肿瘤微环境新生血管的病络机制*
2021-12-09何伟张亚密胡勇佟雅婧
何伟,张亚密,胡勇,佟雅婧
(1.陕西中医药大学基础医学院,咸阳 712046;2.陕西中医药大学附属医院肿瘤二科,咸阳 712021)
肿瘤微环境(TME)由肿瘤细胞、基质细胞、细胞外基质等构成的肿瘤赖以生存及生长的微环境,是具有动态变化特征的复杂生物网络系统,在肿瘤发生、侵袭及转移等过程中发挥十分重要作用。自从1971年哈佛大学Folkman博士提出肿瘤血管生成学说以来[1],逐渐发现TME中不完整新生血管,具有升高肿瘤间质液压,加快肿瘤细胞侵袭及转移,加重肿瘤细胞恶化程度,抑制免疫细胞免疫应答等多重损害作用。因此,重塑TME,抑制新生血管形成,恢复正常化状态,一直是肿瘤机制研究及新药研发的重点领域。中医学积累了丰富的络脉生理及病理认识,形成了完善而系统的络病学说,其中,病络作为络病发生的病机过程及病理状态,是辨识络脉病变原因、性质及趋势的主要依据。探讨TME新生血管的中医病络机制,对于明确中药干预新生血管的药效机制,提高抑制血管生成药物疗效,具有重要理论指导价值。
1 病络及络病概念辨析
络脉是经络系统的重要组成部分,是功能与结构密不可分的统一体。络脉具有分布广泛、结构复杂、功能多维等特性,既可流通渗灌气血,营养脏腑组织器官,又可使气血反流回注,排除脏器代谢产物,对人体发挥正常生理功能,维系有序新陈代谢,具有举足轻重作用。《素问·经络论篇》云:“经有常色而络无常变也。”指出经脉与络脉的功能特点差异,即与经脉形质结构相对而言,络脉更具多样性变化。“络脉”与“病络”“络病”概念,密不可分,“络脉”是“病络”“络病”的研究对象及理论基础,而“病络”“络病”均以“络脉”结构及功能为概念内涵界定依据。具体而言,病络是邪气侵袭络脉以及络脉本身的病变,导致络脉形质改变或功能异常,造成相应脏腑组织器官损伤,引起疾病或病证的一种基本病机。络病则泛指以络脉为主要病位,以络脉功能和(或)结构失常为主要病机的一类疾病[2]。病络与络病概念间存在明显的因果关系,病络是络脉病理状态及病机过程,而络病是以病络损伤为核心发病机制的一类疾病,王永炎院士将三者内在逻辑关系,精辟归纳为:“络脉有常有变,常则通,变则病,病则必有病络产生,病络生则络病成。”[3]但需要注意,络脉作为构成人体的重要组成部分,络脉损伤产生病络病理状态,在临床各科病证中十分常见,但存在病络机制的疾病,并不都称之为络病,应以病络在疾病发生发展中占有地位为判定依据。
2 肿瘤微环境新生血管的病络机制
2.1 肿瘤微环境血管生成增殖的病络机制 TME血管生成是一个复杂过程,首先,肿瘤细胞分泌蛋白酶,降解血管周围基膜和细胞外基质,帮助新生内皮细胞从微血管中迁出,形成新芽并发育为新血管[4]。肿瘤血管内皮细胞(ECs)可分泌凹形配体(Notch)、肝细胞生长因子(HGF)、细胞外因子(Wnt)等血管分泌因子[5],促进血管生成。肿瘤组织也可以不依赖ECs而获得血液供应,通过肿瘤血管生成拟态,模拟血管生成,先建立肿瘤细胞条索,再生成输送血液管道。同时,缺氧、炎性、免疫抑制等肿瘤微环境,也是刺激血管新生的重要条件,肿瘤细胞快速增殖,代谢水平升高,使肿瘤微环境氧含量持续降低,而肿瘤微血管分布不均性,微血管间距离超过氧气扩散距离,氧气不能有效输送[6],形成肿瘤缺氧微环境。缺氧可促进缺氧诱导因子(HIF)分泌促血管生成因子,提高血管内皮生长因子(VEGF)表达,使肿瘤微血管密度增加[7]。肿瘤炎性微环境中,炎性因子IL-6可以上调VEGF表达[8],T淋巴细胞、树突状细胞、肥大细胞、巨噬细胞等肿瘤相关免疫细胞,均具有促血管生成作用。
