从肿瘤微环境的重塑探索扶正解毒法治疗肿瘤的机制

贺佳文 韩冰 卢佳萱 汪世婷 张文静 金志超 王瑞平

肿瘤微环境(tumor microenvironment,TME)是由肿瘤细胞、常驻和招募的宿主细胞及其相应细胞的分泌产物和其他非细胞成分组成的炎性、低氧、低pH、免疫抑制的特殊环境[1]。研究显示,TME不仅为肿瘤生长提供土壤,也影响着疗效,故重塑TME逐渐成为防治恶性肿瘤的关键[2]。

中医学以整体观和辨证论治的视角认识TME有独特优势,中医药干预TME疗效确切。中医整体观认为人是一个有机的整体,机体动态平衡被打破,脏腑功能失调,形成“瘤部为实,整体为虚”的内环境状态是肿瘤发生发展的关键。因此,辨证运用扶正解毒法重塑TME,使机体恢复动态平衡状态,可达到抑制肿瘤增殖和转移,提高临床疗效的目的。本文试图探讨TME中各成分的中医属性,提出相应治法,从TME的重塑探索扶正解毒法治疗肿瘤机制,进而为中医药防治肿瘤疾病提供新的思路和研究方法。

1 肿瘤微环境是现代肿瘤治疗的新靶标

TME是指肿瘤或癌症干细胞存在的细胞内环境,不仅包括肿瘤细胞本身,也包括周围的免疫细胞、细胞外基质、成纤维细胞、炎症细胞、微血管及信号分子等[3]。TME组成成分复杂且不断动态变化,具有炎性、低氧、低pH、免疫抑制、间质高压等特征,可分为炎性微环境、缺氧微环境、酸性微环境、免疫微环境[4]。TME相当于土壤,肿瘤细胞可看作种子,肿瘤的进展、侵袭和转移离不开TME的作用。重塑TME对提高临床疗效有重要意义,因此改善TME逐渐成为现代肿瘤治疗的新靶标[5]。

1.1 肿瘤微环境影响肿瘤发生

目前普遍认为肿瘤的发生是环境因素和遗传因素共同作用的结果,癌基因的异常激活或抑癌基因的异常失活使细胞增殖失控,进而导致肿瘤的发生,此过程中,TME可能起到重要作用。研究发现,TME中复杂组成成分促进了肿瘤的发生和癌细胞的增殖,例如肿瘤相关成纤维细胞可直接与癌细胞接触,并调控肿瘤干细胞和细胞外基质,促进肿瘤的发生发展[6]。外泌体形成细胞间传递系统,作用于肿瘤细胞自身,导致癌细胞的增殖[7]。除了细胞与细胞之间的直接接触外,TME中充斥着细胞因子,对细胞间通信至关重要,响应了癌症的内在特征和细胞应激[8]。另有研究显示,炎症刺激通过诱导表观遗传标记的改变导致细胞癌变,同时TME中免疫抑制状态及新生血管生成都直接或间接影响着肿瘤的发生发展[9-10]。

1.2 肿瘤微环境影响肿瘤转移

肿瘤转移是恶性肿瘤的基本特征,也是重要的致死因素。越来越多的研究表明,癌细胞与TME的相互作用与肿瘤的侵袭和转移有密切联系[11]。特定的TME可以通过影响肿瘤细胞的增殖、调节转移相关基因的表达水平、诱导血管生成、促进细胞外基质的降解实现肿瘤转移[12]。例如TME中大量聚集的炎症细胞会造成肿瘤边缘基质降解,使癌细胞进入循环促进转移;同时,TME中新生血管的形成和肿瘤的糖酵解代谢是肿瘤侵袭转移的必备条件,免疫抑制因子富集于TME中诱导免疫抑制微环境的形成也为肿瘤的转移创造条件[13]。此外,原位肿瘤通过分泌细胞因子或外泌体等原因使潜在转移部位形成转移前微环境[14],促进了肿瘤的远端转移。

1.3 肿瘤微环境影响抗肿瘤治疗疗效

对于抗肿瘤治疗而言,TME的存在为实现有效的治疗提供了生物和物理障碍。TME中不成熟的脉管系统、高间质液体压力以及丰富的细胞外基质等为肿瘤细胞构筑了高密度基质屏障,限制抗肿瘤药物对肿瘤细胞的浸润[15]。同时,免疫抑制微环境的形成是刺激免疫细胞的癌症疗法疗效有限的重要原因,其中肿瘤相关成纤维细胞也介导肿瘤细胞的治疗抵抗[16]。TME中充斥的肿瘤相关成纤维细胞、肿瘤相关巨噬细胞、免疫细胞、血管形成状态及乏氧状态均可在肿瘤耐药中发挥潜在作用[17]。由此可见,TME本身和其效应分子及信号通路可能成为肿瘤治疗的潜在靶点,重塑TME对延缓疾病进展、提高治疗疗效有巨大潜力。

