中藥調(diào)節(jié)腫瘤免疫微環(huán)境發(fā)揮抗腫瘤作用研究進展*

旦增旺姆 韓廣素 李晨露 易 屏 彭 澤 李靈麗

華中科技大學同濟醫(yī)學院附屬同濟醫(yī)院1中西醫(yī)結(jié)合研究所,2中西醫(yī)結(jié)合科,武漢 430030

3重慶醫(yī)科大學中醫(yī)藥學院,重慶 400016

4武漢大學附屬同仁醫(yī)院中醫(yī)科,武漢 430000

近年來,分子靶向治療、免疫治療、介入治療等多種腫瘤相關(guān)新型治療方法不斷取得突破,許多腫瘤患者從中受益,病情得到有效緩解。但癌癥仍是當前全球主要死亡原因之一,死亡率僅次于缺血性心臟病[1]。在中國,癌癥作為最常見的死亡原因,嚴重威脅人們的身心健康[2]。腫瘤免疫療法是當前腫瘤治療和藥物開發(fā)的最新熱點,其通過改善T細胞耗竭、增加T細胞浸潤以及T細胞殺傷功能重新驅(qū)動腫瘤組織內(nèi)固有免疫細胞殺傷功能,恢復機體正常的抗腫瘤免疫反應,從而清除腫瘤細胞。但在臨床應用中,一部分患者并不能對免疫療法產(chǎn)生有效應答,還有一些先前能夠產(chǎn)生有效免疫應答的患者在后續(xù)治療中產(chǎn)生耐藥性[3]。對于這一困局,多項研究結(jié)果提示免疫治療的低應答可能與腫瘤免疫微環(huán)境中呈現(xiàn)的抑制環(huán)境高度相關(guān)[4]。在傳統(tǒng)中醫(yī)藥理論中,腫瘤之發(fā)生發(fā)展多為臟腑虛損、損傷正氣,久之則氣滯、血瘀、痰濕、毒結(jié)等病理因素互生所致。中醫(yī)主張以“扶正”兼“祛邪”作為基本原則治療腫瘤,“扶正”即為增強機體的抗癌免疫力,而“祛邪”則為直接實現(xiàn)抑制腫瘤細胞生長、增殖、侵襲和遷移的作用[5]。傳統(tǒng)中藥對腫瘤的抑制作用不僅體現(xiàn)在它能明顯抑制腫瘤細胞本身的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移上,還與其不錯的免疫調(diào)節(jié)相關(guān)?；诖?本文著重探討中藥在腫瘤中發(fā)揮的免疫調(diào)節(jié)作用,重點闡述中藥在癌癥中的“扶正”作用。

1 腫瘤微環(huán)境

腫瘤細胞與正常細胞的差異越大,就越有可能被免疫細胞識別、殺傷。但在免疫系統(tǒng)殺傷腫瘤細胞的過程中,不斷分裂的腫瘤細胞會逐漸降低其免疫原性,從而逃逸免疫系統(tǒng)的識別與殺傷,最終免疫系統(tǒng)變相地選擇了免疫原性較低的腫瘤細胞,促使腫瘤實現(xiàn)免疫逃逸[6]。

腫瘤組織內(nèi)不僅含有高度異質(zhì)的腫瘤細胞群,還包含未轉(zhuǎn)化的免疫細胞和非免疫細胞,它們共同組成極其復雜的腫瘤微環(huán)境(tumor microenvironment,TME)。浸潤的非免疫細胞主要有癌癥相關(guān)成纖維細胞(cancer-associated fibroblasts,CAFs)、血細胞、淋巴血管細胞。在不同的腫瘤組織中,浸潤的免疫細胞成分表現(xiàn)得復雜多變,但通常都包括CD4+T細胞群、CD8+T細胞群、自然殺傷細胞(natural killer cells,NK)、樹突狀細胞(dendritic cells,DC)、腫瘤相關(guān)巨噬細胞(tumor-associated macrophages,TAM)、腫瘤相關(guān)中性粒細胞(tumor-associated neutrophils,TAN)、髓源性抑制細胞(myeloid-derived suppressor cells,MDSC)和B細胞[7]。依照它們對腫瘤的不同作用,可以將它們分為腫瘤促進型免疫細胞、腫瘤抑制型免疫細胞[8]。

