中医药治疗胃癌微环境的研究进展

Research Progress on TCM Treatment of Gastric Cancer Microenvironment

摘要: 肿瘤微环境的改变导致了细胞基因突变，是肿瘤发生的重要原因，针对肿瘤微环境进行干预的治疗是近年来肿瘤界最受关注的研究领域之一。中医学独特的整体观念与肿瘤微环境的概念有着相通之处，中医药改善胃癌肿瘤微环境疗效确切，其理论基础及现代机制已有诸多探索研究。因此，笔者对近年来中医药有关胃癌肿瘤微环境的文章进行搜集，对认识及干预胃癌肿瘤微环境的研究现状进行了归纳分析，以求为今后中医药干预胃癌肿瘤微环境的研究提供新的参考与路径。

Abstract: The change of tumor microenvironment leads to cell gene mutation, which is an important cause of tumor occurrence, and the intervention of tumor microenvironment is one of the most popular re-search fields in the tumor field in recent years. The unique overall concept of traditional Chinese medicine has similarities with the concept of tumor microenvironment, and traditional Chinese medicine has a definite curative effect on improving gastric cancer tumor microenvironment, and its theoretical basis and modern mechanism have been explored and studied. Therefore, the author collected the articles about gastric cancer tumor microenvironment in recent years, and summa-rized and analyzed the research status of understanding and intervention of gastric cancer tumor microenvironment, so as to provide new reference and path for the future research of traditional Chinese medicine intervention of gastric cancer tumor microenvironment.

1. 引言

近年来肿瘤微环境(tumor microenvironment, TME)成为了肿瘤研究的热点之一，随着癌细胞的无限增殖，肿瘤组织周围的生存环境发生了根本性的变化，产生了有利于肿瘤生存的条件，可为肿瘤的发生、发展提供“土壤”。与正常组织相比，TME内部的组织结构具有明显改变，其主要由肿瘤细胞、肿瘤相关成纤维细胞(cancer-associated fibroblasts, CAFs)、免疫细胞、细胞外基质(extracellular matrix, ECM)及各种细胞因子共同组成，促进肿瘤细胞的发生、发展、转移及其耐药等 [1] 。近年来，有研究者指出逆转肿瘤微环境可以改善胃癌患者的生存预期 [2] 。本文归纳总结了中医药理论认识胃癌肿瘤微环境的现状，思考并探讨今后开展中医药干预胃癌肿瘤微环境的研究方向。

2. 中药干预胃癌肿瘤微环境

2.1. 中药干预酸性微环境

pH值降低一般认为是肿瘤细胞的有氧糖酵解所导致的，由此产生的大量乳酸排出到细胞外，造成肿瘤细胞周围pH值降低，形成酸性微环境，促进肿瘤细胞的增生转移、血管形成、免疫逃逸等 [3] 。单羧酸转运蛋白(MCTs)是肿瘤细胞内外乳酸转运的关键因子，与酸性微环境的发生密切相关，可促进胃癌的发展 [4] 。其中单羧酸转运蛋白1 (MCT1)和单羧酸转运蛋白4 (MCT4)是介导乳酸跨膜运输的主要载体，而细胞外基质金属蛋白酶诱导物(CD147)作为普遍存于人体细胞的一种跨膜糖蛋白，可协助MCT1、MCT4转运乳酸 [5] 。在胃癌组织中，MCT1，MCT4和CD147mRNA及蛋白表达均上升，促进乳酸外流形成酸性微环境，从而提高胃癌细胞增殖速度和抑制胃癌细胞凋亡 [6] [7] 。亦有研究证实，PKM2和c-Myc的表达在胃癌细胞中高表达，与乳酸生成及酸性微环境密切相关，共同敲低PKM2和c-Myc，可明显抑制胃癌细胞的有氧糖酵解，降低细胞外乳酸水平和胃癌细胞的增殖速度 [8] 。酸性微环境还可以通过Erk1/2途径促进自噬，抑制凋亡从而促进胃癌细胞生长 [9] 。此外，酸性微环境可以通过上调胃癌细胞中DR4和DR5的表达水平，增强胃癌细胞对各种化疗药物的耐药性 [10] 。在胃癌细胞AGS中，酸性微环境还能通过上调激肽释放酶相关肽酶7 (KLK7)和激肽释放酶相关肽酶8 (KLK 8)的表达，促进胃癌细胞的侵袭 [11] 。

