细胞衰老与肿瘤治疗及中医肾理论_医学论文【关键词】细胞衰老肿瘤中医肾理论与细胞增殖、分化、凋亡一样,细胞衰老(cell senescence)也是细胞的基本活动之一。细胞衰老现象最初为Hayflick在正常成纤维细胞的体外培养中观察到,发现正常细胞在体外条件下增殖分裂50～70代即进入一种衰老的状态,细胞丧失继续增殖的能力无法进一步传代培养,但仍然存活,这种现象被称为“Hayflick极限”。细胞衰老与肿瘤有着密切的关系,细胞衰老是机体防御肿瘤形成的主要屏障之一。2005年,多家研究机构在专业杂志发表研究成果表明,在K-rasV12癌基因、p-ten敲除、BRAF突变等因素诱导肿瘤形成的过程,如果同时有细胞衰老的发生,肿瘤发病的几率大为减低；而在形成肿瘤的细胞中,几乎都存在一定程度的衰老障碍,特别是端粒酶的激活；肿瘤细胞衰老的能力还与治疗效应密切相关。1细胞增殖衰老目前,学术界将Hayflick发现的由于细胞增殖代次增加引起的衰老命名为增殖衰老(replicative senescence),这种现象同样存在于体内,尽管发现时日已久,但直到近年才取得大的进展。细胞增殖衰老在分子水平主要与染色体末端的端粒(Telomer)以及相关的TP53→CDKN1a→pRB→E2F信号通路相关；端粒的作用是维持染色体在复制过程中的结构完整性,正常细胞以每分裂1次丢失约100 bp的速度逐渐丢失端粒末端的序列,当端粒缩短到无法维持复制染色体结构的完整性时(约50～70代),缩短的端粒即可激活TP53→CDKN1a(p21WAF-1/Cip1)→pRB→E2F信号通路,缩短的端粒可以激活p14ARF,p14ARF可以抑制促进TP53降解的Mdm2而使TP53稳定并激活；另一个激活TP53的蛋白是抑癌基因PMLpromyelocytic leukemia),PML可以使TP53乙酰化而激活。此外,PTEN、NPM、p33ING1等基因也可以在蛋白水平调节TP53的活性；激活的TP53可以促进多种基因的表达,其中最为重要的CDKN1a(p21WAF-1/Cip1)的表达,CDKN1a(p21WAF-1/Cip1)可以抑制CDK2/Cyclin E复合物的活性,从而使pRB蛋白转化为非活性形式的低磷酸化(hypophospho-rylated)或去磷酸化(dephosphorylated)状态,低磷酸化的pRB与E2F转录因子结合,使得E2F不能激活细胞周期必需的基因表达,进而使细胞停滞于G0/G1期,无法进入S期启动染色体的复制以完成增殖活动[1-2]。2细胞早熟衰老除增殖衰老,近年还发现早熟衰老(premature senescence)现象,即细胞在DNA损伤、氧化应激(oxidative stress)或特定基因激活等非端粒信号的刺激下发生衰老,这种形式的细胞衰老与端粒的缩短无关,也与细胞的具体增殖代次无关,故称早熟衰老；因不同研究者的缘故,早熟衰老曾经被称为加速衰老(accelerated senescence)、应激或异常信号诱导衰老(stress or aberrant signaling-induced senescence,STASIS)或外在衰老(extrinsic senescence)[2-3],这些不同的命名也提示了细胞衰老领域研究的活跃。细胞早熟衰老的发生与TP53→CDKN1a(p21WAF-1/Cip1)→pRB→E2F或CDKN2a(p16ink4A)→pRB→E2F信号通路的激活相关,其中TP53→CDKN1a→pRB→E2F通路的激活始于ATM(ataxia telangiectasia-mutated)等基因对损伤DNA的探测,进而以磷酸化的形式激活TP53；CDKN2a(p16ink4A)是CDK4、CDK6活性的抑制剂,CDK4/6/Cyclin D复合物可以使pRB磷酸化并通过E2F的作用激活细胞周期必需基因的表达而完成细胞周期,激活的CDKN2a(p16ink4A)通过抑制CDK4/6/Cyclin D活性而阻止pRB的磷酸化,低磷酸化非活性形式的pRB可以与E2F结合,使得E2F不能激活细胞周期所必需的基因表达,从而使细胞停滞于G0/G1期无法进入S期启动染色体的复制完成细胞周期[4]。