馮玉儀 柳建華

華南理工大學(xué)附屬第二醫(yī)院,廣州市第一人民醫(yī)院超聲醫(yī)學(xué)科(廣州 510180)

腫瘤微環(huán)境(tumor microenvironment，TME)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，在腫瘤的發(fā)展和進(jìn)程中起著重要的作用，對(duì)腫瘤治療效果有著顯著的影響，針對(duì)TME治療是目前的一個(gè)熱點(diǎn)方向。TME由多種細(xì)胞(免疫細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、炎癥細(xì)胞和淋巴細(xì)胞)、細(xì)胞外基質(zhì)、血管系統(tǒng)、淋巴管系統(tǒng)等組成，腫瘤物理和化學(xué)微環(huán)境(tumor physicochemical microenvironment，TPCME)異常主要表現(xiàn)為高間質(zhì)液壓、缺氧、低pH等理化特性[1- 2]，是腫瘤對(duì)放化療抵抗的重要原因，也是導(dǎo)致腫瘤進(jìn)展和轉(zhuǎn)移的主要因素之一[3]。由于腫瘤實(shí)質(zhì)內(nèi)TPCME的差異較大，因而對(duì)TME的全面了解有助于研發(fā)治療癌癥的新方法和策略，目前已有一些針對(duì)腫瘤物理微環(huán)境的各種成分的研究，例如低頻非聚焦超聲可以增加腫瘤血流灌注、降低腫瘤間質(zhì)液壓(tumor interstitial fluid pressure，TIFP)、增加藥物穿透血管進(jìn)入腫瘤實(shí)質(zhì)等[4]。TPCME主要是有以下六個(gè)特點(diǎn)：(1)腫瘤血管畸形、形態(tài)和功能異常[5]。(2)腫瘤的淋巴管功能異常，淋巴回流受阻[6]。(3)實(shí)體腫瘤間質(zhì)液壓升高，影響藥物和免疫細(xì)胞滲入腫瘤實(shí)質(zhì)[7]。(4)細(xì)胞外基質(zhì)異常，腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞分泌大量膠原纖維，限制藥物在腫瘤內(nèi)擴(kuò)散；成纖維細(xì)胞過度牽拉；纖維母細(xì)胞稀少或缺失，失去正常調(diào)節(jié)纖維伸縮的作用，透明質(zhì)酸含量異常[8]。(5)缺氧，TME缺氧可改變正常微環(huán)境的功能，促進(jìn)腫瘤進(jìn)展，限制治療效果；腫瘤內(nèi)大多數(shù)區(qū)域的氧分壓低于5 mmHg，而正常機(jī)體組織中氧分壓大約為30～60 mmHg[9-10]。(6)pH值降低，腫瘤細(xì)胞的快速增殖以及腫瘤中不成熟和功能失調(diào)的血管的存在會(huì)降低氧轉(zhuǎn)運(yùn)的效率，導(dǎo)致腫瘤微環(huán)境缺氧狀態(tài)(<10 mmHg)，使得糖酵解成為主要的供能方式，糖酵解產(chǎn)生的乳酸堆積在TME中，使得TME的pH呈酸性(6.3～6.5)[11]。

聲學(xué)調(diào)控腫瘤微環(huán)境已有頗多研究，包括聚焦超聲、低頻非聚焦超聲聯(lián)合微泡、以及聯(lián)合攜氧微泡，可以改變腫瘤的血管、細(xì)胞外基質(zhì)的結(jié)構(gòu)，降低腫瘤的間質(zhì)液壓，改善腫瘤的缺氧等。

1 聲學(xué)調(diào)控改善腫瘤內(nèi)部結(jié)構(gòu)

1.1 聲學(xué)調(diào)控改變腫瘤血管結(jié)構(gòu)

