從“陽虛陰實”病機探討細胞衰老在腫瘤進展中的作用機制

王 棟,張 艷,張 傲,徐靖宣,孟靜巖

(1. 天津中醫藥大學研究生院,天津 301617;2. 天津中醫藥大學中醫學院,天津 301617)

根據2020年國際癌癥研究機構統計,全球約有1 930萬例新發癌癥病例和近1 000萬例癌癥患者死亡。癌癥的發病率和病死率依然居高不下,嚴重威脅了患者的生命和健康[1]。有研究發現,細胞衰老是腫瘤發生與進展的重要因素[2]。在腫瘤的治療中,誘導細胞衰老是抑制腫瘤細胞增殖的有效方法。然而,衰老的腫瘤細胞分泌的衰老相關分泌表型(SASP)因子在腫瘤發生與進展中的作用不容忽視。SASP可影響腫瘤的多種生物學功能,包括侵襲、遷移、上皮間充質轉化、耐藥性和免疫抑制等[3]。越來越多的證據表明,放療、化療、靶向治療、免疫療法等治療手段誘導的細胞衰老可能是腫瘤細胞對抗癌藥物產生耐藥性的重要原因[4]。然而,目前細胞衰老相關抑制劑的抗癌作用也存在局限性,如非惡性細胞的衰老產生的影響,細胞衰老的腫瘤抑制和腫瘤促進作用難以精準靶向,臨床上難以定量評估其抗腫瘤治療效果等[5]。因此,積極尋找靶向細胞衰老的藥物及治療手段對腫瘤患者的治療和預后具有重要的臨床意義。

傳統醫學認為,腫瘤歸屬于中醫的“積聚”“巖”“癥瘕”等范疇。腫瘤的病機多為本虛標實,以正虛為本,陰實為標[6]。陽氣虧虛,氣血津液運行不暢,痰、濕、瘀等病理產物蓄積,陽愈虛,陰乃成形,陰形無陽以化,久之不去,積聚為實。正氣虧虛,陰陽不和為病之本因,陽氣虧虛、化氣無力為病之主因,氣血津液運行不暢、內濁漸生為病之內因,病理產物積聚為實,臟器損傷為病之表因,故“陽虛陰實”是腫瘤的核心病機[7]。從中醫的角度出發,細胞衰老是陽氣虧虛的微觀體現,細胞衰老致SASP分泌增強,逃避免疫監視和促進免疫抑制性腫瘤微環境(TME)的形成,氣血津液功能失調,致陰濁內生,痰、濕、瘀互結,陰實乃成,從而導致腫瘤的發生與發展。故本文從“陽虛陰實”角度出發,探討中醫對腫瘤發生與進展的認識,并結合細胞衰老,從中西醫角度闡釋腫瘤的宏觀和微觀機制。基于此,提出以“扶陽之虛,消陰之實”之法,組方遣藥靶向調控細胞衰老以發揮其抗腫瘤進展的作用。

1 細胞衰老概述及SASP因子

細胞衰老是細胞處于一種永久性增殖停滯狀態。細胞衰老分為復制性衰老和應激性衰老。復制性衰老是由于染色體兩端的端粒縮短導致的永久性的細胞增殖能力喪失[8]。應激性衰老并不依賴于端粒,是各種內外刺激誘導的細胞衰老,包括DNA損傷、氧化應激、線粒體功能失調、致癌基因、表觀遺傳改變、治療手段、旁分泌等誘導的細胞衰老[2]。衰老的細胞通常具有細胞體積增大、細胞粒度增加、DNA損傷灶及細胞衰老相關的β-半乳糖苷酶(SA-β-gal)活性增加等特征[9]。多項研究發現,細胞衰老最常見的機制可能與DNA損傷反應、細胞周期蛋白相關激酶抑制劑和細胞周期終止、分泌表型增強、凋亡抵抗、代謝重編程、內質網應激等相關[2]。近年來,細胞衰老已成為醫學多個研究領域關注的焦點,調控細胞衰老在神經退行性疾病、心血管疾病、代謝性疾病、免疫系統疾病及腫瘤等多種疾病中均發揮重要作用[10]。細胞衰老在腫瘤發生和進展中具有雙重作用,衰老的細胞會分泌SASP因子,SASP主要包括趨化因子、細胞因子、生長因子和蛋白酶,可通過免疫細胞(骨髓來源的抑制性細胞、巨噬細胞、自然殺傷細胞、T細胞等)的募集來調控免疫TME的轉變,介導免疫監視的激活。此外,SASP因子還可通過調控血管生成影響腫瘤的發生和進展[11]。因此,靶向細胞衰老可能是腫瘤治療的新視角。

