黃芪多糖雙向抗腫瘤作用機(jī)制的研究進(jìn)展

石麗霞，李 科，秦雪梅

（山西大學(xué)中醫(yī)藥現(xiàn)代研究中心地產(chǎn)中藥功效物質(zhì)研發(fā)與利用山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西太原030006）

目前，腫瘤已經(jīng)成為全球范圍內(nèi)死亡率最高的疾病之一。我國腫瘤疾病的發(fā)病形勢十分嚴(yán)峻，發(fā)病率與病死率均呈現(xiàn)明顯的上升趨勢，嚴(yán)重威脅著人們的身體健康和生活質(zhì)量［1］。腫瘤是指機(jī)體在各種致瘤因子作用下，局部組織細(xì)胞增生所形成的新生物，而中醫(yī)學(xué)認(rèn)為腫瘤的形成是由于機(jī)體正氣不足，外邪內(nèi)侵，邪氣踞之所致，因此，運(yùn)用中醫(yī)扶正培本法采用中藥對腫瘤的治療有著十分重要的意義［2］。

黃芪為豆科植物蒙古黃芪Astragalus memeranaceus（Fisch.）Bge.Var.mongholicus（Bge.）Hsiao 或膜莢黃芪Astragalus.membranaceus（Fisch.）Bge.的根，始載于《神農(nóng)本草經(jīng)》，列為上品，性味甘微溫，歸脾肺經(jīng)，具有補(bǔ)氣健脾、升陽舉陷、益衛(wèi)固表、利尿消腫、托毒生肌的功效，古有“補(bǔ)藥之長之說”，其作為扶正固本主藥能提高機(jī)體免疫功能，調(diào)節(jié)人體臟腑氣血平衡［3］。本品主要含有苷類、多糖類、黃酮類、生物堿類、氨基酸和微量元素等多種化學(xué)成分［4-5］，其中黃芪多糖（astragalus polysaccharides，APS）作為主要化學(xué)成分之一，在抗腫瘤方面具有顯著的藥理活性，在臨床腫瘤治療中發(fā)揮越來越重要的作用，引起了國內(nèi)外醫(yī)學(xué)界的高度重視。然而，APS 抗腫瘤作用機(jī)制研究還存在一些問題，目前APS 研究主要集中在對腫瘤細(xì)胞的直接殺傷或者從不同方面正向促進(jìn)機(jī)體免疫功能，而“陰陽平衡”從側(cè)面暗示著抗腫瘤過程是一個(gè)動態(tài)平衡過程，只關(guān)注正向提高免疫功能，并不能從根本解決機(jī)體的“不平衡”狀態(tài)，達(dá)不到抗腫瘤的最佳效果，因此曹雪濤院士提出了免疫抑制性因素對抗腫瘤的重要性［6］。腫瘤免疫編輯理論闡述了免疫系統(tǒng)和腫瘤細(xì)胞之間的相互作用與復(fù)雜關(guān)系，并將其分為免疫清除、免疫均衡和免疫逃逸3 個(gè)階段。扶正抗癌法是中醫(yī)治療腫瘤的重要法則之一，基于腫瘤免疫編輯理論，臨床在腫瘤早、中、晚期不同階段運(yùn)用扶正抗癌法的權(quán)重亦不相同［7］。研究表明，免疫系統(tǒng)不僅具有抗腫瘤效應(yīng)，同時(shí)又具有促進(jìn)腫瘤產(chǎn)生發(fā)展的雙重作用。但是在免疫清除階段，免疫系統(tǒng)會對腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生固有免疫應(yīng)答及適應(yīng)性免疫應(yīng)答，前者發(fā)揮了第一線的抗腫瘤作用，如果不能阻止腫瘤的發(fā)生發(fā)展，則后者將發(fā)揮其特異性抗腫瘤作用而保證機(jī)體的健康。在機(jī)體抗腫瘤免疫應(yīng)答的作用下，許多腫瘤仍然能在機(jī)體內(nèi)進(jìn)行生長，并發(fā)生一定的惡性轉(zhuǎn)移，這表明腫瘤細(xì)胞能夠通過某種機(jī)制突破免疫防線逃避宿主免疫系統(tǒng)的攻擊，產(chǎn)生有效的抗腫瘤免疫應(yīng)答，促進(jìn)腫瘤的發(fā)展轉(zhuǎn)移，我們稱之為免疫逃逸。免疫逃逸期機(jī)體免疫系統(tǒng)的免疫耐受形態(tài)已經(jīng)形成，這不僅降低了免疫系統(tǒng)清除癌細(xì)胞的能力，還為腫瘤逃逸提供了一定條件［8-10］。本研究將針對APS 在抗腫瘤方面的文獻(xiàn)進(jìn)行研究分析，對其在雙向抗腫瘤方面的具體作用機(jī)制進(jìn)行綜述，為深入研究APS 的臨床應(yīng)用提供參考。