免疫細胞在不同腫瘤組織內(nèi)有著不同的空間分布狀態(tài),大部分研究將腫瘤免疫微環(huán)境大致分為3類表型[9]。第1類是以腫瘤實質(zhì)中浸潤大量T細胞為特征的免疫炎癥表型,在有些文獻中擁有這種表型的腫瘤組織被稱為“熱”腫瘤,大部分免疫治療有效應答的患者通常都是這種表型。第2類是以免疫細胞浸潤腫瘤間質(zhì)組織為特征的免疫排斥表型。這類腫瘤組織實質(zhì)內(nèi)較少有免疫細胞浸潤,擁有這種表型的腫瘤被稱為“冷”腫瘤,并且認為與免疫治療低應答以及不良預后相關(guān)。第3類是以腫瘤實質(zhì)與間質(zhì)均缺乏免疫細胞浸潤為特征的免疫荒漠表型,這類腫瘤幾乎不對免疫療法產(chǎn)生應答。

2 中藥增強TME中免疫殺傷功能

一般認為,在腫瘤中發(fā)揮殺傷抑制作用的免疫細胞有效應T細胞、NK細胞、DC細胞、M1型TAM、N1型TAN[8]。其中DC細胞和效應CD4+T細胞為CD8+T細胞呈遞抗原并提供共刺激信將其活化,CD8+T細胞被激活為細胞毒性T細胞(cytotoxic T cells,CTL)。CTL通過顆粒胞吐和Fas配體介導的細胞凋亡作用殺傷腫瘤細胞,它還可以分泌干擾素-γ(interferon-γ,IFN-γ)和腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)誘導癌細胞的細胞毒性[10]。NK細胞主要通過釋放穿孔素和顆粒酶誘導靶細胞凋亡來殺傷腫瘤細胞[11]。近年來也有文獻[12]報道,具有細胞毒性的CD4+T細胞可以分泌顆粒酶A、顆粒酶B和穿孔素發(fā)揮抗腫瘤作用。

TAM起源于外周血單核細胞,它們受到來自腫瘤微環(huán)境中基質(zhì)細胞和腫瘤細胞產(chǎn)生的各種細胞因子、趨化因子和生長因子的作用,遷移到腫瘤組織分化為TAM。活化的M1型TAM分泌促炎細胞因子如白細胞介素-6(interleukin-6,IL-6)、IL-12、IL-23和TNF-α,參與腫瘤殺傷反應[13]。與M1型相反,M2型不僅可以產(chǎn)生抗炎細胞因子抑制腫瘤免疫,還能促進血管生成和基質(zhì)重塑,促進腫瘤進展和轉(zhuǎn)移。因此,人們將M2型TAM轉(zhuǎn)化為M1型TAM或者提高M1型TAM的浸潤比例作為一個較為理想的腫瘤治療方向[14]。

TAN不僅可以通過分泌的細胞因子和趨化因子募集其他具有抗腫瘤活性的免疫細胞,它還可以通過活性氧(reactive oxygen species,ROS)產(chǎn)生的超氧化物和過氧化氫、中性粒細胞顆粒中所含的各種細胞毒性化合物、中性粒細胞抗體依賴性的細胞毒性抑制腫瘤[15]。在大部分文獻中,將直接或間接抑制腫瘤生長的中性粒細胞表型稱作N1型TAN[16]。N2型TAN通常被認為直接或間接促進腫瘤的發(fā)生發(fā)展,它能通過分泌細胞外基質(zhì)重塑酶和促血管生成因子促進腫瘤血管生成和腫瘤細胞播散[17]。