2 “陽虛陰實”是腫瘤發生與進展的核心病機

腫瘤乃本虛標實之證,陽虛氣化無力,疾病之本,陰形積聚為實,疾病之標[7]。脾腎陽氣虧虛、氣化無力為病之主因,為本;臟腑氣血津液失調,痰飲、水濕、瘀血等陰形積聚為病之內因,為標。陽虛氣化無力致痰、濕、瘀等病理產物積蓄,內濁久之不化,聚而為實,標實乃成。基于此,提出“陽虛陰實”是腫瘤的核心病機。

2.1“陽虛陰實”的理論和病理基礎 《素問·陰陽應象大論》曰:“陰靜陽燥,陽生陰長,陽殺陰藏,陽化氣,陰成形。”“陽化氣,陰成形”后經張景岳注釋為“陽動而散,故化氣;陰靜而凝,故成形。”現后世多認為,陽性動而散,主化氣;陰性靜而凝,主成形。自然界萬物的產生、發展和變化,離不開陰陽的相互作用。陽主動而散,可促進萬物的氣化,如陽氣;陰主靜而凝,可促進萬物的成形,如精血津液。化氣與成形,是物質的兩種相輔相成的運動形式。這是對“陽化氣,陰成形”,陰陽維持生理功能的闡述。倘若“陽化氣,陰成形”失衡,尤其是陽化氣不足,陰成形太過,出現陰陽不和之病理現象,久治不愈,導致疾病的發生[12]。正如《素問·刺法論》曰:“正氣存內,邪不可干。”從生物學角度來說,細胞執行功能如細胞分化、細胞凋亡及細胞衰老,屬于“陽化氣”,細胞增殖如細胞數量、體積增長,屬于“陰成形”,而增殖失控、凋亡抵抗及逃避衰老是腫瘤的基本生物學特征,與陽化氣不足,陰成形太過相應。由此可以看出,腫瘤的本質就是陽氣不足、陰寒積聚。綜上所述,陽化氣不足,陰成形太過是“陽虛陰實”的病理基礎,也是腫瘤形成的必然結果。

2.2陽虛氣化無力,疾病之本 《難經·八難》曰:“氣者,人之根本也”。氣是構成和維持生命活動的基本物質之一。陽氣不足,則氣化不利,無力衛外,穩內乏源,久之則發為疾病[13]。故《素問·舉痛論》云“百病生于氣也”,《素問·陰陽應象大論》云“精化為氣”。脾為后天之本,主運化,氣血生化之源。脾陽散精化氣,輔以肺之清氣,合為宗氣,推動氣血之運行。脾陽虧虛,則水谷運化不利,氣血生化乏源;脾陽不足,則溫散水濕無力,痰濕內生。正如《素問·至真要大論》云“諸濕腫滿,皆屬于脾”。腎為先天之本,腎主納氣,為生氣之根。腎精乃先天之精,輔以水谷精微滋養,腎陽蒸騰而化生元氣,溫煦和推動臟腑之氣化。腎為水臟,然腎陽不足,失于溫煦,則水液無以為化,濕濁水飲橫生;腎陽虧虛,推動無力,則氣不行血而瘀血乃生。元陽不足,無以滋養后天,則氣血生化乏源而致血行不暢。故《難經·三十六難》曰:“命門者,諸神精之所舍,原氣之所系也。”心為君主之官,五臟六腑之大主。心陽受脾散精化赤化氣而成榮氣,以循行上下,營運周身,正如《靈樞·營氣》曰:“營氣之道,內谷為寶……終而復始,是謂天地之紀。”心陽充沛,賴以肺主氣輔心以行血,肝暢氣機以行氣血,脾散精于心以化氣血,腎藏精以滋氣血。心陽不足,則諸臟皆虛,陽虛無以氣化,氣血生化乏源,陽虛推動無力,氣血運行不暢,痰、濕、瘀等內濁乃生,陰形乃成[14]。因此,陽虛氣化無力是腫瘤發生發展的根本。

