旦增旺姆 韩广素 李晨露 易 屏 彭 泽 李灵丽

华中科技大学同济医学院附属同济医院1中西医结合研究所,2中西医结合科,武汉 430030

3重庆医科大学中医药学院,重庆 400016

4武汉大学附属同仁医院中医科,武汉 430000

近年来,分子靶向治疗、免疫治疗、介入治疗等多种肿瘤相关新型治疗方法不断取得突破,许多肿瘤患者从中受益,病情得到有效缓解。但癌症仍是当前全球主要死亡原因之一,死亡率仅次于缺血性心脏病[1]。在中国,癌症作为最常见的死亡原因,严重威胁人们的身心健康[2]。肿瘤免疫疗法是当前肿瘤治疗和药物开发的最新热点,其通过改善T细胞耗竭、增加T细胞浸润以及T细胞杀伤功能重新驱动肿瘤组织内固有免疫细胞杀伤功能,恢复机体正常的抗肿瘤免疫反应,从而清除肿瘤细胞。但在临床应用中,一部分患者并不能对免疫疗法产生有效应答,还有一些先前能够产生有效免疫应答的患者在后续治疗中产生耐药性[3]。对于这一困局,多项研究结果提示免疫治疗的低应答可能与肿瘤免疫微环境中呈现的抑制环境高度相关[4]。在传统中医药理论中,肿瘤之发生发展多为脏腑虚损、损伤正气,久之则气滞、血瘀、痰湿、毒结等病理因素互生所致。中医主张以“扶正”兼“祛邪”作为基本原则治疗肿瘤,“扶正”即为增强机体的抗癌免疫力,而“祛邪”则为直接实现抑制肿瘤细胞生长、增殖、侵袭和迁移的作用[5]。传统中药对肿瘤的抑制作用不仅体现在它能明显抑制肿瘤细胞本身的增殖、侵袭和转移上,还与其不错的免疫调节相关。基于此,本文着重探讨中药在肿瘤中发挥的免疫调节作用,重点阐述中药在癌症中的“扶正”作用。

1 肿瘤微环境

肿瘤细胞与正常细胞的差异越大,就越有可能被免疫细胞识别、杀伤。但在免疫系统杀伤肿瘤细胞的过程中,不断分裂的肿瘤细胞会逐渐降低其免疫原性,从而逃逸免疫系统的识别与杀伤,最终免疫系统变相地选择了免疫原性较低的肿瘤细胞,促使肿瘤实现免疫逃逸[6]。

肿瘤组织内不仅含有高度异质的肿瘤细胞群,还包含未转化的免疫细胞和非免疫细胞,它们共同组成极其复杂的肿瘤微环境(tumor microenvironment,TME)。浸润的非免疫细胞主要有癌症相关成纤维细胞(cancer-associated fibroblasts,CAFs)、血细胞、淋巴血管细胞。在不同的肿瘤组织中,浸润的免疫细胞成分表现得复杂多变,但通常都包括CD4+T细胞群、CD8+T细胞群、自然杀伤细胞(natural killer cells,NK)、树突状细胞(dendritic cells,DC)、肿瘤相关巨噬细胞(tumor-associated macrophages,TAM)、肿瘤相关中性粒细胞(tumor-associated neutrophils,TAN)、髓源性抑制细胞(myeloid-derived suppressor cells,MDSC)和B细胞[7]。依照它们对肿瘤的不同作用,可以将它们分为肿瘤促进型免疫细胞、肿瘤抑制型免疫细胞[8]。

免疫细胞在不同肿瘤组织内有着不同的空间分布状态,大部分研究将肿瘤免疫微环境大致分为3类表型[9]。第1类是以肿瘤实质中浸润大量T细胞为特征的免疫炎症表型,在有些文献中拥有这种表型的肿瘤组织被称为“热”肿瘤,大部分免疫治疗有效应答的患者通常都是这种表型。第2类是以免疫细胞浸润肿瘤间质组织为特征的免疫排斥表型。这类肿瘤组织实质内较少有免疫细胞浸润,拥有这种表型的肿瘤被称为“冷”肿瘤,并且认为与免疫治疗低应答以及不良预后相关。第3类是以肿瘤实质与间质均缺乏免疫细胞浸润为特征的免疫荒漠表型,这类肿瘤几乎不对免疫疗法产生应答。

2 中药增强TME中免疫杀伤功能

一般认为,在肿瘤中发挥杀伤抑制作用的免疫细胞有效应T细胞、NK细胞、DC细胞、M1型TAM、N1型TAN[8]。其中DC细胞和效应CD4+T细胞为CD8+T细胞呈递抗原并提供共刺激信将其活化,CD8+T细胞被激活为细胞毒性T细胞(cytotoxic T cells,CTL)。CTL通过颗粒胞吐和Fas配体介导的细胞凋亡作用杀伤肿瘤细胞,它还可以分泌干扰素-γ(interferon-γ,IFN-γ)和肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)诱导癌细胞的细胞毒性[10]。NK细胞主要通过释放穿孔素和颗粒酶诱导靶细胞凋亡来杀伤肿瘤细胞[11]。近年来也有文献[12]报道,具有细胞毒性的CD4+T细胞可以分泌颗粒酶A、颗粒酶B和穿孔素发挥抗肿瘤作用。

