中藥多糖對腫瘤微環(huán)境的作用

申力

1.黑龍江中醫(yī)藥大學(xué) 哈爾濱 150040 2.中國中醫(yī)科學(xué)院中醫(yī)基礎(chǔ)理論研究所

腫瘤微環(huán)境（tumor microenvironment，TME）[1-2]，維持著腫瘤細(xì)胞周圍的低氧、低營養(yǎng)、低PH值[3]，由癌細(xì)胞、細(xì)胞外基質(zhì)、周圍血管、其他非惡性腫瘤細(xì)胞和相關(guān)信號因子等組成。這種微環(huán)境與細(xì)胞之間相互作用，可促進(jìn)癌細(xì)胞生長和遷移[4]。研究表明，惡性腫瘤進(jìn)展和轉(zhuǎn)移不依賴于癌細(xì)胞自主機(jī)制，而是受TME調(diào)控[5]，實體瘤細(xì)胞的生長可影響鄰近細(xì)胞行為[6]，TME中包含的多種免疫細(xì)胞、生長因子、成纖維細(xì)胞等可作為化學(xué)引導(dǎo)物刺激其他細(xì)胞遷移進(jìn)入TME[7]；低氧、酸性環(huán)境以及對免疫細(xì)胞的抑制，可形成免疫逃逸[8]，使癌細(xì)胞獲得耐藥性[9]；缺氧環(huán)境刺激血管畸形生長、改變基質(zhì)結(jié)構(gòu)，幫助腫瘤增殖和遷移[10]。目前，改善TME的治療手段已經(jīng)在增強(qiáng)藥物遞送和抗癌方面顯示出相當(dāng)潛力[2]。

中藥多糖是由醛糖或酮糖通過糖苷鍵連接形成的天然大分子化合物，存在于一切細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)中，參與細(xì)胞的各種活動[11]，具有抗炎、抗氧化、抗腫瘤、免疫調(diào)節(jié)等功能[12]。研究發(fā)現(xiàn)，具有抗腫瘤活性的多糖主要來自動物多糖、植物多糖和微生物多糖。如蜈蚣多糖、黃芪多糖、靈芝多糖等[13]，除直接殺傷腫瘤細(xì)胞外，還可通過調(diào)節(jié)免疫、增效減毒等方式發(fā)揮抗腫瘤作用。近年來，中藥多糖對腫瘤微環(huán)境的改善越來越受到重視。本文通過在中國知網(wǎng)（China National Knowledge Infrastructure,CNKI）、萬方、維普、Pubmed、Web of Science數(shù)據(jù)庫中輸入關(guān)鍵詞“中藥多糖（Chinese medicine polysaccharide）”“腫瘤微環(huán)境（tumor microenvironment）”，檢索并對文獻(xiàn)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，探討中藥多糖對TME的影響以及調(diào)節(jié)方式，以期為相關(guān)藥物的研發(fā)和惡性腫瘤的治療提供思路。

1 直接殺傷癌細(xì)胞

癌細(xì)胞是TME的重要組成部分，惡性腫瘤釋放多種信號因子，促使TME形成。惡性腫瘤的兩大標(biāo)志是腫瘤不受控制的增殖能力與抵抗細(xì)胞死亡的能力，研究表明，可調(diào)控的程序性死亡——壞死性凋亡，與腫瘤發(fā)生發(fā)展關(guān)系密切，在腫瘤細(xì)胞發(fā)生發(fā)展的過程中，壞死性凋亡常常受到抑制[14]。目前認(rèn)為細(xì)胞凋亡主要通過兩條途徑，即死亡受體途徑（外源性途徑）和線粒體途徑(內(nèi)源性途徑)，而誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡主要依賴于后者。抑癌基因是一類能夠抑制細(xì)胞過度生長增殖、調(diào)控和遏制腫瘤形成的基因，目前已發(fā)現(xiàn)10余種。P53是最常見的突變腫瘤抑制因子，目前已知其與調(diào)節(jié)增殖、衰老和凋亡的轉(zhuǎn)錄因子有關(guān)，突變的P53基因，足以引起至少一半的常見癌癥[15-16]。中藥多糖可直接影響惡性腫瘤的生長，改變其生物膜細(xì)胞特性，影響細(xì)胞內(nèi)信號傳導(dǎo)途徑、抗自由基，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡，調(diào)控相關(guān)基因表達(dá)[16]。體外實驗結(jié)果表明，中藥多糖可抑制多種人癌細(xì)胞系增殖，包括胃癌、腸癌、食管癌、肺癌、乳腺癌、黑色素瘤等，停滯腫瘤細(xì)胞周期，誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡或阻礙其分化[17-20]。褐藻多糖、黑芝麻多糖、富硒靈芝多糖、當(dāng)歸多糖、紅花多糖等可通過下調(diào)survivin表達(dá)、調(diào)節(jié)Caspase蛋白酶活性、調(diào)節(jié)B淋巴細(xì)胞瘤-2基因（B-cell lymphoma-2，Bcl-2）和 Bax表達(dá)、調(diào)控抑癌基因 P53途徑、激活線粒體途徑等方式，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡[18]。