脾虚是缺氧、酸性、免疫抑制微环境形成的中医病机,脾气亏虚,精气生化不足,外达布散失常,络脉气血虚弱,而致“络虚”损伤,成为肿瘤微环境病理改变基础。脾虚气化失司,引起肿瘤细胞能量代谢重组,脾虚津液不布,痰湿内停,导致酸性代谢产物蓄积,肿瘤相关免疫细胞浸润,为肿瘤血管新生创造了有利条件。酸性、炎性及免疫抑制微环境,类似于瘀血、痰浊、湿毒等邪气内蕴病理状态,可导致络道恣行,亢而为变,使络脉生成亢进[9],而这类具有毒害及毒损作用邪气,长期浸润肿瘤组织,损伤正常络脉结构及功能,加剧病态络脉生成及无序分布,类似于络病学说“毒损络脉”的病络过程,导致微循环功能障碍、结构受损及各种靶向损伤[10]。此外,许多肿瘤细胞存在自主神经受体,尤其是交感神经受体异常分布,说明肿瘤微环境中神经信号与血管生成有着密切联系[11]。络脉有气络及血络之别,气络与血络相伴而行,气络在外,血络在内。血络与微循环相似,但不限于微血管结构。气络则是气的功能效应在结构形态上的反应[3],气络结构定位并非微循环系统,其内涵可能与自主神经、肽能神经、内分泌免疫及细胞因子网络有关[2,12]。《灵枢·本神》云:“心藏脉,脉舍神。”“心藏脉”强调了心与周身经络的沟通连接作用;“脉舍神”既揭示了血是心主脉及藏神的物质基础,也说明心神可调控经络的功能活动。若脉神发用异常,气络阴阳失衡,阳亢气化太过,络脉生成无制而过极,从而导致肿瘤新生血管大量生长。
2.2 TME血管结构功能异常的病络机制 促血管生成因子过度表达,肿瘤血管处于未发育成熟阶段,血管高度曲折,增大血管阻力,血液流速减慢,常表现出形态迂曲、扩张、囊状等改变[13],这与络病理论中的结络、盛络、横络、络弛等络脉异常极为相似。1)结络:《素问·刺腰痛》曰:“刺解脉,在郄中结络如粟米,刺之血射以黑。”这里“结络”指络脉交结,络血结聚,粗突于常,高出体表,肉眼可察,为瘀血留滞征象,可理解为现代医学静脉曲张[14-15]。2)盛络:《灵枢·经脉》云:“故诸刺络脉者,必刺其结上,甚血者虽无结,急取之以泻其邪而出其血。”即“盛络”为络脉盛大膨胀而有异于常络的一种病理状态,其与结络不同在于,盛络没有结络的结聚突出表现。3)横络:《灵枢·脉度》曰:“支而横者为络。”即相对经脉而言,生理上络脉多横向走行。《灵枢·刺节真邪》则曰:“一经上实下虚而不通者,此必有横络盛加于大经,令之不通。”说明“横络”也指在纵行经脉虚实变化基础上,产生络脉横向异常走行分布的病理改变。研究显示,与正常血管相比,肿瘤血管缺乏有序层次结构,当较大血管分叉为较小血管时,正常微血管通常分叉为两支,而肿瘤微血管会分叉为三支,且分支直径不均匀[16],从激光共聚焦显微镜得到的肿瘤血管形态来看,明显呈现横向分支杂乱无序特征。4)络弛:“络弛”是络脉麻痹弛缓,血液滞留于局部,影响络脉渗灌及返注的病理状态[17],络脉弛张不收,瘀血停滞,可导致肿瘤血管迂曲扩张。总之,络脉弛缓,或络脉气血发生结聚、冲盛及横逆等运行失调改变,是TME血管发生扭曲、扩张、突出等形态结构异常的病络机制。
