中医正邪理论与抑癌基因和癌基因在肿瘤中的相关性

顾知恩 王 磊 陈 悦 翟嘉威 洪 专 杨宇飞

(1 中国中医科学院西苑医院肿瘤诊疗中心,北京,100091; 2 北京中医药大学,北京,1000291; 3 江苏省肿瘤医院,南京,210009)

正邪理论是中医认识疾病的重要工具和基本模型。然而仅在《黄帝内经》中,“正”与“邪”就代表多种含义。近年来有关《黄帝内经》中正邪含义的研究表明,正邪理论表示基本病机的内涵其实在宋朝才成熟并明确。此后各家各派对正邪理论亦存在不同解释和阐发[1-2]。科学技术发展至今,癌症相关基因的行为可以说是借助现代科技观察到的一种“症状”,因此从分子微观层面亦可对正邪理论做出新的阐述和补充。此外,当代有学者认为中医基础理论的核心是关系哲学,强调疾病是人体内一切“关系”失衡所致[3]。正邪理论中同样蕴含有对立统一的思想。运用正邪理论中的哲学思想理解基因的种种行为也将更有利于将现代医学的成果与中医基础理论相联系,扩大中医认识疾病、治疗疾病的视野,从而更好地继承与发展中医学理论。

1 原癌基因与抑癌基因——气之在人,和则为正

正气,相对于邪气而言,指人体内具有抗病、祛邪、调节、修复及对外环境适应等作用的一类细微物质[4]。由此可见,只要是维系人体正常功能的物质,均可被称为正气。人体的生理功能可归属于“正气”范畴。

原癌基因存在于正常细胞基因组中,不仅无害,反而对于细胞增殖等正常功能具有至关重要的作用,其编码的蛋白也是细胞生存的必要蛋白[5]。以大鼠肉瘤病毒癌基因同源物(Rat Sarcoma Viral Oncogene Homolog,RAS)基因为例,其编码细胞内具有三磷酸鸟苷酶(Guanosine Triphosphatase,GTPase)活性的蛋白,当与三磷酸鸟苷(Guanosine Triphosphate,GTP)偶联时RAS蛋白被激活以增加细胞增殖与生存[6]。这类功能对于细胞更新及创伤愈合的意义十分重大,若失去RAS基因的功能使细胞无法更新,则会出现一系列的健康问题。这一点在化疗的不良反应方面体现得尤其明显:皮肤上皮无法更新,轻则皮疹,重则手足脱皮;肠上皮细胞无法更新则会引起恶心呕吐,血细胞无法更新则易出现出血、贫血及感染。此外,表皮生长因子受体(Epidermal Growth Factor Receptor,EGFR)/基因家族编码的某些受体酪氨酸激酶;血管内皮生长因子(Vascular Endothelial Growth Factor,VEGF)基因家族编码的VEGF等都是广泛存在于各种组织中维持生命活动的基本物质[7-10]。因此,原癌基因及其生理状态下产生的功能应归属于“正气”范畴。

同理,抑癌基因指存在于正常细胞内抑制细胞生长并具有抑癌作用的基因[5]。以P53基因为例,其所编码的蛋白具有对环境压力作出应激反应的功能,当细胞受到大量紫外线辐射伤害时该蛋白会被诱导增加。P53途径激活的最终结果是使受损细胞周期停止在DNA合成预备期(G1期),进而修复脱氧核糖核酸(Deoxyribonucleic Acid,DNA)损伤,损伤严重时促进细胞老化,甚至启动细胞凋亡。P53途径的上述行为是因机体感受到环境中如“紫外线辐射忽然增多”等不利损伤而产生的,其通过细胞周期负调控,无论是修复损伤DNA还是促使损伤细胞凋亡,都可归于“正气祛邪”的过程。由此可见,野生型P53基因的作用同样与中医正气的含义基本相合。

