天津中医药  2021, Vol. 38 Issue (12): 1553-1556

文章信息

何伟, 张亚密, 胡勇, 佟雅婧
HE Wei, ZHANG Yami, HU Yong, TONG Yajing
肿瘤微环境新生血管的病络机制
Diseased collateral mechanism of neovascularization in tumor micro-environment
天津中医药, 2021, 38(12): 1553-1556
Tianjin Journal of Traditional Chinese Medicine, 2021, 38(12): 1553-1556
http://dx.doi.org/10.11656/j.issn.1672-1519.2021.12.13

文章历史

收稿日期: 2021-08-28
肿瘤微环境新生血管的病络机制
何伟1 , 张亚密2 , 胡勇1 , 佟雅婧1     
1. 陕西中医药大学基础医学院, 咸阳 712046;
2. 陕西中医药大学附属医院肿瘤二科, 咸阳 712021
摘要:肿瘤属新生血管依赖性疾病,肿瘤微环境中不完整新生血管,具有升高肿瘤间质液压,加快肿瘤细胞侵袭及转移速度,加重肿瘤细胞恶化程度,抑制免疫细胞免疫应答等多重损害作用。肿瘤微环境新生血管生成及增殖,形态结构病理改变,血管内皮细胞功能异常,与络病学说中的病络过程十分相似,即“络虚”引起“毒损络脉”,络脉生长亢进无度;“结络”“盛络”“横络”“络弛”等病络改变,使新生血管形态结构异常;“络破”引起新生血管功能失常,导致血管高通透性和淋巴管液体滞留。文章通过探讨肿瘤微环境新生血管的中医病络机制,对于明确中药干预肿瘤新生血管的药效方向及机制,提高活血化瘀中药抑制血管生成疗效,具有重要理论指导价值。
关键词中医药    病机    病络    肿瘤微环境    新生血管    

肿瘤微环境(TME)由肿瘤细胞、基质细胞、细胞外基质等构成的肿瘤赖以生存及生长的微环境,是具有动态变化特征的复杂生物网络系统,在肿瘤发生、侵袭及转移等过程中发挥十分重要作用。自从1971年哈佛大学Folkman博士提出肿瘤血管生成学说以来[1],逐渐发现TME中不完整新生血管,具有升高肿瘤间质液压,加快肿瘤细胞侵袭及转移,加重肿瘤细胞恶化程度,抑制免疫细胞免疫应答等多重损害作用。因此,重塑TME,抑制新生血管形成,恢复正常化状态,一直是肿瘤机制研究及新药研发的重点领域。中医学积累了丰富的络脉生理及病理认识,形成了完善而系统的络病学说,其中,病络作为络病发生的病机过程及病理状态,是辨识络脉病变原因、性质及趋势的主要依据。探讨TME新生血管的中医病络机制,对于明确中药干预新生血管的药效机制,提高抑制血管生成药物疗效,具有重要理论指导价值。

1 病络及络病概念辨析

络脉是经络系统的重要组成部分,是功能与结构密不可分的统一体。络脉具有分布广泛、结构复杂、功能多维等特性,既可流通渗灌气血,营养脏腑组织器官,又可使气血反流回注,排除脏器代谢产物,对人体发挥正常生理功能,维系有序新陈代谢,具有举足轻重作用。《素问·经络论篇》云:“经有常色而络无常变也。”指出经脉与络脉的功能特点差异,即与经脉形质结构相对而言,络脉更具多样性变化。“络脉”与“病络”“络病”概念,密不可分,“络脉”是“病络”“络病”的研究对象及理论基础,而“病络”“络病”均以“络脉”结构及功能为概念内涵界定依据。具体而言,病络是邪气侵袭络脉以及络脉本身的病变,导致络脉形质改变或功能异常,造成相应脏腑组织器官损伤,引起疾病或病证的一种基本病机。络病则泛指以络脉为主要病位,以络脉功能和(或)结构失常为主要病机的一类疾病[2]。病络与络病概念间存在明显的因果关系,病络是络脉病理状态及病机过程,而络病是以病络损伤为核心发病机制的一类疾病,王永炎院士将三者内在逻辑关系,精辟归纳为:“络脉有常有变,常则通,变则病,病则必有病络产生,病络生则络病成。”[3]但需要注意,络脉作为构成人体的重要组成部分,络脉损伤产生病络病理状态,在临床各科病证中十分常见,但存在病络机制的疾病,并不都称之为络病,应以病络在疾病发生发展中占有地位为判定依据。

