中藥調(diào)節(jié)癌相關成纖維細胞作用及機制

牟悅 田升 王世軍 張亞楠

(山東中醫(yī)藥大學 山東省中醫(yī)經(jīng)典名方協(xié)同創(chuàng)新中心，山東 濟南 250355)

惡性腫瘤的發(fā)病率及死亡率不斷上升，據(jù)世界衛(wèi)生組織最新報告顯示，2020年約有1 930萬新發(fā)癌癥病例和1 000萬癌癥死亡病例〔1〕，因此尋求有效可行的治療方法已刻不容緩。癌相關成纖維細胞(CAFs)是腫瘤的重要組成部分，可促進腫瘤細胞生長、侵襲、轉(zhuǎn)移和誘導腫瘤血管生成，已成為癌癥治療中的一個重要靶點，因此研究CAFs的生物學特性及其在腫瘤中的作用機制具有重要意義。傳統(tǒng)中藥治療腫瘤的歷史由來已久，隨著現(xiàn)代科技不斷進步，對于抗腫瘤中藥的研究日益精深，研究發(fā)現(xiàn)多種中藥及復方可明顯抑制CAFs的生長、增殖，從而抑制腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移〔2〕。本文就近年來中藥調(diào)節(jié)CAFs的作用及機制作一綜述。

1 CAFs的概述及來源

CAFs是腫瘤微環(huán)境中活化的成纖維細胞，是基質(zhì)中最顯著的細胞類型之一，可以產(chǎn)生大量的細胞外基質(zhì)、趨化因子、細胞因子和生長因子等，從而促進腫瘤生長、侵襲和轉(zhuǎn)移。此外，CAFs具有比癌細胞更為穩(wěn)定的遺傳性，可降低癌癥耐藥發(fā)生的風險〔3,4〕，使其成為治療癌癥的一個有意義的目標〔5〕。

CAFs可從乳腺癌、肺癌、胃癌和結(jié)直腸癌等不同類型的腫瘤中分離出來。關于CAFs的來源有多種學說，但這一話題仍在爭論之中。到目前為止，越來越多的研究報道了幾種細胞或為CAFs的來源，如常駐于組織的成纖維細胞、骨髓間充質(zhì)干細胞、上皮細胞(上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化)和內(nèi)皮細胞(內(nèi)皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化)等都被認為可能是CAFs的前體。研究發(fā)現(xiàn)血小板源性生長因子(PDGF)或轉(zhuǎn)化生長因子(TGF)-β家族成員激活局部成纖維細胞前體，使其轉(zhuǎn)變?yōu)镃AFs。CAFs來源于多種細胞類型，因此是異質(zhì)的〔6〕。CAFs相對容易分離和培養(yǎng)，所以在體外得到了廣泛的研究，但CAFs并不是一個同質(zhì)的細胞群，它們在不同的系統(tǒng)中既能促進又能抑制腫瘤的生長。在腫瘤發(fā)展的早期階段，CAFs被激活后彼此之間形成縫隙連接，從而增強腫瘤細胞之間的接觸抑制，影響腫瘤細胞的分裂增殖。相反，腫瘤細胞和腫瘤細胞募集的巨噬細胞、淋巴細胞、中性粒細胞、內(nèi)皮細胞、骨髓來源的細胞可通過分泌大量的細胞因子激活CAFs，促進腫瘤的生長和侵襲〔3,7〕。目前對于CAFs的研究大多集中在它促進腫瘤的生長、侵襲和轉(zhuǎn)移的能力，而關于CAFs在腫瘤早期表現(xiàn)出的抑制作用還需要進一步探索。近年來人們越來越重視CAFs在腫瘤中的作用，以CAFs為靶點，通過改變其數(shù)量、亞型或功能，可作為一種治療癌癥的有效途徑。