2.3陰形積聚為實,疾病之標 氣血津液是人體生命活動的物質基礎。然諸陽虧虛,則生化乏源或推動無力,致氣血津液生成不足或運行不暢,甚至停滯,痰飲、水濕、瘀血等病理產物形成,陽虛無以化陰,痰、濕、瘀等滯于五臟六腑,疾病乃生[12]。故《靈樞·口問》云“邪之所在,皆為不足”,脾腎陽虛,則運化、固攝、蒸騰無力,加肺之通調障礙,水停為濕,濕為陰邪,易損陽氣,阻遏氣機;或肝郁氣滯,或郁而化熱,煉液為痰,痰阻經脈,則氣血運行不暢而致瘀;另脾之散精化氣,腎之蒸騰化氣,脾腎陽氣不足,則氣血生化乏源,氣虛、血虛則血瘀。心主血脈,心陽化赤化氣,陽氣不足則化氣、推動、溫煦之力匱乏,加之肝失疏泄,氣滯則血瘀,肺主一身之氣,氣虛則血瘀,腎為陽氣之根,腎虛則寒,寒凝則血瘀。此外,陽氣虧虛,不足以抵御外邪,外邪乘虛而入,客入機體,耗傷陽氣,導致陽益虛、陰愈盛,最終陰邪在體內陽氣最虛弱之處積聚成形,發為癥瘕[13-14]。正如《靈樞·百病始生》云“積之始生,得寒乃生”。綜上所述,諸陽不足,則化氣無力,痰、濕、瘀等病理產物遂成,內濁久之不去,纏綿難愈,致陰形積聚為實,發為腫瘤,標實之證凸顯于外。

3 細胞衰老在腫瘤發生和進展中的作用

細胞衰老是處于穩定的細胞周期停滯狀態,具有響應細胞應激的分泌特征。一般認為,它是一種內源性進化穩態機制,以消除受損細胞(包括具有惡性轉化可能的受損細胞),從而預防腫瘤[15]。最近細胞衰老被認為是腫瘤發生與進展的新標志。衰老細胞的積累可通過SASP因子介導的免疫抑制性TME的形成發揮腫瘤促進作用。因此,細胞衰老越來越被認為是一種有前途的靶向抗腫瘤療法[16]。但是,細胞衰老的體內外檢測方法及在腫瘤患者預后中的意義的探索依然具有巨大的挑戰性[17]。

3.1癌前病變中的細胞衰老 細胞衰老不僅在腫瘤的進展中發揮重要作用,癌前病變中細胞衰老的價值也不容忽視。CXC 趨化因子受體2(CXCR2)、早幼粒細胞白血病蛋白(PML)、細胞外調節蛋白激酶(ERK)、SA-β-gal及p16這幾個細胞衰老相關蛋白在癌前病變中被檢測。例如,前列腺上皮內瘤衍生樣品中檢測到CXCR2[18],而前列腺增生衍生樣品中PML[19]和ERK[20]被發現。此外,在神經纖維瘤衍生樣本中檢測到SA-β-gal和p16的高表達[21]。結腸腺瘤是結腸癌的前體病變,發現SA-β-gal為陽性[22]。值得注意的是,研究人員在肝細胞癌患者的癌旁非惡性組織中檢測到p21和多種SASP因子[23]。癌前病變是癌癥的前體病變,對癌癥的發生至關重要。因此,靶向細胞衰老對延緩癌前病變的進一步惡化具有重要的臨床意義。

