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抗肿瘤中药对肿瘤微环境免疫调节的研究进展

2020-02-16郑集美吴飞鹏宋素彩林开敏黄小玲陈武进

亚太传统医药 2020年6期
关键词:免疫治疗血管肿瘤

郑集美,吴飞鹏,宋素彩,林开敏,黄小玲,陈武进

(1.福建中医药大学,福建 福州 350122;2.福建中医药大学附属人民医院 肿瘤内科,福建 福州 350004)

随着新的治疗技术不断发展和创新,免疫治疗逐渐为肿瘤治疗新焦点,故本文从增强宿主免疫屏障,影响肿瘤微环境;改变肿瘤微环境不稳定性,诱导肿瘤血管正常化;减轻毒副作用,提高生活质量3个角度,探讨抗肿瘤中药在免疫治疗方面的特殊作用。

1 提高宿主免疫屏障,影响肿瘤微环境

1.1 肿瘤微环境、肿瘤-免疫循环、免疫分型概念

肿瘤的形成是由整体情况下的正气内虚,夹杂不同程度寒凝、气滞、血瘀或者湿聚、痰结、热毒等次生内邪旋起而在局部日久累积而成。针对癌毒病变及不同的免疫微环境,我们需要以“治实当顾虚,补虚勿忘实”的观念指导治疗。早在《黄帝内经》中就提出:“正气存内,邪不可干[1]”及“邪之所凑,其气必虚[2]”。这两个理念可以总结大多数疾病的发病机制,就肿瘤患者而言,其免疫系统在整体上不一定低下,而是相对抗肿瘤作用受到抑制,即免疫失衡造成机体免疫的微环境逆转,这与当今肿瘤微环境的免疫治疗针对机体免疫平衡机制的初衷一致。医家李中梓在《医宗必读·积聚》[3]中提及:“积之成者,正气不足,而后邪气踞之”,指出正气不振即人体的正气处于相对劣势的条件下,癌毒等邪气随后侵入体内,与正气相抗,病邪聚此而积留成癌瘤。《医宗必读·积聚》[3]还指出“养正则积自除”为后世扶正治法奠定了理论基础。在过去,医学界对肿瘤的治法强调对局部瘤灶的攻伐,忽视生存期,患者寿命及生活质量未得到有效保障,究其原因,是对机体正气的维护重视不够。当代国医大师刘嘉湘[4]扭转了以“攻杀”为主的治癌方向,主张正虚为本,癌毒盘踞是癌瘤发生发展的主要机制。宿主正气虚弱,局部癌毒与正虚相互牵制,引起阴阳不容,营卫不居,脏腑无法主司其职,虚实掺杂。癌毒久滞不去,阳并于阴,则形成局部阴实,并易化生传变转移。刘嘉湘教授提出以“扶正”为前提达到“祛邪”为目标的扶正抗癌法,强调抗肿瘤中药是在扶正抗癌的治法下,解除肿瘤生长微环境的病因、抑制肿瘤生长,达到扶正以祛邪或者祛邪正自复,调平机体肿瘤微环境作用的一类中药,刘教授呼吁肿瘤的治疗须平治于权衡,重视肿瘤微环境。

