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第一節 基礎研究

一、中醫腫瘤基礎理論研究
現代中醫腫瘤基礎理論體系已初步形成,對腫瘤發生的病因和病機有了很多新的認識,如放療為熱毒,正虛邪實是腫瘤的基本病機,“虛”、“痰”、“毒”、“瘀”是腫瘤發生的基本病因元素,扶正培本法是腫瘤治療的基本法則,扶正祛邪乃是治療腫瘤的總綱,應貫穿腫瘤治療的始終 [1];現代醫學對證的內在本質不斷闡釋以及轉移學說的不斷創新,如癌毒傳舍是惡性腫瘤復發轉移的基本病理過程,而正氣虧虛、余毒未盡、伏邪流注經絡臟腑則是其病因病機。
(一)病因病機
從古至今,中醫學認為腫瘤的發生是內因(正氣不足、七情內傷、臟腑功能失調)與外因(外邪、飲食不節)等多種病因綜合作用的結果,其中尤其重視“正虛”在腫瘤發病中的意義。人體正氣虛損后,外邪乘虛而入,導致機體臟腑氣血陰陽失調,出現氣滯血瘀、痰濕結聚、熱毒內蘊等病理變化,日久而成積塊。如明代張景岳說:“脾腎不足及虛弱失調的人,多有積聚之病。”又如《諸病源候論》說:“積聚者,由陰陽不和,臟腑虛弱,受于風邪,搏于腑臟之氣所為也。”《外證醫案匯編》中也明確指出:“正氣虛則成巖。”
縱觀諸家對腫瘤發病學說的論述,可將腫瘤的病機主要歸納為正虛邪實、毒熱蘊結、痰結濕聚、氣滯血瘀、臟腑失調等幾個方面,其中“內虛學說”是腫瘤發生形成的決定性因素及主要病機 [2],“毒結血瘀寒凝”是腫瘤形成和轉移的重要因素 [3],“正虛邪實”在中晚期腫瘤患者的表現尤為明顯,正氣極虛,邪毒合并體內痰瘀等病理產物進一步損害各臟腑功能,因而虛則更虛、實則更實;虛無以制實,實更致正虛,誠如《黃帝內經》所云“邪之所湊其氣必虛”。另外,要注重腫瘤創新病因學說的提出,如認為射線為“火邪”,具有“熱邪傷津”的一般特性,其毒副反應的基本病理因素為“熱”、“毒”、“瘀”,且三者相互作用,互為影響 [4];化療藥物具有“藥毒”的特性,常表現為以氣血虧虛為主,合并脾胃失調、血瘀證候的特點 [5]
(二)證型
腫瘤證型的臨床研究方面應規范化,其內在本質有待深層次研究。
證是機體在疾病發展過程中某一階段的病理概括。它包括了病位、病因、病性以及正邪關系,反映出疾病發展過程中某一階段病理變化的本質,能全面、更準確地揭示疾病的本質。雖然各家在辨證上有其共同特點,如多數醫家認為肺癌以氣陰兩虛證為主,乳腺癌與肝癌以肝氣郁滯證為主,胃癌以肝胃不和證為主,結直腸癌以濕熱下注證為主等等。但由于中醫證型自身的特殊性,不同腫瘤病位、病理特性的不同,各家對其發病特點及發展規律的認識不盡相同及對腫瘤證型的分類和所采用的診斷標準不一致,至今國內尚未形成公認的惡性腫瘤的證型診斷指標體系。
1.證型應規范化研究
以往的中醫腫瘤證型研究多以個人經驗代替在群體水平的觀察。以肺癌中醫證候規律研究為例,如樸炳奎等將肺癌辨證分為肺氣不足、陰虛內熱、氣陰兩虛、氣滯血瘀、痰濕瘀阻5型;劉嘉湘等將肺癌分為陰虛內熱、氣血兩虛、陰陽兩虛、氣滯血瘀4型;張代釗將本病分為肺陰虛、肺脾兩虛、肺腎兩虛、瘀毒蘊肺、氣血雙虛5型;郁仁存將本病分為陰虛熱毒,痰濕蘊肺、氣滯血瘀,肺腎兩虛4型 [6]。這就導致在臨床科研方面,采用的證型診斷標準嚴重不統一、研究結果存在較大差異及研究結果重復性差、難以推廣等弊端,嚴重制約著腫瘤中醫證型科學規范的研究。循證醫學的引入為中醫腫瘤證型研究帶來機遇,追求的是以最佳證據為基礎的臨床實踐,強調證據必須源于設計嚴謹合理、方法科學可靠的臨床研究,因此注重采用嚴格隨機對照試驗(RCT)的方法,注意樣本數量是否達到足夠的檢驗效能、質量控制措施是否有效以及盡可能采用盲法以獲得科學準確的結論 [6]。所以,中醫腫瘤證型研究的當務之急是采用大樣本多中心流行病學調查,統一規范腫瘤證型診斷標準,才能為臨床研究和治療方案的規范化和標準化、不同的研究結果可比性研究、并為探求辨證論治的現代科學本質的研究打下堅實的基礎。
2.動物模型的方法學上取得了進展
近些年來,研究者通過不懈的努力和探索,腫瘤證型學在基礎研究的方法上已有了較好的苗頭,如方肇勤通過中醫辨證方法篩選非創傷性辨證指標(根據荷瘤小鼠瘤重、體重、懸尾反應、尾爪毛外觀、生存期等),利用中醫八綱辨證的原則,提示H22荷瘤小鼠模型有證可辨,將荷瘤小鼠分為4種證型,通過對荷瘤小鼠爪色進行分析,觀察小鼠不同時期典型的血瘀證、氣陰兩虛證、陽虛證典型的后爪圖像及其演變,在此基礎上,對荷瘤小鼠實施辨證論治,實現了計量化的四診和辨證 [7,8]。這一動物辨證方法的研究和嘗試,為腫瘤中醫證型研究提出了很好的研究方向。
3.證型與現代醫學研究
隨著中醫藥現代化和現代醫學的發展,中醫證型臨床研究已經不再局限于傳統的中醫宏觀辨證,而已經充分利用現代醫學的客觀的微觀指標和量化手段來深入研究中醫證型,以期將現有研究深入到更新的層次,并在宏觀和微觀領域全面闡述腫瘤中醫證型的病理生理機制。如:學者們在“證”與血液流變學、病理類型、腫瘤標志物、TNM分期、蛋白質組學、預后等領域有了一定的成績,但仍需要系統深入研究其內在機制。以肺癌證型與現代醫學相結合的研究為例,研究結果存在多樣性。如證型與病理分類出現不同結果:胡小梅等 [9]研究得出中晚期非小細胞肺癌在腺癌、鱗癌中出現較多的證型有氣虛、血瘀、痰濕、陰虛,其中腺癌、鱗癌證型均以氣虛、血瘀證型為主;賈桂孌等 [10]得出,鱗癌以痰濕阻滯型為主,腺癌以陰虛內熱型為主;還有學者得出,肺郁痰瘀型以鱗癌多見,脾虛痰濕型以肺泡癌多見,陰虛痰熱型以腺癌多見。腫瘤標志物與證型研究結果也出現不同,如有的學者研究得出腫瘤標志物的升高以實證為主,相反,有的學者研究得出虛證中腫瘤標志物明顯升高。預后與腫瘤標志物也出現不同結果,一部分人認為氣虛患者預后好,生存期長;也有的學者認為陰虛患者預后好 [11]。可以看出這些研究結果的多樣性嚴重影響腫瘤中醫證型的研究進展。
(三)轉移學說各家爭鳴
中醫、中西醫結合工作者經過半個世紀的努力探索,在繼承古代中醫經典理論的基礎上,進一步闡發并創新應用中醫腫瘤基礎理論及現代轉移理論而演變為新理論,極大地豐富了中醫腫瘤轉移學說的理論體系。
目前關于腫瘤轉移理論主要有:①傳舍理論 [12]:癌瘤的傳舍(轉移)是一個連續的過程,其中包含3個要素:一,“傳”,指癌毒脫離原發部位,發生播散;二,“舍”,即擴散的癌毒停留于相應的部位,形成轉移瘤;三,轉移瘤也可繼續發生“傳舍”,在此基礎上學者們進一步提出經絡傳舍、乘侮傳舍、母子傳舍、經絡臟腑之間傳變和臟腑之間傳變等癌毒傳舍的規律性,其途徑多為由表及里,由淺入深。②耗散病機理論 [13]:該理論從深層次揭示中醫腫瘤病機,認為癌毒特性中最主要的2個方面即為耗散正氣和擴散趨勢。③痰毒流注理論 [14]:該理論基于中醫基礎理論及經絡學說,并結合了現代醫學的腫瘤分子生物學。該假說認為,腫瘤及腫瘤術后正氣虧虛,痰濕內生,善于流竄的痰濕與殘留之余毒互結,痰毒注于經絡、臟腑,阻滯氣血,絡損血瘀而致轉移。④“治未病”阻止“轉移前環境”學說 [15]:該學說將“治未病”思想引入抗癌轉移,阻止癌癥建立“轉移前環境”,其包括3個要素:一,癌毒;二,正虛,“最虛之處,便是客邪之地”;三,氣滯、血瘀、痰凝,這是癌毒擴散和轉移的適宜土壤與環境。⑤經絡轉移學說 [16]:經絡具有聯絡體內外、溝通表里、運行氣血、輸送營養、反映證候、傳導信息等功能,并認為癌毒可通過此途徑轉移。⑥內風學說 [17]:依據“風者,善行而數變”與腫瘤轉移灶的出現在多數情況下不可預知相吻合的特點,學者認為風邪是導致腫瘤轉移變化多端的基本原因。
