紫檀芪在惡性腫瘤中的抗癌機制研究進展

黃梨 龍佑梅 夏良斌

武漢大學人民醫(yī)院婦產(chǎn)科（武漢430060）

在世界范圍內(nèi)，抗癌治療失敗的主要原因之一是腫瘤細胞產(chǎn)生耐藥性，因此，有必要開發(fā)具有更好藥理學和毒理學特征的新藥物。紫檀芪是一種天然的芪類多酚化合物，為白藜蘆醇的衍生物，主要存在于葡萄、藍莓、花生和紫檀心材中，它與白藜蘆醇具有相似的藥理學作用，包括抗炎、抗癌、抗衰老、改善高血糖和血脂異常［1］。但與白藜蘆醇相比，紫檀芪具有更好的親脂性和口服吸收性，更強的細胞吸收能力和更長的半衰期等優(yōu)點，在臨床應(yīng)用中具有廣闊的前景［2］。與化療藥物相比，紫檀芪的價格較低、副作用更小，因此它的優(yōu)勢引起了越來越多學者的關(guān)注和探索。紫檀芪已在多種惡性腫瘤中表現(xiàn)出良好的抗癌功效［3］，單獨使用紫檀芪或與已批準的抗癌藥物聯(lián)合應(yīng)用是一個較新穎的研究方向，在未來的臨床應(yīng)用中可能具有良好的前景。紫檀芪的抗腫瘤機制體現(xiàn)在多個方面，然而，它的確切抗癌機制尚有待進一步研究。本文將針對紫檀芪抗癌作用機制的最新研究進展進行綜述，為抗癌藥物研發(fā)和臨床用藥提供參考。

1 表觀遺傳修飾調(diào)控

表觀遺傳修飾的分子機制包括DNA 甲基化，組蛋白修飾（包括乙酰化、甲基化、磷酸化和泛素化）和微小RNA（microRNA，簡稱miRNA）。近年來，越來越多的觀點認為，表觀遺傳修飾在細胞周期、增殖、凋亡和細胞死亡中起重要作用。紫檀芪和白藜蘆醇等具有化學預(yù)防作用的膳食植物化學物質(zhì)可通過改變DNA 甲基化、組蛋白修飾或通過調(diào)節(jié)miRNA 的表達，以達到抗癌目的［4］。

