從腫瘤微環境的重塑探索扶正解毒法治療腫瘤的機制

賀佳文 韓冰 盧佳萱 汪世婷 張文靜 金志超 王瑞平

腫瘤微環境(tumor microenvironment,TME)是由腫瘤細胞、常駐和招募的宿主細胞及其相應細胞的分泌產物和其他非細胞成分組成的炎性、低氧、低pH、免疫抑制的特殊環境[1]。研究顯示,TME不僅為腫瘤生長提供土壤,也影響著療效,故重塑TME逐漸成為防治惡性腫瘤的關鍵[2]。

中醫學以整體觀和辨證論治的視角認識TME有獨特優勢,中醫藥干預TME療效確切。中醫整體觀認為人是一個有機的整體,機體動態平衡被打破,臟腑功能失調,形成“瘤部為實,整體為虛”的內環境狀態是腫瘤發生發展的關鍵。因此,辨證運用扶正解毒法重塑TME,使機體恢復動態平衡狀態,可達到抑制腫瘤增殖和轉移,提高臨床療效的目的。本文試圖探討TME中各成分的中醫屬性,提出相應治法,從TME的重塑探索扶正解毒法治療腫瘤機制,進而為中醫藥防治腫瘤疾病提供新的思路和研究方法。

1 腫瘤微環境是現代腫瘤治療的新靶標

TME是指腫瘤或癌癥干細胞存在的細胞內環境,不僅包括腫瘤細胞本身,也包括周圍的免疫細胞、細胞外基質、成纖維細胞、炎癥細胞、微血管及信號分子等[3]。TME組成成分復雜且不斷動態變化,具有炎性、低氧、低pH、免疫抑制、間質高壓等特征,可分為炎性微環境、缺氧微環境、酸性微環境、免疫微環境[4]。TME相當于土壤,腫瘤細胞可看作種子,腫瘤的進展、侵襲和轉移離不開TME的作用。重塑TME對提高臨床療效有重要意義,因此改善TME逐漸成為現代腫瘤治療的新靶標[5]。

1.1 腫瘤微環境影響腫瘤發生

目前普遍認為腫瘤的發生是環境因素和遺傳因素共同作用的結果,癌基因的異常激活或抑癌基因的異常失活使細胞增殖失控,進而導致腫瘤的發生,此過程中,TME可能起到重要作用。研究發現,TME中復雜組成成分促進了腫瘤的發生和癌細胞的增殖,例如腫瘤相關成纖維細胞可直接與癌細胞接觸,并調控腫瘤干細胞和細胞外基質,促進腫瘤的發生發展[6]。外泌體形成細胞間傳遞系統,作用于腫瘤細胞自身,導致癌細胞的增殖[7]。除了細胞與細胞之間的直接接觸外,TME中充斥著細胞因子,對細胞間通信至關重要,響應了癌癥的內在特征和細胞應激[8]。另有研究顯示,炎癥刺激通過誘導表觀遺傳標記的改變導致細胞癌變,同時TME中免疫抑制狀態及新生血管生成都直接或間接影響著腫瘤的發生發展[9-10]。

1.2 腫瘤微環境影響腫瘤轉移

腫瘤轉移是惡性腫瘤的基本特征,也是重要的致死因素。越來越多的研究表明,癌細胞與TME的相互作用與腫瘤的侵襲和轉移有密切聯系[11]。特定的TME可以通過影響腫瘤細胞的增殖、調節轉移相關基因的表達水平、誘導血管生成、促進細胞外基質的降解實現腫瘤轉移[12]。例如TME中大量聚集的炎癥細胞會造成腫瘤邊緣基質降解,使癌細胞進入循環促進轉移;同時,TME中新生血管的形成和腫瘤的糖酵解代謝是腫瘤侵襲轉移的必備條件,免疫抑制因子富集于TME中誘導免疫抑制微環境的形成也為腫瘤的轉移創造條件[13]。此外,原位腫瘤通過分泌細胞因子或外泌體等原因使潛在轉移部位形成轉移前微環境[14],促進了腫瘤的遠端轉移。

1.3 腫瘤微環境影響抗腫瘤治療療效

對于抗腫瘤治療而言,TME的存在為實現有效的治療提供了生物和物理障礙。TME中不成熟的脈管系統、高間質液體壓力以及豐富的細胞外基質等為腫瘤細胞構筑了高密度基質屏障,限制抗腫瘤藥物對腫瘤細胞的浸潤[15]。同時,免疫抑制微環境的形成是刺激免疫細胞的癌癥療法療效有限的重要原因,其中腫瘤相關成纖維細胞也介導腫瘤細胞的治療抵抗[16]。TME中充斥的腫瘤相關成纖維細胞、腫瘤相關巨噬細胞、免疫細胞、血管形成狀態及乏氧狀態均可在腫瘤耐藥中發揮潛在作用[17]。由此可見,TME本身和其效應分子及信號通路可能成為腫瘤治療的潛在靶點,重塑TME對延緩疾病進展、提高治療療效有巨大潛力。

