余飞浩 黄洁 程念 赵海梅 刘端勇 王红 （.江西中医药大学研究生院 南昌 0004；.江西中医药大学中医学院 南昌 0004；.南昌市第三医院肿瘤科 南昌 0009）

结肠癌是最常见的恶性肿瘤之一，国际癌症研究机构2020 年癌症负担年报数据表明，结肠癌在国内新发病率升至第二，仅次于肺癌。20 世纪初，生理学家Otto Warburg 首次提出在有氧条件下癌细胞优先选择了糖酵解作为能量获取的主要途径。代谢途径改变，代谢产物的环境亦随之变化，这种细胞内能量代谢主要途径改变的现象被称为代谢重编程［1-2］。结肠癌的癌细胞和免疫细胞也由于乳酸脱氢酶（LDH）［3］、线粒体TNF 受体关联蛋白（TRAP）［4］、转录调控因子（YY1）［5］等的参与，其代谢途径发生了重编程，暗示调节免疫代谢重编程可能为有效防治结肠癌的重要策略之一。中医药具有良好的防治结肠癌，提高结肠癌患者生活质量的优势，尤其是其改善机体代谢状态和途径的作用优势明显。在我们的大量前期研究中，已证明中医药可以通过调节各种免疫细胞亚群的数量和功能，有效治疗结肠癌的癌前重要诱因——急慢性结肠炎［6-8］。为了明确免疫代谢在中医防治结肠癌中的角色定位，此文全面概括了各种免疫细胞的代谢重编程及在结肠癌发病中的作用，同时凝练综述了中医药在优化结肠癌免疫环境，改善癌细胞及免疫细胞代谢重编程的作用与可能机制，以探索中医药防治结肠癌可能的新视角。

1 免疫细胞代谢重编程

为了更高效率地合成、利用能量，满足自身增殖以及激活的需求，免疫细胞亦会表现出与肿瘤细胞类似的代谢重编程特征［9］。层出迭见的研究结果提示，免疫细胞能否实现更高效率的增殖分化、活化成熟，关键点可能在于不同的能量代谢方式的调度。自身生物合成需求的暴涨使它们更偏好采取某些补充性代谢途径来获取能量［10］。同时，代谢途径上某些枢纽性的重要基因及蛋白酶的异常表达亦可直接或间接影响免疫细胞的功能。换言之，免疫细胞代谢途径的选择与其效应功能的发挥桴鼓相应。在某种程度上，改变免疫代谢对重塑免疫细胞功能具有指向性意义。

1.1 固有免疫细胞代谢重编程

1.1.1 巨噬细胞代谢重编程 肿瘤微环境中细胞因子的改变会诱导抑炎样巨噬细胞大量募集，巨噬细胞亚群失衡［11-12］。作为机体固有免疫的重要组成部分，巨噬细胞（M）可分为Ⅰ型巨噬细胞（M1）和Ⅱ型巨噬细胞（M2）两个亚群，其效应能力不相同，代谢途径也各不相同［13］。M1 能量主要来源于产能速率更高的糖酵解途径，以满足其促炎、抑菌时能量的快速消耗［14］；而M2 主要依赖于有氧氧化代谢，高效产能的氧化磷酸化（OXPHOS）与脂肪酸代谢对于M2 抑制免疫清除具有重要意义。M2 巨噬细胞亚群在活化后明显增大了对氧气的消耗，当OXPHOS 过程被抑制时，M2 的活化也受到影响［15］。研究发现M1 细胞可以通过增强肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体（TRAIL）的表达，降低结肠癌肿瘤微环境中M2 细胞群的占比，减缓结肠癌的进展［16］。肿瘤微环境中，巨噬细胞被重新定义为肿瘤相关巨噬细胞（TAM），TAM 的组成以M2 细胞为主。在结肠癌小鼠模型中，相比起肿瘤内其他细胞系，TAM 对氟代脱氧葡萄糖（FDG）摄取能力更强，上调并维持了强大的葡萄糖代谢活性，而癌细胞更偏好于提高谷氨酰胺的利用率支持代谢需求［17］。因此，M1、M2 细胞和结肠癌细胞不同的代谢方式可为我们判断肿瘤微环境的组成提供依据，并为药物研发靶点提供思路。

