唐振豪， 蘭聰穎， 林麗珠

（1.廣州中醫(yī)藥大學(xué)，廣東廣州 510405；2.廣州中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院，廣東廣州 510405）

惡性腫瘤（以下簡稱腫瘤）屬基因疾病或細胞疾病，是一種由多種細胞類型和成分組成的組織、器官疾病。在顯微鏡下，腫瘤可分為腫瘤實質(zhì)和腫瘤間質(zhì)，前者是腫瘤的主體，由腫瘤細胞構(gòu)成，后者則由間質(zhì)細胞（包括血管內(nèi)皮細胞、周細胞、成纖維細胞、成肌纖維細胞、各種免疫細胞等）、細胞外基質(zhì)以及貫穿其中的血管構(gòu)成。兩者的關(guān)系可以比作：前者是“種子”，后者是“土壤”[1]，即腫瘤微環(huán)境（tumor microenvironment）；“種子”可以通過分泌多種細胞因子塑造周圍微環(huán)境，以使其成為適合自身需求的“土壤”，而“土壤”反過來通過誘導(dǎo)血管生成、促進免疫逃逸及孕育腫瘤干細胞等進一步促進“種子”的發(fā)生、發(fā)展、侵襲、轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)[2]。本研究通過復(fù)習(xí)相關(guān)文獻，總結(jié)出腫瘤微環(huán)境的四大特性及其對腫瘤發(fā)生發(fā)展的影響，以及乏氧特性與腫瘤血管的相互作用，進而分析腫瘤微環(huán)境正?；蔀橐环N常規(guī)的腫瘤治療策略的重要性及其可能的機制。同時，嘗試從腫瘤微環(huán)境正?；慕嵌?，運用“取象比類”的認識方式，來探討中醫(yī)藥活血化瘀法及除痰散結(jié)法在腫瘤治療中的機制。

1 腫瘤微環(huán)境的特性及其對腫瘤發(fā)生發(fā)展的影響

1.1 乏氧 乏氧（hypoxia）指的是一種特定區(qū)域內(nèi)氧氣濃度有所下降的狀態(tài)，介于常氧（normoxia）與缺氧（anoxia）之間。1955年，Thomlinson和Gray等在人類肺癌內(nèi)發(fā)現(xiàn)，瘤體內(nèi)部距離血管180 μm以外的區(qū)域中存在著大量的壞死細胞，從而推測這是由于缺氧所致[3]。1997年，Helmlinger G等[4]通過直接測定瘤體內(nèi)部血管周圍的氧氣濃度梯度，發(fā)現(xiàn)距離血管越遠（至少＞70 μm）的區(qū)域，其氧氣濃度越低。由此推斷瘤體內(nèi)部距離血管大約70～180 μm之間的區(qū)域處于乏氧，而這種形式的乏氧被稱為“慢性乏氧”或“彌散限制性乏氧”。另外，眾多研究表明瘤體內(nèi)部某些區(qū)域的血液灌注呈周期性，使得這些區(qū)域出現(xiàn)間歇性乏氧[5-7]，而這種形式的乏氧則被稱為“急性乏氧”或“灌流限制性乏氧”。

乏氧一方面通過穩(wěn)定乏氧誘導(dǎo)因子-1α（hypoxia-induced factors-1α，HIF-1α）的存在，從而持續(xù)地誘導(dǎo)腫瘤血管生成，這不僅為腫瘤的發(fā)生發(fā)展提供充足的養(yǎng)分，還為腫瘤細胞的遠處轉(zhuǎn)移提供必要的血運道路；另一方面，乏氧維持腫瘤干細胞的自我更新及增殖活性，加劇腫瘤細胞基因組的不穩(wěn)定性，造成腫瘤細胞對放療及化療的抵抗，并抑制免疫細胞的抗腫瘤作用[8-9]。

