丹參酮類抗腫瘤作用與機制研究進展

郝文慧，趙文文，陳修平

(中藥質(zhì)量研究國家重點實驗室，澳門大學中華醫(yī)藥研究院，澳門大學澳門特別行政區(qū))

丹參(Salvia miltiorrhizaBunge)是中醫(yī)臨床上最為常用的中藥之一，具有活血調(diào)經(jīng)、祛瘀止痛、養(yǎng)血安神等傳統(tǒng)功效。研究顯示［1－2］，丹參中含有數(shù)百種化學成分，主要包括水溶性酚酸類和脂溶性的丹參酮類。丹參酮類是丹參的特征性成分之一，包括丹參酮IIA(tanshinone IIA，Tan IIA)、隱丹參酮(cryptotanshinone，CPT)、丹參酮Ⅰ、二氫丹參酮Ⅰ等多種。其中Tan IIA和丹酚酸B被選為國家藥典中丹參質(zhì)量控制的指標性成分，具有明顯的心血管保護作用。近年來，丹參酮類的抗腫瘤活性逐漸引起研究人員的重視。研究發(fā)現(xiàn)，Tan IIA、CPT、丹參酮Ⅰ、二氫丹參酮I(Fig 1)等多種丹參酮均具有一定的抗腫瘤活性。本文主要闡述了這幾種丹參酮類的抗腫瘤活性與作用機制的最新研究進展。

圖1 丹參中的主要的丹參酮類化合物

1 Tan IIA抗腫瘤作用與機制

1.1 抑制腫瘤細胞生長、增殖 Tan IIA可抑制多種腫瘤細胞株的生長，包括乳腺癌、肺癌、肝癌、白血病和胃癌細胞株等［3－6］。Tan IIA 通過下調(diào)環(huán)氧化酶 2(cyclooxygenase-2，COX-2)的表達來抑制人結(jié)腸癌細胞的血管生成，從而發(fā)揮其抗腫瘤活性［7］。Tan IIA引起前列腺癌細胞的生長抑制和凋亡，主要作用機制為抑制PI3K/AKT信號通路，繼而引起線粒體依賴的凋亡［8］。基因組學研究發(fā)現(xiàn)，Tan IIA誘導U937細胞系(急性髓系白血病細胞株)發(fā)生凋亡，可能與激活pregnane X receptor(PXR)，繼而抑制了核轉(zhuǎn)錄因子κB(NF-κB)的活性，導致Bcl-2的表達下調(diào)有關(guān)［6］。Tan IIA 在體內(nèi)、體外都可以誘導人結(jié)腸癌細胞Colo205發(fā)生凋亡，其原因可能與死亡受體通路和線粒體通路有關(guān)［9］。體外Tan IIA可以明顯降低白介素6(IL-6)、信號傳導及轉(zhuǎn)錄活化因子3(signal transducer and activator of transcription 3，STAT3)、p-STAT3(Tyr705)、細胞核內(nèi)NF-κB p65和cyclin D1蛋白的表達;體內(nèi)給藥可以明顯降低移植腫瘤的體積和重量。因此，Tan IIA對腫瘤的抑制作用可能與IL-6/STAT3/NF-κB通路有關(guān)［10］。

在NQO1陽性的肺癌細胞A549和H596中，Tan IIA可誘導其產(chǎn)生大量活性氧(reactive oxygen species，ROS)，發(fā)生DNA損傷及凋亡。但在NQO1陰性H596細胞中無此作用。抑制或沉默NQO1的表達和抗氧化劑NAC都可以明顯逆轉(zhuǎn)Tan IIA引起的凋亡。這提示NQO1可能是Tan IIA的作用靶點之一［11］。對于小細胞肺癌H146研究發(fā)現(xiàn)，Tan IIA增加了ROS生成和Ca2+的產(chǎn)生，降低了線粒體的膜電位，引起B(yǎng)cl-2表達的下降和Bax表達的上升，導致細胞凋亡［12］。