1 APS 直接靶向腫瘤細(xì)胞的發(fā)生和轉(zhuǎn)移

1.1 抑制腫瘤細(xì)胞的增殖

腫瘤細(xì)胞是一種無限增殖、異常分化的細(xì)胞，而增殖是腫瘤浸潤和轉(zhuǎn)移的基礎(chǔ)，因此抑制其無限增殖在腫瘤治療中具有重要地位。鄭學(xué)芝等［11］通過不同濃度APS 與結(jié)腸癌細(xì)胞共培養(yǎng)，利用MTT 法檢測細(xì)胞增殖抑制率，發(fā)現(xiàn)50 μg/mL 以上濃度APS 對體外培養(yǎng)的COLO205 人結(jié)腸癌細(xì)胞株生長具有顯著抑制作用，抑制率大于30.0%，并呈量效和時(shí)效關(guān)系，說明APS 可以直接抑制腫瘤的增殖。

1.2 誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的凋亡

細(xì)胞凋亡是為維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，基因控制細(xì)胞主動消亡的過程，腫瘤的產(chǎn)生和發(fā)展受到多種凋亡調(diào)控蛋白的控制。李蓉等［12］研究發(fā)現(xiàn)，APS 誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡的主要途徑為調(diào)節(jié)Bcl-2 家族基因蛋白的表達(dá)促進(jìn)細(xì)胞凋亡，上調(diào)可以誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生凋亡的蛋白酶通過內(nèi)源性途徑和外源性途徑誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，抑制核轉(zhuǎn)錄因子-κB（transcription fautor-κB，NF-κB）的活化引起靶基因表達(dá)抑制癌細(xì)胞增殖促進(jìn)凋亡，抑制凋亡相關(guān)蛋白的表達(dá)預(yù)防腫瘤逆轉(zhuǎn)錄的發(fā)生，抑制有絲分裂原激活蛋白激酶MAPK 信號通路，影響端粒酶活性，升高細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡等。

1.3 調(diào)控癌細(xì)胞周期生長

細(xì)胞周期可以分為4 個(gè)階段：G1期、S 期、G2期和M 期，因此人們希望通過調(diào)控細(xì)胞周期來阻止癌細(xì)胞的增殖，從而抑制腫瘤的轉(zhuǎn)移。李楊等［13］研究發(fā)現(xiàn)，APS 阻斷了Lewis 肺癌細(xì)胞的S 期，導(dǎo)致肺癌細(xì)胞凋亡。孫舒玉等［14］研究表明，APS 能阻滯S180肉瘤細(xì)胞于G1期，使S 期細(xì)胞減少，從而明顯的抑制癌細(xì)胞的增殖，促進(jìn)細(xì)胞凋亡。同樣，大多數(shù)研究都證實(shí)了APS 可以阻滯癌細(xì)胞于G1期，從而延緩癌細(xì)胞的進(jìn)程［15-18］。

