異甘草素抗膠質(zhì)瘤作用機(jī)制的研究進(jìn)展

孫英甲，樂(lè)利明，荔志云

腦膠質(zhì)瘤是最常見(jiàn)的顱內(nèi)原發(fā)惡性腫瘤，來(lái)源于神經(jīng)上皮，約占顱內(nèi)腫瘤的60%[1]。美國(guó)中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤登記組織統(tǒng)計(jì)，惡性膠質(zhì)瘤約占原發(fā)性惡性腦腫瘤的70%，年發(fā)病率約為5/10萬(wàn)[2-3]。惡性腦膠質(zhì)瘤5年生存率不足10%[4]。我國(guó)膠質(zhì)瘤的發(fā)病率居顱內(nèi)腫瘤之首，是所有人體腫瘤中預(yù)后較差的腫瘤之一，病死率也高。腦膠質(zhì)瘤多呈浸潤(rùn)性生長(zhǎng)，侵襲性強(qiáng)，手術(shù)難以完全切除，術(shù)后放、化療效果差，復(fù)發(fā)率高。目前膠質(zhì)瘤的標(biāo)準(zhǔn)治療方案是在保護(hù)神經(jīng)功能的基礎(chǔ)上，盡可能手術(shù)切除腫瘤，術(shù)后聯(lián)合放療及烷化劑輔助化療[5]。盡管目前臨床放療手段先進(jìn)以及研發(fā)各種新型的抗癌藥物，但膠質(zhì)瘤患者預(yù)后仍不佳，患者多明確診斷后1年內(nèi)死亡[6]。因此研究新的、有效的新型抗癌增敏劑及藥物具有十分重要的意義。

異甘草素(isoliquiritigenin， ISL)是一種黃酮類(lèi)化合物，主要來(lái)源于甘草，具有許多有用的藥理學(xué)作用，如抗炎、抗病毒、抗菌、抗氧化、抗癌活性、免疫調(diào)節(jié)、肝保護(hù)和心臟保護(hù)作用[7]。甘草是我國(guó)比較常見(jiàn)，且應(yīng)用較早的中藥材，因其取材較易，價(jià)格低廉，藥用價(jià)值高，作為輔助治療劑與西藥聯(lián)合應(yīng)用取得良好的療效，且不良反應(yīng)小。近年來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)，從甘草中分離的ISL具有多途徑、多節(jié)點(diǎn)及選擇性多靶點(diǎn)的抗膠質(zhì)瘤特性。本文對(duì)ISL抗膠質(zhì)瘤作用機(jī)制的最新進(jìn)展作一綜述，為其作為抗膠質(zhì)瘤的輔助治療劑的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)提供思路。

1 ISL

ISL是一種從甘草根及莖中分離得到異甘草苷元，是甘草主要的生物活性成分，廣泛存在于甘草植物，此外還有青蔥和肉豆蔻等[8]。ISL是難溶于水的黃色針狀結(jié)晶，可溶于乙醚和DMSO液等極性較小的溶劑。除了具有與甘草相同的基本藥理作用外，還具有抗腫瘤、抗氧化、抗糖尿病、解痙、抗心律失常、抗血管生成等作用[9]。近年對(duì)其生物活性進(jìn)行了大量的研究，其中對(duì)膠質(zhì)瘤的作用是研究中的重點(diǎn)之一。