肿瘤微环境[5]主要是在缺氧、应激等因素下肿瘤细胞、相关的免疫细胞,细胞外基质以及上述细胞的分泌产物等共同组成的一个恶性循环,为肿瘤细胞增殖分化、突变、浸润转移等提供“动力”的同时,也成为肿瘤细胞逃避免疫监视检查点的有力外援。随着宿主防御[6]、免疫监测[7]及免疫编辑[8]等理论涌现,2013年Chen和Mellman两人提出肿瘤-免疫循环[9],此理念揭示了肿瘤细胞表面存在肿瘤特异性抗原及肿瘤相关性抗原两种(以下统称肿瘤细胞表面抗原),而肿瘤细胞的抗原性在一定程度上的衰弱或者缺失,就会逃避宿主免疫系统的识别与攻击,从而增殖。抗原性较强的肿瘤细胞被机体免疫应答机制捕捉而被消灭。肿瘤细胞释放肿瘤特异性抗原,抗原的免疫原性的作用机制及强弱,与激活初始T细胞(Naive T cell)息息相关,机体具有自我保护性,初始T细胞则有针对性地捕获以APC-P/MHC、TCR等为主的呈现MHC-I类分子上的抗原,或者以APC-P、B7-1等为主的呈现MHC-II类分子上的抗原渠道激活T细胞(T cell)。此时的T细胞便可以克隆增殖分化为能够识别并破坏癌细胞等异物的杀伤性T细胞(Tc或CTL)、辅助性T细胞、记忆T细胞(Tm)以及调节性T细胞(Treg)等,经由淋巴和血液循环,分化后的T细胞到达局部肿瘤病灶,此时的宿主仍属于一个动态平衡的状态,T细胞被激活到一定程度,机体的负反馈调节机制如免疫检查点蛋白CTLA-4水平也会增加,发出负反馈信号去调节T细胞的发育和增殖水平。这就是肿瘤免疫疗法中的主动免疫反应,另一个则是免疫调节器因子PD1/PD-L1,它们具有抑制功能,会直接抑制主动免疫。如何在克服免疫抑制的条件下调控T细胞的激活,成为当今肿瘤免疫疗法研究的重中之重。随后Chen和Mellman更是揭开免疫治疗新篇章,进一步明确了免疫分型[10],细化免疫治疗患者的筛选。其中,免疫炎症型肿瘤(Immune-inflamed tumor)被定义为肿瘤细胞内外部环境均浸润着丰富的肿瘤相关免疫细胞、成纤维细胞及内皮细胞等,肿瘤-免疫循环处于半激活状态,免疫治疗相对容易在该型发挥抗肿瘤效应。但仍有部分患者无法获得较理想的疗效,这往往是由于肿瘤微环境存在大量免疫细胞,但免疫细胞不能渗透到肿瘤细胞内部,或者可能存在肿瘤细胞与免疫细胞隔离屏障,但这并不是绝对屏障。因此,如何解除阻隔免疫反应的相对屏障,驱动T细胞向肿瘤细胞内浸润,是免疫豁免型肿瘤(Immune-excluded tumor)首选的处理方案。同时,也存在些许特例即免疫沙漠型肿瘤(Immune-desert tumor),该类型最致命的一点是肿瘤细胞本身无抗原,故无法有效地向免疫系统发送抗原递呈去触发或激活T细胞,肿瘤细胞发动自我调节直接介导自身的弥散,导致免疫耐受或免疫忽略。该类肿瘤的理想治疗方案是局部免疫环境再塑造,但目前仍处于初步研究中。肿瘤免疫治疗产生的效应强度及时机是由肿瘤细胞、宿主免疫机制及药物决定的。故只有在恰当的免疫微环境中,探讨及应用肿瘤免疫治疗,才是正确的方向。

1.2 抗肿瘤中药对免疫器官的作用

人体的免疫器官[11]可分为中枢免疫器官与外周免疫器官,前者包括胸腺、骨髓等,侧重于促进免疫细胞产生发育,成熟分化。后者包括脾脏、淋巴结、黏膜相关淋巴组织等被定义为成熟淋巴细胞聚集的首要基地。两者通过血液循环及淋巴循环互相贯通,对机体免疫功能具有至关重要的影响。黎豫川等[12]在探讨八珍汤结合环磷酰胺治疗小鼠S-180肉瘤的影响时,发现6天及10天环磷酰胺以及上述两组分别结合八珍汤治疗S-180肉瘤均有一定作用,其中6天环磷酰胺联合八珍汤组对脾脏保护的疗效及胸腺指数、外周白细胞计数均大于其他治疗组,可见中西医结合抗肿瘤免疫治疗需结合适当化疗疗程时间才可发挥更大的疗效。Tsioumpekou等[13]将甘草甜素引入海藻酸钠纳米凝胶颗粒中,构建多功能给药载体,既可以克服传统药物输送系统在癌症治疗中的局限性,提高癌细胞中药物的细胞内浓度,同时避免对正常细胞的毒性且避免触发巨噬细胞的免疫炎症反应,又能降低活化巨噬细胞的快速清理自体T细胞的作用,低分子量的甘草多糖对CT26荷瘤的小鼠具有免疫调节作用。甘草素联合阿霉素可改变免疫豁免型肿瘤微环境,在一定程度上不仅能防止免疫器官受肿瘤细胞侵袭,而且甘草多糖也能增强免疫器官的免疫功能。

