基于肺癌干细胞理论探讨中医药在肺癌治疗中的应用

尹悦，李慧杰，李秀荣*，吴超(.山东中医药大学，山东 济南 5004；.山东中医药大学附属医院，山东 济南 5004)

肿瘤干细胞是肿瘤中一种具有自我更新能力，并能产生异质性的细胞群，其在肿瘤的存活、增殖、转移过程中发挥着至关重要的作用。目前，肺癌的发病率及死亡率均位居首位，防治形势十分严峻，而肿瘤干细胞理论形成与发展为肺癌治疗提供了新的方向和思路。中医因其整体观点和个体化诊疗，中药因其多靶点治疗及低毒反应，在肺癌治疗中具有独到的优势。以下就肺癌干细胞在肺癌中的作用机制及中药防治研究做一探讨。

1 肿瘤干细胞理论

一百多年前，有病理学家提出肿瘤组织中可能存在某些与胚胎组织在增殖分化方面有相似之处的细胞，即组织干细胞[1]。20世纪70年代，有学者首次提出肿瘤干细胞的假说，他们发现只有肺癌等极少数肿瘤细胞能在体外培养中产生克隆[2]。2001年，肿瘤干细胞的概念被正式提出，它是肿瘤组织中的一小部分可以形成新肿瘤的细胞，具有自我更新能力、高致瘤率、耐药性的特点，其余的大部分细胞则很快死亡[3]。简而言之，肿瘤细胞的形成生长由肿瘤干细胞的无限增殖和自我更新能力维系，肿瘤细胞的转移运动则与其迁徙能力密切相关。

2 肺癌干细胞在肺癌中的作用机制

肺癌干细胞在肺癌进展中发挥着重要作用，其可能的主要作用机制分为以下几点。

2.1 肿瘤微环境

肿瘤微环境是指肿瘤的发生发展与肿瘤细胞所处的内外环境息息相关，它维持着干细胞的功能和状态，又影响其分化、更新、凋亡及转移。肿瘤微环境不仅与肿瘤细胞自身的(胞核和胞质)内在环境有关，也包含肿瘤所在组织的结构、功能和代谢。人们慢慢发现，肿瘤微环境与肿瘤干细胞进行着复杂的对话：正常细胞与其周围的环境保持着动态平衡，共同维系着细胞的特性与活动。而肿瘤细胞则打破了这种平衡，在其周围分泌相关因子，通过促进新血管生成、炎症反应与免疫抑制等方式，促使形成一个适合播散肿瘤细胞的微环境，诱导肿瘤干细胞转移[4]。有学者发现微环境中的相关因子、新血管生成等因素会促进正常细胞和普通肺癌细胞转变为肺癌干细胞，因此改变肿瘤微环境将成为肿瘤治疗中一个新的研究点[5]。

2.2 肿瘤血管生成

肿瘤血管为肿瘤的生长与迁徙提供营养支持和特殊通道，二者相互依赖，相辅相成。肿瘤细胞在缺氧时会减缓生长，而此时肿瘤干细胞高表达血管生成因子，作用于内皮细胞，直接参与肿瘤血管的新生和肿瘤微循环，从而推动肿瘤转移生长[6-7]。有体外实验表明将肺癌干细胞与内皮细胞共同培养能明显促进内皮细胞的形成、发展、运动与侵袭[8]。近年来VEGF抑制剂贝伐单抗在临床上大量使用并被证明有效，这是一种破坏CSC促血管生成作用的药物，也间接地表明肺癌干细胞可通过促血管生成加速肺癌转移[9]。

2.3 信号转导通路

多种信号转导通路的异常调控，干预着肿瘤干细胞的自我更新与增殖分化，与肺癌干细胞联系密切的信号通路主要有Wnt通路、Hedgehog通路及Notch通路等[10]。当Wnt信号被异常激活时，β-catenin大量表达，累积的β-catenin转移至细胞核中，肺癌干细胞的增殖、转移能力显著提高。Hedgehog通路在正常人体组织中处于安静状态，当其被激活时，可增强肺癌干细胞的克隆形成能力[11]。Notch通路通过细胞间的相互作用保持着肺癌干细胞的活性，实验表明抑制Notch信号可诱发正常细胞的死亡和肺癌细胞的生长[12]。