2 膠質(zhì)瘤

膠質(zhì)瘤約占原發(fā)性惡性腦腫瘤的80%，并且膠質(zhì)瘤的病死率高于其他腦腫瘤[10]。2016年世界衛(wèi)生組織彌漫性神經(jīng)膠質(zhì)瘤中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤分類(lèi)指南基于IDH1或IDH2基因突變和1p/19q編碼的存在或不存在對(duì)其分類(lèi)[11]。新的分類(lèi)包括少突細(xì)胞瘤NOS和間變性少突細(xì)胞瘤NOS；在成人患者中，以下是彌漫性膠質(zhì)瘤的三個(gè)主要亞組：IDH-野生型、IDH突變體和1p/19q非編碼型、IDH突變體和1p/19q編碼型。膠質(zhì)母細(xì)胞瘤(高侵襲性Ⅳ級(jí)星形細(xì)胞瘤)現(xiàn)分為膠質(zhì)母細(xì)胞瘤IDH-野生型和膠質(zhì)母細(xì)胞瘤IDH-突變型。膠質(zhì)母細(xì)胞瘤患者的治療極具挑戰(zhàn)性，因?yàn)橥耆中g(shù)切除腫瘤非常困難，大多數(shù)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤在目前的化療和放療方案后往往會(huì)復(fù)發(fā)，其主要原因?yàn)槟z質(zhì)瘤細(xì)胞耐受化療是治療失敗的關(guān)鍵。膠質(zhì)瘤干細(xì)胞(glioma stem cells， GSCs)是膠質(zhì)瘤耐化療、拒放療以及復(fù)發(fā)的根源[12]。GSCs具有自我更新、分化、無(wú)限增殖和致瘤的能力，在腫瘤的發(fā)生和發(fā)展過(guò)程中起著決定性的作用[13]。研究開(kāi)發(fā)用于膠質(zhì)瘤及GSCs的臨床治療藥物及手段均有重要的意義。

3 ISL抗膠質(zhì)瘤的作用機(jī)制

ISL在膠質(zhì)瘤中的抗癌機(jī)制主要包括誘導(dǎo)自噬，促進(jìn)細(xì)胞凋亡，影響細(xì)胞周期，誘導(dǎo)細(xì)胞分化和抑制細(xì)胞增殖，抑制腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移和侵襲，抗腫瘤細(xì)胞的多重耐藥性等。

3.1誘導(dǎo)自噬機(jī)制 自噬是廣泛存在于真核細(xì)胞中的一種較保守的進(jìn)化過(guò)程，與細(xì)胞的正常增殖進(jìn)程及疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。作為Ⅱ型程序性死亡，與凋亡相互作用，參與細(xì)胞的穩(wěn)定狀態(tài)維持和疾病發(fā)生過(guò)程。研究發(fā)現(xiàn)，自噬還可從細(xì)胞周期、凋亡相關(guān)因子、腫瘤形成過(guò)程及腫瘤血管生成等方面影響腫瘤的發(fā)生、發(fā)展。姜拓之等[14]研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)ISL處理的SHG44腦膠質(zhì)瘤細(xì)胞，透射電鏡下可見(jiàn)SHG44細(xì)胞內(nèi)部出現(xiàn)自噬小泡及自噬溶酶體；在熒光顯微鏡下可見(jiàn)細(xì)胞內(nèi)出現(xiàn)自噬及凋亡相關(guān)蛋白的免疫熒光顆粒；與自噬相關(guān)的LC3-Ⅱ/Ⅰ比值顯著增加。ISL可通過(guò)誘導(dǎo)SHG44細(xì)胞自噬影響膠質(zhì)瘤細(xì)胞增殖，且呈時(shí)間和劑量依賴(lài)性。

