中医药干预癌症免疫逃逸的研究进展

纪柯伊,李根林,2,吴宿慧,2*,李寒冰,2*

1河南中医药大学;2河南省健康衰老产业工程研究中心,郑州 450046

癌症是一个全球性的关键问题,其发病率和死亡率在世界范围内不断上升,根据全球癌症报告的数据,2020年全球癌症发病率和死亡率分别高达1 929万和996万,癌症已经成为影响全人类生命健康的首要问题[1]。因此,寻求一种新的治疗方案,适当地延长癌症患者的生存期是非常重要的。随着研究的不断深入,多学科交叉融合,免疫治疗中的免疫逃逸逐渐成为癌症的研究热点。免疫逃逸作为癌症免疫编辑的第三阶段,在癌症的发生发展过程中占有极其重要的地位。中医药在肿瘤免疫治疗中发挥着重要作用,能明显改善肿瘤的免疫抑制,增强患者的免疫功能。研究表明,中药复方、中药单体及提取物能有效抑制肿瘤细胞分泌免疫抑制因子,逆转肿瘤细胞介导的免疫抑制,并以多种方式干预肿瘤细胞的免疫逃逸。因此,本文将免疫逃逸与中医药在癌症中的应用进行阐述,以期为今后中医药治疗癌症探索出新的免疫治疗思路和方法[2]。

1 免疫逃逸与癌症

癌症免疫编辑是指机体的免疫系统与体内的肿瘤细胞之间关系密切,存在促进和抑制肿瘤发展的两种状态,它主要包括三个阶段:消除、平衡和逃逸[3]。免疫逃逸是指恶性肿瘤细胞通过免疫编辑过程后具备浸润、转移等恶性生物学行为,并逃脱免疫系统的监视和清除,最终促进恶性肿瘤病情发生发展的过程。免疫逃避的机制包括选择具有免疫抗性的肿瘤细胞,以及抗肿瘤相关免疫细胞如树突状细胞和细胞的异常。如树突状细胞和T细胞,阻碍T细胞迁移和形成免疫抑制性肿瘤微环境[3]。肿瘤细胞通过与基质细胞和免疫细胞相互作用,或通过分泌细胞因子,摆脱宿主的识别和攻击,抑制宿主的免疫反应,从而将肿瘤微环境转变为有利于肿瘤生存、生长的微环境和不受控制的增殖,最终导致肿瘤细胞的免疫逃逸。在我国癌症患者中广泛使用的中药可以通过调控信号通路、改变微环境和增强免疫细胞的功能来逆转肿瘤的免疫逃逸。

2 不同信号通路对癌症免疫逃逸的影响

2.1 PD-1/PD-L1信号通路

程序性死亡配体-1/程序性死亡-1(programmed death-1/programmed death-ligand 1,PD-L1/PD-1)信号通路在癌症免疫逃逸中占有极其重要的作用。它可以通过增强T淋巴细胞杀伤力,抑制癌症免疫逃逸,从而达到对肿瘤的发展的抑制作用[4]。肿瘤免疫逃逸的诱导因素很多,其中肿瘤诱导免疫抑制是迄今为止研究最广泛的机制。肿瘤诱导免疫抑制主要有两种方式:第一种是通过抑制机体免疫细胞在肿瘤周围聚集并产生的免疫抑制因子,使免疫细胞失去活性来降低机体对肿瘤细胞的免疫敏感性。第二种主要涉及诱导免疫抑制分子或其受体的表达,即PD-1/PD-L1,可以抑制效应TG1期细胞周期进展,部分耗竭的T细胞对PD-1/PD-L1介导的体外和体内抑制的敏感性,最终导致肿瘤免疫逃逸[5]。Akbay等[6]通过建立肺癌动物模型研究发现,EGFR驱动的肺肿瘤通过激活PD-1/PD-L1通路抑制T细胞功能和增加促炎细胞因子水平来抑制免疫逃逸。Ledys等[7]通过研究发现,抗PD-1/PD-L1组合在转移性或早期乳腺癌中的潜在临床用途。Zhou等[8]通过研究发现,转录因子下调YY1水平可靶向抑制PD-L1表达,可能通过此机制抑制胆囊癌免疫逃逸。

