基于阴阳理论探讨铁死亡对食管癌的影响*

韩冰,梁路瑶,贺佳文,汪世婷,卢佳萱,王瑞平

1.南京中医药大学,江苏 南京 210009; 2.山东中医药大学,山东 烟台 264001; 3.南京中医药大学附属医院,江苏 南京 210009

食管癌是全球癌症第六大死亡病因。从既往数据来看,每年约有480 000新诊断病例,约半数食管癌患者失去手术机会或远处转移,这也导致每年约有400 000例患者死亡[1]。癌前状态或早期病变患者一般采用内镜下治疗,中晚期食管癌患者一般采用多学科综合治疗,如手术、放疗、化疗、免疫、靶向等联合治疗[2]。接受内镜下黏膜切除术的患者5年生存率为97%～98%[3],中晚期患者经多学科综合治疗后总体的五年生存率约10%,术后5年生存率为15%～40%[4]。减少食管癌的发生率、延缓食管癌的进展是当前面临的难题。

铁死亡是一种以氧化损伤为特征的细胞死亡方式,其过程是在多系统、多代谢、多基因共同控制下发生的,主要与铁代谢、脂质代谢、谷氨酸代谢等失调密切相关。有研究发现,针对铁死亡抑制因子的靶向药物与经典抗癌药物联合使用可以促进癌细胞铁死亡,同时也发现铁死亡的相关基因能预测食管癌预后[5-6]。因此,分析铁死亡在食管癌中的发生发展机制可以更好地为临床治疗食管癌提供新靶点和治疗方向。

《素问·阴阳应象大论》载:“阴阳者,天地之道也,万物之纲纪,变化之父母,生杀之本始,神明之府也。治病必求于本。”明确指出,医治疾病不外乎阴阳二者。有学者认为,食管癌的基本病机以气阴两虚为主,久病伤及脾肾之阳[7]。也有学者将食管癌的吞咽困难与阴阳相结合,认为食管癌的本质是阴邪成形,吞咽困难为阳气不推[8]。铁死亡具有双向调节作用,包括正负双向作用。负向作用:癌细胞对Fe2+的代谢需求强于正常细胞,体内Fe2+积累有利于营养癌细胞,且Fe2+的积累促进铁死亡,铁死亡在肿瘤微环境中引起免疫抑制而促进肿瘤生长;正向作用:诱导铁死亡可以诱导细胞死亡,包括肿瘤细胞,对肿瘤生长增殖起到抑制作用。这与中医阴阳特征有异曲同工之妙[9]。目前,铁死亡与食管癌的关系的相关报道较少,限制了中医药从铁死亡防治食管癌的应用。因此,本文试从中医阴阳理论探讨铁死亡对食管癌的影响,阐释中医药通过干预铁死亡论治食管癌的科学内涵,以期为临床防治食管癌提供新思路和新方向。

1 中医阴阳理论

阴阳思想属于哲学范畴,最早体现于商末周初成书的《周易》中,其卦象符号及卦象符号的变化就是阴阳观念的表达,从先秦至春秋战国时期,人们逐渐认识到阴阳相互作用对万事万物的发生发展有重要意义[10]。《素问·阴阳离合论》云:“阴阳之变,其在人者,亦数之可数。”明确指出人类生命活动的基本规律离不开阴阳。《素问·阴阳应象大论》曰:“阳化气,阴成形。”现代学者将其应用于肿瘤,认为肿瘤体阴用阳,“体阴”表现在肿瘤的病因、病位、病机等,“用阳”体现在肿瘤的转移复发[11]。

2 铁死亡

铁是一种微量元素,属于金属离子,在人体内参与合成含有血红素和铁硫的蛋白质,参与呼吸、氧化还原反应、催化、DNA合成和转录的重要辅助因子[12]。铁死亡是一种脂质过氧化驱动的氧化细胞死亡,其启动需要两个关键信号:Fe2+在体内的积累和谷胱甘肽过氧化酶4的抑制[13]。Fe2+在体内的积累主要是铁代谢紊乱和细胞内外铁积累的结果[14]。Fe2+的增多主要是通过自噬造成铁蛋白降解,释放Fe2+,促使脂质活性氧快速积累,促进脂质代谢,脂质攻击生物膜中的多不饱和脂肪酸以剥夺氢离子,使其进入过氧化状态,使得脂质变成脂质过氧化物[5],从而引起铁死亡[15-16]。谷胱甘肽过氧化酶4的抑制主要通过外在调节转运蛋白的活化途径或是内在酶途径,外在调节转运蛋白的活化途径:通过抑制胱氨酸/谷氨酸反向转运蛋白系统(cystine/glutamate antiporter system X-,system Xc-)活性抑制胱氨酸的吸收,影响谷胱甘肽的合成,引起谷胱甘肽过氧化酶4活性下降,细胞抗氧化能力下降,脂质活性氧积累;内在酶途径:铁死亡诱导剂直接作用于谷胱甘肽过氧化酶4并抑制其活性[17]。过量铁会导致组织损伤并增加患癌风险,而脂质代谢、谷胱甘肽过氧化酶4抑制、铁死亡关键调节因子参与铁死亡发生发展[18],在铁死亡干预肿瘤的治疗及预后过程中起着重要意义,因此,诱导铁死亡可以抑制肿瘤活性[19]。