从原癌基因与抑癌基因两方面的作用综合来看,二者均在创伤修复过程中发挥作用。创伤愈合可被视为典型的正气“自我修复”过程,研究表明细胞外调节蛋白激酶(Extracellular Regulated Protein Kinases,ERK1/2)信号通路及原癌基因c-Fos是创伤修复的重要组分且会被诱导而增强表达。另一方面,创伤愈合的关键在于血管新生,因此VEGF也与修复过程密切相关,VEGF介导磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B(Phosphoinositide 3-kinase,/Protein Kinase B,PI3K/AKT)信号通路激活,使细胞增殖、分化及迁移能力增强并抑制细胞凋亡,从而发挥促进血管网络重建的作用。然而原癌基因c-Fos发生激活突变会成为诱发肿瘤的因素之一,PI3K/AKT信号通路也与肿瘤血管新生关系密切[9,11-13]。之所以创伤愈合是机体自我修复的生理过程,是因为其中还有抑癌基因及相关信号通路在与之平衡。上述过程所引发的强增殖信号会与创伤应激一同作为激活抑癌基因P53的刺激因素。所以在原癌基因及相关信号通路被激活产生细胞效应的同时,抑癌基因也产生了阻止细胞增殖、生长迁移的效应,原癌基因与抑癌基因互相牵制的平衡过程使机体得以适应外界变化、修复疾病损伤的同时又不使细胞过度增殖产生肿瘤,这也是正气发挥功能的体现。故而“体内各种关系达到平衡”的生理状态应归属于“正气“范畴。原癌基因与抑癌基因上述生理过程中的平衡也是正邪理论中对立统一关系的体现。

2 抑癌基因的二次打击学说——邪之所凑,其气必虚

提及“正”与“邪”,则必然要联系到“虚”与“实”。虚与实,体现了人体正气与病邪相互对抗消长运动形式的变化[14]。所谓“正虚”即是人体失去了应该有的正常功能。

在恶性肿瘤中,抑癌基因功能的丧失是“正虚”的典型代表。1971年由Alfred G.Knudson教授首次提出的二次打击学说与中医“先天不足,后天失养”的理论不谋而合。“二次打击学说”定义为:存在某种基因(抑癌基因)的2个拷贝(等位基因)都突变/缺失后会驱动肿瘤的发生。KNUDSON[15]教授认为,第一次抑癌基因突变发生在生殖细胞,因此个体内所有细胞均带有一个失活的等位基因,其各系统出现肿瘤的概率比正常人大大增加,这也可用于解释肿瘤遗传易感性的问题。现代中医认为肿瘤的发生发展受基因调控,与先天密切相关。《灵枢·天年》中“人之始生……以母为基,以父为楯”,所表达之意与人体基因组源于父母双方的染色体这一理论相符。“肾-十二经-奇经”理论与循经部位上的肿瘤基因异常也有联系。故而“肿瘤遗传易感性”可以归属于先天不足所致“正虚”的范畴[16]。

抑癌基因第二次突变发生在出生后的体细胞中。突变后的基因会与各类环境因素如饮食等相互纠合引发肿瘤。P53基因在体细胞中的突变就十分常见,近年研究证明,少数P53基因突变可产生抑制恶性肿瘤形成的作用,而肠道中持续存在的没食子酸却会将这种抑癌作用转换为促癌作用。没食子酸由肠道中某些菌株产生。肠道菌群是在出生后构建并不断变化的。出生后的各种不良生活方式均可造成菌群失衡[17-18]。可见此类基因突变致癌过程与中医对“后天失养”的认识更为相合。如今中医将“脾为后天之本”与肠道菌群的功能相联系,认为二者有着千丝万缕的关系。而从《黄帝内经》起始,“顾护脾胃”的思想便为历代医家所重视。金元四大家之一的李东垣更是认为“脾胃内伤,百病由生”[19]。

先天不足加后天失养导致正气亏虚,正气亏虚无力修复机体损伤,邪气乃生,疾病由此而成。随着更多肿瘤相关基因的发现,二次打击假说也在不断更新完善。抑癌基因中必需基因(Essential Genes)的发现建立了抑癌基因的连续模型,旨在说明抑癌基因促进肿瘤发生的作用并非一个离散的“是与否”过程,而是与抑癌基因突变剂量相关的连续过程[20-21]。在中医理论中,“正虚”这一病机过程恰恰也多是日久而成。