2.2 PI3K-AKT信号通路

近几年研究发现,PI3K/AKT信号通路能够调节肿瘤免疫信号[9]。肺积方[10]可能通过抑制PI3K-AKT通路激活对免疫检查点CTLLA-4及PD-1/PD-L1具有一定的阻滞作用,并且干预免疫调控关键因子表达,能上调IFN-γ、IL-2、IL-1水平,同时下调VEGF、TGF-P、IL-6及IL-10水平,从而改善微环境免疫逃逸状态,使肿瘤与机体免疫达到平衡,发挥增强免疫力、抗肿瘤作用。Noorolyai等[11]研究发现,PI3K/AKT信号通路在调节免疫因子抑制胰腺癌细胞的增殖的同时,能够抑制胰腺癌细胞的转移,诱导细胞周期停滞和促进癌症细胞凋亡。Wu等[12]研究发现,IL-8能够通过PI3K/AKT信号在胃癌细胞中发挥免疫抑制功能,抑制杀伤性T细胞对胃癌细胞的杀伤功能,从而促进胃癌的发展。Sun等[13]通过实验发现,抑癌基因INPP4B可能通过调节PI3K/AKT信号通路,从而抑制胶质瘤的免疫逃逸。Liu等[14]通过研究发现,蒲公英多糖能够有效抑制人乳腺癌MDA-MB-231细胞增殖、迁移、侵袭和EMT进程,其机制可能与抑制PI3K/AKT信号通路活性有关。

2.3 JAK/STAT信号通路

JAK/STAT信号通路在细胞外机制信号传导中发挥重要作用,可能是影响疾病进展、免疫环境的机制信号的重要中介[15]。Li等[16]研究发现,胃上皮转化细胞中通过STAT1抑制CD8+细胞毒性,从而抑制免疫细胞对肿瘤的免疫反应,这在一定程度上促进了肿瘤免疫逃逸。研究表明[17],通过刺激或抑制JAK/STAT信号通路,或诱导与JAK/STAT通路相互作用的其他信号,能够控制先天性和适应性免疫活动,从而影响有效的免疫监视并促进肿瘤免疫逃逸。Liu等[18]通过研究发现,通过抑制SOX9基因的表达能够大大降低肺癌细胞的活性,其作用机制可能与下调JAK2/STAT3信号通路,从而降低免疫逃逸相关因子的表达有关。在肿瘤免疫逃逸过程吲哚胺2,3双加氧酶(indoleamine2,3-dioxygenase,IDO)也发挥重要作用。Li等[19]通过研究发现,可以通过JAK-STAT信号通路,控制细胞内COX-2的含量,进而调控IDO介导的免疫耐受。Sang等[20]通过研究发现,药物可通过JAK/STAT信号通路参与机体免疫调节过程,比如STAT1和STAT2在抗肿瘤治疗中发挥重要的作用,其特异性表达可维持有效的免疫反应,但STAT3已被证实在肿瘤微环境中有参与癌细胞存活,调控免疫抑制,进而调控肿瘤恶病质肌肉萎缩。

2.4 Wnt/β-catenin信号通路

Wnt/β-catenin信号在肿瘤免疫中发挥至关重要的作用,异常的Wnt/β-catenin信号会导致肿瘤免疫逃逸,加剧癌症的发展进程[21]。Li等[22]通过研究发现,异常活动的Wnt/β-catenin信号通路会抑制免疫细胞的激活以及浸润,并通过促进免疫检查点基因表达,下调免疫细胞活化性受体相应配体及上调免疫抑制因子的水平等途径诱导肿瘤细胞的免疫逃逸。Zhou等[23]研究认为,Wingless-type MMTV整合位点家族Wnt/β-catenin信号通路是一组信号转导通路,能够抑制传统树突状细胞的浸润,从而通过下调CC趋化因子配体4减少CD8+T细胞浸润,从而来损害抗肿瘤免疫;Doo等[24]通过对Wnt/β-catenin信号通路的研究发现,抑制卵巢癌中的Wnt信号通路会损害肿瘤细胞的致瘤活性并增加其炎症特性,同时可能通过对肿瘤细胞和免疫细胞的综合作用来促进抗肿瘤免疫。