中医药改善酸环境的机制主要为改变肿瘤有氧糖酵解的代谢方式和阻止乳酸膜外的转运。左金丸醇提取物可通过下调Rhotekin (RTKN) mRNA的表达，明显降低SGC-7901细胞的葡萄糖摄取、ATP含量和乳酸的生成，抑制SGC-7901细胞的有氧糖酵解 [12] 。川楝子成分之一川楝素可以抑制具有促癌功能的STAT3和HIF-1α表达，使胃癌细胞的葡萄糖转运蛋白1 (glucose transporter 1, GLUT1)和乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase A, LDHA)表达明显降低，呈浓度依赖性抑制胃癌细胞的糖酵解水平 [13] 。此外，四君子汤可明显改善胃癌前病变的黏膜病理表现，机制可能为抑制MCT1和MCT4的过度表达，阻止乳酸外流从而改善黏膜细胞的酸性微环境 [14] 。因此未来仍需探索中医药对于GC细胞中MCT1和MCT4表达的影响。

2.2. 中药干预肿瘤相关成纤维细胞

CAFs是TME基质细胞中的重要组成部分，与正常成纤维细胞相比，CAFs可分泌更多的细胞因子、生长因子等，广泛参与肿瘤的发生发展、血管生成、转移侵袭等 [15] 。在GC肿瘤微环境中，CAFs可通过分泌生长因子、TGF-β、白介素等细胞因子，调节功能蛋白、miRNA等转录因子，加快GC细胞外基质重塑、血管生成、上皮间质转化，促进GC细胞的增殖 [16] 。CAFs还可以分泌IL-6、IL-33等炎性细胞分子，激活JAK/STAT、MAPK/ERK等下游通路促进EMT，增强胃癌细胞的侵袭和转移 [17] 。此外，GC细胞可促进CAFs产生HAPLN1，HAPLN1通过细胞外基质重塑机制驱动肿瘤转移和侵袭，其表达水平与GC的肿瘤分化和恶化程度密切相关，51.61%的局部晚期胃癌患者HAPLN1水平较高，其水平与肿瘤T分期、淋巴结转移和TNM分期呈正相关 [18] 。

以漏芦制备含药血清用于培养胃癌相关成纤维细胞，发现含药血清可抑制胃癌CAFs中TGFβ1和IL6mRNA的表达，降低胃癌CAFs培养液中TGFβ1和IL6的含量，逆转胃癌CAFs对GC细胞的促增殖、促迁移、促侵袭作用 [19] 。黄芪四君子汤可抑制胃CAFs的活性，从而减少IL-8的分泌，降低IL-8在GC患者外周血清的水平，增强GC术前辅助化疗敏感性 [20] 。黄芪甲苷Ⅳ可阻止GCAFs上调GC细胞中转录因子SOX2和NANOG的活性，促进microRNA表达平衡的重建，抑制巨噬细胞集落刺激因子(M-CSF)的产生和分泌，并提高组织金属蛋白酶抑制因子2 (TIMP2) TIMP2的生成和分泌，从而使胃癌细胞失去了适合增殖、迁移和侵袭的环境 [21] 。芍药苷可显著抑制GC细胞的迁移和侵袭能力，机制为芍药苷可上调胃癌相关CAFs中microRNA149的表达来减少IL-6的产生和分泌，抑制GC细胞中STAT3-MMP信号通路的表达从而发挥作用 [22] 。

2.3. 中药干预胃癌TME中的免疫抑制细胞

细胞免疫抑制细胞主要包括TAM、MDSCs、Treg、PD-L1等。

在正常机体中，免疫系统可发挥正常的免疫监视及清除功能，通过免疫应答杀伤癌细胞从而防患于未然。在肿瘤免疫微环境中，各种免疫细胞及细胞因子的正常功能被紊乱，导致免疫逃逸或免疫抑制的发生，促进肿瘤细胞的发展、转移和复发 [23] 。胃癌细胞可通过改变肿瘤细胞抗原、分泌免疫抑制因子或抑制T细胞活化等机制，重塑免疫系统从而达到免疫抑制的目的 [24] 。