(四)治則治法研究
治則治法研究一直是中醫藥防治腫瘤的重點。中醫、中西醫結合工作者經過50余載的研究,根據中醫腫瘤病因病機的不同提出了相應的治法,如益氣養血法、陰陽并補法、補肺法、健脾法、益腎法等扶正固本的治療方法,軟堅散結、清熱解毒、活血化瘀、以毒攻毒等祛邪的治療方法,同時要求在辨證論治的基礎上,在“平衡陰陽,整體論治”、“明辨標本,權衡緩急”、“扶正祛邪,階段論治”、“異病同治,同病異治”等基本原則的指導下,注重辨病與辨證相結合、整體與局部相結合,充分靈活恰當地運用目前已知的治法治則,已取得最佳的個體治療為目標 [18]
以活血化瘀法為例,腫瘤患者常常存在著血液處于高凝狀態,與中醫血瘀理論有相似之處,因而活血化瘀法成為中醫藥治療腫瘤的一種獨特治療方法,目前在臨床和實驗理論研究方面都取得了豐富的經驗,并得到國內外學者的廣泛重視。活血化瘀藥抗癌療效機理的實驗研究顯示:①直接抑殺腫瘤細胞;②改善血液流變性和凝固性,降低血液黏度,抑制血小板活性,促進纖維溶解,抗血栓,增強血流量消除微循環障礙使癌細胞不易在血液中停留、聚集、種植,從而發揮抗轉移和對放化療的增效作用,并預防減少放療引起的組織纖維化;③增強免疫調理作用,提高抗體和補體的水平,使腫瘤處于抗癌藥物及機體免疫功能抑制下,借以提高療效;④鎮痛、抗炎、抗感染、調整神經和內分泌功能等作用 [19]。多數學者認為,活血化瘀方藥可以減少腫瘤轉移,增強機體免疫功能。也有研究表明,單純活血化瘀藥能促進腫瘤轉移,而在經過恰當的配伍后其促進腫瘤轉移的作用消失,中藥的配伍使用才能體現“有是證用是方”的治療思想 [20,21]
(五)中醫藥防治腫瘤體系日臻完善
惡性腫瘤中醫藥治療體系的研究進展,主要還是體現在其臨床上良好的治療效果。由于腫瘤發展的不同階段機體免疫狀態和病理特點不盡相同,故在中醫藥防治腫瘤的過程中只有根據不同時期機體生理狀態和腫瘤本身的病理特點及發展規律,制訂合理的中醫藥防治方案才會有針對性地達到防癌、抗癌的目的。通過幾代人孜孜不倦的實踐和研究,中醫藥防治腫瘤體系已初步形成。
中醫腫瘤學者在繼承中醫學經典理論的基礎上,與時俱進,總結出了中醫藥防治腫瘤的幾個原則性理論 [18,22]:①“辨病與辨證相結合,整體與局部相結合,扶正與祛邪相結合的治療總綱;②提出不同分期中醫治療的原則,即“早期以祛邪為主,扶正為輔;中期扶正祛邪并重;晚期以扶正為主,祛邪為輔”的總治療原則;③中醫藥階段性配合西醫治療,即“癌前病變或腫瘤早期,配合西醫現代治療手段,正氣未損時,可重用消瘀散結等抗癌藥物以最大程度發揮抗腫瘤作用;術后早期重建恢復;手術恢復后清除殘余灶;配合增強放化療,以增敏減毒作用和提高機體免疫力;長期鞏固治療,防治復發轉移”的輔助性治療。
實際上,腫瘤發生發展的不同階段,中醫藥參與的形式和發揮的作用也不一樣。譬如在治療癌前病變、預防腫瘤發生方面,中醫與西醫具有同等重要的作用和地位。在腫瘤發生早期,西醫根治手術占主導地位,術后運用中醫藥調節機體功能,在此階段中醫藥處于輔助治療作用(調理作用和預防轉移復發的作用)。對中晚期腫瘤患者而言,有兩種情況,正氣尚耐攻伐時,放化療與中醫藥應處于同等治療地位,以達增敏減毒的作用;正氣虛弱時以中醫藥為主的綜合治療為首選方案,應發揮主導作用。
二、實驗研究
中藥治療腫瘤的機制幾乎可以涵蓋目前西藥開發的所有熱點。大體抗腫瘤機制主要包括抑制腫瘤發生發展,提高機體免疫,減毒增效、逆轉耐藥性,重塑機體內環境四大方面。
(一)抑制腫瘤的機制研究
研究發現,許多中藥成分對腫瘤的生長和增殖有很好的抑制作用,其主要作用機制可以從以下幾個方面進行論述:
1.直接殺傷腫瘤細胞
自1991年以來,學者采用MTT法測定丹參對癌細胞的殺傷作用,并對丹參的15種成分進行了抗癌研究,證實了丹參酮對多部位的癌細胞株有不同程度的殺傷作用。近期研究發現,其機制可能與丹參酮中存在的菲醌結構有關,其與DNA結合可以抑制腫瘤細胞復制,具有細胞殺傷作用。中藥多糖類化合物可改變腫瘤細胞膜的生長特性。茯苓多糖和刺五加多糖通過改變腫瘤細胞的生化特性,提高細胞膜唾液酸含量而殺死腫瘤細胞。蘆薈多糖對S180小鼠腫瘤細胞膜脂流動性、唾液酸和膜交聯蛋白含量等3個指標均有不同程度的降低作用,提示蘆薈多糖對S180腫瘤細胞膜功能具有明顯抑制作用。葫蘆素BE能破壞體外培養的Hela細胞的細胞壁,使細胞溶解。姜黃素是CH3小鼠MBT膀胱癌細胞及人UMUC膀胱癌細胞的強效細胞毒劑,其對膀胱癌小鼠模型中的腫瘤細胞具有明顯的細胞毒性。姜黃類似物在體外表現出高效的細胞毒作用 [23]。將厚樸酚用于結直腸癌細胞系RKO、SW480、LS180,當厚樸酚的濃度達到5μg/ml時就開始表現出細胞毒作用,達到10μg/ml時腫瘤細胞數發生了明顯降低 [24]。香菇多糖能直接破壞腫瘤細胞的結構,引起細胞質、細胞核,乃至細胞結構的破碎和細胞表面微絨毛斷裂,從而使細胞合成RNA受阻,代謝出現障礙,導致細胞死亡。紅毛五加莖皮多糖對體外培養人粒細胞白血病K452細胞株超微結構的影響,被認為是其通過破壞癌細胞的細胞器和細胞核,干擾癌細胞代謝與復制,而導致細胞死亡 [25]
2.延長細胞周期
一般來說,DNA合成前期(G1期)、DNA合成期(S期)、DNA合成后期(G2期)、有絲分裂期(M期)和處于靜止狀態的靜止期(G0期)共同構成一個完整的細胞周期。調節細胞周期進行的是一個異源二聚體復合體(CDK/cyclins),它由催化亞基——細胞周期蛋白依賴性激酶(cyclin-dependent kinase,CDK)和調節亞基-細胞周期蛋白(cyclin)兩部分組成。細胞周期各期的啟動和運行需要有特定的CDK與相關的細胞周期蛋白相結合,腫瘤的發生及治療常與CDK/cyclins的異常表達密切相關。
近年來研究表明,中藥對細胞周期具有抑制和促進的雙向調節作用。其抑制細胞周期進行過度的作用主要集中在防治腫瘤方面。主要機制為抑制CDKs/cyclins表達發揮作用,延長細胞周期,減緩腫瘤細胞的無序分裂。黃連、黃芩中的小檗堿成分能誘導人鼻咽癌CNE22細胞G2/M期阻滯,并且下調cyclin B1和CDK1表達;土貝母提取物土貝母苷甲能抑制人髓性白血病細胞HL260細胞的生長,將其阻滯于G2/M期,并降低cyclin B1表達。婁金麗等 [26]探討威麥寧對小鼠肺癌的抑制作用,并檢測其對細胞周期的影響。得出結果,威麥寧對小鼠肺癌抑制作用的機制之一可能是通過降低腫瘤細胞cyclin D1的表達,將腫瘤細胞阻止于0~1期,使細胞不能進入期進行復制,從而抑制腫瘤的生長。
現國內外許多研究者通過流式細胞術來觀察一些中藥的活性成分具有改變腫瘤細胞周期的作用。大蒜素作用于人白血病細胞株K562和人大腸癌細胞株HR-8348,隨著溶度的提高和作用時間的延長,S期細胞明顯減少,G2/M期細胞含量明顯上升。裴曉華等 [27]發現粉防己堿能將乳腺癌MCF-7細胞增殖抑制在G2/M期,且與藥物溶度有關。張靜等 [28]發現香加皮杠柳苷可使MCF-7細胞發生G0/G1期阻滯,并可使細胞周期相關因子P21 WAFI/CIPI的mRNA及蛋白表達增強。Hsieh等 [29]發現冬凌草成分中冬凌草素乙和冬凌草甲素誘導乳腺癌MCF-7細胞停滯于S/G2M期,減慢G1/S期進程,減少cyclin B1、CDC2表達,但不影響cyclin D1、CDK4表達。Qu等 [30]發現As 2O 3在有氧和乏氧的條件下均能誘導肺癌A59細胞在G2/M期阻滯,抑制其增殖。