1.2 高乳酸濃度及低pH值 1924年，Warburg發(fā)現(xiàn)即使在常氧下，腫瘤細胞也偏好糖酵解為自身供能[10]，更不論在乏氧或缺氧狀態(tài)下。由于1分子葡萄糖通過糖酵解產(chǎn)生的三磷酸腺苷（ATP）對比于通過有氧呼吸產(chǎn)生的低18倍，而腫瘤細胞通過糖酵解合成的ATP可占到總量的50%[11]，因此腫瘤細胞必須快速地、大量地吸收并消耗葡萄糖方能確保充足的ATP來源，同時將隨之產(chǎn)生的乳酸運輸至細胞外，使得腫瘤微環(huán)境因高乳酸濃度而酸化，而細胞內(nèi)則保持中性或偏堿性[12]。這一現(xiàn)象被后人命名為Warburg效應(yīng)，但其出現(xiàn)的原理一直不得而知。最近的研究綜述表明，Warburg效應(yīng)之所以存在，正是因為以往一直被冠以“副產(chǎn)物”的高濃度乳酸（且強調(diào)的是乳酸根離子，而非H+），其對于腫瘤的發(fā)生發(fā)展是必不可少的[13]。腫瘤細胞上調(diào)了糖酵解相關(guān)通路[14-15]，從而使得氧氣濃度（無論常氧、乏氧抑或缺氧）對腫瘤細胞的糖代謝不再重要。此外，乏氧微環(huán)境下的腫瘤細胞通過穩(wěn)定HIF-1α的存在，可以持續(xù)地上調(diào)碳酸酐酶Ⅸ（carbonic anhydraseⅨ，CAⅨ）的表達[16]，從而催化二氧化碳和水合成碳酸。乳酸與碳酸均可水解出H+，共同降低腫瘤微環(huán)境的pH值。

腫瘤微環(huán)境中高濃度的乳酸不僅直接成為腫瘤細胞自給自足的營養(yǎng)物質(zhì)，還作為一種信號分子（稱為“l(fā)actormone”）在腫瘤組織中的細胞之間進行信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，從而誘導(dǎo)腫瘤血管生成，增強腫瘤細胞的遷移能力，促進腫瘤細胞的免疫逃逸[13]。同時，它與碳酸所致的腫瘤微環(huán)境低pH值可共同增強腫瘤細胞的侵襲能力，并降低腫瘤細胞對化療的敏感性[17-18]。

1.3 高組織間隙液壓 正常微環(huán)境的組織間隙液壓（interstitial fluid pressure，IFP）一般在 0 mmHg[19]，而腫瘤微環(huán)境的IFP則顯著升高，如宮頸癌的IFP在10～30 mmHg、皮膚黑色素瘤的IFP在39～45 mmHg，并且呈現(xiàn)出往瘤體內(nèi)部緩慢升高、往瘤體邊緣快速下降的趨勢[20]。研究表明，腫瘤脈管系統(tǒng)可以通過3種機制來造成腫瘤微環(huán)境的高IFP：（1）盡管瘤體邊緣存在著有利于腫瘤細胞淋巴轉(zhuǎn)移的功能性淋巴管，但是瘤體內(nèi)部淋巴標(biāo)志染色陽性的淋巴管結(jié)構(gòu)被證實是缺乏功能的[21-22]，從而導(dǎo)致瘤體內(nèi)部滲漏出來的血漿無法被重吸收而潴留于組織間隙中。（2）異常的腫瘤血管因管壁間隙大和缺乏基底膜而通透性升高[23]，導(dǎo)致血漿容易滲出到組織間隙中。（3）異常的腫瘤血管因形態(tài)膨大及缺乏平滑肌的支持而降低對外周動脈血流的阻力[23]，加之缺乏正常血管應(yīng)有的層次，其微動脈、微靜脈和毛細血管很難相互區(qū)分，從而使得整個瘤體的血管內(nèi)靜水壓升高[24]，導(dǎo)致血漿過多地漏出到組織間隙中。

腫瘤微環(huán)境的IFP雖然越往瘤體內(nèi)部其值越高，但升高趨勢緩慢，因此在內(nèi)部幾乎呈一致性升高，造成內(nèi)部相鄰區(qū)域之間的IFP梯度較小，從而減慢腫瘤組織間隙液體的對流速度，最終降低藥物在腫瘤組織間隙中的運輸效率[25]。另外，IFP在瘤體內(nèi)部顯著升高，而在瘤體邊緣則急劇下降[20]，導(dǎo)致這兩區(qū)域之間的IFP梯度較大，從而使得組織間隙液體從瘤體內(nèi)部滲出至瘤體邊緣，同時攜帶著抗腫瘤藥物，這不利于腫瘤治療，且可造成瘤體周圍正常組織的損傷。

