论脾虚是结直肠癌能量代谢障碍与上皮间质转化的关键病机❋

徐文娟，孙学刚

(中国南方医科大学，广州510515)

论脾虚是结直肠癌能量代谢障碍与上皮间质转化的关键病机❋

徐文娟，孙学刚Δ

(中国南方医科大学，广州510515)

脾虚证是结直肠癌最常见的临床证候。脾失健运呼吸链功能障碍导致低氧状态和HIF-1α表达增高，肥人脾虚产生的慢性炎症及释放细胞因子促进糖酵解，可能是结直肠癌能量代谢障碍，即瓦博格效应的主要原因。脾虚通过低氧诱导因子1α介导的能量代谢障碍促进上皮间质转化，健脾益气中药通过健脾化痰改善结直肠肿瘤细胞的慢性炎症和能量代谢障碍，从而调控肿瘤微环境，抑制EMT，改善结直肠肿瘤的生长和转移。

结直肠癌;脾虚;瓦博格效应;上皮间质转化;低氧诱导因子1α

扶正祛邪是中医防治结直肠癌的大法［1-5］。《医宗必读·积聚》曰:“积之成者，正气不足，而后邪气踞之。”正虚为本，脾虚证及脾虚夹杂证占结直肠癌病人总数的43.6%［6］，“脾虚”成为结直肠癌最常见的临床证型［6-7］。邱佳信教授认为，消化道恶性肿瘤邪实是其客观存在，而脾虚则贯穿疾病始终，在结直肠癌的发病中至关重要［8］。

“脾主运化”是脾最主要的生理功能，包括营养物质的吸收、转化及物质转变为能量两个过程［9］。近来越来越多的证据表明，能量代谢紊乱在肿瘤的发病、转移和复发中扮演重要角色［10-11］，因此脾失健运可能通过能量代谢失衡参与结直肠癌的发病及进展。

1 脾虚证及结直肠癌均有出现博格效应及酶功能障碍

细胞色素C氧化酶(cytochrome c oxidase，CCO)是线粒体内膜上呼吸链和氧化磷酸化系统的关键酶，可反映细胞的营养物质代谢水平及细胞的质量。脾虚证大鼠肝、心肌和骨骼肌均出现CCO水平降低，伴有线粒体DNA损坏和能量代谢低下［12］。乳酸脱氢酶(lactate dyhydrogenase，LDH)是细胞糖代谢中无氧糖酵解过程的一种重要酶，LDH活性的高低在一定程度上能反映糖酵解能力的高低;琥珀酸脱氢酶(succinate dehydrogenase，SDH)和异柠檬酸脱氢酶(isocitrate dehydrogenase，IDH)是反映有氧氧化三羧酸循环的标志酶。脾虚大鼠骨骼肌的LDH活性较对照组明显增加，而心肌、骨骼肌、平滑肌中琥珀酸脱氢酶SDH活性显著降低，说明脾虚动物肌肉组织无氧氧化增加，有氧氧化降低;脾胃气虚患者IDH酶活性也显著低于正常人［9］，提示脾虚证与瓦博格效应(Warburg effect)，即肿瘤细胞即使在有氧条件下仍主要利用糖酵解供能非常相似。瓦博格效应对肿瘤微环境的形成和维持、肿瘤细胞增殖、抗凋亡和转移等至关重要。

LDH的亚基LDH-A增高或(和)LDH-B抑制均有助于生成乳酸。研究表明，浸润型结直肠癌LDHB降低，有利于形成酸性微环境，呈现瓦博格效应［13］。低氧诱导因子1α(hypoxia inducing factor 1α，HIF-1α)促进结直肠癌肿瘤细胞的增殖、血管生成和转移，低氧环境下HIF-1α的大量积累及转录活性的提高会上调其下游靶基因葡萄糖转运蛋白GLUT1和GLUT3，从而使细胞对葡萄糖的摄入量增加，糖酵解相关基因也受HIF-1α调节上调其蛋白水平或(和)激酶活性，而加速细胞的糖酵解过程，有助于维持肿瘤干细胞的全能性和低分化状态［14］。虚寒型胃痛胃黏膜组织HIF-1α表达增高，提示脾虚证也可能通过HIF-1α介导通路调控结直肠的癌变及转移。

2 能量代谢障碍促进上皮间质转化

目前多数研究者认为，肿瘤细胞要发生转移，首先要经历一个上皮间质转化过程(epithelialmesenchymal transition，EMT)，在此过程中肿瘤细胞去极化，从而获得可以向远端转移的能力，EMT在结直肠癌转化过程中起着决定性作用［15］。

线粒体DNA耗竭或抑制线粒体转录因子A，均能诱导线粒体功能障碍和EMT的发生。柠檬酸合酶敲除细胞显示，呼吸功能严重障碍，ATP产量显著下降，糖酵解明显增加。上皮细胞钙黏蛋白(E-cadherin，E-cad)显著下降，间质标记如波形蛋白、α-平滑肌肌动蛋白(α-sooth muscle actin，α-SMA)和转录因子snail、Twist显著增加，提示能量代谢的瓦博格效应与EMT通路的激活有关［16］。肿瘤的能量平衡、EMT和肿瘤起始细胞之间存在密切联系。饮食诱导肥胖导致肿瘤内脂肪细胞浸润、生长因子和细胞因子分泌、EMT，促进肿瘤生长和转移;而热量限制则能促进上皮分化，减少肿瘤源性细胞因子和生长因子［17］，因此能量代谢障碍有助于形成肿瘤微环境，促进肿瘤进展。