3.2細胞衰老抑制腫瘤進展 癌基因誘導的衰老(OIS)是由激活的癌基因驅動的細胞衰老[24]。OIS可誘導癌前細胞穩定生長的停滯,并在細胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑(如p16和p21)的強化下,形成了對癌癥發生的天然屏障。因此,OIS是一種細胞固有的腫瘤抑制機制。衰老細胞(包括OIS)具有代謝重編程和SASP因子分泌的特征,且兩者都以細胞外方式介導腫瘤抑制[25]。SASP因子可誘導鄰近癌細胞的旁分泌衰老或穩定增殖阻滯,也可增強免疫監視和清除衰老細胞。此外,SASP因子還可誘導腫瘤細胞凋亡。例如,腫瘤壞死因子-α(TNF-α)能誘導活性氧(ROS)介導的大B細胞淋巴瘤的凋亡[26],而白細胞介素(IL)-6能誘導信號轉導及轉錄激活蛋白3(STAT3)沉默的惡性T淋巴細胞的凋亡[27]。值得注意的是,衰老細胞介導的腫瘤抑制作用通過細胞外在的機制得到進一步加強。衰老細胞通過SASP因子直接作用于細胞或者細胞之間的相互作用來促進鄰近細胞的衰老,從而也抑制了其周圍尚未衰老的癌前細胞或腫瘤細胞的增殖。

越來越多的證據表明,OIS對促進腫瘤免疫監視具有重要作用。例如,巨噬細胞被CC趨化因子配體2(CCL2)所募集,并在CD4+T細胞輔助下,進一步活化,從而消除NRASG12V小鼠中衰老的癌前細胞[28]。此外,腫瘤抑制基因p53-p21軸可控制OIS反應,還通過SASP因子介導衰老癌細胞和免疫細胞之間的通訊[29]。值得注意的是,p53誘導的癌細胞凋亡和癌細胞衰老誘發的免疫清除可能是由集落刺激因子1(CSF1)、CCL2、IL-15和CXC趨化因子配體1(CXCL1)介導的[30]。此外,p53與核因子κB(NF-κB)通路協同調節SASP因子的分泌,這些SASP因子可激活巨噬細胞形成抑制性TME[31]。在肝癌小鼠模型中發現,p21誘導CXCL14和胰島素樣生長因子結合蛋白3(IGFBP3)的分泌,有助于巨噬細胞和淋巴細胞募集到腫瘤部位,從而激活免疫監控[29]。值得注意的是,癌基因Ras過度表達也激活了免疫監視,可能是通過p21介導的癌細胞或癌前細胞衰老抑制腫瘤生長[29]。綜上所述,OIS和癌基因通過誘導細胞衰老、SASP因子分泌、免疫抑制性TME形成及免疫監視的激活調控腫瘤的發生與進展。

3.3細胞衰老促進腫瘤進展 衰老的細胞外機制,主要是SASP因子具有促進腫瘤進展的特性。SASP因子有助于腫瘤的形成、增殖、遷移、侵襲和轉移,從而增強了腫瘤細胞的惡性進展[32]。此外,SASP因子還通過促進腫瘤血管生成和抑制免疫細胞的抗腫瘤作用來調節TME。例如,衰老相關的細胞因子IL-6和IL-8誘導自我和交叉增強的衰老或炎癥環境,導致上皮可塑性和干細胞特征的出現,從而賦予MCF-7乳腺癌細胞系更具侵襲性的表型[33]。衰老癌細胞促進腫瘤細胞的生長和增殖能力可歸因于SASP因子的組織重塑特性,如IL-6可促進血管生成。其他的SASP因子,如CXCL5和VEGF,在腫瘤異種移植模型中可增加腫瘤血管的密度[34]。除了血管生成,SASP因子還可促進腫瘤細胞的遷移和侵襲。眾所周知,基質金屬蛋白酶可通過降解細胞外基質成分,從而促進腫瘤向繼發性部位轉移和擴散[35],在周期蛋白依賴激酶抑制因子1B過表達誘導的老鼠衰老模型中,IL-6可促進破骨細胞的形成,導致更具侵襲性的乳腺癌骨轉移的TME形成[36];在荷瘤小鼠模型中,衰老甲狀腺細胞釋放的CXCL12誘導甲狀腺癌細胞侵入淋巴結[37];此外,p19ARF誘導的衰老細胞分泌的可溶性上皮鈣黏蛋白可增強黑色素瘤細胞的轉移和侵襲能力[38]。

