程鈺，于中陽，胡凱文

1北京中醫(yī)藥大學(xué)第二臨床醫(yī)學(xué)院，北京 100029

2北京中醫(yī)藥大學(xué)東方醫(yī)院腫瘤科，北京 100078

近年來，人們發(fā)現(xiàn)癌癥的發(fā)病率呈年齡相關(guān)性的增長。流行病學(xué)研究顯示60歲以上人群的癌癥診斷率可增加兩倍余，中位診斷年齡為65歲，中位死亡年齡達(dá)74歲[1]。世界衛(wèi)生組織預(yù)計(jì)至2050年，世界60歲以上人口將超過20億，其中中國或成為老齡人口最多的國家。衰老是隨著時(shí)間的推移，機(jī)體功能儲備喪失，導(dǎo)致組織內(nèi)穩(wěn)態(tài)降低和年齡相關(guān)疾病增加的狀態(tài)[2]。衰老與腫瘤之間的關(guān)系存在很大爭議，雖然已經(jīng)明確衰老是腫瘤的不利因素，但大量研究顯示細(xì)胞層面的衰老在胚胎發(fā)生、傷口愈合、宿主免疫甚至抑制腫瘤上具有積極作用。衰老概念上的混淆是該矛盾出現(xiàn)的主要原因。與宏觀概念的衰老不同，細(xì)胞衰老貫穿整個(gè)生命過程，是正常的生理現(xiàn)象。雖然衰老細(xì)胞的累積是機(jī)體衰老的基礎(chǔ)，但兩者并不完全共享誘導(dǎo)機(jī)制和分子標(biāo)記[3-4]。目前尚不明確導(dǎo)致兩者差別的機(jī)制，抗腫瘤治療中對衰老細(xì)胞的策略也存在巨大分歧。微環(huán)境指的是間質(zhì)、體液以及相關(guān)細(xì)胞組成的參與細(xì)胞增殖、分化和代謝的生存環(huán)境，更能反映局部組織甚至全身機(jī)體變化的狀態(tài)。有證據(jù)顯示衰老可以編程基質(zhì)細(xì)胞，重塑微環(huán)境，從而促進(jìn)腫瘤發(fā)展[5]。微環(huán)境衰老的表型特征可以歸納為化學(xué)信號改變、細(xì)胞外基質(zhì)（extracellular matrix，ECM）完整性破壞和免疫衰老，本文便從以上三個(gè)方面分述衰老微環(huán)境對腫瘤的影響。

1 化學(xué)信號

衰老產(chǎn)生的最主要的環(huán)境效應(yīng)是衰老相關(guān)分泌表型（senescence-associated secretory phenotype，SASP）。SASP主要包括蛋白酶、細(xì)胞因子、趨化因子、生長因子以及多種調(diào)節(jié)因子[6]。SASP作為對腫瘤等年齡相關(guān)疾病的雙刃劍被人們熟知。機(jī)體對正常組織的SASP是積極的：細(xì)胞因子和趨化因子可以通過促進(jìn)炎性反應(yīng)吸引免疫細(xì)胞聚集，清除多余的衰老細(xì)胞；蛋白酶具有重塑微環(huán)境的作用，并與調(diào)控免疫細(xì)胞進(jìn)出相關(guān)；生長因子參與促進(jìn)衰老細(xì)胞清除后的細(xì)胞增殖替換過程[7]。但是隨著年齡的增長，衰老細(xì)胞出現(xiàn)累積，SASP在“自體/旁分泌衰老”的作用下持續(xù)分泌，從而導(dǎo)致衰老加速及腫瘤等年齡相關(guān)疾病的發(fā)生[8]。例如，細(xì)胞因子白細(xì)胞介素（interleukin，IL）-6、IL-8的過度分泌會引發(fā)老年人全身慢性炎癥，并進(jìn)一步形成免疫抑制環(huán)境，導(dǎo)致腫瘤發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)增加[9]；基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）可以破壞細(xì)胞外基質(zhì)和基底膜，幫助腫瘤細(xì)胞侵襲與轉(zhuǎn)移；血管內(nèi)皮生長因子可以通過生成血管促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移；而部分生長因子可以直接促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖。最近，一些科學(xué)家開始將另一種成分——外泌體，視為SASP的一部分[10]。外泌體具有攜帶并轉(zhuǎn)移蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和核酸等生物分子的作用。研究發(fā)現(xiàn)，衰老細(xì)胞的外泌體數(shù)量明顯增加且成分與年輕細(xì)胞有所不同[11]，這些成分的改變會引起細(xì)胞增殖、炎癥、免疫逃逸和染色體不穩(wěn)定，并與癌癥密切相關(guān)[12]。