1.4 高固體壓力 單靠腫瘤細胞之間的相互作用不足以形成腫瘤，它們還需從瘤體周圍正常組織甚至血液循環(huán)中招募并刺激間質(zhì)細胞的增殖與分化，而后者局部浸潤后通過多種信號轉(zhuǎn)導(dǎo)反過來促進前者的存活和增殖[2]。例如，腫瘤細胞分泌的血小板衍生生長因子（platelet-derived growth factor，PDGF）和 轉(zhuǎn) 化 生 長 因 子 β（transforming growth factor-β，TGF-β）可以招募成纖維細胞并刺激其增殖、分化及活化[26-27]，后者則通過分泌血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）和間質(zhì)衍生因子 1（stroma-derived factor-1，SDF-1）誘導(dǎo)血管生成[28]，從而為前者的多種生物學(xué)行為提供養(yǎng)分支持，兩者相互作用、相互促進而造成惡性循環(huán)。正是由于這種惡性循環(huán)，持續(xù)受刺激的成纖維細胞除了分泌生長因子，還會大量地合成膠原蛋白、纖維連接蛋白、蛋白聚糖和糖胺聚糖等，并分泌至細胞外，造成細胞外基質(zhì)的廣泛沉積[29-30]，從而與鑲嵌其中的細胞一同構(gòu)成腫瘤并以硬塊的形式存在。日益增多的腫瘤細胞以及間質(zhì)細胞與日益沉積的細胞外基質(zhì)一同造成腫瘤微環(huán)境中固體壓力的日益升高[31]。

高固體壓力一方面會擠壓瘤體內(nèi)部血管，降低血液流速，造成局部區(qū)域灌注減少，進而加劇乏氧；另一方面也會壓迫瘤體內(nèi)部淋巴管，加重其重吸收功能的缺失，導(dǎo)致組織間隙液體的進一步潴留，從而促進IFP的升高[32]。另外，高固體壓力的形成反過來會壓縮具有顯著黏性和彈性的細胞外基質(zhì)，使其成為一個致密、曲折的網(wǎng)絡(luò)，并且越靠近瘤體中心，其密度越大[33-34]，越容易妨礙藥物在腫瘤組織間隙中的運輸。最后，高固體壓力與高IFP共同構(gòu)成腫瘤微環(huán)境中的高應(yīng)力，通過擠壓腫瘤細胞和間質(zhì)細胞，改變它們的表觀遺傳，增強腫瘤細胞的侵襲表型，也影響間質(zhì)細胞的功能[35-37]。

2 乏氧特性與腫瘤血管的相互作用

倘若沒有獨立的血供，單純靠從周圍正常組織彌散過來的氧氣和其他養(yǎng)分，腫瘤的體積將很難超過1 mm3；因腫瘤體積一旦達到1 mm3后，瘤體內(nèi)部就會出現(xiàn)彌散限制性乏氧和養(yǎng)分缺乏，妨礙了腫瘤的進一步增大[38]。然而，正是因為乏氧的存在，通過穩(wěn)定HIF-1α的存在來刺激腫瘤細胞和成纖維細胞持續(xù)地旁分泌VEGF、PDGF和SDF-1等，打破了促血管和抗血管生成因子之間的平衡，從而打開了“血管生成開關(guān)”（angiogenic switch），腫瘤因而擁有了獨自的血管供養(yǎng)，體積得以越長越大，但同時腫瘤微環(huán)境的乏氧特性也因而越發(fā)明顯[39]。這主要與腫瘤血管在結(jié)構(gòu)上和功能上均與正常血管有著很大的差異有關(guān)[23]。具體而言，因為腫瘤血管形態(tài)擴張，部分呈囊腔狀，行走彎曲，分布不均，分支過多且不規(guī)則，分支之間連接紊亂，加之高固體壓力的擠壓效應(yīng)，故導(dǎo)致瘤體內(nèi)部出現(xiàn)機械性血運受阻，血流緩慢甚至閉塞，以及血液灌注表現(xiàn)為時空異質(zhì)性。又因為腫瘤血管管壁的內(nèi)皮細胞形態(tài)畸形且相互連接間隙過大、基底膜厚薄不一及周細胞分布松散甚至缺如，故可致腫瘤血管自身的通透性升高。正是腫瘤血管的高通透性，使得腫瘤微環(huán)境的高IFP特性與腫瘤血管內(nèi)的高靜水壓之間可以形成透壁傳輸作用，從而直接導(dǎo)致瘤體內(nèi)部的血流停滯（這不同于機械性血運受阻）[40]。

