咖啡酸苯乙酯抗腫瘤活性的研究進展

李煥平，劉可微，郝玉琴，朱永蒙

(內蒙古包鋼醫(yī)院a.藥學部，b.皮膚科，c.泌尿男科，內蒙古 包頭 014010)

癌癥是全球人類死亡的主要原因之一。根據癌癥的類型和階段，可以使用手術切除、化療及放療等治療方法控制患者病情，選擇性殺死癌細胞。目前，針對特定遺傳驅動因子的靶向療法和針對惡性細胞的免疫療法是癌癥治療的研究熱點。雖然治療方法很多，但癌細胞的治療抵抗、遠處轉移等多種因素可導致患者死亡。同時，藥物的毒性、不良反應以及耐藥性等也會影響治療效果，故迫切需要尋找新的治療方法。

來自植物、動物、海洋生物、真菌、細菌以及其他生物的天然產物是現代藥物發(fā)展的重要來源，生物相關性和結構多樣性使天然產物成為藥物設計的良好起點[1]。天然植物蜂膠是蜜蜂從各種植物中采集的樹脂材料，因具有多種生物和藥理活性，如抗菌、抗病毒、抗腫瘤等，被廣泛應用于民間醫(yī)藥、食品以及飲料中，用以改善健康和預防疾病[2]?？Х人岜揭阴?caffeic acid phenethyl ester，CAPE)是咖啡酸的衍生物,作為蜂膠提取物的主要活性成分之一,其具有多種重要的生物學特性，包括抗癌、抗炎以及抗氧化等[3-5]。已有研究表明，CAPE對多種腫瘤細胞具有細胞毒性，且不侵犯正常細胞，同時還能夠抑制腫瘤細胞的增生、浸潤和轉移[6]。近年來，CAPE在癌癥治療領域又進行了更廣泛的研究，現就CAPE的抗腫瘤活性及部分相關機制進行綜述。

1 CAPE

CAPE的化學名稱是3-(3′,4′-二羥基苯基)-2-丙烯酸苯乙醇酯，其分子式為C17H16O4，化學結構如圖1所示。CAPE是一種在兒茶酚環(huán)內具有羥基的多酚，由于具有兒茶酚胺類結構的化合物均有兩個鄰位酚羥基,苯環(huán)上電子密度高,所以極易自動氧化成鄰醌，進而環(huán)合、聚合而呈色。研究表明，CAPE具有抗腫瘤、抗微生物、抗氧化、抗炎、抗缺血再灌注損傷及細胞毒等生物活性[7]。Murtaza等[7]首次從以色列蜂膠中鑒定出這種疏水性多酚，CAPE及其相關化合物約占19%。但不是所有蜂膠中均含有CAPE,北溫帶蜂膠樣品中大部分含有CAPE，而南美、巴西以及其他南部和熱帶地區(qū)的蜂膠中不包含CAPE。因世界各地蜂膠來源不同，CAPE的含量也不同，其中屬中國河北省蜂膠含量最高(29.2 mg/g)[8]。雖然可以從蜂膠中提取CAPE，但提取率非常低,因而其開發(fā)利用受到限制。目前已有學者利用化學方法合成了CAPE，從而解決了提取率低的問題,實現了大規(guī)模生產[7]。

圖1 咖啡酸苯乙酯的化學結構

2 CAPE的抗腫瘤活性

2.1乳腺癌 乳腺癌是世界上最常見的腫瘤疾病之一，也是全球女性死亡的第二大原因[9]。約30%的早期乳腺癌患者發(fā)生轉移，其中約5%診斷為晚期遠處轉移，而轉移性乳腺癌患者5年生存率僅為23%[10-12]。

Watabe等[13]研究發(fā)現，在人乳腺癌MCF-7細胞中，CAPE通過Fas配體非依賴性機制激活Fas，誘導促凋亡因子Bcl-2相關X蛋白和胱天蛋白酶活化。同時，CAPE還能激活促分裂原活化的蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)家族蛋白p38和c-Jun氨基端激酶(c-Jun N-terminal kinase，JNK)[13]。這些可歸因于CAPE對核因子κB(nuclear factor κB,NF-κB)的抑制。

