原发性肝癌(PLC)最常见病理类型为肝细胞癌(HCC),其发生与慢性肝病背景下的病毒性肝炎、酒精或非酒精性脂肪性肝炎密切相关,慢性乙型病毒性肝炎是PLC最主要的病因
[1]。2020年中国PLC发病率居恶性肿瘤第5位,死亡率居第2位,死亡39.1万例
[2]。中医学将肝癌归于“肝积”“胁痛”“积聚”等范畴,认为正气不足为发病之本,癌毒侵袭为标,情志、饮食及慢性肝病迁延可促进炎癌转化,日久成疾
[3]。现代研究揭示,HCC作为经典的炎症相关肿瘤,其各阶段都受到慢性炎症的影响;肿瘤相关慢性炎症的核心特征为:异常分泌细胞因子(如生长因子、细胞因子和趋化因子)以及炎症细胞向肿瘤部位的募集,而炎症的持续存在形成一种适合肿瘤存活的肿瘤微环境(TME),有利于HCC的发生
[4]。
在HCC的TME中,肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)扮演核心角色,巨噬细胞可分为两种不同的极化状态:经典活化的M1巨噬细胞和交替活化的M2巨噬细胞,其中M2巨噬细胞占主导地位
[5-7]。M2巨噬细胞能通过调控血管生成、介导免疫抑制及促进化疗耐药等多种机制,显著支持肿瘤生长和免疫逃逸,而M1巨噬细胞表现相反
[8, 9]。除常规手术外,现有系统疗法如靶向药物(索拉非尼、仑伐替尼)及免疫检查点抑制剂(PD-1/PD-L1单抗)的客观缓解率不足30%,且普遍面临获得性耐药挑战
[10]。这些治疗困境进一步强调深入解析TME调控机制,特别是靶向关键免疫细胞如TAMs的必要性。
益气解毒方是本课题组针对肝癌“正虚毒结”病机特点研发的复方制剂,以“扶正祛邪”为原则,前期课题组研究证实其可通过多靶点、多通路抑制HepG2肝癌细胞活力,并初步显示其具有调节机体免疫功能、影响肿瘤免疫微环境的潜力
[11-13]。这些研究提示益气解毒方可能通过干预免疫微环境,特别是影响TAMs的功能状态,来发挥其抗肝癌作用。
尽管TAMs在HCC炎癌转化及进展中的关键作用已被广泛认识
[14],且NF-κB信号通路作为调控炎症反应和免疫应答的核心通路,在TAMs的极化与功能中扮演着枢纽角色
[15-18]。但对于中药复方如何通过调控NF-κB等关键炎症信号通路特异性调节TAMs极化,进而影响HCC炎癌转化以重塑免疫抑制性TME的机制研究尚不足。因此,本研究聚焦于肿瘤相关巨噬细胞及NF-κB信号通路,深入探索益气解毒方对炎癌转化的干预作用,阐明益气解毒方调控TAMs极化的作用机制,揭示其是否通过干预NF-κB信号通路来影响TME的炎症状态和免疫平衡,为改善HCC免疫失衡状态、延缓疾病进展提供新的理论支持。
1 材料和方法
1.1 实验动物
BALB/c裸鼠40只,SPF级,6~7周龄,雄性,购自河南斯克贝斯生物科技股份有限公司[实验动物生产许可证号SCXK(豫)2020-0005],饲养环境温度23±2 ℃,相对湿度(60±10)%,自由进食饮水,饮用水为灭菌二级超纯水,饮用水质量符合中华人民共和国国家标准《生活饮用水卫生标准》 (GB5749-2006)的规定,适应性饲养1周。该实验方案经安徽中医药大学动物实验伦理委员会批准(伦理批号:2021026)。
1.2 细胞株与实验药物
Hep3B细胞株(CL-0102)。益气解毒方:生黄芪30 g,炒白术20 g,白花蛇舌草12 g,半枝莲12 g,川芎10 g,半边莲15 g,枸杞子15 g。药品由安徽中医药大学第一附属医院药房提供,并经医院中药房专家鉴定。中药液采用水煎法,由安徽中医药大学第一附属医院中药房煎煮制备,生药浓度为2 g/mL,4 ℃保存。华蟾素(Z20050846),由安徽中医药大学第一附属医院西药房提供。
1.3 主要实验试剂及仪器