1.1 DNA 甲基化和組蛋白修飾DNA 甲基化和組蛋白修飾密不可分，共同參與腫瘤進展，其中，DNA 甲基轉(zhuǎn)移酶（DNMT）、組蛋白去乙?；福℉DAC）和組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶（HAT）在該過程中起關(guān)鍵作用。據(jù)報道，基因CpG 位點高甲基化可通過抑制細胞分化過程中的可塑性，進而促進腫瘤形成［5］。有研究表明，白藜蘆醇和紫檀芪聯(lián)合使用可通過時間依賴性的方式恢復(fù)雌激素受體-α（ERα）陰性乳腺癌細胞中ERα的表達，作用機制主要對ERα陰性乳腺癌細胞中的DNA 甲基化和組蛋白乙?；M行調(diào)控，顯著改變DNMT、HDAC 和HAT 的活性，從而重新激活ERα，使癌細胞對激素療法變得敏感［6］。LUBECKA 等［7］研究發(fā)現(xiàn)包括紫檀芪和白藜蘆醇在內(nèi)的芪類化合物通過表觀遺傳機制調(diào)控，重塑乳腺癌細胞的DNA 甲基化模式，從而減弱致癌NOTCH 信號，抑制乳腺癌細胞生長和侵襲。此外，紫檀芪和白藜蘆醇聯(lián)合可下調(diào)SIRT1（一種Ⅲ型HDAC）和DMNT 的表達，顯著抑制乳腺癌細胞的生長，促進細胞凋亡和誘導(dǎo)細胞周期停滯，而對細胞活力沒有顯著影響［8］。由此可見，紫檀芪對DNA 甲基化和組蛋白修飾具有強大的調(diào)控作用，其與白藜蘆醇聯(lián)合應(yīng)用可能會產(chǎn)生協(xié)調(diào)作用。轉(zhuǎn)移相關(guān)蛋白1（MTA 1）/HDAC 復(fù)合物是癌癥進展相關(guān)的表觀遺傳調(diào)節(jié)因子，參與基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)、組蛋白去乙?；腿旧|(zhì)重塑。紫檀芪可下調(diào)肝癌細胞中MTA1 的表達并降低HDAC1 和HDAC2 的活性和有效濃度，這導(dǎo)致MTA1/HDAC 復(fù)合物失去穩(wěn)定性，并增加磷酸酶和張力蛋白同源物（PTEN）和P53 的乙酰化，進而抑制細胞增殖，促進細胞凋亡，誘導(dǎo)細胞周期停滯，抑制細胞的遷移和侵襲［9-10］。另一項研究發(fā)現(xiàn)，紫檀芪與HDAC 抑制劑伏立諾他聯(lián)合可通過下調(diào)MTA1/HIF-1α軸，抑制細胞增殖和血管生成，阻斷小鼠前列腺腫瘤進展，且毒性更?。?1］。此外，在卵巢癌中，紫檀芪可有效抑制STAT3 的磷酸化，抑制細胞周期進程，誘導(dǎo)細胞凋亡而發(fā)揮抗腫瘤活性，并且，順鉑聯(lián)合紫檀芪在卵巢癌細胞中顯示出協(xié)同抗增殖活性，同時降低順鉑毒性和化學抗性［12］?？梢姡咸窜闻c批準的抗癌藥物共同使用可以產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，增強抗癌功效，更重要的是，這種方法可以通過降低抗癌藥物的有效劑量來減少毒副作用，這可能是一種有較高臨床效益的用藥方案，未來需設(shè)計更多臨床試驗去證實其優(yōu)劣性。

紫檀芪成為多種癌癥潛在的輔助或維持化療有吸引力的無毒替代物，其與化療藥物聯(lián)合使用產(chǎn)生協(xié)同作用的機制尚不清楚。鑒于紫檀芪的生物學安全性及其腫瘤學細胞和動物實驗結(jié)果，未來需要開展更多的臨床試驗來闡明其合理的治療劑量及其作為輔助劑在化療和放療效果中的確切作用。今后需要更多的研究來探索這種聯(lián)合治療的臨床潛力，這也將成為該領(lǐng)域的研究熱點。

1.2 對miRNA 的調(diào)控越來越多的證據(jù)表明，包含miRNA 的表觀遺傳機制失調(diào)是癌癥在內(nèi)各種疾病進展的關(guān)鍵因素，miRNA 可以促進或抑制腫瘤生長。紫檀芪可通過直接下調(diào)肝癌細胞中miR-19a 來增加PTEN 的表達，從而導(dǎo)致細胞增殖受到抑制，細胞周期停滯于S 期，細胞凋亡增加，細胞侵襲減少［13］。另外，紫檀芪可呈劑量依賴性地作用方式抑制子宮內(nèi)膜癌細胞活力，并通過下調(diào)miR-663b 在體外誘導(dǎo)人子宮內(nèi)膜癌細胞凋亡［14］。在前列腺癌中，紫檀芪在體內(nèi)和體外均可下調(diào)miR-17 家族成員，從而發(fā)揮抗腫瘤作用［15］。miRNA 可以作為生物標志物并且在癌癥診斷和預(yù)后中具有重要意義，它可能成為紫檀芪抗癌的重要靶點。綜上，表觀遺傳一直是各類癌癥研究的重點，紫檀芪是一種有效的表觀遺傳調(diào)節(jié)劑，值得更深入的研究和探討。與遺傳不同，基因的表觀遺傳過程是可逆的，可被某些內(nèi)在和外在因素所改變，因此，表觀遺傳成為治療各種疾病有吸引力的靶點。紫檀芪通過表觀遺傳發(fā)揮抗癌作用為原發(fā)性或轉(zhuǎn)移性惡性腫瘤的治療開辟了新的途徑。

