黃芩苷抑制腫瘤機(jī)制的研究進(jìn)展

鄭海峰（綜述），段國(guó)辰（審校）

（河北省邢臺(tái)市第三醫(yī)院胸外科，河北邢臺(tái) 054000）

·綜 述·

黃芩苷抑制腫瘤機(jī)制的研究進(jìn)展

鄭海峰（綜述），段國(guó)辰*（審校）

（河北省邢臺(tái)市第三醫(yī)院胸外科，河北邢臺(tái) 054000）

腫瘤；黃芩甙；綜述文獻(xiàn)

中藥及其有效成分因其不良反應(yīng)小、價(jià)格低廉、來(lái)源廣泛、應(yīng)用歷史悠久等優(yōu)點(diǎn)在抗癌的研究中越來(lái)越受到重視。黃芩具有清熱解毒、燥濕瀉火、止血安胎之功效。近年來(lái)有關(guān)黃芩苷及黃芩其他有效成分在防治腫瘤方面作用的報(bào)道不斷增加，黃芩苷及其黃酮類成分具有廣泛抗腫瘤活性，具有抑制腫瘤細(xì)胞增殖、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、抑制腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移等作用途徑。本文就黃芩苷在抗腫瘤及預(yù)防腫瘤方面的可能機(jī)制綜述如下。

1 黃芩的主要成分

黃芩為多年生草本植物，為唇形科草本植物黃芩（Scutellaria baicalensis Georgi）的干燥根，始載于《神農(nóng)本草經(jīng)》，性寒、味苦，歸肺、脾、肝、膽、大腸、小腸經(jīng)，有清熱燥濕、瀉火解毒、止血安胎之功效［1］。黃芩中主要的黃酮類成分為黃芩苷（baicalin）、黃芩素（baicalein）、漢黃芩苷（wogonoside）和漢黃芩素（wogonin），黃芩苷和漢黃芩苷及其代謝物是黃芩發(fā)揮藥用功效的物質(zhì)基礎(chǔ)。

2 黃芩苷的抗腫瘤機(jī)制

黃芩苷作為黃芩的主要有效成分，可以通過(guò)多種途徑抑制腫瘤細(xì)胞而發(fā)揮抗腫瘤作用。黃芩苷對(duì)腫瘤細(xì)胞的影響體現(xiàn)在該藥可以促使腫瘤細(xì)胞向正常細(xì)胞分化、誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡、阻斷腫瘤細(xì)胞周期、影響腫瘤免疫及端?；钚浴⒁种颇[瘤侵襲轉(zhuǎn)移、清除自由基、逆轉(zhuǎn)腫瘤細(xì)胞多藥耐藥等。

2.1 促使腫瘤細(xì)胞向正常細(xì)胞的分化：誘導(dǎo)分化是指使用藥物誘使低分化的腫瘤細(xì)胞進(jìn)一步分化為接近正常的成熟細(xì)胞，使大量細(xì)胞退出增殖周期轉(zhuǎn)入靜息狀態(tài)。郭昱等［2］通過(guò)光鏡、電鏡觀察發(fā)現(xiàn)黃芩苷作用后細(xì)胞形態(tài)和超微結(jié)構(gòu)發(fā)生了明顯的變化，細(xì)胞已出現(xiàn)了和能量代謝、蛋白質(zhì)合成、貯存或分泌功能相關(guān)的發(fā)育分化，提示癌細(xì)胞惡性表型發(fā)生逆轉(zhuǎn)。該研究結(jié)果還表明黃芩苷可抑制癌細(xì)胞合成、分泌甲胎蛋白（alpha-fetal protein，AFP）（肝細(xì)胞增殖和惡變的重要標(biāo)志物），降低細(xì)胞γ-谷氨酰轉(zhuǎn)移酶（γ-glutamyl transpeptidase，γ-GT）（肝癌細(xì)胞早期標(biāo)志物）和耐熱型堿性磷酸酶（alkaline phosphatase，ALP）活性，升高ALP總活性，增加白蛋白（albumin，AIb）（肝細(xì)胞分化成熟的標(biāo)志）分泌量和細(xì)胞內(nèi)環(huán)腺苷酸（cyclic adenylic acid，cAMP）含量，表明黃芩苷具有促使肝癌細(xì)胞向正常肝細(xì)胞分化的作用。