SASP并不是一成不變的，他的成分和功能受誘導(dǎo)機(jī)制影響，可呈多階段變化，并最終決定于所有成分的組合作用和受體靶細(xì)胞。經(jīng)典DNA損傷反應(yīng)是年齡相關(guān)衰老的主要依賴途徑，該過程通過毛細(xì)血管擴(kuò)張性共濟(jì)失調(diào)癥突變蛋白（ataxiatelangiectasia mutation，ATM）/GATA結(jié)合蛋白4（GATA-binding protein 4，GATA-4）通路激活核因子κB（nuclear factor of kappa B，NF-κB）參與SASP的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)[13]。除了該經(jīng)典途徑，近年來研究認(rèn)為部分衰老壓力可以通過蛋白激酶p38控制mRNA穩(wěn)定性調(diào)控SASP，且該途徑下產(chǎn)生的SASP與經(jīng)典途徑具有一定差別[14]。SASP成分可呈階段性改變。細(xì)胞衰老初階段可以分泌具有抗炎作用的IL-1α，當(dāng)NF-κB和CCAAT增強(qiáng)子結(jié)合蛋白β參與轉(zhuǎn)錄調(diào)控后，便會產(chǎn)生第二階段SASP，但該階段的SASP相較于初階段的SASP似乎不那么“友好”，其中IL-6和IL-8兩種主要成分可促進(jìn)惡性上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化[15-16]。此外，SASP的最終作用是由所有分泌成分的組合決定。例如，微環(huán)境的重塑取決于調(diào)節(jié)因子組織金屬蛋白酶抑制劑和MMP的平衡結(jié)果[17]，而胰島素樣生長因子結(jié)合蛋白則被報(bào)道可以促進(jìn)部分SASP對年齡相關(guān)疾病的作用[18]。靶細(xì)胞也是影響因素之一，周圍細(xì)胞如果表達(dá)了致病性SASP成分的受體則被稱為易病性細(xì)胞，而衰老細(xì)胞本身如果同樣表達(dá)這些受體，在自分泌和旁分泌的不斷修飾下更易獲得致病性特征。

目前，衰老化學(xué)信號分泌相關(guān)的研究存在多個(gè)局限性問題。許多腫瘤相關(guān)SASP的研究仍然關(guān)注單個(gè)因子的表達(dá)并分析其直接作用效果，缺少對整體SASP的組合作用和細(xì)胞環(huán)境的考慮。在實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷倪x擇上，癌基因誘導(dǎo)的SASP由于具有簡捷、快速的優(yōu)勢更受大部分研究者青睞，但癌基因激活途徑誘導(dǎo)的SASP是否能代表衰老的實(shí)際情況仍有待商榷。此外，人們對SASP的動態(tài)、多階段特征及其調(diào)節(jié)機(jī)制知之甚少。希望未來能出現(xiàn)更多集中于SASP重編程“調(diào)節(jié)開關(guān)”的相關(guān)研究。

2 細(xì)胞外基質(zhì)

ECM是由構(gòu)成骨架的結(jié)構(gòu)蛋白（膠原蛋白、彈性蛋白）、交通基質(zhì)與細(xì)胞的連接蛋白（纖連蛋白、層粘連蛋白）以及填充空間的蛋白多糖組成的非細(xì)胞三維高分子網(wǎng)絡(luò)。ECM不僅可以為組織提供結(jié)構(gòu)支撐和機(jī)械穩(wěn)定，還可以控制細(xì)胞的黏附、凋亡、增殖、遷移等過程[19]。不同組織的基質(zhì)存在異質(zhì)性，皮膚、骨骼等致密組織更需要堅(jiān)硬的保護(hù)環(huán)境，而乳腺、肺等軟組織則相反。微環(huán)境衰老表現(xiàn)為ECM結(jié)構(gòu)及力學(xué)完整性的破壞，向失去保護(hù)的方向重塑[20]。

