麻醉与肿瘤免疫微环境

1国家癌症中心，国家肿瘤临床医学研究中心，中国医学科学院北京协和医学院肿瘤医院麻醉科 100021；2国家癌症中心，国家肿瘤临床医学研究中心，中国医学科学院北京协和医学院肿瘤医院深圳医院麻醉科 518116

国家自然科学基金（81970994）；

深圳市医疗卫生“三名工程”项目（SZSM201812069）

【综述】

手术是实体肿瘤治疗的重要手段，但部分患者会因术后肿瘤复发和转移而导致治疗失败和死亡。虽然我们期望通过外科手段完整切除实体肿瘤以使患者达到完全治愈，但围手术期的影响，尤其是麻醉、手术操作和创伤应激可能会增加肿瘤传播的风险进而影响患者预后。大部分癌症患者在其诊断、手术治疗及姑息治疗的过程中接触了麻醉操作和麻醉药物 。肿瘤的发生和发展是一个包含多基因、多步骤、多阶段的复杂过程，其中肿瘤微环境（tumor microenvironment, TME）及其亚类肿瘤免疫微环境（tumor immune microenvironment, TIME）在这一过程中起到了重要的作用 。近年来，麻醉技术及麻醉药物对TME尤其是TIME的影响成为研究热点，本文针对麻醉对TIME的影响进行综述，以期为临床治疗和研究提供参考。

TME有赖于多种异形细胞和相关的复杂组织相互作用而形成，是肿瘤局部浸润的免疫细胞、间质细胞及所分泌的活性介质等与肿瘤细胞共同构成的局部内环境 。肿瘤细胞调整和维持自身生存及发展主要是通过自分泌和旁分泌的形式来实现的。从TME中细分出来的免疫环境亚类TIME，是由TME中的免疫细胞及免疫细胞介导的特异或非特异的细胞免疫所组成，免疫细胞包括T细胞、自然杀伤（natural killer, NK）细胞、自然细胞毒细胞和巨噬细胞 。TIME的改变与恶性肿瘤的进展、向特定部位转移及新生血管的形成有很大关联 。

静脉麻醉药会对TME产生不同的影响。有研究利用乳腺癌大鼠模型分别给予硫喷妥钠、氯胺酮和丙泊酚，结果显示，与丙泊酚相比，硫喷妥钠和氯胺酮可以显著增加肺部肿瘤聚集和肺转移。这一现象可能是麻醉药物引起的NK细胞活性降低导致 。此外，硫喷妥钠可以特异性地引起热休克反应，并通过其介导的细胞保护作用来减少人T细胞的凋亡，而氯胺酮可通过线粒体途径诱导人淋巴细胞凋亡 。硫喷妥钠和氯胺酮均可抑制免疫系统，前者通过抑制NF‑κB的激活并抑制中性粒细胞功能来降低免疫活性，后者则通过减少促炎性细胞因子IL‑6和TNF‑α的分泌以达到降低免疫活性的功能 。由于NF‑κB的抑制导致其下游基因IL‑2、IL‑6、IL‑8的表达和干扰素γ与T细胞的活化受到抑制 。

丙泊酚能通过增强细胞毒性T细胞活性 ，降低巨噬细胞中环氧合酶的活性并且通过减少对NK细胞上前列腺素E2受体亚型4起作用的前列腺素E2的产生，下调干扰素γ并抑制肿瘤细胞逃避宿主免疫监视的能力来抑制肿瘤的生长 。丙泊酚还能减轻手术应激引起的免疫抑制，但它不会改变Th1/Th2比值 。

麻醉药引起的缺氧诱导因子‑1α（hypoxia inducible factor‑1α, HIF‑1α）的修饰也与TIME的改变相关，而TIME中高HIF‑1α活性与肿瘤侵袭性和较差的临床预后相关 。HIF‑1α可以通过激活血管内皮生长因子A、血管生成素‑1和血管生成素‑2基因的表达促进血管生成，促进细胞增殖（激活胰岛素样生长因子2和转化生长因子‑α基因转录）和转移［上调趋化因子12（CXCL12）及其受体（CXCR4）、脂氧合酶，抑制钙黏蛋白基因的表达］ 。丙泊酚可逆地抑制HIF‑1α活性，这种抑制作用与微环境中氧气浓度成正比 。特别是丙泊酚和巴比妥类药物可抑制丝裂原激活的蛋白激酶活性，它在调节HIF‑1α mRNA 转录过程中起重要作用 。