3 铁死亡与食管癌

无限增殖及恶性转移是食管癌的两大特征,也是治疗中最重要的关注点。诱导肿瘤细胞死亡、防治持续增殖是食管癌亟需解决的问题。研究表明,铁死亡诱导剂可以引起肿瘤细胞死亡,避免肿瘤无限增殖,同时在铁死亡的整个代谢过程中也包含了许多基因调控点,为丰富食管癌的靶向治疗提供了新思路[5]。

3.1 脂质代谢与食管癌长链N-6PUFA的花生四烯酸是促炎脂质介质的前体[20],而脂质过氧化物作为花生四烯酸的中间体参与细胞信号转导,调节细胞增殖、迁移等[21]。肿瘤细胞的无限增殖增加了对局部的营养和氧气的需求,为了满足这一需求,肿瘤微环境中的脂质被激活,并用于肿瘤细胞和相关免疫细胞中的主要能量来源和关键调节因子[22]。研究显示,食管癌患者的肿瘤微环境中免疫细胞的功能亦与异常脂质代谢密切相关,异常脂质代谢为肿瘤的快速增长提供营养物质和能量,与脂质过氧化密切相关,而脂质过氧化驱动铁死亡的发生[23-24]。由此可以推测,铁死亡参与食管癌的发生发展。

3.2 谷胱甘肽过氧化酶4的抑制与食管癌谷胱甘肽过氧化酶4是唯一能够减少生物膜内脂质氢过氧化物的酶,当谷胱甘肽过氧化酶4受到抑制,容易催化铁死亡。system Xc-是由溶质载体家族7成员11(SLC7A11)和溶质载体家族3成员2(SLC3A2)两个亚基组成的异二聚体,是一种氨基酸转运蛋白,存在于磷脂双层中,是重要的抗氧化系统的一部分,胱氨酸、谷氨酸通过system Xc-以11的比例交换进出细胞[25]。胱氨酸在细胞中还原成半胱氨酸参与谷胱甘肽的合成,谷胱甘肽是由谷氨酸、半胱氨酸、甘氨酸组成的三肽还原剂,是谷胱甘肽过氧化酶4完成正常功能的辅助因子[26]。食管癌干细胞是促使癌细胞无限增殖、转移的关键。研究发现,食管癌干细胞依赖于谷胱甘肽过氧化酶4存活,当谷胱甘肽过氧化酶4受到抑制导致体外持续细胞铁死亡,而在体内可以防治肿瘤复发[27]。因此,上调谷胱甘肽过氧化酶4和system Xc-能保护食管食管癌干细胞免受铁死亡,从而防治肿瘤复发转移[28]。

3.3 铁死亡关键调节因子与食管癌肿瘤抑制因子P53是一种转录因子,通过诱导细胞周期停滞、衰老、细胞凋亡在肿瘤生长、增殖中发挥抑制作用。在多数消化道肿瘤(包括食管癌)患者中发现P53发生突变,目前,突变的P53免疫组织化学蛋白的表达多被用来评估食管癌的预后[29]。一方面,P53通过抑制SLC7A11的表达使得谷胱甘肽生成减少,抑制谷胱甘肽过氧化酶4,增强铁死亡;另一方面,P53可以下调细胞中ROS的产生,防止氧化应激的诱导造成DNA的损伤或死亡,抑制铁死亡的发生[30-32]。有研究发现,P53不仅可以下调细胞中ROS的产生,也会促进中度氧化损伤的存活和修复,有可能通过铁死亡促进癌细胞的消除[33]。

4 中医阴阳理论下的铁死亡对食管癌的影响

食管癌发病与饮食习惯密切相关,症状多见吞咽受阻,饮食难下,日久脾胃无物运化,精微不能运达周身,病久及肾,脾肾阳亏,气化无权。《古今医统大全》论述噎膈:“脾胃阳大衰者,脉沉细而寒。”指出食管癌与脾阳亏虚密切相关[34]。“扶正重在益气养阴,润滑食管”,认为食管癌的发病主要是以气阴两虚、食管干枯为主,治疗时应重视滋养阴津[7]。万物皆可分阴阳,运动、外向、上升、兴奋等属阳,静止、内守、下降、抑制等属阴。结合铁死亡在人体中形成的特性,将活性氧(阳)、脂质代谢(阳)、谷胱甘肽过氧化酶4(阴)、P53(阴)等从阴阳角度论述。