1.3 抗肿瘤中药对肿瘤相关细胞因子的作用

现代研究表明[14-15],恶性肿瘤细胞的新陈代谢比正常细胞需要更多的能量供应,因此,常常导致缺氧,这在癌细胞中是一种普遍而特异的现象。肿瘤相关细胞因子包括单核巨噬细胞系统、淋巴细胞各亚群、白介素、肿瘤坏死因子以及纤维母细胞、转化生长因子-β家族、生长因子等为适应这种缺氧状态,机体免疫抑制的募集与代谢分泌也相应加剧,双向调控肿瘤微环境,影响肿瘤微血管生成及肿瘤细胞淋巴转移动力等多方面。肿瘤微环境受缺氧诱导因子-1α(HIF-1α)的影响,出现的乏氧状态可下调自噬相关分子Beclin1、LC3B的表达[16],而抗肿瘤中药可减轻肿瘤微环境中乏氧状态并且诱导肿瘤细胞发生自噬或者直接诱导细胞自噬,改变肿瘤微卫星灶的不稳定性,阻断其生长、分化和效应。Lou等[17]提出在婴幼儿血管瘤内皮细胞中,姜黄素提取物可降低HIF-1a和血管内皮生长因子的表达,通过调节细胞的代谢、血管生成、增殖、凋亡和组织重塑,抑制血管内皮细胞的形成,从而降低侵袭和转移的风险。YU等[18]研究表明青蒿琥酯上调Beclin1的表达并刺激LC3的聚集,形成自噬小体,进一步验证了它使LC3从I型转变为一种经典的自噬抑制剂II3-MA,将乳腺癌细胞生长阻滞于G2/M期。但在肿瘤免疫治疗中,如何让吞噬细胞的吞噬作用针对肿瘤细胞而非自体免疫细胞尚须进一步探索。

1.4 抗肿瘤中药调控负性免疫调节

抗肿瘤中药可以通过调节局部肿瘤免疫微环境,介导免疫耐受,以影响免疫治疗,但并不是各种免疫分型的肿瘤患者都能受益。在肿瘤微环境中,T细胞的激活与抑制处于异常模式,理论上,大多数人的肿瘤免疫循环是完整的,直到T细胞杀死肿瘤细胞的程度,而这一点被PD-1有效地抑制。由肿瘤细胞表达PD-L1受体影响机体负性免疫调节,PD-L1与T细胞上的作用靶点PD-1结合,从而抑制T细胞增殖并下调淋巴细胞的细胞毒性,肿瘤则赢得迅速分化增殖甚至是转移的黄金时间段。一旦PD-L1/PD-1免疫调控轴被阻断,免疫豁免及免疫炎症型患者先前存在的T细胞则可以迅速恢复其效应器功能。Han等[19]研究发现毛茛科植物鹅掌草中的三萜皂甙具有抗肝癌细胞增殖的作用,通过调节免疫效应细胞和炎症介质的释放,与其有较高的亲和力可以驱动细胞毒性T淋巴细胞(CTL)上CD28分子与肿瘤细胞表面特异性抗原竞争结合抗原递呈细胞(APC)上的B7分子以及负向调节PD-1/PD-L1、ERK1/2、p38MAPK、JNK和STAT3的表达有关,存在逆转肿瘤微环境的优势。梁颖等[20]研究了益脾活血方调控B7-H1与PD-1结合通路对大鼠肝癌切除术后防止复发的机制,治疗4周后,益脾活血方组和5-氟尿嘧啶组术后复发裸鼠CD4+、CD4+/CD8+在外周血、脾脏中显著上升,CD8+细胞水平明显降低。虽然在复发率上益脾活血方组和5-氟尿嘧啶组无明显差异,但益脾活血方组不仅在改善生存质量方面可带来较长期的临床获益,而且研究表明中药组B7-H1表达量降低,在受体竞争性结合的前提下,B7-H1靶点与PD-1位点结合减少,对T淋巴细胞活化的抑制性也随之降低,说明益脾活血方具有改善免疫失衡,纠正负性免疫调节,促进肝癌术后恢复免疫的功能。Wang等[21]研究表明,半夏脂溶性提取物能有效恢复肿瘤微环境中肿瘤相关树突状细胞TADCs的未成熟状态,上调TADCs表面MCH-Ⅱ类分子的CD80、CD86表达水平,以增强其作为抗原递呈细胞的功能,并且进一步诱导抗肿瘤Th1和CTLA-4应答,逆转抗肿瘤免疫相关T细胞的耗竭CD95或PD-1的表达受损,揭示半夏可能是一种潜在的调节肿瘤免疫微环境药物。

