楊 洪

運(yùn)動與人類健康息息相關(guān)，強(qiáng)身健體可降低多種疾病的發(fā)病率及死亡率[1]。盡管運(yùn)動方面的流行病學(xué)研究，以及運(yùn)動對慢性病的影響易于被生活方式等其他因素所干擾，但有效數(shù)據(jù)仍表明堅(jiān)持運(yùn)動可預(yù)防腫瘤的發(fā)生，堅(jiān)持運(yùn)動鍛煉的人腫瘤發(fā)生率顯著降低[2-3]。運(yùn)動對腫瘤的治療及預(yù)后也有顯著影響，已證實(shí)運(yùn)動可顯著降低腫瘤的復(fù)發(fā)率[4-5]。雖然具體機(jī)制尚不明確，但運(yùn)動在調(diào)節(jié)激素水平、參與炎癥反應(yīng)及調(diào)控免疫應(yīng)答中發(fā)揮著重要作用。臨床研究表明，運(yùn)動會引起患者腫瘤組織中免疫細(xì)胞的富集。研究和利用運(yùn)動對免疫細(xì)胞的動員機(jī)制，對食管癌等人類常見腫瘤的防治有重要意義。

食管癌是我國最有代表性的腫瘤之一，全世界每年新發(fā)患者約50萬例，一半以上在我國[6]。食管癌的病因至今尚不完全明確，早期診斷困難，預(yù)后極差，雖然治療手段不斷更新，但中晚期患者5 a生存率仍低于20%[7-8]。因此，從包括運(yùn)動等更多方面來探討食管癌等嚴(yán)重危害我國人民健康的腫瘤的防治很有必要。

本文整理歸納相關(guān)研究，分析運(yùn)動在腫瘤預(yù)防和免疫治療中的作用，并討論運(yùn)動對免疫細(xì)胞的動員機(jī)制及其在腫瘤防治領(lǐng)域的應(yīng)用前景。

1 運(yùn)動對免疫細(xì)胞的動員作用

研究顯示，規(guī)律的中強(qiáng)度運(yùn)動可顯著降低20%～30%腫瘤的發(fā)生率，可能的原因有：運(yùn)動可降低內(nèi)臟脂肪，減少胃食管反流；運(yùn)動可培養(yǎng)良好的生活習(xí)慣，減少吸煙和酗酒等不良嗜好；運(yùn)動可調(diào)動機(jī)體免疫細(xì)胞，增強(qiáng)其對癌細(xì)胞的監(jiān)視和殺傷功能[5]。在小鼠皮下荷瘤模型中，進(jìn)行運(yùn)動訓(xùn)練(轉(zhuǎn)輪跑)的小鼠腫瘤體積顯著縮小，成瘤率顯著降低[9]。且無論是小鼠肺轉(zhuǎn)移模型還是皮下荷瘤模型，運(yùn)動訓(xùn)練均可抑制腫瘤惡性增殖及轉(zhuǎn)移。除此之外，在二乙基亞硝胺(diethyl nitro samine,DEN)誘發(fā)的肝癌小鼠模型與促代謝型谷氨酸受體1(metabolic glutamate receptor 1,GrM1)誘導(dǎo)的黑色素瘤小鼠模型中，運(yùn)動訓(xùn)練均能影響腫瘤的成瘤率及增殖能力。為了了解運(yùn)動訓(xùn)練對腫瘤的抑制機(jī)制，研究采用小鼠皮下荷瘤模型作為對象，發(fā)現(xiàn)與對照組小鼠相比，運(yùn)動訓(xùn)練組小鼠腫瘤中與免疫功能相關(guān)的通路被顯著激活。后續(xù)通過RT-PCR、免疫組織化學(xué)及流式細(xì)胞術(shù)在細(xì)胞水平上均驗(yàn)證了通路中相關(guān)蛋白表達(dá)水平均顯著上調(diào)，且運(yùn)動訓(xùn)練組小鼠腫瘤組織中浸潤的免疫細(xì)胞顯著增多。由于皮下荷瘤與肺轉(zhuǎn)移模型的腫瘤組織中NK細(xì)胞均出現(xiàn)大量富集，于是采用裸鼠移植瘤模型來觀察在T細(xì)胞和B細(xì)胞缺失的情況下，運(yùn)動訓(xùn)練是否仍具有動員作用。結(jié)果顯示，運(yùn)動訓(xùn)練對免疫細(xì)胞的動員作用并未發(fā)生改變。而在野生型C57BL/6皮下荷瘤小鼠模型中，當(dāng)使用了anti-asialo單克隆抗體清除小鼠的NK細(xì)胞時(shí)，運(yùn)動不再發(fā)揮免疫動員作用。表明在移植瘤模型中，NK細(xì)胞是動員機(jī)制中必不可少的一員[9]。眾所周知，NK細(xì)胞可以殺傷腫瘤細(xì)胞[10]，所以運(yùn)動對NK細(xì)胞的動員作用對抗腫瘤免疫反應(yīng)至關(guān)重要。

