免疫营养素应用于肿瘤治疗的研究进展

·专家述评· 免疫营养素应用于肿瘤治疗的研究进展
中国医学科学院北京协和医院 柳欣欣，于健春
在营养配方中添加特异的免疫营养素，不仅能预防和纠正患者的营养不良，而且还能刺激免疫细胞，增强应答功能，维持正常适度的免疫反应，调控细胞因子的产生和释放，减轻有害或过度的炎性反应，维护肠黏膜屏障功能。

近年来，随着免疫营养研究的不断深入，其在肿瘤综合治疗中所发挥着的重要作用已不断被人们所认识。

鉴于体外试验对细胞系及荷瘤小鼠作用机制的不同，我们对相应的文献证据进行了分类，希望能对免疫营养素的作用机制作相应的探讨。

以下重点讨论谷氨酰胺（Gln）、多不饱和脂肪酸（PUFA）和精氨酸（Arg）对肿瘤本身和化疗的作用。

1谷氨酰胺
1.1Gln抑制肿瘤细胞的增殖和侵袭性：目前，尚无证据表明Gln本身具有明确抗肿瘤活性，但Gln 与肿瘤关系密切。

1.1.1细胞系实验：Gln是各种细胞生长所必需的物质，肿瘤细胞也不例外。

许多实验证实，Gln可促进肿瘤细胞生长。

早在1955年，Eagle[1]在培养的Hela细胞（一种恶性子宫颈细胞）Gln浓度＞1mmol/L 的环境中增殖较快。

人肝癌细胞SMMC-7721体外培养24h后，培养液中的Gln水平显著下降[2]。

Fu等[3]研究了Gln对两种前列腺非依赖型前列腺癌细胞侵袭能力的影响，发现无Gln的培养环境可抑制DU145细胞的侵袭，但却对PC3细胞无影响。

1.1.2荷瘤鼠实验：肿瘤生长消耗大量的Gln，并且Gln利用率与肿瘤生长平行[4-5]。

特别是对于快速生长的肿瘤细胞，由于肿瘤对Gln的大量消耗，有人把肿瘤描述成“氮陷阱”[6]。

Gln是包括肿瘤细胞在内的各种细胞生长和生命活动所必需的物质。

许多实验证实，Gln可促进肿瘤细胞的生长。

那么，外源性补充Gln是否会促进体内肿瘤细胞的生长是一个关注的焦点。

Klimberg等[7]在实验中发现，大鼠进食含Gln 的饮食后，肌肉Gln含量提高60%，但体内肿瘤的重量、DNA含量、Gln酶均相似，说明补充Gln并未促进肿瘤细胞生长以及肿瘤细胞对Gln的利用。

Bartlett 等[8]应用荷乳腺癌大鼠模型研究，在肠内营养（EN）和肠外营养（PN）中添加Gln，观察Gln对肿瘤生长和转移的影响，结果发现不仅肿瘤重量和肿瘤DNA 含量无显著性差异，而且也未增加肿瘤转移的发生率。

1.2协同化疗作用
1.2.1荷瘤鼠实验：化疗，是治疗肿瘤的重要手段，已不仅是外科手术的辅助治疗。

现已将Gln广泛应用于临床营养治疗，包括肿瘤化疗的患者。

那么，Gln是否会对化疗产生某种影响呢？早在1983年，Torosian等[9]就有关氨基酸与肿瘤化疗关系的研究发现，应用混合氨基酸的患者在接受甲氨蝶呤（MTX）后肿瘤体积明显缩小，证明混合氨基酸能增强肿瘤对
MTX的反应性。

随后，作者又报道混合氨基酸同样能增强肿瘤对多柔比星的反应性[10]。

Klimberg等[11]的实验结果亦说明，Gln可以增强化疗药物的疗效。

为了探讨Gln增强MTX抗肿瘤效果及其机制，Rubio等[12]做了进一步研究，给予荷瘤大鼠含Gln 1g/kg/d的饮食或甘氨酸，48h后给予单次剂量MTX 20mg/kg，化疗24h后处死动物，结果发现Gln组肿瘤体积明显减少。

应用高效液相色谱法发现，Gln组肿瘤组织内MTX浓度是对照组的3倍，而肿瘤细胞的细胞质内MTX浓度是对照组的14倍。

周雪峰等[13]研究表明，补充外源性Gln对于5-FU化疗后肿瘤生长确有抑制作用，能改善化疗后的细胞免疫功能抑制。

补充Gln后荷瘤大鼠肿瘤组织PCNA表达降低，推测可能与补充外源Gln协同5-FU干扰了肿瘤组织嘌呤、嘧啶、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）和氨基甲酰磷酸等的代谢有关。

Rouse等[14]研究Gln协同化疗药物作用发现：在补充Gln的MTX化疗小鼠，正常组织还原型谷胱甘肽（GSH）贮存量保持不变或有所增加，肿瘤组织GSH 含量降低，肿瘤细胞的GSH水平被抑制。