2 正虚毒结与肿瘤微环境的相关性

癌毒病机理论认为肿瘤是一种全身属虚、局部属实的虚实夹杂性疾病,其病机可归纳为正虚毒结。肿瘤的发生是在多种复杂因素作用下,出现脏腑经络功能失调、气血津液运行失常,导致癌毒形成并留结于机体某一部位,体内热、瘀、痰、湿等夹杂,机体平衡状态被打破,形成有利于恶性肿瘤发生、发展和转移的机体内环境,这与TME的认识有相通之处[18],TME是炎症、低氧、酸性、间质高压、免疫抑制的复杂内环境。

2.1 热毒与炎性微环境

炎性微环境促使恶性肿瘤发生发展的过程及其复杂的分子机制是研究的热点话题。大量的细胞因子、生长因子及趋化因子等炎性介质充斥构成炎性微环境,并通过相应的信号传导通路促进肿瘤的增殖、侵袭、转移及血管生成,同时降低机体对放化疗的敏感性[19]。

中医认为炎性反应往往与热邪表象相似,根据癌毒病机理论可以推测,中医“癌毒”学说中的热毒与TME中存在的炎性介质属于中西医理论对肿瘤发生发展过程中病理产物的不同理解,癌毒日久化热或直接与热邪交结形成热毒,表现出炎热、升腾、活动性强的病理特点与炎性微环境相似,对肿瘤炎性微环境的反应机制分析可能是对“热毒”的重要微观阐述[20]。

2.2 瘀毒与缺氧微环境

实体肿瘤细胞需要高代谢水平来维持无限增殖能力和失控性生长状态,这会消耗大量氧气,导致内部供血不足,引起TME乏氧,形成缺氧微环境[21]。缺氧微环境作为TME的重要组成部分,在调控机体固有免疫功能的同时影响着肿瘤的代谢水平、新生血管密度、侵袭转移能力等。

中医学认为“血瘀”的病理生理本质是氧供障碍,癌毒病机理论在此基础上认为癌毒蓄结不解,与瘀血互结,瘀中有毒,毒中有瘀,是恶性肿瘤患者普遍存在的病理状态。恶性肿瘤患者血液流变学的改变主要是浓、黏、聚、集的高黏滞血症状态,瘀毒内阻,脉络不畅,气血不行,导致肿瘤局部微循环障碍,从而构成缺氧微环境[22]。

2.3 痰毒与酸性微环境

肿瘤组织通过无氧糖酵解所产生的代谢产物乳酸与呼吸作用产生的CO2共同构成TME的酸化。肿瘤的酸性微环境在肿瘤逃避免疫监视、促进肿瘤侵袭与转移、诱导自噬、诱导肿瘤放化疗抗性等方面发挥着重要作用[23]。

痰浊是津液代谢异常导致的病理产物,与癌毒胶着形成痰毒。中医学将酸性产物或其他异常细胞间质成分的大量累积都归入“痰浊”的范畴[24],故痰毒和酸性微环境存在相似之处。

2.4 虚毒与免疫微环境

大量证据证明,肿瘤组织处于免疫抑制环境中,浸润的免疫效应细胞表现为不同程度的免疫功能低下,甚至是严重缺陷[25]。肿瘤细胞通过免疫系统自身的负反馈机制建立起免疫抑制网络,其构成的免疫微环境对肿瘤细胞的影响不容忽视[26]。

中医医家很早就认识到“正气亏虚”,即现代医学的免疫抑制,是肿瘤发生发展和转移的基本病机。癌毒病机理论认为虚毒与免疫微环境密切相关,正气亏虚,免疫力低下,免疫监视功能降低,或癌毒亢盛,邪盛正衰,表现为免疫抑制,肿瘤细胞逃避免疫系统监视从而实现增殖和转移。

3 扶正解毒法对肿瘤微环境的重塑作用

癌病以正虚为本,热、瘀、痰、毒为标。根据虚则补之,实则泻之的原则,中医辨治恶性肿瘤的方法主要分为四类:清热解毒法、行瘀解毒法、化痰解毒法、扶正培本法,以扶正解毒法为总纲。扶正解毒法具有多靶点调控TME的功能,通过对TME的重塑作用,抑制肿瘤细胞的增殖、侵袭和迁移能力,体现出中医药辨治恶性肿瘤的精准用药优势。