2 活化免疫細(xì)胞

在TME中，癌細(xì)胞釋放信號因子，對相關(guān)免疫細(xì)胞產(chǎn)生抑制作用[19]，獲得免疫逃逸而增殖的癌細(xì)胞又可促進(jìn)TME，形成惡性循環(huán)。巨噬細(xì)胞受癌細(xì)胞“劫持”，由具有抗腫瘤活性的 M1亞型向支持癌細(xì)胞的M2亞型分化[20-22]，高比例的免疫抑制性巨噬細(xì)胞及其細(xì)胞因子，還可誘使淋巴細(xì)胞向腫瘤保護(hù)性亞型分化[21-23]；癌細(xì)胞通過免疫檢查點(diǎn)干擾自然殺傷細(xì)胞(natural killer cell，NK)受體和配體的識別結(jié)合[22-25]，并抑制淋巴細(xì)胞功能，促進(jìn)其凋亡[23]，降低淋巴細(xì)胞對腫瘤的浸潤，致使相應(yīng)的免疫治療失敗[24]；腫瘤組織中浸潤的樹突狀細(xì)胞（dendritic cell，DC）多不成熟，所分泌的免疫抑制性細(xì)胞因子，有助于癌細(xì)胞免疫逃逸[25]。中藥多糖可激活免疫細(xì)胞，逆轉(zhuǎn)TME免疫逃逸[26]。

2.1 巨噬細(xì)胞 黨參多糖、商陸多糖[27]等，可通過與Toll樣受體(toll-like receptors，TLRs)結(jié)合，恢復(fù)巨噬細(xì)胞的吞噬功能。TLRs/MAPK/NF-κB通路是影響調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞免疫作用的重要途徑，中藥多糖與TLRs特異性結(jié)合后，激活絲裂素活化蛋白激酶（mitogenactivated protein kinase，MAPKs）和核因子 κ-輕鏈增強(qiáng)子激活的 B 細(xì)胞（nuclear factor κ-light-chain-enhancer of activated B Cells，NF-κB），可釋放多種細(xì)胞因子調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞，激活先天性免疫及適應(yīng)性免疫，殺傷癌細(xì)胞[28]。

2.2 自然殺傷細(xì)胞 枸杞多糖[29]、猴頭多糖、牛膝多糖等可提高NK細(xì)胞活性，刺激NK細(xì)胞增殖，并提高其他免疫細(xì)胞抗癌效應(yīng)，靈芝多糖能通過整合素消除黑色素瘤細(xì)胞和纖維原之間的黏附，打破癌細(xì)胞對NK細(xì)胞的免疫壁壘[30]。

2.3 淋巴細(xì)胞 柴胡果膠多糖[31]、仙茅多糖、當(dāng)歸多糖[32]等能促進(jìn)淋巴細(xì)胞有絲分裂、增殖、成熟，活化T、B細(xì)胞，提高細(xì)胞、體液免疫功能[33-34]。云芝多糖可刺激人外周淋巴細(xì)胞從G1期進(jìn)入S期，明顯增加CD4+細(xì)胞，升高CD4+/CD8+比值[34]。云芝多糖治療由腫瘤或藥物所致的T細(xì)胞功能下降，已廣泛應(yīng)用于日本[35]。

2.4 DC細(xì)胞 豬苓多糖、茯苓多糖、當(dāng)歸多糖等可通過誘導(dǎo)DC細(xì)胞成熟、分化，使之發(fā)揮抗原呈遞功能，與T細(xì)胞和B細(xì)胞結(jié)合，激活NK細(xì)胞，上調(diào)腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、白細(xì)胞介素-1β（Interleukin-1β，IL-1β）等細(xì)胞因子，逆轉(zhuǎn)腫瘤細(xì)胞的免疫抑制環(huán)境[36-38]。

