小檗堿抗乳腺癌機制研究進展

趙小飛，毛婷婷

(1.武警浙江省總隊杭州醫(yī)院，杭州 310051;2.武警浙江省總隊機關門診部，杭州 310020)

小檗堿抗乳腺癌機制研究進展

趙小飛1，毛婷婷2

(1.武警浙江省總隊杭州醫(yī)院，杭州 310051;2.武警浙江省總隊機關門診部，杭州 310020)

小檗堿是廣泛存在于黃連、黃柏等天然產物中的異喹啉類生物堿。研究發(fā)現，小檗堿具有抑制乳腺癌發(fā)生、促進乳腺癌細胞凋亡、抑制乳腺癌細胞增殖、轉移、侵襲和血管生成的作用，故就其抗乳腺癌的作用機制研究進展作一綜述。

小檗堿;乳腺癌;機制;研究進展

小檗堿(berberine，Ber)又名黃連素，是存在于6科(小檗科、罌粟科、毛莨科、蕓香科、防己科、鼠李科)植物中異喹啉類生物堿，臨床長期用于解熱、解毒、抗腸道細菌感染［1］。隨著老藥新用概念的提出，除了抗心律失常、降血壓、抗氧化、降糖調脂等作用外，小檗堿對多種腫瘤均有不同程度的抑制作用，但其抗腫瘤機制尚不明確［2-3］。乳腺癌是女性較為常見的惡性腫瘤之一，其發(fā)病率呈逐年上升趨勢。目前鮮有關于小檗堿在乳腺癌治療領域的綜述報道，本文就小檗堿治療乳腺癌的相關機制進行綜述，為進一步的開發(fā)利用提供參考。

1 抗氧化

正常情況下，機體的氧化與抗氧化處于動態(tài)平衡，但當受到某些外源化合物、物理因素或機體自身的抗氧化系統(tǒng)受損時，均可使機體的自由基水平明顯增高，過量產生的自由基特別是活性氧自由基(reactive oxygen species，ROs)，可以使基因組DNA受到損傷而導致突變，進而激活原癌基因，抑制抑癌基因的表達，同時ROs通過改變轉錄因子以及蛋白激酶途徑干擾正常細胞的信號傳導，影響細胞的生長、分化和死亡，最終導致癌癥的發(fā)生。大量研究表明，無論是內源性的或外源性的ROS，在癌癥發(fā)生的啟動、促進及發(fā)展階段都發(fā)揮著重要作用［4］。許多小檗屬植物，如B.cretica［5］、B.microphylla［6］、B.koreana［7］等均顯示出較強的抗氧化作用。Abd EI-Wahab［8］等報道，小檗堿對多種癌細胞，包括人乳腺癌MCF-7細胞的抗氧化活性。黃嘌呤氧化酶和環(huán)氧合酶2(cyclooxygenase-2，COX2)是參與活性氧自由基生成的2種重要酶，小檗堿對其顯示抑制活性。而COX2在正常組織中并不表達，是由刺激因子誘導表達的病理產物，在炎癥和腫瘤細胞的產生中起重要作用。小檗堿可選擇性地抑制COX2的活性而對COX1的活性無影響，不會影響COX1的正常生理功能［9］。但也有研究表明，小檗堿可誘導氧自由基介導的細胞凋亡［10］。這也許是與細胞狀態(tài)及濃度相關。

2 細胞周期調控及凋亡誘導

細胞周期是細胞生命活動的基本過程，腫瘤的發(fā)生與細胞周期的失調密切相關。細胞凋亡是由許多基因產物及細胞因子參與的一種有序的細胞自我消亡形式，啟動和進行受到精確調控，具有獨特而復雜的信號系統(tǒng)。

