腫瘤微環(huán)境和上皮間質(zhì)化相關(guān)機(jī)制及中醫(yī)藥治療的研究進(jìn)展

賀麗亞，彭麗麗，劉苗苗，張 奇，張洪珍

(河北省人民醫(yī)院，河北 石家莊 050051)

目前，腫瘤的發(fā)病率和病死率逐年增高，隨著醫(yī)學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和人們對(duì)腫瘤微觀結(jié)構(gòu)的深入研究，發(fā)現(xiàn)腫瘤的發(fā)生是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程，特別是腫瘤細(xì)胞的侵襲及轉(zhuǎn)移一直是研究者亟待解決的問(wèn)題。腫瘤的微環(huán)境對(duì)腫瘤的發(fā)展起著舉足輕重的作用，很多研究發(fā)現(xiàn)腫瘤微環(huán)境與上皮間質(zhì)化具有復(fù)雜的交互作用，參與腫瘤細(xì)胞進(jìn)展。隨著人們對(duì)腫瘤疾病的重視，傳統(tǒng)中醫(yī)藥作為中醫(yī)的一個(gè)重要組成部分，在腫瘤防治中的作用也逐漸凸顯出來(lái)。很多研究發(fā)現(xiàn)，中醫(yī)藥可通過(guò)調(diào)節(jié)腫瘤微環(huán)境，起到調(diào)節(jié)免疫及抗腫瘤等作用，為腫瘤的治療提供了新的思路和線索[1]。現(xiàn)將腫瘤微環(huán)境與上皮間質(zhì)化的關(guān)系及以中醫(yī)治療為主的中醫(yī)藥與腫瘤微環(huán)境的作用機(jī)制綜述如下，以為腫瘤的防治提供一定的治療策略和思路。

1 上皮間質(zhì)化

上皮間質(zhì)化是一種高度動(dòng)態(tài)的細(xì)胞變化過(guò)程，是指上皮細(xì)胞通過(guò)一定程序，將上皮細(xì)胞瞬時(shí)轉(zhuǎn)化為間質(zhì)細(xì)胞的過(guò)程。上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化后，通過(guò)基因表達(dá)及一系列信號(hào)通路，調(diào)節(jié)細(xì)胞間的骨架結(jié)構(gòu)，使原有的上皮細(xì)胞失去極性，細(xì)胞間黏附性降低，細(xì)胞外基質(zhì)被降解，從而獲取自由移動(dòng)的生物學(xué)能力。同時(shí)，上皮間質(zhì)化通常伴隨著腫瘤相關(guān)蛋白酶表達(dá)水平的變化，如金屬蛋白酶組織抑制劑及基質(zhì)金屬蛋白酶等[2]。

2 腫瘤微環(huán)境

腫瘤微環(huán)境由細(xì)胞、炎癥介質(zhì)、細(xì)胞外基質(zhì)等組成，為腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)提供了一個(gè)適宜的環(huán)境。腫瘤微環(huán)境主要受多種基質(zhì)和腫瘤相關(guān)細(xì)胞的調(diào)節(jié)[3-4]。基質(zhì)中主要包含多種細(xì)胞因子，如基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(TGF-β)、單羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白4(MCT4)、肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子(HGF)、白細(xì)胞介素-22(IL-22)等。涉及的細(xì)胞主要是腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞(TAFs)、腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(TAMs)、髓源性抑制細(xì)胞(MDSCs)，同時(shí)還包含T細(xì)胞、淋巴細(xì)胞等[5-8]。它們?cè)谀[瘤的發(fā)生、侵襲、轉(zhuǎn)移和耐藥性的發(fā)生發(fā)展中起著非常重要的作用。

3 腫瘤微環(huán)境與上皮間質(zhì)化的關(guān)系

腫瘤微環(huán)境對(duì)腫瘤上皮細(xì)胞的間質(zhì)轉(zhuǎn)化起著關(guān)鍵作用。在此過(guò)程中，腫瘤細(xì)胞喪失了上皮的特性，從而產(chǎn)生了間充質(zhì)，進(jìn)而影響了細(xì)胞與細(xì)胞、細(xì)胞與基質(zhì)之間的黏附性，導(dǎo)致侵襲性增強(qiáng)。腫瘤微環(huán)境是腫瘤細(xì)胞賴以生存的“培養(yǎng)基”，該環(huán)境中涉及蛋白質(zhì)、細(xì)胞、細(xì)胞因子、各種信號(hào)通路及缺氧等理化性質(zhì)的改變均與上皮間質(zhì)化相關(guān)[10-11]。