2 CAFs在腫瘤中的作用

2.1CAFs在胃癌中的作用 胃癌作為一種常見病，嚴重影響全球100多萬人健康，且胃癌的死亡率一直居高不下〔8〕。Zhang等〔9〕研究發(fā)現(xiàn)雌激素可以刺激胃癌CAFs分泌白細胞介素(IL)-6，激活胃癌細胞中的信號傳導及轉(zhuǎn)錄激活因子(STAT)3信號通路，從而增強胃癌細胞的增殖和侵襲能力。Xu等〔10〕研究發(fā)現(xiàn)源自胃癌CAFs外泌體中的miR-139可通過降低腫瘤微環(huán)境中的基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)-11來抑制胃癌的生長和轉(zhuǎn)移。Pang等〔11〕研究發(fā)現(xiàn)CAFs可以通過分泌一種胚胎形態(tài)發(fā)生因子Nodal，促進胃癌細胞的增殖并降低對化療藥阿霉素的敏感性，而且CAFs可通過Nodal激活的Smad2/3-蛋白激酶B(Akt)信號通路而增加胃癌細胞的惡性程度，這提示CAFs/Nodal信號通路可能是胃癌患者臨床治療的新靶點。Shen等〔12〕研究發(fā)現(xiàn)幽門螺桿菌感染可激活Janus激酶(JAK)/STAT1信號通路，從而增加胃癌CAFs中血管細胞黏附分子(VCAM)-1的表達，且VCAM-1的水平與胃癌患者的腫瘤發(fā)展及預后不良呈正相關。此外，Wang等〔13〕研究發(fā)現(xiàn)miR-214通過靶向CAFs中的成纖維細胞生長因子(FGF)9和調(diào)控胃癌細胞的上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化過程，從而抑制胃癌的進展，提示CAFs中的miRNA-214/FGF9可能成為治療胃癌的潛在靶點。

2.2CAFs在肝癌中的作用 肝癌是最具侵襲力的腫瘤之一，長久以來缺乏有效的治療方法。大多數(shù)肝癌發(fā)生在慢性肝損傷、肝臟炎癥和纖維化的環(huán)境中，肝星狀細胞和CAFs分別是肝纖維化和肝癌發(fā)生的關鍵因素。源自肝星狀細胞的CAFs會激活肌成纖維細胞，并與癌細胞發(fā)生協(xié)同作用，從而影響腫瘤的生長和侵襲〔14〕。Zhou等〔15〕研究發(fā)現(xiàn)活化的CAFs可通過分泌血管生成因子來促進肝癌的發(fā)展。Moren等〔16〕研究發(fā)現(xiàn)肝X受體(LXR)α激動劑可阻止(TGF)-β依賴的CAFs分化，從而抑制原發(fā)性肝癌的生長。Liu等〔17〕研究發(fā)現(xiàn)CAFs可以產(chǎn)生胎盤生長因子(PLGF)，從而影響肝癌的新血管生成。

2.3CAFs在結(jié)直腸癌中的作用 Zhang等〔18〕研究發(fā)現(xiàn)腫瘤相關巨噬細胞(TAMs)和CAFs可協(xié)同抑制自然殺傷細胞(NK)的功能，影響結(jié)腸癌進展。Zhu等〔19〕研究發(fā)現(xiàn)CAFs分泌的CLEC3B可能促進腫瘤的轉(zhuǎn)移，敲除CAFs中的CLEC3B可明顯減少結(jié)直腸癌細胞的轉(zhuǎn)移，提示CAFs中的CLEC3B可能是一種潛在的治療結(jié)直腸癌的分子。Aizawa等〔20〕研究發(fā)現(xiàn)CAFs釋放的Wnt2蛋白增強了結(jié)直腸癌細胞的侵襲和轉(zhuǎn)移，提示CAFs分泌的Wnt2蛋白在腫瘤進展中起著關鍵作用。Heichler等〔21〕通過分析375例人結(jié)直腸癌組織樣本，檢測到結(jié)直腸癌患者組的CAFs中STAT3被激活，使CAFs促進結(jié)腸癌細胞的增殖和轉(zhuǎn)移，這提示STAT3在CAFs中的激活對結(jié)直腸癌的發(fā)生發(fā)展有重要意義。

2.4CAFs在肺癌中的作用 Teramoto等〔22〕研究發(fā)現(xiàn)在非小細胞肺癌(NSCLC)中，外源性干擾素(IFN)-γ可上調(diào)CAFs中程序性細胞死亡配體(PD-L)1 mRNA和蛋白表達，而IFN-γ的缺失則下調(diào)PD-L1 mRNA和蛋白表達，進一步研究發(fā)現(xiàn)與PD-L1陰性表達的NSCLC患者相比，PD-L1陽性的NSCLC患者術后無復發(fā)，且生存期顯著延長，這提示在CAFs中PD-L1的表達激活了抗腫瘤免疫應答，有利于改善患者預后。Inoue等〔23〕研究發(fā)現(xiàn)腫瘤間質(zhì)中CAFs的標志物α平滑肌肌動蛋白(SMA)的表達與肺腺癌細胞中PD-L1的表達有關，CAFs通過分泌可溶性因子增加肺腺癌細胞PD-L1的表達，提示CAFs可能通過增加肺腺癌細胞PD-L1的表達而影響腫瘤免疫。Li等〔24〕研究發(fā)現(xiàn)NSCLC中IL-22表達升高與患者的臨床病理分期有關，CAFs產(chǎn)生的IL-22可通過磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)/Akt-雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信號通路促進肺癌的侵襲。Zhou等〔25〕研究發(fā)現(xiàn)CAFs分泌的VCAM-1可通過激活肺癌細胞的Akt和絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)信號通路，促進肺癌細胞的生長和侵襲。