3.抑制端粒酶活性、抑制拓撲異構酶活性
(1)端粒酶:
端粒酶是位于細胞核內的一種反轉錄酶,其能以自身的RNA為模板,反轉錄成端粒的重復單元TTAGGG(端粒序列)加到人染色體末端,阻止端粒隨細胞分裂而縮短,使細胞繞過衰老途徑成為永生化細胞,導致人類腫瘤的發生。端粒酶陽性率與腫瘤發生之間表現出良好的相關性。約有80%~90%的人類腫瘤中端粒酶激活。調查表明,端粒酶在各種腫瘤中的陽性率分別為:中腔鱗狀細胞癌80%~90%,食管癌87%,胃癌85%,肺癌80%,肝癌85%,乳腺癌85%,腎癌71%,胰腺癌95%,等等。
近年來,中藥對端粒體酶的抑制作用的在實驗方面已有所體現。李潔等 [31]采用流式細胞儀檢測半枝蓮含藥血清對人肺巨細胞癌細胞株PG細胞端粒酶表達的影響,并與DD組進行參照;結果表明,正常血清組端粒酶表達率最高,而DDP組和半枝蓮含藥血清組均有不同程度的下降,下降幅度最大的是含藥血清和DDP共用組,這說明半枝蓮含藥血清對PG細胞端粒酶活性的表達有下調作用,與DDP合用,可以增強DDP的下調作用。耿傳營等 [32]研究中藥單體(齊墩果酸、姜黃素和大蒜素)對人卵巢癌細胞(SKOV3)增殖、端粒酶活性、細胞周期相關基因表達以及對放射治療的增敏作用。結果表明:中藥單體對SKOV細胞殺傷的同時可抑制其端粒酶活性和細胞周期相關基因的表達,增加放射治療的敏感性研究還發現,中藥單體的抑制作用有一定的時相性。中藥單體作用6小時后,腫瘤細胞端粒酶活性開始減低,至16小時后,端粒酶活性明顯減低,但48小時后,端粒酶活性開始恢復至正常水平。這可能和中藥單體作用于腫瘤細胞后,端粒酶活性的反應時間大概為16小時,也可能是中藥單體的藥效在16小時后逐漸減弱有關。且目前的研究表明,中藥單體對端粒酶具有明顯的抑制作用,但目前研究中藥單體數目較少,其機制也不明確,有待于進一步研究。湯愛國等 [33]研究顯示,中藥益氣解毒顆粒10 × IC 50濃度作用于鼻咽癌細胞HNE后,細胞端粒酶活性下降為陰性,且小鼠移植瘤實驗研究表明,益氣解毒顆粒在抑制鼻咽癌移植瘤生長的同時,抑制鼻咽癌細胞端粒酶的活性。
(2)拓撲異構酶:
DNA在生物體的整個生命過程中起著十分重要的作用,但是,正常DNA的超長度和雙螺旋結構使其在復制和重組期間經常纏繞,阻礙DNA復制、轉錄和重組等。DNA拓撲異構酶通過在DNA核糖-磷酸主鏈上產生一過性的斷裂而改變DNA的拓撲結構,解開DNA纏繞,并在另一DNA鏈從缺口處穿過時,再通過逆向的轉酯反應恢復DNA的完整性。在腫瘤細胞中,拓撲異構酶含量及活性遠高于正常體細胞,因此,抑制拓撲異構酶的活性就可能抑制腫瘤細胞的快速增殖,進而殺死腫瘤細胞。
傳統中藥喜樹樹皮中提取的喜樹堿類化合物是拓撲異構酶1抑制劑,其特異性抑制DNA拓撲異構酶Ⅰ,穩定拓撲異構酶Ⅰ和DNA斷裂復合物,阻礙了DNA的復制,將細胞周期停滯于G2期或生成S期,進一步引起細胞凋亡。近年來的研究顯示,中藥蟾酥、靈芝和半邊蓮等藥物中的有效成分具有抑制DNA拓撲異構酶的作用。陳純等 [34]觀察靈芝子實體水提物及醇提物混合品[靈芝提取物、靈芝孢子粉提取物(油)]的體內外抗腫瘤作用,并測定它們對拓撲異構酶Ⅰ、Ⅱ的作用;結果顯示,靈芝提取物和靈芝孢子油對體外培養的人白血病細胞株和人胃癌實體瘤細胞株均有明顯的抑制作用。其機制與拓撲異構酶Ⅰ、Ⅱ的抑制作用有關。但有關中藥如何抑制拓撲異構酶的原理尚待進一步研究。
4.誘導細胞分化
惡性腫瘤細胞可在體內外分化誘導劑的作用下,向成熟或接近成熟的細胞分化。腫瘤的誘導分化作為腫瘤治療的一條新途徑,近年來研究非常活躍。腫瘤細胞的分化程度越高,其惡性越低,具有侵襲的能力也越差。近年來,國內外對誘導分化劑的研究取得了重大進展,因某些扶正中藥能逆轉腫瘤細胞的惡性表型,故進一步探討扶正中藥及其配伍對腫瘤的誘導分化作用,對提高腫瘤的療效具有重要意義。
人參總皂苷、絞股藍總皂苷和三七總皂苷均能阻止白血病HL-60細胞由G0/G1期向期過渡,誘導HL-60細胞形態趨向成熟分化。硝基藍四氮唑還原反應陽性細胞數和過氧化物酶POX(+ 45)染色陽性細胞數增加,CD14、CD15表達陽性細胞數也顯著提高。桂皮酸作用于白血病NB4細胞后,可顯著抑制NB4細胞的增殖,誘導NB4細胞向終末細胞分化其對BEL-7402人肝癌細胞的增殖也起到抑制作用,細胞體積增大,核質比例減小,代表肝癌細胞分化的3種酶(OCT、TAT和ALP)的比活力明顯升高,AFP分泌量和γ-GT比活力則明顯降低。板藍根二酮B具有抑制肝癌BEL-7402細胞、卵巢癌A2780細胞增殖的能力,并且具有誘導分化作用。無毒劑量的丹參酮ⅡA能誘導體外培養的HL-60、NB4細胞分化成熟,并可誘導細胞發生凋亡。另據研究,人參皂苷Rh2具有抑制SMMC-7721細胞增殖和誘導分化的作用。
中藥誘導分化腫瘤細胞的實驗研究為尋找、研究高效低毒的腫瘤誘導分化劑提供了思路和途徑,目前對中藥誘導分化腫瘤細胞的研究缺乏機制的深入探討。此外,目前尚缺乏中藥腫瘤誘導分化劑的臨床研究。因此,還需要在上述方面進行不懈的研究和探討。
5.誘導細胞凋亡
在正常情況下,機體內的細胞增殖和凋亡處于一種平衡穩態,一旦細胞的增殖或凋亡發生異常,這種平衡穩態失調可導致細胞惡性增殖形成腫瘤,而促進腫瘤細胞凋亡可達到使腫瘤縮小、癌癥消退等目的。現代醫學研究證實,許多中藥可以通過干擾腫瘤細胞生長、代謝、增殖等過程,最終誘導觸發腫瘤細胞分化發生凋亡。近年來,有關中藥引發腫瘤細胞凋亡的機制論述也層出不窮,大致可以分為以下幾點:
(1)阻滯腫瘤細胞周期:
細胞周期的調節既能影響細胞分裂又能影響細胞凋亡。因此,通過細胞周期阻滯來誘導凋亡成為抗腫瘤新藥的一個新靶點。許多中藥的有效成分能夠作用于細胞周期的某一環節,而使細胞增殖周期受阻,誘導其發生凋亡。有些中藥是通過阻滯G0/G1期、阻滯細胞的DNA合成和復制而誘導細胞凋亡;有些中藥則是通過阻滯腫瘤細胞S期進入G2/M期而誘發其凋亡。
柯尊金等 [35]研究發現,槲皮素能抑制人膀胱癌BIU-87細胞增殖,阻滯細胞于G2/M期,并誘導細胞凋亡。天花粉蛋白誘導小鼠黑色素瘤細胞凋亡的主要途徑是使腫瘤細胞的G0/G1期細胞增加,S期細胞減少,呈現明顯的G0/G1期阻滯現象,抑制腫瘤細胞的分裂增殖 [36]。天然植物紅豆杉莖皮中提取的抗癌藥紫杉醇誘發乳腺癌細胞凋亡的機制是使癌細胞分裂阻滯于分裂中期 [37]。冬凌草甲素能降低MCF-7癌細胞系中磷酸化的Rb和E2F水平、抑制MCF-10A癌細胞系中cyclin B1和cdc2蛋白的表達,使MCF-7和MCF-10A細胞周期停滯于G1/S期和S-G2/M期,從而抑制MCF-7和MCF-10A癌細胞系的生長 [38]。大蒜油100mg/kg體重,腹腔局部注射,就可使U14癌細胞和S 180癌細胞的死亡率達到90%,并能完全抑制癌細胞的有絲分裂,使大部分癌細胞在形態學上發生核碎裂、核固縮、細胞質出現空泡化等腫瘤細胞的退行性變化。
(2)影響癌基因和抑癌基因的表達:
實驗證明,許多抗癌中藥的作用機制之一即為調節腫瘤癌基因與抑癌基因的表達。目前抗癌中藥所作用的癌基因和抑癌基因主要有以下6類:bcl-2/bax基因、核轉錄因子c-myc、p53基因、RAS基因、Rb基因和凋亡抑制基因Survinvin。