2 增強內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激信號

包括多酚化合物在內(nèi)的多種天然化合物可誘導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激（ERS）相關(guān)的癌細胞死亡［16］。在非小細胞肺癌細胞系中，紫檀芪治療可刺激ERS 并上調(diào)一系列ERS 相關(guān)分子（即p-PERK，IRE1，ATF4，CHOP）并促進Ca2+從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)外流至細胞質(zhì)，增強活性氧（ROS）信號傳導(dǎo)，從而促進細胞凋亡，并減弱非小細胞肺癌細胞的遷移和黏附力［17］。FENG 等［18］在體內(nèi)外實驗中證實，紫檀芪誘導(dǎo)ERS介導(dǎo)的ROS-線粒體依賴性促凋亡機制有助于其在人食管癌細胞中發(fā)揮抗癌作用，并抑制細胞增殖、侵襲和黏附能力。腫瘤壞死因子相關(guān)的凋亡誘導(dǎo)配體（TRAIL）是腫瘤壞死因子（TNF）配體家族的成員，其通過與死亡受體DR4 和DR5 的相互作用啟動癌細胞的細胞凋亡，它特異性地靶向癌細胞，同時不傷害正常細胞，因此TRAIL 被認為是一種有吸引力的化學治療劑［19］。然而，TRAIL療法受到最主要的限制是多數(shù)癌癥對TRAIL 產(chǎn)生抗性并發(fā)生免疫逃逸。近期，有研究發(fā)現(xiàn)，紫檀芪可通過誘導(dǎo)ROS/ERS 信號傳導(dǎo)途徑上調(diào)三陰乳腺癌細胞對TRAIL 誘導(dǎo)凋亡的敏感性，同時上調(diào)DR4 和DR5 的表達［20］。可見，紫檀芪增強ERS 信號在TRAIL 誘導(dǎo)的腫瘤細胞凋亡中的重要作用。

總的來說，紫檀芪對ERS 的調(diào)控作用在腫瘤治療中具有潛在意義，目前國內(nèi)外關(guān)于紫檀芪對各類癌癥ERS 影響的研究尚不多見，其具體機制尚有待進一步研究，這將是一個有廣闊前景的研究方向。

3 抗氧化應(yīng)激

目前的觀點認為氧化應(yīng)激與腫瘤進展和化療藥物耐藥密切相關(guān)，而植物化學物質(zhì)的抗氧化特性可通過抑制氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的DNA 損傷在癌癥化學預(yù)防中起關(guān)鍵作用［21］。核轉(zhuǎn)錄因子E2 相關(guān)因子2（Nrf2）是一種細胞氧化應(yīng)激反應(yīng)中的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子，Nrf2 途徑的快速激活對于預(yù)防人類疾病如癌癥具有重要意義，據(jù)報道，紫檀芪是一種比白藜蘆醇更有效的Nrf2 激活劑［22］。紫檀芪可有效激活PI3K 信號通路，隨后促進Nrf2 核轉(zhuǎn)位，并誘導(dǎo)抗氧化酶的表達，從而保護永生化人角質(zhì)形成細胞免受紫外線B（UVB）照射誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激和DNA 損傷［23］。此外，CHEN 等［24］研究也表明紫檀芪具有預(yù)防慢性UVB 誘導(dǎo)的皮膚癌發(fā)生的作用，其抗癌作用與維持皮膚抗氧化防御系統(tǒng)和抑制UVB 誘導(dǎo)的氧化損傷有關(guān)，且這也可能是通過調(diào)節(jié)Nrf2 信號通路介導(dǎo)的。

因此，抑制氧化應(yīng)激是減少癌變潛在的重要保護手段，需要進一步研究以更好地確定紫檀芪抗氧化應(yīng)激相關(guān)的具體分子機制，以便早日將其開發(fā)為有效的抗癌藥物應(yīng)用于臨床。

