徐文娟，孫學(xué)剛

(中國(guó)南方醫(yī)科大學(xué)，廣州510515)

論脾虛是結(jié)直腸癌能量代謝障礙與上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵病機(jī)?

徐文娟，孫學(xué)剛Δ

(中國(guó)南方醫(yī)科大學(xué)，廣州510515)

脾虛證是結(jié)直腸癌最常見的臨床證候。脾失健運(yùn)呼吸鏈功能障礙導(dǎo)致低氧狀態(tài)和HIF-1α表達(dá)增高，肥人脾虛產(chǎn)生的慢性炎癥及釋放細(xì)胞因子促進(jìn)糖酵解，可能是結(jié)直腸癌能量代謝障礙，即瓦博格效應(yīng)的主要原因。脾虛通過低氧誘導(dǎo)因子1α介導(dǎo)的能量代謝障礙促進(jìn)上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化，健脾益氣中藥通過健脾化痰改善結(jié)直腸腫瘤細(xì)胞的慢性炎癥和能量代謝障礙，從而調(diào)控腫瘤微環(huán)境，抑制EMT，改善結(jié)直腸腫瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移。

結(jié)直腸癌;脾虛;瓦博格效應(yīng);上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化;低氧誘導(dǎo)因子1α

扶正祛邪是中醫(yī)防治結(jié)直腸癌的大法［1-5］?！夺t(yī)宗必讀·積聚》曰:“積之成者，正氣不足，而后邪氣踞之?！闭摓楸荆⑻撟C及脾虛夾雜證占結(jié)直腸癌病人總數(shù)的43.6%［6］，“脾虛”成為結(jié)直腸癌最常見的臨床證型［6-7］。邱佳信教授認(rèn)為，消化道惡性腫瘤邪實(shí)是其客觀存在，而脾虛則貫穿疾病始終，在結(jié)直腸癌的發(fā)病中至關(guān)重要［8］。

“脾主運(yùn)化”是脾最主要的生理功能，包括營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收、轉(zhuǎn)化及物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰績(jī)蓚€(gè)過程［9］。近來(lái)越來(lái)越多的證據(jù)表明，能量代謝紊亂在腫瘤的發(fā)病、轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)中扮演重要角色［10-11］，因此脾失健運(yùn)可能通過能量代謝失衡參與結(jié)直腸癌的發(fā)病及進(jìn)展。

1 脾虛證及結(jié)直腸癌均有出現(xiàn)博格效應(yīng)及酶功能障礙

細(xì)胞色素C氧化酶(cytochrome c oxidase，CCO)是線粒體內(nèi)膜上呼吸鏈和氧化磷酸化系統(tǒng)的關(guān)鍵酶，可反映細(xì)胞的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)代謝水平及細(xì)胞的質(zhì)量。脾虛證大鼠肝、心肌和骨骼肌均出現(xiàn)CCO水平降低，伴有線粒體DNA損壞和能量代謝低下［12］。乳酸脫氫酶(lactate dyhydrogenase，LDH)是細(xì)胞糖代謝中無(wú)氧糖酵解過程的一種重要酶，LDH活性的高低在一定程度上能反映糖酵解能力的高低;琥珀酸脫氫酶(succinate dehydrogenase，SDH)和異檸檬酸脫氫酶(isocitrate dehydrogenase，IDH)是反映有氧氧化三羧酸循環(huán)的標(biāo)志酶。脾虛大鼠骨骼肌的LDH活性較對(duì)照組明顯增加，而心肌、骨骼肌、平滑肌中琥珀酸脫氫酶SDH活性顯著降低，說明脾虛動(dòng)物肌肉組織無(wú)氧氧化增加，有氧氧化降低;脾胃氣虛患者IDH酶活性也顯著低于正常人［9］，提示脾虛證與瓦博格效應(yīng)(Warburg effect)，即腫瘤細(xì)胞即使在有氧條件下仍主要利用糖酵解供能非常相似。瓦博格效應(yīng)對(duì)腫瘤微環(huán)境的形成和維持、腫瘤細(xì)胞增殖、抗凋亡和轉(zhuǎn)移等至關(guān)重要。

LDH的亞基LDH-A增高或(和)LDH-B抑制均有助于生成乳酸。研究表明，浸潤(rùn)型結(jié)直腸癌LDHB降低，有利于形成酸性微環(huán)境，呈現(xiàn)瓦博格效應(yīng)［13］。低氧誘導(dǎo)因子1α(hypoxia inducing factor 1α，HIF-1α)促進(jìn)結(jié)直腸癌腫瘤細(xì)胞的增殖、血管生成和轉(zhuǎn)移，低氧環(huán)境下HIF-1α的大量積累及轉(zhuǎn)錄活性的提高會(huì)上調(diào)其下游靶基因葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白GLUT1和GLUT3，從而使細(xì)胞對(duì)葡萄糖的攝入量增加，糖酵解相關(guān)基因也受HIF-1α調(diào)節(jié)上調(diào)其蛋白水平或(和)激酶活性，而加速細(xì)胞的糖酵解過程，有助于維持腫瘤干細(xì)胞的全能性和低分化狀態(tài)［14］。虛寒型胃痛胃黏膜組織HIF-1α表達(dá)增高，提示脾虛證也可能通過HIF-1α介導(dǎo)通路調(diào)控結(jié)直腸的癌變及轉(zhuǎn)移。