3 癌基因——气之在人,不和为邪

邪气是对应于正气而存在的概念。没有正气,则无法区分邪气。正如同没有正常就无法区分异常。《素问·六微旨大论篇》曰:“当其位则正,非其位则邪。”张介宾在《类经·情志九气》中也提到:“气之在人,和则为正气,不和则为邪气。”可见以正邪立论需把正邪视为对立统一的整体,邪气依靠正气而体现。如果说人体的生理功能归属于“正气”范畴,生理功能的减弱归纳为“正虚”范畴,那么机体内未见“正虚”而出现了原本生理功能的异常增多或出现了不应有的特殊功能则可归属于“邪实”范畴。这些异常的功能其实是正气系统内各种关系失去平衡的产物,即“气之在人,不和则为邪气”[22]。

这一点首先体现在原癌基因激活突变为癌基因上。近年来多项研究表明,Kirsten大鼠肉瘤病毒癌基因同源物(Kirsten Rat Sarcoma Viral Oncogene Homolog,KRAS)基因的突变至少会引起以下功能的异常增多。其一,KRAS突变使其表达出更多KRAS蛋白。与此同时,胞质内异戊烯化酶的表达增加了具有成熟功能的膜KRAS蛋白数量,不断激活如促分裂原活化的蛋白激酶(Mitogenactivated Protein KinaseB,MAPK)、PI3K/AKT等下游信号通路促进细胞增殖。其二,KRAS 12D基因突变的细胞中替代性致癌基因(如基因Myc)的拷贝数增加,与KRAS杂合突变会共同驱动肿瘤的发生。其三,KRAS基因突变与细胞代谢改变密切相关。有研究表明KRAS突变提高了小鼠成纤维细胞糖酵解通量并增加了细胞对于生物合成过程中谷氨酰胺的利用。在体外培养的人乳腺组织中,几种与糖酵解有关的基因如己糖激酶(Hexokinase 1,HK1)基因、磷酸果糖激酶血小板(Phosphofructokinase Platelet,PFKP)等在具有KRAS基因突变的乳腺肿瘤组织中表达水平明显比正常乳腺组织更高。此外,KRAS基因突变可以驱动免疫逃逸。近年来研究显示,KRAS基因突变的细胞会表达更多的细胞程序性死亡-配体1(Programmed Death-ligand 1,PD-L1),从而使其躲避免疫细胞的杀伤[23-29]。

综上所述,原本体内原癌基因与抑癌基因的功能处于相互平衡的状态,KRAS基因突变后使得一系列对于细胞增殖有利的功能不断激活,抑制肿瘤生长的因素就显得处于“弱势”,此时多余出来的功能便是一种异常的功能,邪气便随之得以体现。正所谓“气之在人,不和则为邪”。邪气本不会无源而起,内生之邪必因“一身之气”本身出现异常而起。故薛雪在《医经原旨》中提到:“万物之生,皆由阳气。但阳和之火则生物,亢烈之火反害物,故火太过则气反衰,火和平则气乃壮。”

深入研究发现,细胞的KRAS基因激活突变不仅会使某些功能异常增多,甚至会“打压”细胞中的正常功能。例如,KRAS基因突变细胞中糖酵解增加的同时也可以发现氧化三羧酸循环(Tricarboxylic Acid Cycle,TCA cycle)的降低;KRAS基因突变促进波形蛋白的表达却降低E-钙黏合素的表达,从而增加细胞侵袭转移的能力[25-29]。这便体现出邪气内生后反过来又会损耗正气,引发正气愈虚邪气渐增的病理过程。

4 基因异常的肿瘤转移——邪胜正衰,癌毒传舍

经典模型认为,细胞积累突变,首先驱动原发肿块的形成[30]。这是邪气在体内积累由量变引发质变的过程。有研究表明,替代性致癌基因拷贝数增加与杂合KRAS突变共同作用激活下游信号通路从而驱动肿瘤发生,但上述改变引发肿瘤转移可能性较低[29-30]。无法排除某些情况下,肿瘤的发生可能单纯是邪气过盛的结果。然而邪气一旦在体内形成便会引发恶性循环使得邪气不断加重加深,进而化生成毒。中医癌毒的概念虽然没有严格定论,但绝大多数医家认同癌毒具有病位深伏的特点,这与基因的特点相一致——基因是人体一切生命活动的总指挥,其深居于细胞核内,是机体最深层次、最本质的生命活动。癌毒在体内不仅会逐渐积累,还会不断损伤正气,形成重复恶性循环[31]。

