基于有氧糖酵解的破血藥化瘀散結(jié)抗腫瘤及腫瘤轉(zhuǎn)移的分子基礎(chǔ)探討

徐方名，倪文婷，王愛云，陸茵，陳文星

(1.南京中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，江蘇 南京 210023;2.江蘇省中藥藥效與安全性評價重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210023)

1 破血藥影響腫瘤發(fā)生發(fā)展的爭議

癌癥已成為影響人類健康的第一大威脅，運(yùn)用傳統(tǒng)中醫(yī)藥治療腫瘤一直是臨床不可或缺的一部分。其中，活血化瘀藥臨床抗腫瘤的應(yīng)用較廣，其效果得到肯定，但也一直存在爭論[1-2]，特別是對破血藥治療腫瘤的爭議更大。盡管基礎(chǔ)研究顯示，莪術(shù)[3]、水蛭[4]和斑蝥[5]等破血藥及其成分有明顯的抗腫瘤作用，但也有觀點(diǎn)認(rèn)為破血藥為破血之品，化瘀散結(jié)、效力峻猛，能促使邪毒在脈絡(luò)中隨波逐流而累及他臟——促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移[2]。

1.1 抑制機(jī)體免疫促轉(zhuǎn)移

張俊等通過臨床觀察發(fā)現(xiàn)，施用破血之品如莪術(shù)、三棱、斑蝥等藥物，對腫瘤雖有消堅(jiān)止痛作用，但用之過久或用量過大易導(dǎo)致腫瘤擴(kuò)散或轉(zhuǎn)移[6]。從中醫(yī)理論上分析，破血過度則會耗氣，也就是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中人體的免疫功能，所以陳等認(rèn)為，長期大量的使用破血藥會造成人體免疫功能一定程度的受損，從而進(jìn)一步促進(jìn)腫瘤的轉(zhuǎn)移過程[7]。

1.2 促進(jìn)血管生成促轉(zhuǎn)移

閔亮等在建立高轉(zhuǎn)移人肝癌裸鼠原位移植瘤模型HCCLM3后，運(yùn)用破血藥代表方大黃蟄蟲丸治療后，發(fā)現(xiàn)雖然治療組抑制了原位移植瘤的生長，但促進(jìn)了腫瘤血管生成，進(jìn)而促進(jìn)腫瘤發(fā)生肺轉(zhuǎn)移[8]。

那么，破血藥到底是會促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移還是抗腫瘤轉(zhuǎn)移呢?破血藥化瘀散結(jié)的分子基礎(chǔ)又是什么，對腫瘤生長及轉(zhuǎn)移有決定性嗎?基于以上，本文通過結(jié)合腫瘤的中醫(yī)認(rèn)識及現(xiàn)代腫瘤研究的最新進(jìn)展，分析提出破血藥影響腫瘤生長及轉(zhuǎn)移的可能機(jī)制，為破血藥的進(jìn)一步抗腫瘤深入研究及臨床治療腫瘤應(yīng)用提供依據(jù)。

2 腫瘤的瓦博格效應(yīng)

德國生化和生理學(xué)家Warburg提出的著名的“瓦博格效應(yīng)”(Warburg effect)認(rèn)為：腫瘤細(xì)胞的典型能量代謝特征是在缺氧的微環(huán)境中偏好以有氧糖酵解的方式獲得能量[9-10]。這一觀點(diǎn)在20世紀(jì)六七十年代的腫瘤研究中已經(jīng)提出，但之后由于腫瘤基因突變觀點(diǎn)的出現(xiàn)熱潮而沉寂。直到現(xiàn)在針對有關(guān)癌基因的抗腫瘤策略在多年的臨床研究中陷入困境之后，又重新引起人們的重視，逐漸成為腫瘤研究中的熱點(diǎn)。據(jù)此而形成的抗腫瘤策略：干擾腫瘤細(xì)胞有氧糖酵解的能量代謝方式，破壞腫瘤細(xì)胞適宜的微環(huán)境，可影響腫瘤細(xì)胞的增殖、粘附、運(yùn)動和遷移等生物學(xué)行為，達(dá)到遲滯腫瘤增長或抑制腫瘤轉(zhuǎn)移的目的[11]。