4.1 阴阳对立制约诠释铁死亡与食管癌阴阳对立制约指阴阳双方在整体中相互斗争、排斥、制约,是阴阳理论最基本的规律。《类经附翼》提出:“动极者镇之以静,阴亢者胜之以阳。”明确指出阴阳是相互对立制约的关系。活性氧、谷胱甘肽过氧化酶4是铁死亡形成过程中的关键因素,活性氧(阳)攻击生物膜中的多不饱和脂肪酸(PUFA)以剥夺氢离子,使其进入过氧化状态(阳盛),而谷胱甘肽过氧化酶4(阴)是唯一能够减少生物膜内脂质氢过氧化物的酶,以抑制过氧化状态。二者在促进铁死亡的过程中相互拮抗。从二者功能来看,和阴阳对立制约有异曲同工之妙。有研究通过体外细胞培养发现,食管鳞状细胞癌干细胞中增加了Fe2+、脂质过氧化,从而引起活性氧增多、谷胱甘肽过氧化酶4减少,即活性氧对谷胱甘肽过氧化酶4是“制约太过”,谷胱甘肽过氧化酶4对活性氧是“制约不及”,最后引起铁死亡,从而导致癌细胞死亡[28,35]。

4.2 阴阳消长阐述铁死亡与食管癌阴阳消长平衡是阴阳在整体的数量或多或少的动态发生变化,是事物运动的基本形式,消长平衡形成的前提是阴阳对立制约。食管癌细胞的无限增殖(阳)是恶性肿瘤的关键特征之一。有研究发现,铁死亡(阴)不仅导致细胞死亡,也导致癌细胞死亡[28]。食管癌细胞的无限增殖是阳,铁死亡诱导肿瘤细胞死亡是阴,当铁死亡(阴长)大于食管癌细胞的无限增殖(阳消)时,可以在一定程度上对食管癌的治疗有益。《素问·阴阳应象大论》载:“阴静阳躁,阳生阴长,阳杀阴藏。”即描述了治疗疾病的本质在于调节阴阳,因此,基于阴阳理论从铁死亡论治食管癌有可能成为今后治疗的新方向。

4.3 阴阳交感互藏揭示铁死亡与食管癌阴阳交感互藏指阴阳之间相互发生作用,相互蕴含着另一方,是事物发生、发展、运动、转化的前提。铁死亡在食管癌的肿瘤微环境中引起免疫抑制而促进肿瘤生长;而诱导铁死亡既诱导细胞死亡,又诱导食管癌细胞死亡,对食管癌细胞的生长、增殖起到抑制作用。铁死亡在引起免疫抑制时属“阳”,在诱导食管癌细胞死亡时属“阴”。P53抑制食管癌细胞的生长增殖,总体属“阴”,但是在铁死亡方面,一方面,P53抑制SLC7A11的表达使得谷胱甘肽生成减少,抑制谷胱甘肽过氧化酶4增强铁死亡,促进肿瘤生长[36]属“阳”;另一方面,P53可以下调细胞中活性氧的产生,防止氧化应激的诱导造成DNA的损伤或死亡,抑制铁死亡的发生,是肿瘤抑制的关键机制属“阴”。因此,正确的平衡阴阳至关重要。

中医认为,食管癌发生发展的本质是胃无以腐熟受纳,脾无以运化升清,肝失疏泄,肾阳衰败,命门无火所致[37]。脾肾为先后天之本,一身阴阳之根,脾的运化功能依赖于肾阳之蒸化,肾精的充盛依赖于脾运化而来的水谷之精充盈。食物中的铁经十二指肠消化吸收,经肾脏排泄[38]。《灵枢·本输》载:“大肠、小肠皆属于胃。”肠道是脾胃实现腐熟升清的必要一环,脾胃功能受损,铁消化吸收障碍,进入十二指肠的Fe3+减少,还原成Fe2+随之减少,铁死亡的关键物质基础缺少,铁死亡减少。当肾阳的蒸化功能失常,阴水内聚,脾之运化功能随之受到影响,从而影响铁死亡。由此可见,从阴阳调节铁死亡论治食管癌有深远意义。

5 结语

目前,临床治疗食管癌多采取综合疗法。铁死亡与食管癌的发生、侵袭密不可分。其机制是脂质代谢、谷胱甘肽过氧化酶4的抑制、铁死亡关键调节因子直接或间接引起铁死亡从而抑制或促进肿瘤生长。因此,基于铁死亡治疗食管癌需更进一步研究。“阴平阳密,精神乃治”。阴阳理论是生存之道,治病之本。健脾益肾温阳,养胃滋阴能有效改善食管癌的症状,提高生活质量。目前,基于阴阳理论的中药干预铁死亡的机制尚未完善,还需进一步研究证实。