2.2 誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的凋亡：細(xì)胞凋亡主要通過(guò)2種途徑，即死亡途徑和線粒體途徑，它們均通過(guò)一系列分子和生化途徑活化天冬氨酸特異性半胱氨酸蛋白酶（Caspases），并誘導(dǎo)細(xì)胞核和胞質(zhì)內(nèi)相關(guān)底物降解。2種途徑最后都導(dǎo)致Caspase-3活化，使DNA鏈斷裂，最終導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)全面解體。孫吉平等［3］研究證實(shí)黃芩苷處理胰島素瘤細(xì)胞后，呈現(xiàn)明顯的促細(xì)胞凋亡的效應(yīng)。隨著作用時(shí)間的延長(zhǎng)，Caspase-3活性不斷增強(qiáng)。除了單獨(dú)應(yīng)用之外，黃芩苷與其他黃酮類化合物聯(lián)用也可增強(qiáng)Caspase-3活化水平［4］。

在腫瘤發(fā)生過(guò)程中，有多個(gè)蛋白的表達(dá)發(fā)生改變，如Caspase家族、Bcl-2家族、抑癌基因等。在執(zhí)行凋亡的酶類中，Caspase-3被稱為細(xì)胞凋亡的“執(zhí)行者”，它活化后可以次序激活其他Caspase（如Caspase-8）形成Caspase級(jí)聯(lián)反應(yīng)，促發(fā)細(xì)胞凋亡［5］。Bcl-2、Bax是細(xì)胞凋亡過(guò)程中的一類重要調(diào)節(jié)因子，Bcl-2/Bax鑲嵌在線粒體膜上，二者間的平衡影響凋亡的發(fā)生［6］。野生型p53為抑癌基因，能夠抑制腫瘤細(xì)胞增殖，使細(xì)胞停滯于G1期，并誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。該基因突變后則具有促癌作用。因此，p53基因在腫瘤的發(fā)生過(guò)程中發(fā)揮重要作用［7］。

黃芩苷與黃芩素聯(lián)合用藥后Caspase-3和Caspase-9活化，Bcl-2表達(dá)水平顯著下降，Bax和p53表達(dá)水平顯著升高，且Caspase-3和Caspase-9活化，Bcl-2、Bax和p53的調(diào)節(jié)與細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶（extracellularregulatedproteinkinases，ERK）/ p38絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinases，MAPK）信號(hào)通路活化有關(guān)［8］。然而，也有不同的報(bào)道［9］顯示黃芩苷明顯抑制人急性淋巴細(xì)胞白血病T淋巴細(xì)胞（human T cell lymphoblastlike cell line，CCRF-CEM）細(xì)胞活力，但黃芩苷不影響CCRF-CEM細(xì)胞p53和Fas蛋白的表達(dá)。此外，Bcl-2定位于線粒體內(nèi)膜，推測(cè)線粒體途徑可能參與了黃芩苷誘導(dǎo)CA46細(xì)胞凋亡的過(guò)程［10］。

2.3 對(duì)腫瘤細(xì)胞周期的影響：腫瘤是一類以細(xì)胞生長(zhǎng)和增殖失控為主要特征的疾病，幾乎所有的腫瘤都有一個(gè)根本的共同特征，即細(xì)胞周期控制機(jī)制的破壞導(dǎo)致細(xì)胞失控性生長(zhǎng)。大多數(shù)抗癌物質(zhì)均可以使細(xì)胞周期停滯在G1或G2/M期。Wang等［11］通過(guò)流式細(xì)胞分析顯示黃芩苷處理后，人乳腺癌細(xì)胞靜止于G0/G1期。

細(xì)胞周期的控制點(diǎn)是細(xì)胞周期循序進(jìn)展的關(guān)鍵部位，而這些控制點(diǎn)是受細(xì)胞周期素（cyclins）、細(xì)胞周期依賴性激酶（cyclin dependent kinases，CDKs）及其抑制因子CKIs共同控制的，這一網(wǎng)絡(luò)中cyclins的生物學(xué)作用最為關(guān)鍵。cyclin D1是細(xì)胞周期重要的正調(diào)控因子，其過(guò)表達(dá)將加速細(xì)胞從G1向S期轉(zhuǎn)變，在腫瘤的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中起著重要的促進(jìn)作用［12］。含有一定量黃芩苷的黃芩粗提物使cyclin A表達(dá)下調(diào)導(dǎo)致A549細(xì)胞S期阻滯，而Cyclin D1表達(dá)的下調(diào)導(dǎo)致SK-MES-1細(xì)胞G0/G1期阻滯［13］。2.4 對(duì)腫瘤細(xì)胞免疫的影響：免疫調(diào)節(jié)治療是惡性腫瘤患者的重要輔助治療措施之一。增殖誘導(dǎo)配體增殖誘導(dǎo)配體（a proliferation-induced ligand， APRIL）也稱為TNF和凋亡配體相關(guān)的白細(xì)胞表達(dá)配體-2（TNF and apoptosis ligand-related leukocyte-expressed ligand 2，TALL-2）或腫瘤壞死因子相關(guān)死亡配體-1（TNF-related death ligand-1，TRDL1）可調(diào)節(jié)淋巴細(xì)胞增殖和體液免疫反應(yīng)，在多種腫瘤細(xì)胞中APRIL都有高水平表達(dá)，是腫瘤免疫治療的重要靶點(diǎn)。研究［14］顯示淫羊藿苷、黃芩苷聯(lián)合多柔比星作用于HepG2細(xì)胞48h后，對(duì)HepG2細(xì)胞具有明顯的增殖抑制作用，該作用與APRIL表達(dá)變化有關(guān)。

