“上火”与肿瘤的相关性探讨

包洁 窦晓兵 徐莉 何志兴 周佳 谢冠群 范永升⋆

中医的“上火”是易感体质在辛热药食、过度劳累、精神紧张、气候变化等因素作用下，引起以头面部口、舌、牙龈、咽喉、眼、鼻等部位皮肤黏膜出现红肿热痛、溃疡为主，并可伴有全身症状的一种轻微且易反复的疾病。以牙龈与咽喉肿痛、口腔溃疡、目赤干涩等为其常见症状。一项由中国大陆和台湾地区学者共同研究并发表的文章表示，口腔溃疡与癌症密切相关，可能是特定癌症的一种前兆或危险因素，尤其是头颈部癌症［1］。哈佛大学医学院康景轩教授在《吃出健康的智慧》一文中提到：“上火”与炎症密不可分，长期处于发炎状态是许多重大疾病的重要诱因。汤钊猷院士也认为，炎症有很多促癌因素，防治慢性炎症可以起到防癌的作用。本课题组在进行“上火”的机理研究中也发现，“上火”的发病机制与肿瘤的发生有着许多相似之处，现探讨如下。

1 氧化应激增强

氧化应激是指机体在遭受各种有害刺激时，体内高活性分子如活性氧（ROS）和活性氮自由基（RNS）产生过多，体内的氧化-抗氧化平衡失调所引起的细胞和组织的生理病理反应。放射、感染性疾病和热应激等多种因素都可能导致细胞内ROS浓度的增高，从而激发细胞内氧化应激反应，对细胞产生破坏作用［2］。本课题组在研究“上火”的机理时发现，“上火”人群的活性氧自由基（O2-）、脂质过氧化产物丙二醛（MDA）较正常人群显著升高，而“上火”人群体内的抗氧化物质—超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽（GSH）含量显著下降，提示“上火”状态下体内氧化应激反应增强。

近年来，氧化应激在肿瘤发生和发展中的作用逐渐明确，氧化应激不仅诱导肿瘤细胞中DNA突变，介导原癌基因的激活或抑癌基因的失活，导致细胞异常增生而形成肿瘤［3］。SARSOUR等［4］的研究表明，还原酶锰超氧化物歧化酶（MnSOD）可作为一个代谢调控开关，在细胞增殖周期内，调节细胞内氧化还原平衡和葡萄糖消耗，而缺乏MnSOD的调节则可致细胞的异常增殖。SOD3的过度表达，可抑制小鼠异种移植乳腺癌的转移，表明增加细胞外超氧化物的表达是一种潜在的抗肿瘤方式［5］。因此，关于肿瘤的治疗，有研究者建议使用抗氧化剂在肿瘤基质中阻止线粒体的自噬，有效切断肿瘤的能量供应，从而提高肿瘤化疗的细胞毒性［6］。

2 能量代谢紊乱

能量代谢是指物质代谢过程中所伴随的能量的释放、转移、贮存和利用。作者结合气相色谱-质谱联用和液相色谱-质谱联用技术对“上火”人群进行了代谢组学研究。经多变量分析发现，与正常人群相比，“上火”人群血清代谢谱出现了显著的变化，多种氨基酸、碳水化合物、有机酸、磷脂等代谢发生紊乱。“上火”人群外周血中三磷酸腺苷（ATP）含量明显上升，三羧酸循环中间代谢物显著增加，反映了“上火”后机体能量代谢处于比较旺盛的状态。此外，“上火”人群多发生局部炎症，如溃疡、咽炎、牙龈炎等，炎症部位物质分解代谢加快，组织耗氧量增加，同时局部出现微循环障碍，影响氧供应，引起无氧呼吸增强，释放的乳酸未能及时被清除，发生堆积，导致血中乳酸等出现上调。代谢组学研究表明“上火”后血清代谢谱发生了特异性改变，“上火”人群体内脂质代谢、能量代谢、氨基酸代谢等出现了异常。