2 肿瘤微环境新生血管的病络机制 2.1 肿瘤微环境血管生成增殖的病络机制

TME血管生成是一个复杂过程,首先,肿瘤细胞分泌蛋白酶,降解血管周围基膜和细胞外基质,帮助新生内皮细胞从微血管中迁出,形成新芽并发育为新血管[4]。肿瘤血管内皮细胞(ECs)可分泌凹形配体(Notch)、肝细胞生长因子(HGF)、细胞外因子(Wnt)等血管分泌因子[5],促进血管生成。肿瘤组织也可以不依赖ECs而获得血液供应,通过肿瘤血管生成拟态,模拟血管生成,先建立肿瘤细胞条索,再生成输送血液管道。同时,缺氧、炎性、免疫抑制等肿瘤微环境,也是刺激血管新生的重要条件,肿瘤细胞快速增殖,代谢水平升高,使肿瘤微环境氧含量持续降低,而肿瘤微血管分布不均性,微血管间距离超过氧气扩散距离,氧气不能有效输送[6],形成肿瘤缺氧微环境。缺氧可促进缺氧诱导因子(HIF)分泌促血管生成因子,提高血管内皮生长因子(VEGF)表达,使肿瘤微血管密度增加[7]。肿瘤炎性微环境中,炎性因子IL-6可以上调VEGF表达[8],T淋巴细胞、树突状细胞、肥大细胞、巨噬细胞等肿瘤相关免疫细胞,均具有促血管生成作用。

脾虚是缺氧、酸性、免疫抑制微环境形成的中医病机,脾气亏虚,精气生化不足,外达布散失常,络脉气血虚弱,而致“络虚”损伤,成为肿瘤微环境病理改变基础。脾虚气化失司,引起肿瘤细胞能量代谢重组,脾虚津液不布,痰湿内停,导致酸性代谢产物蓄积,肿瘤相关免疫细胞浸润,为肿瘤血管新生创造了有利条件。酸性、炎性及免疫抑制微环境,类似于瘀血、痰浊、湿毒等邪气内蕴病理状态,可导致络道恣行,亢而为变,使络脉生成亢进[9],而这类具有毒害及毒损作用邪气,长期浸润肿瘤组织,损伤正常络脉结构及功能,加剧病态络脉生成及无序分布,类似于络病学说“毒损络脉”的病络过程,导致微循环功能障碍、结构受损及各种靶向损伤[10]。此外,许多肿瘤细胞存在自主神经受体,尤其是交感神经受体异常分布,说明肿瘤微环境中神经信号与血管生成有着密切联系[11]。络脉有气络及血络之别,气络与血络相伴而行,气络在外,血络在内。血络与微循环相似,但不限于微血管结构。气络则是气的功能效应在结构形态上的反应[3],气络结构定位并非微循环系统,其内涵可能与自主神经、肽能神经、内分泌免疫及细胞因子网络有关[2, 12]。《灵枢·本神》云:“心藏脉,脉舍神。”“心藏脉”强调了心与周身经络的沟通连接作用;“脉舍神”既揭示了血是心主脉及藏神的物质基础,也说明心神可调控经络的功能活动。若脉神发用异常,气络阴阳失衡,阳亢气化太过,络脉生成无制而过极,从而导致肿瘤新生血管大量生长。

2.2 TME血管结构功能异常的病络机制

促血管生成因子过度表达,肿瘤血管处于未发育成熟阶段,血管高度曲折,增大血管阻力,血液流速减慢,常表现出形态迂曲、扩张、囊状等改变[13],这与络病理论中的结络、盛络、横络、络弛等络脉异常极为相似。1)结络:《素问·刺腰痛》曰:“刺解脉,在郄中结络如粟米,刺之血射以黑。”这里“结络”指络脉交结,络血结聚,粗突于常,高出体表,肉眼可察,为瘀血留滞征象,可理解为现代医学静脉曲张[14-15]。2)盛络:《灵枢·经脉》云:“故诸刺络脉者,必刺其结上,甚血者虽无结,急取之以泻其邪而出其血。”即“盛络”为络脉盛大膨胀而有异于常络的一种病理状态,其与结络不同在于,盛络没有结络的结聚突出表现。3)横络:《灵枢·脉度》曰:“支而横者为络。”即相对经脉而言,生理上络脉多横向走行。《灵枢·刺节真邪》则曰:“一经上实下虚而不通者,此必有横络盛加于大经,令之不通。”说明“横络”也指在纵行经脉虚实变化基础上,产生络脉横向异常走行分布的病理改变。研究显示,与正常血管相比,肿瘤血管缺乏有序层次结构,当较大血管分叉为较小血管时,正常微血管通常分叉为两支,而肿瘤微血管会分叉为三支,且分支直径不均匀[16],从激光共聚焦显微镜得到的肿瘤血管形态来看,明显呈现横向分支杂乱无序特征。4)络弛:“络弛”是络脉麻痹弛缓,血液滞留于局部,影响络脉渗灌及返注的病理状态[17],络脉弛张不收,瘀血停滞,可导致肿瘤血管迂曲扩张。总之,络脉弛缓,或络脉气血发生结聚、冲盛及横逆等运行失调改变,是TME血管发生扭曲、扩张、突出等形态结构异常的病络机制。