3 血瘀證與腫瘤

中醫(yī)辨證認(rèn)為腫瘤屬于典型的血瘀證，且臨床也發(fā)現(xiàn)腫瘤患者基本都存在血瘀表現(xiàn)，比如舌質(zhì)紫瘀、血液流變性差等。同時，實(shí)體瘤的內(nèi)部也存在瘀血，并且腫瘤組織會阻滯、壓迫周邊血管，形成瘀血。因此，血瘀證基本貫穿整個腫瘤發(fā)生發(fā)展過程，是腫瘤的重要特征之一[12-13]。應(yīng)用活血化瘀藥特別是破血藥，通過化瘀散結(jié)消除嚴(yán)重血瘀治療腫瘤是中醫(yī)臨床抗腫瘤的重要治則[14]。

4 破血藥化瘀散結(jié)促進(jìn)血瘀區(qū)域的能量代謝

現(xiàn)代藥理學(xué)研究認(rèn)為血瘀證整體上主要表現(xiàn)為：血液流變學(xué)異常、微循環(huán)障礙和血流動力學(xué)異常[13]。但從局部看，區(qū)域的長時間瘀血會經(jīng)缺氧誘導(dǎo)而形成增生組織(癥瘕)。而這類增生組織的能量代謝方式與腫瘤組織方式有相似之處，也是以有氧糖酵解模式進(jìn)行(圖1)。破血藥化瘀散結(jié)功效的整體體現(xiàn)是改善全身的血液流變學(xué)、降低血液黏稠度、消除微循環(huán)障礙等，最終達(dá)到消除瘀滯結(jié)塊的作用。這一過程的實(shí)質(zhì)就是局部增生組織的缺血缺氧環(huán)境逐漸得到改善，能量代謝加速，效率提高，從而破壞了增生組織賴以生存的環(huán)境[13]。所以，從能量代謝角度看，破血藥最終效應(yīng)可能是轉(zhuǎn)變瘀血區(qū)域低效的有氧糖酵解模式為高效的氧化磷酸化模式，破壞腫瘤微環(huán)境，進(jìn)而影響細(xì)胞的生物學(xué)行為如粘附、運(yùn)動、遷移等。趙利南等使用活血化瘀法治療大鼠乳腺癌模型時，發(fā)現(xiàn)活血化瘀治法給藥組可以有效抑制乳腺癌糖酵解途徑，抑制腫瘤細(xì)胞生長[15]。

5 破血藥抑制血管生成影響腫瘤生長及轉(zhuǎn)移

破血藥由于效力峻猛通常禁止妊娠期婦女使用，作者針對這一用藥禁忌提出觀點(diǎn)認(rèn)為，破血藥莪術(shù)導(dǎo)致妊娠禁忌的分子基礎(chǔ)是因?yàn)槿焉锲谧訉m、胎盤等器官豐富的血管生成受到抑制而導(dǎo)致。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示莪術(shù)油中的倍半萜類成分可明顯抑制大鼠胎盤的血管生成，導(dǎo)致胚胎出現(xiàn)異常[16]。同時，研究也發(fā)現(xiàn)倍半萜成分β-欖香烯可通過抑制VEGF介導(dǎo)的血管生成抑制腫瘤的增長及轉(zhuǎn)移[17]。即莪術(shù)產(chǎn)生妊娠毒性與其抗腫瘤及腫瘤轉(zhuǎn)移效應(yīng)具有相同的機(jī)制——抑制血管生成[16]。也有研究證實(shí)，破血藥水蛭及斑蝥中的成分也能抑制血管生成[18]。而活血藥對血管生成的作用則有截然相反的兩種作用，或可促進(jìn)轉(zhuǎn)移[2]。