4 誘導(dǎo)自噬

近期，研究發(fā)現(xiàn)在多發(fā)性骨髓瘤中，紫檀芪通過誘導(dǎo)自噬發(fā)揮抗腫瘤效應(yīng)，并且它對腫瘤模型小鼠的心臟、肝臟和腎臟均沒有明顯的毒性作用［25］。CHANG 等［26］研究紫檀芪對順鉑耐藥人口腔癌細胞的抗癌作用，結(jié)果表明，用紫檀芪處理后，細胞表現(xiàn)出明顯的收縮、細胞膜破裂和自噬囊泡形成，自噬相關(guān)蛋白表達增加，紫檀芪還以時間和濃度依賴性方式有效抑制細胞活力并抑制細胞融合。另一項研究顯示，紫檀芪在多重耐藥肺癌細胞中亦可引起自噬和細胞凋亡，此外，紫檀芪與自噬抑制劑聯(lián)合使用可以加強化療藥物對化療敏感和耐藥細胞的療效，這對于多重耐藥的肺癌患者的臨床管理可能具有較大價值［27］。就目前的研究來看，紫檀芪通過誘導(dǎo)自噬發(fā)揮抗腫瘤效應(yīng)，療效高且副作用小，它的有效性和安全性表明其具有開發(fā)為有效的抗癌藥物和應(yīng)用于臨床的潛力。但紫檀芪抗腫瘤效應(yīng)在人體中的有效濃度和劑量尚不清楚，未來需要更多大規(guī)模的臨床研究去探究。

5 促衰老

近年來，促衰老療法成為治療癌癥的新型療法。人類端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶（hTERT）的活性降低在腫瘤細胞衰老中具有重要作用，抑制hTERT 會顯著誘導(dǎo)腫瘤細胞衰老并抑制細胞增殖［28］。最近，CHEN 等［29］研究發(fā)現(xiàn)較低濃度的紫檀芪可通過下調(diào)hTERT 蛋白表達和端粒酶活性，誘導(dǎo)肺癌細胞衰老，從而發(fā)揮抗腫瘤作用。有文獻報道，誘導(dǎo)腫瘤細胞衰老所需的化學藥物濃度遠低于殺死細胞所需的濃度，因此，促衰老療法是一種有效且安全的方式，它的優(yōu)點在于既增強了治療功效，又減少了抗癌治療的副作用［30］。除此以外，紫檀在生理濃度下處理乳腺癌細胞，可抑制細胞增殖，并以時間和劑量依賴性的方式下調(diào)hTERT 和端粒酶水平［31］。

總之，通過靶向hTERT 誘導(dǎo)細胞衰老是癌癥治療有希望的潛在方法，但紫檀芪促衰老的具體機制還需開展廣泛研究，這是一種較為新穎的抗癌途徑，也將成為未來研究的熱點。

6 抑制上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化

眾所周知，上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）促進細胞遷移和侵襲，進而推動腫瘤細胞從原發(fā)部位擴散、遠處轉(zhuǎn)移。最近有文獻報道，紫檀芪對EMT 有預(yù)防或抑制作用［32］。但在腫瘤中，目前僅報道紫檀芪抑制乳腺癌的EMT 過程。在人乳腺癌細胞中，紫檀芪處理可抑制細胞增殖和EMT，增加細胞凋亡、自噬和ER 應(yīng)激［33］。另一項研究顯示，紫檀芪抑制三陰性乳腺癌細胞的遷移和侵襲潛力，并伴隨著EMT 標 志 物E-cadherin 的 上 調(diào) 及Snail、Slug、Vimentin 和ZEB1 的下調(diào)［34］。以上結(jié)果為今后更深入的研究提供了有力的基礎(chǔ)理論，EMT 在癌癥轉(zhuǎn)移過程中起重要作用，并且可作為藥物開發(fā)的關(guān)鍵靶點，紫檀芪靶向EMT 為癌癥治療提供了新的視角。然而，紫檀芪在其他癌癥中是否可抑制EMT 尚未見報道，需要研究人員進行更大量的基礎(chǔ)研究去探索。