簡而言之，乏氧誘導(dǎo)異常促進了腫瘤血管的生成，反過來，異常的腫瘤血管造成機械性血運受阻，血流緩慢甚至閉塞，血液灌注的時空異質(zhì)性以及血流停滯，加劇了彌散限制性和灌注限制性乏氧。二者相互影響、相互作用，形成惡性循環(huán)。

3 腫瘤微環(huán)境正?；默F(xiàn)代治療策略及其機制

根據(jù)前述可知，腫瘤微環(huán)境的四大特性不僅從多個環(huán)節(jié)促進了腫瘤的發(fā)生發(fā)展，而且降低了多種腫瘤治療方法的療效。因此，腫瘤微環(huán)境正?；瘧?yīng)成為一種常規(guī)的腫瘤治療策略。腫瘤微環(huán)境正?；粌H可以阻斷腫瘤發(fā)生發(fā)展過程中的多個核心環(huán)節(jié)，而且可以通過促進藥物的運輸及減弱對放療及化療的抗性從而提高現(xiàn)有腫瘤治療方法的療效。腫瘤微環(huán)境四大特性的形成主要由于腫瘤血管的異常、細胞外基質(zhì)的廣泛沉積以及腫瘤細胞與間質(zhì)細胞的日益增多，因而腫瘤微環(huán)境正?；膶崿F(xiàn)可以通過腫瘤血管正?；?、減少細胞外基質(zhì)以及瘤體內(nèi)部細胞數(shù)量。腫瘤微環(huán)境正?；默F(xiàn)代治療策略及機制見圖1。

3.1 腫瘤血管正?；?1971年，F(xiàn)olkman J提出了封閉腫瘤的血管生成過程可阻止腫瘤生長及轉(zhuǎn)移的假設(shè)[41]，隨之研發(fā)出來的抗腫瘤血管生成藥物的治療目的是通過抑制腫瘤的血管新生以及摧毀已存在的腫瘤血管，導(dǎo)致腫瘤處于無血管供養(yǎng)的狀態(tài)，最終實現(xiàn)“餓死”腫瘤細胞。直至2004年，美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）才正式批準(zhǔn)第1個抗腫瘤血管生成藥物，即能特異性中和VEGF的貝伐珠單抗，可應(yīng)用于轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌患者，但必須聯(lián)合以5-氟尿嘧啶為基礎(chǔ)的化療方案才能為患者帶來生存獲益[42]。由此也引出了一個悖論：以減少腫瘤血管數(shù)量為初衷的抗腫瘤血管生成藥物在單獨應(yīng)用時療效不甚明顯[43]，但聯(lián)合化療時則能增強它們原有的療效[42，44]。對此，Jain R K提出了“腫瘤血管正?；钡募僭O(shè)，即適當(dāng)?shù)貞?yīng)用抗腫瘤血管生成藥物，重新在促血管和抗血管生成因子之間建立平衡，從而“修剪掉”未成熟的新生血管并保留結(jié)構(gòu)較為成熟的血管，實現(xiàn)在特定的時間窗內(nèi)改善腫瘤血管的運輸功能[39，45-46]，最終提高抗腫瘤藥物在瘤體內(nèi)部的濃度。同時，腫瘤血管正常化還能提高氧氣濃度、降低乳酸和碳酸濃度以及IFP。

值得注意的是，腫瘤血管的異常不僅是因為血管自身結(jié)構(gòu)（包括形態(tài)、分支、分布、管壁）的異常，還因為受到高固體壓力的擠壓。由于那些得以保留下來的且結(jié)構(gòu)較成熟的腫瘤血管仍會受到高固體壓力的擠壓[32]，故真正意義上的腫瘤血管正?；x不開降低固體壓力[47]。