3.2促進(jìn)細(xì)胞凋亡機(jī)制 細(xì)胞凋亡是基因控制的細(xì)胞主動(dòng)死亡過(guò)程，又稱(chēng)為細(xì)胞程序性死亡，其細(xì)胞的形態(tài)特征為染色質(zhì)固縮、核碎裂、胞質(zhì)濃縮，出現(xiàn)凋亡小體[15-16]。磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)與下游分子絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶(Akt)組成的PI3K/Akt信號(hào)通路在腫瘤進(jìn)展中具有重要作用。該通路的一些成分發(fā)生突變后能夠誘使細(xì)胞發(fā)生轉(zhuǎn)化，還可誘使腫瘤細(xì)胞增殖或凋亡，與腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移也密切相關(guān)[17-20]。周?chē)?guó)勝[21]研究發(fā)現(xiàn)，ISL能夠在體外實(shí)驗(yàn)中通過(guò)下調(diào)抗凋亡蛋白Akt磷酸化程度促進(jìn)U87膠質(zhì)瘤細(xì)胞凋亡。姜拓之等[14]研究發(fā)現(xiàn)，ISL可通過(guò)下調(diào)抗凋亡因子Bcl-2，上調(diào)調(diào)亡相關(guān)因子Caspase-3促進(jìn)SHG44人腦膠質(zhì)瘤細(xì)胞凋亡。Zhou等[22]發(fā)現(xiàn)ISL通過(guò)半胱天冬酶和誘導(dǎo)線(xiàn)粒體死亡促使U87細(xì)胞凋亡。鄧云秋[23]用不同濃度ISL處理U251膠質(zhì)瘤細(xì)胞，可以促進(jìn)其凋亡，具體機(jī)制不清。孫瑞麗等[24]進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，用逆轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈反應(yīng)測(cè)定經(jīng)ISL處理的U251膠質(zhì)瘤細(xì)胞中的轉(zhuǎn)錄因子叉頭框轉(zhuǎn)錄基因M1的mRNA表達(dá)水平隨著ISL濃度的增加而降低，進(jìn)而推測(cè)其凋亡機(jī)制可能是ISL通過(guò)阻滯轉(zhuǎn)錄因子叉頭框轉(zhuǎn)錄基因M1 mRNA基因的表達(dá)實(shí)現(xiàn)的。

3.3影響細(xì)胞周期機(jī)制 腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)過(guò)程中，在細(xì)胞周期過(guò)程受多種基因表達(dá)調(diào)控，這其中p21及p27表達(dá)比較常見(jiàn)。p21基因可編碼一種細(xì)胞周期蛋白依賴(lài)性激酶的抑制蛋白，進(jìn)而調(diào)控細(xì)胞周期，參與細(xì)胞生長(zhǎng)、分化、衰老及死亡的全過(guò)程[25-26]。p27蛋白為細(xì)胞周期負(fù)性調(diào)控因子，其水平隨著細(xì)胞周期進(jìn)程的改變而改變[27-29]。Zhou等[22]研究發(fā)現(xiàn)，ISL能夠在體外阻滯U87膠質(zhì)瘤細(xì)胞增殖周期，其作用機(jī)制可能是通過(guò)上調(diào)p21表達(dá)使其停滯于G2/M期，上調(diào)細(xì)胞周期負(fù)性調(diào)節(jié)因子p27表達(dá)使其停滯于S期。孫紅軍等[30]研究發(fā)現(xiàn)，不同濃度ISL作用于SHG44膠質(zhì)瘤干細(xì)胞時(shí)，與對(duì)照組相比，ISL組G0/G1期細(xì)胞比例顯著增加，且隨著濃度增加G0/G1細(xì)胞比例也隨之增加，說(shuō)明ISL能使細(xì)胞發(fā)生G0/G1阻滯。

3.4誘導(dǎo)細(xì)胞分化和抑制細(xì)胞增殖 Pierce和Verney[31]研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)應(yīng)用誘導(dǎo)分化藥物可使胚胎癌細(xì)胞分化為正常的骨、軟骨、肌肉組織及腦組織等。因此，開(kāi)發(fā)新型有效、低毒性誘導(dǎo)藥物成為腫瘤治療研究的熱點(diǎn)。李雅娟等[32]研究發(fā)現(xiàn)，ISL可誘導(dǎo)C6膠質(zhì)瘤細(xì)胞向星形膠質(zhì)細(xì)胞分化，進(jìn)而抑制其增殖，考慮可能是通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)氧化還原狀態(tài)而實(shí)現(xiàn)，具體機(jī)制尚不清楚。孫紅軍等[30]研究發(fā)現(xiàn)ISL能誘導(dǎo)膠質(zhì)瘤干細(xì)胞向星形膠質(zhì)細(xì)胞和神經(jīng)元分化，且隨濃度增加誘導(dǎo)作用增強(qiáng)。荔志云等[33]研究發(fā)現(xiàn)，ISL能誘導(dǎo)SHG44人腦膠質(zhì)瘤干細(xì)胞向星形膠質(zhì)細(xì)胞和神經(jīng)元細(xì)胞分化，且能抑制其增殖，可能與下調(diào)Notch1信號(hào)通路中的Notch1、RBP-JK及Hes1有關(guān)。