7 腫瘤干細胞

腫瘤干細胞（CSCs）是一類具有自我更新和分化能力的癌細胞，它被認為是腫瘤耐藥、復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移的根本原因，因此通過調(diào)節(jié)CSCs 可塑性或治療敏感性靶向CSCs 可能為癌癥的治療提供新思路［35-36］。近年來，由于常規(guī)化療和放療有許多相關(guān)的副作用，研究人員已經(jīng)證明了植物化學物質(zhì)在干擾CSCs 自我更新過程中的作用，使用膳食植物化學物質(zhì)靶向CSCs 的研究出現(xiàn)逐年增加的趨勢，其中包括多酚化合物［37］。有研究發(fā)現(xiàn)，白藜蘆醇和紫檀芪可通過多種信號通路靶向癌癥CSCs，包括乳腺癌、結(jié)直腸癌、白血病、膠質(zhì)母細胞瘤、肺癌等［38］。此外，紫檀芪呈劑量依賴性方式地抑制M2-TAMs（極化為M2 表型的腫瘤相關(guān)巨噬細胞）共培養(yǎng)的肺癌細胞的自我更新能力和CSCs 基因表達水平，其機制可能是通過下調(diào)促癌基因粘蛋白（MUC1）的表達，抑制M2 極化并減少CSCs 富集［39］。另有文獻報道，包括紫檀芪在內(nèi)的多種植物化學物質(zhì)，因具有廣泛的安全性而受到極大的關(guān)注，可通過靶向乳腺癌CSCs 及其關(guān)鍵信號通路而達到抗癌目的［40］?？傊?，探索CSCs 和植物化學物質(zhì)之間的相互作用，包括關(guān)鍵信號傳導(dǎo)途徑和分子靶點，將有助于新型抗癌藥物的開發(fā)和今后進行的臨床試驗。

天然植物化合物，因其靶向癌細胞和CSCs 異質(zhì)群體的能力及抑制關(guān)鍵信號傳導(dǎo)途徑而備受關(guān)注。研發(fā)靶向CSCs 的藥物可能是治療癌癥，控制復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移更好的選擇。因此，紫檀芪有較大潛力被開發(fā)為CSCs 及其信號傳導(dǎo)途徑的抗癌藥物，此方向具有良好的研究前景。許多針對CSCs 的藥物目前處于開發(fā)的早期階段，由于腫瘤發(fā)生的復(fù)雜性，CSCs 靶向藥物與手術(shù)、化療、放療、免疫療法或腫瘤微環(huán)境靶向藥物的組合可能是更有希望的腫瘤治療策略。

8 總結(jié)與展望

惡性腫瘤是慢性疾病，復(fù)發(fā)較為常見，臨床管理的長期目標包括維持患者生活質(zhì)量和延長生存期。近年來，隨著醫(yī)療成本上升，研究人員對具有強大抗腫瘤特性的天然植物化合物的興趣逐漸增加。

紫檀芪是慢性癌癥治療中具有吸引力的新型治療化合物，其與常規(guī)化學療法或放射療法具有協(xié)同作用，并且使常規(guī)療法劑量降低，從而減少毒副作用。紫檀芪通過其表觀遺傳調(diào)控，增強內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，抗氧化應(yīng)激，增強自噬，促衰老，抑制上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化，靶向腫瘤干細胞等活性，成為一種強效的潛在抗癌藥物而受到越來越多的關(guān)注。此外，紫檀芪可靶向多種途徑，使惡性腫瘤細胞中不同的異常細胞信號傳導(dǎo)過程受損，將有助于殺死癌細胞，產(chǎn)生耐藥性的機會較小，這給未來腫瘤的治療帶來了希望。雖然紫檀芪幾乎沒有毒性作用，但其溶解度和穩(wěn)定性較差，未來的臨床試驗，可通過將紫檀芪與納米顆粒結(jié)合，將其包裝并運送到腫瘤組織，這會有助于紫檀芪更好地應(yīng)用于癌癥治療領(lǐng)域。因此，將紫檀芪作為補充和替代藥物可能是治療惡性腫瘤的一種重要策略。然而，紫檀芪抗腫瘤的基礎(chǔ)實驗研究仍相對較少，臨床治療研究證據(jù)尚有待補充，在廣泛應(yīng)用于臨床之前，研究者還需進行更多的基礎(chǔ)研究對其潛在的抗癌活性，及有效性和安全性進行探索。