1.1.2 树突状细胞代谢重编程 树突状细胞（DCs）是一类以摄取、加工处理和呈递抗原功能的固有免疫细胞。DCs 识别抗原并被激活后，发生一系列代谢变化以促进成熟。未成熟的DCs 以OXPHOS 为主要代谢途径，成熟后转变为糖酵解［18］。这种代谢转变过程可由缺氧诱导因子-1（HIF-1α）和Toll 样受体介导，或伴随着PI3K-AKT 信号途径的活化［19］。活化过程中，糖酵解上调所产生的中间产物是脂肪酸从头合成的营养来源，也是DCs 活化的必要条件［20］。

在低糖低氧的肿瘤微环境中，DCs 对糖的竞争力不如癌细胞，细胞内脂质积累又会导致脂类代谢受阻，因此DCs 的激活和生存都受到明显阻碍，促进T 细胞反应的能力显著下调［21］。以黑色素瘤为例，肿瘤细胞诱导DC 通过Wnt5a-β-连环蛋白-PPAR-γ 信号通路，上调肉碱棕榈酰转移酶-1α（CPT1α）脂肪酸转运蛋白的表达，驱动DCs 的脂肪酸氧化（FAO）过程，同时还可以诱导DCs 代谢从糖酵解向OXPHOS 转化，导致DCs 功能障碍［22-23］。浆细胞样树突细胞（pDCs）属于分化成熟的DC 细胞的一个亚群，是获得性抗肿瘤免疫的主力军之一，能更强诱发T 细胞介导的抗肿瘤反应。pDCs 浸润程度与结肠癌患者的生存率呈显著正相关［24］。另外，利用负载着来源于结肠癌的肿瘤干细胞的外泌体的DCs 对HT-29 系结肠癌细胞进行体外刺激发现，经外泌体处理的DCs 能更好刺激T 细胞增殖，并定向对结肠癌肿瘤干细胞产生细胞毒性［25］。尽管结肠癌发生过程DCs 代谢水平和途径发生何种变化还并不明确，但DCs 的数量、成熟状态、功能发挥都对结肠癌有无法忽视的影响，所以针对DCs 代谢重编程设计免疫治疗靶点是潜在的可能治疗方向［26］。

1.1.3 粒细胞代谢重编程 粒细胞来源于骨髓，识别免疫信号后被募集至血液发挥免疫作用，依据细胞内颗粒瑞氏染色特点分为中性、嗜酸性和嗜碱性三型。粒细胞产生ATP 的主要途径是糖酵解，其中中性粒细胞的能量合成更多依赖于补偿性代谢途径，包括糖酵解和磷酸戊糖途径［27］。糖酵解的终产物乳酸在活化的粒细胞中的大量累积，侧面印证了糖酵解途径的增强。而作为糖酵解和磷酸戊糖途径的“互通货币”，糖酵解的中间产物通过穿插至磷酸戊糖途径中，产生NADPH以重要辅酶因子的角色介导粒细胞抗菌、细胞毒效应的介质H2O2的生成。粒细胞在缺氧炎性病灶中免疫杀伤能力的正常发挥正是得益于特殊的代谢嗜好。中性粒细胞上调糖酵解途径的顺利进行，离不开穿梭其中的3-磷酸甘油脱氢酶对于传递电子、保证氧化还原平衡的有力保障，避免了细胞由于线粒体膜电位的丧失大量释放细胞色素C引导细胞更快地走向凋亡，使其可以更持久地发挥抗菌效应［28］。

