β-葡聚糖的抗腫瘤作用機(jī)制及其免疫治療宮頸癌的研究進(jìn)展△

楊楠，馬守葉，馬昕蕓，楊蕊，章婷婷，劉會玲

1 甘肅中醫(yī)藥大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院，蘭州 730000

2 甘肅省人民醫(yī)院婦科，蘭州 730000

3 甘肅省醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)臨床醫(yī)學(xué)研究中心，蘭州 730000

宮頸癌是臨床常見的婦科惡性腫瘤，是全球女性的第四大惡性腫瘤[1]。全球癌癥統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，每年約60 萬例女性被診斷為宮頸癌，其中約30 萬例死于宮頸癌[2]。近年來隨著早期宮頸癌篩查的普及和疫苗接種率的提高，早期宮頸癌患者的5 年生存率較前有所提高，但晚期和復(fù)發(fā)性宮頸癌患者的病死率并未明顯降低[3]。早期宮頸癌的治療方式包括手術(shù)、化療和放療，但晚期和復(fù)發(fā)性宮頸癌的治療選擇有限。腫瘤免疫治療具有特異性高、生物活性廣泛、不良反應(yīng)輕等優(yōu)點(diǎn)，為宮頸癌的治療提供了新思路。本文對β-葡聚糖的抗腫瘤作用機(jī)制及其免疫治療宮頸癌的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 β-葡聚糖的來源及結(jié)構(gòu)

β-葡聚糖是一種單獨(dú)由葡萄糖單體組成的高聚物，來源于不同的植物，如燕麥、大麥、谷類、藻類等，還存在于真菌及細(xì)菌的細(xì)胞壁中[4]。不同來源的β-葡聚糖在某些性質(zhì)上是不同的，如分子量、鏈長、分支、α或β異構(gòu)體及溶解能力等，這些結(jié)構(gòu)的差異對β-葡聚糖的活性有很大影響[5]。β-葡聚糖通常是由β-（1，3）、β-（1，4）、β-（1，6）-糖苷鍵連接而成的葡萄糖分子，β-（1，3）-糖苷鍵一般構(gòu)成主鏈，β-（1，4）和β-（1，6）-糖苷鍵一般構(gòu)成支鏈[6]。除糖苷類型和分支結(jié)構(gòu)的差異，β-葡聚糖根據(jù)其生理特性可分為不溶性β-葡聚糖和可溶性β-葡聚糖。

不溶性β-葡聚糖通常是一類不溶于水或堿溶液的葡萄糖聚合物，呈顆粒狀，易與受體結(jié)合，從而激活相應(yīng)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。從酵母細(xì)胞壁中提取的堿不溶性β-（1，3）-葡聚糖呈電中性，其中含有少量β-（1，6）支鏈，由于該多糖是多羥基聚合物，分子內(nèi)羥基間的相互作用明顯，因此該類多糖形成了致密的三螺旋結(jié)構(gòu)，其不溶于水，稍溶于二甲亞砜，呈聚集顆粒狀[7]。可溶性β-葡聚糖在水溶液中會形成三螺旋結(jié)構(gòu)、單螺旋結(jié)構(gòu)及無規(guī)則卷曲結(jié)構(gòu)，這是由于其側(cè)鏈在水溶液中構(gòu)象不同，其中三螺旋結(jié)構(gòu)是構(gòu)象相對穩(wěn)定的高級結(jié)構(gòu)，β-葡聚糖的特定構(gòu)象是其作為免疫調(diào)節(jié)劑至關(guān)重要的組成部分，并且結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，其免疫調(diào)節(jié)作用和抗腫瘤活性越強(qiáng)[8]。

2 β-葡聚糖的受體

β-葡聚糖發(fā)揮抗腫瘤作用主要依賴于細(xì)胞表面的β-葡聚糖與其受體之間的相互作用，以及此作用如何使這些高聚物對細(xì)胞產(chǎn)生影響并產(chǎn)生一系列生物化學(xué)改變。目前，臨床對補(bǔ)體受體3（complement receptor 3，CR3）、乳糖神經(jīng)酰胺（lactosylceramide，LacCer）、選擇性清道夫受體和樹突狀細(xì)胞相關(guān)C 型凝集素-1（dendritic cell associated C-type lectin-1，Dectin-1）的研究較多，β-葡聚糖利用其不同化學(xué)結(jié)構(gòu)與這些受體之間的親和力來觸發(fā)不同的宿主反應(yīng)[9]。