尽管早熟衰老与增殖衰老发生的机制迥异,但二者都具有一些共同的特征,如细胞形态的扁平、细胞周期的阻滞以及SA-β-Gal酶(senescence-associatedβ-galactosidase)活性的增强等,但二者在基因表达谱上有一定的差异[5],提示二者的信号通路与生物学功能并不完全一致。3细胞衰老与肿瘤治疗促使癌细胞衰老是肿瘤学家梦寐以求的结果,然而,由于肿瘤细胞中端粒酶的激活,使得学术界普遍认为肿瘤细胞存在衰老障碍,而很难在衰老方面取得疗效,因此,这方面的研究一直比较少。细胞早熟衰老现象的发现为肿瘤治疗带来了新的希望,这种形式的细胞衰老可以不通过端粒而使细胞衰老。近几年,来自不同地域研究者们在这方面作了有益的尝试。在基因治疗方面,发现CDKN2a(p16ink4A)、TP53、pRB、CDKN1a(p21WAF-1/Cip1)、p57、p63、p73等基因的导入,或E2F的RNA干扰可以促使肿瘤细胞衰老,从而达到治疗的目的,细胞衰老正在成为肿瘤治疗新的靶标[1,6-7]。传统肿瘤的治疗方式如放化疗等,主要是通过使肿瘤细胞死亡[凋亡或丝裂灾难(miototic catastrophe)]而实现治疗目标,其优势在于具有较好的近期疗效,即肿瘤包块的迅速缩小,但由于转移与复发等不良情况的发生,使得传统肿瘤治疗模式的疗效并不尽如人意。与此相应,衰老的肿瘤细胞并不立即死亡,甚至可以在较长的时间内仍具有存活力,但却失去了增殖与转移的能力,这样的特性使得以细胞衰老为靶标的治疗在缩小肿瘤方面的作用并不是很强,但却可以带瘤生存的方式显著延长肿瘤患者的生存时间,而且不良反应没有传统化疗与放疗那么大。因此,细胞衰老是一个很有研究前景的新的肿瘤终极治疗靶标[1,5]。中医药治疗肿瘤有悠久的历史,广泛的临床实践证明,虽然中医药治疗肿瘤的近期疗效并不令人满意,但在延长肿瘤患者特别是晚期肿瘤患者的生存时间方面具有独到的疗效,在临床上表现为带瘤生存。这提示中药在促使肿瘤细胞凋亡方面的作用可能不是很强,而可能是通过诱导肿瘤细胞衰老而达到治疗目的的。4中医肾理论与细胞衰老细胞衰老是现代生命科学中兴起的新的研究领域,在传统中医理论中没有相关的记载。在机体衰老方面,肾虚衰老一直占主导地位,肾为先天之本,肾主藏精,肾精直接关系到人体的生长、发育、生殖和衰老,《素问·上古天真论》中“丈夫八岁,肾气实,发长齿更……五八,肾气衰,发堕齿槁”详尽论述了肾气盛衰与人之寿夭的关系。虽然人体衰老的规律并不能简单地应用于细胞衰老,但可以作为线索探索补肾与细胞衰老的关系。我们的初步研究发现,补肾可以影响WI38细胞衰老的进程,并与细胞衰老相关基因TP53、CDKN1a(p21WAF-1/Cip1)、CDKN2a(p16ink4A)转录与表达相关；补肾可以影响胚胎干细胞CRL-1825增殖、衰老等生命活动,并与Wnt、Oct4、CDKN2a(p16ink4A)等基因相关[8-11],因此,可以认为肾在微观领域与细胞衰老密切相关。在肿瘤的发病方面,肾也起着至关重要的作用。《灵枢》认为“壮人无积,虚人有之。”《医宗必读·积聚》亦谓：“积之成者,正气不足,而后邪气踞之。”《景岳全书·积聚》明确提出：“凡脾肾不足及虚弱失调之人,多有积聚之病,盖脾虚则中焦不运,肾虚则下焦不化,正气不行则邪滞得以居之。”这与现代医学与生命科学关于肿瘤的研究比较一致。已经发现,肿瘤的发生主要是由于癌基因的异常激活或抑癌基因的异常失活而导致,癌基因与抑癌基因都随遗传与生俱来,属于“先天之本”范畴。在肿瘤的形成过程中,细胞衰老是一直起着重要的屏障作用,在细胞DNA受到损伤或异常信号转导激活的情况下,细胞即启动内在修复程序,修复失败的细胞则发生衰老,这一切都是在特定基因的作用下完成的,这些基因都属于先天之本——肾的范畴。