3.1蛋白質(zhì)與上皮間質(zhì)化 腫瘤微環(huán)境中的幾種蛋白質(zhì)，包括Snail、Slug、Twist和SMAD核相互作用蛋白1(SNIP1)，通過(guò)上調(diào)α-平滑肌肌動(dòng)蛋白(α-SMA)、波形蛋白、成纖維細(xì)胞來(lái)發(fā)揮上皮間質(zhì)化的作用；而特異性蛋白-1和N-鈣黏著蛋白可通過(guò)下調(diào)腫瘤細(xì)胞中E-鈣黏著蛋白和β-連環(huán)蛋白的表達(dá)而發(fā)揮上皮間質(zhì)化的作用[12]。最近有研究報(bào)道， 腫瘤微環(huán)境參與頭頸部鱗狀細(xì)胞癌的上皮間質(zhì)化，頭頸部鱗狀細(xì)胞癌細(xì)胞募集中性粒細(xì)胞進(jìn)入TAMs，通過(guò)CC趨化因子配體2(CCL2)/CCR2軸分泌抑制因子(MIF)、表皮生長(zhǎng)因子(EGF)和TGF-β，進(jìn)而促進(jìn)上皮間質(zhì)化的轉(zhuǎn)化，進(jìn)一步促進(jìn)腫瘤的進(jìn)展[13-14]。

3.2細(xì)胞與腫瘤微環(huán)境

3.2.1TAFs與腫瘤微環(huán)境 TAFs是腫瘤微環(huán)境中含量最豐富的一種細(xì)胞，可以分泌多種生長(zhǎng)因子、細(xì)胞因子和趨化因子，如腫瘤壞死因子 -α(TNF-α)、CCL2、血小板源性生長(zhǎng)因子受體(PDGFR)、IL-6和 IL-17A，它們?cè)谀[瘤微環(huán)境中可以通過(guò)激活多種信號(hào)通路來(lái)促進(jìn)腫瘤的發(fā)生和發(fā)展，上皮間質(zhì)化在其中起到重要的轉(zhuǎn)換作用[15]。Zhang等[16]通過(guò)細(xì)胞實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，TAFs可能參與IL-17A的分泌，從而激活JAK2/STAT3信號(hào)途徑，進(jìn)而促進(jìn)細(xì)胞上皮間質(zhì)化的轉(zhuǎn)化，最后促進(jìn)了癌細(xì)胞的遷移和侵襲。Karagiannis等[17]認(rèn)為，TAFs通過(guò)改善腫瘤微環(huán)境，促進(jìn)上皮間質(zhì)化。TAFs不僅與上皮間質(zhì)化及腫瘤細(xì)胞增殖相關(guān)，還能促進(jìn)腫瘤細(xì)胞發(fā)生局部浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移。Shen等[18]研究發(fā)現(xiàn)TAFs產(chǎn)生趨化因子配體13(CXCL13)，它將B細(xì)胞募集到腫瘤微環(huán)境，腫瘤微環(huán)境中的B細(xì)胞分化為調(diào)節(jié)性B細(xì)胞，調(diào)節(jié)不同促纖維增生性小鼠腫瘤模型免疫反應(yīng)。此外CXCL13 還刺激腫瘤細(xì)胞的上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化，進(jìn)一步促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移及侵襲。Karnoub等[19]報(bào)道，乳腺癌中的TAFs通過(guò)分泌趨化因子CCL5提高乳腺癌腫瘤細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移能力，從而加速乳腺癌的進(jìn)展。Yu等[20]通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，胃癌中的TAFs與多種MicroRNA相互作用，它通過(guò)一系列的信號(hào)途徑來(lái)調(diào)節(jié)下游基因目標(biāo)的表達(dá)，最終促進(jìn)胃癌細(xì)胞發(fā)生侵襲和轉(zhuǎn)移。

3.2.2TAMs與上皮間質(zhì)化 TAMs是腫瘤微環(huán)境中最重要的一種免疫細(xì)胞，約占總免疫細(xì)胞的一半[21]。TAMs同樣可分泌多種細(xì)胞因子，促進(jìn)相關(guān)腫瘤細(xì)胞的上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化，反過(guò)來(lái)分化的腫瘤細(xì)胞也可以分泌細(xì)胞因子，促進(jìn)TAMs進(jìn)一步分化。這樣的正反饋過(guò)程，極大促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的分化、浸潤(rùn)及侵襲。正如Su等[22]研究報(bào)道，TAMs先經(jīng)過(guò)上皮間質(zhì)化，而后發(fā)生腫瘤的侵襲與轉(zhuǎn)移，表明TAMs和上皮間質(zhì)化之間有密切的交互作用。其中參與TAMs和上皮間質(zhì)化交互作用重要轉(zhuǎn)錄因子有Snail、核因子E2相關(guān)因子2(Nrf2)、叉頭盒 Q1(FoxQ1)、NF-κB[23-26]。Cardoso等[27]研究發(fā)現(xiàn)CCL18是參與腫瘤生物學(xué)的一個(gè)趨化因子，可以誘導(dǎo)T調(diào)節(jié)性細(xì)胞分化和募集至腫瘤微環(huán)境，同時(shí)CCL18還促進(jìn)上皮間質(zhì)化，直接參與癌細(xì)胞的侵襲，轉(zhuǎn)移及內(nèi)皮血管再生，說(shuō)明CCL18在促進(jìn)癌癥進(jìn)展中的重要作用。