CR3 是β2整合素家族成員，是由兩條非共價鏈（CD11b/CD18）組成的異源二聚體跨膜糖蛋白，主要分布于巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、淋巴細(xì)胞及自然殺傷（nature killer，NK）細(xì)胞等免疫細(xì)胞中[10]。β-葡聚糖與CD11b 的凝集素樣位點(diǎn)和重疊的Ⅰ型結(jié)構(gòu)域高親和力結(jié)合，雙重識別是觸發(fā)免疫調(diào)節(jié)系統(tǒng)并導(dǎo)致細(xì)胞毒性的必要條件，這依賴于補(bǔ)體滅活C3b（inactivated-C3b，iC3b）和β-葡聚糖在CR3 上的同時結(jié)合[10-11]。CR3 還能夠識別被單克隆抗體標(biāo)記并被iC3b 包被的腫瘤細(xì)胞，其與β-葡聚糖結(jié)合可以激活補(bǔ)體依賴的細(xì)胞毒作用來裂解腫瘤細(xì)胞[12]。抗腫瘤單克隆抗體聯(lián)合β-葡聚糖可激活補(bǔ)體并加強(qiáng)iC3b 對腫瘤細(xì)胞的調(diào)節(jié)作用，從而提高抗腫瘤效應(yīng)，有望成為抗腫瘤輔助治療的新策略。

LacCer 含有豐富的中性鞘糖脂，高表達(dá)于人中性粒細(xì)胞和上皮細(xì)胞膜。Zimmerman 等[13]研究了酵母來源的β-葡聚糖與人白細(xì)胞之間的生化作用，證實(shí)了LacCer 是β-（1，3）-葡聚糖的受體。還有研究發(fā)現(xiàn)，LacCer 可在中性粒細(xì)胞膜上形成脂筏，與β-葡聚糖結(jié)合后激活Scr 家族激酶/磷脂酰肌醇-3-羥激酶（phosphoinositide 3-hydroxy kinase，PI3K）信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，以此增強(qiáng)中性粒細(xì)胞的趨化性并促進(jìn)細(xì)胞因子的分泌[14-15]。

選擇性清道夫受體是預(yù)定模式識別受體的一部分，Vera 等[16]研究發(fā)現(xiàn)，β-（1，3）-葡聚糖可與CD5 胞外域結(jié)合，誘導(dǎo)絲裂原活化的蛋白激酶激活和細(xì)胞因子釋放。

Dectin-1 是一種Ⅱ型跨膜蛋白受體，在中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞中的表達(dá)水平較高[11]。Dectin-1 具有胞外C 型凝集素樣結(jié)構(gòu)域折疊和包含免疫受體酪氨酸激活基序（immunoreceptor tyrosine-based activation motif，ITAM）的胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域，與β-葡聚糖結(jié)合后可誘導(dǎo)ITAM 磷酸化，這種跨膜信號的轉(zhuǎn)導(dǎo)觸發(fā)了不同的生物學(xué)效應(yīng)，包括超氧化物的產(chǎn)生、調(diào)理吞噬作用的增強(qiáng)以及誘導(dǎo)細(xì)胞因子和趨化因子的產(chǎn)生[17]。β-葡聚糖可與Dectin-1 受體相互作用誘導(dǎo)脾酪氨酸激酶（spleen tyrosine kinase，Syk）磷酸化，隨后Syk 活化形成用于細(xì)胞內(nèi)化的吞噬體和成熟的吞噬溶酶體[18]。研究發(fā)現(xiàn)，β-葡聚糖可誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞中腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF）-α和白細(xì)胞介素（interleukin，IL）-6 的產(chǎn)生以及Dectin-1/Syk/核因子κB（nuclear factor-κB，NF-κB）信號通路的激活，從而產(chǎn)生明顯的抗腫瘤活性[19]。Dectin-1 還與Toll 樣受體（Toll-like receptor，TLR）發(fā)揮協(xié)同作用，促進(jìn)TNF-α、IL-6、IL-10 和IL-23 等細(xì)胞因子的產(chǎn)生和釋放，從而產(chǎn)生免疫作用和抗腫瘤活性[17]。

3 β-葡聚糖的抗腫瘤作用機(jī)制

β-葡聚糖是一類來源廣泛、不良反應(yīng)小、免疫活性強(qiáng)的生物反應(yīng)調(diào)節(jié)劑，自1958 年Brander 報道酵母細(xì)胞壁多糖具有抗腫瘤活性以來，國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量研究，不同來源的β-葡聚糖的抗腫瘤作用已經(jīng)在體外和基于動物的體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行了廣泛研究，但基于人體的臨床試驗(yàn)較少。

