中藥調節癌相關成纖維細胞作用及機制

牟悅 田升 王世軍 張亞楠

(山東中醫藥大學 山東省中醫經典名方協同創新中心，山東 濟南 250355)

惡性腫瘤的發病率及死亡率不斷上升，據世界衛生組織最新報告顯示，2020年約有1 930萬新發癌癥病例和1 000萬癌癥死亡病例〔1〕，因此尋求有效可行的治療方法已刻不容緩。癌相關成纖維細胞(CAFs)是腫瘤的重要組成部分，可促進腫瘤細胞生長、侵襲、轉移和誘導腫瘤血管生成，已成為癌癥治療中的一個重要靶點，因此研究CAFs的生物學特性及其在腫瘤中的作用機制具有重要意義。傳統中藥治療腫瘤的歷史由來已久，隨著現代科技不斷進步，對于抗腫瘤中藥的研究日益精深，研究發現多種中藥及復方可明顯抑制CAFs的生長、增殖，從而抑制腫瘤侵襲和轉移〔2〕。本文就近年來中藥調節CAFs的作用及機制作一綜述。

1 CAFs的概述及來源

CAFs是腫瘤微環境中活化的成纖維細胞，是基質中最顯著的細胞類型之一，可以產生大量的細胞外基質、趨化因子、細胞因子和生長因子等，從而促進腫瘤生長、侵襲和轉移。此外，CAFs具有比癌細胞更為穩定的遺傳性，可降低癌癥耐藥發生的風險〔3,4〕，使其成為治療癌癥的一個有意義的目標〔5〕。

CAFs可從乳腺癌、肺癌、胃癌和結直腸癌等不同類型的腫瘤中分離出來。關于CAFs的來源有多種學說，但這一話題仍在爭論之中。到目前為止，越來越多的研究報道了幾種細胞或為CAFs的來源，如常駐于組織的成纖維細胞、骨髓間充質干細胞、上皮細胞(上皮-間質轉化)和內皮細胞(內皮-間質轉化)等都被認為可能是CAFs的前體。研究發現血小板源性生長因子(PDGF)或轉化生長因子(TGF)-β家族成員激活局部成纖維細胞前體，使其轉變為CAFs。CAFs來源于多種細胞類型，因此是異質的〔6〕。CAFs相對容易分離和培養，所以在體外得到了廣泛的研究，但CAFs并不是一個同質的細胞群，它們在不同的系統中既能促進又能抑制腫瘤的生長。在腫瘤發展的早期階段，CAFs被激活后彼此之間形成縫隙連接，從而增強腫瘤細胞之間的接觸抑制，影響腫瘤細胞的分裂增殖。相反，腫瘤細胞和腫瘤細胞募集的巨噬細胞、淋巴細胞、中性粒細胞、內皮細胞、骨髓來源的細胞可通過分泌大量的細胞因子激活CAFs，促進腫瘤的生長和侵襲〔3,7〕。目前對于CAFs的研究大多集中在它促進腫瘤的生長、侵襲和轉移的能力，而關于CAFs在腫瘤早期表現出的抑制作用還需要進一步探索。近年來人們越來越重視CAFs在腫瘤中的作用，以CAFs為靶點，通過改變其數量、亞型或功能，可作為一種治療癌癥的有效途徑。

2 CAFs在腫瘤中的作用

2.1CAFs在胃癌中的作用 胃癌作為一種常見病，嚴重影響全球100多萬人健康，且胃癌的死亡率一直居高不下〔8〕。Zhang等〔9〕研究發現雌激素可以刺激胃癌CAFs分泌白細胞介素(IL)-6，激活胃癌細胞中的信號傳導及轉錄激活因子(STAT)3信號通路，從而增強胃癌細胞的增殖和侵襲能力。Xu等〔10〕研究發現源自胃癌CAFs外泌體中的miR-139可通過降低腫瘤微環境中的基質金屬蛋白酶(MMP)-11來抑制胃癌的生長和轉移。Pang等〔11〕研究發現CAFs可以通過分泌一種胚胎形態發生因子Nodal，促進胃癌細胞的增殖并降低對化療藥阿霉素的敏感性，而且CAFs可通過Nodal激活的Smad2/3-蛋白激酶B(Akt)信號通路而增加胃癌細胞的惡性程度，這提示CAFs/Nodal信號通路可能是胃癌患者臨床治療的新靶點。Shen等〔12〕研究發現幽門螺桿菌感染可激活Janus激酶(JAK)/STAT1信號通路，從而增加胃癌CAFs中血管細胞黏附分子(VCAM)-1的表達，且VCAM-1的水平與胃癌患者的腫瘤發展及預后不良呈正相關。此外，Wang等〔13〕研究發現miR-214通過靶向CAFs中的成纖維細胞生長因子(FGF)9和調控胃癌細胞的上皮-間質轉化過程，從而抑制胃癌的進展，提示CAFs中的miRNA-214/FGF9可能成為治療胃癌的潛在靶點。