3.3細(xì)胞因子、信號(hào)通路與上皮間質(zhì)化 上皮間質(zhì)化同時(shí)受多種細(xì)胞因子和轉(zhuǎn)錄因子等多方面調(diào)控，在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)移中扮演著重要角色[28-29]。TGF-β是上皮間質(zhì)化誘導(dǎo)和調(diào)控的重要因子，在調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)和分化中起關(guān)鍵作用，其誘導(dǎo)的上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化可促進(jìn)癌細(xì)胞遷移、侵襲和增殖。相關(guān)研究顯示，TGF-β主要通過(guò)TGF-β受體及其下游的Smad信號(hào)傳導(dǎo)來(lái)促進(jìn)上皮間質(zhì)化發(fā)揮其生物學(xué)功能[30]。由于細(xì)胞因子與信號(hào)通路息息相關(guān)，腫瘤微環(huán)境中也存在多種信號(hào)通路參與上皮間質(zhì)化的進(jìn)程。例如，mTOR相關(guān)的信號(hào)通路活躍在大部分腫瘤疾病中，在乳腺癌患者的腫瘤細(xì)胞中 PI3K/Akt/mTOR信號(hào)途徑的激活，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞的增殖增加，凋亡減少[31]。

3.4缺氧與上皮間質(zhì)化 腫瘤微環(huán)境中理化因素也可影響上皮間質(zhì)化。多種實(shí)體瘤內(nèi)部存在缺氧區(qū)域，缺氧是腫瘤微環(huán)境的重要組成部分，也是轉(zhuǎn)移的重要因素，并且已被證明可誘導(dǎo)上皮間質(zhì)化[32]。缺氧誘導(dǎo)因子(HIF-1)是哺乳動(dòng)物細(xì)胞氧穩(wěn)態(tài)的主要調(diào)節(jié)因子，其活性取決于α亞基(HIF-1α)，該亞基在腫瘤微環(huán)境中嚴(yán)格控制氧含量。同時(shí)該亞基轉(zhuǎn)錄主要受NF-kB和stat3的調(diào)控。HIF-1α通過(guò)調(diào)節(jié)參與血管生成和無(wú)氧呼吸的基因在腫瘤微環(huán)境的形成中發(fā)揮關(guān)鍵作用。Goyette等[33]指出在腫瘤微環(huán)境缺氧情況下，受體酪氨酸激酶AXL會(huì)降低 HIF-1α水平，從而減少缺氧誘導(dǎo)的上皮間質(zhì)化。

4 中西藥干預(yù)腫瘤微環(huán)境誘導(dǎo)的上皮間質(zhì)化的機(jī)制

中醫(yī)藥干預(yù)可以提高腫瘤患者的生活質(zhì)量，改善患者的整體預(yù)后。以陰陽(yáng)辨腫瘤，則腫瘤為陰，腫瘤微環(huán)境為陽(yáng)，陰陽(yáng)互通，中醫(yī)藥可有效調(diào)節(jié)陰陽(yáng)平衡。采用清熱解毒、活血化瘀、理氣散結(jié)等中醫(yī)治法，將腫瘤微環(huán)境中的各成分作為治療靶點(diǎn)，可使人體內(nèi)外環(huán)境更為協(xié)調(diào)，減緩腫瘤的進(jìn)展[34]。

目前研究發(fā)現(xiàn)大量的中藥可將腫瘤微環(huán)境細(xì)胞成分最為豐富的TAFs作為治療靶點(diǎn)，起到抗腫瘤疾病的作用。Ting等[35]在研究TAFs與前列腺癌的關(guān)系中發(fā)現(xiàn)，水飛薊賓抑制可單細(xì)胞核趨化蛋白-1(MCP-1)和TAFs生物標(biāo)記物的分泌，如成纖維細(xì)胞活化蛋白、平滑肌激動(dòng)蛋白、TGF-β、波形蛋白等，從而調(diào)節(jié)腫瘤微環(huán)境中免疫細(xì)胞的募集，降低TAFs介導(dǎo)的前列腺癌的侵襲性。Hu等[36]實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，由于Wnt16基因的過(guò)度表達(dá)，引起TAFs表達(dá)增加，從而使惡性腫瘤對(duì)順鉑的耐藥性增加，而后續(xù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)槲皮素磷酸酯通過(guò)下調(diào)TAFs內(nèi)部Wnt16基因的表達(dá)，減少腫瘤微環(huán)境中TAFs和膠原蛋白，使細(xì)胞外基質(zhì)趨于正常。