研究發(fā)現(xiàn)，衰老的乳腺以及肺組織會出現(xiàn)基質(zhì)蛋白沉積以及交聯(lián)增加的現(xiàn)象[21]。正常的ECM交聯(lián)可以維持基質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與彈性。雖然有學(xué)者認(rèn)為在肺組織中的交聯(lián)增加可能是預(yù)防腫瘤侵襲的有利因素[23]，但大部分學(xué)者認(rèn)為交聯(lián)增加會提高ECM剛性，形成更適合腫瘤發(fā)展的僵硬微環(huán)境[22]。這種僵硬的微環(huán)境改變通過纖連蛋白或者透明質(zhì)酸（hyaluronic acid，HA）等成分將信號傳遞到細(xì)胞內(nèi)促進(jìn)黏著斑形成。此外，該信號轉(zhuǎn)導(dǎo)還可以通過Rho家族介導(dǎo)下游胞內(nèi)磷脂酰肌醇激酶（phosphatidylinositide 3-kinases，PI3K）/蛋白激酶 B（protein kinase B，PKB，也稱AKT）通路促進(jìn)細(xì)胞增殖，Rho家族還可以激活MMP重塑以及激活細(xì)胞骨架促進(jìn)腫瘤的侵襲與遷移[24-25]。近期還有研究認(rèn)為微環(huán)境可以通過調(diào)節(jié)骨架蛋白改變能量利用方式，促進(jìn)糖酵解，形成更利于腫瘤的代謝環(huán)境[26]。ECM導(dǎo)致的細(xì)胞內(nèi)信號改變還可以反過來加重微環(huán)境的僵硬程度，在應(yīng)力作用下推動纖維排列變化。研究發(fā)現(xiàn)，衰老ECM基質(zhì)排列增加[27]。線性化的膠原纖維可以充當(dāng)腫瘤遷移的軌道，并通過減少突起進(jìn)一步提高遷移效率[28]。例如，膠原纖維被拉直并垂直于腫瘤邊界排列就是乳腺癌微環(huán)境的重要特征之一[29]。微環(huán)境衰老還可以促進(jìn)ECM的礦物質(zhì)沉積增加微環(huán)境硬度。礦化會阻止組織蛋白酶對ECM的降解[30]，造成膠原沉積、交聯(lián)增加、纖維排列紊亂等一系列促癌性變化[31]。

事實(shí)上ECM硬度對腫瘤的促進(jìn)作用并不是線性增加的，一項(xiàng)數(shù)字模型實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)硬度和侵襲性符合雙向關(guān)系，腫瘤運(yùn)動能力還受細(xì)胞孔徑影響[32]。這或許解釋了在皮膚、骨骼等致密組織中衰老ECM反向重塑地更加“柔軟”，同樣增加了腫瘤的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。年老的皮膚組織膠原蛋白、HA和蛋白多糖連接蛋白1（hyaluronan and proteoglycan link protein 1，HAPLN1）等成分明顯減少，造成了基質(zhì)密度以及膠原交聯(lián)的減少[33]，這種環(huán)境已被證明與黑色素瘤侵襲性和骨轉(zhuǎn)移密切相關(guān)[34-35]。上文提及的礦化修飾似乎更偏向于增加軟組織癌變風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)際上，衰老的骨骼發(fā)生礦化后，可以通過過度的破骨細(xì)胞介導(dǎo)的骨吸收造成骨質(zhì)疏松表型，并增加骨轉(zhuǎn)移的風(fēng)險(xiǎn)[36]。同樣，HA的水平降低或與黑色素瘤的不良預(yù)后相關(guān)[37]，而在前列腺癌以及卵巢癌中出現(xiàn)了相反的情況[38]。有趣的是，HAPLN1在衰老組織中的缺失除了可以破壞淋巴組織促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移[39]，還具有限制免疫細(xì)胞聚集的作用[34]。