腫瘤的異常脈管系統(tǒng)導(dǎo)致微環(huán)境內(nèi)的改變，其中血管的不充分灌注降低了腫瘤內(nèi)的氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)的可及性。與正常血管不同的是，實(shí)體腫瘤血管是畸形的、囊狀的和混亂的[12]。在小鼠乳腺癌的血管中，腫瘤內(nèi)皮細(xì)胞連接不良，相互重疊生長，并伸入血管腔。此外，在許多不同類型的實(shí)體瘤中，腫瘤血管壁有許多開口、細(xì)胞間連接變寬、基底膜覆蓋不規(guī)則或不足。這些異常特征共同導(dǎo)致血管通透性高、彎曲和擴(kuò)張，從而在整個(gè)腫瘤中產(chǎn)生不均勻的血流和有限的灌注。腫瘤血管形態(tài)出現(xiàn)異常，功能受損[13]。腫瘤邊緣微血管密度高于腫瘤中心微血管密度。腫瘤血管形態(tài)缺陷導(dǎo)致腫瘤組織血流紊亂、組織缺氧[14]。腫瘤微血管的缺陷特征導(dǎo)致腫瘤容易生長和擴(kuò)散，干擾放化療的效果。TPCME中的缺氧誘導(dǎo)促血管生成分子的持續(xù)產(chǎn)生，如血管內(nèi)皮生長因子和轉(zhuǎn)化生長因子[15]。促血管生成因子和抗血管生成因子之間的不平衡導(dǎo)致快速但異常的腫瘤血管形成。通透性的增加導(dǎo)致了血管中蛋白質(zhì)的滲漏，從而增加了TPCME中的間質(zhì)膠體滲透壓[7]。升高的TIFP會(huì)壓迫血管，加劇缺氧狀態(tài)，從而形成惡性循環(huán)，高TIFP限制了免疫細(xì)胞的浸潤以及治療藥物的滲透。藥物進(jìn)入腫瘤組織主要依賴于其高通透性和強(qiáng)滯留效應(yīng)，即EPR效應(yīng)(enhanced permeability and retention,EPR)，這種效應(yīng)取決于腫瘤血管系統(tǒng)的滲漏性質(zhì)和藥物的長時(shí)間循環(huán)，使得藥物緩慢但不均勻地積聚在腫瘤上。影響EPR效應(yīng)的因素：(1)腫瘤局部血流；(2)腫瘤血管通透性；(3)血管周圍腫瘤細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)的結(jié)構(gòu)屏障；(4)TIFP[16]。

TPCME中的異常血管阻礙了腫瘤治療的有效性，使腫瘤血管正常化策略可能增進(jìn)治療效果[17]，然而，治療后腫瘤細(xì)胞增加其他促血管生成細(xì)胞因子的表達(dá)，補(bǔ)償抑制作用，抗血管生成治療(如抗血管內(nèi)皮生長因子治療)只能暫時(shí)逆轉(zhuǎn)異常血管，這種短暫的血管正?；环Q為“正?；翱凇?，它在不同的腫瘤類型和腫瘤狀態(tài)之間是不同的，在“正常化窗口”注入藥物可提高抗腫瘤治療效果[18]。

超聲聯(lián)合微泡的治療是近年來超聲治療學(xué)的重要進(jìn)展，該方法主要利用空化效應(yīng)損傷腫瘤血管壁，從而調(diào)控腫瘤的微循環(huán)。研究顯示：較低能量的超聲聯(lián)合微泡可增加腫瘤血管壁的通透性，開放血—組織屏障，以及增加微循環(huán)血流灌注，增加藥物或基因的轉(zhuǎn)運(yùn)從而增強(qiáng)療效[19]；較高能量的超聲使腫瘤血管產(chǎn)生較嚴(yán)重的損傷，可明顯降低、甚至阻斷局部血流[20]。低頻非聚焦超聲聯(lián)合微泡治療通過空化效應(yīng)改善血管的滲透性，空化效應(yīng)對(duì)血管的作用是直接的、實(shí)時(shí)的，不需要篩選“正?；翱凇?。微泡發(fā)生空化可在鄰近的表面(如血管壁/細(xì)胞膜)上形成開口，增加粒子穿過自然屏障的滲透性，稱為聲孔效應(yīng)。微泡的膨脹和收縮可以直接“推”和“拉”附近的表面，并在周圍流體中誘導(dǎo)流體射流和微束[21]。Chen等[22]利用高速成像觀察到空化效應(yīng)的確切機(jī)制包括血管擴(kuò)張、內(nèi)陷和液體噴射，而且空化效應(yīng)對(duì)血管的輕微損傷可以改善血管的通透性和藥物的釋放，大多數(shù)血管損傷經(jīng)過一段時(shí)間后恢復(fù)?？栈?yīng)分為穩(wěn)態(tài)空化(非慣性空化)和瞬態(tài)空化(慣性空化)。穩(wěn)態(tài)空化包括氣泡的重復(fù)收縮和膨脹，與超聲波的交替壓縮和稀疏循環(huán)同步，導(dǎo)致附近細(xì)胞的局部流體運(yùn)動(dòng)和剪切應(yīng)力增強(qiáng)。瞬態(tài)空化指在較高的超聲壓力下，靜脈內(nèi)微泡的劇烈崩塌引起瞬時(shí)微射流，在血管壁上產(chǎn)生機(jī)械力，導(dǎo)致血管損傷甚至破裂[23]。