粒细胞对于结肠癌的影响可能具有双面作用。一方面，有临床数据表明中性粒细胞与淋巴细胞组成比率（NLR）与结肠癌转移及预后相关。NLR值越低，结肠癌患者越有可能出现结肠癌的淋巴结转移。另一方面，也有学者指出中性粒细胞在结肠癌肿瘤微环境中的大量募集会抑制T 细胞的免疫效应［29］。在结肠癌小鼠模型中，Notch 信号过度活化，触发趋化因子5（CXCL5）的产生，后者通过趋化因子受体2（CXCR2）招募中性粒细胞进入肿瘤。与此同时由Notch 信号驱动的转化生长因子（TGF-β）大量产生，随后与中性粒细胞上的TGF-β 受体样激酶ALK5 结合，激活抑制程序，下调肿瘤微环境中的T 细胞反应，促进结肠癌的远处转移［30-31］。

1.1.4 NK 细胞代谢重编程 NK 细胞是机体抗感染、抗肿瘤免疫监视的第一道天然防线。短期免疫刺激使NK 细胞上调OXPHOS 的速率，然而当免疫刺激长期存在，糖酵解代替OXPHOS 成为NK 细胞的主要能量代谢途径［32-33］。肿瘤的微环境中，高乳酸水平、低pH 值和高腺苷水平都强烈抑制了NK 细胞的细胞毒效应能力和增殖水平，且营养缺乏的恶劣环境加剧了代谢失调，间接促进了抗肿瘤能力的下降甚至丧失［34-35］。癌细胞过量释放的TGF-β 调高了NK 细胞表面果糖-1、6-二磷酸酶（FBP1）的表达，NK 细胞糖酵解代谢被异常表达的FBP1 所抑制，最终导致其存活能力受损，效应功能紊乱［36］。NK 细胞数量、活化NK 细胞受体的表达水平，都与结肠癌风险大小密切相关［37］。而结肠癌细胞表面增殖细胞核抗原（PCNA）或凝集素样转录物1（LLT1）活化抑制NK 细胞活性导致肿瘤细胞逃逸，而阻断LLT1 或PCNA 与抗体的相互作用，增强了NK 细胞对癌细胞的特异性杀伤［38］。因此，通过重编程NK 细胞的代谢途径，恢复NK 细胞的免疫效应能力或增殖能力可能是防治结肠癌的新思路。

1.2 适应性免疫细胞代谢重编程

1.2.1 T 淋巴细胞代谢重编程 T 细胞受体（TCR）与抗原的识别结合无异于细胞免疫防线上狼烟的燃起。T 细胞的级联激活过程由此开启，并触发增殖和分化等一系列细胞反应。静息状态下的初始T 细胞主要依靠葡萄糖的有氧氧化或FAO 来产生ATP。一旦被激活，对葡萄糖的利用从原先的有氧氧化途径向糖酵解途径倾斜［39］。除外，T 细胞还会加速氨基酸代谢通路中谷氨酸盐的降解，目的是加速活化进程，以及促使记忆性CD4+T 细胞向炎症亚型转变［40-41］。T 细胞活化后，增强的谷氨酸盐代谢能保证细胞内存在有足够的三羧酸循环中间产物回补，用于脂质、核酸及蛋白质等生物大分子的合成，并为非必需氨基酸及核酸的合成提供氮源产生能量。然而在肿瘤微环境中，T 细胞对谷氨酰胺的竞争力常常不如癌细胞的竞争力强，因此，近年来出现针对谷氨酰胺代谢的治疗方案，即通过抑制癌细胞中过度代谢谷氨酰胺，以上调肿瘤微环境氨基酸的含量，供T 细胞发挥靶向杀伤能力使用［42］。