2.5 對(duì)腫瘤端粒酶活性的影響：端粒酶是由一段端粒酶RNA（human telomerase RNA，hTER）和一個(gè)催化亞基端粒酶反轉(zhuǎn)錄酶（human telomerase reverse transcriptase，hTERT）組成的核糖核蛋白酶，識(shí)別并結(jié)合于富含G的端粒末端，以自身RNA為模板逆轉(zhuǎn)錄合成端粒DNA，在細(xì)胞永生化中起重要作用。端粒酶（telomerase）激活可以維持端粒的長(zhǎng)度并使細(xì)胞獲得無(wú)限增值能力而逃避死亡。近年來(lái)，發(fā)現(xiàn)絕大部分腫瘤細(xì)胞都呈端粒酶陽(yáng)性，示端粒酶在腫瘤的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中起著重要作用［15］。

李宏捷等［16］采用體內(nèi)、外2種方法對(duì)黃芩苷抗腫瘤作用進(jìn)行了研究，結(jié)果顯示黃芩苷對(duì)體外培養(yǎng)的人食管癌（Eca-109）、人口腔上皮癌（KB）、結(jié)腸癌（CL2187）細(xì)胞株具有抑制作用；同時(shí)，黃芩苷作用24 h后端粒酶活性出現(xiàn)抑制，各給藥組隨著黃芩苷濃度增加抑制作用顯著增強(qiáng)，且處理時(shí)間越長(zhǎng)端粒酶活性下降越明顯，說(shuō)明黃芩苷對(duì)腫瘤細(xì)胞端粒酶活性有抑制作用。

2.6 抑制腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移：腫瘤細(xì)胞的侵襲與轉(zhuǎn)移是惡性腫瘤的基本特征之一。因此，抑制癌細(xì)胞的侵襲轉(zhuǎn)移也是抗腫瘤治療的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。有研究通過(guò)采用重組基底膜模型檢測(cè)野黃芩苷對(duì)體外模擬乳腺癌MCF-7細(xì)胞的基底膜侵襲能力的影響。結(jié)果顯示，不同濃度的野黃芩苷對(duì)乳腺癌MCF-7細(xì)胞體外侵襲有明顯的抑制作用［17］。郭昱等［18］為了在體外觀察黃芩苷對(duì)肝癌細(xì)胞侵襲及轉(zhuǎn)移的影響，引入Matrigel基質(zhì)膠，模擬體外侵襲模型中細(xì)胞外基質(zhì)的作用，觀察黃芩苷對(duì)肝癌細(xì)胞侵襲力的影響。結(jié)果表明，黃芩苷顯示出顯著的抗侵襲作用。細(xì)胞遷移需要G蛋白家族（Rho）及其效應(yīng)分子以多種方式參與。進(jìn)一步對(duì)黃芩苷在抑制肝癌細(xì)胞侵襲、轉(zhuǎn)移的機(jī)制進(jìn)行了探討，結(jié)果表明，其機(jī)制可能與下調(diào)RhoC和ROCK-1的表達(dá)有關(guān)。