Tan II A對多種白血病細胞SUP-B15(人Ph急淋白血病細胞系)、K562(慢性粒細胞白血病細胞系)、CEM(人白血病細胞系)、NB4(急性早幼粒細胞白血病細胞珠)的生長有明顯的抑制作用，但對于HL-60細胞(人早幼粒白血病細胞株)的抑制作用較弱［13］。Tan IIA處理KBM-5細胞(人慢性髓白血病細胞株)引起Sub-G1期阻滯、DNA損傷、線粒體膜電位降低、線粒體中細胞色素C釋放和Caspase-3，9激活。Tan IIA同時激活JNK和p38MAPK，且其誘導的凋亡可被JNK抑制劑逆轉(zhuǎn)。提示Tan IIA誘導了線粒體依賴的凋亡，且與激活JNK有關(guān)［14］。體內(nèi)研究發(fā)現(xiàn)，Tan IIA通過增強Bax、Caspase-3和減弱CD31的表達，引發(fā)肝細胞瘤J5細胞凋亡進而抑制其生長。體外實驗顯示，Tan IIA增強了J5細胞內(nèi)鈣網(wǎng)蛋白、Caspase-12和GADD153蛋白的表達［15］。

最新研究顯示［16］，Tan IIA可誘導前列腺癌細胞PC-3、多發(fā)性骨髓瘤細胞U266、肺癌細胞NCI-H460和乳腺癌細胞MDA-MB-231等細胞自噬。Tan IIA能顯著誘導KBM-5細胞中自噬標志性蛋白LC3-II的表達，其作用機制可能與激活AMPK、ERK和抑制mTOR和p70S6K有關(guān)。

1.2 抑制腫瘤的侵襲和遷移 Tan IIA在體內(nèi)、體外都可以抑制結(jié)腸癌細胞的侵襲和遷移，其機制與抑制NF-κB活性，繼而引起酶原激活劑、基質(zhì)金屬蛋白酶MMP-2、MMP-9表達下調(diào)和組織基質(zhì)金屬蛋白酶抑制劑TIMP-1、TIMP-2表達上調(diào)有關(guān)［17］。Tan IIA抑制胃癌細胞 SGC7901的生長，引起SGC7901細胞發(fā)生凋亡和G0/G1期阻滯，降低細胞的侵襲和轉(zhuǎn)移的能力［18］。Tan IIA誘導骨肉瘤細胞MG-63發(fā)生凋亡，并抑制其生長、侵襲和轉(zhuǎn)移［19］。

1.3 與其它抗腫瘤藥物產(chǎn)生協(xié)同作用 Tan IIA與順鉑聯(lián)合作用于前列腺癌細胞系PC3和LNCaP，表現(xiàn)出協(xié)同的抗腫瘤活性:明顯增強順鉑的抗增殖活性，誘導細胞S期阻滯和凋亡。體內(nèi)研究發(fā)現(xiàn)，Tan IIA可增強5-氟脲嘧啶(5-FU)對人結(jié)腸癌的抗腫瘤作用，其機制可能與增強5-FU、下調(diào)LC3-Ⅱ和 p糖蛋白(p-glycoprotein，P-gp)的表達有關(guān)［20］。全反式維甲酸(all-trans retinoic acid，ATRA)和三氧化二砷(arsenic trioxide，ATO)對于急性早幼粒性白血病(acute promyelocytic leukemia，APL)有良好的療效。但ATO有較大的毒副作用且容易使患者對ATRA產(chǎn)生耐藥，影響臨床療效。在ATRA-抵抗的APL細胞系(MR2)，Tan IIA和ATO聯(lián)合應用可以協(xié)同增強MR2細胞的凋亡，明顯下調(diào)P-gp的表達［21］。這些研究結(jié)果表明，Tan IIA可作為增強化療藥物療效的輔助藥物。丹參酮IIA的主要抗腫瘤作用與機制總結(jié)為Fig 2。

圖2 TanⅡA的主要抗腫瘤機制

2 CPT的抗腫瘤作用與機制

CPT可以抑制多種腫瘤細胞的生長，是丹參酮類化合物中最有效的抗腫瘤成分之一。CPT能抑制前列腺癌DU145細胞的生長，通過抑制cyclin D1的表達和下調(diào)Rb的磷酸化，誘導DU145細胞G1期阻滯。這可能與CPT抑制mTOR信號通路有關(guān)［22］。CPT同樣可以引起多藥耐藥慢性髓性白血病細胞K562/MDR的細胞周期阻滯和凋亡，其作用機制為CPT抑制真核細胞啟動因子4E(eukaryotic translation initiation factor 4E，eIF4E)調(diào)節(jié)系統(tǒng)［23］。