吸入性麻醉药也可以调节和影响TIME。1977年发表的一项回顾性研究分析了1 358例接受乳腺癌手术的患者，首次报道了接受氟烷麻醉的患者生存率高于接受其他麻醉的患者，并提出猜想——氟烷对生存率影响的机制可能与麻醉过程中下丘脑‑垂体‑肾上腺（hypothalamic‑pituitary‑adrenal, HPA）轴改变以及肿瘤细胞免疫力相关 。氟烷或异氟醚均能抑制小鼠的NK细胞活性，氟烷抑制率为67%，异氟醚抑制率大于90％。而在麻醉剂暴露之前给予干扰素，最终NK细胞活性没有被抑制 。异氟醚还可以诱导T细胞和B细胞凋亡，降低Th1/Th2比值 。异氟醚和七氟醚可以通过激活caspase‑3和增强线粒体膜的通透性来诱导T细胞凋亡 。

有研究纳入了32例接受原发性乳腺癌择期手术的患者，随机分配的两组患者分别接受七氟醚复合阿片类药物麻醉和丙泊酚复合椎旁阻滞麻醉，与后者相比，七氟醚复合阿片类药物增加了促肿瘤细胞因子和基质金属蛋白酶的水平 。多项研究还表明，挥发性麻醉药（异氟醚、地氟醚和七氟醚）具有细胞保护作用并上调HIF‑1α的表达。异氟醚和地氟醚可能会增加肿瘤术后残留肿瘤细胞的增殖活性，这种作用可能促进肿瘤的转移和复发 。相反，氟烷却可以下调HIF‑1α活性，这一特性使得氟烷可能更适合用于肿瘤手术麻醉 。Liang等 报道，七氟醚抑制肺癌细胞的生长和转移的机制可能与HIF‑1α表达降低有关。

镇痛是麻醉的重要组成部分，其中应用最广泛的阿片类药物是保证术中和术后镇痛的关键。而越来越多的文献和证据表明，阿片类药物可能会对接受肿瘤手术的患者预后产生负面影响，而其机制可能与TIME的改变有关 。与静脉和吸入麻醉药类似，阿片类药物调节免疫系统的作用也是通过调节HPA轴和自主神经系统来实现的，或直接作用于免疫细胞表面的阿片受体。阿片类药物对免疫系统的作用之一是抑制T细胞的增殖和分化，同时还能促进其凋亡 。吗啡、芬太尼、阿芬太尼和舒芬太尼等阿片类药物都能降低NK细胞的活性，瑞芬太尼则可以完全抑制大鼠的淋巴细胞增殖和NK细胞活性 。

研究显示，对于大鼠和健康志愿者，临床剂量的吗啡可大幅降低NK细胞活性，而且这一作用会持续到停药后24 h 。此外，吗啡还可抑制免疫细胞吞噬活性以及减少抗体和细胞因子的产生 ，临床剂量的吗啡在小鼠乳腺癌模型中可促进肿瘤生长和血管生成 。对于接受腹腔镜结肠癌切除术的老年患者，与靶控输注舒芬太尼相比，接受瑞芬太尼治疗的患者血液中具有较高的葡萄糖、皮质醇和IL‑6浓度。与瑞芬太尼组相比，舒芬太尼组患者T细胞亚群减少的程度较低，并且术后细胞免疫恢复的时间较短 。

局部麻醉药可通过阻断由跨膜蛋白组成的电压门控性钠通道有效抑制神经信号转导，确保有效的术中和术后镇痛。局部麻醉药可以减轻应激反应和免疫抑制，保护天然免疫反应；并且局部麻醉药可减少术中阿片类药物和挥发性麻醉剂的用量，从而降低它们对TIME带来的负面影响。此外，研究显示局部麻醉药对于肿瘤细胞具有直接的抑制作用，这种作用可能归功于结肠癌、乳腺癌和肺癌细胞中高表达的电压门控性钠通道。