经过大量研究证实，免疫抑制的产生与调节性T细胞(regulatory cells, Tregs)、髓系来源的抑制细胞(myeloid-derived suppressor cells, MDSCs)、程序性死亡蛋白配体1 (programmed death-ligand 1, PD-L1)、TAM等密切相关。Tregs细胞是一类免疫抑制类T细胞，可抑制自然杀伤细胞(natural killer cell, NK)、树突状细胞(dendritic cells, DC)和效应T细胞等免疫细胞的功能，促进TGF-β、IL-10等免疫抑制因子的释放，引起胃癌细胞的免疫抑制 [25] 。MDSCs是源于骨髓的一类免疫抑制细胞群，可降低效应T细胞和NK细胞的活性，促进胃癌肿瘤细胞的增殖 [26] 。PD-L1等免疫检查点可与程序性死亡蛋白结合，诱导T细胞衰竭而使GC细胞免受杀伤，敲除PD-L1则会降低GC细胞的化疗耐药性，证明过度表达的PD-L1与GC的发展、耐药关系密切 [27] 。TAM是GC组织中最丰富的免疫细胞之一。可分为M1和M2两种功能不同的巨噬细胞亚群，其中M1亚群主要起杀伤肿瘤细胞、促进炎症反应的作用；M2亚群具有加快肿瘤血管形成速度、增强免疫抑制等功能。在胃癌组织中，M2亚群可通过分泌TGF-β1、VEGF、IL-10等细胞因子，引发Tregs细胞在体内大量聚集，有利于GC细胞免疫逃逸，产生免疫抑制状态 [28] 。

益气健脾化瘀方能促进胃癌微环境中M2表型向M1表型的转化，下调M2表型的表达量，减轻胃癌微环境的免疫抑制，改善胃癌EMT，达到抑制胃癌生长的作用 [29] 。青藤碱可以降低炎症因子IL-6的表达量，减少胃癌肿瘤微环境中M2型巨噬细胞数量，从而减轻免疫抑制和重塑免疫微环境，抑制GC细胞的生存和迁移 [30] 。健脾养正汤降低TAM中PI3Kγ的活性，降低抗炎因子IL-10、增加促炎细胞因子如TNF-α和IL-1的表达，最终促进TAM从M2向M1的转化，健脾养正汤还通过PI3Kγ信号通路抑制TAM的不利分化，从而抑制胃癌的生长和转移 [31] 。此外，通过增强M1型巨噬细胞的杀伤肿瘤细胞能力也是中药治疗胃癌的途径之一。艾灸可提升M1表型分泌TNF-α、IL-1等促炎抗肿瘤因子的能力，增加巨噬细胞对GC细胞的吞噬及细胞毒作用 [32] 。

2.4. 中药干预炎性反应

炎症反应通常是由肿瘤细胞产生的趋化因子、细胞因子及其造血生长因子所引起，在肿瘤细胞的生长增殖、侵袭转移、血管生成等具有促进作用 [33] 。肿瘤相关巨噬细胞(tumor-associated macrophage, TAM)是肿瘤炎症反应产生的基础细胞，具有分泌炎症因子的能力，与肿瘤生长、侵袭、转移以及不良预后密切相关 [34] 。在胃癌的发生及进展中，TAM通过分泌不同种类的细胞因子、趋化因子等，从而塑造炎症反应，推动肿瘤的发生、侵袭转移、新血管生成、免疫抑制等 [35] 。

在慢性胃炎向胃癌的转变过程中，参与的炎症因子主要包括IL、TNF-α、TGF-β、血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)等。其中，IL-1β可增强胃黏膜的炎症反应，推动胃黏膜的进一步萎缩，加快肿瘤血管生成的速度，促进胃癌的发展 [36] ；IL-17可激活下游信号通路，如核因子-κB等，参与胃癌细胞的增殖、转移及血管生成等 [37] 。在胃癌的发生发展中，TNF-α具有促进胃癌发展、增殖、迁移侵袭、上皮间质转化和血管形成的作用 [38] 。TGF-β通路可通过增强slug蛋白表达，激活上皮间充质转化，提高胃癌细胞的体内增殖和侵袭能力 [39] 。而VEGF可通过促进血管形成推动胃癌的发展、侵袭转移等 [40] 。