聲壓的選擇是決定超聲治療效果的重要參數(shù)之一。低頻非聚焦超聲聯(lián)合微泡治療可損傷血管內(nèi)皮細(xì)胞，使內(nèi)皮細(xì)胞間隙增大，血管的通透性和紅細(xì)胞向腫瘤間質(zhì)的滲出增加。Wang 等[24]研究發(fā)現(xiàn)3.0 MPa和5.0 MPa治療組治療后即刻出現(xiàn)腫瘤微血管嚴(yán)重破壞，管狀結(jié)構(gòu)不可見，彌漫性出血。微血管損傷的程度在0.5 MPa和1.5 MPa治療組較輕，表現(xiàn)為血管擴(kuò)張、充血和出血。24 h后免疫組化發(fā)現(xiàn)，3.0 MPa和5.0 MPa使得腫瘤微血管密度顯著降低。Xiao等[4]在研究中發(fā)現(xiàn)1.0 MPa超聲聯(lián)合微泡組腫瘤細(xì)胞局灶性壞死，微血管充血擴(kuò)張，血管呈圓形或橢圓形，血管壁結(jié)構(gòu)異常，紅細(xì)胞滲漏，改善了腫瘤微環(huán)境，增強(qiáng)阿霉素的滲入。

高強(qiáng)度聚焦超聲(high intensity focus ultrasound,HIFU)治療是一種常用的非侵入性治療方法，通過熱效應(yīng)或機(jī)械損傷殺死腫瘤細(xì)胞。HIFU對(duì)血管系統(tǒng)的破壞作用與微血管口徑、血流速度和超聲特征(發(fā)射率、強(qiáng)度和消融時(shí)間)有關(guān)[25]。Yang等[26]采用大鼠肝臟模型檢測(cè)HIFU消融效應(yīng)(4 MHz,550 W/cm2，4 s)。結(jié)果證實(shí)HIFU只能破壞200 μm范圍內(nèi)的腫瘤微血管。HIFU消融破壞腫瘤微循環(huán)，提高HIFU腫瘤治療效果。使用兔腹主動(dòng)脈模型檢測(cè)HIFU治療效果(4 MHZ，1 500 W/cm2，5 s)，實(shí)驗(yàn)證實(shí)HIFU對(duì)大血管安全，因?yàn)檠芸趶礁螅魉俣雀?。脈沖高強(qiáng)度聚焦超聲(pulsed HIFU，pHIFU)利用分散在細(xì)胞中的微小氣體作為空化核，當(dāng)達(dá)到足夠大的壓力(即空化閾值)時(shí)，微小氣體成長為氣泡，因而pHIFU可產(chǎn)生持續(xù)且高強(qiáng)度空化效應(yīng)。Van Leenders等[27]在pHIFU治療后觀察到瘤內(nèi)出血嚴(yán)重，提示腫瘤內(nèi)微血管破裂，阿霉素隨著血管破裂滲入腫瘤內(nèi)的量增多，HIFU治療后不僅腫瘤組織發(fā)生凝固性壞死，腫瘤血管系統(tǒng)也會(huì)出現(xiàn)壞死。Guan等[28]應(yīng)用HIFU治療兔子宮內(nèi)膜癌，發(fā)現(xiàn)HIFU消融組血管彈性蛋白板分解、彈性蛋白層排列混亂，徹底破壞腫瘤的微循環(huán)和含有彈性蛋白的大血管。