2.2CAFs在肝癌中的作用 肝癌是最具侵襲力的腫瘤之一，長久以來缺乏有效的治療方法。大多數肝癌發生在慢性肝損傷、肝臟炎癥和纖維化的環境中，肝星狀細胞和CAFs分別是肝纖維化和肝癌發生的關鍵因素。源自肝星狀細胞的CAFs會激活肌成纖維細胞，并與癌細胞發生協同作用，從而影響腫瘤的生長和侵襲〔14〕。Zhou等〔15〕研究發現活化的CAFs可通過分泌血管生成因子來促進肝癌的發展。Moren等〔16〕研究發現肝X受體(LXR)α激動劑可阻止(TGF)-β依賴的CAFs分化，從而抑制原發性肝癌的生長。Liu等〔17〕研究發現CAFs可以產生胎盤生長因子(PLGF)，從而影響肝癌的新血管生成。

2.3CAFs在結直腸癌中的作用 Zhang等〔18〕研究發現腫瘤相關巨噬細胞(TAMs)和CAFs可協同抑制自然殺傷細胞(NK)的功能，影響結腸癌進展。Zhu等〔19〕研究發現CAFs分泌的CLEC3B可能促進腫瘤的轉移，敲除CAFs中的CLEC3B可明顯減少結直腸癌細胞的轉移，提示CAFs中的CLEC3B可能是一種潛在的治療結直腸癌的分子。Aizawa等〔20〕研究發現CAFs釋放的Wnt2蛋白增強了結直腸癌細胞的侵襲和轉移，提示CAFs分泌的Wnt2蛋白在腫瘤進展中起著關鍵作用。Heichler等〔21〕通過分析375例人結直腸癌組織樣本，檢測到結直腸癌患者組的CAFs中STAT3被激活，使CAFs促進結腸癌細胞的增殖和轉移，這提示STAT3在CAFs中的激活對結直腸癌的發生發展有重要意義。

2.4CAFs在肺癌中的作用 Teramoto等〔22〕研究發現在非小細胞肺癌(NSCLC)中，外源性干擾素(IFN)-γ可上調CAFs中程序性細胞死亡配體(PD-L)1 mRNA和蛋白表達，而IFN-γ的缺失則下調PD-L1 mRNA和蛋白表達，進一步研究發現與PD-L1陰性表達的NSCLC患者相比，PD-L1陽性的NSCLC患者術后無復發，且生存期顯著延長，這提示在CAFs中PD-L1的表達激活了抗腫瘤免疫應答，有利于改善患者預后。Inoue等〔23〕研究發現腫瘤間質中CAFs的標志物α平滑肌肌動蛋白(SMA)的表達與肺腺癌細胞中PD-L1的表達有關，CAFs通過分泌可溶性因子增加肺腺癌細胞PD-L1的表達，提示CAFs可能通過增加肺腺癌細胞PD-L1的表達而影響腫瘤免疫。Li等〔24〕研究發現NSCLC中IL-22表達升高與患者的臨床病理分期有關，CAFs產生的IL-22可通過磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)/Akt-雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信號通路促進肺癌的侵襲。Zhou等〔25〕研究發現CAFs分泌的VCAM-1可通過激活肺癌細胞的Akt和絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)信號通路，促進肺癌細胞的生長和侵襲。

2.5CAFs在乳腺癌中的作用 乳腺癌占2020年新發癌癥病例總數的11.7%，嚴重影響女性健康〔1〕，Shu等〔26〕研究發現CAFs中C3a-C3aR信號通路可促進乳腺癌的轉移，因此靶向C3aR信號通路可能是一種潛在的抗乳腺癌轉移的策略。Chatterjee等〔27〕研究發現，MiR-222在乳腺癌CAFs中表達升高，而MiR-222高表達或敲除層黏連蛋白B受體(LBR)可以誘導正常成纖維細胞(NFs)出現CAFs的特性，比如增強腫瘤細胞轉移、侵襲的能力，此研究結果表明CAFs中的MiR-222/LBR可成為乳腺癌治療的靶點，可為臨床治療乳腺癌提供策略。Chen等〔28〕研究發現在乳腺癌中，CAFs通過分泌微纖維相關蛋白(MFAP)5和激活Notch1/slug信號通路，促進癌細胞侵襲和轉移，結果表明這條通路可通過影響CAFs和腫瘤細胞的相互作用來阻斷腫瘤進展。Catalano等〔29〕研究發現磷酸二酯酶5在乳腺癌間質中過度表達，并增強成纖維細胞的活性來刺激腫瘤發展，影響臨床治療效果，表明磷酸二酯酶5可作為評價乳腺癌患者預后的指標和潛在的治療靶點。Eiro等〔30〕發現，MDA-MB-231細胞與腫瘤源性CAFs共培養后，可誘導腫瘤細胞中鈣結合蛋白(S100A4)、TGF-β、FGF2、FGF7、PDGFA等基因表達的上調，從而促進乳腺癌細胞的侵襲和血管生成。Vu等〔31〕的研究證明定植于肺部的基質成纖維細胞可以吸收乳腺癌來源細胞外囊泡中的 miR-125b，增加CAFs標志物α-SMA表達，使NFs轉化為CAFs，這有利于乳腺癌肺轉移前微環境建立。Erdogan等〔32〕研究發現CAFs通過MMP、非肌肉肌球蛋白Ⅱ等修飾細胞外基質，從而促進轉移前微環境形成。