2 改变肿瘤微环境不稳定性,诱导肿瘤血管正常化

2.1 肿瘤异质性与肿瘤微环境不稳定性

肿瘤异质性[22]是由基因组不稳定性引起的,正是由于这种不稳定的免疫编辑导致肿瘤细胞的进化、升级、突变,肿瘤突变负荷驱使肿瘤细胞容易发生耐药性,因此,延缓耐药,为下一步治疗争取时间就成为肿瘤全程管理的一个新瓶颈。血管生成机制不仅在广泛的生理条件如胚胎发育、伤口愈合过程,亦或是在诸多病理演变如肿瘤生长,以及慢性炎症转变中均发挥着重要作用。血管内皮细胞基因表达相对稳定,使得肿瘤细胞相对不易产生耐药,故在药物的使用中联合抗肿瘤血管生成的治疗一直备受关注。影响肿瘤血管生成药物的发展大概可划分为三阶段。

第一阶段为肿瘤生长依赖于新血管生成假设的提出。20世纪80年代,Judah Folkman[23]认为当肿瘤微环境失衡,受血管内皮细胞的旁分泌或者自分泌作用影响,肿瘤新生血管在恶性生长循环下不断浸润,并且肿瘤细胞诱导的免疫学改变也会诱发内皮细胞的增生与迁移,肿瘤新生血管迅速吸取正常细胞的养分,发起对局部肿瘤相关免疫细胞的反扑,抑制免疫细胞的增殖,从客观角度讲,形成有利于肿瘤侵袭与转移的微环境。第二阶段为强力抑制肿瘤血管生成。在上述理论前提下,抑制肿瘤血管生成则成为大量临床治疗及学术研究的主攻方向,但伴随治疗效果而带来了出血、胃肠道穿孔、伤口愈合延迟、高血压、心脏毒性、蛋白尿等六大主要副作用[24-26],这些副作用往往导致药物剂量减少或停止使用。因此,寻找针对肿瘤血管的新诊疗思路迫在眉睫。第三阶段为引导肿瘤血管正常化。