Wu等[14]在乳腺癌細胞MCF-7和MDA-MB-231中研究了CAPE的作用，結果發(fā)現，CAPE對腫瘤細胞基因和蛋白質的表達影響較大，抑制細胞生長，但對正常乳腺細胞影響較小。CAPE誘導細胞周期停滯、細胞凋亡，并減少生長和轉錄因子的表達，包括NF-κB。同時，CAPE還可下調MDR-1基因的表達，該基因被認為是癌細胞對化學制劑產生抗性的原因[14]。此外，CAPE能抑制MDA-MB-231細胞血管內皮生長因子和內皮細胞生成的毛細血管樣血管的形成，提示其對血管生成有抑制作用[14]。

有學者比較了CAPE與咖啡酸在乳腺癌中的抑制活性。結果顯示，在乳腺癌MDA-MB-231細胞中，CAPE較咖啡酸有更高的細胞毒活性[15]；而在MCF-7細胞中，CAPE的遷移抑制作用較咖啡酸更明顯[16]。以上研究證明，與咖啡酸相比，CAPE在相同劑量和時間下抗腫瘤活性更強。

2.2卵巢癌 卵巢癌是女性最常見的惡性腫瘤之一，其高侵襲性及對藥物的不敏感是治療的難點。目前，細胞及動物實驗中均證明了CAPE對卵巢癌治療的影響。在細胞實驗中，CAPE作用于卵巢癌細胞株A2780和A2780cis，其中前者對化療不敏感；四唑鹽比色法、流式細胞術以及實時定量基因擴增熒光檢測結果顯示，在兩種細胞株中細胞增殖減少并激活凋亡、促凋亡基因BAD、CASP8、FAS、FADD、p53等[17]。這表明，CAPE不僅能抑制卵巢癌細胞的生長，還可增加癌細胞對化療的敏感性。在動物實驗中，尾靜脈注射卵巢癌細胞SKOV-3建立小鼠卵巢癌模型后用CAPE處理發(fā)現，SKOV-3細胞的活力、遷移力和侵襲力明顯降低[18]。此外，CAPE還能促進SKOV-3細胞凋亡，在體內抑制卵巢癌的生長，表現出極好的抗腫瘤活性[18]。CAPE可能是通過抑制NF-κB抑制蛋白磷酸化、p65核轉位和NF-κB p65 DNA結合活性3種方式抑制NF-κB信號轉導[18]。用NF-κB p65 干擾小RNA轉染的SKOV-3細胞表現出細胞活力下降，遷移、侵襲減少及細胞凋亡增加，而CAPE處理可增強NF-κB p65 干擾小RNA在SKOV-3細胞中誘導的這些改變，證明CAPE可通過滅活NF-κB信號轉導通路抑制卵巢癌的進展[18]。

2.3前列腺癌 前列腺癌是指發(fā)生在前列腺的上皮惡性腫瘤，是世界第五大常見癌癥，超過80%的患者死于骨轉移[19]。2012年我國腫瘤登記地區(qū)前列腺癌的發(fā)病率為9.92/10萬，居男性惡性腫瘤發(fā)病率的第六位[20]。有學者研究了CAPE在前列腺癌中抗腫瘤作用的信號轉導途徑。CAPE通過抑制磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B (phosphatidylinositol-3-kinase/protein kinase B，PI3K/Akt)信號轉導途徑抑制人前列腺癌細胞的生長，同時CAPE治療也減少了所需化療藥物的劑量，并減輕由各種癌癥化療或放療導致的器官損傷和毒性[21]。Transwell和切口愈合測定證明，CAPE抑制了前列腺癌細胞PC-3和DU-145的遷移和侵襲[22]；明膠酶譜和蛋白質印跡表明，用CAPE處理細胞后基質金屬蛋白酶-9和基質金屬蛋白酶-2的豐度和活性降低[22]；使用Micro-Western Array分析表明，CAPE在非經典Wnt通路中誘導受體酪氨酸激酶樣孤兒受體2信號通路表達,抑制了β聯(lián)蛋白表達、NF-κB的活性、PI3K/Akt信號轉導以及上皮-間充質轉化[22]。而受體酪氨酸激酶樣孤兒受體2的過表達或敲低分別抑制或增強了PC-3細胞的遷移[22]。體內實驗顯示，CAPE處理增加了受體酪氨酸激酶樣孤兒受體2和Wnt5a的豐度，減少了Ki67、Frizzle 4、NF-κB p65、基質金屬蛋白酶-9、Snail、β聯(lián)蛋白以及NF-κB抑制蛋白α磷酸化蛋白的表達[22]。

CAPE通過激活非經典Wnt信號轉導途徑，抑制經典Wnt信號轉導途徑以抑制前列腺癌的轉移。這首次證明了CAPE可刺激非經典Wnt信號轉導，但抑制經典Wnt信號轉導。