3 中藥對CAFs的調節作用

3.1中藥單體對CAFs的調節作用 中藥可調節CAFs細胞從而影響腫瘤的進展，消除有利于腫瘤細胞生存和轉移的條件〔33〕。研究發現，能夠調節CAFs的中藥單體有黃連、肉桂、姜黃、黃芪等。

3.1.1黃連 小檗堿與黃連堿均是從傳統中藥黃連中提取的活性成分，其應用廣泛，具有較強的抗癌和抗炎活性，已被證明能應用于某些腫瘤的治療〔34,35〕。Huang等〔36〕研究發現小檗堿可通過調節TGF-β信號通路來抑制CAFs誘導的上皮-間充質轉化并促進結腸癌細胞凋亡。Lv等〔37〕研究發現黃連堿處理的CAFs的條件培養基可減少CAFs外泌體的分泌，并顯著抑制肝癌細胞活力及其侵襲能力。以上研究為黃連的研究進展提供了建議及見解，也為中藥通過調節CAFs治療癌癥提供了更多的思路。

3.1.2肉桂 肉桂是樟目樟科植物的干燥樹皮，具有溫陽補腎的作用，其提取物肉桂醛可抑制腫瘤細胞生長〔38〕。Mei等〔39〕研究發現肉桂醛可通過干預Toll樣受體(TLR)4來減輕CAFs引起的T細胞抑制，從而抑制CAFs在腫瘤微環境中的功能，這表明肉桂醛對腫瘤的治療有潛在的幫助。Han等〔40〕研究發現肉桂醛可誘導前列腺癌中CAFs周期阻滯和凋亡，其機制可能與CAFs中線粒體膜電位的降低、CAFs內活性氧(ROS)升高等內源性途徑有關，這提示肉桂醛可通過調節CAFs作為癌癥治療的潛在靶點。

3.1.3姜黃 姜黃素是從姜黃中獲得的活性成分，已被證明能抑制多種腫瘤的生長。Zeng等〔41〕研究發現姜黃素可誘導前列腺癌CAFs細胞凋亡和細胞周期阻滯，其機制可能與姜黃素上調ROS表達，并通過PERK-eIF2 α-ATF4軸觸發了CAFs的內質網應激有關。Ba等〔42〕研究發現姜黃素通過下調α-SMA表達并抑制促癌細胞因子的分泌，從而將CAFs表型逆轉為腫瘤周圍成纖維細胞的表型，此外，他們發現姜黃素在體外和體內均可阻斷CAFs介導的人舌鱗癌細胞Cal27增殖，這為舌鱗狀細胞癌的研究提供了基礎。

3.1.4黃芪 黃芪甲苷Ⅳ是由黃芪中提取的一種活性成分。Wang等〔43〕檢測了不同條件培養液對胃癌細胞多能性致癌因子Sox2和Nanog表達的影響，發現CAFs誘導胃癌細胞增殖、轉移和侵襲的能力明顯高于正常成纖維細胞，而黃芪甲苷Ⅳ能顯著抑制CAFs的功能，從而抑制胃癌細胞的增殖、轉移和侵襲，這提示黃芪甲苷Ⅳ有望成為調節腫瘤微環境的有效治療藥物。黃芪多糖是從黃芪中提取的一種活性成分，張艷輝等〔44〕研究發現黃芪多糖可抑制腫瘤壞死因子(TNF)-α、IL-6誘導的骨髓間充質干細胞向CAFs方向分化，其機制可能與黃芪多糖調控 IL-6/STA T3、TNF-α/NF-κB 信號通路有關。