衰老細胞及其SASP因子間接導致癌癥進展和復發的另一個重要機制是免疫系統的負調節。與衰老癌細胞誘導TME中的免疫激活相反,SASP因子在某些情況下可抑制宿主免疫。例如:Nras G12V誘導衰老的肝細胞通過分泌CCL2募集了一部分CC趨化因子受體2(CCR2)+髓系細胞,這些髓系細胞與自然殺傷細胞結合,最終阻斷腫瘤免疫監視[39]。此外,腫瘤基質衍生的IL-6可募集抑制性髓樣細胞和逃避抗腫瘤T細胞的免疫監視,從而發揮抗腫瘤作用[40]。值得注意的是,IL-6和IL-8還增強了與抑制性受體自然殺傷細胞凝集素樣受體C1(KLRC1)相互作用的人類白細胞抗原E(HLA-E)的表面表達,從而減弱了細胞毒性自然殺傷細胞和成熟CD8+T細胞的活性[41];Janus激酶2(JAK2)-STAT3通路的激活誘導了Pten-null衰老的前列腺癌小鼠中SASP因子介導的免疫抑制性TME的形成。而SASP因子分泌的減少和JAK2抑制劑的干預可恢復抗腫瘤免疫反應[42]。因此,調控細胞衰老是一種有前景的抗腫瘤策略,有助于重建或改善腫瘤免疫監視。

綜上所述,衰老細胞的腫瘤抑制或促進作用主要是通過衰老的細胞外機制。細胞衰老可能是通過SASP因子調控免疫細胞的募集、血管生成、免疫TME的激活與抑制,從而抑制腫瘤的形成、增殖、遷移、侵襲和轉移。細胞衰老在癌前病變及腫瘤的發生和進展中作用不容忽視,未來對細胞衰老的調控,尤其是SASP因子的調控,可能是防治腫瘤的有前景的策略。然而,細胞衰老在腫瘤發生和進展的作用及機制還不甚明確,細胞衰老相關通路或靶點的抑制劑雖然在多種老年疾病及腫瘤中具有延緩疾病進展的作用,但非惡性細胞衰老產生的影響及細胞衰老的腫瘤抑制和促進作用的調控等局限性依然是不可忽略的因素。值得注意的是,隨著近年來組分中藥國家重點實驗室的建立,抗腫瘤作用的中藥生物活性成分不斷被發現,也證實中醫藥可通過多組分、多途徑、多靶點調控細胞衰老發揮抗腫瘤作用,具有明顯的優勢。

4 細胞衰老與“陽虛陰實”的關系

細胞衰老是陽氣虧虛的微觀體現。衰老的細胞分泌SASP因子,SASP因子可募集免疫細胞,激活免疫監視,抑制腫瘤發生與進展,這與中醫的陽氣具有推動、溫煦及溫內衛外之功相似,SASP因子可能是陽氣的微觀體現。陽氣充沛,陰邪襲擾,陽氣奮起抗邪,SASP因子介導的免疫監視被激活,陰邪得以清除。當陽氣虧虛,SASP因子介導的免疫抑制性TME形成,陰邪祛除無力,痰、濕、瘀等病理產物蓄積,積聚于陽虛之處,久之不去,易損傷陽氣致陽愈虛,形成惡性循環,致腫瘤進展。因此,陽氣虧虛,無以化陰,氣血津液功能失調,陰形乃成,積聚為實;細胞衰老介導的免疫抑制TME形成致陰濁內生,耗損陽氣,留邪成積,導致腫瘤的發生和進展。見圖1。

圖1 “陽虛陰實”與細胞衰老在腫瘤發生和進展中的關系

5 基于“陽虛陰實”調控細胞衰老的治療策略

陽氣虧虛導致細胞衰老,氣血津液運行不暢,痰、濕、瘀等病理產物蓄積,陽愈虛,陰成形。反之,陰形反復耗損陽氣,陽氣虧虛進一步誘導細胞衰老,致陰形纏綿難祛,形成惡性循環,經久不愈[13-14]。故從“陽虛陰實”角度,以“扶陽之虛,消陰之實”為法,組方遣藥中發現中醫藥治療多以辛、甘、溫性藥物為主,辛甘溫為陽,能行能散,可補陽氣虧虛,能散陰形堅實,調控細胞衰老和抑制腫瘤的發生和進展。