补充外源性Gln和Arg能提高肿瘤组织局部化疗药物的浓度，提高正常组织GSH水平，从而增强化疗药物的选择性，减轻化疗给患者带来不良反应，提高生存率[15]。

1.2.2细胞系实验：彭维朝等[16]用体外细胞系实验评估Gln联合丝裂霉素C（MMC）对人胃癌细胞株MGC-803的作用，结果显示Gln无明显刺激肿瘤生长的作用，但随药物浓度的升高和作用时间的延长，可抑制肿瘤细胞生长，并呈剂量和时间依赖性。

Gln与MMC联用时，拮抗作用较弱。

2多不饱和脂肪酸
PUFA具有可提供能量、下调炎性因子和降脂抗凝等作用。

目前，许多试验均证明ω-3 PUFA具有抗肿瘤活性，能抑制包括结直肠癌、肝癌、肺癌、乳腺癌等细胞株的生长。

ω-3和ω-6 PUFA对肿瘤的增殖均有着不同的影响。

2.1抑制肿瘤增殖
2.1.1荷瘤鼠实验：Sauer等[17]研究证实，二十碳五烯酸（EPA）主要是通过百日咳毒素敏感的信号转导通路，抑制人乳腺癌MCF-7细胞在裸鼠内增殖。

2.1.2细胞系实验：De la Torre等[18]研究证实，亚油酸的各种衍生物对人各种肿瘤细胞系都有抑制增殖的作用。

鱼油富含EPA和二十二碳六烯酸（DHA），作为过氧化物酶体增殖物激活受体（PPARγ）生理性配基的多不饱和脂肪酸，其抗癌的作用也逐渐被人们所认识。

但鱼油是通过何种途径达到抑制肿瘤细胞系增殖，直到最近的一些报道推测有以下的一些机制：Yi等[19]研究证实，ω-3 PUFA能抑制前列腺癌PC-3转移能力，并提示了RhoGTP酶的重要作用。

Bocca等[20]
的研究证实，PPAR在花生四烯酸（AA）对乳腺癌细胞系MCF-7和MDA-MB-231抑制增殖中的重要作用。

最近，Allred等[21]通过对PPARγ的研究，证实EPA 是作为PPARγ配基激活该途径，从而抑制人结肠癌细胞株（HT-29）增殖作用。

Schley等[22]研究证实，ω-3 PUFA可改变人乳腺癌细胞脂质筏（lipid raft）的脂质组成，并能减少表皮生长因子受体的水平。

Trombetta 等[23]的研究证实，AA和DHA可增加人肺肿瘤A549细胞的脂质过氧化，提高PPAR，从而抑制其增殖。

PUFA还可通过使线粒体中释放Ca2+，从而动员人畸胎瘤细胞（NT2）的细胞内Ca2+水平[24]。

Calviello等[25]的体外细胞培养和裸鼠种植瘤研究证实，ω-3 PUFA 可通过调节环氧化酶2/前列腺素E2（COX-2/PGE2）导致的细胞外调节蛋白激酶-1（ERK-1α）和缺氧诱导因子（HIF-1α）的诱导通路，减少结肠癌HT-29细胞VEGF的表达。

DHA可通过抑制COX-2而阻遏胃癌细胞株AGS细胞的增殖，诱发细胞的凋亡[26]。

但也有一些相反的研究结果，Shrivastava等[27]研究证实，单独使用ω-3 PUFA或联合特定的维生素和矿物质，可促进小鼠神经胶质瘤细胞的增殖。

2.2协同化疗作用
2.2.1荷瘤鼠实验：PUFA在荷瘤小鼠是否有协同化疗的作用？郭卫东等[28]的实验证实：①单独应用ω-3脂肪酸，可减少胃癌肿瘤的侵袭性和局部转移，导致肿瘤组织局灶性坏死，并能引起肿瘤细胞代谢障碍、凋亡或死亡；②ω-3脂肪酸可增强表柔比星（EPI）抗肿瘤效果，说明联用ω-3脂肪酸可减少EPI用量；
③ω-3脂肪酸可减少化疗后EPI的毒副作用，而对正常器官无不良影响，对机体是安全的。

2.2.2细胞系实验：Calviello等[29]的研究证实，DHA可使结肠癌细胞p53野生型（LS-174和Colo320）和p53-突变型（HT-29和Colo205）对5-FU的化疗达到增敏作用。