1)bcl-2/bax基因:原癌基因bcl-2、c-myc是主要的凋亡調控基因。bcl-2能抑制細胞凋亡,故bcl-2受抑制可能是細胞凋亡的共同通道。而bax基因在功能上與bcl-2相反,其過度表達則觸發凋亡。部分中藥即是通過下調bcl-2表達,使bcl-2/bax比值下調,誘導癌細胞凋亡。
在非小細胞肺癌,姜黃素通過活性氧下調bcl-2表達,并可通過泛素-蛋白酶體系統的降解作用而下調bcl-2,引起細胞失接觸導致細胞凋亡。苦參堿對胃癌SGC-7901細胞有明顯抑制作用,呈時間與劑量依賴性,其誘導胃癌細胞的凋亡作用與下調bcl-2表達有關;bcl-2為凋亡抑制基因,在線粒體凋亡途徑中起調控作用,能控制線粒體中細胞色素C等凋亡因子的釋放。苦參堿抑制細胞增殖和誘導細胞凋亡的機制還可能有:抑制端粒酶hTERT-mRNA表達,使端粒酶活性下降;抑制c-myc、bcl-2等癌基因表達,并使ras、p53、bax等抑癌基因的活性增強;使死亡受體Fas表達增強,通過FasL-Fas-FADD通路介導細胞凋亡 [39]
2)c-myc基因:c-myc是一種可易位基因,又是一種多種物質調節的可調節基因,也是一種可使細胞無限增殖,獲永生化功能的基因。在人類很多腫瘤組織中,發現有c-myc基因的擴增或高表達。
以往的研究證實了c-myc基因與細胞凋亡的相關性:胡蘿卜素可通過上調c-myc基因的表達,而誘導白血病細胞凋亡。鹿茸精對HL-60細胞有誘導分化作用,與其降低HL-6細胞c-myc基因表達有關。丹參酮通過阻止HL-60細胞進入S期而抑制其DNA合成,其作用的分子機制與cfos基因表達增高,c-myc基因、Hras基因及bcl-2基因的表達降低有關三尖杉酯堿抑制HL-60細胞增殖,誘導其分化和凋亡,其機制可能與三尖杉酯堿下調原癌基因bcl-2和c-myc、上調抑癌基因p15有關。
3)p53基因:野生型p53是一種抑癌基因。p53誘導的細胞凋亡作用機制有三方面①p53能與Bax結合,使其激活和多聚化;②p53能直接與bcl-2和Bcl-XL結合,從而阻斷其與bcl-2家族促凋亡分子的結合;③p53與Bak結合,阻斷Bak與bcl-2家族的抗凋亡分子Mcl-1結合并導致凋亡 [40]。柏葉、款冬花、三七、銀杏、桑寄生和高良姜等多種中藥所含的抗癌成分檞皮素具有抑制突變型p53的作用,在高表達突變型p53人的乳腺癌細胞中加入檞皮素,能抑制p53的表達。低分子量地黃多糖(LRPS)能使Lewis肺癌組織內p53基因的表達明顯增加,說明LRPS對抗癌基因p53表達的影響是其抗腫瘤作用的機制之一。Li等 [41]通過對甲狀腺癌細胞系的研究后認為,白藜蘆醇通過激活有絲分裂原激活的蛋白激酶(MAPK),誘導p53、c-fos,c-jun和p21基因的表達,而p53的磷酸化及p53與DNA的結合最終引起細胞凋亡。
4)Survinvin基因:凋亡抑制基因Survinvin是近年來腫瘤基因研究的熱點,但中藥對于Survinvin基因影響的研究則剛起步,研究顯示多種中藥抑制Survinvin基因的表達。如β欖香烯能下調Survinvin mRNA和蛋白水平,增強Caspase酶活性,誘導胃癌SGC-7901細胞凋亡 [42];小檗堿能下調白血病Jurkat細胞Survinvin mRNA的表達,在體內和體外實驗均證實了小檗堿的抗白血病作用;李哲等 [43]研究了青蒿琥酯(Art)誘導腫瘤細胞凋亡和Survinvin之間的表達關系,證實了Art明顯抑制Survinvin蛋白的表達。
6.端粒酶
端粒酶是一種蛋白與小分子RNA組成的核糖核酸酶,具有反轉錄酶的活性。端粒酶活性的抑制可能是某些抗癌藥物發揮作用的機制。
曾有學者利用TRAP-ELISA法定性檢測了不同濃度的苦參堿對肝癌細胞HepG-2端粒酶活性的影響。結果顯示,苦參堿對HepG-2的端粒酶活性有一定的抑制作用,同時認為苦參堿抗腫瘤的機制可能與抑制hTERT表達、降低端粒酶活性有關。研究還發現,肝癌HCC-9204細胞中端粒酶活性較高,而當用As 2O 3處理48小時后,測得端粒酶活性顯著降低,提示抑制端粒酶活性是As 2O 3誘導肝癌細胞凋亡的機制之一。實驗表明,茶多酚具有誘導BEL-7402細胞分化的作用,并能降低端粒酶活性的表達,同時并沒有發現發生分化的細胞端粒酶活性不下降的情況。這說明端粒酶的活性抑制是細胞分化過程所伴有的,提示茶多酚的抗癌機制可能是通過抑制端粒酶的活性而實現的。
Wu等 [44]在小檗堿誘導HL-60細胞凋亡的研究中發現端粒酶活性下降。由此推測,小檗堿誘導HL-60細胞凋亡可能與降低端粒酶活性有關。李伏娥等 [45]用PCR-ELISA法對胃癌細胞端粒酶活性進行檢測,結果顯示,苦參堿在誘導細胞凋亡的同時伴隨端粒酶活性下調,且隨苦參堿濃度增大和時間延長,抑制作用逐漸增強,提示苦參堿誘導細胞凋亡的調控可能與端粒酶表達調控之間存在密切聯系。
7.破壞腫瘤的新生血管、淋巴管和轉移途徑
近年來研究表明,新血管生成是腫瘤生長和轉移的必要條件之一,而斷絕或減少腫瘤血管供應,抑制腫瘤血管生成是控制腫瘤生長和轉移的重要途徑。抑制腫瘤血管生成的關鍵在于調節血管生成因子和其受體,包括血管內皮生長因子(VEGF)和血管內皮生長因子受體(VEGFRs)。大多數實體腫瘤如乳腺腫瘤、肺腫瘤、腎腫瘤、結腸腫瘤和肝腫瘤,由于缺氧應激和原癌基因激活,相比正常組織表達更高水平的VEGF。VEGF最突出的作用是具有誘導血管通透性的能力。通透性增強導致纖維蛋白沉積在細胞外基質,作為血管內皮細胞遷移的一個支架。VEGFRs是血管內皮細胞上的跨膜酪氨酸激酶,與VEGF結合并激活導致血管通透性增強,增加內皮細胞的移行和增殖。VEGFRs可分為VEGFR-1、VEGFR-2及VEGFR-3。VEGFR-1可誘導基質金屬蛋白酶,調節造血功能,并募集單核細胞。VEG2FR-2具有較高的親和力和更大的激酶活性,對直接調節血管生成、有絲分裂信號及增加通透性的效果更顯著。VEGFR-3負責淋巴管的生長、發育和維護。有鑒于此,血管內皮生長因子家族已成為腫瘤的一個重要治療靶點。內皮抑素(endostatin,ES)是一種能強烈抑制血管形成的因子,能與VEGF等相互競爭,結合生長因子信號轉導系統中的硫酸肝素蛋白聚糖受體,從而抑制血管內皮細胞的增殖;另一方面,ES能通過促進內皮細胞凋亡、抑制細胞因子誘導的血管內皮細胞遷移等作用對腫瘤的新生血管和血管遷移起到抑制作用。
隨著抗腫瘤新生血管研究機制的深入,諸多研究者發現,中藥可以抑制腫瘤及腫瘤術后亢進的VEGF,增高ES的含量,恢復血管生成因子與抑制因子之間的平衡,抑制腫瘤血管生成,從而有助于減少腫瘤組織局部血供,通過缺血、缺氧等饑餓方式限制腫瘤的增殖并阻斷其入血擴散的途徑,消除術后殘留癌細胞生存及轉移的環境,消滅殘存的癌細胞,防止腫瘤的復發和轉移。