戊巴比妥钠(MERCK,P3761);F4/80,CD80,CD206(ELabscience,E-AB-F0995C、E-AB-F0992E、E-AB-F1135D);CD86,CD206(武汉三鹰,13395-1-AP、18704-1-AP);一抗iNOS,Arg-1,P65(Affinity,AF0199、DF6657、AF5006),p50(万类生物,WL01917),β-actin(武汉三鹰,20536-1-AP);辣根酶标记山羊抗兔IgG(中杉金桥,ZB-2301);小鼠IL-4、IL-10、TGF-β1酶联免疫吸附检测试剂盒(武汉科鹿生物,ELK1153、ELK1143、ELK1186),Mouse Interferon γ,IFN-γ ELISA Kit(华美生物,CSB-E04578m),小鼠白介素6(IL-6)ELISA试剂盒、Mouse TNF-α ELISA kit(酶联生物,ml098430、mIC50536-1);SYBR Green qPCR Mix(BiosharP,BL697A)。
显微镜(CIC,XSP-C204);酶标仪(无锡华卫德朗,DR-200Bc);常温/冷冻离心机(SCILOGEX,CF1524R);台式高速冷冻离心机、台式低速离心机(上海卢湘仪,H1650R,TDZ6B-WS);电泳系统、凝胶成像仪(Mini-Proten Tetra System、ChemiDoc XRS+System,Bio-RAD);超微量分光光度计(IMPLEN,T51491);Real-time PCR仪(罗氏,LightCycler 480)。
1.4 实验方法
1.4.1 动物造模、分组及给药
37 ℃、5% CO2条件下常规培养细胞Hep3B,2~3 d传代1次,胰酶消化后离心(1800 r/min,离心5 min)收集癌细胞;取对数生长期的肝癌细胞,调整细胞悬液密度为1×107/mL,取40只进行癌细胞接种,以0.1 mL/只接种于裸鼠,建立小鼠皮下癌移植瘤模型。10 d后,用游标卡尺测量裸鼠移植瘤直径。将40只肝癌小鼠随机分为5组:模型组,华蟾素片组,益气解毒方(低、中、高)剂量组,8只/组。根据《中药药理研究方法学》“人和动物体表面积折算等效剂量比率”换算益气解毒方低、中、高剂量组生药浓度分别为:2、1、0.5 g/kg,华蟾素片组浓度为0.22 g/kg,模型组予以生理盐水0.2 g/kg灌胃。连续给药28 d,摘眼球取血,并5 min、3000 r/min离心取上清,置于-80 ℃保存。
1.4.2 肿瘤质量、体积及抑瘤率测定
用游标卡尺测量裸鼠移植瘤长径和横径,计算肿瘤体积(V),V=1/2×长径×短径2。计算其体积,绘制肿瘤生长曲线,游标卡尺测量肿瘤,末次给药后24 h,肿瘤标本取样并称质量。肿瘤生长抑制率=(模型组平均瘤重-给药组平均瘤质量)/模型组平均瘤质量×100%。
1.4.3 HE染色观察小鼠肿瘤组织变化
采用在4%多聚甲醛将瘤体组织充分固定,HE染色法观察各组小鼠瘤体组织形态学变化。将固定好的瘤体组织梯度脱水透明后石蜡包埋,切5 μm厚片,60 ℃ 温箱中烤片后,二甲苯及梯度乙醇脱蜡至水,置苏木素染缸中染色,盐酸乙醇分化后自来水冲洗返蓝,将切片置伊红染缸中染色2 min,脱水透明,中性树胶封片,光学显微镜下观察并采集图像。
1.4.4 流式检测TAMs分型(M1/M2)
将收集的小鼠血液,1200 r/min离心5 min,去除血清。在血浆中加入4 mL红细胞裂解液,混匀放置5 min。隔2 min混匀一次。1200 r/min离心5 min,去液体。在底部沉淀中再加4 mL红细胞裂解液,混匀放置5 min。隔2 min混匀一次。1200 r/min离心5 min,去液体。加入1 mL PBS,混匀,1200 r/min离心5 min,去液体。加入500 μL流式缓冲液,重悬细胞。在每组样本中加入5 μL流式抗体,避光4 ℃孵育2 h,流式细胞仪上机检测。