體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)，不同來源的β-葡聚糖對人體的免疫細(xì)胞具有不同的免疫效力，酵母來源的β-葡聚糖通過Dectin-1 途徑激活巨噬細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞，激活的樹突狀細(xì)胞可促進(jìn)輔助性T 細(xì)胞1（helper T cell 1，Th1）和細(xì)胞毒性T 淋巴細(xì)胞（cytotoxic T lymphocyte，CTL）的啟動和分化，表明酵母來源的β-葡聚糖通過補(bǔ)體激活途徑顯著增強(qiáng)了其抗腫瘤作用[20]。Yoon 等[21]探討了從突變釀酒酵母中純化的β-葡聚糖IS-2 的免疫刺激作用和抗腫瘤活性，結(jié)果顯示，IS-2 可顯著抑制黑色素瘤B16-BL6 細(xì)胞和結(jié)腸癌26-M3.1 細(xì)胞的生長和肺轉(zhuǎn)移，增強(qiáng)脾細(xì)胞的增殖活性，刺激腹膜巨噬細(xì)胞產(chǎn)生多種細(xì)胞因子來抑制腫瘤細(xì)胞的生長和轉(zhuǎn)移。Sadeghi 等[22]研究發(fā)現(xiàn)，白色念珠菌細(xì)胞壁來源的β-葡聚糖對Lewis 肺癌細(xì)胞（LL/2）具有劑量依賴性的細(xì)胞毒作用，其機(jī)制是β-葡聚糖對與Lewis 肺癌細(xì)胞（LL/2）轉(zhuǎn)移相關(guān)的八聚體結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子4（octamer-binding transcription factor 4，OCT4）和性別決定區(qū)Y 框蛋白2（sex determining region Y-box 2，SOX2）基因的表達(dá)具有抑制作用。

基于動物的體內(nèi)實(shí)驗(yàn)也證實(shí)了β-葡聚糖具有抗腫瘤活性。楊英來等[23]研究發(fā)現(xiàn)，酵母來源的β-葡聚糖通過上調(diào)凋亡蛋白胱天蛋白酶3（caspase 3）的表達(dá)，顯著抑制S180 腹腔積液型荷瘤小鼠腫瘤的生長。Ohno 等[24]探討真菌來源的β-葡聚糖OL-2的抗腫瘤活性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，OL-2 對S180 腹腔積液型和MH-134 腹腔積液型荷瘤小鼠具有明顯的抗腫瘤活性，此外，該研究還探討食用菌提取物中的多糖組分對ICR 小鼠S180 實(shí)體瘤的抑瘤作用。Ohno 團(tuán)隊(duì)的另兩項(xiàng)研究還發(fā)現(xiàn)了來源于姬松茸提取物的β-葡聚糖對ICR 小鼠S180 腹腔積液型荷瘤小鼠的抗腫瘤活性[25-26]。抗腫瘤單克隆抗體是近年來新興的腫瘤治療方法，與化療和放療相比，其不良反應(yīng)更少，這是因?yàn)榭鼓[瘤單克隆抗體對腫瘤細(xì)胞的影響較大，從而最大限度地減少了對周圍正常組織的損傷[4]。Hong 等[12]探討酵母來源的β-葡聚糖作為抗腫瘤單克隆抗體治療的佐劑在C3/CR3 缺失小鼠中的作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，酵母來源的β-葡聚糖可在骨髓中降解為較小的可溶性β-葡聚糖片段，從而被邊緣化粒細(xì)胞的CR3 攝取，這些高聚物可以抑制被iC3b 調(diào)理化的腫瘤細(xì)胞的生長。β-葡聚糖作為一種補(bǔ)體系統(tǒng)激活劑可裂解腫瘤細(xì)胞，其作為抗腫瘤單克隆抗體主要通過補(bǔ)體依賴的細(xì)胞毒作用（complement dependent cytotoxicity，CDC）、抗體依賴性細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用（antibody dependent cell mediated cytotoxicity，ADCC）和CR3 依賴的細(xì)胞毒作用（CR3-dependent cellular cytotoxicity，CR3-DCC）3 種機(jī)制來殺傷腫瘤細(xì)胞。

β-葡聚糖基于人體臨床試驗(yàn)的報道較少。Weitberg[27]研究證實(shí)，真菌來源的β-葡聚糖可以刺激免疫系統(tǒng)、增強(qiáng)造血功能、增強(qiáng)被調(diào)理化的腫瘤細(xì)胞的殺傷作用，還可以增加中性粒細(xì)胞的趨化性和黏附性，給予晚期惡性腫瘤化療患者β-葡聚糖制劑，可發(fā)現(xiàn)其耐受性良好并且對患者的造血功能有益。Ostadrahimi 等[28]研究顯示，酵母來源的β-葡聚糖可以與抗腫瘤藥物聯(lián)合使用，顯著改善接受化療的乳腺癌患者的生活質(zhì)量，作為輔助化療藥物。表明β-葡聚糖可以作為抗腫瘤藥物的佐劑，減少化療藥物的不良反應(yīng)，提高患者的生活質(zhì)量。