TAM起源于外周血单核细胞,它们受到来自肿瘤微环境中基质细胞和肿瘤细胞产生的各种细胞因子、趋化因子和生长因子的作用,迁移到肿瘤组织分化为TAM。活化的M1型TAM分泌促炎细胞因子如白细胞介素-6(interleukin-6,IL-6)、IL-12、IL-23和TNF-α,参与肿瘤杀伤反应[13]。与M1型相反,M2型不仅可以产生抗炎细胞因子抑制肿瘤免疫,还能促进血管生成和基质重塑,促进肿瘤进展和转移。因此,人们将M2型TAM转化为M1型TAM或者提高M1型TAM的浸润比例作为一个较为理想的肿瘤治疗方向[14]。

TAN不仅可以通过分泌的细胞因子和趋化因子募集其他具有抗肿瘤活性的免疫细胞,它还可以通过活性氧(reactive oxygen species,ROS)产生的超氧化物和过氧化氢、中性粒细胞颗粒中所含的各种细胞毒性化合物、中性粒细胞抗体依赖性的细胞毒性抑制肿瘤[15]。在大部分文献中,将直接或间接抑制肿瘤生长的中性粒细胞表型称作N1型TAN[16]。N2型TAN通常被认为直接或间接促进肿瘤的发生发展,它能通过分泌细胞外基质重塑酶和促血管生成因子促进肿瘤血管生成和肿瘤细胞播散[17]。

2.1 中药增强肿瘤组织T细胞浸润,增强CTL活性

在中药中,吴茱萸碱可通过抑制MUC1-C/PD-L1表达,增强CD8+T细胞功能抑制非小细胞癌活性[18]。Ji Lv等[19]用葛根芩连汤和抗小鼠PD-1抗体联合治疗小鼠结肠癌,发现葛根芩连汤通过调节肠道菌群显著增加外周血和肿瘤组织中CD8+T细胞浸润来抑制肿瘤。Xu H等[20]研究证实,苍术内酯I在结直肠癌中与PSMD4结合,增强MHC-I介导的抗原提呈,促进CD8+T细胞毒性。Yang Y等[21]发现复方苦参液通过TNFR1介导的NF-κB和p38MAPK信号级联缓解肿瘤相关巨噬细胞免疫抑制,促进CD8+T细胞增殖和增强CTL细胞毒性。Nie X等[22]研究的以夏枯草、葛根和蛇莓组成的中药抗癌“鸡尾酒”能调节肠道免疫菌群-TH17轴激活肿瘤免疫,杀伤结肠癌细胞。Jiang ZB等[23]发现白花丹素通过下调ARF1和提高CD8+T细胞浸润,激活抗肿瘤免疫从而抑制非小细胞肺癌进展。Deng X等[24]用生姜提取物姜辣素6治疗异种移植小鼠模型,发现生姜促进肿瘤浸润CD8+T细胞中线粒体生物发挥抗肿瘤作用。Deng X等[25]报道,枸杞多糖促进H22荷瘤小鼠体内CD8+T细胞浸润并抑制Treg细胞增加,同时抑制血清中转化生长因子-β1(transforming growth factor-β1,TGF-β1)和IL-10的分泌从而降低T细胞耗竭表型,维持免疫细胞毒性以诱导H22荷瘤小鼠的全身和局部免疫应答。Hao H等[26]发现脱水淫羊藿以T细胞依赖的方式有效降低小鼠B16F10黑色素瘤和MC38结直肠肿瘤的肿瘤负荷。Zhu H等[27]研究证实,人参皂苷通过调节肠道菌群来促进抗肿瘤免疫和调节Nrf2、NFκB通路,从而改善肠道黏膜炎症,提高环磷酰胺抗肿瘤效率。Yan F等[28]发现,养阴扶正解毒方通过缓解T细胞耗竭和对抗肿瘤免疫抑制,增强H22荷瘤小鼠的抗肿瘤免疫应答。Sun M等[29]报道,香菇多糖在膀胱癌小鼠模型中诱导巨噬细胞活化、促进CD4+T细胞和CD8+T细胞增殖并上调IFN-γ和IL-2表达,同时抑制MDSCs和Treg细胞。Liu Y等[30]研究结果提示,小檗碱抑制CSN5的去泛素化活性,下调肿瘤细胞表达PD-L1,从而促进抗肿瘤免疫。以上研究证实中药可增强肿瘤组织中T细胞浸润,增强CTL活性。