張妮娜等 [46]采用Matrigel栓、原代人臍靜脈內皮細胞(human umbilical vascular endotheial cell,HUVEC)建立體內外血管生成模型,觀察半枝蓮對血管生成的影響;結果顯示,半枝蓮含藥血清明顯抑制Matrigel種植體內的微血管生成,表現為Matrigel種植體內的微血管閉鎖、內皮細胞脫落、紅細胞數目減少。其中40%含半枝蓮血清作用24小時、48小時后Hela細胞VEGF表達量分別為(138.67 ± 9.50)、(93.84 ± 41.11),與空白血清組(195.82 ± 2.43)和(193.68 ± 18.37)相比具有顯著性差異(P分別為0.006、0.036);實驗表明,半枝蓮能有效抑制腫瘤血管生成,經討論其主要因素之一為高濃度半枝蓮能顯著抑制腫瘤細胞表達VEGF蛋白的量,由此半枝蓮可能通過下調VEGF蛋白合成進而影響血管內皮細胞增殖、生長、遷移及血管通透性的增加,發揮阻斷血管生成的作用。有學者曾采用免疫細胞化學方法對不同濃度欖香烯作用后的人肺腺癌Spc-A1細胞VEGF-C、VEGFR-3的表達水平進行檢測,以評價欖香烯對體外培養的Spc-A1細胞株VEGF-C及其受體VEGFR-3表達水平的影響;結果顯示,欖香烯對Spc-A1細胞的抑制作用隨藥物作用濃度的增高和作用時間的延長而增強,VEGF-C、VEGFR-3的表達水平逐漸下降;欖香烯(60mg/L、80mg/L、100mg/L)組與PBS陰性對照組、空白組VEGF-C、VEGFR-3蛋白的表達水平比較,在不同時間點(6小時、12小時、24小時)均有顯著性差異(P < 0.05);欖香烯各組不同時間點之間2種蛋白表達水平比較均有顯著性差異(P均< 0.05),且隨時間延長兩者表達水平下降;欖香烯對腫瘤細胞Spc-A1中VEGF-C及VEGFR-3蛋白水平起下調作用,而VEGF-C、VEGFR-3在腫瘤的血行轉移和淋巴系統轉移中起關鍵性作用,表明欖香烯還可以通過下調VEGF及其受體來遏制腫瘤的血行轉移及淋巴系統轉移。
韓志鵬等 [47]觀察中藥復方對小鼠荷S180腫瘤的影響。實驗方法:采用中藥復方對S180接種小鼠進行灌服,每日觀察腫瘤的生長情況,分別在10天、20天、30天、40天取腫瘤組織切片免疫組化染色,以觀察VEGF、VEGF-2、ES的動態變化。結果表明,該實驗用中藥復方能夠降低VEGF、VEGF-2在小鼠S180腫瘤組織中的表達,亦能提高ES在小鼠S18腫瘤組織中的表達。
目前,中藥與血管生成研究中還存在幾個問題:①血管生成的體內外模型還有所欠缺可供中藥研究的較少;②國內進一步鑒定中藥有效成分的工作還很不完善,以治療血管生成有關疾病的中藥有效成分來篩選藥物可能是一種較為簡捷的途徑;③缺乏對藥物確切分子機制的研究,特別是促進血管生成方面;④在抑制血管生成方面,尚無較好的中醫傳統理論解釋。
8.誘導細胞凋亡機制
一般抗腫瘤中藥具有清熱解毒、活血化瘀、扶正補虛、攻毒消癰等功效。現代實驗證實,具有上述功效的中藥均含有引起細胞凋亡的因子。一項研究表明,補虛中藥人參含有的人參皂苷Rg3對淋巴管內皮細胞增殖具有抑制作用,且隨著濃度增高,其抑制作用增強;人參皂苷Rg3的濃度達到一定量后,淋巴管內皮細胞呈凋亡改變出現凋亡小體 [48]。其次,國內外研究表明,攻毒類中藥蟾蜍有在體外能誘導多種腫瘤細胞凋亡。有學者報道,低高濃度蟾蜍靈可引起HL-60、U937、K562等白血病細胞凋亡 [49]。再次,活血化瘀類中藥姜黃中的姜黃素可通過線粒體途徑引起HL-60的細胞凋亡。研究中還發現,姜黃素對人肺癌細胞的凋亡也具有凋亡作用,其機制主要是通過降低人體凋亡相抑制蛋白Survivin的表達,從而激活半胱氨酸蛋白酶來誘導腫瘤細胞凋亡 [50]。此外,清熱類中藥柴胡中的柴胡皂苷是一種高活性的抗腫瘤成分,可通過抑制肝腫瘤細胞的增殖、誘導細胞的凋亡、抑制腫瘤血管的生成等達到抗肝腫瘤的作用。
凋亡信號轉導也是重要的腫瘤細胞凋亡機制之一。凋亡信號轉導中最重要的信息分子含有鈣離子,鈣穩態失衡在細胞凋亡的發生發展中至關重要。線粒體是細胞生死選擇的重要開關,而線粒體膜電位的不可逆下降往往導致線粒體開啟細胞死亡通路。甘草提取物能誘導肺癌NSCLC細胞凋亡,并觀察到胞內游離Ca 2+升高和線粒體膜電位的下降。Chia等 [51]從臺灣眼鏡蛇毒中分離獲得的CTXA3,作用于不同的細胞可引起胞內Ca 2+濃度改變,并出現凋亡或壞死。Caspase-3是ICE/CED-3家族的重要成員,是細胞凋亡調控的重要因子之一Pan等研究烏龍茶多酚茶華報春苷A誘導人類溶組織淋巴瘤U937細胞凋亡時發現,茶華報春苷A可通過釋放細胞色素C,活化Caspase-9、Caspase-3來誘導細胞凋亡。斑蝥素促進線粒體熱休克蛋白CH60及p53的表達并激活Caspase-3,引發內質網張力,通過抑制ERK的活性而促進BGC-823細胞凋亡 [52]
總之,通過中藥誘導腫瘤細胞凋亡的研究,既可深入研究抗腫瘤中藥的作用機制,還可在傳統扶正祛邪治療基礎上,賦予新的含義,提出新的治療方案,并與化療藥物配合使用提高療效,減少毒副作用。但是,目前研究主要限于運用現代醫學手段檢測某些中藥或方劑對腫瘤細胞的誘導凋亡作用,而缺乏對相應中醫理論的探討。因此,如何將傳統中醫基礎理論與現代分子生物學有機地結合,開展“中醫分子生物學”的研究,對中醫藥現代化研究具有十分重要的意義。
(二)提高免疫
中藥有效成分可能通過激發、增強或恢復機體的特異性/非特異性腫瘤的免疫效應機制來增強機體的防御功能。主要發揮免疫調節的成分有多糖化合物、苷類化合物、生物堿類化合物、有機酸類化合物和揮發油類化合物,其中中藥多糖占據了主要地位,大部分的免疫調節功能都與中藥多糖相關。
1.增強特異性免疫
促進T淋巴細胞增殖分化,調整T細胞亞群比例。T淋巴細胞主要分為CD 4 +T輔助細胞和CD 8 +細胞毒性T細胞。他們均表達CD 3標志,主要產生特異性免疫,其活化是受MHC限制的。CD 4 +T細胞在接受專職APC上的MHC抗原復合物和共刺激分子雙重信號后,釋放出多種細胞因子。這些因子在調節、活化細胞毒性T細胞、巨噬細胞的抗腫瘤效應中起到重要作用。CD 8 +CTL也是在雙重信號作用下被活化和克隆增殖。
T細胞亞群已經成為目前臨床評價腫瘤患者免疫功能和中藥新藥臨床評價的常用指標。劉宇龍等 [53]觀察中藥治療肺癌術后患者T細胞亞群與遠處轉移的情況,結果使用中藥組T淋巴細胞總數(CD 3 +)比例、T輔助細胞(CD 4 +)比例與治療前比較均有顯著提高(P < 0.01),T抑制細胞(CD 8 +)比例則比治療前有所下降(P < 0.01),免疫調節參數(CD 4 +/CD 8 +)比值增高(P < 0.01),而單純化療組CD 3 +降低,而CD 4 +和CD 4 +/CD 8 +比值以及CD 8 +則有所升高,但與治療前相比,差異無統計學意義(P > 0.05),提示化療藥物有抑制細胞免疫的副作用,而中藥能夠提高機體的細胞免疫功能。人參皂苷Rg3可使荷瘤和環磷酰胺作用下顯著減少的固有層淋巴細胞中的CD 4 +細胞百分比顯著增加(P < 0.05),對由荷瘤及環磷酰胺抑制的腸道黏膜免疫功能起到改善作用 [54]
2.激活巨噬細胞(Mφ)
人參、黃芪、靈芝、女貞子、淫羊藿等中藥具有激活Mφ活性的能力。激活的Mφ可通過以下3種方式識別和溶解腫瘤細胞:①處理和遞呈腫瘤抗原,激活T細胞產生特異性抗腫瘤的細胞免疫應答。刺五加、枸杞等中藥能夠通過增強T細胞轉錄過程中PKG和PKA的活性來促進T細胞增殖,從而使T細胞大量激活,提高機體的免疫能力,抑制腫瘤的生長。②當效應細胞核靶細胞相互融合時,激活的Mφ內溶酶體直接轉移到腫瘤靶細胞內,溶解破壞腫瘤細胞。靈芝通過促進巨噬細胞對細胞因子的分泌,并增加其蛋白酶的活性,進而提高機體免疫能力。③Mφ表面有Fc受體,通過抗體依賴細胞介導的細胞毒性作用(ADCC),激活的Mφ細胞釋放TNF、L-1、L-2等細胞因子協助破壞腫瘤細胞。董永杰等 [55]報道,用枸杞多糖(LBP)處理后的巨噬細胞組中,腫瘤細胞培養上清液中腫瘤壞死因子-α(TNF-α)的含量明顯升高,說明其作用可能與LBP促進巨噬細胞分泌TNF-α,激活巨噬細胞的免疫功能而產生抗腫瘤作用。Schepetkin等 [56]研究發現,仙人掌多糖能促進反應性活性氧簇、TNF-α、NO、IL-6的產生及激活核因子NF-γB,從而激活巨噬細胞功能而發揮抗腫瘤作用。丹參具有極強的免疫調節作用,能夠促進多種細胞的分泌,尤其是對巨噬細胞IL-1和IL-6的分泌作用促進明顯,從而實現對機體免疫系統的調節 [57]