3 抑制腫瘤增殖和轉(zhuǎn)移

3.1 調(diào)節(jié)炎癥介質(zhì) 炎癥和炎性調(diào)節(jié)分子在TME形成中發(fā)揮重要作用，與癌細(xì)胞的上皮間質(zhì)樣轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal transition,EMT）關(guān)系密切。惡性腫瘤可以改變某些炎癥細(xì)胞類型，使其從抑制轉(zhuǎn)為促進(jìn)[37]，并釋放信號分子，使受其調(diào)控的多種炎性因子高表達(dá)，激活髓樣來源的抑制性細(xì)胞、腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞，直接抑制相關(guān)免疫細(xì)胞功能，刺激更多免疫抑制性分子的分泌，形成TME惡性循環(huán)[38]。巴戟天多糖、云芝多糖[39]、香菇多糖[40]等均可通過升高TNF-α、IL-2、IL-6水平，降低IL-10水平等方式拮抗腫瘤細(xì)胞對炎癥因子表達(dá)的干擾作用，進(jìn)而增強(qiáng)免疫細(xì)胞功能，逆轉(zhuǎn)TME，抑制癌細(xì)胞生長和轉(zhuǎn)移。

3.2 保護(hù)細(xì)胞外基質(zhì) 細(xì)胞外基質(zhì)（extracellular matrix，ECM）可指導(dǎo)細(xì)胞生長、存活、遷移和分化，并調(diào)節(jié)血管發(fā)育和免疫功能，在TME中，被破壞的ECM發(fā)揮著維持癌細(xì)胞增殖、無限復(fù)制、促進(jìn)腫瘤局部血管增生、幫助腫瘤細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移、逃避生長抑制因子刺激等作用[41-42]。黃芪多糖[42]、紅花多糖[43]、紅豆杉多糖、金鐘柏多糖[44]等可下調(diào)基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloprotinases，MMPs）或上調(diào)金屬蛋白酶組織抑制劑（tissue inhibitor of metalloprotinases，TIMPs）水平，減少腫瘤細(xì)胞對ECM的降解，逆轉(zhuǎn)TME，抑制癌細(xì)胞浸潤、擴(kuò)散和轉(zhuǎn)移。

3.3 調(diào)節(jié)成纖維細(xì)胞 成纖維細(xì)胞主要負(fù)責(zé)ECM的合成，幫助創(chuàng)傷愈合。組織學(xué)研究表明，腫瘤屬于“不愈合的傷口”[45-46]，因而在傷口愈合、生成血管過程中，適應(yīng)性的ECM重塑和上皮增生便有助腫瘤發(fā)展，形成TME[46][47]。癌癥相關(guān)成纖維細(xì)胞（cancer-associated fibroblasts，CAFs）既可分泌多種生長因子，直接刺激腫瘤細(xì)胞生長，還可以通過表達(dá)MMPs增強(qiáng)ECM對腫瘤生長的促進(jìn)作用[48]，并降低細(xì)胞毒性CD8+T細(xì)胞腫瘤的殺傷[49]。研究表明，夏枯草多糖[50]可抑制堿性成纖維細(xì)胞生長因子的表達(dá)，進(jìn)而抑制乳腺癌CAFs的生長和遷移；黃精多糖可選擇性抑制前列腺CAF生長，而不抑制正常成纖維細(xì)胞生長[51]；竹蓀多糖可下調(diào)α-平滑肌肌動蛋白表達(dá)，抑制前列腺癌CAFs功能，逆轉(zhuǎn)TME[52]。

3.4 調(diào)節(jié)血管系統(tǒng) TME中異常的血管系統(tǒng)導(dǎo)致腫瘤低氧、低PH微環(huán)境[53]，靜息血管感受到來自缺氧環(huán)境的血管生成信號，從現(xiàn)有脈管系統(tǒng)生成結(jié)構(gòu)混亂的分支，這些不均勻管腔通常是滲漏的，導(dǎo)致TME中血流、營養(yǎng)及藥物分布不均，反過來又會增加缺氧，促進(jìn)腫瘤發(fā)展[54]，其異常血管的增生與轉(zhuǎn)化生長因子β-纖連蛋白軸增強(qiáng)外周-內(nèi)皮細(xì)胞結(jié)合相關(guān)[55]。云芝多糖、蟲草多糖等能上調(diào)抑制腫瘤血管形成的TNF，當(dāng)歸多糖、黨參多糖、豬苓多糖等可上調(diào)同樣具有抑制作用的干擾素（interferon，IFN），調(diào)節(jié) CAF，進(jìn)而改善TME，抑制癌細(xì)胞生長[56]。

