中药调节癌相关成纤维细胞作用及机制

牟悦 田升 王世军 张亚楠

(山东中医药大学 山东省中医经典名方协同创新中心，山东 济南 250355)

恶性肿瘤的发病率及死亡率不断上升，据世界卫生组织最新报告显示，2020年约有1 930万新发癌症病例和1 000万癌症死亡病例〔1〕，因此寻求有效可行的治疗方法已刻不容缓。癌相关成纤维细胞(CAFs)是肿瘤的重要组成部分，可促进肿瘤细胞生长、侵袭、转移和诱导肿瘤血管生成，已成为癌症治疗中的一个重要靶点，因此研究CAFs的生物学特性及其在肿瘤中的作用机制具有重要意义。传统中药治疗肿瘤的历史由来已久，随着现代科技不断进步，对于抗肿瘤中药的研究日益精深，研究发现多种中药及复方可明显抑制CAFs的生长、增殖，从而抑制肿瘤侵袭和转移〔2〕。本文就近年来中药调节CAFs的作用及机制作一综述。

1 CAFs的概述及来源

CAFs是肿瘤微环境中活化的成纤维细胞，是基质中最显著的细胞类型之一，可以产生大量的细胞外基质、趋化因子、细胞因子和生长因子等，从而促进肿瘤生长、侵袭和转移。此外，CAFs具有比癌细胞更为稳定的遗传性，可降低癌症耐药发生的风险〔3,4〕，使其成为治疗癌症的一个有意义的目标〔5〕。

CAFs可从乳腺癌、肺癌、胃癌和结直肠癌等不同类型的肿瘤中分离出来。关于CAFs的来源有多种学说，但这一话题仍在争论之中。到目前为止，越来越多的研究报道了几种细胞或为CAFs的来源，如常驻于组织的成纤维细胞、骨髓间充质干细胞、上皮细胞(上皮-间质转化)和内皮细胞(内皮-间质转化)等都被认为可能是CAFs的前体。研究发现血小板源性生长因子(PDGF)或转化生长因子(TGF)-β家族成员激活局部成纤维细胞前体，使其转变为CAFs。CAFs来源于多种细胞类型，因此是异质的〔6〕。CAFs相对容易分离和培养，所以在体外得到了广泛的研究，但CAFs并不是一个同质的细胞群，它们在不同的系统中既能促进又能抑制肿瘤的生长。在肿瘤发展的早期阶段，CAFs被激活后彼此之间形成缝隙连接，从而增强肿瘤细胞之间的接触抑制，影响肿瘤细胞的分裂增殖。相反，肿瘤细胞和肿瘤细胞募集的巨噬细胞、淋巴细胞、中性粒细胞、内皮细胞、骨髓来源的细胞可通过分泌大量的细胞因子激活CAFs，促进肿瘤的生长和侵袭〔3,7〕。目前对于CAFs的研究大多集中在它促进肿瘤的生长、侵袭和转移的能力，而关于CAFs在肿瘤早期表现出的抑制作用还需要进一步探索。近年来人们越来越重视CAFs在肿瘤中的作用，以CAFs为靶点，通过改变其数量、亚型或功能，可作为一种治疗癌症的有效途径。

2 CAFs在肿瘤中的作用

2.1CAFs在胃癌中的作用 胃癌作为一种常见病，严重影响全球100多万人健康，且胃癌的死亡率一直居高不下〔8〕。Zhang等〔9〕研究发现雌激素可以刺激胃癌CAFs分泌白细胞介素(IL)-6，激活胃癌细胞中的信号传导及转录激活因子(STAT)3信号通路，从而增强胃癌细胞的增殖和侵袭能力。Xu等〔10〕研究发现源自胃癌CAFs外泌体中的miR-139可通过降低肿瘤微环境中的基质金属蛋白酶(MMP)-11来抑制胃癌的生长和转移。Pang等〔11〕研究发现CAFs可以通过分泌一种胚胎形态发生因子Nodal，促进胃癌细胞的增殖并降低对化疗药阿霉素的敏感性，而且CAFs可通过Nodal激活的Smad2/3-蛋白激酶B(Akt)信号通路而增加胃癌细胞的恶性程度，这提示CAFs/Nodal信号通路可能是胃癌患者临床治疗的新靶点。Shen等〔12〕研究发现幽门螺杆菌感染可激活Janus激酶(JAK)/STAT1信号通路，从而增加胃癌CAFs中血管细胞黏附分子(VCAM)-1的表达，且VCAM-1的水平与胃癌患者的肿瘤发展及预后不良呈正相关。此外，Wang等〔13〕研究发现miR-214通过靶向CAFs中的成纤维细胞生长因子(FGF)9和调控胃癌细胞的上皮-间质转化过程，从而抑制胃癌的进展，提示CAFs中的miRNA-214/FGF9可能成为治疗胃癌的潜在靶点。