4 β-葡聚糖免疫治療宮頸癌的研究進(jìn)展

4.1 通過影響人乳頭瘤病毒（human papilloma virus，HPV）感染發(fā)揮抗宮頸癌作用

宮頸癌發(fā)生發(fā)展的主要病因是HPV 感染，從宮頸癌預(yù)防的角度來講，β-葡聚糖可通過抑制HPV 感染來延緩宮頸病變進(jìn)展。Stentella 等[29]在回顧性病例對照研究中發(fā)現(xiàn)，羧甲基β-葡聚糖凝膠可以作為HPV 感染患者的輔助治療藥物，其在抑制宮頸上皮內(nèi)瘤變（cervical intraepithelial neoplasia，CIN）進(jìn)展中有效，因此在宮頸癌病變過程中具有預(yù)防作用。Scardamaglia 等[30]研究證實(shí)，β-葡聚糖治療CIN 的療效顯著。Pietrantoni 等[31]研究表明，β-葡聚糖在HPV 感染和表皮修復(fù)過程中發(fā)揮重要作用。研究顯示，β-葡聚糖功能輔料可輔助治療合并HPV 感染的慢性宮頸炎患者，改善患者瘙癢、疼痛等不適癥狀，緩解陰道充血水腫，調(diào)整陰道分泌物性狀，預(yù)防HPV 感染[32]。上述研究證實(shí)了β-葡聚糖對HPV 感染具有一定療效，可在一定程度上預(yù)防宮頸癌的發(fā)生發(fā)展。

4.2 作為生物免疫調(diào)節(jié)劑發(fā)揮抗宮頸癌作用

β-葡聚糖是一種已知的生物免疫調(diào)節(jié)劑，可以通過免疫調(diào)節(jié)作用來發(fā)揮抗腫瘤作用，包括其對T淋巴細(xì)胞、B 淋巴細(xì)胞、NK 細(xì)胞及抗原呈遞細(xì)胞的免疫調(diào)節(jié)作用。因此，β-葡聚糖可通過調(diào)節(jié)固有免疫和適應(yīng)性免疫來延緩宮頸癌進(jìn)展。Sizofian（SPG）是一種來源于裂褶菌的β-葡聚糖，研究表明，SPG 通過增加T 淋巴細(xì)胞和朗格漢斯細(xì)胞的浸潤而發(fā)揮作用，可以用于晚期宮頸癌的治療，延長患者的生存期[33-34]。Nakano 等[35]也發(fā)現(xiàn)，SPG 通過免疫刺激增加腫瘤組織中朗格漢斯細(xì)胞計(jì)數(shù)、增強(qiáng)T 淋巴細(xì)胞反應(yīng)，改善宮頸癌放療的局部不良反應(yīng)。Shimizu 等[36]研究也顯示，SPG 不僅能增強(qiáng)宮頸癌盆腔淋巴結(jié)Th 細(xì)胞的功能，還可促進(jìn)IL-2 分泌，因此，被認(rèn)為是治療宮頸癌有效的生物反應(yīng)調(diào)節(jié)劑。Hasegawa 等[37]采用放療聯(lián)合SPG 治療宮頸癌，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這種聯(lián)合療法不僅可以誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞的細(xì)胞毒作用，還能增加NK 細(xì)胞活性。Okamura 等[38]研究也發(fā)現(xiàn)，SPG 聯(lián)合放療可以延長患者的生存期及復(fù)發(fā)時間，因?yàn)棣?葡聚糖能迅速恢復(fù)放療時破壞了的免疫功能。Ikeda等[39]研究發(fā)現(xiàn)，放療聯(lián)合SPG可以增強(qiáng)宮頸癌患者的免疫監(jiān)視作用，通過與Dectin-1 結(jié)合發(fā)揮β-葡聚糖介導(dǎo)的抗腫瘤活性。另有研究發(fā)現(xiàn)，酵母來源的β-葡聚糖對宮頸癌細(xì)胞具有細(xì)胞毒作用，主要通過產(chǎn)生大量活性氧誘導(dǎo)宮頸癌細(xì)胞凋亡來發(fā)揮作用，且隨著活性氧的產(chǎn)生可誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞DNA 斷裂以及線粒體膜電位的破壞等形態(tài)學(xué)變化[40]。來源于食用菌雙孢蘑菇中的β-葡聚糖可作為抗菌、抗氧化和抗腫瘤藥物對宮頸癌Hela細(xì)胞發(fā)揮抑制作用，其同樣通過產(chǎn)生大量活性氧來誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡，同時線粒體膜電位也破壞，被證明可以有效治療宮頸癌[41]。這些研究證實(shí)了β-葡聚糖不但具有抑制宮頸癌細(xì)胞生長的潛力，還可以增強(qiáng)宮頸癌患者的免疫監(jiān)視能力，改善放化療不良反應(yīng)，延長患者的生存期及復(fù)發(fā)時間，從而進(jìn)一步改善患者的預(yù)后。