由于TME血管缺乏基膜,以及内皮细胞缺少内皮细胞黏附分子-1及紧密连接蛋白,破坏血管完整性及屏障功能,血管内物质容易渗漏进入肿瘤组织,且难以从淋巴管回流,导致肿瘤血管高通透性和淋巴管液体滞留(EPR)效应[18],利用肿瘤EPR效应原理,使大分子纳米颗粒非特异性富集于肿瘤组织,可以发挥抑制肿瘤生长及转移作用。而肿瘤组织生长产生的累积应力,压缩间隙基质,挤压肿瘤血管,引起血管和淋巴管塌缩,可以降低血液流速及血管灌注率,甚至造成血液停滞[16]。络脉系统作为气血环周循行管道,密闭性是其运转清气、血液、营养及代谢产物,维系络脉内外津液渗透平衡的前提条件。若癌毒不断生长,侵袭破坏络脉结构,使络脉通透性升高,津血渗溢络脉之外,是为“络破”病变。脉外非气血津液运行之常道,津停化为痰饮,血滞生成瘀血,痰瘀搏结,充斥于肿瘤组织,反向阻碍正常气液流通,从而形成淋巴液滞留,亦可影响络脉营血流转,使络血迟滞不畅,甚则瘀阻络脉。

3 肿瘤微环境新生血管干预策略思考

肿瘤属于新生血管依赖性疾病,肿瘤血管为肿瘤组织提供营养,运输代谢物,缺乏新生血管形成及支持,肿瘤组织将保持休眠状态,乃至于发生退化。血管异质性是TME异质性的重要表现,由于血管生成过程受各种血管生成因子调节,而不同肿瘤及肿瘤不同区域血管网络分布不同[19],呈现出新生血管密度差异较大,即使同一类型肿瘤,在其不同分期阶段,或在其内部的不同区域,或在不同个体的同一部位,肿瘤血管密度、管径及内皮细胞大小等也存在差异[13]。肿瘤新生血管异质性主要来源于肿瘤血管内皮细胞形态结构、生物学特征、遗传学稳定性等方面差异,而微环境中肿瘤细胞、肿瘤相关免疫细胞、间质细胞等成分,通过调控血管生成基因及蛋白表达,也影响着肿瘤血管异质性特征。血管异质性影响抗肿瘤药物疗效发挥,也导致肿瘤耐药性产生,故消除血管异质性形成影响因素,对于抗肿瘤治疗是至关重要的环节。

基于整体观念、辨证论治、因人制宜等原则,采用中医药内外治法干预TME也受到广泛关注,尤其以络病学说为理论指导,以气滞、瘀血、痰湿、热毒等为主要病理因素,采用益气扶正,活血化瘀为主要治法,纠正病络功能改变引起络脉气血异常,抑制微环境血管过度增殖,降低异质性特征表达,进而改善TME整体气血失衡状态,使肿瘤进入休眠停滞状态,最终实现带瘤生存目的。但也应看到,中药药效作用复杂性及双向性,使其干预血管生成机制及效果多样化,如不同活血方剂对肿瘤血管生成作用不同,大黄虫丸可促进肿瘤血管生成和肿瘤肺转移,补阳还五汤,血府逐瘀汤,桂枝茯苓丸对肿瘤血管生成没有明显影响[20],而中药丹参提取物丹参酮ⅡA,则具有促进血管正常化、改善肿瘤缺氧状态的功效[21]。因此,在中医诊疗理论及中药性味理论指导下,深入挖掘中药复方、单味药、单药有效成分等抗肿瘤血管生成作用特点,十分必要而急迫。

4 小结

虽然在肿瘤的姑息治疗中,中医药具有鲜明理论特色及独特临床疗效,但其疗效的显著性及稳定性,仍是亟待解决的瓶颈问题。传统的病因病机及治则治法理论,缺乏足够的解释力,而积极研讨肿瘤病因病机创新理论,是中医药现代化的关键环节,也是进一步提高肿瘤疗效的切实可行途径。以新生血管形态结构及功能改变为核心,结合络病学说的病络机制探讨,为肿瘤新生血管干预提供中医药辨治思路及方法,但仅以活血化瘀立论,辨治肿瘤微环境新生血管病变,不符合络脉病变具有动态多维时空特征,应考虑不同肿瘤及不同分期的新生血管异质性特点,实施肿瘤个体化精准治疗,是未来肿瘤治疗发展的必由之路。