2 正虛毒結與腫瘤微環境的相關性

癌毒病機理論認為腫瘤是一種全身屬虛、局部屬實的虛實夾雜性疾病,其病機可歸納為正虛毒結。腫瘤的發生是在多種復雜因素作用下,出現臟腑經絡功能失調、氣血津液運行失常,導致癌毒形成并留結于機體某一部位,體內熱、瘀、痰、濕等夾雜,機體平衡狀態被打破,形成有利于惡性腫瘤發生、發展和轉移的機體內環境,這與TME的認識有相通之處[18],TME是炎癥、低氧、酸性、間質高壓、免疫抑制的復雜內環境。

2.1 熱毒與炎性微環境

炎性微環境促使惡性腫瘤發生發展的過程及其復雜的分子機制是研究的熱點話題。大量的細胞因子、生長因子及趨化因子等炎性介質充斥構成炎性微環境,并通過相應的信號傳導通路促進腫瘤的增殖、侵襲、轉移及血管生成,同時降低機體對放化療的敏感性[19]。

中醫認為炎性反應往往與熱邪表象相似,根據癌毒病機理論可以推測,中醫“癌毒”學說中的熱毒與TME中存在的炎性介質屬于中西醫理論對腫瘤發生發展過程中病理產物的不同理解,癌毒日久化熱或直接與熱邪交結形成熱毒,表現出炎熱、升騰、活動性強的病理特點與炎性微環境相似,對腫瘤炎性微環境的反應機制分析可能是對“熱毒”的重要微觀闡述[20]。

2.2 瘀毒與缺氧微環境

實體腫瘤細胞需要高代謝水平來維持無限增殖能力和失控性生長狀態,這會消耗大量氧氣,導致內部供血不足,引起TME乏氧,形成缺氧微環境[21]。缺氧微環境作為TME的重要組成部分,在調控機體固有免疫功能的同時影響著腫瘤的代謝水平、新生血管密度、侵襲轉移能力等。

中醫學認為“血瘀”的病理生理本質是氧供障礙,癌毒病機理論在此基礎上認為癌毒蓄結不解,與瘀血互結,瘀中有毒,毒中有瘀,是惡性腫瘤患者普遍存在的病理狀態。惡性腫瘤患者血液流變學的改變主要是濃、黏、聚、集的高黏滯血癥狀態,瘀毒內阻,脈絡不暢,氣血不行,導致腫瘤局部微循環障礙,從而構成缺氧微環境[22]。

2.3 痰毒與酸性微環境

腫瘤組織通過無氧糖酵解所產生的代謝產物乳酸與呼吸作用產生的CO2共同構成TME的酸化。腫瘤的酸性微環境在腫瘤逃避免疫監視、促進腫瘤侵襲與轉移、誘導自噬、誘導腫瘤放化療抗性等方面發揮著重要作用[23]。

痰濁是津液代謝異常導致的病理產物,與癌毒膠著形成痰毒。中醫學將酸性產物或其他異常細胞間質成分的大量累積都歸入“痰濁”的范疇[24],故痰毒和酸性微環境存在相似之處。

2.4 虛毒與免疫微環境

大量證據證明,腫瘤組織處于免疫抑制環境中,浸潤的免疫效應細胞表現為不同程度的免疫功能低下,甚至是嚴重缺陷[25]。腫瘤細胞通過免疫系統自身的負反饋機制建立起免疫抑制網絡,其構成的免疫微環境對腫瘤細胞的影響不容忽視[26]。

中醫醫家很早就認識到“正氣虧虛”,即現代醫學的免疫抑制,是腫瘤發生發展和轉移的基本病機。癌毒病機理論認為虛毒與免疫微環境密切相關,正氣虧虛,免疫力低下,免疫監視功能降低,或癌毒亢盛,邪盛正衰,表現為免疫抑制,腫瘤細胞逃避免疫系統監視從而實現增殖和轉移。

3 扶正解毒法對腫瘤微環境的重塑作用

癌病以正虛為本,熱、瘀、痰、毒為標。根據虛則補之,實則瀉之的原則,中醫辨治惡性腫瘤的方法主要分為四類:清熱解毒法、行瘀解毒法、化痰解毒法、扶正培本法,以扶正解毒法為總綱。扶正解毒法具有多靶點調控TME的功能,通過對TME的重塑作用,抑制腫瘤細胞的增殖、侵襲和遷移能力,體現出中醫藥辨治惡性腫瘤的精準用藥優勢。