2.2CAFs在肝癌中的作用 肝癌是最具侵袭力的肿瘤之一，长久以来缺乏有效的治疗方法。大多数肝癌发生在慢性肝损伤、肝脏炎症和纤维化的环境中，肝星状细胞和CAFs分别是肝纤维化和肝癌发生的关键因素。源自肝星状细胞的CAFs会激活肌成纤维细胞，并与癌细胞发生协同作用，从而影响肿瘤的生长和侵袭〔14〕。Zhou等〔15〕研究发现活化的CAFs可通过分泌血管生成因子来促进肝癌的发展。Moren等〔16〕研究发现肝X受体(LXR)α激动剂可阻止(TGF)-β依赖的CAFs分化，从而抑制原发性肝癌的生长。Liu等〔17〕研究发现CAFs可以产生胎盘生长因子(PLGF)，从而影响肝癌的新血管生成。

2.3CAFs在结直肠癌中的作用 Zhang等〔18〕研究发现肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)和CAFs可协同抑制自然杀伤细胞(NK)的功能，影响结肠癌进展。Zhu等〔19〕研究发现CAFs分泌的CLEC3B可能促进肿瘤的转移，敲除CAFs中的CLEC3B可明显减少结直肠癌细胞的转移，提示CAFs中的CLEC3B可能是一种潜在的治疗结直肠癌的分子。Aizawa等〔20〕研究发现CAFs释放的Wnt2蛋白增强了结直肠癌细胞的侵袭和转移，提示CAFs分泌的Wnt2蛋白在肿瘤进展中起着关键作用。Heichler等〔21〕通过分析375例人结直肠癌组织样本，检测到结直肠癌患者组的CAFs中STAT3被激活，使CAFs促进结肠癌细胞的增殖和转移，这提示STAT3在CAFs中的激活对结直肠癌的发生发展有重要意义。

2.4CAFs在肺癌中的作用 Teramoto等〔22〕研究发现在非小细胞肺癌(NSCLC)中，外源性干扰素(IFN)-γ可上调CAFs中程序性细胞死亡配体(PD-L)1 mRNA和蛋白表达，而IFN-γ的缺失则下调PD-L1 mRNA和蛋白表达，进一步研究发现与PD-L1阴性表达的NSCLC患者相比，PD-L1阳性的NSCLC患者术后无复发，且生存期显著延长，这提示在CAFs中PD-L1的表达激活了抗肿瘤免疫应答，有利于改善患者预后。Inoue等〔23〕研究发现肿瘤间质中CAFs的标志物α平滑肌肌动蛋白(SMA)的表达与肺腺癌细胞中PD-L1的表达有关，CAFs通过分泌可溶性因子增加肺腺癌细胞PD-L1的表达，提示CAFs可能通过增加肺腺癌细胞PD-L1的表达而影响肿瘤免疫。Li等〔24〕研究发现NSCLC中IL-22表达升高与患者的临床病理分期有关，CAFs产生的IL-22可通过磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)/Akt-雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信号通路促进肺癌的侵袭。Zhou等〔25〕研究发现CAFs分泌的VCAM-1可通过激活肺癌细胞的Akt和丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路，促进肺癌细胞的生长和侵袭。

2.5CAFs在乳腺癌中的作用 乳腺癌占2020年新发癌症病例总数的11.7%，严重影响女性健康〔1〕，Shu等〔26〕研究发现CAFs中C3a-C3aR信号通路可促进乳腺癌的转移，因此靶向C3aR信号通路可能是一种潜在的抗乳腺癌转移的策略。Chatterjee等〔27〕研究发现，MiR-222在乳腺癌CAFs中表达升高，而MiR-222高表达或敲除层黏连蛋白B受体(LBR)可以诱导正常成纤维细胞(NFs)出现CAFs的特性，比如增强肿瘤细胞转移、侵袭的能力，此研究结果表明CAFs中的MiR-222/LBR可成为乳腺癌治疗的靶点，可为临床治疗乳腺癌提供策略。Chen等〔28〕研究发现在乳腺癌中，CAFs通过分泌微纤维相关蛋白(MFAP)5和激活Notch1/slug信号通路，促进癌细胞侵袭和转移，结果表明这条通路可通过影响CAFs和肿瘤细胞的相互作用来阻断肿瘤进展。Catalano等〔29〕研究发现磷酸二酯酶5在乳腺癌间质中过度表达，并增强成纤维细胞的活性来刺激肿瘤发展，影响临床治疗效果，表明磷酸二酯酶5可作为评价乳腺癌患者预后的指标和潜在的治疗靶点。Eiro等〔30〕发现，MDA-MB-231细胞与肿瘤源性CAFs共培养后，可诱导肿瘤细胞中钙结合蛋白(S100A4)、TGF-β、FGF2、FGF7、PDGFA等基因表达的上调，从而促进乳腺癌细胞的侵袭和血管生成。Vu等〔31〕的研究证明定植于肺部的基质成纤维细胞可以吸收乳腺癌来源细胞外囊泡中的 miR-125b，增加CAFs标志物α-SMA表达，使NFs转化为CAFs，这有利于乳腺癌肺转移前微环境建立。Erdogan等〔32〕研究发现CAFs通过MMP、非肌肉肌球蛋白Ⅱ等修饰细胞外基质，从而促进转移前微环境形成。