参考文献
[1]
FOLKMAN J. Tumor angiogenesis: therapeutic implications[J]. New England Journal of Medicine, 1971, 285(21): 1182-1186. DOI:10.1056/NEJM197111182852108
[2]
王永炎, 常富业, 杨宝琴. 病络与络病对比研究[J]. 北京中医药大学学报, 2005, 28(3): 1-6.
WANG Y Y, CHANG F Y, YANG B Q. Comparison of abnormal collateral and diseases in collaterals[J]. Journal of Beijing University of Chinese Medicine, 2005, 28(3): 1-6.
[3]
王永炎, 杨宝琴, 黄启福. 络脉络病与病络[J]. 北京中医药大学学报, 2003, 26(4): 1-2.
WANG Y Y, YANG B Q, HUANG Q F. Collateral vessels, collateral vessel diseases and diseased collateral vessels[J]. Journal of Beijing University of Chinese Medicine, 2003, 26(4): 1-2.
[4]
GUPTA M K, QIN R Y. Mechanism and its regulation of tumor-induced angiogenesis[J]. World Jounarl of Gastroenterol, 2003, 9(6): 1144-1155. DOI:10.3748/wjg.v9.i6.1144
[5]
DING B S, NOLAN D J, BUTLER J M, et al. Inductive angiocrine signals from sinusoidal endothelium are required for liver regeneration[J]. Nature, 2010, 468(7321): 310-315. DOI:10.1038/nature09493
[6]
PRIES A R, CORNELISSEN A J, SLOOT A A, et al. Structural adaptation and heterogeneity of normal and tumor microvascular networks[J]. PLoS Comput Biol, 2009, 5(5): el 000394.
[7]
SPAN P N, BUSSINK J. Biology of hypoxia[J]. Seminars in Nuclear Medicine, 2015, 45(2): 101-109. DOI:10.1053/j.semnuclmed.2014.10.002
[8]
HANAHAN D, WEINBERG R A. Hallmarks of cancer: the next generation[J]. Cell, 2011, 144(5): 646-674.
[9]
张三印, 陈钢, 黄秀深, 等. 血管生成的中医理论初探[J]. 中医杂志, 2007, 48(9): 773-775.
ZHANG S Y, CHEN G, HUANG X S, et al. A preliminary study on the theory of angiogenesis in Chinese medicine[J]. Journal of Traditional Chinese Medicine, 2007, 48(9): 773-775. DOI:10.3321/j.issn:1001-1668.2007.09.001
[10]
常富业, 王永炎, 张允岭, 等. 毒损络脉诠释[J]. 北京中医药大学学报, 2006, 29(11): 729-731.
HANG F Y, WANG Y Y, ZHANG Y L, et al. Commentary on the theory of "damage of collaterals by toxin"[J]. Journal of Beijing University of Chinese Medicine, 2006, 29(11): 729-731. DOI:10.3321/j.issn:1006-2157.2006.11.002
[11]
王冬宇, 路静. 肿瘤微环境对肿瘤血管生成的影响[J]. 肿瘤, 2018, 38(4): 379-385.
WANG D Y, LU J. Effects of tumor microenvironment on tumor angiogenesis[J]. Tumor, 2018, 38(4): 379-385. DOI:10.3969/j.issn.1009-0460.2018.04.018
[12]
王显, 王永炎. 对"络脉、病络与络病"的思考与求证[J]. 北京中医药大学学报, 2015, 38(9): 581-586.
WANG X, WANG Y Y. Discussion and clinical verification for collateral vessels, diseases collateral and collateral diseases[J]. Journal of Beijing University of Chinese Medicine, 2015, 38(9): 581-586. DOI:10.3969/j.issn.1006-2157.2015.09.001
[13]
於宇, 崔久嵬. 从肿瘤微环境角度解析肿瘤免疫治疗的现状与未来[J]. 中国肿瘤生物治疗杂志, 2017, 24(7): 693-699.
YU Y, CUI J W. Analysis of present situation and future of cancer immunotherapy from the perspective of tumor microenvironment[J]. Chinese Journal of Cancer Biotherapy, 2017, 24(7): 693-699.
[14]
张建斌, 王玲玲. 对《内经》中病理性络脉的分析[J]. 江苏中医, 2001, 22(10): 43-45.
ZHANG J B, WANG L L. An analysis of pathological collaterals in Inner Canon of the Yellow Emperor[J]. Jiangsu Journal of Traditional Chinese Medicine, 2001, 22(10): 43-45. DOI:10.3969/j.issn.1672-397X.2001.10.032
[15]
陈中, 王朝阳, 张月, 等. 《黄帝内经》结络本义[J]. 中华中医药杂志, 2013, 28(9): 2528-2531.
CHEN Z, WANG C Y, ZHANG Y, et al. Original meaning of Jieluo in the Inner Canon of the Yellow Emperor[J]. China Journal of Traditional Chinese Medicine and Pharmacy, 2013, 28(9): 2528-2531.
[16]
施兴华, 张路姚, 李博, 等. 肿瘤及其微环境的力学问题[J]. 力学进展, 2018, 48(8): 360-409.