微泡還可作為化療藥物、基因等的載體，將化療藥物裝載或結(jié)合到直徑小于紅細(xì)胞直徑的微泡上，并可在體外發(fā)射超聲，使得微泡發(fā)生空化效應(yīng)，空化效應(yīng)產(chǎn)生的爆破力可使其承載的藥物穿過毛細(xì)血管壁進(jìn)入瘤內(nèi)[29]。這使得進(jìn)入瘤內(nèi)的藥物比單獨(dú)注射微泡+藥物的方式有所增多，但并未明顯減輕對(duì)正常組織的毒副作用。

1.2 聲學(xué)調(diào)控細(xì)胞外基質(zhì)結(jié)構(gòu)

細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix，ECM)是由膠原、蛋白多糖/糖胺聚糖、彈性蛋白、纖維連接蛋白、層粘連蛋白等多種糖蛋白組成的非細(xì)胞三維大分子網(wǎng)絡(luò)，基質(zhì)成分和細(xì)胞粘附受體相互結(jié)合，形成一個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)。細(xì)胞表面受體將信號(hào)從ECM傳遞到細(xì)胞中，ECM調(diào)節(jié)多種細(xì)胞功能，如生存、生長、遷移和分化，對(duì)維持正常的細(xì)胞功能至關(guān)重要[30]。

腫瘤力學(xué)改變是許多實(shí)體癌的一個(gè)特征，反映在間質(zhì)壓力和壓縮負(fù)荷的增加、ECM的硬化以及細(xì)胞收縮性和流變性的增強(qiáng)，有助于腫瘤的侵襲，并影響治療效果。

已有多種方法通過重塑ECM來改善腫瘤治療效果，針對(duì)ECM膠原成分的治療策略可分為：(1)抑制膠原合成；(2)基質(zhì)膠原降解；(3)抑制膠原交聯(lián)，阻斷膠原相互作用。針對(duì)透明質(zhì)酸治療方法也可分為三類：(1)透明質(zhì)酸降解；(2)抑制透明質(zhì)酸合成；(3)阻斷透明質(zhì)酸信號(hào)傳導(dǎo)[31]。聲學(xué)調(diào)控在細(xì)胞外基質(zhì)方面應(yīng)用較少，Zhang等[32]研究表明低頻非聚焦超聲治療后(1.0、3.0、5.0 MPa)，兔VX2移植瘤的細(xì)胞外基質(zhì)的膠原纖維結(jié)構(gòu)及數(shù)量未見明顯變化。Li等[33]研究發(fā)現(xiàn)pHIFU治療后，使用高倍鏡可發(fā)現(xiàn)膠原纖維明顯受損，表現(xiàn)為方向性喪失和密集膠原束分離，膠原纖維有磨損的跡象，間質(zhì)基質(zhì)的破壞使KPC小鼠胰腺腫瘤中化療藥物阿霉素的濃度增加了4.5倍。體外研究發(fā)現(xiàn)治療性低強(qiáng)度超聲可增加包裹的小鼠成纖維細(xì)胞(3T3)的膠原和糖胺多糖生成，以及增加人類成纖維細(xì)胞的細(xì)胞數(shù)量，但這一結(jié)果僅限于體外，截至目前，仍沒有研究證實(shí)在體內(nèi)治療性的低頻非聚焦超聲可以改變ECM的結(jié)構(gòu)及成分[34]。

2 聲學(xué)調(diào)控腫瘤微環(huán)境理化特性

聲學(xué)調(diào)控可改變腫瘤結(jié)構(gòu)，腫瘤微環(huán)境的各個(gè)理化特性以及免疫微環(huán)境亦會(huì)隨之而改變。