HIF-1α是肿瘤细胞形成瓦博格效应的关键分子，为肿瘤细胞快速增殖提供能量和物质储备。下调LDH-A能够通过HIF-1α依赖的方式抑制糖酵解，增加肿瘤细胞对细胞周期抑制调节的敏感性［18］，通过调节肿瘤细胞的能量代谢可能是肿瘤治疗的新策略。

3 脾虚通过能量代谢障碍促进EMT

脾气虚证的发生，首先是在脾主运化的物质能量转化利用这个主要环节上。此前的研究表明，脾气虚证的红细胞膜蛋白变构导致携氧能力下降、线粒体结构异常和能源物质储存下降;胃肠道黏膜屏障破坏的微绒毛破损影响吸收功能［19］，造成细胞的低氧状态、能量代谢障碍和运化失常，导致乏力、神疲、便溏、纳呆等症状，与大肠癌脾气虚证的中医症状数理统计分析结果吻合，既符合大肠癌的临床特点，又符合中医辨证的临床实际［20］。

过食肥甘、体力活动较少、劳逸失常、脾失健运导致脾虚，脂肪在体内堆积进而导致肥胖。《仁斋直指方》中记载:“肥人气虚生寒，寒生湿，湿生痰……故肥人多寒湿”;清·《石室秘录》载:“肥人多痰，乃气虚也，虚则气不运行，故痰生之。”肥人多脾虚，“脾虚生痰”的本质一方面可能是脂肪细胞的增殖和巨噬细胞的浸润产生脂肪细胞因子，产生一种低度、慢性炎症状态，促炎细胞因子如白细胞介素6 (interleukin 6，IL-6)、肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor α，TNF-α)、IL-1β释放，可在癌细胞中促进糖酵解、调控瓦博格效应［21］。

脾虚的这种低度炎症在中医辨证中属于“无形之痰”［22］。近来有研究表明，人白色脂肪组织(祖细胞)能够提高肿瘤细胞的生长、血管生成、EMT、迁移和转移［23］。饮食诱导肥胖促进肿瘤内脂肪细胞的积聚并同时表现EMT［24］，脾虚证的低氧环境促进HIF-1α的积累和活化，上调诸如Snail、Twist、T细胞因子/淋巴细胞增强因子和锌指E盒结合同源盒蛋白1/2等E-cad的转录抑制因子，从而降低E-cad的蛋白水平，促进EMT进程［25］;低氧环境还能上调miR-155，而miR-155是作为炎症诱导肿瘤细胞能量代谢障碍的关键中转信号分子［21］，因此EMT可能是脾虚低度炎症导致能量代谢障碍和结直肠肿瘤进展之间的重要桥梁。

依据“脾虚贯穿疾病始终，治瘤应从健脾着手”的论点［8］，以健脾益气为主要治法的胃肠安显著抑制肿瘤转化因子-β(transforming growth factor β，TGF-β)诱导的细胞上皮间质转化［25］;在体实验进一步表明，健脾中药抑制胃癌小鼠模型的EMT，并可能与下调Snail相关［24］。健脾益气中药能够明显改善脾虚大鼠肝组织线粒体的损伤和能量代谢的障碍［26］，健脾中药可能通过改善能量代谢抑制EMT。

4 结语

脾虚易致结直肠癌的原因可能在于，脾虚导致的慢性、低度炎症诱导HIF-1α等因子释放，促进瓦博格效应的生成;瓦博格效应及慢性炎症形成肿瘤微环境，诱导EMT。事实上，是脾虚导致结直肠癌的发生，还是结直肠癌及其微环境导致脾虚，难以回答。但多位中医名家，如于尔辛、李辅仁、余桂清、方和谦、刘志明、郁仁存均提出以健脾为本防治结直肠癌，且疗效确切［3］。一方面健脾能改善能量代谢障碍［26］，另一方面也能抑制TGF-β诱导的EMT［24-25］，因此我们推测健脾益气中药可能通过健脾化痰、改善结直肠肿瘤细胞的慢性炎症和能量代谢障碍以控肿瘤微环境，抑制EMT，防治结直肠肿瘤的生长和转移。

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Discussion on Spleen-deficiency is the Key Pathogenesis of Impaired Energy Metabolism and Epithelial-mesenchymal Transition of Colorectal Cancer

XU Wen-juan，SUN Xue-gangΔ
(School of Traditional Chinese Medicine，Southern Medical University，Guangzhou 510515，China)

“Spleen deficiency”is the most common syndromes of colorectal cancer(CRC).Spleen failing to transport and transform can induce hypoxia and expression of hypoxia inducing factor 1α might lead to Warburg effect in CRC.Obese people are trends to be Spleen deficiency and produce proinflammatory cytokines to induce glycolysis.Spleen deficiency induce hypoxia inducing factor 1α(HIF-1α)mediated energy metabolic disturbance to cause epithelialmesenchymal transition(EMT).Spleen tonifying herbs might ameliorate chronic inflammation and impaired energy metabolism to improve tumor microenvironment of CRC and suppress EMT.

Colorectal cancer;Spleen deficiency;Warburg effect;Epithelial-mesenchymal transition;Hypoxia inducing factor 1α

R223.1+1

:A

:1006-3250(2015)05-0500-03

2015-02-17

国家自然科学基金资助项目(81273621);白云区科技计划(2012-KZ-81)

△通讯作者:孙学刚(1970-)，男，山东邹平人，教授，医学博士，博士研究生导师，从事中医药防治炎症与结直肠癌的机理研究，Tel:13632102936，E-mail:sxg_smu@126.com。