MDSC在結(jié)直腸癌微環(huán)境脾虛本質(zhì)形成中的作用探析

易志勇，范 欽，孫學(xué)剛

(中國(guó)南方醫(yī)科大學(xué)，廣州 510515)

MDSC在結(jié)直腸癌微環(huán)境脾虛本質(zhì)形成中的作用探析

易志勇，范 欽，孫學(xué)剛Δ

(中國(guó)南方醫(yī)科大學(xué)，廣州 510515)

結(jié)直腸癌腫瘤微環(huán)境是結(jié)直腸癌發(fā)生和復(fù)發(fā)的必要物質(zhì)基礎(chǔ)，脾虛是該微環(huán)境形成的關(guān)鍵病機(jī)。MDSC是腫瘤復(fù)發(fā)微環(huán)境形成中至關(guān)重要的細(xì)胞群，在脾、癌旁組織和淋巴結(jié)的聚集形成脾虛正氣不足的免疫微環(huán)境。MDSC可能是結(jié)直腸癌脾虛微環(huán)境的關(guān)鍵靶標(biāo)，可能也是健脾中藥改善結(jié)直腸癌微環(huán)境的作用靶點(diǎn)之一。

結(jié)直腸癌;脾虛;腫瘤微環(huán)境;髓源抑制細(xì)胞

結(jié)直腸癌是世界范圍內(nèi)發(fā)病和死亡的重要原因之一，每年大約850000人發(fā)病，500000人死亡，居世界惡性腫瘤發(fā)病和致死的第三、四位［1］。2005年我國(guó)結(jié)直腸癌發(fā)病數(shù)和死亡數(shù)分別達(dá)172000和99000，已超過(guò)美國(guó)［2］。中醫(yī)學(xué)認(rèn)為，脾虛是腸癌最重要的病機(jī)特征［3］。《醫(yī)宗必讀》云:“積之成也，正氣不足，而后邪氣踞之?！币虼?，深入研究腸癌的脾虛病機(jī)本質(zhì)特征，將為從脾論治結(jié)直腸癌奠定基礎(chǔ)。

1 脾虛是結(jié)直腸癌復(fù)發(fā)腫瘤微環(huán)境形成的關(guān)鍵病機(jī)

在腫瘤細(xì)胞與與免疫系統(tǒng)的較量中，腫瘤細(xì)胞是存活還是被抑制取決于腫瘤微環(huán)境［4］。腫瘤微環(huán)境是指在腫瘤生長(zhǎng)過(guò)程中，由腫瘤細(xì)胞、基質(zhì)細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)等共同構(gòu)成的局部穩(wěn)態(tài)環(huán)境，該微環(huán)境主要表現(xiàn)為低氧、低pH、炎癥、血管生成因子優(yōu)勢(shì)和免疫抑制等［5］，為腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、侵襲和轉(zhuǎn)移等提供了必要的物質(zhì)基礎(chǔ)。

在結(jié)直腸癌發(fā)生和發(fā)展過(guò)程中，轉(zhuǎn)化上皮細(xì)胞和基質(zhì)細(xì)胞的相互作用誘導(dǎo)正常環(huán)境向支持腫瘤生長(zhǎng)和擴(kuò)散的微環(huán)境轉(zhuǎn)化，腫瘤微環(huán)境與免疫細(xì)胞功能障礙及大面積浸潤(rùn)相關(guān)。腫瘤浸潤(rùn)細(xì)胞主要包括腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞、髓源抑制細(xì)胞(myeloid-derived suppressor cells，MDSCs)、CD4+T細(xì)胞、CD8+T細(xì)胞、CD4+調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Tregs)、間質(zhì)干細(xì)胞、癌相關(guān)成纖維細(xì)胞、內(nèi)皮祖細(xì)胞、肥大細(xì)胞和血小板。這些細(xì)胞能夠維持腫瘤相關(guān)的炎癥、血管生成和免疫抑制，轉(zhuǎn)而促進(jìn)結(jié)直腸癌生長(zhǎng)、血管生成和轉(zhuǎn)移。

脾虛則腸癌“留著于脈，稽留而不去，息而成積”，是大腸癌的“病復(fù)”(復(fù)發(fā))和“傳舍”(轉(zhuǎn)移)的病機(jī)主線［6］，脾虛夾雜則是大腸癌的主要證型［7］。多項(xiàng)臨床研究表明，健脾益氣復(fù)方有抗大腸癌復(fù)發(fā)的作用［8］，為結(jié)直腸癌復(fù)發(fā)從脾論治提供了線索。如前所述，脾虛是結(jié)直腸癌復(fù)發(fā)的主要病機(jī)，加之手術(shù)創(chuàng)傷、放化療損傷等，在結(jié)直腸癌患者多會(huì)出現(xiàn)自然殺傷細(xì)胞(natural killer，NK)、CD3+、CD8+下降，CD4+/CD8+比值上升，IFN-γ 降低等［5］，相當(dāng)于中醫(yī)的“正氣虛損”。