2.1 聲學(xué)調(diào)控降低IFP，增進(jìn)治療效果

TIFP升高被認(rèn)為是治療實(shí)體腫瘤的一大障礙，阻礙了藥物進(jìn)入腫瘤組織間隙。TIFP升高引起各種藥物在腫瘤內(nèi)的異質(zhì)性分布，促進(jìn)腫瘤內(nèi)缺氧，導(dǎo)致放化療抵抗。實(shí)體瘤中TIFP的增加是多因素導(dǎo)致的[7]。TIFP包括液體應(yīng)力和固體應(yīng)力，液體壓力包括毛細(xì)管的壓力和間質(zhì)的壓力，兩者都可以進(jìn)一步細(xì)分為靜水壓力和膠體滲透壓。腫瘤內(nèi)部的非流體元素產(chǎn)生固體應(yīng)力，包括生長誘導(dǎo)的應(yīng)力和外部施加的應(yīng)力。生長誘導(dǎo)的應(yīng)力是間質(zhì)中增殖的腫瘤細(xì)胞和基質(zhì)細(xì)胞之間的相互作用所施加的壓力。外部施加的應(yīng)力是生長中的腫瘤與其周圍正常組織之間的相互作用所產(chǎn)生的壓力[35]。

正常組織內(nèi)間質(zhì)液壓大約為-1～-3 mmHg，而實(shí)體腫瘤TIFP均升高，通常在10～40 mmHg，例如：乳腺癌約30 mmHg，子宮頸癌、轉(zhuǎn)移性黑色素瘤TIFP均大于20 mmHg。TIFP升高的原因尚不明確，主要有幾下幾點(diǎn)：(1)腫瘤血管系統(tǒng)異常；(2)缺乏功能性淋巴系統(tǒng)，淋巴回流受阻；(3)細(xì)胞外基質(zhì)異常：成纖維細(xì)胞缺失以及透明質(zhì)酸含量增多[36- 37]。目前已有一些藥物和方法可降低TIFP，如針對(duì)血管的貝伐單抗(血管內(nèi)皮生長因子拮抗劑)，針對(duì)細(xì)胞外基質(zhì)膠原纖維的膠原酶以及針對(duì)透明質(zhì)酸的透明質(zhì)酸酶，可增進(jìn)治療效果[38- 39]。降低TIFP還有一系列的物理方法，如放療、高溫?zé)岑?、低頻非聚焦超聲、HIFU、光動(dòng)力、聲動(dòng)力療法等。

聲學(xué)調(diào)控TIFP主要有以下兩種情況：(1)低頻非聚焦超聲聯(lián)合微泡治療可以降低TIFP，其機(jī)制可能是空化效應(yīng)改變了血管的通透性，超聲空化還可以栓塞腫瘤血管，減少腫瘤血液供應(yīng)，以此減少TIFP。此外，慣性空化還可以導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞凋亡，間接降低TIFP[40]。Xi等[41]發(fā)現(xiàn)通過低頻非聚焦超聲聯(lián)合微泡產(chǎn)生的空化作用可以降低TIFP，增加兔VX2腫瘤中聲敏劑的積累，提高聲動(dòng)力的治療效果。(2)HIFU也可以通過機(jī)械效應(yīng)和熱效應(yīng)使腫瘤細(xì)胞發(fā)生壞死的凋亡以及瘤內(nèi)血管壞損，從而使得TIFP降低[42]。Sassaroli等[43]認(rèn)為使用HIFU治療后肌肉快速發(fā)生腫脹，這種腫脹可能是由于HIFU暴露過程中一些關(guān)鍵連接蛋白的損傷導(dǎo)致IFP的最初下降。

腫瘤細(xì)胞外基質(zhì)結(jié)構(gòu)和成分異常也是TIFP升高的主要因素，通過膠原蛋白酶降解膠原蛋白、血小板衍生生長因子抑制膠原信號(hào)傳導(dǎo)，地塞米松抑制膠原生成均可以達(dá)到降低TIFP的作用，但低頻非聚焦超聲在體內(nèi)對(duì)ECM膠原纖維的數(shù)量和結(jié)構(gòu)并無顯著影響，HIFU治療后膠原纖維明顯受損，表現(xiàn)為方向性喪失和密集膠原束分離，此外還有膠原纖維磨損的跡象[33]。

2.2 聲學(xué)調(diào)控可改善腫瘤內(nèi)部缺氧環(huán)境

實(shí)體腫瘤細(xì)胞的增殖異?？焖伲[瘤血管生長不足，且存在結(jié)構(gòu)和功能異常，導(dǎo)致腫瘤內(nèi)部血流的空間和時(shí)間異質(zhì)性。