2.5CAFs在乳腺癌中的作用 乳腺癌占2020年新發(fā)癌癥病例總數(shù)的11.7%，嚴重影響女性健康〔1〕，Shu等〔26〕研究發(fā)現(xiàn)CAFs中C3a-C3aR信號通路可促進乳腺癌的轉(zhuǎn)移，因此靶向C3aR信號通路可能是一種潛在的抗乳腺癌轉(zhuǎn)移的策略。Chatterjee等〔27〕研究發(fā)現(xiàn)，MiR-222在乳腺癌CAFs中表達升高，而MiR-222高表達或敲除層黏連蛋白B受體(LBR)可以誘導正常成纖維細胞(NFs)出現(xiàn)CAFs的特性，比如增強腫瘤細胞轉(zhuǎn)移、侵襲的能力，此研究結(jié)果表明CAFs中的MiR-222/LBR可成為乳腺癌治療的靶點，可為臨床治療乳腺癌提供策略。Chen等〔28〕研究發(fā)現(xiàn)在乳腺癌中，CAFs通過分泌微纖維相關蛋白(MFAP)5和激活Notch1/slug信號通路，促進癌細胞侵襲和轉(zhuǎn)移，結(jié)果表明這條通路可通過影響CAFs和腫瘤細胞的相互作用來阻斷腫瘤進展。Catalano等〔29〕研究發(fā)現(xiàn)磷酸二酯酶5在乳腺癌間質(zhì)中過度表達，并增強成纖維細胞的活性來刺激腫瘤發(fā)展，影響臨床治療效果，表明磷酸二酯酶5可作為評價乳腺癌患者預后的指標和潛在的治療靶點。Eiro等〔30〕發(fā)現(xiàn)，MDA-MB-231細胞與腫瘤源性CAFs共培養(yǎng)后，可誘導腫瘤細胞中鈣結(jié)合蛋白(S100A4)、TGF-β、FGF2、FGF7、PDGFA等基因表達的上調(diào)，從而促進乳腺癌細胞的侵襲和血管生成。Vu等〔31〕的研究證明定植于肺部的基質(zhì)成纖維細胞可以吸收乳腺癌來源細胞外囊泡中的 miR-125b，增加CAFs標志物α-SMA表達，使NFs轉(zhuǎn)化為CAFs，這有利于乳腺癌肺轉(zhuǎn)移前微環(huán)境建立。Erdogan等〔32〕研究發(fā)現(xiàn)CAFs通過MMP、非肌肉肌球蛋白Ⅱ等修飾細胞外基質(zhì)，從而促進轉(zhuǎn)移前微環(huán)境形成。

3 中藥對CAFs的調(diào)節(jié)作用

3.1中藥單體對CAFs的調(diào)節(jié)作用 中藥可調(diào)節(jié)CAFs細胞從而影響腫瘤的進展，消除有利于腫瘤細胞生存和轉(zhuǎn)移的條件〔33〕。研究發(fā)現(xiàn)，能夠調(diào)節(jié)CAFs的中藥單體有黃連、肉桂、姜黃、黃芪等。

3.1.1黃連 小檗堿與黃連堿均是從傳統(tǒng)中藥黃連中提取的活性成分，其應用廣泛，具有較強的抗癌和抗炎活性，已被證明能應用于某些腫瘤的治療〔34,35〕。Huang等〔36〕研究發(fā)現(xiàn)小檗堿可通過調(diào)節(jié)TGF-β信號通路來抑制CAFs誘導的上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化并促進結(jié)腸癌細胞凋亡。Lv等〔37〕研究發(fā)現(xiàn)黃連堿處理的CAFs的條件培養(yǎng)基可減少CAFs外泌體的分泌，并顯著抑制肝癌細胞活力及其侵襲能力。以上研究為黃連的研究進展提供了建議及見解，也為中藥通過調(diào)節(jié)CAFs治療癌癥提供了更多的思路。