在一项体外研究中，从小鼠股骨和胫骨中分离出间充质细胞作用于局部麻醉药中（利多卡因、罗哌卡因和布比卡因），在100 μmol/L的药物浓度下，所有局部麻醉药均可抑制间充质细胞的生长和增殖，机制可能是使细胞分裂停滞于G0/1~S期，减少了细胞克隆形成实验中的细胞集落，抑制了间充质细胞向成骨细胞的分化，延迟了细胞划痕实验中“划痕”的愈合，并增加了乳酸脱氢酶的释放。随后的DNA微阵列分析显示，控制溶酶体基因表达和固醇代谢的基因发生了变化 。

所有这些发现表明，局部麻醉药在肿瘤患者围手术期中具有潜在的应用价值，可能会影响癌症患者的生存期。

6.1　右美托咪定

树突状细胞（dendritic cell, DC）作为TIME中细胞免疫的重要组成部分，把肿瘤抗原呈递给初始T细胞，形成对肿瘤抗原的特异性T细胞克隆，是适应性免疫应答的启动者。只有成熟的DC才有抗肿瘤的作用 ，研究证实右美托咪定可影响人脐带血DC的成熟，降低其与抗原的处理呈递有关的表面分子I‑Ab和CD86的表达，同时抑制DC分泌IL‑12及IL‑23，进而抑制机体对肿瘤的免疫功能 。T细胞介导的细胞免疫中Th1细胞对抗肿瘤免疫至关重要，Th1/Th2平衡向Th1迁移对抗肿瘤免疫有益。有学者发现，亚催眠剂量的右美托咪定减少抗原呈递细胞分泌IL‑12，打破Th1/Th2平衡，抑制对抗鼠胸腺瘤的细胞毒性T细胞活动，下调抗肿瘤免疫 。而NK细胞作为一类固有免疫细胞可直接杀伤肿瘤细胞，对于脑部肿瘤患者麻醉前应用右美托咪定，发现患者血液中NK细胞较对照组减少。

6.2　非甾体抗炎药（nonsteroidal antiinflammatory drugs, NSAIDs）

NSAIDs是一类不含甾体结构的镇痛药，在加速康复外科理念下的多模式镇痛方案中，NSAIDs与阿片类等药物联合应用可显著减少阿片类药物的用量。NSAIDs可抑制缓激肽的释放，维持淋巴细胞的抗肿瘤免疫反应，抑制肿瘤生长 。NSAIDs通过抑制环氧合酶受体而阻止前列腺素生成来抑制T细胞和DC的活性，还可提高免疫细胞因子（IL‑4、IL‑6和IL‑10）的活性来影响免疫细胞的抗肿瘤免疫反应 。

6.3　输 血

血液作为一种免疫源性和反应源性物质，会产生一系列涉及免疫调节的副作用，称为输血相关的免疫调节，表现为T细胞增殖减少，CD3、CD4、CD8 T细胞减少，可溶性细胞因子受体增加，TNF‑α升高，抑制性T细胞活性增加，NK细胞活性降低，这些变化都会对TIME产生影响 。

红细胞引起的输血相关的免疫调节抗原非特异性反应是通过降低巨噬细胞功能，降低CD4/CD8 T细胞比例，降低NK细胞活力，削弱免疫监视，促进肿瘤细胞的增殖和播散 。血小板可与肿瘤细胞形成血小板‑肿瘤聚集体，将异常肿瘤主要组织相容性复合物‑1从免疫监视中屏蔽 。血浆富含微粒能使巨噬细胞向M2方向进行极化，抑制NK细胞和T细胞的功能，发挥免疫抑制作用 。自体输血与异体输血相比有明显的优越性，有回顾性研究证实它对肿瘤患者的免疫功能影响极小，故有利于患者的预后 。但因回收的自体血中可能残留肿瘤细胞，对于肿瘤患者是否可采用回收式自体输血仍存争议 。