MAPK家族蛋白在腫瘤細胞的生長和死亡中發(fā)揮重要的調(diào)節(jié)作用，其主要包括p38MAPK、JNK、ERK1/2等。CPT可以增強腫瘤壞死因子(TNF-α)誘導的慢性髓性白血病細胞KBM-5的凋亡，其作用機制與ROS依賴的Caspase-8和p38MAPK的激活有關(guān)［24］。CPT可通過引發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激，促進肝癌細胞HepG2和乳腺癌細胞MCF7發(fā)生凋亡［25］。

STAT3在多種癌細胞中被激活和過量表達，是近年來廣為研究的抗腫瘤靶點之一［26］。有研究顯示，CPT是一個STAT3的抑制劑，抑制了STAT3(Tyr 706)位點的磷酸化，從而抑制了DU145細胞的生長與增殖［27］。

CPT還具有抑制血管生成的作用。CPT通過誘導肝癌細胞S期阻滯，導致細胞的生長抑制，同時也抑制肝臟和胃部的血管生成［28］。CPT通過抑制血管內(nèi)皮生長因子受體3(VEGFR-3)活性，抑制淋巴管的生成［29］。

3 丹參酮Ⅰ和二氫丹參酮I的抗腫瘤作用與機制

丹參酮Ⅰ和二氫丹參酮I在丹參中含量很低，近年來對他們的抗腫瘤活性也有一些研究。有文獻報道，丹參酮Ⅰ表現(xiàn)出對于腫瘤細胞系的生長抑制作用，如小細胞肺癌［30］。二氫丹參酮I使K562/ADR細胞S期阻滯，繼而引起細胞發(fā)生凋亡［31］。二氫丹參酮I引起乳腺癌細胞G1期阻滯，繼而誘導細胞凋亡［32］。體內(nèi)、體外實驗研究都表明，二氫丹參酮I還具有抗血管生成的作用［33］。二氫丹參酮I在濃度為2.5 mg·L－1時就能明顯抑制結(jié)腸癌 SW480(良性)、SW620(惡性)細胞的生長。二氫丹參酮I能上調(diào)轉(zhuǎn)錄啟動子-3(activating transcription factor，ATF-3)的表達。當過量表達ATF-3時，SW480細胞的凋亡明顯增加，但不影響SW620細胞［34］。二氫丹參酮I還可通過誘導內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激而使前列腺癌細胞發(fā)生凋亡［35］。

4 展望

越來越多的研究表明，多數(shù)丹參酮類在體外具有一定的抗腫瘤活性。其中，對Tan IIA的抗腫瘤作用研究最為廣泛和深入，這可能與其在丹參中含量最多有關(guān)。Tan IIA具有廣譜的抗腫瘤活性，對于大多數(shù)的腫瘤細胞系都有效，主要誘導細胞產(chǎn)生周期阻滯、線粒體依賴的凋亡以及自噬等。同時，Tan IIA與多種臨床常用的化療藥物，如順鉑、5-FU等的聯(lián)合應用亦可以增強化療藥物的治療作用。此外，Tan IIA對腫瘤的侵襲和遷移也具有一定的抑制作用。Tan IIA相關(guān)制劑已經(jīng)在臨床應用于心血管疾病治療和輔助治療，毒副作用較低。因此，Tan IIA在腫瘤治療和輔助治療方面具有較大潛力。但目前對其作用機制尤其是靶點的研究較少，這將是未來的一個研究重點。對CPT、丹參酮I、二氫丹參酮I抗腫瘤研究剛起步，但體內(nèi)外初步結(jié)果提示，與Tan IIA相比，可能具有更強的藥效，值得深入研究。此外，其他的丹參酮類的抗腫瘤活性尚未被研究，其中可能蘊藏著具有成藥潛力的先導化合物。因此，有必要對這類化合物的抗腫瘤作用與機制進行進一步深入研究，這將有助于拓展丹參的傳統(tǒng)功效，有助于促進基于中藥的創(chuàng)新藥物研發(fā)。

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