3.提高NK細胞和LAK細胞活性
NK細胞和LAK細胞是人體天然非特異免疫殺傷細胞,在宿主免疫監視功能中起重要作用,是機體抗瘤細胞免疫的關鍵。
黃芪多糖可增強IL-2/LAK的抗腫瘤作用,通過促進抗癌素的分泌、IL-2R受體的表達、LAK前體細胞的增生而達到抗腫瘤作用。與IL-2配伍應用還可明顯提高LAK細胞對靶細胞的殺傷率,提示黃芪多糖抗腫瘤效應可能主要與黃芪多糖增加機體免疫功能有關。人參、黨參、枸杞子、冬蟲夏草等的有效成分均有良好的促進IL-2產生及升高NK、LAK細胞的作用,起到拮抗腫瘤的作用。
石學魁等 [58]測定T739小鼠體內NK細胞活性,結果發現,紅花多糖(SPS)能夠部分逆轉荷瘤機體NK細胞的抑制狀態,明顯提高其細胞毒力,這可能是SPS發揮抗腫瘤效應的機制之一。靈芝多糖(GLP)的抗腫瘤作用與NK細胞活性密切相關,不同濃度GLP加入到培養的NK細胞中能不同程度提高NK細胞活性,活化后的NK細胞可釋放TNF-α、IL-2、干擾素γ(IFN-γ)而進一步調節巨噬細胞功能,增強抗腫瘤作用。
4.提高樹突狀細胞的表達
樹突狀細胞(dendritic cells,DC)是機體功能最強的專職抗原遞呈細胞(antigen presenting cells,APC),能高效地攝取、加工處理抗原,并以抗原肽-MHC類分子復合物的形式將抗原信息提呈給T細胞,特別是能激活初始型T細胞,誘發特異性免疫應答。DC與腫瘤的發展有著密切關系,現已證實DC數量的多少與腫瘤浸潤程度、淋巴結轉移和預后密切相關,大部分實體瘤內浸潤的DC數量多則患者預后好。有效的抗腫瘤免疫反應的核心是產生以CD 8 +T細胞為主體的細胞免疫應答,這也是DC作為免疫治療手段的基礎。
目前,研究發現多種中藥多糖能明顯誘導DC細胞的成熟。據報道:①黃芪多糖可以提高DC表面分子CD11c、MHCⅡ類分子的表達,并且這種作用呈黃芪多糖濃度依賴性;②經過黃芪多糖處理的DC吞噬功能明顯下降;③黃芪多糖處理后DC分泌IL212明顯增加,說明黃芪多糖能夠促進DC的成熟。
在研究靈芝多糖與DC關系中發現,靈芝多糖在DC成熟階段,增強DC對腫瘤抗原的捕獲、處理、提呈能力,增強DC誘導的特異性細胞毒T淋巴細胞(CTL)的細胞毒活性,作用機制是促進DC誘導的特異性CTL的IFN-2γ、顆粒酶B的mRNA轉錄及蛋白質表達。靈芝孢子粉可以促進荷瘤小鼠髓性DC的分化、成熟及表面分子CD11a、CD86的表達,增強DC誘導的細胞毒性T淋巴細胞反應 [59]。經枸杞多糖(LBP)刺激后的DC,CD86、CD83 MHCⅡ分子表達水平升高,同時DC激活T細胞能力和T細胞增殖能力增強,提示了DC在LBP的誘導下成熟 [60]。黃芪多糖(APS)增強DC抗原提呈作用,通過誘導DC而顯著提高CIK對A549肺腺癌細胞的殺傷能力 [61]
5.促進細胞因子分泌
許多中藥可以通過激活網狀內皮系統,誘生多種細胞因子,如TNF、IL-1、IL-2、IL-6、IFN等,來增強免疫功能。這些細胞因子不僅能激活CTL、NK、LAK MΦ等,阻斷腫瘤細胞的能量代謝,抑制DNA復制,還可誘導腫瘤細胞凋亡并能通過破壞腫瘤細胞微血管而殺滅腫瘤細胞,有明顯的抑瘤效果。
據報道,香菇多糖(LNT)可刺激荷瘤小鼠釋放IFN、SOD等具有免疫活性的內源性細胞因子,從而顯著抑制腫瘤細胞的糖酵解,造成腫瘤細胞代謝障礙、增殖受抑。黃芪多糖可作為TNF-α的理想增效劑,增強TNF-α生物活性而發揮TNF-α的抗腫瘤作用。大蒜精油氧化苦參堿、大青葉、地黃多糖、黃連素和山藥多糖等可分別刺激IL-1、IL-2、IFN-γ等細胞因子的分泌,改善由于腫瘤而引起的免疫功能降低 [62]
枸杞多糖LBP-X能產生多種淋巴細胞因子,如巨噬細胞移動因子、淋巴毒素轉移因子等,這些因子在體內可促進免疫活性細胞的分裂增殖,提高巨噬細胞的吞噬作用及T細胞的殺傷能力 [63]
6.激活補體
補體(complement,C)是存在于新鮮血液中不耐熱、非專一性、對抗體作用起輔助作用的成分。補體系統是機體重要的免疫系統,補體固有成分可被經典和旁路途徑所激活。
研究證明,香菇多糖可以激活補體系統的經典途徑和替代途徑,導致免疫球蛋白M的非特異細胞毒性,提高中性白細胞對腫瘤組織的浸潤。茯苓多糖通過激活補體C 3、C 5、B因子等導致巨噬細胞內溶菌酶的釋放,而間接增強巨噬細胞的吞噬功能,增強機體免疫功能。曹治云等 [64]研究了中藥復方對肝癌小鼠移植瘤體液免疫中免疫球蛋白IgG、IgM及補體C 3、C 4的影響,采用了分組實驗的方法;結果顯示,未給中藥組引起了補體C 3、C 4水平的下降,使用中藥復方組并沒有對補體C 3、C 4的水平產生影響。中藥復方可能是通過調節IgG和IgM的水平起作用。
7.對紅細胞免疫系統的調節
紅細胞免疫系統是機體免疫重要的組成部分。血液系統惡性腫瘤患者靜脈輸注參芪扶正注射液14天后,發現RBC-C3bRR及TRR均較輸液前增高(P < 0.05),RBC-ECR輸液后較輸液前明顯降低(P < 0.05),表明參芪扶正注射液能改善血液系統惡性腫瘤患者紅細胞的免疫功能。艾迪注射液可促進食管癌術后患者紅細胞免疫功能較快恢復,實驗組術后7天的紅細胞免疫水平與對照組14天相當。
機體的免疫調節是一個相互交錯的復雜網絡,在不同環境、腫瘤發展的不同時期,都有不同的免疫細胞和分子發揮不同的作用,因此多靶點、聯合治療是腫瘤免疫治療的必然趨勢。中藥在腫瘤的免疫調節上具有多靶點、多角度、整體調節的作用特點。在此,研究者也從不同中藥有效成分所帶來的多種免疫相關途徑和多種免疫因子對不同中藥有效成分的反應來反映中藥對機體免疫的調節。中醫藥在腫瘤免疫的治療中講究多角度,整體調節,避免了單一效應過強引起的副反應,可有進一步的臨床研究價值。
(三)減毒增效,逆轉耐藥性
中藥能夠增強機體免疫功能,改善化療藥物對骨髓造血系統的抑制,達到減毒增效的作用,對化療的順利進行起到積極作用。
1.減輕放化療的毒副作用
保護骨髓功能、促進造血功能的恢復。惡性腫瘤占疾病死因的第2位,嚴重威脅人類生命健康。放、化療是目前治療惡性腫瘤的重要治療手段,在臨床上被廣泛運用,但由于其缺乏細胞選擇性,在殺死大量腫瘤細胞的同時亦可殺死不少正常骨髓細胞;隨著放化療在體內累積量的劑量增加,其骨髓抑制也逐漸加重,其中以白細胞、血小板的減少最為常見,是臨床上放、化療治療被迫減量或停藥的主要原因。這不僅影響放、化療方案的按期執行,也降低患者免疫功能,增加患者感染的機會,甚至并發重度感染而死亡。因此,保護骨髓功能、促進造血功能的恢復,減輕放化療的毒副作用,乃是腫瘤防治工作中的一個重要方面。在用中藥防治放、化療治療中的骨髓抑制方面,國內許多學者進行了大量的基礎研究。研究進展情況如下:
(1)保護外周血象:
中藥具有升高白細胞的作用。近年來,有不少關于運用中藥復方治療放化療后白細胞減少的癥狀,均取得良好療效。在實驗方面,升白益血中藥方已證實對環磷酰胺和阿糖胞苷所致小鼠白細胞減少癥和骨髓DNA下降均有顯著的改善作用;靈芝菌合劑對甲氨蝶呤(CTX)、替加氟(FT-207)等所致的白細胞減少有明顯保護作用。實驗中,參芪杞膠合劑治療白細胞減少癥模型小鼠,結果顯示,治療組動物模型小鼠周圍血中性粒細胞明顯提高。李坤星等 [65]分別給小鼠腹腔注射環磷酰胺和順鉑造模,桑黃云芝膠囊灌胃給藥,測定小鼠外周血白細胞水平,發現桑黃云芝膠囊可以升高模型小鼠的白細胞水平,對骨髓功能有保護作用。