近年来研究表明,仅有KRAS基因突变会导致肿瘤具有侵袭性和部分去分化的特点,但与转移性肿瘤团的形成关系并不明显[28]。正常情况下,上皮细胞之间的挤压会触发一系列信号通路促使细胞凋亡从而维持上皮的功能及细胞密度,这可以部分解释接触抑制这种生理现象。而KRAS V12突变或者其他具有侵入性的肿瘤基因突变细胞会“劫持”这一通路,从而促进肿瘤细胞突破基底膜进而出现转移。同时,KRAS突变在诱导上皮细胞-间充质转化(Epithelial-Mesenchymal Transition,EMT)信号上调波形蛋白的同时会下调E-钙黏合素的表达,使细胞容易从原组织中脱落,并逐渐迁移到其他组织中。而只有在P53基因缺陷的基础上再出现了侵袭性KRAS V12突变,细胞才会在具有侵袭性的同时形成肿块[28-30]。以上肿瘤在分子层面上的转移行为可以解释为:邪气在体内引发一系列恶性循环致使邪气不断积累,最终形成癌毒;邪气不断耗损正气,致使正虚无力固着癌毒两方面的过程,二者对于肿瘤转移都必不可少。

5 基因突变的肿瘤治疗——正邪兼顾,以和为贵

肿瘤的发生是正气系统内部各因素失衡导致邪气内生的结果,邪气盘踞于体内损伤正气,正气不断损伤而邪气因恶性循环而不断积累,以致邪气积累、正气渐亏。正气亏损与邪气积累均达到一定程度后,正虚无力固着邪气,导致毒邪流注而发生转移。从基因、分子层面解释,可以得到相似结论,虽然以“正虚”为主的二次打击足以引发部分癌症,但更多肿瘤仍需额外的突变才会被诱发。非遗传性肿瘤可能需要4种及以上引发关键信号通路异常的突变事件才会发生[20-21]。这也从分子角度解释了为何多数医家认为肿瘤的发生发展是“本虚标实,虚实夹杂”的复杂过程[32-35]。一系列病理状态其实皆起因于失衡。无论是疾病还是证候其实都是在不同层次上基因网络失衡的表现[36-37]。疾病起于失衡,故而治疗时应“以平为期”。具体到正邪理论上便是“补其不足,损其有余”。如前所述,肿瘤的发生发展是一个“本虚标实,虚实夹杂”的复杂过程,故而治疗无论何期,均应正邪兼顾,辨清主次,一般不可纯攻纯补[38]。

以邪实为主时,治疗关键在于祛邪消癌,辅以扶助正气。南京中医药大学以周仲英教授“癌毒”理论为基础拟定的参白解毒方是此类治疗的典型代表。方以苦参、白花蛇舌草为君药,取其解毒祛邪之效。辅以党参、白术益气健脾,使祛邪不伤正。全方以祛邪为主,邪正兼顾。现代药理学研究也表明,参白解毒方下调了B细胞淋巴瘤-2基因(B Cell Lymphoma-2,Bcl-2)等原癌基因的表达。原癌基因功能被异常激活后抵抗细胞凋亡促进增殖则为典型的邪实状态[39-40]。

以正虚为主时,治疗则应培补正气,兼以祛邪。转移是正气难与邪气相抗衡的体现,说明正邪斗争中的微妙平衡被打破。此时正气亏虚无力固着邪气于原位导致邪气流窜,矛盾主要集中在正气亏虚之上,故以益气为主培补正气之不足,活血为辅祛除瘀滞之邪。现代分子机制研究表明,益气活血方可显著上调恶性肿瘤细胞株的E-钙黏合素表达,从而加强相邻细胞间的联系,减少细胞侵袭转移的概率。前述研究发现KRAS突变会引起细胞中E-钙黏合素表达减少,进而促进肿瘤转移是邪气伤正的体现。此次研究表明,益气活血方可显著上调肿瘤细胞E-钙黏合素的表达,解救被KRAS激活突变所“打压”的生理功能属于恢复机体正气的过程。同时益气活血配伍组合(黄芪-莪术)抑制MAPK信号通路下调VEGF表达,抑制肿瘤血管生成,从而干预荷瘤小鼠转移瘤的生长转移。前述KRAS突变激活MAPK信号通路增加肿瘤细胞侵袭转移的能力是邪气进一步积累的结果。益气活血配伍组合(黄芪-莪术)抑制MAPK信号通路,是典型祛邪的过程。此外研究表明,对于转移的抑制作用,黄芪-莪术配伍组合明显高于单独使用黄芪或莪术[41]。这就表明肿瘤发生发展病机复杂,中医治疗肿瘤需邪正兼顾。