2.4 上皮间充质转化

上皮细胞-间充质转化(EMT)是指上皮细胞转化为具有间质表型细胞的一种过程。发生EMT的上皮细胞失去了与基底膜的粘附性，从而获得了较强的运动侵袭、抗凋亡以及自我更新的能力。有学者在肺原位移植瘤裸鼠的外周血中分离出EMT细胞并进行了体外培养，实验证明EMT细胞具有较高的增殖、转移能力，以及对某些化疗药的强耐药性[13]。这些特性与肿瘤干细胞极其相似。同时，有研究表明肿瘤干细胞对一些EMT相关标志物呈现高表达状态。若肺癌干细胞的相关基因FOXF1过度表达，可能发生细胞EMT，同时波形蛋白vimentin的升高和黏附分子E-cad 的降低会提高其迁移侵袭能力[14]。Koren等在研究中证实EMT可开启肺癌干细胞的转化过程并维持其特有的性质，促进肺癌细胞的增殖转移，也指出EMT是肺癌形成与进展的内在因素[15]。以上结果均强调了EMT与肺癌干细胞存在着密切的关联，EMT在肺癌的发生发展中扮演着重要的角色。

2.5 转录因子

转录因子在各类干细胞的分化过程中具有至关重要的调节作用。Takahashi和Yamanaka利用OCT-4、SOX2、KLF4和C-MYC这四个转录因子成功地将体细胞重组为诱导多功能干细胞[16]。一些研究显示，这些转录因子与肺癌等恶性肿瘤有着密切的联系，与干细胞相关的转录因子可能影响着肿瘤的生存时间和预后性[17]。Chen等通过实验发现，OCT-4在非小细胞肺癌中经常有不恰当的表达，同时能干预肺癌干细胞的自我更新和修复，由此可以推测，OCT-4在肺癌干细胞保持其特异性和耐药性的过程中扮演着重要角色[18]。有学者通过实验指出，若抑制OCT-4的表达，可以促使肺癌干细胞发生凋亡，为肺癌干细胞的治疗提供了新的思路[19]。

3 中医药对肺癌干细胞的作用

中医在治疗肺癌的过程中具有独到的思维和优势，而中药具有较低的副作用，这些特点使中医药在联合手术、放化疗治疗及提高生活质量等方面均扮演了重要的角色。

3.1 肺癌干细胞中医理论基础

精气是宇宙万物的本原，《荀子》述：“列星随旋，明暗递炤……而见其功，夫是之谓神”；精气也是构成人体的基本物质，是维持生命活动的源泉，是促进生长发育的原动力。《素问》云：“夫精者，身之本也。”干细胞具有精气的特征和性质，可将其归入中医先天之精的范畴，是精气在细胞层次上的表现形式[20-21]。

3.2 中医辨证论治

中医古代文献对肺癌的病因病机、预防治疗、临床症状等均有相关记载。《难经》有云：“肺之积名曰息贲……喘咳，发肺壅。”论述了肺癌的发生发展。《素问》有云：“大骨枯槁，大肉陷下……十月之内死。”所述表现与肺癌晚期的消瘦、乏力、憋喘等极其相似，并指明其预后不良的结果，对现代的诊疗及研究仍有重要的价值。

肺癌多是由正气内虚，外感邪毒，再加上情志不畅、饮食不节、劳逸失调、先天不足等因素所致。致病初期邪实壅盛而正虚并不显著，故多见血瘀、气滞、痰湿、热毒等实证，治法以行气活血、健脾燥湿、清热解毒为主，故可施以理气活血、消肿散结的中药或复方。随着肿瘤的发展，疾病会更多的消耗人体正气，进而出现气血亏虚、阴阳两虚等病机变化，故多以益气补血、温阳益精为主要治法。临床与实验表明，益气扶正、解毒散结的方药对抵抗肺癌的复发转移有良好的疗效，对肺癌干细胞的作用在理论上具有有效性，未来需要我们用更多的实验研究来提供临床依据。