中藥對紅細胞、白細胞和血小板等血細胞均有保護作用。十全大補湯能夠保護化療對紅細胞、白細胞和血小板的損害,對三者的減少有明顯的預防作用。陳孝銀等 [66]觀察瓊玉膏對實驗性肺癌小鼠化療導致的骨髓抑制的干預效應,結果顯示,瓊玉膏能提高肺癌小鼠化療后外周血紅細胞、白細胞、血小板及骨髓有核細胞計數,改善化療所致的骨髓抑制狀況。
(2)保護骨髓造血組織:
中藥治療能夠保護骨髓功能,改善骨髓造血微環境,促進造血功能的恢復。現代研究主要有以下四個方面 [67]:①增加血管內皮生長因子(VEGF)及其受體表達因素;②抑制骨髓細胞的凋亡并起到一定增殖功效;③通過骨髓間質干細胞產生的細胞因子調控造血干、祖細胞的增殖、分化和發育;④修復骨髓微環境,恢復骨髓造血功能等。孫嵐等 [68]采用蛋白免疫印跡(Western blot)法、免疫組化法及流式細胞術,對放射損傷小鼠骨髓MSCs中VEGF蛋白表達水平、骨髓組織中VEGF受體胎肝激酶-1(flk-1)表達變化、MSCs凋亡率及細胞周期改變進行分析,并觀察胃飼川芎嗪連續13天的作用,結果發現,放射損傷后小鼠骨髓MSCs中VEGF和骨髓組織中flk-1表達均明顯低于正常水平,雖然隨時間推移表達水平可見逐漸升高,但照射后第14天仍未恢復正常;而川芎嗪組在第14天時已接近正常水平。放射損傷后MSCs停滯于G0/G1期,S期合成減少,凋亡率明顯增加,第14天時仍未恢復正常;用川芎嗪治療后,MSCs的S期合成活躍,凋亡率明顯下降,第14天時恢復更明顯,接近正常水平。骨髓切片蘇木-伊紅(HE)染色也證實川芎嗪組小鼠造血恢復明顯較對照組快。說明川芎嗪可促進MSCs中VEGF的表達,通過VEGF/flk-1途徑改善放射損傷小鼠骨髓微環境,是其促進造血功能恢復的機制之一。人參總苷不僅對體外培養的骨髓造血干細胞及祖細胞有促進增殖作用,對骨髓造血因子具有促分泌作用,研究還發現,其對骨髓基質細胞(BMSC)的增殖也有促進作用。當歸多糖可改變BMSC細胞周期,減少凋亡細胞數目,進而促進BMSC的增殖。
2.逆轉多藥耐藥
腫瘤的多藥耐藥(multidrug resistance,MDR)是指腫瘤對一種抗腫瘤藥物出現耐藥的同時,對其他許多結構和作用機制不同的抗腫瘤藥物也產生交叉耐藥現象。腫瘤的發生由多階段、多基因參與,且過程復雜。目前已知的耐藥機制有P-糖蛋白(P-gp)、多藥耐藥相關蛋白(multidrug resistance-associated Protein,MRP)、肺耐藥蛋白(lung resistance protein,LPR)的高表達,谷胱甘肽(GST)和谷胱甘肽-S轉移酶(GSH)升高,DNA拓撲異構酶(TopoⅠ、Ⅱ)活力降低,凋亡抑制,以及腫瘤細胞某些生化特征的改變如PKC、磷酸化水平的變化等。這些耐藥機制可能單獨或聯合在MDR中發揮作用。伴隨著化療藥物的不斷出現,腫瘤多藥耐藥已成為腫瘤臨床治療進步的一大阻礙,是腫瘤化療失敗的主要原因。為了提高化療的療效,逆轉腫瘤的多藥耐藥成為急需解決的問題。目前針對MDR復雜的機制,已經研制出眾多類型的逆轉劑,包括鈣通道阻滯劑、鈣調蛋白拮抗劑、免疫調節劑等。但一方面由于這些藥物本身具有的毒性阻礙了其臨床廣泛應用,另一方面這些逆轉劑會引起化療藥物藥效動力學發生改變,增加對正常組織的毒性,所以真正進入臨床的藥物很少。
近年來,中藥逆轉腫瘤多藥耐藥的研究進展較快,相關文章也已發表較多。目前已知的可逆轉耐藥的腫瘤包括白血病、肝癌、胃癌、大腸癌、卵巢癌等。據研究,中藥可逆轉的藥物包括多柔比星(ADM)、順鉑(DDP)、長春新堿(VCR)、柔紅霉素(DNR)、長春堿(VLB)、長春地辛(VDS)、絲裂霉素(MMC)等,且逆轉原理大多與降低耐藥蛋白P-gp的高表達,提高抗癌藥物在腫瘤細胞內的蓄積水平,調控MRP、LRP、拓撲異構酶、谷胱甘肽S轉移酶、核轉錄因子等相關。
其中降低耐藥蛋白P-gp的高表達是眾多中藥逆轉MDR的主要因素。漢防己甲素是中藥防己科千金藤屬植物粉防己塊根中一種主要的生物堿,體外實驗已經證明能通過增加K562/A02耐藥細胞內的濃度而增加漢防己甲素的毒性作用,而對同源敏感細胞無明顯影響,并認為這種作用可能與抑制P-170糖蛋白有關。浙貝母堿是中藥浙貝母和川貝母中的主要活性成分。胡凱文在1997年博士論文中首次證實:浙貝母堿的鹽酸鹽(PM.HCL)能作用于兩種機制不同的多藥耐藥腫瘤細胞K562/A02和HL-60/ADR,在體外細胞毒實驗中能逆轉兩種耐藥細胞的耐藥性5倍以上。現已完成的免疫組化及免疫熒光研究、細胞殺傷及動物抑瘤實驗研究表明:浙貝母堿能直接抑制糖蛋白的表達,明顯提高耐藥腫瘤細胞內抗癌藥物濃度;同時也能明顯提高由多藥耐藥相關蛋白(MRP)介導的腫瘤細胞內抗癌藥物濃度,而且兩者活性相近。其后的研究除證實了上述結果外,發現貝母寧堿(貝母素乙)也具有類似的逆轉多藥耐藥活性。浙貝母總生物堿中貝母甲素、貝母乙素與貝母甲素苷、貝母乙素苷比較,前兩者逆轉活性更強。李偉等 [69]研究發現,化療雖可能使P170表達增高,但和浙貝母散劑聯用,可降低P170的表達。
有關中藥單體方面,川芎、人參、丹皮、冬凌草、苦參和柴胡等中藥中的有效成分是近些年來的研究焦點。人參皂苷Rg3對耐順鉑(C-DDP)人肺腺癌細胞系A549DDP有逆轉作用,Rg3低細胞毒濃度(10μmol)有效逆轉A549DDP細胞耐藥7.3倍,免疫組化和RT-PCR顯示A549DDP細胞MDR1、MRP、LRP呈過量表達,Rg3(10μmol)預處理A549DDP 12小時、24小時、36小時、48小時后,MDR1、MRP表達減弱。白血病多藥耐藥細胞系(K562/HHT)是一種以P-gp介導的多藥耐藥細胞系,史曦凱等 [70]研究表明,人參皂苷Rb1可明顯提高其細胞內藥物濃度,從而逆轉MDR。
有關中藥復方方面,近年來不少復方制劑也成為中藥逆轉MDR的對象。侯培珍等 [71]探討中西藥結合對人胃癌多藥耐藥細胞SGC-7901/ADR的逆轉和誘導凋亡作用。方法:以中藥復方和(或)氟尿嘧啶(5-FU)為陽性對照組,采用MTT法觀察中藥復方與5-FU、川芎嗪(TMP)聯合對SGC-7901/ADR細胞的逆轉及殺傷作用,采用流式細胞儀(FCM)測定各藥物組細胞周期的變化,采用光鏡和電鏡觀察藥物聯合前后SGC-7901/ADR細胞形態結構變化。結果:TMP明顯提高SGC-7901/ADR細胞對中藥復方+ 5-FU的敏感性,逆轉倍數為10.39倍。細胞毒作用為:中藥復方+ 5-FU + TMP >中藥復方+ 5-FU >中藥復方> 5-FU(P < 0.01)。FCM分析證明,3種藥物聯合與對照組相比,可將細胞阻滯在合成前期和靜息期G 0/G 1期(P < 0.05)。光鏡和電鏡下觀察到癌細胞體積變小,胞體全面變圓皺縮及典型的凋亡形態學改變。結論:中西藥結合對SGC-7901/ADR細胞有較強的逆轉和誘導凋亡作用,為當前腫瘤藥物耐藥性的治療提供了新思路。