综上研究认为,PD-L1/PD-1信号通路主要通过增强T淋巴细胞杀伤力,抑制癌症免疫逃逸;PI3K/Akt信号通过调节免疫因子VEGF、IL-2、IL-6、IL-10等,抑制癌症的免疫逃逸;JAK/STAT信号通路能够抑制T淋巴细胞杀伤力,从而促进癌症的免疫逃逸;Wnt/β-catenin信号通路会抑制免疫细胞的激活以及浸润,并通过促进免疫检查点基因表达,下调免疫细胞活化性受体相应配体及上调免疫抑制因子的水平等途径诱导肿瘤细胞的免疫逃逸(见图1)。

图1 不同信号通路对癌症免疫逃逸的影响

3 中医药通过免疫逃逸途径干预癌症发展的研究进展

3.1 中医药治疗原则

中医认为,肿瘤产生是由于体内正气虚弱、邪气上亢导致。扶正散邪、健脾化湿、清热解毒是中医治疗恶性肿瘤的主要原则。扶正散邪法可通过调节肿瘤微环境中免疫细胞介导的肿瘤免疫逃逸发挥抗肿瘤作用[25]。中医治疗癌症的药物可分为扶正药和祛邪药,其关键机制是调节癌症患者的免疫系统。扶正药主要是作为免疫调节因子对癌症起作用的,中药制剂因具有扶正抗癌的作用而被广泛应用于癌症治疗,其可以通过提高免疫力来发挥抗癌作用。一方面可以促进巨噬细胞分泌抑癌因子,抑制肿瘤相关巨噬细胞的形成。朝鲜淫羊藿中的多糖是淫羊藿的重要活性成分,可促进IFN-γ、TNF-α等细胞因子分泌,激活CD4+T细胞分化,增强机体抗肿瘤作用[26]。另一方面,它可以抑制髓源性抑制细胞(myeloid-derived suppressor cells,MDSCs)的作用,减少肿瘤的血管生成[27]。MDSCs大量存在于肿瘤微环境中,是影响肿瘤免疫逃逸的重要细胞群。通过临床检测[28]乳腺癌患者外周血MDSCs水平,发现外周血MDSCs水平与乳腺癌发展密切相关。疏肝健脾方单用[29]能抑制MDSC细胞增殖,提高机体免疫力。

健脾化湿法可通过调控癌症细胞焦亡和炎症因子表达调节肿瘤免疫逃逸发挥抗肿瘤作用。Liu等[30]研究消瘰丸治疗淋巴瘤的作用机制,发现肿瘤相关巨噬细胞在非小细胞肺癌的进展过程中必不可少,与肿瘤细胞免疫抑制有关。Zhang等[31]建立肝癌动物模型,发现QHF复方可促进肿瘤微环境中Treg细胞的凋亡。Tian等[29]发现疏肝健脾方能够通过调控小鼠NLRP3炎症小体介导的细胞焦亡通路影响,进而抑制乳腺癌的发展进程。另有研究指出,黄芪多糖(APS)是黄芪的主要成分,益气中药黄芪,通过细胞因子和基质修复抑制Foxp3mRNA的表达,降低Treg细胞的免疫抑制作用[32]。

清热解毒药在能控制和减轻肿瘤及其周围组织炎症和水肿的同时对肿瘤的发展起到一定控制作用,清热解毒法也是癌症防治常用的治疗方法之一[33]。Jiang等[34]通过对益气养阴解毒方的研究发现,可以通过下调mCTLA-4及sCTLA-4表达提高抗肺癌免疫应答、逆转CTLA-4介导的肺癌免疫逃逸,从而组织肺癌的发展进程,抑制癌细胞增长。Sun等[35]通过对益肺饮的研究发现,利用扶正解毒法降低肺癌细胞分泌TGF-β1、VEGF的浓度,在一定程度上对人肺癌细胞A549有抑制作用。