“陽虛”為本,重在扶陽,扶陽之虛以固本清源,溫陽益氣以扶助陽氣。“得寒乃積生”,故以扶陽為主,消積為輔[14]。人參性微溫,歸肺脾心腎經,具有益肺健脾、大補元氣功效。《本草綱目·卷十二》曰:“人參能補肺中之氣,肺氣旺則四臟之氣皆旺……須得生陽氣之藥乃生,陽生則陰長,血乃旺矣。”淫羊藿性辛溫,歸肝腎經,具有溫補腎陽、祛風除濕之效。金復康、消巖湯、扶正解毒方等復方中黃芪、淫羊藿以扶陽益氣,葫蘆巴、淫羊藿以溫腎散寒。溫陽益氣,陽虛得補,氣化有力則陰形無處可聚,痰、濕、瘀等無源可生,基于此,陽得補,本可固,源乃清,方可釜底抽薪,斬草除根。

“陰實”為標,氣血津液功能失調,痰、濕、瘀等病理產物蓄積致陰形積聚為實,當以健脾以祛痰濕,活血以散瘀血,散結以消陰實[12]。半夏性辛溫,歸肺脾胃經,可燥濕化痰,以祛脾胃之痰,兼以消痰散結。正如《藥性本草》記載“能消痰涎,開胃健脾……能除瘤櫻氣”、《珍珠囊》記載“治寒痰及形寒飲冷傷肺而咳,消胸中瘩……燥脾濕,消腫散結”。紫草性甘咸,歸心肝經,可活血化瘀,咸能下能軟,具有軟堅散結、消散腫塊的功效。《本經》記載“主心腹邪氣,五疸,補中益氣利九竅,通水道”。莪術性辛溫,歸肝脾經,入血走氣,破血行氣之品,主氣滯血瘀重癥。《本草經疏》云:“行氣破血散結,是其功能之所長……有血氣凝結、飲食積滯,亦當與健脾開胃,補益元氣藥同耳。”姜黃性辛苦溫,歸肝脾經,同為破血行氣之物,以通經止痛為要,主氣滯血瘀之諸痛癥。《本草求原》云:“姜黃,益火生氣,辛溫達火化氣……而血自行,是理氣散結而兼泄血也。”復方中的角藥、對藥如姜黃、郁金和當歸、川芎以行氣活血,麥冬、女貞子以養陰生津,夏枯草、牡蠣以軟堅散結,白術、 茯苓、薏苡仁以健脾化濕。但陰實不可獨消,陽虛不可獨扶,中醫藥治療腫瘤當以標本同治,扶陽消陰為法。四君子湯、四物湯、金復康、藤龍補中湯、消巖湯、扶正解毒方等復方均可通過扶陽消陰之法,調控DNA損傷、SASP因子分泌、細胞周期阻滯、p38絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)通路激活及免疫抑制性TME的形成等誘導細胞衰老,從而發揮抗腫瘤作用。中藥及生物活性成分[43-57]調控細胞衰老的抗腫瘤作用機制見表1。

表1 中藥及生物活性成分調控細胞衰老的抗腫瘤作用機制

6 小結與展望

本文從“陽虛陰實”角度出發,總結了腫瘤發病之本因、主因、內因、表因,提出“陽虛不化,以虛為本;陰聚乃實,以實為標”的病機,確立“扶陽之虛,消陰之實”的治法,以調控細胞衰老為治療靶點,可通過DNA損傷、氧化應激、致癌基因異常表達、SASP因子分泌、細胞周期阻滯、免疫監視激活等途徑調控細胞衰老發揮抗腫瘤作用,為中醫藥防治腫瘤提供新思路。細胞衰老在腫瘤發生與發展中具有重要的臨床意義,靶向細胞衰老的調控機制是目前研究的重點和熱點,中藥及生物活性成分可調控細胞衰老來影響腫瘤的進展。但目前基于“陽虛陰實”調控細胞衰老防治腫瘤進展依然存在巨大的挑戰:①中藥的劑量是否與細胞衰老的腫瘤抑制和促進作用相關?②中藥調控SASP因子分泌抗腫瘤進展的作用機制還不完全明確;③中醫藥是否具有逆轉細胞衰老和耐藥性發揮抗腫瘤進展的作用?④當前缺乏中醫藥調控細胞衰老抗腫瘤進展的多中心、大樣本、隨機的循證依據。隨著SASP因子抗腫瘤進展的作用及機制研究不斷深入,靶向細胞衰老可能是腫瘤治療的新視角。

利益沖突:所有作者均聲明不存在利益沖突。