研究表明，與細胞凋亡相關的一系列信號通路可受到小檗堿的調控。在活性氧介導的細胞凋亡中，小檗堿可通過影響JNK/P38 MAPK信號通路、蛋白激酶C(protein kinase C，PKC)、ERK、糖原合成酶激酶3β(glycogen synthase kinase-3β，GSK-3β)促進細胞凋亡;活性氧還可使線粒體膜電位降低，引發(fā)線粒體裂解［11］。半胱氨酰天冬氨酸蛋白水解酶(cysteinyl aspartate specific proteinase，caspase)酶家族是與細胞凋亡相關的重要酶系，引發(fā)的級聯反應是細胞凋亡過程的中心環(huán)節(jié)。小檗堿直接可激活凋亡啟動因子 capspase-8、caspase-9、凋亡執(zhí)行因子caspase-3［12-13］。此外，Caspse也受到FasL、腫瘤壞死因子等其他凋亡因子的調控。Hsu等報道，小檗堿可通過激活腫瘤細胞的Fas/FasL通路或降低凋亡抑制蛋白 c-IAP1、XIAP的表達并誘導其凋亡［11］。在HER2-過表達型乳腺癌細胞中，小檗堿可以通過干擾細胞周期蛋白D1和細胞周期蛋白E的表達而實現對乳腺癌細胞G1期阻滯，其下游也是通過線粒體/半胱氨酰天冬氨酸蛋白水解酶發(fā)揮作用［14］。

p53基因是重要的細胞周期與細胞凋亡的調控基因之一，參與維持細胞周期的正常運行。p53誘導的細胞凋亡是抑制腫瘤發(fā)生的主要原因。小檗堿可引起p53基因表達升高，從而激活一系列下游靶基因的轉錄，誘導細胞周期G1期阻斷和細胞凋亡的發(fā)生［13-15］。p53基因表達增加還可通過調控腫瘤抑制蛋白Cip1/p21(cyclin-dependent kinase inhibitor 1A)、凋亡蛋白酶激活因子(Apoptotic preoteaseactivating factor 1，Apaf-1)、Bax、FasL等凋亡因子促進細胞凋亡［16］。通過蛋白質印跡，可檢測到小檗堿誘導的癌細胞中抑癌基因p53和kip1/p27的表達上調［17］。對野生型p53基因表達受到抑制的乳腺癌細胞株MCF-7，小檗堿可以恢復p53基因的表達［18］;對于p53基因突變型的腫瘤細胞，小檗堿可誘導非p53依賴通路的G2期阻滯［19］。因此，無論是對于非p53突變型抑或p53突變型癌細胞，小檗堿均可產生抑制作用。

對凋亡基因Bax及抗凋亡基因Bcl-2的影響也是其發(fā)揮凋亡誘導作用的一個途徑。據報道，小檗堿可促進凋亡基因Bax，同時抑制抗凋亡基因Bcl-2、Bid、Bcl-xl的表達，凋亡誘導作用呈劑量依賴性［20］。根據Kim［21］，在2種乳腺癌細胞株MCF-7、MDA-MB-231中，小檗堿均顯示出生長抑制作用，20μM含量即可誘導31%的MCF-7細胞株生長阻滯。它通過線粒體途徑，使釋放細胞色素c、激活凋亡啟動因子caspase-9、抑制Bcl-2表達等促進細胞凋亡［17-22］。

3 與核酸相互作用

臨床上許多藥物都是通過與核酸的相互作用而發(fā)揮抗癌活性的。研究表明，在一定的pH下，小檗堿和DNA可形成復合物，其中以腺嘌呤核糖核苷酸結合能力最強［23-24］。此外，小檗堿還可與mRNA結合，干擾核酸翻譯轉錄過程，或是嵌入tRNA使其苯丙氨化［24-25］。Liu等報道了小檗堿誘導的細胞凋亡，其機制主要是通過促使染色體DNA片段化和促進p53基因的表達［26］。