4.3 作為免疫佐劑發(fā)揮抗宮頸癌作用

β-葡聚糖可以作為免疫佐劑，增強(qiáng)抗原疫苗的免疫原性或調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答類型。Roopngam[42]發(fā)現(xiàn)，食用菌側(cè)耳中的β-葡聚糖——PBG，作為一種具有免疫原性的佐劑可用于疫苗的研發(fā)，人樹突狀細(xì)胞表達(dá)平臺證實(shí)，PBG 可通過人T 淋巴細(xì)胞發(fā)揮抗腫瘤作用，其可增加CTL 細(xì)胞、Th 細(xì)胞和γ干擾素（interferon-γ，IFN-γ）的釋放來增強(qiáng)體液免疫及細(xì)胞免疫；此外在小鼠模型中，PBG 可提高HPV 的特異性免疫球蛋白G（immunoglobulin G，IgG）和抗體的水平，用PBG 處理T 淋巴細(xì)胞可以作為開發(fā)宮頸癌預(yù)防和治療性疫苗的選擇。目前在疫苗接種領(lǐng)域，使用天然材料制備抗原遞送系統(tǒng)是一種新的趨勢，β-葡聚糖具有低免疫原性、低毒、高免疫調(diào)節(jié)性和良好的生物相容性的優(yōu)勢，可單獨(dú)或作為佐劑刺激各種免疫反應(yīng)，是一種有前景的疫苗佐劑。不溶性β-葡聚糖作為藥物遞送系統(tǒng)是一種可行的選擇，可溶性β-葡聚糖可作為新型水凝膠或與新型寡聚脫氧核苷酸復(fù)合物結(jié)合直接靶向免疫細(xì)胞遞送系統(tǒng)，這是由于β-葡聚糖具有較大的抗原負(fù)載量，有遞送相關(guān)抗原的可能性，還具有佐劑的功能[43]。羧甲基香菇來源的β-葡聚糖作為佐劑通過與介孔二氧化硅納米顆粒結(jié)合，構(gòu)建了高載藥量和緩釋藥物遞送系統(tǒng)，對宮頸癌Hela細(xì)胞具有顯著的抗增殖作用，被認(rèn)為是有潛力的藥物化療平臺和遞送技術(shù)[44]。β-葡聚糖在宮頸癌的預(yù)防、治療和疫苗開發(fā)中有一定的潛力，但還需要進(jìn)一步探討這些方法在宮頸癌中的有效性。

5 小結(jié)與展望

β-葡聚糖種類繁多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、生物活性廣泛，其不同來源、結(jié)構(gòu)和功能之間的關(guān)系還需要進(jìn)一步深入研究。β-葡聚糖被認(rèn)為是一種安全有效的生物反應(yīng)調(diào)節(jié)劑，可以通過調(diào)節(jié)固有免疫和適應(yīng)性免疫來發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用和抗腫瘤活性。從宮頸癌預(yù)防角度出發(fā)，需要對β-葡聚糖影響HPV 感染的機(jī)制進(jìn)行更多的研究，以揭示其在宮頸癌發(fā)生發(fā)展中的作用。研究β-葡聚糖的免疫調(diào)節(jié)機(jī)制，使其成為有前景的宮頸癌疫苗佐劑；研究β-葡聚糖對藥物的靶向輸送作用，可以為宮頸癌的治療提供新的視角。β-葡聚糖在多項(xiàng)體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)和臨床研究中被證實(shí)可能具有抗腫瘤活性。因此，需要對β-葡聚糖進(jìn)行進(jìn)一步研究，以證實(shí)其對宮頸癌細(xì)胞確實(shí)具有細(xì)胞毒作用，對正常細(xì)胞無毒性且具有將抗腫瘤藥物靶向腫瘤部位的能力，從而為宮頸癌的預(yù)防和免疫治療提供新策略。