2 APS 提高機(jī)體免疫功能

免疫器官是以淋巴組織為主的器官，其中中樞免疫器官是免疫細(xì)胞分化和成熟的場所，外周免疫器官是成熟T 細(xì)胞和B 細(xì)胞定居的場所，其相關(guān)指數(shù)的表達(dá)在抗腫瘤過程中發(fā)揮著重要作用。Li Jin 等［19］研究發(fā)現(xiàn)，糖PSP 和APS 聯(lián)合使用輔助阿霉素化療艾氏腹水癌（EAV）時(shí)，PSP+APS可顯著增加CD3+和CD4+T 淋巴細(xì)胞的百分比，此外，PSP+APS 可以恢復(fù)免疫抑制的免疫效應(yīng)，如白細(xì)胞亞群、脾臟中白細(xì)胞介素-2（interleukin-2，IL-2）/白細(xì)胞介素-2 受體（interleukin-2 receptor，IL-2R）的表達(dá)和胸腺指數(shù)。

機(jī)體免疫系統(tǒng)中的免疫細(xì)胞對機(jī)體免疫穩(wěn)態(tài)的維持起著關(guān)鍵的作用，APS 能誘導(dǎo)免疫細(xì)胞的增殖與活化，并促進(jìn)細(xì)胞因子的產(chǎn)生，以調(diào)節(jié)機(jī)體細(xì)胞免疫和體液免疫功能，進(jìn)而維持機(jī)體生理平衡。荊雪寧［20］經(jīng)體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)研究表明，APS 可以誘導(dǎo)樹突狀細(xì)胞（dendritic cell，DC）逐漸成熟，并刺激同種異體T 淋巴細(xì)胞增殖活化，且APS 誘導(dǎo)的DC 腫瘤疫苗對荷瘤小鼠具有抗腫瘤效果，延長荷瘤小鼠的生存時(shí)間，提示APS 可增強(qiáng)機(jī)體抗腫瘤免疫功能。在之后的研究中也證實(shí)了APS 確實(shí)可以誘導(dǎo)DC 成熟，在體內(nèi)發(fā)揮較好的抗腫瘤作用，提示其在腫瘤生物治療方面具有較好的前景［21］。

3 APS 調(diào)節(jié)腫瘤免疫逃逸過程

3.1 APS 對腫瘤微環(huán)境的調(diào)節(jié)

腫瘤微環(huán)境是指腫瘤在生長的過程中，與腫瘤的發(fā)生發(fā)展和轉(zhuǎn)移密不可分的局部穩(wěn)態(tài)環(huán)境，是腫瘤細(xì)胞生長的“培養(yǎng)皿”，為腫瘤的生長發(fā)展提供高代謝營養(yǎng)物質(zhì)，同樣在機(jī)體免疫逃逸、避開免疫監(jiān)視過程中發(fā)揮重要作用［22］。在該環(huán)境中包括腫瘤細(xì)胞、免疫細(xì)胞、炎性細(xì)胞、成纖維細(xì)胞和間質(zhì)干細(xì)胞等。此外，還存在一些腫瘤細(xì)胞和炎癥細(xì)胞的分泌物，如細(xì)胞因子、趨化因子、轉(zhuǎn)錄因子、免疫分子和降解酶等，共同促進(jìn)腫瘤生長、遷移和侵襲。腫瘤在特定條件下，與分泌物相互作用，形成促進(jìn)免疫抑制的腫瘤微環(huán)境，促進(jìn)腫瘤生長和快速遷移。APS 可通過靶向調(diào)控腫瘤微環(huán)境的細(xì)胞、細(xì)胞因子及細(xì)胞外基質(zhì)，增強(qiáng)機(jī)體免疫功能，抑制腫瘤微環(huán)境的炎癥反應(yīng)，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡，達(dá)到抗腫瘤效果［23］。

3.1.1 APS 對細(xì)胞分泌物的影響 血管的形成由促進(jìn)和抑制新血管的形成因子二者共同調(diào)節(jié)，血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothcial growth factor，VEGH）作為新血管形成的促進(jìn)因子，直接作用于微血管的內(nèi)皮細(xì)胞，誘導(dǎo)新生血管的形成，其過量表達(dá)會誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的分裂、增生和轉(zhuǎn)化［24］。雷琰等［25］發(fā)現(xiàn)APS 能夠提高非小細(xì)胞肺癌患者的臨床療效，顯著改善血常規(guī)水平，減輕放療不良反應(yīng)，其機(jī)制可能與降低外周血中VEGF 的表達(dá)有關(guān)。徐靜雯等［26］得出了相同的結(jié)論，APS 可以減輕胃癌前病變PLGC 大鼠的胃黏膜損傷，對控制PLGC 進(jìn)展有積極的作用，其作用機(jī)制也與下調(diào)模型大鼠的VEGF 蛋白表達(dá)有關(guān)。