2.7 清除自由基及親氧化活性：生物機(jī)體內(nèi)存在著酶類和非酶類抗氧化系統(tǒng)，能有效地清除自由基。超氧化物歧化酶（super-oxide dismutase，SOD）主要清除O2-，過(guò)氧化氫酶可以清除H2O2，谷胱甘肽過(guò)氧化物酶清除H2O2及脂類氫過(guò)氧化物。在生理情況下，自由基不斷產(chǎn)生，但也不斷被清除；在某些病理情況下，此平衡被打破，就會(huì)導(dǎo)致炎癥、腫瘤、貧血等疾病。因此，自由基是許多疾病的病理生理學(xué)基礎(chǔ)。研究［19］表明，黃芩苷能抑制癌細(xì)胞中缺氧誘導(dǎo)因子HIF-1α表達(dá)增強(qiáng)SOD活性，而不影響過(guò)氧化氫酶和谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶活性；此外，黃芩苷還具有清除超氧陰離子的作用。黃芩苷可以選擇性抑制肺癌細(xì)胞生長(zhǎng)，通過(guò)提高SOD活性抑制HIF-1α表達(dá)影響肺癌代謝。

2.8 對(duì)腫瘤耐藥的影響：多藥耐藥（multidrug resistance，MDR）是指腫瘤細(xì)胞對(duì)結(jié)構(gòu)和作用機(jī)制不同的多種抗腫瘤藥物產(chǎn)生交叉耐藥性，是腫瘤化療失敗的重要原因，因此逆轉(zhuǎn)腫瘤的MDR表型，提高化療效果已成為目前研究的熱點(diǎn)［20］。黃芩苷在體外對(duì)人白血病耐藥細(xì)胞株HL-60/ADR具有明顯抑制作用，呈時(shí)間和劑量依賴性［21］，且該藥物對(duì)耐藥和非耐藥細(xì)胞株具有相同的抑制效應(yīng)。凋亡抑制是獨(dú)立于經(jīng)典耐藥途徑的另一MDR重要機(jī)制，腫瘤細(xì)胞對(duì)藥物的耐受程度與其對(duì)藥物引起的細(xì)胞凋亡的耐受有密切關(guān)系。黃芩苷具有誘導(dǎo)不同時(shí)期細(xì)胞凋亡的作用。c-myc、Bcl-2被認(rèn)為是重要耐藥基因/蛋白。黃芩苷作用后上述基因及相關(guān)蛋白的表達(dá)呈逐漸減弱趨勢(shì)，提示c-myc和Bcl-2基因參與了黃芩苷誘導(dǎo)耐藥細(xì)胞株HL-60/ADR凋亡的過(guò)程。進(jìn)一步對(duì)其分子機(jī)制的探討［21］發(fā)現(xiàn)，黃芩苷作用HL-60/ADR細(xì)胞后AKT信號(hào)的下游靶分子促凋亡蛋白BCL-2/BCL-XK相關(guān)死亡促進(jìn)因子（Bcl-xL/Bcl-2-associated death promoter，BAD）及多聚核糖ADP聚合酶（poly（ADP）-ribose polymerase，PARP）的85 kD剪切片段表達(dá)逐漸增強(qiáng)，procaspase-3及PARP表達(dá)逐漸減弱，提示黃芩苷通過(guò)上調(diào)蛋白激酶B信號(hào)通路中的Bad，促進(jìn)Procaspase-3降解為有活性的Caspase-3進(jìn)而剪切PARP而起到誘導(dǎo)HL-60/ADR細(xì)胞凋亡的作用。

3 問(wèn)題與展望

21世紀(jì)，全球疾病譜和醫(yī)療模式發(fā)生了重要變化，由于合成藥帶來(lái)的不良反應(yīng)，利用中藥、天然藥物的呼聲正日益高漲，人們對(duì)天然藥物維護(hù)健康或防治疾病充滿了期望。黃芩來(lái)源于自然，是一種相當(dāng)古老的中藥，安全有效、價(jià)格低廉、藥源充足。黃芩苷作為黃芩的主要有效成分之一，其抗腫瘤機(jī)制復(fù)雜多樣，尚未完全明確。相信隨著對(duì)黃芩藥理研究的深入，進(jìn)一步明確黃芩苷及黃芩其他活性成分在防治腫瘤中的作用，黃芩這一傳統(tǒng)中藥將會(huì)有更廣闊的應(yīng)用前景。

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（本文編輯：趙麗潔）

R285.6

A

1007-3205（2012）03-0363-04

2011-08-29；

2011-09-25

鄭海峰（1969-），男，河北遷安人，河北省邢臺(tái)市第三醫(yī)院副主任醫(yī)師，醫(yī)學(xué)學(xué)士，從事肺惡性腫瘤的基礎(chǔ)與臨床研究。

*通訊作者。E-mail：haifengzh2010@yahoo.cn

10.3969/j.issn.1007-3205.2012.03.049