2 運(yùn)動相關(guān)免疫動員機(jī)制及臨床應(yīng)用

2.1 運(yùn)動相關(guān)免疫動員機(jī)制

運(yùn)動時(shí)，人體內(nèi)會發(fā)生一系列生理性改變，且與運(yùn)動強(qiáng)度與持續(xù)時(shí)間密切相關(guān)。當(dāng)需氧量增加時(shí)，心輸出量也會增加，并且血流狀態(tài)也會發(fā)生巨大的改變。代謝率增加，葡萄糖的消耗增加，肌細(xì)胞內(nèi)厭氧代謝產(chǎn)生的乳酸水平也隨之增加。內(nèi)分泌系統(tǒng)在調(diào)節(jié)休息狀態(tài)或運(yùn)動狀態(tài)下的生理反應(yīng)中發(fā)揮著重要的作用[11]。運(yùn)動訓(xùn)練時(shí)，腎上腺分泌的兒茶酚胺顯著增多，與增加心率、升高血壓、升高血糖及調(diào)動免疫系統(tǒng)密切相關(guān)。對于免疫系統(tǒng)，盡管數(shù)據(jù)尚不確切，但肯定的是運(yùn)動前期血液中各種免疫細(xì)胞的數(shù)量均會迅速增加，接著會下降至低于基線，最終細(xì)胞數(shù)量又會恢復(fù)正常[12]。NK細(xì)胞是運(yùn)動早期變化最靈敏的免疫細(xì)胞[13]，在運(yùn)動最初幾分鐘時(shí)就會增加[14]。運(yùn)動30 min后，NK細(xì)胞數(shù)量會達(dá)到峰值，且延長運(yùn)動時(shí)間也不能繼續(xù)增加NK細(xì)胞數(shù)量。但是NK細(xì)胞的峰值可以通過持續(xù)運(yùn)動維持3 h[13]。NK細(xì)胞的特點(diǎn)是不需要提前動員就能殺死靶細(xì)胞[10]，并且它們主要是清除一些被病毒感染的、處于應(yīng)激狀態(tài)的或發(fā)生形態(tài)改變的細(xì)胞。運(yùn)動誘發(fā)的NK細(xì)胞動員效應(yīng)可能是由于兒茶酚胺升高引起的。在白細(xì)胞中，NK細(xì)胞表面兒茶酚胺(尤其是腎上腺素與去甲腎上腺素)特異性受體β-adrenergic表達(dá)量最高[15]，并且運(yùn)動相關(guān)的NK細(xì)胞動員機(jī)制可以由腎上腺素激活[16]。

有研究觀察了運(yùn)動組和對照組小鼠血清中腎上腺素與去甲腎上腺素含量，發(fā)現(xiàn)運(yùn)動組小鼠血清中這兩種兒茶酚胺含量顯著升高。并且，當(dāng)阻斷了運(yùn)動對NK細(xì)胞的動員效應(yīng)時(shí)，就像使用了β受體阻斷劑普萘洛爾[9]，均會使免疫細(xì)胞大量涌入腫瘤組織中，二者對腫瘤惡化的影響一致。為了驗(yàn)證腎上腺素是否可以單獨(dú)發(fā)揮作用，將腎上腺素注入小鼠體內(nèi)，發(fā)現(xiàn)腎上腺素確實(shí)可以影響NK細(xì)胞的數(shù)量、免疫細(xì)胞對腫瘤組織的浸潤以及腫瘤的體積，但是效果并沒有運(yùn)動影響的顯著。因此在運(yùn)動相關(guān)的腫瘤輔助治療中，腎上腺素是免疫動員的關(guān)鍵分子。由于腎上腺素僅僅只能發(fā)揮運(yùn)動訓(xùn)練的部分作用，其他分子可能也參與其中。