乳酸脱氢酶（LDH）是糖酵解通路中的关键酶，同时也是恶性肿瘤的标志物，在丙酮酸向乳糖的转换过程中发挥重要的作用，实现肿瘤细胞的“Warburg效应”——有氧糖酵解，其标志就是糖酵解和合成代谢的增加。Ždralević等［7］的研究显示，在结肠癌细胞系中同时敲除LDH的两种亚型LDHA和LDHB，可以完全抑制细胞内LDH的活性和乳酸的产生。同时，氧化应激可通过改变代谢的关键酶、诱导代谢相关基因组改变以及激活信号通路等促进肿瘤的代谢，从而诱导肿瘤的进一步发展［8］。Rabinovitch等［9］认为，ROS可以通过抑制腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK）上游的肝激酶B1（LKB1），抑制细胞中的AMPK信号通路，促进肿瘤细胞代谢出现“Warburg effect”。氧化应激还可通过激活低氧诱导因子（HIF-1）增加葡萄糖转运体和糖酵解酶（HK2）和LDHA等促进肿瘤细胞的糖酵解。

3 miRNA表达异常

microRNA（miRNA）是一类长度在22个核苷酸左右的非编码单链RNA，可通过多元化的途径对靶基因进行调控。一个miRNA可以调控多个靶基因的表达，也可以通过形成多个miRNAs组合来精密调控某一个靶基因的表达。主要是对细胞增殖、分化、调亡、致癌、抑癌、胰岛素等内分泌激素的分泌和胆固醇代谢等诸多生物过程进行调节［10］。作者通过LC Sciences miRNA Microarray-Single基因表达谱芯片检测发现，与正常人群相比，“上火”人群中hsa-miR-150和hsa-miR-615-5p存在显著差异。

miR-150定位于人类染色体19q13.33上，其最初被发现在T淋巴细胞、单核细胞以及巨噬细胞中高表达，其表达失调与多种癌症发生、感染以及自身免疫疾病密切相关。近年来，研究发现miR-150在大肠癌、肺癌及胰腺癌等恶性肿瘤中表达异常，并通过多种分子机制促进肿瘤细胞的增殖、侵袭及转移，有望成为肿瘤精准诊断和治疗的候选分子标志物。

miR-615-5p是近年来新鉴定的与癌症发展相关的内源性微小RNA［11］。全基因组DNA甲基化序列分析发现，miR-615-5p启动子区域甲基化程度较为异常，提示其可能参与结肠癌等的发生和发展［12］。之后有报道显示，miR-615-5p表达于肝硬化和癌变的肝组织中，且过表达miR-615-5p可延缓肝细胞肝癌的发展［13］。近3年来，多种癌变组织和正常组织中miRNA组测序分析均表明，miR-615-5p在癌变组织中异常表达，可作为多种癌症发生发展的潜在生物学标记［14］。

4 肠道菌群失调

近年来，微生物学技术的发展让人们越来越关注肠道菌群对人体健康的影响。宿主健康状态下，肠道菌群处于动态平衡，益生菌通过营养、空间争夺和产生细菌素等方式压制致病菌，维持宿主健康。宿主肠道环境改变可破坏益生菌与致病菌的平衡，导致整个生态群落失衡，影响宿主健康。作者采用横断面调查研究方法，收集了129例“上火”人群的粪便样本。同时根据年龄、饮食和性别等因素，匹配收集了85例健康志愿者粪便样本。粪便中提取DNA及采用Illumina MiSeq测序检测肠道菌群的结构。比较“上火”与健康人群的肠道菌群差异，明确“上火”人群肠道菌群结构特征。结果表明，“上火”人群肠道菌群的糖代谢、脂生物合成和免疫系统疾病相关功能显著上调；甘氨酸、等氨基酸代谢、运输和分解代谢、信号转导、蛋白折叠和过氧物酶体等基础代谢相关功能下调。