研究发现，在结肠癌小鼠中，PI3K/mTOR 信号通路被显著激活，伴随着CD8+T 细胞的糖酵解代谢水平的提高，抗肿瘤活性也随之得到增强［43］。Treg 细胞是初始T 细胞分化而来的重要亚群，通过发挥免疫抑制调节机体整体的免疫水平。Treg 在激活时并没有表现出明显上调糖酵解的趋势，而是利用更多样的能量产生途径,包括FAO、OXPHOS、谷氨酰胺代谢［44-45］。OXPHOS代谢在Treg 细胞中极其重要，当缺失OXPHOS 调节因子，如过氧化物酶体增殖物激活受体c 共激活子1a （Pgc1α）或sirtuin 3 时，Tregs 在体外和体内的抑制功能会受到明显损害［46］。在肿瘤微环境中低葡萄糖和高乳酸盐占优势的情况下，Tregs 中Foxp3 的表达可增强OXPHOS 水平，并通过抑制糖酵解基因的主要转录激活因子的表达来阻止糖酵解［47］。Treg 细胞对FAO 的依赖程度也比CTL更高，抑制内源性脂肪酸合成可以减弱Foxp3 的表达和Treg 的功能［48］。癌细胞对谷氨酰胺的抢占，则会驱动CD4+T 细胞向Treg 细胞转化［49］。目前新兴的Treg 治疗方法是通过对肿瘤内肿瘤浸润性Tregs 的功能进行免疫代谢重新编程，特异性靶向调节肿瘤浸润性Tregs 水平，进而恢复Treg 免疫耐受功能。又有研究发现，在全身Tregs 条件性敲除葡萄糖代谢关键转录因子MondoA 的小鼠结肠癌模型中，肿瘤内Tregs 葡萄糖转运蛋白Glut1 显著上调表达，进而提高了自身葡萄糖摄取量和糖酵解代谢水平，并促使部分Tregs 向Th17 样亚型转化，而后者的免疫抑制功能较正常Treg 细胞明显偏低，最后促进Th17 型炎症反应，使肿瘤微环境中促癌进展的IL-17A 含量剧增，加快肿瘤组织生长速度［50］。结直肠肿瘤微环境中免疫代谢重编程调控着Treg 细胞与效应性T 细胞间平衡造成肿瘤细胞逃逸，对设计结直肠癌免疫治疗方案有重要启示。

1.2.2 B 淋巴细胞代谢重编程 负责体液免疫的B细胞以分泌抗体的能力完善了人体免疫系统。成熟B 细胞在抗原刺激后可继续分化为分泌高亲和力抗体的浆细胞和表达高亲和力B细胞受体的记忆B细胞［51］。研究发现分化成熟的浆细胞更倾向于使用糖酵解［52］，也有研究表明抑制动力相关蛋白1 （Drp1）也可抑制B 细胞线粒体功能发挥、细胞氧化代谢，进而导致浆细胞分化增加，证明干预B 细胞代谢能调节B 细胞的亚群分化［53-54］。研究显示在结肠癌的免疫浸润中，活化B 细胞、记忆相关B 细胞数量相比健康人群明显升高，且与结直肠癌预后呈正相关［55-56］，提示无论提高记忆性B 细胞还是浆细胞的数量比例，都是增强结肠癌的特异性免疫反应的可能手段。

2 中医药干预免疫代谢重编程过程治疗结肠癌

2.1 中医药调控结肠癌癌细胞代谢重编程

近年来中医药治疗肿瘤的作用机制研究不断深入，通过干预癌细胞代谢重编程发挥治疗作用也日益受到人们重视。有研究表明，在氧含量低下的肿瘤微环境中，丹参酮可通过升高磷脂酶-张力蛋白基因（PTEN）表达，抑制PI3K/AKT/mTOR 通路活性，从而降低HCT116 系结肠癌癌细胞葡萄糖和脂肪酸水平，抑制己糖激酶活性并下调游离脂肪酸含量，通过调控代谢重编程而抑制肿瘤细胞的惊人增殖［57］。中药单体冬凌草素可通过下调结肠癌细胞胆固醇调节元件结合蛋白1 （SREBP1）表达，诱导结肠癌细胞凋亡，提示冬凌草素可能通过调控脂质代谢延缓结肠癌的进展［58］。亦有研究表明，使用中药复方解毒三根汤处理人结肠癌LOVO/5-FU耐药细胞株，能明显降低其HIF-1α、葡萄糖转运蛋白（GLUT1）、己糖激酶2（HKⅡ）的表达，抑制癌细胞糖酵解的速率和水平，表明了解毒三根汤可能是通过调节糖酵解途径，干预肿瘤细胞的能量代谢，促进肿瘤细胞程序性凋亡，从而逆转5-FU耐药［59］。