6.4　体 温

50%~70%接受手术治疗的患者在围手术期会发生低体温，降温的幅度与麻醉药种类、外科暴露程度和环境温度等多种因素有关 。肿瘤患者机体免疫功能发生紊乱，围手术期低体温则会进一步抑制机体对肿瘤的免疫功能。有研究显示，肝癌手术术中低体温可引起IL‑2水平降低、和体温降低程度呈正比的IL‑6水平升高，其机制可能与机体内部各种酶的活性与温度依赖性有关，体温越低，酶的活性越容易受到抑制，从而影响机体的正常免疫功能 。大量体外实验也证明，一定范围内的温度升高对Ｔ细胞介导的细胞免疫有明显的促进作用，能加强TIME中的特异性免疫防御功能。

肿瘤患者在围手术期会因多种因素导致的全身免疫力下降而出现“窗口期”，术中麻醉管理和术后镇痛策略可能会影响肿瘤患者术后短期和长期预后。这一作用可能与麻醉药物导致的肿瘤手术后残留的肿瘤细胞播散/消除以及其生物学行为的改变有关，这些变化可能增加/减少术后肿瘤转移和复发。但遗憾的是，目前所有的结论都缺乏可靠临床研究数据的支持。我们只能通过回顾性分析和Meta分析来解释这一学说，这些研究显示全身麻醉和某些药物的使用会导致细胞免疫功能的损伤，从而导致肿瘤复发率和患者病死率增加。

一项回顾性分析纳入了7 030例接受择期肿瘤手术的患者，发现吸入麻醉与死亡风险增加有关，危险比为1.80 。还有研究纳入了2 838例接受肿瘤外科手术的患者，包括乳腺癌（1 837例）、结肠癌（695例）和直肠癌（306例），结果显示接受丙泊酚麻醉的患者生存率较高 。有学者回顾了156例接受丙泊酚麻醉或吸入麻醉的游离皮瓣手术的头颈肿瘤患者，两组之间住院病死率和住院时间差异无统计学意义，但接受丙泊酚麻醉患者的术后肺部并发症发生率较低 。

至今关于麻醉对肿瘤免疫功能和肿瘤预后影响的前瞻性随机对照试验较少。在一个小样本的随机对照试验中，作者纳入了28例接受膀胱癌手术的患者，并将患者随机分配至全凭静脉麻醉组和吸入麻醉组。与吸入麻醉组相比，全凭静脉麻醉组患者免疫调节能力较弱，但两组间术后转移率和生存率差异无统计学意义 。另一项前瞻性试验将接受Ivor Lewis手术的48例患者随机分为接受吸入麻醉组或全凭静脉麻醉组；结果发现，吸入麻醉降低了IL‑6血液浓度增加的程度，但两组患者的术后肺部发病率差异没有统计学意义 。一项研究纳入了58例因宫颈癌行腹腔镜全子宫切除术的患者，比较了接受丙泊酚和七氟醚麻醉对围手术期免疫应答的影响。作者发现，与吸入麻醉相比，基于丙泊酚的全凭静脉麻醉可以减轻围手术期的免疫抑制，但两组患者在短期不良事件发生率、住院时间和感染率等方面差异并没有统计学意义 。

随着对肿瘤发病机制的不断探索以及分子生物学的飞速发展，人们对于肿瘤发生、发展过程的多样性、机制的复杂性的认识越发深刻。越来越丰富的包括手术在内的肿瘤治疗手段确实延长了患者的生存期并降低了肿瘤患者的复发率。但是，这些治疗的本身会不会影响到肿瘤的发展？麻醉医师同样也开始思考：麻醉操作和麻醉药物会不会干预肿瘤的发生、发展，进而影响肿瘤患者的短期/长期预后？

虽然关于麻醉技术及麻醉药物对肿瘤预后的临床研究和基础研究越来越丰富，然而当前还没有研究能提供出有力的证据让我们选择一种而摒弃另一种麻醉方式。尽管有时我们会看到各项研究之间存在异质性，但是可以肯定的是，麻醉药物在免疫调节和癌症复发中起到了重要的作用。麻醉对TME尤其是对TIME的影响让我们看到了希望，多项体内/体外试验都证实了不同麻醉方式和药物可以引起TIME的改变。这种改变可能会影响肿瘤细胞的生物学行为以及在围手术期免疫“窗口期”的肿瘤逃逸行为。但是，我们仍需要通过大样本的前瞻性随机对照试验来证实TIME的改变与肿瘤患者预后的关系。

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