肠道菌群与人类多种恶性肿瘤的发生发展有着密切的联系，多种研究均提示，肿瘤的发生常伴随着菌群的失调，主要表现为益生菌数目的减少与机会致病菌或有害菌数目的增加，而服用益生菌则可以帮助恢复肠道菌群平衡，起到抗肿瘤作用。有研究［15］提示结直肠癌患者体内乳杆菌、双歧杆菌、类杆菌数量较正常人群减少，但肠杆菌、肠球菌、梭杆菌的数量增多。无菌动物的结肠癌发生率低，给无菌动物移植失调的肠道菌群后，其结肠癌的发生率升高［16］。研究认为，乳酸菌可以改善肠炎患者的肠道菌群，调节肠道内环境，从而降低结直肠癌的发病风险［17］。动物实验中发现，给予乳酸菌可以显著降低高脂饮食者肠癌的发生。长期摄入富含乳酸菌的食物可降低结直肠癌的发生风险［18］。许多动物实验均证实了肠道菌群失调可以促进肝细胞癌进展，且益生菌的服用可以调节肠道菌群来延缓其发展。Guishuai等［19］发现：给肝癌动物模型喂食益生菌（乳杆菌、嗜热链球菌和双歧杆菌等的混合剂）后，动物血清中脂多糖（LPS）减少，肠道的慢性炎症减轻，改善了肠道微环境，进一步减缓了肝癌的进展。也有研究表明，给小鼠喂食益生菌混合物后，其肠道内普氏菌数量增加，肝癌的生长速度减缓，可能是通过减少炎症反应及肿瘤血管生成实现的［20］。

5 Th17/Treg失衡

免疫系统由多种组织器官、细胞及其分泌的细胞因子等组成复杂的网络系统，在维持机体稳态及抵抗外来病原菌侵入等方面发挥重要作用［21］。免疫细胞是发挥免疫功能的基础。Th17细胞及其产生的IL-17与自身免疫性疾病和炎症性疾病的发生密切相关［22］。Treg细胞为体内对效应性T细胞发挥免疫抑制作用的一类调节性T淋巴细胞亚群，在维持机体免疫耐受以及多种免疫性疾病的发生发展过程中起着重要的作用［23］。作者选用RayBiotech生物素标记抗体芯片检测实热“上火”和阴虚“上火”患者外周血细胞因子的差异表达。“上火”患者血清细胞因子蛋白芯片检测结果发现，阴虚“上火”人群的细胞因子与实热“上火”人群的细胞因子存在差异表达，进一步通过流式细胞术检测发现，实热“上火”组Th17细胞含量升高且差异有统计学意义，同时血清中IL-17等水平升高明显，表现出免疫亢奋的特点。而阴虚“上火”中Treg细胞含量的升高差异具有统计学意义。细胞因子芯片显示阴虚“上火”组与调节性T细胞相关的细胞因子TGFβ升高，同时IL-17R也显著降低。

大量证据表明慢性感染和炎症与肿瘤的发生密切相关。Th17细胞在肿瘤微环境中的免疫调控作用被认为可能具有重要的研究价值。已经有研究发现Th17细胞广泛存在于许多不同类型的肿瘤中，包括结肠癌［24］、胃癌［25］、宫颈癌［26］、白血病［27］等。大量研究发现Treg细胞能够抑制效应性T细胞增殖、分泌细胞因子，参与部分肿瘤的免疫逃逸，从而促进肿瘤的发生、发展。Th17细胞能分泌IL-17A、IL-21和IL-22等标志性因子刺激肿瘤血管生成和抑制肿瘤免疫，从而促进肿瘤生长。IL-17A会促进成纤维细胞和肿瘤细胞产生更多的血管内皮生长因子（VEGF）和其他促血管生成因子［28］。IL-21通过TNFα/IL-17通路介导CD8+T细胞杀伤乳腺癌［29］。IL-22通过活化肿瘤细胞的STAT3信号通路，促进肿瘤血管生成、肿瘤转移和细胞存活［30］。

“上火”在现代医学中无相应的病名，一般具有自限性，可归纳到亚健康以及某些炎症性病变范畴。研究发现，“上火”与肿瘤的发生在氧化应激、能量代谢、表观遗传、肠道菌群及炎症免疫等方面有许多相似之处。这些发现为深入研究“上火”、肿瘤各自的发生机制，“上火”与肿瘤的相关性提供借鉴。对于反复发生口腔溃疡等“上火”症状的人群，及早采取中医药干预措施，也许对于预防某些肿瘤的发生具有一定的作用。