3.2 減少細胞外基質(zhì)以及瘤體內(nèi)部細胞數(shù)量 1項回顧性臨床研究發(fā)現(xiàn)，相對于吉西他濱單藥化療，聯(lián)合使用吉西他濱和腎素—血管緊張素系統(tǒng)拮抗劑，可使晚期胰腺導(dǎo)管腺癌患者的總生存期延長大約6個月[48]。隨后的動物實驗證實，TGF-β是促進成纖維細胞合成膠原蛋白的關(guān)鍵因子之一，而氯沙坦不僅可以抑制TGF-β的活性從而減少膠原蛋白的合成，還可促進膠原蛋白的降解，最終有利于納米分子藥物進入瘤體內(nèi)部[49]。又因為細胞外基質(zhì)的廣泛沉積以及腫瘤細胞與間質(zhì)細胞的日益增多形成了腫瘤微環(huán)境的高固體壓力，故要降低固體壓力，除了應(yīng)用諸如氯沙坦的藥物以減少細胞外基質(zhì)外，還可以通過現(xiàn)有的腫瘤治療方法來減少瘤體內(nèi)部細胞數(shù)量。固體壓力的下降不僅提高了藥物在腫瘤組織間隙的運輸效率，而且可減輕對腫瘤血管的擠壓效應(yīng)，從而有利于腫瘤血管正?；?。

圖1 腫瘤微環(huán)境正?；默F(xiàn)代治療策略及機制Figure 1 Modern therapeutic strategy and mechanism for the normalization of tumor microenvironment

4 從腫瘤微環(huán)境正?；接懼嗅t(yī)藥治療腫瘤的療法

作為療效確切且相對低價的療法，中醫(yī)藥在我國腫瘤治療中占有重要的地位。眾多藥理實驗及臨床研究表明，無論是單一的中藥提取物，還是辨證論治指導(dǎo)下的中藥復(fù)方，均具有間接增效減毒或直接控制腫瘤的作用。因此，中西醫(yī)結(jié)合治療腫瘤已被我國臨床實踐普遍采用。盡管某些中藥單體確實具有令人信服的抗擊腫瘤細胞作用，但是中醫(yī)藥治療腫瘤的基本治法的機制仍未得到明確闡釋。

中醫(yī)認為，腫瘤的基本病機是本虛標(biāo)實，其形成的主要病機為“毒聚、瘀滯、痰凝”，即腫瘤是在人體臟腑失調(diào)、精氣虧虛的狀態(tài)下，由于熱毒內(nèi)蘊、氣滯血瘀及痰濕凝聚而形成，因此其基本治法不離扶正培本、清熱解毒、活血化瘀及除痰散結(jié)。研究提示中醫(yī)藥在腫瘤治療中的關(guān)鍵靶點可能在腫瘤微環(huán)境[50-52]。本研究以活血化瘀法及除痰散結(jié)法為例，通過“取象比類”的認識方式，首先將腫瘤常見的血瘀證和痰證與腫瘤微環(huán)境建立聯(lián)系，探討活血化瘀法及除痰散結(jié)法在腫瘤治療中的腫瘤微環(huán)境正?；臋C制。

4.1 活血化瘀法在腫瘤治療中的機制 《圣濟總錄》提出：“瘤之為義，留滯而不去也，氣血流行不失其常，則形體和平，無或余贅，及郁結(jié)壅塞，則乘虛投隙，瘤所以生”；《血證論》曰：“瘀血在經(jīng)絡(luò)臟腑之間，則結(jié)為癥瘕，瘕者或聚或散，氣為血滯，則聚而成形”。由此可知腫瘤具有血瘀證的屬性。而瘀血的產(chǎn)生主要是由于血液不循常道，或停滯不行，或離經(jīng)叛道所致[53]。通過“取象比類”，可認為瘀血產(chǎn)生的3種形式分別可比喻為前文提及的3種情形，即血液在結(jié)構(gòu)異常的腫瘤血管中循行、血液因透壁傳輸作用而在腫瘤血管中淤滯、血液因腫瘤血管的高通透性而滲漏至腫瘤組織間隙?，F(xiàn)代藥理實驗證明，活血化瘀方藥具有多種積極的直接抗腫瘤細胞作用，并被證實具有保護血管內(nèi)皮細胞、減少腫瘤血管異常生成以及誘導(dǎo)腫瘤良性血管生成等作用[54-57]。基于腫瘤微環(huán)境正?；呗?，活血化瘀法應(yīng)用于腫瘤的治療是由于腫瘤具有血瘀證屬性，活血化瘀方藥的藥理作用可闡明活血化瘀法在腫瘤治療中的促使腫瘤血管正?；饔玫臋C制?；钛龇ㄔ谀[瘤治療中的機制的闡釋如圖2所示。