腫瘤壞死因子（tumor nocrosis factor，TNF）是機(jī)體被細(xì)菌感染后由巨噬細(xì)胞所產(chǎn)生，能直接作用于腫瘤細(xì)胞，造成細(xì)胞死亡，主要包括由單核-巨噬細(xì)胞分泌的TNF-α 和由活化的T 淋巴細(xì)胞分泌的TNF-β 兩種類型，前者主要參與細(xì)胞免疫反應(yīng)，后者主要維持淋巴器官的發(fā)展和淋巴微環(huán)境的穩(wěn)態(tài)［27］。陳曉琳［28］通過體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)說明人參皂苷單體1 和APS 的聯(lián)合使用，可以提高腫瘤患者的生活質(zhì)量，抵抗大劑量放化療的不良反應(yīng)，且TNF-α 處于低濃度時(shí)，二者的增效作用會顯著增強(qiáng)。因此，APS 可作為TNF-α 的理想增效劑，為腫瘤患者提供治療方案。

3.1.2 APS 對成纖維細(xì)胞的影響 腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞（tumorassooiated fibroblasts，TAFs）是許多腫瘤類型的反應(yīng)性基質(zhì)中的主要細(xì)胞類型，許多先前的研究已經(jīng)強(qiáng)調(diào)了TAFs 通過分泌各種生長因子，細(xì)胞因子，趨化因子和細(xì)胞外基質(zhì)等促進(jìn)腫瘤發(fā)展，促進(jìn)癌細(xì)胞的侵襲性［29］。武有明等［30］研究發(fā)現(xiàn)，肺癌微環(huán)境中的骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（bone marrow derived mesenchymal stem cells，BMSCs）細(xì)胞和TAFs 細(xì)胞形態(tài)和增值特性顯著改變，加快腫瘤細(xì)胞的生長轉(zhuǎn)移，實(shí)驗(yàn)證明50 mg/LAPS 可以抑制BMSCs 的異常改變，抑制腫瘤的發(fā)展。

3.1.3 APS 對相關(guān)酶的影響 細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶（extracellularregulated protein kinases，ERK），包括ERK1 和ERK2 兩種，是將信號從表面受體傳導(dǎo)至細(xì)胞核的關(guān)鍵，磷酸化激活的ERK1/2 由胞質(zhì)轉(zhuǎn)位到核內(nèi)，參與細(xì)胞增殖與分化、細(xì)胞形態(tài)維持、細(xì)胞骨架的構(gòu)建、細(xì)胞凋亡和細(xì)胞的癌變等多種生物學(xué)反應(yīng)，在腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移中起關(guān)鍵性作用，在腫瘤浸潤轉(zhuǎn)移中的作用日益受到重視。王宏艷［31］發(fā)現(xiàn)不同劑量APS 處理HepG2后，細(xì)胞發(fā)生凋亡，且ERK1/2 表達(dá)下降，提示細(xì)胞的凋亡途徑可能通過ERK1/2。此外，ERK1/2 是有絲分裂原激活蛋白激酶MAPK 家族的一員，因此，認(rèn)為抑制MAPK 信號通路也可能是APS 抗腫瘤機(jī)制之一［32］。