2 能量代謝障礙促進(jìn)上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化

目前多數(shù)研究者認(rèn)為，腫瘤細(xì)胞要發(fā)生轉(zhuǎn)移，首先要經(jīng)歷一個(gè)上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化過程(epithelialmesenchymal transition，EMT)，在此過程中腫瘤細(xì)胞去極化，從而獲得可以向遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)移的能力，EMT在結(jié)直腸癌轉(zhuǎn)化過程中起著決定性作用［15］。

線粒體DNA耗竭或抑制線粒體轉(zhuǎn)錄因子A，均能誘導(dǎo)線粒體功能障礙和EMT的發(fā)生。檸檬酸合酶敲除細(xì)胞顯示，呼吸功能嚴(yán)重障礙，ATP產(chǎn)量顯著下降，糖酵解明顯增加。上皮細(xì)胞鈣黏蛋白(E-cadherin，E-cad)顯著下降，間質(zhì)標(biāo)記如波形蛋白、α-平滑肌肌動(dòng)蛋白(α-sooth muscle actin，α-SMA)和轉(zhuǎn)錄因子snail、Twist顯著增加，提示能量代謝的瓦博格效應(yīng)與EMT通路的激活有關(guān)［16］。腫瘤的能量平衡、EMT和腫瘤起始細(xì)胞之間存在密切聯(lián)系。飲食誘導(dǎo)肥胖導(dǎo)致腫瘤內(nèi)脂肪細(xì)胞浸潤(rùn)、生長(zhǎng)因子和細(xì)胞因子分泌、EMT，促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移;而熱量限制則能促進(jìn)上皮分化，減少腫瘤源性細(xì)胞因子和生長(zhǎng)因子［17］，因此能量代謝障礙有助于形成腫瘤微環(huán)境，促進(jìn)腫瘤進(jìn)展。

HIF-1α是腫瘤細(xì)胞形成瓦博格效應(yīng)的關(guān)鍵分子，為腫瘤細(xì)胞快速增殖提供能量和物質(zhì)儲(chǔ)備。下調(diào)LDH-A能夠通過HIF-1α依賴的方式抑制糖酵解，增加腫瘤細(xì)胞對(duì)細(xì)胞周期抑制調(diào)節(jié)的敏感性［18］，通過調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞的能量代謝可能是腫瘤治療的新策略。

3 脾虛通過能量代謝障礙促進(jìn)EMT

脾氣虛證的發(fā)生，首先是在脾主運(yùn)化的物質(zhì)能量轉(zhuǎn)化利用這個(gè)主要環(huán)節(jié)上。此前的研究表明，脾氣虛證的紅細(xì)胞膜蛋白變構(gòu)導(dǎo)致攜氧能力下降、線粒體結(jié)構(gòu)異常和能源物質(zhì)儲(chǔ)存下降;胃腸道黏膜屏障破壞的微絨毛破損影響吸收功能［19］，造成細(xì)胞的低氧狀態(tài)、能量代謝障礙和運(yùn)化失常，導(dǎo)致乏力、神疲、便溏、納呆等癥狀，與大腸癌脾氣虛證的中醫(yī)癥狀數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果吻合，既符合大腸癌的臨床特點(diǎn)，又符合中醫(yī)辨證的臨床實(shí)際［20］。

過食肥甘、體力活動(dòng)較少、勞逸失常、脾失健運(yùn)導(dǎo)致脾虛，脂肪在體內(nèi)堆積進(jìn)而導(dǎo)致肥胖?！度数S直指方》中記載:“肥人氣虛生寒，寒生濕，濕生痰……故肥人多寒濕”;清·《石室秘錄》載:“肥人多痰，乃氣虛也，虛則氣不運(yùn)行，故痰生之。”肥人多脾虛，“脾虛生痰”的本質(zhì)一方面可能是脂肪細(xì)胞的增殖和巨噬細(xì)胞的浸潤(rùn)產(chǎn)生脂肪細(xì)胞因子，產(chǎn)生一種低度、慢性炎癥狀態(tài)，促炎細(xì)胞因子如白細(xì)胞介素6 (interleukin 6，IL-6)、腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor α，TNF-α)、IL-1β釋放，可在癌細(xì)胞中促進(jìn)糖酵解、調(diào)控瓦博格效應(yīng)［21］。