原位瘤增長到一定程度后會誘導(dǎo)大量的血管生成而獲得持續(xù)能量供應(yīng)，腫瘤細(xì)胞的增長得以繼續(xù)維持，并表現(xiàn)出強(qiáng)烈的侵襲及轉(zhuǎn)移特性[19]。血管生成是腫瘤發(fā)生轉(zhuǎn)移的基礎(chǔ)，從血管生成方面看，破血藥可以通過抑制血管生成抗腫瘤生長和轉(zhuǎn)移。

6 有氧糖酵解、血管生成與腫瘤轉(zhuǎn)移

腫瘤細(xì)胞的葡萄糖能量代謝方式是有氧糖酵解，而不是ATP產(chǎn)生效率更高的線粒體氧化磷酸化方式[10]。從圖1中可看出，相對于正常組織以有氧氧化磷酸化的糖代謝模式獲取能量，腫瘤組織不管是在有氧還是在無氧存在的情況下均優(yōu)先以有氧糖酵解(該糖酵解與正常細(xì)胞的無氧糖酵解有明顯區(qū)別，是在線粒體中以有氧的方式進(jìn)行，因而稱有氧糖酵解)的低效率模式獲得能量[11]。

有氧糖酵解促進(jìn)血管生成，是腫瘤生長及轉(zhuǎn)移的必要條件(圖2)。實(shí)體瘤內(nèi)部的腫瘤細(xì)胞所處的缺氧微環(huán)境刺激腫瘤細(xì)胞釋放HIF-1α(缺氧誘導(dǎo)因子)轉(zhuǎn)錄因子[20-21]。HIF-1α的活化可以誘導(dǎo)糖酵解酶及葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體(Glut)的表達(dá)，抑制線粒體氧化代謝，從而上調(diào)腫瘤細(xì)胞的有氧糖酵解。而葡萄糖消耗增加，氧化磷酸化減少及乳酸的生成積累又可以誘導(dǎo)HIF-1α表達(dá)[21-22]。HIF-1α可啟動PI3K-mTOR系列信號通路介導(dǎo)VEGF等血管生長因子表達(dá)增加，對腫瘤新生血管生成起著中樞調(diào)節(jié)作用。HIF-1α促進(jìn)血管生成從而提高腫瘤細(xì)胞侵襲轉(zhuǎn)移能力[23-24]?？梢哉f，沒有有氧糖酵解過程，腫瘤細(xì)胞適于生長及發(fā)生轉(zhuǎn)移的微環(huán)境就會被破壞。因此，這更進(jìn)一步說明破血藥干擾微環(huán)境和抑制血管生成，抑制腫瘤生長及轉(zhuǎn)移的核心應(yīng)是影響了腫瘤細(xì)胞的有氧糖酵解。

7 干擾能量代謝影響腫瘤生長符合中醫(yī)治本的思路

中醫(yī)治病強(qiáng)調(diào)辨證施治，追根溯源，治其根本。從腫瘤的根源上來說，腫瘤發(fā)生后腫瘤細(xì)胞的增殖需要有持續(xù)的能量供應(yīng)才能進(jìn)行。腫瘤細(xì)胞特有的有氧糖酵解能量代謝方式保證了其持續(xù)的增殖進(jìn)展。干擾有氧糖酵解能量代謝方式從根本上切斷腫瘤細(xì)胞生長的能量基礎(chǔ)，也就會導(dǎo)致其生物學(xué)行為如粘附、運(yùn)動、遷移等出現(xiàn)變化[10]，也能達(dá)到干擾腫瘤轉(zhuǎn)移的目的。因此，從治病原則上看，破血藥可以通過干擾有氧糖酵解能量代謝方式來抗腫瘤生長及轉(zhuǎn)移的分子基礎(chǔ)符合中醫(yī)治本的思路。