炎症反应是免疫系统抵御病原体过程的一部分。黄芪与姜黄可通过控制IL-17信号通路、TNF信号通路和其他炎症相关通路，减少肿瘤微环境中炎性物质的数量，促进GC细胞的凋亡，抑制免疫炎症和抑制GC细胞的增殖治疗GC [41] 。扶正清毒方可减少IL-6、TGF-P等炎症因子的分泌，抑制MDSCs的招募与聚集，改善炎症环境来减轻化疗带来的毒副作用 [42] 。连翘的活性成分之一连翘苷可下调GC细胞中lncRNA (LINC00342)的表达，从而显著降低GC细胞培养液中的炎症因子中TNF-α、IL-6的表达量，抑制GC细胞的增殖、迁移和侵袭 [43] 。

2.5. 中药干预肿瘤血管形成

缺氧是实体癌肿瘤微环境的显著特征之一，肿瘤在快速成长过程中，由于肿瘤血管生成速度不足，造成肿瘤周围氧气无法满足其细胞生长的需求，导致肿瘤细胞氧气的供需不平衡，因此形成缺氧状态 [44] 。研究表明，缺氧状态在肿瘤发展及转移、代谢重编程、血管生成、肿瘤耐药等方面，具有明显的调控作用 [45] 。在胃癌细胞的增殖过程中，缺氧现象同样存在，而缺氧诱导因子(hypoxia inducible factor, HIF)-1是胃癌缺氧微环境下表达增强的一类转录因子，可广泛调节缺氧环境下信号传导通路，已被证明有望成为治疗胃癌的有效靶点 [46] 。在缺氧微环境下，HIF-1α可通过调节胃癌的糖酵解进而促进胃癌细胞的增殖，激动HIF-1α活性可显著抑制胃癌细胞的凋亡，显著增强胃癌细胞的迁移性、侵袭性和粘附性 [47] 。缺氧可诱使HIF-1α激化血管内皮生长因子(VEGF)的转录，促进胃癌新血管的形成，HIF-1α还参与多种胃癌细胞上皮间质转化诱导因子的激活，通过抑制钙粘蛋白的表达，加快上皮–间质转化(EMT) [48] 。同时，HIF-1α的过度表达可增强胃癌治疗的耐药性 [49] 。此外，缺氧还可诱导胃癌细胞分泌外泌体，促进胃癌细胞的增殖、侵袭和转移 [50] [51] 。

归芪白术方可负调控VEGF的磷酸化，抑制下游MEK/ERK和PI3K/AKT/mTOR信号通路的激活，减弱GC组织血管通透性、血管生成、肿瘤增殖和迁移的能力，从而发挥抗肿瘤的作用 [52] 。八宝丹可显著调节VEGFA、VEGFR2、基质金属蛋白2 (MMP2)和基质金属蛋白9 (MMP9)的水平，通过VEGFA/VEGFR2信号通路抑制GC生长，抑制VEGFA诱导的血管生成，抑制VEGFA诱导的GC细胞的存活和迁移 [53] 。健脾益气方剂可明显降低GC细胞VEGF、VEGFR2、HIF-1α、COX2的mRNA表达量，进一步抑制GC的血管生成能力 [54] 。

3. 结语

TME参与胃癌的生长、转移、炎性反应、血管生成、免疫抑制、肿瘤药物耐药等多个重要生物学过程。TME各个过程之间的关系错综复杂，相互促进，相互联系，如何在多个方面改善TME的核心机制是将来研究的重点。近年来，中医药研究者从中医的特色理论出发，对胃癌TME进行了多角度、深层次的阐释与发挥，但是涉及改善胃癌TME包括炎性微环境、免疫微环境、酸性微环境、缺氧微环境等不同组分，大多研究所涉及对象是中药单体，如何发挥中药方剂的整体性优势，实现多靶点同时干预各微环境组分的研究尚缺乏。如何更好地体现中医整体观念与辨证论治的优势，深度挖掘中医药理论与胃癌TME的联系，探寻干预胃癌TME各组分的中医经典方剂，值得进一步深入研究。