3.1.2肉桂 肉桂是樟目樟科植物的干燥樹皮，具有溫陽補腎的作用，其提取物肉桂醛可抑制腫瘤細胞生長〔38〕。Mei等〔39〕研究發(fā)現(xiàn)肉桂醛可通過干預Toll樣受體(TLR)4來減輕CAFs引起的T細胞抑制，從而抑制CAFs在腫瘤微環(huán)境中的功能，這表明肉桂醛對腫瘤的治療有潛在的幫助。Han等〔40〕研究發(fā)現(xiàn)肉桂醛可誘導前列腺癌中CAFs周期阻滯和凋亡，其機制可能與CAFs中線粒體膜電位的降低、CAFs內(nèi)活性氧(ROS)升高等內(nèi)源性途徑有關，這提示肉桂醛可通過調(diào)節(jié)CAFs作為癌癥治療的潛在靶點。

3.1.3姜黃 姜黃素是從姜黃中獲得的活性成分，已被證明能抑制多種腫瘤的生長。Zeng等〔41〕研究發(fā)現(xiàn)姜黃素可誘導前列腺癌CAFs細胞凋亡和細胞周期阻滯，其機制可能與姜黃素上調(diào)ROS表達，并通過PERK-eIF2 α-ATF4軸觸發(fā)了CAFs的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激有關。Ba等〔42〕研究發(fā)現(xiàn)姜黃素通過下調(diào)α-SMA表達并抑制促癌細胞因子的分泌，從而將CAFs表型逆轉(zhuǎn)為腫瘤周圍成纖維細胞的表型，此外，他們發(fā)現(xiàn)姜黃素在體外和體內(nèi)均可阻斷CAFs介導的人舌鱗癌細胞Cal27增殖，這為舌鱗狀細胞癌的研究提供了基礎。

3.1.4黃芪 黃芪甲苷Ⅳ是由黃芪中提取的一種活性成分。Wang等〔43〕檢測了不同條件培養(yǎng)液對胃癌細胞多能性致癌因子Sox2和Nanog表達的影響，發(fā)現(xiàn)CAFs誘導胃癌細胞增殖、轉(zhuǎn)移和侵襲的能力明顯高于正常成纖維細胞，而黃芪甲苷Ⅳ能顯著抑制CAFs的功能，從而抑制胃癌細胞的增殖、轉(zhuǎn)移和侵襲，這提示黃芪甲苷Ⅳ有望成為調(diào)節(jié)腫瘤微環(huán)境的有效治療藥物。黃芪多糖是從黃芪中提取的一種活性成分，張艷輝等〔44〕研究發(fā)現(xiàn)黃芪多糖可抑制腫瘤壞死因子(TNF)-α、IL-6誘導的骨髓間充質(zhì)干細胞向CAFs方向分化，其機制可能與黃芪多糖調(diào)控 IL-6/STA T3、TNF-α/NF-κB 信號通路有關。

3.1.5其他中藥單體 李彥美等〔45〕研究發(fā)現(xiàn)丁香精油的主要成分丁香酚可抑制CAFs活力并誘導其凋亡，從而發(fā)揮抗腫瘤作用，其機制可能是通過P53蛋白途徑和內(nèi)源性凋亡途徑實現(xiàn)的。粉防己堿是中藥粉防己的主要活性成分，萬海軍等〔46〕研究發(fā)現(xiàn)粉防己堿能夠抑制 CAFs，從而抑制肺腺癌細胞的侵襲轉(zhuǎn)移，其機制可能與抑制NF-κB通路的活性和CAFs分泌的IL-8有關。