2.2 中医药调控结肠癌免疫代谢重编程

2.2.1 中医药调控结肠癌免疫环境 目前，中医药通过干预免疫代谢治疗结肠癌的研究相对较少，但通过改善免疫状态治疗结肠癌的研究相对较多。如复方肠泰制剂被证明可通过干预结肠癌细胞分泌自噬体，导致作用小鼠巨噬细胞增加TNF 和IL-6 分泌，诱导巨噬细胞向M1 型巨噬细胞极化，达到增强抗肿瘤效应的目的［60］。同样，来源中药雷公藤的雷公藤内酯醇能诱导结肠癌小鼠通过降低精氨酸酶1（Arg-1）、CD206 和IL-10 的表达，延缓巨噬细胞极化至抗炎M2 状态［61］。此外，有学者发现藤龙补中汤提高晚期结肠癌患者机体免疫功能，是通过促进效应性T 细胞的活化，更可上调IL-12，促使Th1/Th2 细胞亚群向Th1 细胞倾斜,从而实现更强力的Th1 型免疫反应，并辅助CD8+T细胞执行细胞靶向杀灭癌细胞功能［62］。与此相类似，养正消积胶囊能显著提高结肠癌中NK 细胞数量，明显改善结肠癌患者的预后，提高生活质量［63］。诸多研究表明，中医药可以通过调控免疫细胞分化水平、增殖能力或成熟状态，重塑结肠癌内肿瘤微环境，进而抑制结肠癌的进一步浸润和侵袭。

2.2.2 中医药调控免疫代谢重编程 中医药干预免疫细胞的增殖与分化通常是通过干预免疫细胞的代谢途径实现的。中药牛蒡子的主要有效成分牛蒡子苷元，可以通过下调巨噬细胞的FAO，一定程度上抑制NLRP3 炎症体组装，还抑制CPT1 的表达，降低α-微管蛋白的乙酰化，破坏NLRP3 复合物的形成集成，进而使NLRP3 炎症体失活，进而显著延缓结肠癌的进展［64］。枳实中的活性成分香蜂草苷具有抗炎、抗肿瘤和抗氧化等多种生物活性，在DSS 诱导的急性和慢性结肠炎中，香蜂草苷促进M1 型巨噬细胞向M2 型重分化是通过增强羟烷基辅酶A 脱氢酶β（HADHβ）表达，上调FAO 途径实现的，这种重分化有助于恢复肠道内巨噬细胞M1/M2 平衡，有效治疗急慢性结肠炎［65］。这表明中医药调控免疫代谢治疗结肠癌是有足够的工作基础和理论基础的。虽然鲜见针对NK 细胞、DC 细胞、T 淋巴细胞、B 淋巴细胞等的代谢途径对结肠癌进行干预，但可以推测通过细胞代谢调整免疫细胞的成熟、分化，从而增强机体的整体抗肿瘤效应是潜在可行的干预手段。

3 展望

对免疫代谢重编程的调控，能改变肿瘤组织微环境中免疫细胞的分化、功能与亚群平衡，为中医药免疫靶向治疗结肠癌等肿瘤提供了重要思路和全新视角，甚至可能成为规避肿瘤对化疗药物耐药性的重要策略之一。虽然目前有关中医药调控免疫代谢重编程的研究相对较少，多集中在对肿瘤细胞本身的代谢途径和代谢产物的调节作用，但中药复方具有多成分、多靶点的优势，能够整体调节机体免疫状态，在临床肿瘤治疗中显示突出疗效，也是有目共睹、毋庸置疑的。今后中医药调节免疫代谢重编程研究还需要采取基因组学、生物信息学、代谢基因组学等方法，从特定免疫细胞的代谢途径、代谢水平、代谢产物、代谢环境、代谢产物间相互作用，代谢重编程与免疫细胞功能、分化和亚群平衡关联机制，以及中医药调控免疫代谢重编程的作用靶点和有效组分等方面入手，加强研究和开发，这也将为更好地解释中药复方治疗肿瘤的科学性和可靠性，为从调控免疫代谢重编程的角度探索中医药治疗结肠癌的作用机制和新药研发提供强大动力。