川芎嗪抗消化系統(tǒng)腫瘤機制的研究進展

李華，卞堯堯，楊麗麗，周肸，曾莉

(1.南京中醫(yī)藥大學第一臨床醫(yī)學院，江蘇 南京 210023；2.河北醫(yī)科大學附屬邢臺市人民醫(yī)院，河北 邢臺 054001)

1 對消化系統(tǒng)腫瘤的認識

中醫(yī)學講究整體觀，認為人與自然界、社會環(huán)境都是一個有機整體，這和目前所倡導的生物-醫(yī)學-社會心理模式達到了耦合。中醫(yī)對消化系統(tǒng)疾病的認識源遠流長，早在《黃帝內(nèi)經(jīng)》中就有相關記載，如“食飲不下，膈塞不通，邪在胃脘”[1]。消化系統(tǒng)腫瘤屬于中醫(yī)“噎嗝”“反胃”“腸覃”“肝積”“鎖肛痔”等范疇[2]。隨著歷代醫(yī)家學術思想的總結(jié)與治療腫瘤經(jīng)驗的積累，現(xiàn)已形成了系統(tǒng)且獨特的理論體系和辨證論治思路。

消化道腫瘤與血瘀關系極為密切,晚期常有明顯的瘀血征象。除腫塊、疼痛等表現(xiàn)外，唇甲青紫、皮下瘀斑、皮膚甲錯、嘔血、黑便、形體消瘦、舌面瘀斑等是消化系統(tǒng)腫瘤晚期常見的癥狀。這些表現(xiàn)為應用活血化瘀法提供了客觀依據(jù)?；钛龇剿幘哂写傺小⒗}、消癥結(jié)、除瘀血、止疼痛等功效?，F(xiàn)代藥理研究，活血化瘀藥除能直接抗癌外，還可改善血液循環(huán)，如降低血液黏度，抑制血小板粘附，抗凝促纖溶，調(diào)整外周微循環(huán)功能等[3]。這些作用顯然對惡性腫瘤的治療是有益的。

川芎是活血化瘀的常用中藥，近年來對川芎有效成分的研究主要集中于揮發(fā)油、酚類、內(nèi)酯類、有機酸及生物堿等方面。目前關于川芎對惡性腫瘤侵襲與轉(zhuǎn)移影響的研究越來越受到學術界的重視。

2 川芎嗪的研究概況

川芎LigusticumchuanxiongHort，原名芎窮，又稱香果，為多年生草本植物，最早見于公元前一二世紀，在《神農(nóng)本草經(jīng)》中列為上品，其道地藥材為四川灌縣(今都江堰市)所產(chǎn)。據(jù)《本草綱目》記載,川芎味辛，性溫，歸肝膽、心包經(jīng)，其功效為活血行氣，祛風止痛，是一種以疏通血脈、促進血行、消散瘀血為主要作用的藥物。川芎主要含生物堿(川芎嗪)、酚類(阿魏酸)、揮發(fā)油(藁本內(nèi)酯)等物質(zhì)。其中川芎嗪為主要活性物質(zhì)，于1977年首次從川芎的根莖中提取、分離并結(jié)構(gòu)鑒定，川芎嗪經(jīng)人工合成并制成磷酸川芎嗪(TMPP)和鹽酸川芎嗪(TMPH)2種針劑和片劑，在臨床上廣泛應用。自20世紀70年代陳可冀首先將其應用于缺血性中風至今，已有近50年的歷史。川芎嗪作為一種新型的鈣離子拮抗劑，具有抑制自由基產(chǎn)生、提高內(nèi)源性超氧化物歧化酶活性、清除氧自由基[4]、改善血液流變學、抑制血小板聚集、抑制纖維化、調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝、抗脂質(zhì)過氧化、鎮(zhèn)靜鎮(zhèn)痛等藥理活性[5-7]。

3 川芎嗪在消化系統(tǒng)腫瘤中的抗癌機制

川芎除活血止痛外，在抗腫瘤方面亦發(fā)揮了一定的功效。川芎嗪的抗腫瘤作用與阻滯腫瘤細胞的細胞周期、抑制腫瘤細胞的增殖、誘導腫瘤細胞凋亡和自噬、抑制新生血管生成、抑制腫瘤細胞粘附和侵襲、逆轉(zhuǎn)腫瘤細胞多藥耐藥等多種途徑相關。本文總結(jié)目前文獻報道的川芎嗪在消化系統(tǒng)腫瘤中的抗癌機制，將從以下6個方面進行論述。