3 中药对CAFs的调节作用

3.1中药单体对CAFs的调节作用 中药可调节CAFs细胞从而影响肿瘤的进展，消除有利于肿瘤细胞生存和转移的条件〔33〕。研究发现，能够调节CAFs的中药单体有黄连、肉桂、姜黄、黄芪等。

3.1.1黄连 小檗碱与黄连碱均是从传统中药黄连中提取的活性成分，其应用广泛，具有较强的抗癌和抗炎活性，已被证明能应用于某些肿瘤的治疗〔34,35〕。Huang等〔36〕研究发现小檗碱可通过调节TGF-β信号通路来抑制CAFs诱导的上皮-间充质转化并促进结肠癌细胞凋亡。Lv等〔37〕研究发现黄连碱处理的CAFs的条件培养基可减少CAFs外泌体的分泌，并显著抑制肝癌细胞活力及其侵袭能力。以上研究为黄连的研究进展提供了建议及见解，也为中药通过调节CAFs治疗癌症提供了更多的思路。

3.1.2肉桂 肉桂是樟目樟科植物的干燥树皮，具有温阳补肾的作用，其提取物肉桂醛可抑制肿瘤细胞生长〔38〕。Mei等〔39〕研究发现肉桂醛可通过干预Toll样受体(TLR)4来减轻CAFs引起的T细胞抑制，从而抑制CAFs在肿瘤微环境中的功能，这表明肉桂醛对肿瘤的治疗有潜在的帮助。Han等〔40〕研究发现肉桂醛可诱导前列腺癌中CAFs周期阻滞和凋亡，其机制可能与CAFs中线粒体膜电位的降低、CAFs内活性氧(ROS)升高等内源性途径有关，这提示肉桂醛可通过调节CAFs作为癌症治疗的潜在靶点。

3.1.3姜黄 姜黄素是从姜黄中获得的活性成分，已被证明能抑制多种肿瘤的生长。Zeng等〔41〕研究发现姜黄素可诱导前列腺癌CAFs细胞凋亡和细胞周期阻滞，其机制可能与姜黄素上调ROS表达，并通过PERK-eIF2 α-ATF4轴触发了CAFs的内质网应激有关。Ba等〔42〕研究发现姜黄素通过下调α-SMA表达并抑制促癌细胞因子的分泌，从而将CAFs表型逆转为肿瘤周围成纤维细胞的表型，此外，他们发现姜黄素在体外和体内均可阻断CAFs介导的人舌鳞癌细胞Cal27增殖，这为舌鳞状细胞癌的研究提供了基础。

3.1.4黄芪 黄芪甲苷Ⅳ是由黄芪中提取的一种活性成分。Wang等〔43〕检测了不同条件培养液对胃癌细胞多能性致癌因子Sox2和Nanog表达的影响，发现CAFs诱导胃癌细胞增殖、转移和侵袭的能力明显高于正常成纤维细胞，而黄芪甲苷Ⅳ能显著抑制CAFs的功能，从而抑制胃癌细胞的增殖、转移和侵袭，这提示黄芪甲苷Ⅳ有望成为调节肿瘤微环境的有效治疗药物。黄芪多糖是从黄芪中提取的一种活性成分，张艳辉等〔44〕研究发现黄芪多糖可抑制肿瘤坏死因子(TNF)-α、IL-6诱导的骨髓间充质干细胞向CAFs方向分化，其机制可能与黄芪多糖调控 IL-6/STA T3、TNF-α/NF-κB 信号通路有关。