運(yùn)動時(shí)，肌肉收縮分泌出大量肌激酶。白細(xì)胞介素6(IL-6)是一種關(guān)鍵的肌激酶，在免疫系統(tǒng)中廣泛存在，且不同情況下會產(chǎn)生不同作用。在細(xì)菌感染和慢性炎癥時(shí)，IL-6是一個(gè)促炎因子。但是在阻斷了TNF-α和IL-1時(shí)，它會產(chǎn)生抗炎作用，并且可激活免疫抑制因子IL-10[17]。在運(yùn)動過程中，肌細(xì)胞分泌的IL-6會隨運(yùn)動強(qiáng)度的增加而迅速增多[18]。由于NK細(xì)胞表面存在IL-6受體復(fù)合物，那么運(yùn)動誘發(fā)的IL-6因子的分泌是否能增強(qiáng)腎上腺素的作用？有研究用IL-6的特異性單抗(mAb)清除了IL-6，發(fā)現(xiàn)腫瘤體積及腫瘤組織中浸潤的淋巴細(xì)胞均變化不明顯了。但是，重組的細(xì)胞因子不能代替IL-6。因?yàn)榇嬖诤芏嘤绊懸蛩?比如給藥的劑量、方式以及腎上腺素作用的時(shí)間等。因?yàn)樾叵賮碓吹腘K細(xì)胞選擇性地表達(dá)IL-6α受體，所以IL-6可增強(qiáng)NK細(xì)胞的動員效果。而包括食管癌細(xì)胞在內(nèi)的許多腫瘤細(xì)胞通常高表達(dá)IL-6，因此，可誘導(dǎo)表達(dá)IL-6α受體的NK細(xì)胞歸巢。但是，具體機(jī)制尚未完全闡明，IL-6在NK細(xì)胞向腫瘤歸巢中發(fā)揮的作用需要進(jìn)一步驗(yàn)證。綜上所述，以上研究在腫瘤的發(fā)病率與臨床治療方面都會起到非常重要的作用。

2.2 運(yùn)動相關(guān)免疫動員與腫瘤防治

人類的NK細(xì)胞表達(dá)兒茶酚胺特異性受體β-adrenergic，所以兒茶酚胺可以動員NK細(xì)胞。同樣，運(yùn)動早期白細(xì)胞，尤其是NK細(xì)胞會顯著增多，因此在運(yùn)動對人類和小鼠免疫功能的影響中，NK細(xì)胞的動員機(jī)制非常重要[19]。然而有趣的是，在所有進(jìn)行運(yùn)動訓(xùn)練的小鼠腫瘤中，T淋巴細(xì)胞的數(shù)量也會顯著增多。T細(xì)胞表面也有β-adrenergic受體，因此也可以被腎上腺素動員。并且，被NK細(xì)胞殺傷的腫瘤細(xì)胞可能會導(dǎo)致樹突細(xì)胞攝取腫瘤抗原，并誘發(fā)腫瘤特異性T細(xì)胞反應(yīng)。盡管NK細(xì)胞具有不同的表面標(biāo)記物和信號分子[20]，但就其功能而言，在免疫應(yīng)答方面具有基本的相似之處，即都可以識別和殺傷處于異常狀態(tài)的細(xì)胞[10]。NK細(xì)胞也可以通過激活型受體，如NKG2D，識別表達(dá)在腫瘤細(xì)胞上的配體，從而識別腫瘤細(xì)胞[21]。由于運(yùn)動可以動員人體的NK細(xì)胞，而NK細(xì)胞可以有效地殺傷腫瘤細(xì)胞，因此運(yùn)動可以有效地輔助腫瘤治療。為此，Moore等匯總了12個(gè)潛在人群的運(yùn)動鍛煉調(diào)查問卷與26種腫瘤的發(fā)病率，發(fā)現(xiàn)業(yè)余時(shí)間進(jìn)行運(yùn)動鍛煉可以顯著降低包括食管癌、肝癌、肺癌、腎癌、結(jié)腸癌、乳腺癌、白血病及骨髓瘤等在內(nèi)的多種腫瘤的發(fā)病率[5]。顯然，這些數(shù)據(jù)本身并不能揭示潛在的分子或細(xì)胞機(jī)制，但仍表明了運(yùn)動相關(guān)的免疫動員可能在腫瘤防治中起到重要的作用。在小鼠模型中，參與運(yùn)動訓(xùn)練的小鼠腫瘤中會富集大量免疫細(xì)胞，這是運(yùn)動保護(hù)機(jī)制的重要特征[9]，且與人類長壽有關(guān)[22]。此外，患者腫瘤組織中免疫細(xì)胞的浸潤可以通過運(yùn)動前后的連續(xù)活檢來觀察。關(guān)于免疫細(xì)胞浸潤腫瘤的深入研究為免疫治療提供了新思路，并為聯(lián)合治療提供了新策略。