2.4神經膠質瘤 膠質瘤是中樞神經系統(tǒng)最常見的惡性腫瘤之一。雖然目前已有多種治療方法，如手術、放療以及替莫唑胺化療等，但膠質瘤患者的存活率仍極低。在神經膠質瘤細胞實驗中，CAPE顯示了良好的抗腫瘤活性。Kuo等[23]研究了CAPE體內抗神經膠質瘤細胞的潛能發(fā)現，CAPE顯著降低了裸鼠C6膠質瘤異種移植物中有絲分裂細胞和增殖細胞核抗原的數量，且G0/G1期細胞數百分比增加至85%，說明CAPE具有抗腫瘤活性。同時該研究還指出，當CAPE處理濃度超過10 μmol/L時，對C6膠質瘤細胞產生顯著的抗增殖作用[23]。

有學者用CAPE處理C6癌細胞系后測定DNA片段、MAPK和神經生長因子(nerve growth factor，NGF)/p75神經營養(yǎng)素受體(p75 neurotrophin receptor,p75NTR)的水平，以及鞘磷脂酶的活性和神經酰胺含量，并進行蛋白質印跡分析。結果顯示，CAPE通過激活中性鞘磷脂酶，上調神經酰胺水平，激活MAPK通路，包括胞外信號調節(jié)激酶、JNK和p38 MAPK，此外CAPE也增加了NGF/p75NTR的表達[24]。NGF/p75NTR是N-鞘磷脂酶/神經酰胺的下游靶標，而胞外信號調節(jié)激酶和JNK分別作用于NGF/p75NTR的上游和下游[24]。以上研究初步證實了CAPE治療神經膠質瘤的潛力，為后續(xù)研究打下良好基礎。

Balkhi等[25]研究了CAPE與達沙替尼聯(lián)合治療神經膠質瘤的效果。結果顯示，兩者聯(lián)合應用明顯減少了體內膠質瘤細胞的增殖，且未見與藥物相關的耐藥性和不良反應，提示這種治療方案具有較好的應用前景。

2.5白血病 白血病又稱為血癌,是一種造血細胞的惡性增生性疾病,其致死率高。早期有研究發(fā)現，CAPE通過抑制HL-60細胞中DNA、RNA以及蛋白質的合成從而抑制人白血病HL-60細胞的生長[26]。而后又有多位學者深入研究了CAPE誘導白血病細胞凋亡的作用及相關機制。

研究發(fā)現，用CAPE處理白血病U937細胞后細胞的活性降低，凋亡標志物增加[27]。CAPE的凋亡作用伴隨細胞色素C的釋放、凋亡抑制基因Bcl-2表達減少、促凋亡基因Bcl-2相關X蛋白表達增加、胱天蛋白酶3以及多聚腺苷二磷酸核糖聚合酶的激活裂解，通過介導線粒體而非通過Fas蛋白、磷酸化真核起始因子2α、轉錄調節(jié)因子C/EBP同源蛋白(C/EBP homologous protein，CHOP)、雌激素受體介導的細胞凋亡起作用[27]。另一項研究證實，CAPE具有抗淋巴母細胞系PL104細胞的活性，且其抗腫瘤活性較多柔比星、長春新堿及蛋白酶體抑制劑MG132更強[28]。上述研究表明，CAPE抑制白血病細胞的機制是通過線粒體內在途徑誘導。雖然已有關于CAPE針對白血病細胞的研究，但尚未應用于動物模型且藥物毒性不清楚，故有待進一步研究論證。