1.4.5 免疫荧光术检测
石蜡切片脱蜡至水,组织切片置于盛满柠檬酸抗原修复缓冲液(pH6.0)抗原修复缓冲液的修复盒中于微波炉内进行抗原修复,切片稍甩干后用组化笔在组织周围画圈,在圈内滴加 BSA 孵育30 min,轻甩掉封闭液,在切片上滴加PBS配好一抗,2种一抗按一定稀释比例混合[CD86(1∶200)、CD206(1∶200)],滴加到组织上,切片平放于湿盒内4 ℃孵育过夜,PBS洗3次,5 min/次,加入二抗[超敏兔鼠通用二抗(1∶400)],室温避光孵育1 h,DAPI复染细胞核,切片稍甩干后,在圈内加入自发荧光淬灭剂 5 min,流水冲洗10 min,用抗荧光淬灭,封片剂封片,于荧光显微镜下观察并采集图像。
1.4.6 Western blotting检测
将小鼠瘤体组织液氮研磨后加入含PMSF的单去污剂裂解液冰上裂解30 min,4 ℃ 12 000 r/min离心取上清分装保存;用BCA法测定蛋白浓度,以标准牛血清蛋白制作梯度并稀释样品,加入BCA工作液(A∶B=50∶1)37 ℃显色30 min后测定562 nm吸光度计算浓度;配置10%分离胶和5%浓缩胶,聚合后处理样品(5×上样缓冲液煮沸5 min冰浴冷却),按30 μg/孔上样,25 mA恒流电泳至溴酚蓝迁移浓缩胶后转30 mA分离胶电泳;将PVDF膜甲醇活化后与凝胶组成转膜夹层(膜在阳极侧),200 mA稳流转膜(1 min/kDa);5%脱脂奶粉/TBST室温封闭1 h,一抗4 ℃孵育过夜[抗体稀释比例分别为iNOS(1∶1000)、Arg-1(1∶1000)、p65(1∶1000)、p50(1∶1000)、β-actin(1∶2000)],TBST洗膜3次后室温孵育二抗2 h[辣根酶标记山羊抗兔IgG(1∶10 000)],再次TBST洗膜3次,ECL发光液(A+B等体积混合)覆盖膜面后化学发光成像。
1.4.7 q-PCR检测
取小鼠瘤体组织样本,液氮研磨后加入TRI Reagent裂解(贴壁细胞1 mL/10 cm²,悬浮/血液1 mL/5×10
6细胞,动植物组织1 mL/50 mg),室温静置5 min;加入0.2 mL氯仿/mL裂解液,涡旋后4 ℃ 12 000
g离心15 min,取上层水相加等体积异丙醇沉淀RNA(小RNA需-70 ℃过夜),4 ℃ 12 000
g离心10 min后75%乙醇洗涤,DEPC水溶解;RNA经gDNA清除剂(42 ℃ 2 min)去除基因组DNA,逆转录体系(Oligo(dT)/随机引物、Hifair II酶)25 ℃ 5 min→42 ℃ 30 min→85 ℃ 5 min合成cDNA;采用SYBR Green法进行qPCR,体系含5 μL Mix、0.5 μL F/R引物、1 μL cDNA模板,程序:95 ℃ 3 min预变性,40循环(95 ℃ 15 s→60 ℃ 30 s),检测iNOS、Arg1、P65 mRNA表达并分析Ct值。实验重复3次,以β-actin为内参,采用 2
-ΔΔCt 法计算相对量。引物由通用生物(安徽)股份有限公司合成,引物序列见
表1。
1.4.8 ELISA法检测
将小鼠血清100 μL加入酶标板,37 ℃孵育80 min后弃液,洗板3次(200 μL/孔,1~2 min/次)并拍干;加100 μL生物素抗体工作液(1∶100),37 ℃孵育50 min,弃液洗板3次;加100 μL酶结合物工作液,37 ℃孵育50 min,弃液洗板5次;避光加入90 μL TMB显色液,37 ℃避光显色20 min,按相同顺序加入50 μL终止液终止反应,立即用酶标仪检测吸光度A450 nm。