2.3 運(yùn)動相關(guān)免疫動員與腫瘤早期監(jiān)控

小鼠模型顯示NK細(xì)胞與運(yùn)動的抗癌作用有關(guān)，且在T細(xì)胞和B細(xì)胞缺失的情況下，NK細(xì)胞效果更加顯著。研究顯示，在野生型C57BL/6皮下荷瘤小鼠模型中，NK細(xì)胞并沒有發(fā)揮非常重要的作用，運(yùn)動的效果并不是非常顯著。但當(dāng)小鼠在接種腫瘤細(xì)胞之前就進(jìn)行運(yùn)動訓(xùn)練，那么運(yùn)動的抗癌效果就會更加顯著。而當(dāng)小鼠在接種腫瘤細(xì)胞的同時(shí)進(jìn)行運(yùn)動訓(xùn)練，僅僅只能觀察到運(yùn)動訓(xùn)練組小鼠的腫瘤體積相對較小[9]。因此推測，提前進(jìn)行運(yùn)動訓(xùn)練會使血液循環(huán)中富集更多的NK細(xì)胞，這就為在腫瘤接種部位歸巢以及迅速殺傷接種部位腫瘤細(xì)胞做好準(zhǔn)備。但是，NK細(xì)胞是否能獨(dú)立對更多臨床相關(guān)腫瘤模型起作用，尚不明確。在進(jìn)展緩慢的腫瘤模型中，如二乙基亞硝胺(DEN)或促代謝型谷氨酸受體1(GrM1)誘導(dǎo)的腫瘤模型中，NK細(xì)胞是傳遞“攻擊”信號的關(guān)鍵因素，而“攻擊”信號是誘發(fā)全面抗癌免疫應(yīng)答的必要條件，同時(shí)參與抗癌免疫應(yīng)答中最重要的免疫細(xì)胞是樹突細(xì)胞和T細(xì)胞。同樣，研究表明NK細(xì)胞在腫瘤發(fā)生的早期階段起到非常重要的作用，一旦腫瘤形成，作用就不再顯著[22-23]。實(shí)體腫瘤中浸潤的NK細(xì)胞數(shù)量較少，而T細(xì)胞數(shù)量較多[24]。一項(xiàng)歷時(shí)11 a的NK細(xì)胞研究，通過使用細(xì)胞毒性讀數(shù)，顯示外周血淋巴細(xì)胞出現(xiàn)高水平細(xì)胞毒性活動時(shí)，腫瘤的發(fā)病率顯著降低[25]。表明，NK細(xì)胞在腫瘤防御中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，但在腫瘤治療中作用并不顯著。這再次表明了NK細(xì)胞在腫瘤早期監(jiān)控中發(fā)揮著重要的作用。