圖2 活血化瘀法在腫瘤治療中的機制Figure 2 The modern mechanism of blood-activating and stasis-removing therapy for the treatment of tumor

4.2 除痰散結(jié)法在腫瘤治療中的機制 腫瘤在局部呈現(xiàn)為有形可征、堅硬不移的腫塊，且在疾病進程中不可避免地出現(xiàn)全身廣泛轉(zhuǎn)移，這非常符合中醫(yī)學(xué)的痰的黏滯卻又流動的特性[58]，故中醫(yī)認為腫瘤具有痰證的屬性。正如《瘍科心得集》提出：“癌瘤者，非陰陽正氣所結(jié)腫，乃五臟瘀血，濁氣痰滯而成”；《丹溪心法》曰：“凡人身上中下有塊者，多是痰”、“痰之為物，隨氣升降，無處不到”。因而除痰散結(jié)法也是腫瘤的基本治法之一[59]。目前不僅有理論研究論證了痰證與腫瘤細胞和腫瘤間質(zhì)之間的物質(zhì)代謝失調(diào)具有相關(guān)性，而且有學(xué)者認為對痰證的研究集中于細胞外基質(zhì)有望解釋其本質(zhì)[60-61]，臨床研究也證實了黏附蛋白在腫瘤患者中表達升高，而治以除痰散結(jié)法后則有所降低[62]。同時，基礎(chǔ)研究也證明了除痰散結(jié)方藥不僅可下調(diào)腫瘤組織中多種異質(zhì)性黏附蛋白的表達[63]，抑制腫瘤間質(zhì)中成纖維細胞的活性，從而抑制細胞外基質(zhì)的合成[64]，還能夠降低病灶中促纖維化因子的釋放[65]等?；凇叭∠蟊阮悺保烧J為腫瘤的痰證屬性所具有的黏滯與流動特性，可分別比喻為腫瘤間質(zhì)中細胞外基質(zhì)具有顯著的黏性和彈性以及參與形成高固體壓力而促進腫瘤細胞的侵襲表型。由此得出，除痰散結(jié)法可以應(yīng)用于腫瘤的治療是由于腫瘤的痰證屬性，除痰散結(jié)法在腫瘤治療中的機制可解釋為減少細胞外基質(zhì)。除痰散結(jié)法在腫瘤治療中的機制的闡釋如圖3所示。

圖3 除痰散結(jié)法在腫瘤治療中的機制Figure 3 The modern mechanism of phlegm-removing and mass-dissipating therapy for the treatment of tumor

綜上，腫瘤微環(huán)境之所以能夠作為腫瘤細胞賴以存活、生長及增殖的環(huán)境，其四大特性“功不可沒”，而其特性的形成主要與異常的腫瘤血管與廣泛沉積的細胞外基質(zhì)有關(guān)。因此，有必要將促進腫瘤微環(huán)境正?；鳛橐环N常規(guī)的腫瘤治療策略，以指導(dǎo)腫瘤血管正?；c減少細胞外基質(zhì)等具體治療方法的施行。如此方可有效地阻斷腫瘤微環(huán)境與腫瘤細胞之間的相互作用，且能與現(xiàn)有的腫瘤治療方法產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)。結(jié)合中醫(yī)藥治療疾病所秉承的整體觀念，以及其治療腫瘤的獨特療效，認為其療效機制的關(guān)鍵靶點可能是腫瘤微環(huán)境，而非局限于腫瘤細胞；活血化瘀法及除痰散結(jié)法治療腫瘤的機制可能與促進腫瘤血管正?；皽p少細胞外基質(zhì)有關(guān)，從而實現(xiàn)腫瘤微環(huán)境正?；?/p>