此前研究表明，脾虛動(dòng)物胸腺、脾臟和淋巴結(jié)重量降低，T淋巴細(xì)胞增殖分化功能下降［9］;脾虛證患者細(xì)胞免疫功能降低，免疫調(diào)節(jié)機(jī)制紊亂，免疫抑制占優(yōu)勢(shì)，消化道局部免疫功能低下［10］。由此我們可以看到，脾虛的正氣虛損與結(jié)直腸癌微環(huán)境的免疫抑制之間存在著交叉點(diǎn)，而這也正是結(jié)直腸癌微環(huán)境與脾虛相關(guān)性研究的切入點(diǎn)。

2 MSDCs在結(jié)直腸癌復(fù)發(fā)微環(huán)境形成中扮演重要角色

MDSCs是未成熟骨髓細(xì)胞分化成熟受阻而形成的一群異質(zhì)細(xì)胞，小鼠的MDSCs特征性地表達(dá)髓細(xì)胞系分化抗原GR1和CD11b，在人標(biāo)記為CD33+人白細(xì)胞抗原(human leucocyte antigen，HLA)-DR-細(xì)胞。GR1+CD11b+MDSC在骨髓中占有核細(xì)胞20% ～30%，包括成熟粒細(xì)胞、單核細(xì)胞及各種未成熟的髓系細(xì)胞。正常情況下，MDSC主要存在于骨髓造血細(xì)胞中，感染和應(yīng)激反應(yīng)等均可在小鼠體內(nèi)誘導(dǎo)該細(xì)胞亞群產(chǎn)生，而腫瘤細(xì)胞則會(huì)通過(guò)釋放細(xì)胞因子、生長(zhǎng)因子和趨化因子等腫瘤源性因子誘導(dǎo)骨髓造血干細(xì)胞不斷分化發(fā)育成MDSC，并抑制其向成熟的髓系細(xì)胞分化，維持其免疫負(fù)向調(diào)控作用，并長(zhǎng)期保持在脾臟、淋巴結(jié)和其他組織中［11］。MDSC是腫瘤復(fù)發(fā)微環(huán)境形成中至關(guān)重要的細(xì)胞。一方面，MDSC能夠直接誘導(dǎo)腫瘤血管形成參與腫瘤復(fù)發(fā);另一方面，MDSC能分泌TGF-β、一氧化氮和精氨酸酶1等促進(jìn)T細(xì)胞凋亡，抑制T細(xì)胞增殖活化而發(fā)揮間接作用。由此可知，MDSC是腫瘤復(fù)發(fā)微環(huán)境形成中的重要細(xì)胞群，在脾、癌旁組織和淋巴結(jié)的聚集形成脾虛正氣不足的免疫抑制微環(huán)境，這個(gè)微環(huán)境可以馴化許多免疫細(xì)胞，如樹(shù)突狀細(xì)胞、T細(xì)胞、NK細(xì)胞等，以促進(jìn)腫瘤自身的增生而非殺傷作用。

MDSCs參與結(jié)直腸癌復(fù)發(fā)的方式主要有以下幾個(gè)方面:(1)分泌VEGF、血小板源性生長(zhǎng)因子和堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子等參與腫瘤血管形成;(2)MDSCs表達(dá)高水平的ARG1，ARG1可以分解環(huán)境中存在的T細(xì)胞活化所必需的氨基酸—精氨酸，從而導(dǎo)致 CD4+和 CD8+T細(xì)胞活化受阻;誘導(dǎo)CD3ζ鏈降解肽酶的活化，下調(diào)CD3ζ鏈，導(dǎo)致CD4+和CD8+T細(xì)胞活化信號(hào)不能遞呈;控制成熟髓樣DC生成，抑制T細(xì)胞和NK細(xì)胞的增殖、細(xì)胞因子分泌和細(xì)胞毒作用，提高Treg細(xì)胞的產(chǎn)生;(3)MDSC能夠生成結(jié)直腸癌干細(xì)胞壁龕保存其增殖潛力，保護(hù)其耐受抗癌制劑，并通過(guò)誘導(dǎo)TGF-β、VEGF和IL-6誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞擴(kuò)增;(4)MDSCs分泌Th2型細(xì)胞因子IL-10和TGF-β，降低淋巴細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用［12］。

3 健脾中藥調(diào)節(jié)結(jié)直腸癌微環(huán)境

來(lái)源于腫瘤細(xì)胞和免疫細(xì)胞的細(xì)胞因子，特別是白細(xì)胞介素4(interleukin 4，IL-4)、IL-6、IL-10和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β(transforming growth factor β，TGF-β)，形成一個(gè)促進(jìn) CD4+細(xì)胞從輔助 T細(xì)胞(T helper，Th1)向Th2漂移的微環(huán)境。鼠大腸癌模型表現(xiàn)為Th1向Th2漂移，疏肝健脾能夠使T細(xì)胞產(chǎn)生 IFN-γ、IL-2 逆轉(zhuǎn)向 T2 的漂移［13］。