3.1 清熱解毒法重塑炎性微環境

國醫大師周仲瑛教授認為,熱邪和癌毒互結是導致癌癥發生發展的關鍵,針對“熱毒”病機所設的清熱解毒法應貫穿治療的始終[27]。清熱解毒法代表藥物包括半枝蓮、白花蛇舌草、重樓、漏蘆、天葵子、山豆根等。

清熱解毒藥通過調節炎性介質釋放和炎性信號傳導重塑炎性微環境,從而發揮抗炎、抗腫瘤作用[28-29]。葉仲昊等[30]研究發現,以半枝蓮、白花蛇舌草為君藥的消癌解毒方對肝癌大鼠肝臟組織的炎性相關通路影響尤為顯著。趙元辰等[31]研究發現,肺瘤平膏含藥血清對炎性共培養環境中的LL/2-luc-M38細胞中磷脂酰肌醇3-激酶、核因子κB mRNA與蛋白表達及蛋白激酶B mRNA表達有抑制作用。通過對炎性介質腫瘤壞死因子-α靶點相關的中藥小分子化合物歸納得出以清熱解毒藥為主,進一步佐證了清熱解毒法對腫瘤炎性微環境的重塑作用[32-33]。

3.2 行瘀解毒法重塑缺氧微環境

氣滯血瘀、癌毒內結導致腫瘤局部微循環障礙而形成缺氧微環境,行瘀解毒法通過改善TME乏氧缺血的狀態,抑制腫瘤細胞的增殖和轉移。常見的行瘀解毒中藥包括石打穿、半枝蓮、三棱、莪術、桃仁等。氣行則血行,行瘀解毒法常佐以益氣健脾之品以求祛瘀生新。

潘誼等[34]研究發現,毒痰瘀脾虛方含藥血清通過抑制血管內皮生長因子的表達抗腫瘤血管生成,從而改善腫瘤缺氧微環境。朱紀燁[35]通過細胞實驗發現,補陽還五湯能上調p53基因的表達來改善肺癌A549缺氧微環境。孫予祥[36]觀察解毒活血方對結腸癌裸鼠模型血管生成影響及對STAT3靶向干預作用,結果提示解毒活血方可通過抑制STAT3活化,發揮其抗腫瘤血管生成作用,進一步影響缺氧微環境。

3.3 化痰解毒法重塑酸性微環境

痰毒與酸性微環境存在著相似性,臨床上可采用化痰解毒法重塑腫瘤酸性微環境,以發揮抗腫瘤作用。臨床常見的化痰解毒中藥如山慈菇、貓爪草、澤漆、天南星、白芥子等。

實驗研究表明,山慈菇、貓爪草、澤漆等的有效成分β-谷甾醇、豆甾醇可降低乳腺癌細胞微環境中的乳酸濃度,改善酸性微環境[37]。消痰散結方的實驗和臨床研究發現,通過清除痰濁的治療方式,可以減少TME誘導的病理后果,這可能與重塑酸性微環境有關[38]。

3.4 扶正固本法重塑免疫微環境

中醫調節免疫功能、重塑免疫微環境應以扶正固本為主。臨證時根據正氣損傷的具體部位、側重點、程度的不同,以氣血陰陽為綱,臟腑經絡為目,分別予以益氣、養陰、補氣、溫陽的治法。

任鳳梅等[39]研究發現,薯蕷丸可調控M1/M2型腫瘤相關巨噬細胞極化,改善大腸癌TME中的免疫抑制狀態,發揮抑制結腸癌原位移植瘤生長的作用。馬旺博等[40]發現參芪扶正注射液能增加腫瘤組織里活化CD4+T細胞的數量,促進CD4+T細胞的糖酵解,表明參芪扶正注射液能夠調節機體的免疫功能。WANG CC等[41]研究發現,淫羊藿多糖可提高Lewis肺癌荷瘤小鼠CD4+T細胞的水平,通過調節宿主免疫系統功能達到縮小瘤體的目的。

4 結語

癌病總屬本虛標實之證,正氣虧虛為本,熱、瘀、痰、毒內結為標。運用扶正解毒法重塑腫瘤局部微環境和調節機體整體內環境,恢復陰陽平衡的穩定狀態,是防治腫瘤復發及轉移的重要策略之一。臨證治療時,當根據患者“正虛”和“毒結”的輕重緩急分清主次,適當兼顧,并辨別復合病機的性質有所側重,虛實同治。

中醫藥干預TME發揮抗腫瘤作用主要以中藥復方為主,復方作用機制研究相對困難,可對扶正解毒大法中的組分或單體中藥進行研究,以探索中醫藥對TME的精準作用。本文立足于TME的重塑探索扶正解毒法治療腫瘤的機制,為中醫腫瘤學現代化提供更多思路,將在后續研究檢驗其理論價值。