2.6肝細胞癌 肝細胞癌是原發(fā)性肝癌中最常見的類型，占全球所有癌癥發(fā)病率的7%，且發(fā)病率隨年齡的增長而增加[29]。腫瘤壞死因子相關凋亡誘導配體(tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand，TRAIL)是目前研究較為廣泛的抗癌劑，其優(yōu)先誘導癌細胞凋亡，對正常細胞的毒性可忽略不計。已有研究證實，CAPE通過調節(jié)p38和JNK信號轉導途徑上調TRAIL受體，從而增強了TRAIL誘導的肝癌SK-Hep1細胞凋亡[30]。也有學者研究了CAPE處理肝癌Hep3B細胞后能否促進TRAIL介導的細胞毒性。該研究表明，CAPE使Hep3B癌細胞對TRAIL介導的細胞毒性更敏感[31]。CAPE與TRAIL(CAPE/TRAIL)聯(lián)合治療肝細胞癌發(fā)現，凋亡細胞和膜聯(lián)蛋白-V(+)細胞的百分比顯著增加；而使用泛胱天蛋白酶抑制劑可減弱CAPE/TRAIL誘導的細胞凋亡，表明聯(lián)合治療可引發(fā)胱天蛋白酶依賴性細胞凋亡[31]。此外，CAPE可刺激死亡受體5表達，用死亡受體5/Fc嵌合體蛋白處理后明顯阻斷了CAPE/TRAIL誘導的細胞凋亡，表明CAPE/TRAIL通過TRAIL與死亡受體5結合刺激細胞凋亡[31]。同時，CHOP的表達受CAPE的刺激顯著增加，且CHOP的瞬時敲低消除了CAPE/TRAIL介導的細胞凋亡[31]。這些結果表明，CHOP是CAPE/TRAIL介導的細胞凋亡的關鍵調節(jié)因子，同時提示CAPE在肝細胞癌的化學預防中具有協(xié)同作用，并具有潛在應用前景。

2.7結直腸癌(colorectal cancer，CRC) CRC是全球第三大常見癌癥[32]。雖然通過早期檢測和治療可降低CRC的病死率，但患者的存活率仍較低。β聯(lián)蛋白表達的激活在CRC早期階段有重要意義,CAPE可影響HCT116和SW480中β聯(lián)蛋白相關信號通路，其以劑量和時間依賴性方式對兩種細胞株的生長有強烈抑制作用[33-34]。流式細胞術分析顯示，SW480細胞暴露于CAPE后，G0/G1期細胞比例增加，S期細胞比例下降，細胞凋亡率增加，用CAPE預處理后，β聯(lián)蛋白的表達明顯被抑制[33-34]。提示CAPE具有治療CRC的潛力。 異常的PI3K/Akt通路已被證明是包括CRC在內的多種癌癥發(fā)生的主要途徑。有學者研究了CAPE在體內外對人CRC細胞的抑制作用及相關信號通路，結果顯示，CAPE通過誘導G0/G1細胞周期停滯和細胞凋亡途徑而抑制CRC細胞的增殖[35]。在小鼠異種移植模型中，CAPE顯著抑制了CRC的生長[35]。此外，CAPE在體外和體內通過調節(jié)PI3K/Akt、AMP活化的蛋白激酶和哺乳動物雷帕霉素靶蛋白信號轉導途徑而充當人CRC的化學預防劑[35]。

2.8膽管癌 膽管癌是膽管上皮的惡性腫瘤，近年其發(fā)病率和死亡率逐漸升高，目前已躍居為第二種最常見的原發(fā)性肝癌，占所有胃腸道惡性腫瘤的3%[36]。Onori等[37]評估了體內外CAPE對膽管癌生長的影響，結果顯示，CAPE通過改變凋亡信號轉導途徑抑制NF-κB DNA結合活性和大部分膽管癌細胞系的生長，同時抑制p50和p65蛋白的表達，證實CAPE可能在轉錄和轉錄后水平抑制膽管癌的生長。

CAPE是否抑制細胞周期是由BrdU染色和檢測膽管癌細胞中增殖細胞核抗原蛋白的表達來評估。與對照組相比，實驗組觀察到細胞周期受CAPE誘導停滯[37]。采用Annexin-V染色和免疫印跡實驗可觀察到膽管癌細胞系中大部分細胞死亡，用CAPE體外處理膽管癌細胞可觀察到抗凋亡標志物Bcl-2表達減少，促凋亡標志物Bcl-2相關X蛋白顯著增加，證實CAPE具有抗膽管癌細胞的作用[37]。在體內研究中，CAPE抑制腫瘤生長的同時延長了腫瘤潛伏期[37]。在腫瘤樣品中，CAPE導致膽管癌細胞凋亡。體內外實驗均證明，CAPE增加了細胞凋亡，減少膽管癌細胞的生長。對其他器官(肺、心臟、腎、胃和腸)的評估顯示，CAPE長期治療無毒性或繼發(fā)效應，且在整個研究中具有良好的耐受性[37]。該實驗證明了CAPE在抗腫瘤方面具有良好的特異性，不良反應少，可作為一種潛在的抗癌藥物在腫瘤治療中發(fā)揮獨特的功效。