3.1.5其他中药单体 李彦美等〔45〕研究发现丁香精油的主要成分丁香酚可抑制CAFs活力并诱导其凋亡，从而发挥抗肿瘤作用，其机制可能是通过P53蛋白途径和内源性凋亡途径实现的。粉防己碱是中药粉防己的主要活性成分，万海军等〔46〕研究发现粉防己碱能够抑制 CAFs，从而抑制肺腺癌细胞的侵袭转移，其机制可能与抑制NF-κB通路的活性和CAFs分泌的IL-8有关。

周晓红等〔47〕将成纤维细胞和肝癌细胞体外共培养，并用雷公藤提取物-雷公藤红素干预，发现雷公藤红素可以显著抑制成纤维细胞的活性，并能通过NOX4信号通路抑制成纤维细胞向CAFs的转化。郝钦等〔48〕使用含漏芦血清干预CAFs，发现其促进胃癌细胞增殖、迁移和侵袭的能力明显降低，且CAFs内TGF-β1和IL-6 mRNA表达量明显下调，表明漏芦可抑制CAFs分泌TGF-β1和IL-6，从而逆转其促癌作用。重楼皂苷Ⅰ是传统药物重楼的提取物，研究发现重楼皂苷Ⅰ能有效抑制CAFs的增殖，其作用呈浓度依赖性，并能通过下调CAFs中的成纤维细胞活化蛋白(FAP)、基质细胞衍生因子(SDF)-1和肝细胞生长因子(HGF) 蛋白表达影响CAFs功能〔49〕。Wang等〔50〕研究发现，赤芍的主要生物活性成分芍药苷可通过靶向microRNA-149和IL-6/STAT3/MMP信号通路来抑制CAFs，减弱肿瘤细胞的转移和侵袭能力，这提示芍药苷可作为一种潜在的抗肿瘤新型药物。

藁本内酯是当归、川芎等中药的主要成分之一，Ma等〔51〕研究发现藁本内酯通过TLR4/NF-κB途径改变了CAFs的免疫抑制功能，逆转CAFs对T细胞的抑制，并通过作用于TLR4受体促进CAFs向正常成纤维细胞的转化，这表明藁本内酯可能成为一种潜在的抗癌药物。

3.2中药复方对CAFs的调节作用 中药复方对CAFs的研究主要集中在调节CAFs细胞的数量、功能及影响其分泌相关细胞因子，从而抑制肿瘤的生长、侵袭及转移的能力。目前，对CAFs起调节作用的中药代表方有复方苦参注射液、解毒三根汤、清胰化积方等。

复方苦参注射液由苦参和白土苓等药物组成，可清热凉血、解毒止痛，临床常用于治疗癌痛和出血等症状〔52〕。周春仙等〔53〕研究发现复方苦参液可作用于CAFs从而抑制肠癌细胞的转移，进一步研究发现复方苦参液可下调CAFs中的miR-1290表达，从而减弱肠癌细胞的转移能力。

解毒三根汤可清热解毒，是治疗结肠癌的有效方〔54〕。阮善明等〔55〕研究发现解毒三根汤能明显抑制结肠癌细胞的转移能力，且解毒三根汤含药血清可明显降低CAFs上清液中TGF-β1、MMP9表达及α-SMA、TGF-β1 mRNA表达，进一步研究发现解毒三根汤可增强CAFs中沉默信息调节因子1的表达量，抑制CAFs中NF-κB通路的激活，从而抑制结肠癌细胞的迁移能力〔56〕。

清胰化积方可清利湿热，是辨证治疗胰腺癌有效验方，而且对胰腺癌肝转移有抑制作用〔57,58〕。Chen等〔59〕体外研究发现，与正常成纤维细胞相比，CAFs增加了趋化因子CXCL1、CXCL2和CXCL8的表达，从而增强胰腺癌细胞侵袭能力，而清胰化积方显著抑制了CAFs的活性和CAFs衍生的CXCL1、CXCL2和CXCL8的产生，同时，这些体外观察结果在胰腺癌小鼠模型中得到证实，表明清胰化积方可抑制CAFs的活化，从而抑制胰腺癌细胞的转移和侵袭。

综上，CAFs在肿瘤增殖、侵袭中起到关键作用，中药通过干预CAFs的数量、亚型及分泌细胞因子等功能，从而影响肿瘤的发生、发展和转归，延长患者的生存时间，改善生活质量。研究中药调节CAFs细胞的作用，可为临床治疗癌症提供新的思路，也为中药药理提供理论基础，但是中药对CAFs的调节是否为治疗癌症的新靶点，中药调控CAFs的机制如何，还需进一步明确。