3.2 APS 對負(fù)向免疫調(diào)控細(xì)胞的影響

研究表明，機(jī)體中存在一些負(fù)向免疫調(diào)控細(xì)胞，可以促進(jìn)腫瘤免疫逃逸，主要包括調(diào)節(jié)性T細(xì) 胞（regulatory cell，Tregs）、髓源 抑 制 性 細(xì) 胞（myeloid derived suppressor cells，MDSCs）和腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（tumor associated macrophages，TAMs）。Tregs 是一個(gè)異質(zhì)性的群體，腫瘤組織中的Tregs主要來源于骨髓、胸腺、外周血及淋巴結(jié)，可以通過分泌免疫抑制因子、分泌顆粒酶及穿孔素和干擾細(xì)胞代謝等多種機(jī)制在對抗腫瘤免疫應(yīng)答過程中發(fā)揮免疫抑制作用和誘導(dǎo)免疫耐受作用，在腫瘤免疫逃逸中具有重要的作用［33-34］。MDSCs 具有強(qiáng)免疫抑制功能的未成熟細(xì)胞群，廣泛存在于荷瘤小鼠的脾臟、血液及腫瘤組織或者腫瘤患者外周血及腫瘤組織中，該群細(xì)胞的存在貫穿腫瘤生長的整個(gè)過程，通過抑制免疫細(xì)胞的活性，使宿主對腫瘤的正常免疫應(yīng)答受到抑制［35］。腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞TAMs 是由巨噬細(xì)胞穿過血管內(nèi)皮細(xì)胞浸潤在腫瘤組織內(nèi)，在腫瘤和微環(huán)境的誘導(dǎo)下，進(jìn)一步分化成熟而發(fā)育的巨噬細(xì)胞，為腫瘤組織中數(shù)量較多的免疫細(xì)胞，為腫瘤的生長、發(fā)展、轉(zhuǎn)移和組織的重塑修復(fù)奠定了基礎(chǔ)［36］。APS 參與腫瘤免疫應(yīng)答過程，可以改善患者的免疫耐受狀態(tài)，維持機(jī)體的免疫功能的陰陽平衡，從而影響腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、預(yù)后和轉(zhuǎn)歸，防止腫瘤免疫逃逸。

3.2.1 APS 對Tregs 的干預(yù) 中藥多糖在抑制Tregs 參與的腫瘤免疫應(yīng)答中，可以抑制Tregs 的數(shù)量并降低其活性，改善患者的免疫耐受狀態(tài)，從而影響腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、預(yù)后和轉(zhuǎn)移。孫舒玉等［37］研究發(fā)現(xiàn)，APS 可以顯著降低B16-F10 荷瘤小鼠脾臟中Treg 的比例，同時(shí)降低脾臟中轉(zhuǎn)化生長因子（transforming growth factor β，TGF-β）和白細(xì)胞介素-10（interleukin-10，IL-10）中mRNA 的表達(dá)，最終抑制荷瘤小鼠腫瘤的生長。在肝癌腫瘤微環(huán)境中CD4+、CD25+和Tregs 細(xì)胞的數(shù)量受轉(zhuǎn)錄因子Foxp3 mRNA 表達(dá)的限制，APS 可以恢復(fù)腫瘤微環(huán)境中的細(xì)胞因子、基質(zhì)的失衡修復(fù)作用，抑制Foxp3 mRNA 的表達(dá)，阻礙趨化因子-1（stormalcell derived factor-1，SDF-1）在肝癌腫瘤微環(huán)境中的Tregs 細(xì)胞募集，抑制Tregs 細(xì)胞的免疫抑制作用，增強(qiáng)基于免疫療法抗腫瘤作用［38］。

3.2.2 APS 對MDSCs 的干預(yù) 中藥多糖對免疫抑制細(xì)胞MDSCs 的作用在中醫(yī)藥抗腫瘤免疫方面具有不可忽視的地位，近年研究表明中藥多糖主要通過減少M(fèi)DSCs 細(xì)胞的數(shù)量，防止腫瘤免疫逃逸。柴旺［39］研究發(fā)現(xiàn)，APS 具有下調(diào)MDSC 的免疫抑制作用，其作用機(jī)制與減少Tregs 細(xì)胞的比例及其分泌的細(xì)胞因子相關(guān)。李程豪等［40］采用IL-6和TNF-α 模擬BMSCs 體外炎性微環(huán)境培養(yǎng)體系，并以APS 最佳藥物濃度干預(yù)該體系，結(jié)果顯示與炎性因子干預(yù)組相比，APS 能抑制炎性微環(huán)境中BMSCs 的異常改變。臨床研究［發(fā)現(xiàn)APS 聯(lián)合治療組和對照組均可降低Tregs 和MDSCs 這兩類免疫抑制細(xì)胞的比例，但聯(lián)合治療組降低幅度顯著高于單用正常治療方案組，表明APS 對宮頸癌患者的治療主要通過降低免疫抑制細(xì)胞的數(shù)量來實(shí)現(xiàn)41］。