SHI X H, ZHANG L Y, LI B, et al. The mechanical problems in tumor and tumor microenvironment[J]. Advances in Mechanics, 2018, 48(8): 360-409.
[17]
李红梅, 王显. 络风内动模型构建的思路与方法[J]. 中医杂志, 2016, 57(15): 1281-1284.
LI H M, WANG X. Ideas and methods of construction the model of wind of collateral channels agitation[J]. Journal of Traditional Chinese Medicine, 2016, 57(15): 1281-1284.
[18]
JUN F, HIDEAKI N, HIROSHI M. The EPR effect: unique features of tumor blood vessels for drug delivery, factors involved, and limitations and augmentation of the effect[J]. Advanced Drug Delivery Reviews, 2010, 63(3): 136-151.
[19]
封贺, 王建莉, 路小超, 等. 肿瘤微环境及基于微环境的肿瘤治疗策略研究的若干新进展[J]. 中国免疫学杂志, 2019, 35(23): 2925-2931.
FENG H, WANG J L, LU X C, et al. Research progress in several new therapeutic strategies based on tumor microen-vironment[J]. Chinese Journal of Immunology, 2019, 35(23): 2925-2931. DOI:10.3969/j.issn.1000-484X.2019.23.023
[20]
闵亮, 祁宏. 不同活血方剂对高转移人肝癌裸鼠原位移植瘤生长和转移及肿瘤血管生成的影响[J]. 中国中西医结合消化杂志, 2014, 22(3): 113-117.
MIN L, QI H. Effect of different blood-promoting formulas in the tumor-genesis, metastasis and angiogenesis of nude mice beaaring human hepatocellular carcinoma xenografts with high metastatic potential[J]. Chinese Journal of Integrated Traditional and Western Medicine on Digestion, 2014, 22(3): 113-117. DOI:10.3969/j.issn.1671-038X.2014.03.01
[21]
WANG W Q, LIU L, SUN H C, et al. Tanshinone MA inhibits metastasis after palliative resection of he patocelIular carcinoma and prolongs survival in part via vascular norm alization[J]. Journal of Hematology & Oncology, 2012, 5(1): 69.
Diseased collateral mechanism of neovascularization in tumor micro-environment
HE Wei1 , ZHANG Yami2 , HU Yong1 , TONG Yajing1     
1. School of Basic Medical Sciences, Shaanxi University of Chinese Medicine, Xianyang 712046, China;
2. The Second Department of Oncology, Affiliated Hospital of Shaanxi University of Chinese Medicine, Xianyang 712021, China
Abstract: Neoplasms are neovascularization dependent diseases. Incomplete neovascularization in tumor micro-environment has multiple damaging effects such as increasing tumor interstitial hydraulic pressure, accelerating tumor cell invasion and metastasis, aggravating tumor cell deterioration, and suppressing immune response of immune cells. The abnormal changes of neoangiogenesis and proliferation in tumor micro-environment, morphological structure and pathological changes, vascular endothelial cell function are very similar to the collateral disease process in the collateral disease theory, namely "collateral deficiency" causes "toxic harming collaterals", hypertrophic collaterals. The changes of "jie collaterals" "sheng collaterals" "horizontal collaterals" "relaxation collaterals" lead to abnormal morphology and structure of neovascularization. "Collateral rupture" causing dysfunction of new blood vessels lead to high vascular permeability and lymphatic fluid retention. It has important theoretical guidance value of clarifying the direction and mechanism of traditional Chinese medicine in the intervention of tumor angiogenesis, and improving the effects of activating blood circulation and removing blood stasis on inhibition of angiogenesis to explore the mechanism of traditional Chinese medicine diseases and collaterals of neoplastic micro-environment neovascularization.
Key words: traditional Chinese medicine    pathogenesis    diseased collateral    tumor micro-environment    neovascularization