2.1 中藥增強腫瘤組織T細胞浸潤,增強CTL活性

在中藥中,吳茱萸堿可通過抑制MUC1-C/PD-L1表達,增強CD8+T細胞功能抑制非小細胞癌活性[18]。Ji Lv等[19]用葛根芩連湯和抗小鼠PD-1抗體聯(lián)合治療小鼠結(jié)腸癌,發(fā)現(xiàn)葛根芩連湯通過調(diào)節(jié)腸道菌群顯著增加外周血和腫瘤組織中CD8+T細胞浸潤來抑制腫瘤。Xu H等[20]研究證實,蒼術(shù)內(nèi)酯I在結(jié)直腸癌中與PSMD4結(jié)合,增強MHC-I介導的抗原提呈,促進CD8+T細胞毒性。Yang Y等[21]發(fā)現(xiàn)復方苦參液通過TNFR1介導的NF-κB和p38MAPK信號級聯(lián)緩解腫瘤相關(guān)巨噬細胞免疫抑制,促進CD8+T細胞增殖和增強CTL細胞毒性。Nie X等[22]研究的以夏枯草、葛根和蛇莓組成的中藥抗癌“雞尾酒”能調(diào)節(jié)腸道免疫菌群-TH17軸激活腫瘤免疫,殺傷結(jié)腸癌細胞。Jiang ZB等[23]發(fā)現(xiàn)白花丹素通過下調(diào)ARF1和提高CD8+T細胞浸潤,激活抗腫瘤免疫從而抑制非小細胞肺癌進展。Deng X等[24]用生姜提取物姜辣素6治療異種移植小鼠模型,發(fā)現(xiàn)生姜促進腫瘤浸潤CD8+T細胞中線粒體生物發(fā)揮抗腫瘤作用。Deng X等[25]報道,枸杞多糖促進H22荷瘤小鼠體內(nèi)CD8+T細胞浸潤并抑制Treg細胞增加,同時抑制血清中轉(zhuǎn)化生長因子-β1(transforming growth factor-β1,TGF-β1)和IL-10的分泌從而降低T細胞耗竭表型,維持免疫細胞毒性以誘導H22荷瘤小鼠的全身和局部免疫應答。Hao H等[26]發(fā)現(xiàn)脫水淫羊藿以T細胞依賴的方式有效降低小鼠B16F10黑色素瘤和MC38結(jié)直腸腫瘤的腫瘤負荷。Zhu H等[27]研究證實,人參皂苷通過調(diào)節(jié)腸道菌群來促進抗腫瘤免疫和調(diào)節(jié)Nrf2、NFκB通路,從而改善腸道黏膜炎癥,提高環(huán)磷酰胺抗腫瘤效率。Yan F等[28]發(fā)現(xiàn),養(yǎng)陰扶正解毒方通過緩解T細胞耗竭和對抗腫瘤免疫抑制,增強H22荷瘤小鼠的抗腫瘤免疫應答。Sun M等[29]報道,香菇多糖在膀胱癌小鼠模型中誘導巨噬細胞活化、促進CD4+T細胞和CD8+T細胞增殖并上調(diào)IFN-γ和IL-2表達,同時抑制MDSCs和Treg細胞。Liu Y等[30]研究結(jié)果提示,小檗堿抑制CSN5的去泛素化活性,下調(diào)腫瘤細胞表達PD-L1,從而促進抗腫瘤免疫。以上研究證實中藥可增強腫瘤組織中T細胞浸潤,增強CTL活性。

2.2 中藥促進TAM由M2型向M1型轉(zhuǎn)化

Wang L等[31]用傳統(tǒng)古方玉屏風湯治療原位Lewis荷瘤小鼠發(fā)現(xiàn),玉屏風湯顯著延長了荷瘤小鼠的存活期,并增加了CD4+T細胞和M1巨噬細胞的百分比以及CD4+T細胞的細胞毒性。Li H等[32]研究證實,人參皂苷Rh2具有在腫瘤微環(huán)境中將TAM從M2亞群轉(zhuǎn)化為M1的潛力,并阻止肺癌細胞遷移。Deng XX等[33]報道,蒲公英提取物通過抑制IL-10/STAT3/PD-L1免疫抑制信號通路,抑制TAMs微環(huán)境中M2表型,促進TAM從M2到M1表型極化。Yin L等[34]研究結(jié)果證實,白頭翁皂苷A3靶向TLR1/NF-κB/MAPK信號通路誘導M1巨噬細胞極化以抑制乳腺腫瘤發(fā)生。Li C等[35]發(fā)現(xiàn),黃芪多糖通過抑制M2巨噬細胞,增強腫瘤組織中M1型TAM浸潤比例抑制肝癌生長。Jin Z等[36]用中藥復方消水方治療惡性胸腔積液小鼠模型,發(fā)現(xiàn)消水方能通過激活自噬介導M1型TAM細胞極化改善惡性胸腔積液。在Pang L等[37]的實驗中,補肺湯被驗證可以通過抑制IL-10和PD-L1削弱TAM誘導的非小細胞肺癌免疫抑制。Zhuang H等[38]的研究結(jié)果證實,槐定堿通過TLR4/IRF3途徑抑制巨噬細胞介導的免疫抑制,隨后上調(diào)CD8+T細胞毒性抑制胃癌。此外,Zhang S等[39]人報道,小檗堿可以下調(diào)中性粒細胞表面CD133、CD309分子表達,維持中性粒細胞N1表型以逆轉(zhuǎn)癌細胞耐藥。以上研究證實中藥還可以通過促進TAM由M2型向M1型轉(zhuǎn)化從而發(fā)揮抗癌作用。