周曉紅等〔47〕將成纖維細胞和肝癌細胞體外共培養(yǎng)，并用雷公藤提取物-雷公藤紅素干預，發(fā)現(xiàn)雷公藤紅素可以顯著抑制成纖維細胞的活性，并能通過NOX4信號通路抑制成纖維細胞向CAFs的轉(zhuǎn)化。郝欽等〔48〕使用含漏蘆血清干預CAFs，發(fā)現(xiàn)其促進胃癌細胞增殖、遷移和侵襲的能力明顯降低，且CAFs內(nèi)TGF-β1和IL-6 mRNA表達量明顯下調(diào)，表明漏蘆可抑制CAFs分泌TGF-β1和IL-6，從而逆轉(zhuǎn)其促癌作用。重樓皂苷Ⅰ是傳統(tǒng)藥物重樓的提取物，研究發(fā)現(xiàn)重樓皂苷Ⅰ能有效抑制CAFs的增殖，其作用呈濃度依賴性，并能通過下調(diào)CAFs中的成纖維細胞活化蛋白(FAP)、基質(zhì)細胞衍生因子(SDF)-1和肝細胞生長因子(HGF) 蛋白表達影響CAFs功能〔49〕。Wang等〔50〕研究發(fā)現(xiàn)，赤芍的主要生物活性成分芍藥苷可通過靶向microRNA-149和IL-6/STAT3/MMP信號通路來抑制CAFs，減弱腫瘤細胞的轉(zhuǎn)移和侵襲能力，這提示芍藥苷可作為一種潛在的抗腫瘤新型藥物。

藁本內(nèi)酯是當歸、川芎等中藥的主要成分之一，Ma等〔51〕研究發(fā)現(xiàn)藁本內(nèi)酯通過TLR4/NF-κB途徑改變了CAFs的免疫抑制功能，逆轉(zhuǎn)CAFs對T細胞的抑制，并通過作用于TLR4受體促進CAFs向正常成纖維細胞的轉(zhuǎn)化，這表明藁本內(nèi)酯可能成為一種潛在的抗癌藥物。

3.2中藥復方對CAFs的調(diào)節(jié)作用 中藥復方對CAFs的研究主要集中在調(diào)節(jié)CAFs細胞的數(shù)量、功能及影響其分泌相關細胞因子，從而抑制腫瘤的生長、侵襲及轉(zhuǎn)移的能力。目前，對CAFs起調(diào)節(jié)作用的中藥代表方有復方苦參注射液、解毒三根湯、清胰化積方等。

復方苦參注射液由苦參和白土苓等藥物組成，可清熱涼血、解毒止痛，臨床常用于治療癌痛和出血等癥狀〔52〕。周春仙等〔53〕研究發(fā)現(xiàn)復方苦參液可作用于CAFs從而抑制腸癌細胞的轉(zhuǎn)移，進一步研究發(fā)現(xiàn)復方苦參液可下調(diào)CAFs中的miR-1290表達，從而減弱腸癌細胞的轉(zhuǎn)移能力。

解毒三根湯可清熱解毒，是治療結(jié)腸癌的有效方〔54〕。阮善明等〔55〕研究發(fā)現(xiàn)解毒三根湯能明顯抑制結(jié)腸癌細胞的轉(zhuǎn)移能力，且解毒三根湯含藥血清可明顯降低CAFs上清液中TGF-β1、MMP9表達及α-SMA、TGF-β1 mRNA表達，進一步研究發(fā)現(xiàn)解毒三根湯可增強CAFs中沉默信息調(diào)節(jié)因子1的表達量，抑制CAFs中NF-κB通路的激活，從而抑制結(jié)腸癌細胞的遷移能力〔56〕。

清胰化積方可清利濕熱，是辨證治療胰腺癌有效驗方，而且對胰腺癌肝轉(zhuǎn)移有抑制作用〔57,58〕。Chen等〔59〕體外研究發(fā)現(xiàn)，與正常成纖維細胞相比，CAFs增加了趨化因子CXCL1、CXCL2和CXCL8的表達，從而增強胰腺癌細胞侵襲能力，而清胰化積方顯著抑制了CAFs的活性和CAFs衍生的CXCL1、CXCL2和CXCL8的產(chǎn)生，同時，這些體外觀察結(jié)果在胰腺癌小鼠模型中得到證實，表明清胰化積方可抑制CAFs的活化，從而抑制胰腺癌細胞的轉(zhuǎn)移和侵襲。

綜上，CAFs在腫瘤增殖、侵襲中起到關鍵作用，中藥通過干預CAFs的數(shù)量、亞型及分泌細胞因子等功能，從而影響腫瘤的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)歸，延長患者的生存時間，改善生活質(zhì)量。研究中藥調(diào)節(jié)CAFs細胞的作用，可為臨床治療癌癥提供新的思路，也為中藥藥理提供理論基礎，但是中藥對CAFs的調(diào)節(jié)是否為治療癌癥的新靶點，中藥調(diào)控CAFs的機制如何，還需進一步明確。