由于TME血管缺乏基膜,以及内皮细胞缺少内皮细胞黏附分子-1及紧密连接蛋白,破坏血管完整性及屏障功能,血管内物质容易渗漏进入肿瘤组织,且难以从淋巴管回流,导致肿瘤血管高通透性和淋巴管液体滞留(EPR)效应[18],利用肿瘤EPR效应原理,使大分子纳米颗粒非特异性富集于肿瘤组织,可以发挥抑制肿瘤生长及转移作用。而肿瘤组织生长产生的累积应力,压缩间隙基质,挤压肿瘤血管,引起血管和淋巴管塌缩,可以降低血液流速及血管灌注率,甚至造成血液停滞[16]。络脉系统作为气血环周循行管道,密闭性是其运转清气、血液、营养及代谢产物,维系络脉内外津液渗透平衡的前提条件。若癌毒不断生长,侵袭破坏络脉结构,使络脉通透性升高,津血渗溢络脉之外,是为“络破”病变。脉外非气血津液运行之常道,津停化为痰饮,血滞生成瘀血,痰瘀搏结,充斥于肿瘤组织,反向阻碍正常气液流通,从而形成淋巴液滞留,亦可影响络脉营血流转,使络血迟滞不畅,甚则瘀阻络脉。
3 肿瘤微环境新生血管干预策略思考
肿瘤属于新生血管依赖性疾病,肿瘤血管为肿瘤组织提供营养,运输代谢物,缺乏新生血管形成及支持,肿瘤组织将保持休眠状态,乃至于发生退化。血管异质性是TME异质性的重要表现,由于血管生成过程受各种血管生成因子调节,而不同肿瘤及肿瘤不同区域血管网络分布不同[19],呈现出新生血管密度差异较大,即使同一类型肿瘤,在其不同分期阶段,或在其内部的不同区域,或在不同个体的同一部位,肿瘤血管密度、管径及内皮细胞大小等也存在差异[13]。肿瘤新生血管异质性主要来源于肿瘤血管内皮细胞形态结构、生物学特征、遗传学稳定性等方面差异,而微环境中肿瘤细胞、肿瘤相关免疫细胞、间质细胞等成分,通过调控血管生成基因及蛋白表达,也影响着肿瘤血管异质性特征。血管异质性影响抗肿瘤药物疗效发挥,也导致肿瘤耐药性产生,故消除血管异质性形成影响因素,对于抗肿瘤治疗是至关重要的环节。
基于整体观念、辨证论治、因人制宜等原则,采用中医药内外治法干预TME也受到广泛关注,尤其以络病学说为理论指导,以气滞、瘀血、痰湿、热毒等为主要病理因素,采用益气扶正,活血化瘀为主要治法,纠正病络功能改变引起络脉气血异常,抑制微环境血管过度增殖,降低异质性特征表达,进而改善TME整体气血失衡状态,使肿瘤进入休眠停滞状态,最终实现带瘤生存目的。但也应看到,中药药效作用复杂性及双向性,使其干预血管生成机制及效果多样化,如不同活血方剂对肿瘤血管生成作用不同,大黄虫丸可促进肿瘤血管生成和肿瘤肺转移,补阳还五汤,血府逐瘀汤,桂枝茯苓丸对肿瘤血管生成没有明显影响[20],而中药丹参提取物丹参酮ⅡA,则具有促进血管正常化、改善肿瘤缺氧状态的功效[21]。因此,在中医诊疗理论及中药性味理论指导下,深入挖掘中药复方、单味药、单药有效成分等抗肿瘤血管生成作用特点,十分必要而急迫。
4 小结
虽然在肿瘤的姑息治疗中,中医药具有鲜明理论特色及独特临床疗效,但其疗效的显著性及稳定性,仍是亟待解决的瓶颈问题。传统的病因病机及治则治法理论,缺乏足够的解释力,而积极研讨肿瘤病因病机创新理论,是中医药现代化的关键环节,也是进一步提高肿瘤疗效的切实可行途径。以新生血管形态结构及功能改变为核心,结合络病学说的病络机制探讨,为肿瘤新生血管干预提供中医药辨治思路及方法,但仅以活血化瘀立论,辨治肿瘤微环境新生血管病变,不符合络脉病变具有动态多维时空特征,应考虑不同肿瘤及不同分期的新生血管异质性特点,实施肿瘤个体化精准治疗,是未来肿瘤治疗发展的必由之路。