2.2 引导肿瘤血管正常化,扭转肿瘤微环境

人们探求适合的靶点抑制肿瘤血管生成的进程,长达半个世纪,但效果并不让人满意。当前,研究人员尝试转换思路从完全消灭肿瘤血管生成到通过调节肿瘤微环境,引导肿瘤血管正常化。在癌症发生中,异常表达的炎症因子在早期微环境可诱导周围正常细胞向癌细胞转化,这是癌前病变征兆,与此同时,也促进新生肿瘤血管的分化增殖、浸润周围正常组织,向远处发生转移的可能性更大。其中IL-2、IL-4、IL-6 及TGF-β(转化生长因子-β)等也参与了这个过程。潘华峰等[27]观察了健脾化瘀解毒方中药胃炎Ⅰ号与模型组对胃癌前病变大鼠IL-4和肿瘤坏死因子-α的比值(IL-4/TNF-α),IL-6等分泌的影响。研究发现,通过调节胃黏膜炎症与免疫微环境,胃炎Ⅰ号可调节胃黏膜间质淋巴细胞及单核细胞的激活,调控胃肠激素的分泌,实现对胃黏膜上皮组织内功能细胞损伤的修复,从而逆转胃癌前病变。Mariathasan等[28]报道了关于缺乏肿瘤免疫反应与成纤维细胞中转化生长因子-β信号的肿瘤血管生成,特别是在免疫豁免型小鼠模型中,TGF-β信号通路抵制T细胞浸润,这些T细胞被排除在肿瘤实质之外,而TGF-β封闭抗体与抗PD-L1一起应用可减少基质细胞TGF-β信号的释放,两者合用意在诱导肿瘤血管正常化,促进T细胞向肿瘤中心渗透,重塑肿瘤免疫抑制微环境,并激发强烈的抗肿瘤免疫和肿瘤消退。Jiang等[29]研究发现,对于大肠癌的患者群体,雷公藤可降低转化生长因子β1、转化生长因子β-RI和转化生长因子β-RII的表达水平,并参与抑制转化生长因子-β-1/Smad信号通路的抗肿瘤作用,将促肿瘤的微环境转变为抗肿瘤的微环境,阻断癌细胞的生长信号,提高肿瘤的治疗效率,通过改善肿瘤微环境(Tumor micro-environment,TME)来介导血管正常化。其中是否存在某种抗肿瘤中药具备抑制TGF-β信号以及抗PD-L1仍需进一步研究,这将成为引导肿瘤血管正常化,扭转肿瘤微环境的新机遇。

3 减轻毒副作用,提高生活质量

肿瘤药物临床疗效评价终点指标中的金标准是总生存期的延长,并逐渐朝着谋求更好生活质量的人性化治疗方向转变。肿瘤治疗的终极目标是生存期的延长,生活质量的提高而不是单纯的肿瘤缩小。

机体对肿瘤的免疫反应及抗肿瘤药物的毒副反应是患者治疗完成率及生活质量改善率的重要影响因素。而癌症相关的临床表现的消失或缓解从一定程度上讲,给予患者及其家属积极的心理暗示作用。因此,抗肿瘤中药治疗癌症相关的临床症状为肿瘤疾病向慢性病转变提供了一种可能。黄莎等[30]通过研究晚期胃癌所致肝郁脾虚证型恶性腹腔积液运用中药制剂消胀抑瘤方联合化疗治疗,揭示了恶性腹腔积液的病机属于津液输布失常,水湿停聚中焦,而消胀抑瘤方则有疏肝健脾,利水化湿的作用,使得气行水动,腹满自消。在治疗过程中,治疗组患者恶心、呕吐、腹泻等化疗引起的毒副反应有所减轻且程度较对照组轻,肝肾功能也得到明显改善。引流腹腔积液时可能会引起的水盐代谢失衡、低蛋白血症等并发症也就迎刃而解。Cheon等[31]通过观察十全大补汤治疗中晚期乳腺癌的癌性疲乏的临床疗效,发现治疗组对厌食、盗汗、手足冰冷和贫血症状的改善作用优于对照组,说明十全大补汤可纠正乳腺癌病后虚弱体质,提高生存质量。

4 展望

《金匮要略》记载:“虚虚实实,补不足,损有余。”[32]患者的肿瘤微环境中免疫紊乱或者抗肿瘤活性一但被削弱,癌毒入阴入里则病进,反之则稳定不动甚至病退。考虑到临床研究中缺乏比较理想的治疗方法,且短期内难以出现,故将中药免疫疗法作为抗肿瘤药物开发计划的一部分,则任重而道远。如何预防及治疗肿瘤一直是现代医学亟待解决的难题,在现实治疗中,病人的“痛点”是本身的生命期限,而医者的重点也是如何延长患者生命,改善患者的生活质量,将肿瘤转向慢性病治疗。在适当的免疫前提下,探讨及应用抗肿瘤中药扶正抗癌的免疫治疗,增强宿主免疫屏障,影响肿瘤发生的微环境,做到源头遏制;改变肿瘤微环境的不稳定性,引导癌变血管正常化,逆转肿瘤细胞耐药;减轻毒副作用提高宿主的生活质量,利用抗肿瘤中药调节免疫系统,从而影响局部肿瘤微环境,这便属于恶性肿瘤综合治疗的一个新兴部分。

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