3 免疫微環(huán)境

衰老的免疫微環(huán)境表現(xiàn)為免疫功能下降和免疫抑制，這種現(xiàn)象稱之為“免疫衰老”，并常伴隨著低度、慢性的炎癥狀態(tài)[40]。隨著年齡的增長，第一道固有免疫防線失穩(wěn)，主要表現(xiàn)為巨噬細(xì)胞吞噬作用下降、中心粒細(xì)胞遷移失準(zhǔn)、自然殺傷（natural killer，NK）細(xì)胞功能受損及樹突狀細(xì)胞提呈作用減弱[41-42]。適應(yīng)性免疫防線同樣面臨著免疫器官萎縮、抗體親和力下降以及T細(xì)胞與B細(xì)胞的幼稚細(xì)胞數(shù)量減少、記憶細(xì)胞增多造成應(yīng)答多樣性下降的危機(jī)[43]。這種免疫功能的急劇下降是衰老細(xì)胞甚至腫瘤細(xì)胞無法及時(shí)清除的重要原因。

免疫衰老還表現(xiàn)為免疫抑制。免疫抑制細(xì)胞群如髓樣來源抑制細(xì)胞（myeloid-derived suppressor cell，MDSC）、腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（tumor associated macrophage，TAM）和調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（regulatory cell，Treg）在老年組織和血液中顯著增加。MDSC是由髓系祖細(xì)胞產(chǎn)生的異質(zhì)性群體，在衰老微環(huán)境中更易發(fā)揮作用。SASP中的干擾素（interferon，IFN）-γ、IL-4和轉(zhuǎn)化生長因子（transforming growth factor，TGF）-β可以活化MDSC，使其發(fā)揮抑制NK細(xì)胞毒性、T細(xì)胞增殖并增加Treg細(xì)胞的作用[44]。TAM是浸潤于腫瘤組織的巨噬細(xì)胞群體，以M2類型為主。巨噬細(xì)胞根據(jù)其表型和功能可以分為M1型和M2型，M1型主要分泌促炎因子且吞噬、殺傷作用更強(qiáng)，M2型則更偏向于免疫抑制作用。M1/M2平衡才可以維持機(jī)體的正常生命活動，但在疾病不同過程、不同組織和不同年齡階段表達(dá)水平不一。老年人淋巴、肺和肌肉組織中的M2型巨噬細(xì)胞明顯增加，是理想的腫瘤轉(zhuǎn)移前生態(tài)位[45]。TAM還可以分泌趨化因子和生長因子促進(jìn)淋巴管和血管的生成。研究發(fā)現(xiàn)衰老組織中Treg細(xì)胞數(shù)量和免疫抑制功能均明顯增加，并可以通過分泌TGF-β和IL-10等因子抑制效應(yīng)T細(xì)胞[46]。此外，免疫檢查點(diǎn)如程序性死亡受體1（programmed cell death 1，PDCD1，也稱PD-1）的年齡依賴性表達(dá)增加也是免疫抑制的主要原因。

衰老的微環(huán)境中SASP、年齡相關(guān)的腸道微生物群、肥胖和組織退化一起推動了炎性反應(yīng)[47]。并且，微環(huán)境中抗炎因子成分同步增加，與促炎因子共同維持著低度、慢性的炎癥狀態(tài)。這種慢性炎癥的刺激容易導(dǎo)致免疫細(xì)胞轉(zhuǎn)化和免疫檢查點(diǎn)信號改變，從而產(chǎn)生免疫抑制。許多研究早已證明了這種現(xiàn)象：例如高水平的炎性因子IL-6同時(shí)與患者的年齡和預(yù)后相關(guān)[48]；在慢性炎癥模型中可發(fā)生繼發(fā)性MDSC和Treg細(xì)胞浸潤增加[49]。近年來，一些炎癥相關(guān)微小RNA（microRNA，miRNA）如miRNA-19b、miRNA-126和miRNA-146a的年齡相關(guān)性也被認(rèn)為是癌癥進(jìn)展的原因之一。