3.2 中药复方干预肿瘤免疫逃逸的研究进展

中医认为癌症或恶性肿瘤属于“积证”“痼病”等范畴。根据中医古籍和相关文献查阅,可知临床治疗癌症多扶正与祛邪兼顾,运用扶正固表、清热解毒、活血化瘀化痰软坚之方剂,通过增强机体免疫水平,抑制肿瘤细胞增殖和转移,从而达到扶正的目的。作用机制具体如下:①PD-1/PD-L1信号通路,如消瘰丸[30]、薯蓣丸[35]、金复康口服液[36]、益肺消癥方[37]、回生口服液[38],其机制可能是通过调节PD-1/PD-L1信号通路,增强CD8+T细胞活性,促进PD-1(+)的表达,促使其发挥杀伤肿瘤的作用,避免肿瘤细胞免疫逃逸的发生;②PI3K/AKT信号通路,如芪莲合剂[39],其机制可能是通过调节PI3K/AKT信号通路,上调T淋巴细胞活性,进而增强机体的免疫功能,抑制肿瘤免疫逃逸;③调控免疫细胞和免疫相关因子,如扶正解毒方[25]、扶正化痰解毒方[40]、益气养阴解毒方[34],益气养阴解毒方通过调节免疫细胞和免疫相关因子的表达来防止肺癌免疫逃逸。中药复方干预癌症免疫逃逸的治疗方案见表1。

表1 中药复方/中成药干预癌症免疫逃逸的治疗方案

3.3 中药单体或提取物干预肿瘤免疫逃逸的研究进展

目前,中药单体及提取物主要通过以下方面抑制疾病的发展:①调节免疫相关蛋白和免疫细胞因子,如龙葵碱[44]、紫草素[45]、橙油素[46],其作用机制可能与调节免疫细胞因子IL-2、INF-γ、TNF-α及PD-L1表达,降低肿瘤微环境巨噬细胞的PD-L1活性,激活Foxp3并抑制RORγt表达,进而减少肿瘤细胞免疫逃逸有关;②STAT3信号通路,红芪多糖[47],通过介导STAT3信号通路抑制STAT3、PD-L1、PD-1的表达;③调节PI3K/Akt通路,如黄芪甲苷[48],抑制PI3K/Akt通路,抑制Skp2基因的表达,阻止T细胞G1期的细胞周期进展,从而影响癌症的发展;④JAK/STAT信号通路,如茶多酚[49],可能通过抑制免疫调节酶与Janus激酶/信号转导和转录激活子(JAK/STAT)通路来改善肿瘤免疫逃逸;⑤Wnt/β-catenin信号,如姜黄素[50],从姜黄根茎中分离出的姜黄素可调节Wnt信号通路,并在黑色素瘤、肺癌、乳腺癌、结肠癌中发挥抗肿瘤活性。中药单体及提取物干预癌症免疫逃逸的治疗方案见表2。

表2 中药单体及提取物干预癌症免疫逃逸的治疗方案

4 总结与展望

中医认为,癌症的主要原因是正气不足导致的邪毒积聚,因此,扶正祛邪是中医治疗癌症的基本原则。在癌症的发展过程中,“正气不足”是疾病的根源,“邪毒内停”是疾病的症状,两者互为因果,最终促成了癌症的发生和发展。在临床上,常用中药通过调节机体的阴阳平衡、正气不足、气血亏虚来扶助正气,化痰软坚,增强免疫细胞的活性,从而有效识别和及时杀灭变异的癌细胞,抑制肿瘤细胞的免疫逃逸,延缓病情的发展。本文根据中医理论系统地研究免疫逃逸在癌症发展中的作用,并总结了中医在癌症免疫逃逸中通过各种信号途径的作用。现有研究表明,免疫逃逸与癌症的发生发展密切相关,在癌症的增殖、侵袭和转移中发挥着重要作用,中医药在癌症的临床辅助治疗中效果明显,在缓解临床症状、抑制癌症转移、提高生存质量、改善化疗耐药性等方面具有独特的优势。但随着中医药抗肿瘤的研究不断深入,发现中医药研究仍面临一些问题。第一,在中医临床研究中,缺乏严谨的设计研究,加之患者个体差异大、临床治疗周期长、患者依从性差,给研究带来了一定的困难。第二,动物实验一般为治疗性实验,建模成功与否的判定方法是在建模后随机抽取少量样本,但这种方法并不完全等于建模成功率。第三,由于中医的治疗效果是由多个靶点和环节实现的,因此对其治疗机制的研究需要更加系统和整合。因此,今后的研究应以循证医学理论为指导,有规范的临床设计方法,有高建模成功率、低死亡率的体内、体外造模方法,需要更严格的实验和临床试验来破解中药抗肿瘤免疫的机制。