2.2 中药促进TAM由M2型向M1型转化

Wang L等[31]用传统古方玉屏风汤治疗原位Lewis荷瘤小鼠发现,玉屏风汤显著延长了荷瘤小鼠的存活期,并增加了CD4+T细胞和M1巨噬细胞的百分比以及CD4+T细胞的细胞毒性。Li H等[32]研究证实,人参皂苷Rh2具有在肿瘤微环境中将TAM从M2亚群转化为M1的潜力,并阻止肺癌细胞迁移。Deng XX等[33]报道,蒲公英提取物通过抑制IL-10/STAT3/PD-L1免疫抑制信号通路,抑制TAMs微环境中M2表型,促进TAM从M2到M1表型极化。Yin L等[34]研究结果证实,白头翁皂苷A3靶向TLR1/NF-κB/MAPK信号通路诱导M1巨噬细胞极化以抑制乳腺肿瘤发生。Li C等[35]发现,黄芪多糖通过抑制M2巨噬细胞,增强肿瘤组织中M1型TAM浸润比例抑制肝癌生长。Jin Z等[36]用中药复方消水方治疗恶性胸腔积液小鼠模型,发现消水方能通过激活自噬介导M1型TAM细胞极化改善恶性胸腔积液。在Pang L等[37]的实验中,补肺汤被验证可以通过抑制IL-10和PD-L1削弱TAM诱导的非小细胞肺癌免疫抑制。Zhuang H等[38]的研究结果证实,槐定碱通过TLR4/IRF3途径抑制巨噬细胞介导的免疫抑制,随后上调CD8+T细胞毒性抑制胃癌。此外,Zhang S等[39]人报道,小檗碱可以下调中性粒细胞表面CD133、CD309分子表达,维持中性粒细胞N1表型以逆转癌细胞耐药。以上研究证实中药还可以通过促进TAM由M2型向M1型转化从而发挥抗癌作用。

3 中药抑制TME中的肿瘤促进免疫细胞

在TME中,除了肿瘤抑制性免疫细胞,还有促进肿瘤发生发展作用的免疫细胞。主要有调节性T细胞(regulatory T cells,Tregs)、髓源性抑制细胞(myeloid-derived suppressor cells,MDSCs)两大类[8]。

3.1 中药抑制调节性T细胞的分化和活性

调节性T细胞最初被定义为高表达CD25分子的CD4+T细胞,但人们逐渐观察到叉头框蛋白P3(fork head box protein P3,Foxp3)是Treg细胞生成和维持其肿瘤免疫抑制功能的重要调节基因和特异性标志[40]。肿瘤中的Foxp3+CD25+CD4+Treg细胞大多处于活化和高度增殖状态,肿瘤浸润Treg细胞通常表达较高水平的T细胞活化相关细胞表面分子(如CD25、CTLA-4、PD-1),它们能够抑制CTL对癌细胞的杀伤反应[41]。Wu L等[42]研究发现,大黄虫丸通过调节Treg/Th1平衡改善肝细胞癌小鼠的免疫抑制状态。Chen S等[43]的研究结果提示,黄芩素通过减少表达TNFR2的Foxp3+Treg细胞增强抗肿瘤免疫。Guo J等[44]发现冬凌草素调节TGF-β受体分布抑制Treg细胞浸润从而抑制三阴性乳腺癌细胞生长。在Yu P等[45]的实验中,臭椿酮通过靶向c-Jun-PD-L1途径抑制Tregs的功能,从而抑制黑色素瘤的进展并增强抗PD-L1的疗效。Fang T等[46]研究者验证,参麦注射液通过miR-4/GPER1轴抑制Treg细胞分化,改善甲状腺癌患者术后免疫功能。

3.2 中药抑制MDSC细胞

MDSC主要由粒细胞、多核MDSCs(PMN-MDSCs)、单核MDSCs(M-MDSCs)组成[47]。MDSC不仅可以促进肿瘤血管生成、癌细胞迁移,还能产生精氨酸酶(arginase,ARG)、诱导型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase,iNOS)和免疫抑制细胞因子(如TGF-β和IL-10)来抑制T细胞功能[48]。Zhang S等[49]发现,扶正祛邪方通过IL-1β/NF-κB信号通路调控MDSCs预防肺腺癌复发和转移。Tian S等[50]报道,保元解毒方通过TGF-β/CCL9途径抑制MDSC在肿瘤转移前微环境中积累。Yang X[51]的研究结果提示,黄芩汤通过调节IDO活性和降低MDSC来削弱肿瘤免疫逃逸,增加M1型TAM浸润并抑制IL-4降低M2型TAM极化,发挥抑制肝癌作用。

4 总结与展望

基于“扶正”兼“祛邪”的治则,中药在肿瘤治疗上展现出卓越的能力。当前肿瘤治疗药物的开发方向越加关注机体本身的免疫能力,除了强调实现直接杀伤肿瘤细胞还着重于驱动机体自身免疫,这与传统中医诊疗观念不谋而合。此外,以上基础研究证明,中药可能通过增强CTL在肿瘤组织中的浸润,减少T细胞耗竭和促进M2巨噬细胞向M1转化,增强肿瘤免疫杀伤能力。同时它能抑制Treg细胞分化与MDSCs聚集重塑肿瘤微环境,抑制肿瘤实现免疫逃逸。

总体而言,中药在肿瘤治疗药物开发领域具有巨大潜力,但仍需更多高质量的基础研究以及临床研究对中药治疗肿瘤的疗效加以验证。