3.1 抑制腫瘤細胞增殖

腫瘤細胞增殖失控是腫瘤細胞區(qū)別于普通體細胞的重要生物學特征。細胞周期失控，就像寄生在細胞內(nèi)的微生物，不受正常生長調(diào)控系統(tǒng)的控制，能持續(xù)地分裂與增殖。近年來，已有多項研究表明川芎嗪具有抗腫瘤細胞增殖的作用[8-10]。在消化系統(tǒng)腫瘤中，川芎嗪顯著抑制肝癌、胃癌及結(jié)直腸癌細胞的生長，并且引起細胞周期阻滯。在肝癌荷瘤大鼠動物模型中觀察到川芎嗪通過調(diào)控細胞周期相關蛋白cyclin B1誘導肝癌細胞出現(xiàn)G2/M細胞周期阻滯，進而抑制腫瘤細胞增殖[11]。張加軍等[12]的研究結(jié)果顯示，川芎嗪對人肝癌細胞株HepG2的增殖抑制作用可能與下調(diào)變性p53蛋白的表達有關，川芎嗪的藥物作用呈現(xiàn)時間、劑量依賴性。Ji等[13]針對人胃癌細胞株SGC-7901的研究表明，川芎嗪抑制腫瘤細胞增殖作用同樣呈現(xiàn)劑量和時間依賴性，并且引起G1期細胞周期阻滯。在結(jié)腸癌中，川芎嗪發(fā)揮了類似的抑制腫瘤細胞增殖的作用[14]。這些研究為川芎嗪治療消化系統(tǒng)腫瘤提供了新的分子生物學基礎和實驗依據(jù)。

3.2 促進腫瘤細胞凋亡和自噬

細胞凋亡和自噬是重要的細胞分解過程，在腫瘤細胞存活和死亡中發(fā)揮著重要作用[15]。細胞凋亡，被稱為Ⅰ型程序性細胞死亡，凋亡的失常因于凋亡抑制基因和凋亡活化基因的失調(diào)。細胞自噬，被稱為Ⅱ型程序性細胞死亡，是細胞在內(nèi)外界環(huán)境因素作用下對細胞內(nèi)部蛋白或細胞器降解的過程。細胞自噬在腫瘤治療中是一把雙刃劍，一方面腫瘤細胞通過自噬降解化療藥物進而逃避殺傷，另一方面一些藥物可以通過誘導腫瘤細胞發(fā)生自噬降解細胞內(nèi)重要蛋白和細胞器進而發(fā)生自噬性死亡[16-17]。川芎嗪可以通過多種機制誘導腫瘤細胞凋亡的發(fā)生。在胃癌、肝癌及結(jié)腸癌細胞中，川芎嗪通過誘導Bcl-2家族中促凋亡蛋白(Bax、Bad和Bik等)和抑制Bcl-2家族中抗凋亡蛋白(Bcl-2、Bcl-xl等)的表達，發(fā)揮誘導腫瘤細胞凋亡的作用[11,14,18]。Bcl-2家族蛋白位于線粒體外膜，其表達變化，改變了線粒體的通透性，通過線粒體外膜滲透作用，降低線粒體膜電位，使線粒體膜間隙的可溶性蛋白釋放到細胞質(zhì)或轉(zhuǎn)位到細胞核，如細胞色素C外滲，由線粒體向細胞核轉(zhuǎn)位，進而激發(fā)含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶Caspase家族的級聯(lián)反應，誘導調(diào)亡的發(fā)生[19]。此外，Ji等[13]針對人胃癌細胞株SGC-7901的研究表明，川芎嗪促進腫瘤細胞凋亡可能與調(diào)控NF-κBp65、cyclinD1和p16蛋白的表達有關。在肝癌細胞中，Cao等[20]的研究發(fā)現(xiàn)川芎嗪可以激活自噬相關蛋白Atg5，Beciln-1的表達，并發(fā)生LC3-Ⅰ向LC3-Ⅱ的轉(zhuǎn)化和選擇性自噬接頭蛋白(p62蛋白)降解，使用川芎嗪處理細胞后行MDS染色可觀察到清晰的自噬小體，并且與藥物的劑量呈正向關系，從而有力地證明了川芎嗪誘導肝癌細胞自噬的產(chǎn)生。

3.3 誘導腫瘤細胞活性氧(ROS)的生成

ROS的積累對細胞具有殺傷作用，由于腫瘤細胞具有較高的代謝，細胞內(nèi)活性氧的基礎水平較正常細胞高，腫瘤細胞對ROS的積累更加敏感，誘導ROS增加是化療藥物殺傷腫瘤細胞的重要機制[21]。此外，ROS被證實是細胞凋亡和自噬的重要介質(zhì)[22]。研究表明，川芎嗪可誘導人肝癌細胞株HepG2 ROS的累積，并與腫瘤細胞的凋亡和自噬相關。川芎嗪可在一定程度上誘導ROS簇的產(chǎn)生，并且促進半胱氨酸天冬氨酸特異性蛋白酶-3(Caspase-3)和聚腺苷二磷酸核糖聚合酶(PARP)的活化，從而誘導腫瘤細胞凋亡和自噬[20]。易波等[23]的研究提示，高濃度川芎嗪作用人胃癌細胞株SGC-7901，誘導產(chǎn)生大量ROS從而激活AMPK信號通路，促使從胞漿遷移至線粒體，導致線粒體膜電位崩解，Cytc釋放至胞漿，激活Caspase-9、Caspase-3，最終導致腫瘤細胞凋亡。