3.3 中药抑制肺癌干细胞的研究

3.3.1 中药单体

三氧化二砷早期应用于血液系统肿瘤中，具有有效率高、毒副作用低的优势。在肺癌相关领域中，有学者研究显示，三氧化二砷可以降低Glil和其下游基因例如N-myc、GAS1的表达，破坏肿瘤血管的生成，从而抑制肺癌干细胞的增殖[22]。ABCG2是目前肿瘤界一致承认的肺癌干细胞标志物，各种实验均证明小剂量川芎对其有显著的阻滞作用，进而减缓肺癌的进展。另有研究发现小剂量川芎可能通过干扰HIF-1α和Snail转录因子的结合，阻碍细胞EMT的发生，达到抑制肺癌干细胞的转移侵袭[23]。高乌甲素是由高乌头中分离出的生物碱，可诱导A549细胞凋亡；有研究表明，高乌甲素与一种或多种化疗药物联合使用，有协同促进其凋亡的作用：例如与奥沙利铂联合，可通过协同抑制Cyclin基因表达，增强奥沙利铂G0/G1期阻滞作用，进而导致肿瘤干细胞的凋亡[24]。有研究显示莱菔硫烷可通过抑制β-catenin的蛋白表达，从而下调 Wnt 通路，抑制肺CSCs增殖[25]；柴胡皂苷-D能抑制β-catenin的表达及核内的积累，下调磷酸化Gsk-3β，下调Wnt通路，从而抑制前列腺CSCs增殖[26]；大蒜中的阿藿烯能抑制多形性胶质母细胞瘤CSCs，主要是通过降低Wnt通路中 Cyclin D1、TCF、LEF mRNA 水平和减少 β-catenin 基因和蛋白水平实现的[27]。

3.3.2 中药复方

肺岩宁具有益气扶正，解毒散结的作用，能够稳定肺癌病灶，抑制远处转移，提高生存质量，减轻化疗引起的白细胞下降等副反应。有研究表明，该方通过干预细胞周期，影响Wnt信号通路的机制，进而抵抗肺癌干细胞增殖、并诱导其凋亡[28-29]。西黄丸是常用的抗肿瘤复方，能够清热解毒，消肿散结。研究发现西黄丸可阻止肺癌干细胞的细胞周期，阻碍Wnt通路的不恰当激活，减缓肺癌细胞的生长，其机制可能与抑制Wnt通路中关键蛋白Cyclin D1和β-catenin的表达有关，从而禁止其发展为肺癌细胞[30]。

3.3.3 中成药

金复康口服液是治疗肺癌的专用药，能够调节Th1/Th2细胞因子，增强杀伤性T细胞功能，提高机体免疫功能，抑制细胞周期和逆转耐药[31-32]。有研究发现，该药可在一定程度上抑制肺癌Sca-1+干细胞在体外的增殖，并诱导其发生凋亡[33]。乌三颗粒能够益气养阴，软坚散结。实验表明，乌三颗粒在体外对人巨细胞肺癌、人肝细胞癌、人肺腺癌三种细胞株的核酸合成均有明显抑制作用，又能减缓肿瘤干细胞的生长。因此，有学者认为肿瘤细胞核酸合成的减少和肿瘤干细胞增殖受抑制是乌三颗粒抗肿瘤的机理之一[34]。

4 小结

无论是在肺癌术前、术后的辅助治疗，抗复发转移还是改善患者生活质量等方面，中医药的作用均显而易见。目前国内外肿瘤界都逐渐认识到恶性肿瘤并不是一个局部性疾病，肺癌干细胞功能的调节是一个复杂的网络调节系统，传统的单一靶点治疗很难起到有效持久的作用。同时，人们不再单纯的把延长生存期作为癌症治疗的唯一标准，而是越来越注重生存质量的提高[35]。中医药的整体防治观念、辨证论治体系,以及多靶点、多途径的作用机制,在控制肿瘤术后复发转移、提高生存质量等方面具有明显优势,并得到医学界的重视及肯定[36]。但目前对肺癌干细胞的研究仍处于不成熟的探索时期，在肿瘤的诊疗过程中还存在一些无法解决的问题。现阶段对肺癌干细胞标记物的研究是在参考其他干细胞的基础上进行的，肺癌干细胞仍缺少准确且特异的标记物[37-39]。同时，中医药对肿瘤干细胞的物质基础研究还不够深入，抗肿瘤作用机制尚不清楚，也缺乏客观规范的临床疗效评价标准。这些都直接影响到对肿瘤干细胞的针对性治疗。因此对有关方面深入研究，进而开发出针对肿瘤干细胞治疗的新型抗肿瘤药物，具有良好的前景，一定会成为肺癌治疗研究的新热点。

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