1.5 统计学方法
采用SPSS 26.0软件进行统计学分析,计量资料以均数±标准差表示。多组间比较采用单因素方差分析,方差齐性时采用LSD法进行事后比较,方差不齐时则采用Welch校正方差分析,并以Tamhane's T2检验进行事后分析。P<0.05为差异具有统计学意义。
2 结果
2.1 益气解毒方对小鼠肿瘤质量、体积及抑瘤率的影响
与模型组相比,益气解毒方高剂量组肿瘤质量、体积减小(
P<0.01),抑瘤率为60.13%;益气解毒方中剂量组肿瘤质量减小(
P<0.05)、体积减小(
P<0.01),抑瘤率为43.99%;益气解毒方低剂量组肿瘤质量、体积减小(
P<0.05,
表2,
图1)。
2.2 益气解毒方对Hep3B肝癌小鼠肿瘤组织病理的影响
模型组Hep3B肝癌小鼠肿瘤组织模型组Hep3B肿瘤组织细胞核完整密集、排列整齐,显示高增殖活性。与模型组相比,益气解毒方各剂量组肿瘤组织细胞核体积缩小、数量减少,嗜酸性区域扩大,以及肿瘤细胞破坏、胞质外溢和核碎裂,肿瘤细胞增殖受到抑制,且益气解毒方高剂量组效果更为明显(
图2)。
2.3 益气解毒方对Hep3B肝癌小鼠M1/M2巨噬细胞极化的影响
与模型组相比,益气解毒方各组增加M1型巨噬细胞(
P<0.01);中、高剂量组减少M2型巨噬细胞(
P<0.01,
图3)。
2.4 益气解毒方对Hep3B肝癌小鼠M1/M2巨噬细胞标记物CD86,CD206的影响
免疫荧光技术观察显示,M1型标志物CD86呈绿色荧光,M2型标志物CD206呈红色荧光,细胞核经DAPI染为蓝色(
图4)。与模型组相比,益气解毒方低、中、高剂量组肿瘤组织M1型巨噬细胞标志物CD86增多(
P<0.01),M2型巨噬细胞标志物CD206蛋白表达减少(
P<0.01,
图5)。
2.5 Western blotting检测益气解毒方对Hep3B肝癌小鼠巨噬细胞极化相关蛋白的影响
与模型组相比,益气解毒方各剂量组对iNOS、Arg-1、p65、p50的蛋白表达皆呈抑制作用(
P<0.01,
图6)。
2.6 q-PCR检测益气解毒方对Hep3B肝癌小鼠巨噬细胞极化相关mRNA的影响
与模型组相比,益气解毒方高剂量组对iNOS、Arg-1、p65、p50 mRNA表达呈抑制作用(
P<0.01)。益气解毒方中剂量组对Arg-1、p65、p50 mRNA表达呈抑制作用(
P<0.01)。益气解毒方低剂量组对Arg-1、p50 mRNA表达呈抑制作用(
P<0.01),对p65 mRNA表达呈抑制作用(
P<0.05,
图7)。
2.7 益气解毒方对Hep3B肝癌小鼠血清IL-4、IL-6、IL-10、INF-γ、TNF-α、TGF-β1水平的影响
与模型组相比,益气解毒方高剂量组能够降低IL-4、IL-10水平,升高IL-6、TNF-
α(
P<0.01);降低TGF-β1水平,升高INF-γ水平(
P<0.05)。益气解毒方中剂量组能降低IL-10水平,升高IL-6、TNF-
α水平(
P<0.01)。益气解毒方低剂量组能降低IL-10水平(
P<0.01,
图8)。
3 讨论
益气解毒方源于张国梁教授长期临床实践,以“扶正解毒”为法,其组方思路深受中医经典理论启发。现代研究表明,益气解毒方中多味药材有抗肿瘤、抗病毒等作用