脾虛的這種低度炎癥在中醫(yī)辨證中屬于“無(wú)形之痰”［22］。近來(lái)有研究表明，人白色脂肪組織(祖細(xì)胞)能夠提高腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)、血管生成、EMT、遷移和轉(zhuǎn)移［23］。飲食誘導(dǎo)肥胖促進(jìn)腫瘤內(nèi)脂肪細(xì)胞的積聚并同時(shí)表現(xiàn)EMT［24］，脾虛證的低氧環(huán)境促進(jìn)HIF-1α的積累和活化，上調(diào)諸如Snail、Twist、T細(xì)胞因子/淋巴細(xì)胞增強(qiáng)因子和鋅指E盒結(jié)合同源盒蛋白1/2等E-cad的轉(zhuǎn)錄抑制因子，從而降低E-cad的蛋白水平，促進(jìn)EMT進(jìn)程［25］;低氧環(huán)境還能上調(diào)miR-155，而miR-155是作為炎癥誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞能量代謝障礙的關(guān)鍵中轉(zhuǎn)信號(hào)分子［21］，因此EMT可能是脾虛低度炎癥導(dǎo)致能量代謝障礙和結(jié)直腸腫瘤進(jìn)展之間的重要橋梁。

依據(jù)“脾虛貫穿疾病始終，治瘤應(yīng)從健脾著手”的論點(diǎn)［8］，以健脾益氣為主要治法的胃腸安顯著抑制腫瘤轉(zhuǎn)化因子-β(transforming growth factor β，TGF-β)誘導(dǎo)的細(xì)胞上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化［25］;在體實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步表明，健脾中藥抑制胃癌小鼠模型的EMT，并可能與下調(diào)Snail相關(guān)［24］。健脾益氣中藥能夠明顯改善脾虛大鼠肝組織線粒體的損傷和能量代謝的障礙［26］，健脾中藥可能通過改善能量代謝抑制EMT。

4 結(jié)語(yǔ)

脾虛易致結(jié)直腸癌的原因可能在于，脾虛導(dǎo)致的慢性、低度炎癥誘導(dǎo)HIF-1α等因子釋放，促進(jìn)瓦博格效應(yīng)的生成;瓦博格效應(yīng)及慢性炎癥形成腫瘤微環(huán)境，誘導(dǎo)EMT。事實(shí)上，是脾虛導(dǎo)致結(jié)直腸癌的發(fā)生，還是結(jié)直腸癌及其微環(huán)境導(dǎo)致脾虛，難以回答。但多位中醫(yī)名家，如于爾辛、李輔仁、余桂清、方和謙、劉志明、郁仁存均提出以健脾為本防治結(jié)直腸癌，且療效確切［3］。一方面健脾能改善能量代謝障礙［26］，另一方面也能抑制TGF-β誘導(dǎo)的EMT［24-25］，因此我們推測(cè)健脾益氣中藥可能通過健脾化痰、改善結(jié)直腸腫瘤細(xì)胞的慢性炎癥和能量代謝障礙以控腫瘤微環(huán)境，抑制EMT，防治結(jié)直腸腫瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移。

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Discussion on Spleen-deficiency is the Key Pathogenesis of Impaired Energy Metabolism and Epithelial-mesenchymal Transition of Colorectal Cancer

XU Wen-juan，SUN Xue-gangΔ
(School of Traditional Chinese Medicine，Southern Medical University，Guangzhou 510515，China)

“Spleen deficiency”is the most common syndromes of colorectal cancer(CRC).Spleen failing to transport and transform can induce hypoxia and expression of hypoxia inducing factor 1α might lead to Warburg effect in CRC.Obese people are trends to be Spleen deficiency and produce proinflammatory cytokines to induce glycolysis.Spleen deficiency induce hypoxia inducing factor 1α(HIF-1α)mediated energy metabolic disturbance to cause epithelialmesenchymal transition(EMT).Spleen tonifying herbs might ameliorate chronic inflammation and impaired energy metabolism to improve tumor microenvironment of CRC and suppress EMT.

Colorectal cancer;Spleen deficiency;Warburg effect;Epithelial-mesenchymal transition;Hypoxia inducing factor 1α

R223.1+1

:A

:1006-3250(2015)05-0500-03

2015-02-17

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(81273621);白云區(qū)科技計(jì)劃(2012-KZ-81)

△通訊作者:孫學(xué)剛(1970-)，男，山東鄒平人，教授，醫(yī)學(xué)博士，博士研究生導(dǎo)師，從事中醫(yī)藥防治炎癥與結(jié)直腸癌的機(jī)理研究，Tel:13632102936，E-mail:sxg_smu@126.com。