3.1.5其他中藥單體 李彥美等〔45〕研究發現丁香精油的主要成分丁香酚可抑制CAFs活力并誘導其凋亡，從而發揮抗腫瘤作用，其機制可能是通過P53蛋白途徑和內源性凋亡途徑實現的。粉防己堿是中藥粉防己的主要活性成分，萬海軍等〔46〕研究發現粉防己堿能夠抑制 CAFs，從而抑制肺腺癌細胞的侵襲轉移，其機制可能與抑制NF-κB通路的活性和CAFs分泌的IL-8有關。

周曉紅等〔47〕將成纖維細胞和肝癌細胞體外共培養，并用雷公藤提取物-雷公藤紅素干預，發現雷公藤紅素可以顯著抑制成纖維細胞的活性，并能通過NOX4信號通路抑制成纖維細胞向CAFs的轉化。郝欽等〔48〕使用含漏蘆血清干預CAFs，發現其促進胃癌細胞增殖、遷移和侵襲的能力明顯降低，且CAFs內TGF-β1和IL-6 mRNA表達量明顯下調，表明漏蘆可抑制CAFs分泌TGF-β1和IL-6，從而逆轉其促癌作用。重樓皂苷Ⅰ是傳統藥物重樓的提取物，研究發現重樓皂苷Ⅰ能有效抑制CAFs的增殖，其作用呈濃度依賴性，并能通過下調CAFs中的成纖維細胞活化蛋白(FAP)、基質細胞衍生因子(SDF)-1和肝細胞生長因子(HGF) 蛋白表達影響CAFs功能〔49〕。Wang等〔50〕研究發現，赤芍的主要生物活性成分芍藥苷可通過靶向microRNA-149和IL-6/STAT3/MMP信號通路來抑制CAFs，減弱腫瘤細胞的轉移和侵襲能力，這提示芍藥苷可作為一種潛在的抗腫瘤新型藥物。

藁本內酯是當歸、川芎等中藥的主要成分之一，Ma等〔51〕研究發現藁本內酯通過TLR4/NF-κB途徑改變了CAFs的免疫抑制功能，逆轉CAFs對T細胞的抑制，并通過作用于TLR4受體促進CAFs向正常成纖維細胞的轉化，這表明藁本內酯可能成為一種潛在的抗癌藥物。

3.2中藥復方對CAFs的調節作用 中藥復方對CAFs的研究主要集中在調節CAFs細胞的數量、功能及影響其分泌相關細胞因子，從而抑制腫瘤的生長、侵襲及轉移的能力。目前，對CAFs起調節作用的中藥代表方有復方苦參注射液、解毒三根湯、清胰化積方等。

復方苦參注射液由苦參和白土苓等藥物組成，可清熱涼血、解毒止痛，臨床常用于治療癌痛和出血等癥狀〔52〕。周春仙等〔53〕研究發現復方苦參液可作用于CAFs從而抑制腸癌細胞的轉移，進一步研究發現復方苦參液可下調CAFs中的miR-1290表達，從而減弱腸癌細胞的轉移能力。

解毒三根湯可清熱解毒，是治療結腸癌的有效方〔54〕。阮善明等〔55〕研究發現解毒三根湯能明顯抑制結腸癌細胞的轉移能力，且解毒三根湯含藥血清可明顯降低CAFs上清液中TGF-β1、MMP9表達及α-SMA、TGF-β1 mRNA表達，進一步研究發現解毒三根湯可增強CAFs中沉默信息調節因子1的表達量，抑制CAFs中NF-κB通路的激活，從而抑制結腸癌細胞的遷移能力〔56〕。

清胰化積方可清利濕熱，是辨證治療胰腺癌有效驗方，而且對胰腺癌肝轉移有抑制作用〔57,58〕。Chen等〔59〕體外研究發現，與正常成纖維細胞相比，CAFs增加了趨化因子CXCL1、CXCL2和CXCL8的表達，從而增強胰腺癌細胞侵襲能力，而清胰化積方顯著抑制了CAFs的活性和CAFs衍生的CXCL1、CXCL2和CXCL8的產生，同時，這些體外觀察結果在胰腺癌小鼠模型中得到證實，表明清胰化積方可抑制CAFs的活化，從而抑制胰腺癌細胞的轉移和侵襲。

綜上，CAFs在腫瘤增殖、侵襲中起到關鍵作用，中藥通過干預CAFs的數量、亞型及分泌細胞因子等功能，從而影響腫瘤的發生、發展和轉歸，延長患者的生存時間，改善生活質量。研究中藥調節CAFs細胞的作用，可為臨床治療癌癥提供新的思路，也為中藥藥理提供理論基礎，但是中藥對CAFs的調節是否為治療癌癥的新靶點，中藥調控CAFs的機制如何，還需進一步明確。