3 中藥抑制TME中的腫瘤促進免疫細胞

在TME中,除了腫瘤抑制性免疫細胞,還有促進腫瘤發(fā)生發(fā)展作用的免疫細胞。主要有調(diào)節(jié)性T細胞(regulatory T cells,Tregs)、髓源性抑制細胞(myeloid-derived suppressor cells,MDSCs)兩大類[8]。

3.1 中藥抑制調(diào)節(jié)性T細胞的分化和活性

調(diào)節(jié)性T細胞最初被定義為高表達CD25分子的CD4+T細胞,但人們逐漸觀察到叉頭框蛋白P3(fork head box protein P3,Foxp3)是Treg細胞生成和維持其腫瘤免疫抑制功能的重要調(diào)節(jié)基因和特異性標志[40]。腫瘤中的Foxp3+CD25+CD4+Treg細胞大多處于活化和高度增殖狀態(tài),腫瘤浸潤Treg細胞通常表達較高水平的T細胞活化相關(guān)細胞表面分子(如CD25、CTLA-4、PD-1),它們能夠抑制CTL對癌細胞的殺傷反應[41]。Wu L等[42]研究發(fā)現(xiàn),大黃蟲丸通過調(diào)節(jié)Treg/Th1平衡改善肝細胞癌小鼠的免疫抑制狀態(tài)。Chen S等[43]的研究結(jié)果提示,黃芩素通過減少表達TNFR2的Foxp3+Treg細胞增強抗腫瘤免疫。Guo J等[44]發(fā)現(xiàn)冬凌草素調(diào)節(jié)TGF-β受體分布抑制Treg細胞浸潤從而抑制三陰性乳腺癌細胞生長。在Yu P等[45]的實驗中,臭椿酮通過靶向c-Jun-PD-L1途徑抑制Tregs的功能,從而抑制黑色素瘤的進展并增強抗PD-L1的療效。Fang T等[46]研究者驗證,參麥注射液通過miR-4/GPER1軸抑制Treg細胞分化,改善甲狀腺癌患者術(shù)后免疫功能。

3.2 中藥抑制MDSC細胞

MDSC主要由粒細胞、多核MDSCs(PMN-MDSCs)、單核MDSCs(M-MDSCs)組成[47]。MDSC不僅可以促進腫瘤血管生成、癌細胞遷移,還能產(chǎn)生精氨酸酶(arginase,ARG)、誘導型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase,iNOS)和免疫抑制細胞因子(如TGF-β和IL-10)來抑制T細胞功能[48]。Zhang S等[49]發(fā)現(xiàn),扶正祛邪方通過IL-1β/NF-κB信號通路調(diào)控MDSCs預防肺腺癌復發(fā)和轉(zhuǎn)移。Tian S等[50]報道,保元解毒方通過TGF-β/CCL9途徑抑制MDSC在腫瘤轉(zhuǎn)移前微環(huán)境中積累。Yang X[51]的研究結(jié)果提示,黃芩湯通過調(diào)節(jié)IDO活性和降低MDSC來削弱腫瘤免疫逃逸,增加M1型TAM浸潤并抑制IL-4降低M2型TAM極化,發(fā)揮抑制肝癌作用。

4 總結(jié)與展望

基于“扶正”兼“祛邪”的治則,中藥在腫瘤治療上展現(xiàn)出卓越的能力。當前腫瘤治療藥物的開發(fā)方向越加關(guān)注機體本身的免疫能力,除了強調(diào)實現(xiàn)直接殺傷腫瘤細胞還著重于驅(qū)動機體自身免疫,這與傳統(tǒng)中醫(yī)診療觀念不謀而合。此外,以上基礎研究證明,中藥可能通過增強CTL在腫瘤組織中的浸潤,減少T細胞耗竭和促進M2巨噬細胞向M1轉(zhuǎn)化,增強腫瘤免疫殺傷能力。同時它能抑制Treg細胞分化與MDSCs聚集重塑腫瘤微環(huán)境,抑制腫瘤實現(xiàn)免疫逃逸。

總體而言,中藥在腫瘤治療藥物開發(fā)領(lǐng)域具有巨大潛力,但仍需更多高質(zhì)量的基礎研究以及臨床研究對中藥治療腫瘤的療效加以驗證。