腫瘤微環(huán)境中存在大量免疫細(xì)胞，可分泌多種細(xì)胞因子，參與腫瘤疾病的發(fā)展過(guò)程，部分中藥可以免疫細(xì)胞為靶點(diǎn)，發(fā)揮一定的腫瘤防治作用。如Luo等[37]實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)姜黃素可以促進(jìn)CD8+T細(xì)胞群分化，產(chǎn)生抗腫瘤效應(yīng)。Wang等[38]發(fā)現(xiàn)，古方玉屏風(fēng)散可通過(guò)誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞分化，活化CD4+T淋巴細(xì)胞起到抗腫瘤作用。

中醫(yī)藥還可以作用于腫瘤微環(huán)境中的細(xì)胞因子及其轉(zhuǎn)化通路而發(fā)揮抗腫瘤的作用。Kim等[39]研究發(fā)現(xiàn)，在A549腫瘤細(xì)胞中，人參皂苷20(R)-Rg3可以抑制TGF-β1誘導(dǎo)的上皮間質(zhì)化過(guò)程，從而減緩腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移和侵襲。乳腺癌腫瘤微環(huán)境的實(shí)驗(yàn)中，證實(shí)扶正消巖湯通過(guò)上調(diào)基因miR-146a，抑制NF-κB通路，從而逆轉(zhuǎn)腫瘤由M2期向M1期轉(zhuǎn)變，抑制乳腺癌進(jìn)展[40]。另外黃連、黃柏、苦參及清胰化積方等中藥在大腸癌、非小細(xì)胞癌、白血病等腫瘤疾病中，可以通過(guò)介導(dǎo)Wnt信號(hào)通路、上調(diào)cAMP或拮抗mTOR等信號(hào)通路而減少上皮間質(zhì)化，使腫瘤微環(huán)境代謝發(fā)生異常，引起腫瘤細(xì)胞的凋亡[37，41]。Tan等[42]通過(guò)建立腫瘤動(dòng)物模型，發(fā)現(xiàn)二氫丹參酮I(DHI)可以通過(guò)抑制Wnt/β-catenin信號(hào)通路，起到抑制β-連環(huán)蛋白的轉(zhuǎn)錄活性和總蛋白水平的作用，從而抑制骨肉瘤細(xì)胞的發(fā)生發(fā)展過(guò)程，誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡。

對(duì)于腫瘤微環(huán)境中的缺氧等理化性質(zhì)的改變，中藥仍同樣可以通過(guò)改善微環(huán)境起到腫瘤防治的目的。例如歐前胡素是白芷中的一種天然呋喃香豆素成分，Mi等[43]研究發(fā)現(xiàn)歐前胡素通過(guò)下調(diào)mTOR/p70S6K/4E-BP1和MAPK通路，抑制HIF-1α蛋白合成，顯著減少缺氧誘導(dǎo)的HIF-1蛋白的累積，從而抑制腫瘤生長(zhǎng)并阻斷腫瘤血管的生成。Mir Hassani等[44]發(fā)現(xiàn)蜂毒肽可以通過(guò)抑制HIF-1α信號(hào)通路，抑制血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子和乳酸脫氫酶來(lái)調(diào)節(jié)腫瘤微環(huán)境，減少上皮間質(zhì)化過(guò)程，從而抑制腫瘤的發(fā)展過(guò)程，為其抗癌活性機(jī)制提供了新視角。

5 小 結(jié)

目前應(yīng)用中藥調(diào)節(jié)腫瘤微環(huán)境及減少上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化受到越來(lái)越多的關(guān)注和認(rèn)可。不同的中藥成分具有不同的生物學(xué)功能，可以針對(duì)不同的微環(huán)境成分進(jìn)行靶向治療。隨著對(duì)腫瘤微環(huán)境的機(jī)制及其與上皮間質(zhì)化關(guān)系了解的進(jìn)一步深入，相信可以為腫瘤防治提供更新的見(jiàn)解，并衍生出新的治療方法，讓中醫(yī)藥治療腫瘤成為未來(lái)的趨勢(shì)。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突。