2.9口腔癌及鼻咽癌 口腔癌是世界上最常見的10種癌癥之一,而口腔鱗狀細胞癌(oral squamous cell carcinoma，OSCC)是最常見的口腔癌類型[38]。有學者研究了CAPE抗OSCC的分子機制，其中Akt信號通路轉導活性的下調，Forkhead盒O1磷酸化、缺氧誘導因子-1α等已被證明有助于CAPE介導的對OSCC的抗腫瘤作用[39-41]。而另有研究發(fā)現，CAPE可通過磷酸化胞外信號調節(jié)激酶1/2激活MAPK信號通路，增加N-MYC下游調節(jié)基因(N-MYC down stream regulated gene,NDRG)1的表達，從而抑制OSCC細胞生長[42]。

NDRG屬于細胞溶質蛋白家族，其作用涉及多種生理過程。NDRG1為NDRG家族的一員，屬于腫瘤抑制基因。Kanda等[43]的研究證實，鼻咽癌患者中NDRG1的表達較少，而CAPE通過MAPK途徑上調NDRG1的表達以減弱鼻咽癌細胞的增殖和侵襲[44]。在鼻咽癌細胞中，CAPE還可抑制信號轉導及轉錄激活因子3(transductor and activator of transcription 3，STAT3)的活性。STAT3是一種轉錄因子，可調節(jié)參與實體瘤發(fā)展的多種基因的表達。STAT3的過表達和組成型活化參與了鼻咽癌的發(fā)生，而STAT3抑制劑抑制了腫瘤細胞的增殖和生長[44]。在該研究中，CAPE明顯減少STAT3的磷酸化，并抑制STAT3的活性，從而抑制鼻咽癌細胞的生長[44]。

2.10黑素瘤 惡性黑素瘤是致死率最高的一種皮膚惡性腫瘤，目前已成為世界上發(fā)病率增長最快的惡性腫瘤之一,年增長率為3%～5%[45]。黑素瘤進展迅速，一旦發(fā)生轉移很難治愈，5年生存率<20%[46]。目前黑素瘤尚缺乏有效的治療手段，天然產物為其治療提供了新思路。有研究探討了CAPE作為抗黑素瘤藥物在5種體外黑素瘤細胞系B16-F0、B16F10、SK-MEL-28、SK-MEL-5和MeWo以及在C57BL/6小鼠皮膚B16-F0黑素瘤腫瘤模型中的功效，結果表明，CAPE可抑制黑素瘤細胞，且10 mg/(kg·d)的CAPE抗黑素瘤效果最為顯著[47]。Pramanik等[48]在前期研究中證實，CAPE可抑制黑素瘤細胞的生長，并誘導活性氧類物質的產生。體內研究發(fā)現，CAPE抑制小鼠中B16F0腫瘤異種移植物的生長，降低PI3K、Akt、哺乳運動需帕霉素靶蛋白以及X-連鎖凋亡抑制蛋白(X-linked inhibitor of apoptosis protein,XIAP)的磷酸化，并增強胱天蛋白酶3和多聚腺苷二磷酸核糖聚合酶的切割[48]。用CAPE處理B16F0和SK-MEL-28黑素瘤細胞，抑制了酪氨酸458處的PI3K、絲氨酸241處的PDPK1、絲氨酸2448處的哺乳動物雷帕霉素靶蛋白以及絲氨酸473處的Akt的活化，此外CAPE還下調了XIAP、生存素及Bcl-2的表達[48]。用Akt轉染細胞后，其過表達抑制了XIAP的減少，并阻斷了CAPE介導的細胞凋亡，而XIAP的過表達進一步減少了CAPE誘導的細胞凋亡。綜上可知，CAPE通過抑制PI3K/Akt/XIAP途徑在體外和體內誘導黑素瘤細胞凋亡。

3 小 結

目前抗癌藥物價格昂貴、毒性大、不良反應多，因此研究新的生物活性化合物具有重要意義。體內和體外研究均表明，CAPE是一種極具前途的藥物，其作用于多種信號通路及分子靶點，具有抗腫瘤、抗炎、免疫調節(jié)等多種生物活性，且對正常細胞組織的影響小。CAPE良好的生物活性吸引了眾多學者的關注，其具有廣闊的應用前景。但CAPE抗腫瘤活性的作用機制尚不清楚，其對凋亡信號通路中的信號分子影響的研究較少。此外，還需進行單獨或與現有治療劑組合的臨床試驗來進一步驗證CAPE的有效性，以期為CAPE在抗癌方面的應用提供理論依據。