[11-13]。方中重用黄芪,为君药,可大补脾胃之气,以资气血生化之源,兼有托毒外出、固护卫表之功,使正气充盛而邪不可干,为全方“扶正”之核心。臣药为白术,白花蛇舌草,半枝莲。白术燥湿健脾益气,与黄芪相配,共奏益气之效,白花蛇舌草、半枝莲、半边莲三药均为清热解毒之良药,三者合用,清热解毒之力倍增,针对“毒”之病机。此为“解毒”之主攻。川芎,枸杞子两药协同为佐药,川芎为血中气药,擅长活血行气,使补而不滞,气血流通;同时“气为血之帅”,气足则可行血,有“化瘀以解毒”之妙。枸杞子滋补肝肾,益精养血。寓“扶正”于“攻邪”之中,照顾到正气之根本。
本研究通过构建Hep3B肝癌小鼠模型,证实益气解毒方能有效减缓肿瘤进展,研究发现益气解毒方能有效重塑TME,其核心作用在于调控TAMs的极化状态和功能。实验表明:模型组M2型巨噬细胞显著高于M1型巨噬细胞,说明其肿瘤微环境以免疫抑制状态主导,促进肿瘤进展。益气解毒方组M1型巨噬细胞比例显著增加,而M2型巨噬细胞比例显著降低,使得M1/M2比值向抗肿瘤方向倾斜。同时,益气解毒方组减少免疫抑制性细胞因子(IL-4、IL-10、TNF-α、TGF-β1)水平,升高促炎的细胞因子(INF-γ、IL-6)水平。证明益气解毒方通过调节TAMs极化来逆转HCC免疫抑制性TME的假说。
M2型巨噬细胞通过分泌IL-10、TGF-
β诱导Treg分化,抑制CD8
+ T细胞功能
[19],导致免疫抑制增强,从而抑制宿主的抗肿瘤免疫反应,而M1型巨噬细胞通过分泌IL-12、TNF-
α及iNOS发挥抗肿瘤作用
[20,21]。研究发现
[22-25],TAMs向M2型极化是HCC免疫逃逸的关键机制,诱导其向M1型复极化是极具前景的治疗策略,M1极化可抑制相关促肿瘤信号通路,阻断脂质代谢介导的免疫抑制,增强PD-1/PD-L1抑制剂效果。本研究延续并深化了课题组的既往工作,在益气解毒方可抑制Treg细胞分化的基础上
[11],进一步系统性地揭示了该方在小鼠模型中调控TAMs极化的新能力,为中药免疫调节提供了新证据。
NF-κB通路是调控炎症反应、细胞存活和免疫细胞功能的中心枢纽。NF-κB通过不同二聚体调控TAMs功能异质性
[26];在TME中,通常驱动TAMs向M2型极化并维持免疫抑制状态
[15]。研究进一步揭示了益气解毒方调节TAMs极化的潜在分子机制与抑制NF-κB经典信号通路密切相关。本实验结果显示,益气解毒方处理降低了NF-κB关键亚基p65 (RelA)和p50的蛋白及mRNA表达水平,并伴随其下游效应分子iNOS和Arg-1表达的下降,证明益气解毒方同步抑制p65和p50亚基的表达。而p65/p50异源二聚体是经典NF-κB通路的主要活性形式,调控包括促炎反应在内的多种基因表达
[27];p50同源二聚体缺乏转录激活域,通常与转录抑制复合物结合,以促进抗炎反应和M2型TAMs
[28]。相关研究表明
[29, 30],减少p50可促进M2型TAMs向M1型TAMs转化。因此,推测益气解毒方可能是通过削弱经典NF-κB通路过度活化,调节M1型TAMs的过度炎症反应;减少促M2型TAMs极化的p50同源二聚体形成,抑制M2型TAMs的分化与功能,并促进其向M1型转化。
HE染色组织发现炎症浸润及肿瘤细胞减少。综合以上结果表明,益气解毒方通过抑制NF-κB信号通路关键亚基p65和p50的蛋白这种双重作用协同阻断了NF-κB通路的异常激活,最终实现对TAMs极化状态的有效调控,使肿瘤相关巨噬细胞向M1极化,抑制M2型巨噬细胞,下调iNOS和Arg-1的表达,重塑肿瘤免疫微环境,使其从免疫抑制状态转向免疫支持状态。在抑制肝癌细胞增殖的同时,减轻过度炎症反应和纤维化进程,从而抑制肝脏损伤,延缓肿瘤生长。本研究进一步明确了益气解毒方治疗PLC的作用机制,为其临床应用提供分子生物学依据。
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