實(shí)體瘤通常包含急性或慢性缺氧的區(qū)域，不同區(qū)域缺氧程度不同，缺氧對(duì)于腫瘤的發(fā)生發(fā)展是把雙刃劍。一方面，微環(huán)境缺氧使癌細(xì)胞生長和增殖受到抑制，缺氧被認(rèn)為是通過降低細(xì)胞分裂能力來限制腫瘤生長的一個(gè)因素[44]。但另一方面，多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，降低氧張力使得惡性程度高、適應(yīng)能力強(qiáng)的細(xì)胞存活下來，并誘導(dǎo)多種細(xì)胞適應(yīng)，再次維持和促進(jìn)癌癥進(jìn)展，從而誘導(dǎo)癌癥生長。缺氧可通過誘導(dǎo)血管生成、增加糖酵解改變代謝和上調(diào)參與細(xì)胞存活/凋亡的基因來改善氧合和生存能力[45]。

缺氧細(xì)胞也被認(rèn)為對(duì)大多數(shù)抗癌藥物具有耐藥性，原因有：(1)缺氧細(xì)胞遠(yuǎn)離血管，因此沒有充分暴露于某些類型的抗癌藥物中；(2)細(xì)胞增殖隨著離血管的距離而減少；(3)缺氧細(xì)胞對(duì)p53介導(dǎo)的凋亡失去敏感性，這可能降低對(duì)某些抗癌藥物的敏感性；(4)某些抗癌藥物(例如博萊霉素)的作用類似于放療。因此，缺氧在腫瘤預(yù)后中具有關(guān)鍵的負(fù)面作用，因?yàn)樗鼤?huì)導(dǎo)致對(duì)標(biāo)準(zhǔn)治療的抵抗，并促進(jìn)更惡性的表型[46]。

目前，放化療仍然是治療惡性腫瘤的主要手段，腫瘤實(shí)質(zhì)中的氧濃度對(duì)腫瘤放療和化療的效果有著很大的影響，對(duì)于一些乏氧的腫瘤，放化療的效果十分有限，如胰腺癌[47]。臨床實(shí)驗(yàn)表明，高壓氧治療增加了組織中的氧張力，提高放射治療的效率[48]。Hatfield等[49]研究發(fā)現(xiàn)呼吸60%高濃度氧可以改善腫瘤內(nèi)部缺氧情況，并且使得腫瘤內(nèi)部免疫抑制狀態(tài)轉(zhuǎn)化為免疫激活狀態(tài)，這可能是由于腫瘤內(nèi)部缺氧情況改善，使得抑制T細(xì)胞作用的腺苷生成減少，使原本在缺氧狀態(tài)下被抑制的T細(xì)胞激活，在呼吸高氧24小時(shí)后腫瘤出現(xiàn)消退跡象。

聲學(xué)調(diào)控腫瘤缺氧微環(huán)境有以下幾種方法。Ho等[50]把氧氣包裹在微泡里面，通過超聲外照射使得攜氧微泡中的氧氣在瘤內(nèi)釋放，通過攜氧微泡治療后，腫瘤缺氧誘導(dǎo)因子HIF-1α表達(dá)減少。McEwan等[51]證明了載氧微泡超聲治療中改善了藥物的細(xì)胞毒性。楊希等[52]發(fā)現(xiàn)，在不同超聲強(qiáng)度條件下輻照脂氟顯微泡，局部化療后腫瘤組織中HIF-1α表達(dá)水平均降低。

2.3 腫瘤微環(huán)境pH值降低

腫瘤微環(huán)境pH值降低與腫瘤微環(huán)境缺氧密切相關(guān)。在生理、灌流良好的條件下，保持相對(duì)穩(wěn)定，接近血液，正常組織的間質(zhì)pH值通常在7.3到7.4之間[53]。正常細(xì)胞的細(xì)胞內(nèi)pH值略為堿性，約為7.1，細(xì)胞外pH值更為堿性，約為7.35。差異似乎很小，但pH值是H+(質(zhì)子)濃度的對(duì)數(shù)表達(dá)式，因此，pH值相差0.25意味著質(zhì)子濃度相差很大[54]。