微小核糖核酸(microRNAs，miRNAs)是一類內源性非蛋白質編碼小RNAs，通過與靶標基因3’UTR的完全或不完全配對，降解靶標基因mRNA或抑制其翻譯，從而參與調控個體發(fā)育、細胞凋亡、增殖及分化等生命活動，miRNA可以擔任抑癌基因或癌基因，與腫瘤的形成有著密切聯系［27］。miR-21是最受關注的一類miRNA，在多種組織細胞中上調表達，其高表達與敏感性降低密切相關，miRNA的表達異常是耐藥乳腺癌細胞的一個非常重要的特征［28-29］。小檗堿可抑制卵巢癌中miR-21的表達，進而發(fā)揮生長抑制和促進細胞凋亡作用。同源重組修復蛋白(RAD51)可以影響腫瘤細胞的射線敏感性，Wang［30］等報道了小檗堿對乳腺癌細胞MCF-7和MDA-MB-468的放射敏化作用，也進一步通過蛋白印跡實驗證實同源重組修復蛋白(RAD51)的表達上調。

4 抑制腫瘤血管生成和腫瘤侵入

腫瘤誘導的血管生長是腫瘤過度生長的前提。廣泛研究證實，在乳腺癌等多種實體腫瘤中均存在表皮生長因子受體(epidermal growth factor receptor， EGFR)和血管內皮生長因子受體 (vascular endothelial growth factor receptor，VEGFR)的過表達，其與血管生成密切相關［31］。有報道表明，小檗堿可直接下調EGFR基因和VEGFR基因表達，減少新生血管生成，抑制細胞生長;還可通過激活泛素連接酶，促進由蛋白酶體介導的EGFR降解［32-34］。

腫瘤侵入是一個復雜的過程，包括細胞黏附、遷移和由腫瘤細胞分泌的不同酶對屏障組織的降解。Hou等報道了小檗堿可抑制 CD147的表達［12］，CD147是存在于細胞膜上的跨膜糖蛋白，能夠調節(jié)癌細胞生長、侵襲和轉移，并且參與癌血管生長和耐藥性形成。小檗堿還參與細胞黏附調節(jié)，緊密連接蛋白ZO-1，是維持上皮極性、參與物質轉運和腫瘤轉移等過程的重要蛋白分子。研究發(fā)現，小檗堿可抑制其活性，從而減少腫瘤細胞轉移和浸潤［26-35］。

基質金屬蛋白酶系(MMPs)是降解細胞外基質的一類酶，MMP-9在腫瘤侵襲和轉移過程中起重要作用，他們可能通過降解膠原、層黏素、蛋白聚糖等細胞外基質大分子而破壞腫瘤侵襲的屏障，MMP也已成為腫瘤治療的一個靶點［36］。小檗堿可直接下調乳腺癌細胞株中MMP-2和MMP-9的表達［37］。Her-2/neu是癌癥轉移的一個關鍵蛋白，也可誘導MMPs分泌。小檗堿對Her-2/neu過表達的SK-BR-3乳腺癌細胞具有生長抑制活性［38］。此外。還可抑制PI3K/Akt(phosphoinositide-3-kinase、磷酯酰肌醇3激酶)信號傳導途徑進而抑制乳腺癌細胞的增殖和侵襲。研究表明，小檗堿對乳腺癌細胞MDAMB-231黏附于基質的功能具有抑制作用，同時能濃度依賴性地抑制腫瘤細胞釋放MMP-9，從而達到對腫瘤侵襲和轉移的抑制作用［39-40］。

5 結語

作為一種臨床上已廣泛使用的天然藥物，小檗堿的抗腫瘤作用被一些研究者看好。但目前有關抗腫瘤，特別是與乳腺癌治療相關的具體作用機制尚未完全闡明，且研究大多限于體外研究，體內研究尚未見報道，抗腫瘤活性也相對較弱。但隨著老藥新用和多靶點藥物設計策略的提出，小檗堿有望為治療腫瘤這種復雜性疾病提供新的思路和途徑，應用前景十分廣闊。

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R737.9

A

1006-3250(2015)01-0114-03

2014-11-15

趙小飛，男，主管藥師，醫(yī)學本科，從事藥劑的臨床與研究。