近期研究中最重要的結(jié)果是運(yùn)動對進(jìn)展緩慢和進(jìn)展迅速的小鼠腫瘤模型所產(chǎn)生的影響。在小鼠模型中，運(yùn)動訓(xùn)練組小鼠腫瘤發(fā)生率顯著降低。在黑色素瘤小鼠模型中，運(yùn)動訓(xùn)練組小鼠腫瘤組織中不僅NK細(xì)胞浸潤的數(shù)量顯著增多，樹突細(xì)胞、B細(xì)胞和T細(xì)胞浸潤數(shù)量均顯著增多。因此推測，在進(jìn)展緩慢的腫瘤模型(如食管癌模型)中，NK細(xì)胞可能參與了腫瘤的早期監(jiān)測，而其他免疫細(xì)胞亞群在對抗已形成腫瘤的免疫反應(yīng)中發(fā)揮著更重要作用。

2.4 運(yùn)動相關(guān)免疫動員與食管癌免疫治療

由于運(yùn)動可引起免疫細(xì)胞動員及腫瘤浸潤，所以會有效地輔助腫瘤免疫治療。目前包括食管癌在內(nèi)的部分腫瘤的免疫治療中已應(yīng)用免疫檢查點(diǎn)的抑制性單抗，且適用的腫瘤類型日益增加。PD1單克隆抗體，可通過誘發(fā)腫瘤部位的特異性免疫反應(yīng)而進(jìn)行臨床治療[26]。臨床資料顯示，腫瘤部位免疫細(xì)胞浸潤豐富的食管癌患者，治療效果會顯著增強(qiáng)[27]。因此，免疫細(xì)胞浸潤較少或缺失的腫瘤成為當(dāng)前研究熱點(diǎn)。當(dāng)腫瘤部位出現(xiàn)大量抗腫瘤免疫細(xì)胞如T細(xì)胞、NK細(xì)胞、樹突細(xì)胞等浸潤時(shí)，“冷腫瘤”就可以轉(zhuǎn)化為“熱腫瘤”。因此，在接受PD1免疫治療之前進(jìn)行運(yùn)動鍛煉，可以使病人腫瘤組織中富集大量免疫細(xì)胞，從而增強(qiáng)臨床治療的效果。而腫瘤免疫治療的另一個(gè)突破就是，使用腫瘤浸潤淋巴細(xì)胞(tumor infiltrating lymphocytes,TIL)進(jìn)行過繼治療(adoptive cell transfer,ACT)。臨床治療成功的關(guān)鍵就是腫瘤組織中富集大量腫瘤特異性T淋巴細(xì)胞，因?yàn)檫@些細(xì)胞已經(jīng)在體外為擴(kuò)增做好準(zhǔn)備，且會大量輸送回病人體內(nèi)。在接受治療的患者中，50%病人對治療有效，其中20%病人效果顯著[28-29]。因此，在治療之前進(jìn)行運(yùn)動鍛煉不僅能通過富集大量T淋巴細(xì)胞而提高免疫細(xì)胞的數(shù)量，還可能提高腫瘤組織中浸潤的“新型”免疫細(xì)胞的質(zhì)量。在臨床試驗(yàn)中，可以通過收集運(yùn)動前后食管癌患者腫瘤細(xì)針穿刺的活檢組織，來分析免疫細(xì)胞的浸潤及體外功能情況。多方面數(shù)據(jù)均證實(shí)，免疫系統(tǒng)對化療效果至關(guān)重要[30]。因此，運(yùn)動可輔助食管癌的常規(guī)治療[31]。

目前，腫瘤的免疫治療已在包含食管癌在內(nèi)的多種腫瘤中得到臨床驗(yàn)證，甚至對很多晚期患者，效果仍很顯著。然而，在很多治療中，大多數(shù)患者療效差且缺乏早期預(yù)測指標(biāo)。因此，尋找能夠提高療效的特異性預(yù)測指標(biāo)和方法迫在眉睫。眾所周知，運(yùn)動鍛煉在各個(gè)方面都有益于健康，且運(yùn)動有利于食管癌患者的免疫治療，可增強(qiáng)和改善免疫治療的效果。更重要的是，堅(jiān)持體育運(yùn)動是一種健康的生活方式，有利于直接延緩或抑制食管癌的發(fā)生發(fā)展。