3.1 清热解毒法重塑炎性微环境

国医大师周仲瑛教授认为,热邪和癌毒互结是导致癌症发生发展的关键,针对“热毒”病机所设的清热解毒法应贯穿治疗的始终[27]。清热解毒法代表药物包括半枝莲、白花蛇舌草、重楼、漏芦、天葵子、山豆根等。

清热解毒药通过调节炎性介质释放和炎性信号传导重塑炎性微环境,从而发挥抗炎、抗肿瘤作用[28-29]。叶仲昊等[30]研究发现,以半枝莲、白花蛇舌草为君药的消癌解毒方对肝癌大鼠肝脏组织的炎性相关通路影响尤为显著。赵元辰等[31]研究发现,肺瘤平膏含药血清对炎性共培养环境中的LL/2-luc-M38细胞中磷脂酰肌醇3-激酶、核因子κB mRNA与蛋白表达及蛋白激酶B mRNA表达有抑制作用。通过对炎性介质肿瘤坏死因子-α靶点相关的中药小分子化合物归纳得出以清热解毒药为主,进一步佐证了清热解毒法对肿瘤炎性微环境的重塑作用[32-33]。

3.2 行瘀解毒法重塑缺氧微环境

气滞血瘀、癌毒内结导致肿瘤局部微循环障碍而形成缺氧微环境,行瘀解毒法通过改善TME乏氧缺血的状态,抑制肿瘤细胞的增殖和转移。常见的行瘀解毒中药包括石打穿、半枝莲、三棱、莪术、桃仁等。气行则血行,行瘀解毒法常佐以益气健脾之品以求祛瘀生新。

潘谊等[34]研究发现,毒痰瘀脾虚方含药血清通过抑制血管内皮生长因子的表达抗肿瘤血管生成,从而改善肿瘤缺氧微环境。朱纪烨[35]通过细胞实验发现,补阳还五汤能上调p53基因的表达来改善肺癌A549缺氧微环境。孙予祥[36]观察解毒活血方对结肠癌裸鼠模型血管生成影响及对STAT3靶向干预作用,结果提示解毒活血方可通过抑制STAT3活化,发挥其抗肿瘤血管生成作用,进一步影响缺氧微环境。

3.3 化痰解毒法重塑酸性微环境

痰毒与酸性微环境存在着相似性,临床上可采用化痰解毒法重塑肿瘤酸性微环境,以发挥抗肿瘤作用。临床常见的化痰解毒中药如山慈菇、猫爪草、泽漆、天南星、白芥子等。

实验研究表明,山慈菇、猫爪草、泽漆等的有效成分β-谷甾醇、豆甾醇可降低乳腺癌细胞微环境中的乳酸浓度,改善酸性微环境[37]。消痰散结方的实验和临床研究发现,通过清除痰浊的治疗方式,可以减少TME诱导的病理后果,这可能与重塑酸性微环境有关[38]。

3.4 扶正固本法重塑免疫微环境

中医调节免疫功能、重塑免疫微环境应以扶正固本为主。临证时根据正气损伤的具体部位、侧重点、程度的不同,以气血阴阳为纲,脏腑经络为目,分别予以益气、养阴、补气、温阳的治法。

任凤梅等[39]研究发现,薯蓣丸可调控M1/M2型肿瘤相关巨噬细胞极化,改善大肠癌TME中的免疫抑制状态,发挥抑制结肠癌原位移植瘤生长的作用。马旺博等[40]发现参芪扶正注射液能增加肿瘤组织里活化CD4+T细胞的数量,促进CD4+T细胞的糖酵解,表明参芪扶正注射液能够调节机体的免疫功能。WANG CC等[41]研究发现,淫羊藿多糖可提高Lewis肺癌荷瘤小鼠CD4+T细胞的水平,通过调节宿主免疫系统功能达到缩小瘤体的目的。

4 结语

癌病总属本虚标实之证,正气亏虚为本,热、瘀、痰、毒内结为标。运用扶正解毒法重塑肿瘤局部微环境和调节机体整体内环境,恢复阴阳平衡的稳定状态,是防治肿瘤复发及转移的重要策略之一。临证治疗时,当根据患者“正虚”和“毒结”的轻重缓急分清主次,适当兼顾,并辨别复合病机的性质有所侧重,虚实同治。

中医药干预TME发挥抗肿瘤作用主要以中药复方为主,复方作用机制研究相对困难,可对扶正解毒大法中的组分或单体中药进行研究,以探索中医药对TME的精准作用。本文立足于TME的重塑探索扶正解毒法治疗肿瘤的机制,为中医肿瘤学现代化提供更多思路,将在后续研究检验其理论价值。