[39] 張琦,畢紅霞,羅春娟.中醫中藥在肺癌干細胞治療領域的應用[J].齊齊哈爾醫學院學報,2015,36(1):87-88.