4 小結(jié)與展望

目前針對衰老的相關(guān)抗腫瘤治療策略仍然集中在細(xì)胞衰老上。由于細(xì)胞層面的衰老具有腫瘤抑制作用，因此誘導(dǎo)衰老治療已經(jīng)成為臨床常見的手段之一。例如，利用低劑量的電離輻射、化療以及靶向治療引起治療誘導(dǎo)性衰老（therapy-induced senescence，TIS），這似乎是一種“飲鴆止渴”的方法，大量衰老的腫瘤細(xì)胞累積，以及周圍環(huán)境老化帶來的免疫和SASP改變會引發(fā)更高的復(fù)發(fā)率與耐藥性[50]。又有研究者提出清除衰老細(xì)胞調(diào)和TIS的危害，B細(xì)胞淋巴瘤/白血病-2（B cell lymphoma/leukemia-2，Bcl-2）蛋白家族可以促進(jìn)衰老細(xì)胞凋亡和自噬，但是臨床反饋不良反應(yīng)較大；達(dá)沙替尼和槲皮素的聯(lián)合用藥彌補(bǔ)了前者的缺點(diǎn)，但因效果有限難以推進(jìn)。清除衰老細(xì)胞若無法做到特異性靶向則危害更大，細(xì)胞衰老仍能維持自身部分功能及多樣性，而細(xì)胞凋亡常帶來剩余細(xì)胞肥大或干細(xì)胞增殖代償?shù)奈：Α?/p>

局限于衰老細(xì)胞的治療策略已經(jīng)陷入困境，針對衰老微環(huán)境的研究展現(xiàn)出更多的可能。關(guān)于SASP的治療手段已經(jīng)脫離了單個(gè)組件靶向的限制，人們開始意識到SASP整體重塑的價(jià)值。從SASP階段性改變?nèi)胧?，二甲雙胍被證明可以通過阻斷IL-1α下游的NF-κB限制炎癥過程[51]，雷帕霉素靶蛋白（mechanistic target of rapamycin kinase，MTOR）抑制劑雷帕霉素可以減少膜結(jié)合IL-1α的表達(dá)，改善衰老成纖維細(xì)胞對前列腺癌細(xì)胞增殖的促進(jìn)作用[52]。信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子3（signal transducer and activator of transcription 3，STAT3）可以調(diào)節(jié)SASP的免疫抑制，通過抑制非受體型蛋白酪氨酸激酶（Janus kinase，JAK）重編程SASP激活免疫監(jiān)視[53]。免疫治療是目前腫瘤領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，但針對75歲以上人群的臨床研究仍顯不足。老年人PD-1/程序性死亡受體配體1（programmed cell death 1 ligand 1，PDCD1LG1，也稱PD-L1）的表達(dá)明顯升高，理論上免疫檢查點(diǎn)治療應(yīng)該獲得更好的療效。部分小鼠實(shí)驗(yàn)提示免疫治療在老年群體中療效更佳的可能，但臨床試驗(yàn)結(jié)果卻不盡如人意，這可能受到T細(xì)胞的耗竭和Treg細(xì)胞增加程度的影響[54-55]。并且需要注意的是，免疫治療相關(guān)不良反應(yīng)在老年人中更為常見[56]。最后，目前針對ECM的治療手段仍然沒有實(shí)質(zhì)進(jìn)展，MMP抑制劑熱點(diǎn)已經(jīng)成為過去式，但近幾年有研究如JNJ0966和Fab 3369提示高選擇靶向特定MMP的治療可能[57-58]。

衰老是整體環(huán)境的改變，不能單純地針對衰老群體與年輕群體的差異進(jìn)行補(bǔ)救試驗(yàn)，這可能會破壞已搖搖欲墜的衰老平衡。此外，目前的指南性治療手段很少進(jìn)行老年小鼠模型研究和臨床驗(yàn)證。經(jīng)過換算，小鼠18個(gè)月齡才符合人類60歲的水平，而目前大部分的實(shí)驗(yàn)小鼠模型多采用6～8個(gè)月齡，遠(yuǎn)低于這一水平。不管是細(xì)胞還是微環(huán)境，衰老在腫瘤中的作用已經(jīng)受到越來越多學(xué)者們的重視。希望在未來與該領(lǐng)域的學(xué)者們共同探索，從衰老微環(huán)境角度為腫瘤患者帶來更多有效的治療方案。