因此,肾与肿瘤细胞衰老也有着密切的联系。5六味地黄丸与肿瘤细胞衰老在中医临床中,补肾是中医治疗肿瘤的基本治法之一。六味地黄丸是滋补肾阴的代表方,其抗肿瘤作用已得到肿瘤临床的公认,即所谓养正消积。原方出自宋·钱乙《小儿药证直诀》,由熟地黄、山茱萸、山药、泽泻、牡丹皮、茯苓组成,全方“以熟地之大补肾脏之精血为君,必以泽泻分导肾与膀胱之邪浊为佐；山茱萸补肝固精,即以丹皮能清泄厥阴、少阳血分相火者继之；山药养脾阴,茯苓渗脾湿,相和相济,不燥不寒”(《成方便读》),其中熟地黄、山药、山茱萸为三补,泽泻、牡丹皮、茯苓为三泻；原用于肾阴不足之证,现已广泛应用于肿瘤、高血压、糖尿病、甲状腺功能亢进、更年期综合征以及各类慢性疾病。在实验体系中,六味地黄丸可以预防致癌物所导致的突变和癌变,还可以抑制多种肿瘤细胞增殖以及抑制肿瘤生长,配合化疗可以在多种肿瘤中达到增效减毒的作用[12]。但其抗癌机制一直不太清楚,结合肿瘤细胞衰老以及六味地黄丸防癌抗癌的特性,我们推测其可能与肿瘤细胞衰老相关。以此为线索,我们已经初步发现六味地黄丸在体外可以促进肿瘤细胞衰老(待发表)。虽然有研究提示六味地黄丸可以延缓机体的衰老[13],但由于已经恶变的肿瘤细胞与正常细胞并不完全一致,尤其是两者的遗传背景与基因表达谱大不一样,而这可能正是六味地黄丸不同作用的基础,因此可以认为,促进肿瘤细胞衰老与延缓机体衰老并不矛盾。6结语细胞衰老已经成为继细胞凋亡、分化、丝裂灾难(miototic catastrophe)之后新的终极肿瘤治疗靶标,相关的研究正在活跃进行,其进展将有可能使肿瘤治疗取得长足的进步。中医具有博大精深的理论与广泛的临床实践,中医衰老理论特别是肾理论在微观上可以用于细胞衰老,开展相关的研究具有积极的意义。此外,中医理论还认为衰老与肝脾等脏器功能密切相关,值得进一步探索。【参考文献】[1]Roninson IB.Tumor cell senescence in cancer treatment[J].Cancer Res,2003,63(11)：2705－2715.[2]Dimri GP.What has senescence got to do with cancer·[J].Cancer Cell,2005,7(6)：505－512.[3]Parrinello S,Samper E,Krtolica A,et al.Oxygen sensitivity severely limits the replicative lifespan of murine fibroblasts[J].Nat Cell Biol,2003,5(8)：741－747.[4]Park IK,Morrison SJ,Clarke MF.Bmi1,stem cells,and senescence regulation[J].J Clin Invest,2004,113(2)：175－179.[5]Faraonio R,Pane F,Intrieri M,et al.In vitro acquired cellular senescence and aging-specific phenotype can be distinguished on the basis of specific mRNA expression[J].Cell Death Differ,2002,9(8)：862－864.[6]Park C,Lee I,Kang WK.E2F-1 is a critical modulator of cellular senescence in human cancer[J].Int J Mol Med,2006,17(5)：715－720.[7]Schmitt CA.Cellular senescence and cancer 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