4 討論與總結(jié)

TME的形成有賴于癌細(xì)胞釋放的信號因子對免疫細(xì)胞、正常組織細(xì)胞的異常刺激，缺氧、低營養(yǎng)、酸性環(huán)境有利于腫瘤細(xì)胞免疫抑制和耐藥性的形成[57-58]。中藥多糖可拮抗腫瘤細(xì)胞釋放的異常信號，改善局部缺氧、低營養(yǎng)、酸性環(huán)境，逆轉(zhuǎn)TME。這種作用體現(xiàn)在3個方面：（1）直接殺傷癌細(xì)胞，調(diào)控基因表達(dá)，阻斷增殖分化，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡；（2）活化免疫細(xì)胞，解除腫瘤細(xì)胞對巨噬細(xì)胞、NK細(xì)胞、T細(xì)胞、B細(xì)胞、DC細(xì)胞的抑制，恢復(fù)免疫系統(tǒng)功能，識別和清除癌細(xì)胞；（3）阻斷腫瘤細(xì)胞發(fā)展和遷移途徑，通過調(diào)節(jié)TIMPs、MMPs、TNF、IFN 等表達(dá)水平，抑制 CAFs活性，進(jìn)而修復(fù)ECM、糾正腫瘤組織內(nèi)血管混亂生長，破壞TME形成的條件。中藥多糖的作用往往體現(xiàn)于多方面，除直接殺傷外，還可同時從不同角度修正TME。如海帶多糖可同時增加IL-2、TNF-α水平、降低VEGF水平[58]，龍葵多糖可上調(diào)TNF-α、IFN-γ和IL-4水平，活化T細(xì)胞、NK細(xì)胞、巨噬細(xì)胞[59]。

中藥多糖抑制TME的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在3個方面：（1）多糖廣泛存在于動、植物及微生物中，來源充足，成分較安全；（2）多糖作用靶點(diǎn)多而全面，可通過多種途徑抑制TME形成和發(fā)展；（3）除單一中藥多糖外，在中醫(yī)理論指導(dǎo)下，中藥復(fù)方中的多糖以及其中不同的應(yīng)用可能對TME具有更佳的抑制作用。

然而，由于多糖組分中單糖的種類繁多，連接形式千差萬別，導(dǎo)致多糖結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜，生物活性多樣，構(gòu)效關(guān)系沒有固定規(guī)律，因此給研究帶來了一定困難。目前認(rèn)為其活性與分子結(jié)構(gòu)、溶解度、粘度、分子量等相關(guān)，中藥多糖在細(xì)胞表面可能存在特定的結(jié)合受體。當(dāng)前研究中藥多糖對TME的影響存在以下6個問題：（1）多項研究表明中藥多糖具有抗腫瘤療效，但是對具體作用通路和機(jī)制的研究仍顯不足，對不同抑癌基因的調(diào)控仍待研究；（2）中藥多糖如何影響TME中巨噬細(xì)胞的分化，在T、B細(xì)胞分化和細(xì)胞間相互影響中的作用機(jī)制，對免疫檢查點(diǎn)PD-1/PD-L1（programmed death 1，PD-1/PD-1 ligand，PD-L1）的作用方面仍缺乏相關(guān)研究，需要實驗數(shù)據(jù)支持；（3）誘導(dǎo)DC細(xì)胞增殖成熟可能是通過促進(jìn)有絲分裂實現(xiàn)，但其具體機(jī)制仍待進(jìn)一步驗證；（4）中藥多糖對TME中免疫細(xì)胞以及相關(guān)信號因子的調(diào)節(jié)方面多為動物實驗，欠缺臨床研究資料；（5）多糖分離提純較困難，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不易控制；（6）不同種類中藥多糖對TME作用有所不同，對中藥多糖的共同特性研究或按作用機(jī)制的分類仍未明確。

中藥多糖在抑制癌細(xì)胞增殖、阻斷相關(guān)基因表達(dá)途徑、恢復(fù)免疫系統(tǒng)功能、遏制癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移方面發(fā)揮著重要作用。隨著現(xiàn)代分子生物學(xué)發(fā)展和中藥多糖作用機(jī)制研究的深入，借助先進(jìn)技術(shù)對多糖進(jìn)行研究和開發(fā)，具有廣闊前景。天然提純或人工合成更加高效低毒的中藥多糖有望在抗腫瘤治療中取得更佳效果，推動醫(yī)學(xué)理論和臨床發(fā)展。