酸性的腫瘤微環(huán)境與缺氧微環(huán)境類似，可以產(chǎn)生具有更多惡性表型的癌細(xì)胞群。在基因型沒有改變的情況下，對(duì)環(huán)境脅迫(如缺氧和酸中毒)的適應(yīng)可以改變蛋白質(zhì)的表達(dá)模式，從而促進(jìn)細(xì)胞能力的獲得，例如導(dǎo)致治療抵抗。在此條件下，最適合生存的癌細(xì)胞或進(jìn)化成最適合生存的癌細(xì)胞擴(kuò)展為優(yōu)勢(shì)癌細(xì)胞群。因此，通過改變腫瘤微環(huán)境中的酸化程度，將癌細(xì)胞可侵襲性和治療抵抗力降至最低[55]。

考慮到腫瘤微環(huán)境在細(xì)胞間相互作用方面的復(fù)雜性以及曲折的細(xì)胞外空間的擴(kuò)散障礙，在模擬實(shí)體癌組織的幾何形狀和結(jié)構(gòu)組成的實(shí)驗(yàn)制劑中，需要對(duì)酸堿調(diào)節(jié)及其后果進(jìn)行研究。

基于腫瘤內(nèi)的酸性微環(huán)境，學(xué)者們?cè)O(shè)計(jì)了pH響應(yīng)性的藥物、光敏劑、納米平臺(tái)，使得這些藥物可以靶向發(fā)揮作用，而對(duì)pH正常的組織無作用[56- 57]。張麗等[58]構(gòu)建一種能在酸性環(huán)境下高效釋藥的雙配體pH敏感阿霉素前藥-微泡復(fù)合物，超聲輻照可使復(fù)合物分散均勻、粒徑減小，有助于藥物進(jìn)入腫瘤組織并在腫瘤酸性環(huán)境中釋放，提高其體內(nèi)抗腫瘤能力。pH調(diào)節(jié)在癌癥治療中的研究仍處于起步階段，這一領(lǐng)域還有很多工作要做。聲學(xué)調(diào)控腫瘤微環(huán)境缺氧的同時(shí)，腫瘤微環(huán)境中的pH也會(huì)隨著變化，這一方面還有待驗(yàn)證[58]。

3 展望

TPCME中各組分之間相互影響，互為因果。如血管系統(tǒng)的異常加重了缺氧，而缺氧又導(dǎo)致血管內(nèi)皮生長因子分泌增多，促使形成更多異常的血管。聲學(xué)調(diào)控腫瘤微環(huán)境各個(gè)組分已經(jīng)在藥物遞送系統(tǒng)上研究頗多。通過空化效應(yīng)引起細(xì)胞膜產(chǎn)生聲孔效應(yīng)來提高基因轉(zhuǎn)染效率亦是當(dāng)前較為熱門的研究之一。通過超聲聯(lián)合微泡作用于TPCME不僅改變了其結(jié)構(gòu)及理化特性，同時(shí)也改變了其免疫微環(huán)境等。通過聲學(xué)調(diào)控改變腫瘤微環(huán)境中這些異常的因素，達(dá)到治療腫瘤乃至增強(qiáng)腫瘤的治療效果值得深入研究。目前，免疫檢查點(diǎn)抑制劑(PD-1、PD-L1、CTLA- 4)、嵌合腫瘤抗原受體T細(xì)胞(chimeric antigen receptor T cell，CAR-T)是當(dāng)前腫瘤免疫的研究熱點(diǎn)。盡管CAR-T已經(jīng)在血液腫瘤治療方面取得了巨大成功，但是在實(shí)體瘤的應(yīng)用上面舉步維艱，很大一部分原因在于實(shí)體腫瘤特殊的微環(huán)境使得CAR-T細(xì)胞難以進(jìn)入腫瘤組織內(nèi)發(fā)揮作用。能否以聲學(xué)調(diào)控改善腫瘤微環(huán)境增加CAR-T細(xì)胞等免疫細(xì)胞的浸潤，需要我們進(jìn)一步驗(yàn)證。