中藥作為腫瘤MDR逆轉劑較化學逆轉劑存在更大的優越性,大部分化學逆轉劑只能針對其中一種機制進行逆轉,缺乏逆轉效率;而中藥針對的多種機制進行逆轉,能顯著提高化療藥物對腫瘤細胞的細胞毒作用,充分體現了中藥的多靶點性。進一步深入研究中藥逆轉MDR,對提高腫瘤化療敏感性,揭示腫瘤的耐藥機制有重要的臨床意義和指導作用。因此,在發掘無副作用、多靶點的逆轉劑中,中藥作為新一代的MDR逆轉劑具有更廣闊的前景。
(四)重建機體的內環境
1.內環境與腫瘤的關系
內環境紊亂是形成腫瘤的根本原因,從細胞角度方面描述,在人體細胞與周圍環境的接觸過程中,正常干細胞既可能接觸某些因素直接變成惡性干細胞,也可能由于其他非特異性因素使機體的內環境紊亂而適宜癌細胞的生長。當這些惡性干細胞發展到一定的數量,創造適宜于自身生長內環境的能力超過機體或局部內環境對惡性干細胞生長的影響能力時,便進入進展期癌。這時即使中止改變內環境的因素,也不能使惡性干細胞的惡性生物學行為停滯下來。從基因角度描述,癌基因并不必然產生癌細胞,更不必然形成癌癥。目前所知道的癌基因是生命必需基因,其產物乃是生命所必需的生物活性物質。基因的封閉與開放,基因產物的生物學活性作用都受到細胞的內環境和外環境的影響。企望單純依靠癌癥基因控制論指導解決癌的治療,可能性不大。
此外,腫瘤生成后,對機體內環境又產生負面影響。機體免疫功能是機體內環境目前能用數學模型表達的一部分。惡性腫瘤在人體內滋生蔓延,可使機體免疫功能低下,造成內環境的紊亂。免疫功能受到抑制、轉移微環境的生成和激素水平的失調是腫瘤造成的內環境紊亂的主要表現。目前,關于中藥對腫瘤造成的內環境紊亂的影響也受到廣大實驗者的關注。
2.重塑腫瘤免疫編輯過程
Schreiber和Dunn等于2002年首次提出了腫瘤免疫編輯學說。免疫編輯理論概括了免疫系統的雙重作用,在腫瘤的發展過程中呈現3個動力學時相清除階段,即傳統意義上腫瘤的免疫監視過程平衡期,即腫瘤未被機體的免疫系統完全清除,處于和免疫系統相持的階段,而逃逸則是指腫瘤在與機體免疫系統相持的過程中其免疫原性被免疫系統重新塑造,能夠跨過平衡期的免疫抑制作用,進入臨床期。中藥在重塑腫瘤免疫編輯過程中起到了雙向調節的作用,一方面中藥具有活化或增強巨噬細胞,T淋巴細胞、B淋巴細胞、NK細胞、LAK細胞、樹突狀細胞、紅細胞等免疫細胞功能,以及調控細胞因子網絡、激活補體系統及調節機體的體液免疫等功能,直接提高機體的免疫監視能力,抑制抗原高表達的腫瘤細胞;另一方面,調節性T細胞(CD 4 +、CD 25 +)是新近才被認識的一類免疫調節細胞,主要發揮抑制性免疫調節功能。而中藥可通過減少調節性T細胞的數量和活性,用于腫瘤免疫治療和特異性疫苗的接種 [72]
3.轉移微環境
傳統觀點認為,惡性腫瘤細胞侵入局部淋巴管、血管或其他腔道后,瘤細胞便沿這些管腔種植到其他部位,繼續繁殖增生。近年來研究發現,癌細胞在發生轉移之前,癌變原發部位派出的“信使”為癌細胞侵入創造了下一步蘊育的條件。接受“信使”的身體某一器官或部位的細胞逐漸產生變異,原本健康的部位變成癌細胞生長的溫床。這是近年來提出的轉移前環境的概念。關于腫瘤轉移的基礎有以下幾方面:①基因調控:腫瘤轉移促進基因如k-ras、CD44V,腫瘤轉移抑制基因如nm23;②黏附因子:整合素、鈣連接素、免疫球蛋白類黏附因子、選擇素;③血管生成;④血液高凝、微血栓;⑤基質金屬蛋白酶與組織抑制劑;⑥機體免疫狀態。其中,黏附因子和纖維蛋白溶解酶及其調節因子是形成腫瘤轉移微環境的主要因素。
細胞黏附分子(cell adhesion molecules,CAM)是指細胞產生、存在于細胞表面、介導細胞與細胞間或細胞與基質間相互接觸和結合的一類分子,主要分為鈣黏附素族(cadherins)、整合素族(integrins)、選擇素族(seleetlns)、免疫球蛋白超家族(immunoglobulins)、透明質酸受體類CD44及其他CAM等六大類。CAM作為腫瘤轉移微環境中的重要因子,參與細胞的信號傳導與活化,細胞的生長及分化、炎癥、血栓形成,為腫瘤的轉移提供了溫床。
在以往的實驗中,觀察益氣活血中藥對肺癌細胞株鈣黏附素的表達,結果顯示E-鈣黏附素陽性表達率提高,說明益氣活血中藥能升高E-鈣黏附素的表達,減弱腫瘤細胞的轉移能力。張艷軍等 [73]報道,活血化瘀注射液含藥血清能夠抑制TNF誘導的E-selectin、P-selectin和ICAM-1mRNA過度表達。
穿心蓮內酯可以抑制腫瘤壞死因子誘導的血管內皮細胞ICAM-1的表達;丹參素可抑制血管內皮細胞和粒細胞表達CD116、ICAM-1、VCAM-1、E-選擇素、P-選擇素,發揮抗血栓形成作用。
研究表明,中藥能通過抑制內皮細胞黏附分子(ICAM-1)表達達到抑制腫瘤細胞的黏附侵襲能力,影響腫瘤細胞與宿主之間的結合。例如,經丹參處理的SMMC-7721肝癌細胞表面的ICAM-1表達明顯下降,由此說明丹參明顯抑制了SMMC-7721肝癌細胞株的侵襲運動能力。有關中藥復方方面,王金國等 [74]探討中藥復方甲乙煎對肝癌組織中細胞黏附分子CD54表達的影響,結果表明,甲乙煎既能降低小鼠肝癌組織CD54的表達水平,又有改善小鼠免疫功能的作用。因此,推測甲乙煎可能是通過殺滅癌細胞、調整機體免疫功能、降低肝癌組織CD54的表達而發揮抗肝癌轉移作用的。
在癌的血行轉移中,形成包括癌細胞在內的微血栓是癌細胞得以著床和增生的條件。國內的研究指出,癌癥患者血沉、纖維蛋白原、血漿比黏度、全血比黏度、血小板黏附等均高于正常對照組,在統計學上具有非常顯著性意義。血細胞比容低于正常人(P < 0.001)。
中藥對機體TXA 2/PGI 2平衡調節系統,維持血管壁完整性、調節血小板功能及對凝血和血栓形成過程均有著重要作用。益氣養陰類中藥能降低TXB 2/6-酮-PGF 1的水平,以減少瘤細胞分泌的凝血物質,從而發揮抗腫瘤轉移的作用 [75]
4.抗炎鎮痛、抗感染、調整神經和內分泌功能等作用與機體內免疫
此外,中藥還可從抗炎鎮痛、抗感染、調整神經和內分泌功能等方面對癌癥晚期患者起到綜合調理的作用。在抗炎鎮痛方面,中藥體現的作用現已明確,但藥理作用十分復雜,一種中藥的不同活性成分往往有不同的藥理作用。有時,即使是同一種活性成分,其藥理作用也常因機體的免疫狀態不同而不同。在抗感染機制方面,研究表明,中藥既可直接抗菌而治療感染性疾病,又可通過調節免疫功能、增強機體免疫力,而調動自身潛力抗感染,達到治療疾病的目的。再次,近年來神經-內分泌-免疫網絡(neuro-endocrine-immunity network,NEI)學說提出了與中醫整體觀念極為相似的觀點:神經、內分泌和免疫在細胞、分子和基因水平上構成一個動態平衡的網絡,通過相互刺激,相互制約達到穩定。而中藥復方可通過其網絡結構改善腫瘤或放化療后引起的神經、內分泌癥狀。六味地黃湯中含有免疫活性物質,可提高免疫力,抑制腫瘤生長。因此,我們應當把中藥的抗炎、鎮痛、抗感染及調節神經內分泌的作用通過中藥調節機體免疫相互聯合。通過中藥對體內免疫功能的重塑使腫瘤晚期所產生的局部感染、疼痛、神經功能障礙和內分泌紊亂癥狀得到改善,從而也減緩了腫瘤惡化的速度。
中藥抗腫瘤的作用機制是復雜的,多種成分單一作用、聯合作用和機體反應的多元化是其中的重點、難點。如何從多層次、多學科,對中藥抗腫瘤的作用機制進行具體客觀、定性、定量的研究,以逐步揭開其奧秘,尚待中醫藥科學工作者的不斷努力。相信以數千年中醫藥理論和實踐經驗為基礎,結合現代化藥物理論和生物技術,中藥的抗腫瘤作用機制研究和臨床應用將會有更大的進展。
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