Kim等[30]的研究证实，EPA可抑制TNF-α诱导的金属硫蛋白-9的表达。

EPA对胃癌细胞株MGC -803有抑制作用，并呈剂量和时间依赖性[31]。

EPA与EPI对胃癌细胞的抑制具有协同作用，与单用EPI相比，联合应用可减少EPI的用药剂量。

EPA对细胞G0/G1期有一定的阻滞作用，对S期有明显的阻滞作用，两者可从不同环节抑制细胞增殖。

EPA还可作为PPARγ配基激活该途径。

而PPARγ可调节下游的与化疗耐药相关的多种机制，达到化疗增敏作用。

目前，Girnu等[32]使用的多种细胞系进行实验，在非小细胞肺癌、卵巢癌、结肠癌细胞系中，以及在卵巢癌的小鼠移植模型中，都证实铂类药物化疗联合使用PPARγ激动剂可提高化疗的效果，达到化疗增敏的作用。

Moffit等[33]研究也证实，多药耐药相关蛋白可被PPAR 信号通路所调节。

而PUFA能否通过PPARγ途径达到化疗增敏作用尚未明确，这也是我们近来研究的重点。

3精氨酸
Arg是一种特殊营养物质，其营养与免疫调节作用已受到人们的肯定。

Arg抑制肿瘤的主要机制包括：抑制肿瘤细胞的多胺合成，提高荷瘤宿主的免疫功能，通过一氧化氮（NO）途径抑制肿瘤生长。

L-Arg是一氧化氮合酶的底物，用以生成NO，所产生的NO作为自由基气体小分子具有两种不同的生物学效能：一方面其通过激活可溶性鸟苷酸环化酶合成cGMP发挥其生理调节作用[34-35]；另一方面又具有细胞毒作用[36]。

许多研究认为，NO可通过调节信号转导，抑制肿瘤的生长繁殖[37]。

3.1肿瘤增殖和侵袭性
3.1.1细胞系实验：Ensor等[38]研究表明，Arg 可抑制人黑色素瘤、肝细胞癌等多种肿瘤细胞生长。

董矜等[39]发现，L-Arg具有双重调节功能，即在低浓度（1～30mmol/L）时，L-Arg抑制Hela细胞生长活性；当浓度达50～100mmol/L时，L-Arg可改变细胞生长状态，呈悬浮状，细胞活性提高。

3.1.2裸鼠实验：许多实验结果表明，在饮水或饲料中添加Arg，对大多数肿瘤的形成、生长和转移过程均有显著的抑制作用[40]。

但也有报道表明，Arg 具有促进一些肿瘤生长和转移的作用。

Reynolds等[41]的试验结果表明，Arg可促进弱免疫原性的成神经细胞瘤的生长。

Yeatman等[42]也发现，Arg可促进小鼠结肠肿瘤的生长和转移。

郭长江等[43]的研究发现，腹腔注射Arg对小鼠皮下S180瘤有生长促进作用。

张俊等[44]研究结果提示，平衡氨基酸能促进肿瘤生长，一定剂量的Arg对肿瘤生长有抑制作用，而超大剂量的Arg能促进肿瘤生长。

Arg的作用可能主要是通过增强宿主的抗肿瘤免疫力实现的。

另外，Arg是细胞生长、增殖所必需的多胺合成的前体，故补充Arg完全有可能通过多胺产生的增加促进肿瘤的产生。

3.2对化疗的影响：Ogilvie等[45]研究表明，Arg 可使肿瘤细胞从G0期进入S期的数量增多，合并应用多柔比星或5-FU，可增强肿瘤细胞对化疗药物的敏感性，更大限度地杀伤肿瘤细胞。

不同剂量Arg对癌细胞有不同的效应，如Arg500mg/kg有促癌性，1000mg/kg有抑癌性。

进一步的研究表明，Arg可加强5-FU抑制肝癌生长[46]。

补充适当剂量的Arg能辅助5-FU抑制肿瘤生长，与5-FU化疗对照组相比，免疫细胞淋巴细胞转化率（LTR）明显增高，而自然杀伤细胞活性（NKCA）亦明显增强[13]。

据推测，Arg 改善5-FU化疗后免疫功能的机制[47]可能为：①Arg 在体内经一氧化氮合酶催化生成NO，一方面直接抑制肿瘤细胞的三羧酸循环和核酸合成；另一方面提高巨噬细胞活性，调节T细胞介导的免疫反应；②Arg 通过增加荷瘤宿主CTL和Th细胞的产生和功能，使淋巴细胞对有丝分裂原PHA和ConA的反应显著提高，并提高LAK和NK细胞的活性，促进巨噬细胞的游走、吞噬和激活。

4结语
许多研究都得出了免疫营养素抗肿瘤治疗的有益结果。

因为临床应用研究的严谨性以及设定临床指标观察的困难性因素，目前真正意义上关于免疫营养素的随机对照或大综病例的临床研究尚无确切结论。

Li 等[48]在肿瘤化疗患者中进行了一项随机交叉对照研
究，发现Gln可减少化疗患者在化疗时的胃肠毒性作用。

但免疫营养素对于肿瘤化疗效果的研究更缺少有力的临床证据。

免疫营养在肿瘤辅助治疗中的价值尚需进一步全面研究和评价。

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