“气之在人,和则为正,不和则为邪”。从邪正盛衰基本病机考虑,采用“和法”治疗肿瘤亦不失为良策。赵景芳教授提出的“微调平衡治癌法”即是“和法”在恶性肿瘤治疗的代表。调,和也。从整体观出发,协调全身原本不和谐的状态以达到平衡的目的,既不是单纯的扶正,又不直接使用活血化瘀等祛邪药物,只在辨证基础上因人而异适当选用[38]。其中逍遥散、四逆散均为“和法”经典方剂,柴胡-赤芍配伍组合则是其中核心药对,在赵景芳教授“微调二号方”中也作为核心配伍出现。现代基础研究表明,南柴胡-赤芍药具有调控PI3K/AKT通路的作用。PI3K/AKT通路对葡萄糖代谢、细胞增殖与凋亡等具有调节作用。KRAS基因突变增加糖酵解的同时会降低氧化TCA cycle通量导致能量代谢异常,又可以异常激活PI3K/AKT通路增加细胞的侵袭性。柴胡-赤芍中多种有效成分可调节PI3K/AKT通路上多种蛋白的表达,进而抑制肝癌细胞增殖[42]。以上表明“和法”理论指导下的选方用药有其相应的物质基础与证据支撑。

6 讨论

近代有学者认为中医基础理论的核心是关系哲学[3]。正邪作为中医概括疾病的基础模型之一,可归属于关系认识论中。由正气的概念可知,机体的生理功能属于“正气”范畴。故而正常细胞中的原癌基因与抑癌基因及其在功能上的相互平衡均可归属于“正气”范畴。抑癌基因的失活突变致其对应生理功能的丢失则属于“正虚”概念。关系认识论中,疾病的产生是各部分间关系失衡的缘故。原癌基因与抑癌基因原本在功能上对立统一,原癌基因发生激活突变使其对应功能增强而抑癌基因无法与之平衡时,正邪关系出现失衡,从而导致邪气的产生。此时原癌基因转为癌基因,正气化邪。邪气居于体内,可引发机体恶性循环,一是邪气不断积累日久成毒;二是邪气暗耗,正气渐亏。例如,KRAS基因突变的细胞既会继续激活其下游基因,又会减少细胞正常E-钙黏合素的表达,从而增强细胞侵袭转移的能力[30]。当邪气深重且正气亏虚到达一定程度时正气难以固着邪气致使邪气流窜,量变产生质变而发生转移。基于关系认识论,疾病因关系失衡而产生,故而治疗大法应“以平为期”,务求恢复机体内的平衡。临床上一般正虚邪实并见,此时辨证论治则应分以邪实为主还是以正虚为主。此外,从邪正盛衰的基本病机考虑,从整体观出发,协调全身原本不和谐状态的“和法”也是肿瘤治疗中的良策[38]。多项现代药理学实验也证明了在中医理论指导下的遣方用药治疗肿瘤具有多靶点、多层次的机制。中医取象比类的思维是将看到的现象(症状)进行归纳辨证,而基因的种种行为可以说是借助现代科技观察到的一种“症状”。我们可以利用现代研究以补充中医辨证的依据,从而进一步支撑中医自己的理论。以恶性肿瘤为切入点,探讨抑癌基因、原癌基因及癌基因中的正邪关系,以期为中医辨证论治提供更多的依据。由于疾病的复杂性,只对中医正邪理论与肿瘤相关基因做了简单归纳,更加细化基因与证候之间的关系仍需进一步临床实践与思考归纳。

致谢:本文在中国中医科学院西苑医院肿瘤诊疗中心杨宇飞教授指导下,与多位博硕研究生合作完成,在此对中国中医科学院提供的科研平台以及给予帮助的老师及同学们表示衷心的感谢。