3.5抑制腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移及侵襲機(jī)制 腦膠質(zhì)瘤單純手術(shù)治療預(yù)后差的主要原因是其具有高度的侵襲性。癌細(xì)胞侵襲到正常腦組織，術(shù)者肉眼難以分辨，即使隨著科技的發(fā)展顯微手術(shù)及熒光標(biāo)記投入臨床使用，但單純手術(shù)治療效果仍不佳。因此，開(kāi)發(fā)有效、低毒、價(jià)廉的抑制腫瘤侵襲的藥物非常必要。有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase， MMP)參與細(xì)胞外基質(zhì)的降解過(guò)程，且MMP高表達(dá)與惡性膠質(zhì)瘤的侵襲程度呈正相關(guān)[34-35]。Zhou等[22]研究發(fā)現(xiàn)，ISL可以降低膠質(zhì)瘤細(xì)胞U87的侵襲水平，這可能與MMP-2和MMP-9的下調(diào)有關(guān)，但其中的具體機(jī)制需進(jìn)一步研究。 黨瑩等[36]研究表明，通過(guò)transwell實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)ISL可以抑制膠質(zhì)瘤干細(xì)胞的遷移和侵襲能力，且隨著ISL濃度的增加其抑制作用增強(qiáng)。

3.6抗膠質(zhì)瘤多重耐藥性機(jī)制 腦膠質(zhì)瘤的耐藥性是其復(fù)發(fā)的主要因素之一，這其中GSCs的存在至關(guān)重要。術(shù)后標(biāo)準(zhǔn)放療聯(lián)合烷化劑輔助化療，效果仍不佳，這其中對(duì)放療不敏感進(jìn)而耐受，以及對(duì)標(biāo)準(zhǔn)烷化劑替莫唑胺化療耐受均是腦膠質(zhì)瘤術(shù)后復(fù)發(fā)的關(guān)鍵因素。因此，開(kāi)發(fā)新型放療、化療增敏劑及化療輔助用藥是近年抗膠質(zhì)瘤研究的熱點(diǎn)。林瑜亮等[37]研究發(fā)現(xiàn)，ISL能夠增加GSCs的放射敏感性，抑制Noch1信號(hào)通路，上調(diào)NF-κB和Caspase-3的表達(dá)，參與X線(xiàn)對(duì)GSCs的損傷過(guò)程。孫紅軍等[30]研究發(fā)現(xiàn)，ISL聯(lián)合替莫唑胺對(duì)SHG44腦膠質(zhì)瘤干細(xì)胞的抑制作用明顯強(qiáng)于單藥，可能是由于ISL誘導(dǎo)SHG44腦膠質(zhì)瘤干細(xì)胞進(jìn)入分化狀態(tài)，從而增強(qiáng)了替莫唑胺的化療敏感性。

4 小結(jié)

ISL對(duì)膠質(zhì)瘤的抗癌機(jī)制是多方面的，主要包括誘導(dǎo)自噬、促進(jìn)細(xì)胞凋亡、影響細(xì)胞周期、誘導(dǎo)細(xì)胞分化和抑制細(xì)胞增殖、抑制腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移和侵襲、抗腫瘤細(xì)胞的多重耐藥性等。ISL的來(lái)源甘草作為我國(guó)常見(jiàn)的中藥材，具有取材方便，價(jià)格低廉，應(yīng)用廣泛，不良反應(yīng)小，制備工藝多樣等優(yōu)點(diǎn)。此外，馬啟珍等[38]運(yùn)用反溶劑沉淀法制備ISL納米結(jié)晶，改善了ISL體外釋放速度。這些都為未來(lái)膠質(zhì)瘤的治療帶來(lái)新的希望。但是ISL抗膠質(zhì)瘤的關(guān)鍵機(jī)制是什么？如何將ISL應(yīng)用于膠質(zhì)瘤的臨床治療和預(yù)防，還需要進(jìn)一步研討。