綜合以上分析我們認(rèn)為：破血藥化瘀散結(jié)抑制腫瘤生長及轉(zhuǎn)移，其分子基礎(chǔ)與干擾腫瘤細(xì)胞的有氧糖酵解能量代謝過程相關(guān)。該觀點(diǎn)進(jìn)一步豐富了破血藥化瘀散結(jié)抗腫瘤及腫瘤轉(zhuǎn)移理論的現(xiàn)代分子基礎(chǔ)，也為破血藥的臨床應(yīng)用提供指導(dǎo)。且在我們的初步研究中已證實(shí)莪術(shù)及斑蝥中的效應(yīng)成分β-欖香烯及斑蝥素均可通過抑制糖酵解而抑制乳腺癌的轉(zhuǎn)移[25-26]。當(dāng)然，只有在獲得更多的有關(guān)破血藥影響糖酵解的證據(jù)后才能充分地支撐這一理論。

8 總結(jié)與展望

瓦博格效應(yīng)提出腫瘤更多地以低效率的糖酵解過程而非高效的氧化磷酸化過程經(jīng)歷能量代謝，從這一點(diǎn)出發(fā)，本文從糖酵解這一能量代謝過程提出了破血藥化瘀散結(jié)治療腫瘤的可能潛在機(jī)制：破血藥一方面通過直接作用，干擾腫瘤生長微環(huán)境，促進(jìn)了腫瘤區(qū)域的氧化磷酸化代謝過程，抑制糖酵解過程從而加速能量代謝并改善了微環(huán)境，從而阻斷腫瘤的生長及轉(zhuǎn)移；另一方面，腫瘤的發(fā)生發(fā)展誘導(dǎo)實(shí)體瘤新生出大量血管，從而為腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移提供能量。目前，研究顯示破血藥可以抑制血管生成，進(jìn)而阻斷糖酵解過程，間接減少了腫瘤的能量供給。

但是正如前文所述，對于破血藥的抗腫瘤存在爭議，也有研究發(fā)現(xiàn)破血藥可以促進(jìn)腫瘤的發(fā)生發(fā)展，關(guān)于這部分的爭論，作者認(rèn)為，有幾點(diǎn)原因：其一，目前認(rèn)為破血藥促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移的多來自臨床觀察，而在眾多的實(shí)驗(yàn)研究中，基本都證實(shí)破血藥有抑制腫瘤轉(zhuǎn)移的作用；其二，臨床觀察中多使用的是含破血藥的復(fù)方，由于復(fù)方組方的復(fù)雜性及成分的更加多樣性，可能會出現(xiàn)促進(jìn)腫瘤的情況；其三，腫瘤種類繁多，目前的研究更多地發(fā)現(xiàn)，破血藥對于乳腺癌、宮頸癌等婦科腫瘤具有良好的治療效果，在中醫(yī)理論中，認(rèn)為女性由于月經(jīng)的存在，更多的會出現(xiàn)血瘀癥狀，因而對于乳腺癌和宮頸癌具有更好的治療效果。因此，破血藥針對不同類型的腫瘤出現(xiàn)不同作用的可能性較大；其四，中醫(yī)理論的核心是整體觀念，辨證論治，在臨床上，需要根據(jù)患者的具體癥狀，合理配伍給藥，科學(xué)研究中往往是研究某一個成分或是多個成分，很難模擬出臨床上對于不同患者的辨證用藥；最后，破血藥作為血瘀證的首選藥，只有對出現(xiàn)血瘀癥狀的癌癥患者使用才有較好的治療效果，對于處于腫瘤轉(zhuǎn)移潛伏期，并未出現(xiàn)血瘀癥狀的癌癥患者，應(yīng)慎重使用破血藥。

基于現(xiàn)代理論的中醫(yī)治則治法科學(xué)內(nèi)涵的探討始終是中醫(yī)藥現(xiàn)代化研究的方向(圖3)。隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)理論的更新發(fā)展，有氧糖酵解也只是部分解析了破血藥化瘀散結(jié)的分子基礎(chǔ)，要想全面、準(zhǔn)確地闡釋化瘀散結(jié)的科學(xué)內(nèi)涵，還應(yīng)從更多、更新的角度如脂質(zhì)代謝等去嘗試。