3.2.3 APS 對TAMs 的干預(yù) 多糖能促進(jìn)抗腫瘤活性TAMs 的表型分化，根據(jù)巨噬細(xì)胞不同的功能特性，至少可將其分為2 種不同活化表型和功能特征的亞群：經(jīng)典活化的巨噬細(xì)胞M1 型和替代性活化的巨噬細(xì)胞M2 型［42］。其中M2 型巨噬細(xì)胞表現(xiàn)為較低的抗原提呈能力，并可通過分泌抑制性細(xì)胞因子如IL-10，TGF-β 等下調(diào)機(jī)體免疫應(yīng)答，通過分泌VEGF，加速腫瘤血管快速生成，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的浸潤和轉(zhuǎn)移，為腫瘤發(fā)展奠定基礎(chǔ)。江澤波等［43］研究發(fā)現(xiàn)豬苓多糖能降低M2 特異性指標(biāo)CD206 的表達(dá)率，同時(shí)升高CD16/32，CD40 等M1特異性指標(biāo)，表明豬苓多糖能逆轉(zhuǎn)腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞，提高機(jī)體免疫功能。目前關(guān)于APS 對腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞的調(diào)節(jié)研究少之甚少，但是從其他中藥多糖對TAMs 的調(diào)節(jié)機(jī)制可以為APS 的進(jìn)一步探索提供良好的依據(jù)。

4 結(jié) 語

腫瘤免疫治療經(jīng)過長期的發(fā)展，已在多種腫瘤的治療上發(fā)揮了很好的療效，但是在探索惡性腫瘤治療的道路上，我們?nèi)杂泻艽蟮倪M(jìn)步空間。APS 具有廣泛的藥理學(xué)作用，近年來研究表明APS 在激活免疫反應(yīng)增強(qiáng)機(jī)體抗腫瘤能力、臨床化療聯(lián)合應(yīng)用增強(qiáng)術(shù)后康復(fù)治療效果、直接或間接降低腫瘤的發(fā)生和轉(zhuǎn)移等方面具有獨(dú)特優(yōu)勢，為腫瘤免疫治療提供了新思路和新方法。

但是，目前對于APS 抗腫瘤的研究還存在一些問題：APS 對腫瘤免疫調(diào)節(jié)研究方面主要集中在體外的細(xì)胞實(shí)驗(yàn)，涉及臨床研究較少，需進(jìn)一步研究其臨床價(jià)值；APS 結(jié)構(gòu)復(fù)雜不易分離，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)難控制，對后續(xù)實(shí)驗(yàn)進(jìn)展有一定的影響；APS 對腫瘤免疫逃逸方面的機(jī)制研究不夠深入，具體調(diào)控機(jī)制尚不清楚，對其具體信號通路需要深入研究。因此，今后還需加強(qiáng)APS 影響免疫監(jiān)視和逆轉(zhuǎn)腫瘤免疫逃逸機(jī)制方面的研究，對APS 抗腫瘤機(jī)制的闡明，將極大地拓展中藥多糖在臨床上的使用。

綜上所述，通過糾正免疫抑制因素的研究對進(jìn)一步挖掘黃芪多糖在抗腫瘤方面的免疫平衡機(jī)制具有十分重要的意義。APS 既可以從多角度提高免疫應(yīng)答水平，作用于機(jī)體維持中醫(yī)傳統(tǒng)理論的“動態(tài)平衡”，又可以在間接體現(xiàn)機(jī)體在抗腫瘤過程中維持機(jī)體免疫平衡的可控性。