參苓白術(shù)散是健脾經(jīng)典方劑，能在一定程度上改善大腸癌術(shù)后脾虛證，與其提高CD8+比例、降低CD4+/CD8+比值、增加 NK 細(xì)胞數(shù)量有關(guān)［14］。我們此前的初步研究表明，參苓白術(shù)散能夠減少結(jié)直腸癌病人MDSC細(xì)胞數(shù)量和ARG1表達(dá)，延緩結(jié)直腸癌的復(fù)發(fā)。健脾為主中藥聯(lián)合化療可改善大腸癌術(shù)后患者免疫低下和高凝狀態(tài)［15］。此外有研究表明，健脾益氣法能調(diào)節(jié)機(jī)體的細(xì)胞免疫，如提高T細(xì)胞轉(zhuǎn)化率、NK細(xì)胞的活性及單核巨噬細(xì)胞的吞噬能力［16］。張潔古云:“壯人無(wú)積，虛人則有之……故治積者，當(dāng)先養(yǎng)正，則積自除?！鄙鲜鲅芯勘砻?，健脾是防治結(jié)直腸癌的大法，也表明健脾能夠改善結(jié)直腸癌微環(huán)境，從反證的角度表明結(jié)直腸癌的脾虛本質(zhì)。

4 調(diào)控MDSCs等腫瘤浸潤(rùn)細(xì)胞可能是健脾中藥研究的新靶標(biāo)

《內(nèi)外傷辨惑論》說(shuō):“夫元?dú)?、谷氣、榮氣、清氣、衛(wèi)氣、生發(fā)諸陽(yáng)上升之氣，此六者，皆飲食入胃，谷氣上行，胃氣之異名，其實(shí)一也?！逼⑻搫t元?dú)?、清氣和谷氣所生之正氣不足，亦不利于邪氣的祛除?7］。因此，脾虛產(chǎn)生適宜的腫瘤微環(huán)境是腫瘤發(fā)生和進(jìn)展的土壤，循環(huán)腫瘤細(xì)胞、休眠細(xì)胞和微轉(zhuǎn)移灶則成為腫瘤復(fù)發(fā)的種子，腫瘤微環(huán)境與腫瘤細(xì)胞的相互作用使微轉(zhuǎn)移灶成為抗原特異性T細(xì)胞不能到達(dá)的免疫赦免樣區(qū)域，其本質(zhì)是脾虛，其主要機(jī)制是包括MDSCs在內(nèi)的腫瘤浸潤(rùn)細(xì)胞產(chǎn)生的免疫抑制狀態(tài)［5］。

目前化療是結(jié)直腸癌術(shù)后最常用的輔助療法，然而化療具有免疫抑制效應(yīng)，如環(huán)磷酰胺和甲氨蝶呤損害外周T細(xì)胞的增殖和效應(yīng)功能，還可使腫瘤特異殺傷細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞增殖降低;細(xì)胞毒性藥物殺滅腫瘤細(xì)胞時(shí)也通過(guò)誘導(dǎo)免疫耐受降低腫瘤細(xì)胞的凋亡，免疫耐受成為惡性細(xì)胞逃避免疫監(jiān)控的重要原因。研究報(bào)道，即使化療有效率高達(dá)80%也不一定能夠延長(zhǎng)患者的生存時(shí)間，主要原因?yàn)槊庖咭种贫a(chǎn)生的免疫耐受［18］。如前所述，這種免疫抑制本質(zhì)是脾虛，因此以健脾作為結(jié)直腸癌術(shù)后的主要治則，并研究其對(duì)MDSCs等腫瘤浸潤(rùn)細(xì)胞的調(diào)控作用，為健脾中藥的藥理機(jī)制提供了新靶標(biāo)。

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Discussion on Effects of MDSC in the pathogenesis of Spleen-deficiency of Colorectal Cancer

YI Zhi-yong，F(xiàn)AN Qin，SUN Xue-gangΔ
(School of Traditional Chinese Medicine，Southern Medical University，Guangzhou 510515，China)

Microenvironment of colorectal cancer(CRC)is the key basis for CRC formation and recurrence.“Spleen deficiency”is the major pathogenesis of the tumor microenvironment.The accumulation of myeloid-derived suppressor cells(MDSC)in spleen，paraneoplastic tissues and lymphonodi brings about the immunosuppressive CRC microenvironment of“spleen deficiency”.MDSC might be the key target of essence of“spleen deficiency”and be the important targets for spleen-nourishing herbs to ameliorate CRC microenvironment.

Colorectal cancer;Spleen deficiency;Tumor microenvironment;Myeloid-derived suppressor cells

R223.1+1

A

1006-3250(2013)02-0204-02

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(81273621;81173616)

易志勇(1985-)，男，湖北公安人，在讀碩士，從事中醫(yī)藥防治結(jié)直腸癌的機(jī)理研究。

△通訊作者:孫學(xué)剛(1970-)，男，山東鄒平人，醫(yī)學(xué)博士，教授，博士研究生導(dǎo)師，從事中醫(yī)藥防治炎癥與結(jié)直腸癌的機(jī)理研究，Tel:13632102936;Email:sxg_smu@126.com。

2012-11-07