3.4 抑制腫瘤細胞侵襲與轉(zhuǎn)移

侵襲與轉(zhuǎn)移是惡性腫瘤復發(fā)率及死亡率高的重要原因，川芎嗪被證實可通過不同的途徑對腫瘤的侵襲與轉(zhuǎn)移產(chǎn)生抑制作用。腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移過程中，需借助與基底膜、細胞外基質(zhì)血管壁、淋巴管壁及血小板等的粘附而完成，所有的粘附過程均借由粘附因子而實現(xiàn)，川芎嗪對腫瘤粘附的影響即來自于對粘附分子的干預。隨著川芎嗪濃度的增大，肝癌細胞株HepG2的粘附率明顯降低，細胞遷移和侵襲數(shù)量明顯減少，提示川芎嗪能有效降低HepG2細胞的侵襲和遷移能力，且呈劑量依賴性[24]。

3.5 抑制腫瘤組織血管生成

腫瘤的生長依賴于腫瘤組織中新生血管的形成，抑制腫瘤血管生成就能起到抑制腫瘤細胞增殖的作用。腫瘤細胞能夠分泌多種血管生成因子，其中VEGF是高效、高特異性作用于血管內(nèi)皮的促血管生成因子[25]。研究結(jié)果顯示,川芎嗪通過抑制HIF-1α的表達，使VEGF表達降低，最終起到抑制血管生成,恢復機體正常的微環(huán)境，最終達到抑制腫瘤的目的[26]。

3.6 逆轉(zhuǎn)腫瘤細胞多藥耐藥

腫瘤多藥耐藥(MDR)是導致腫瘤化療失敗的主要原因。腫瘤的耐藥性涉及細胞內(nèi)藥物的濃度降低，藥物靶分子的改變，代謝解毒，DNA損傷修復功能失衡等多種機制。克服腫瘤細胞MDR，提高抗癌藥物療效成為腫瘤治療亟待解決的關鍵性課題。從天然藥物中尋找高效、低毒、作用靶點廣泛的腫瘤MDR逆轉(zhuǎn)劑(RRA)己成為目前的研究熱點。多藥耐藥基因(MDR1)及其編碼的糖蛋白(P-gp)，多藥耐藥相關蛋白(MRP)、肺耐藥蛋白(LRP)，谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶(GST-π)是近年來研究較多的耐藥基因，以及DNA拓樸酶活性改變和鈣離子濃度的改變等方面均在耐藥過程中發(fā)揮重要作用[27]。川芎嗪作為一種鈣離子通道拮抗劑，可逆轉(zhuǎn)多種腫瘤細胞株的抗藥耐藥性，并對谷胱甘肽合成酶(GSHs)、超氧化物歧化酶(GSHPx)的活性具有降低作用，使抗藥性細胞恢復其敏感性。魏志霞等[27]研究發(fā)現(xiàn)，川芎嗪干預后，鈣離子通道阻滯作用使P-gp蛋白在腫瘤細胞內(nèi)表達下調(diào)，使得SMMC-7221/ADM內(nèi)的柔紅霉素積聚有所增強，從而逆轉(zhuǎn)腫瘤多藥耐藥。此外，川芎嗪治療肝癌細胞株后發(fā)現(xiàn)，相關耐藥基因MRP2、MRP3、MRP5 mRNA水平下降，并且蛋白質(zhì)編碼的水平均有不同程度地下降，表明川芎嗪能有效逆轉(zhuǎn)MDR BEL-7402/ADM細胞的耐藥性[28]。另一項研究表明，川芎嗪抑制胃癌SGC-7901細胞增殖且呈濃度及作用時間依賴性，可以通過抑制胃癌細胞中耐藥相關蛋白MDR1、GST-π的表達，其表達量與川芎嗪劑量呈現(xiàn)明顯的時間-濃度效應關系[29]。此外，1組結(jié)腸癌患者術前使用川芎嗪注射液，術后取結(jié)腸癌組織標本用免疫組化法分別染色多藥耐藥相關蛋白P-gp，并檢測其蛋白表達。結(jié)果提示，P-gp蛋白陽性率明顯下降，進一步說明川芎嗪對結(jié)腸癌多藥耐藥性基因表達有抑制作用[30]。

3.7 免疫調(diào)節(jié)

近年來研究表明，川芎嗪可以通過上調(diào)免疫細胞的活性加強免疫調(diào)節(jié)，進而增強機體的腫瘤免疫應答，有助于機體對腫瘤細胞的免疫殺傷。高婷等[31]研究發(fā)現(xiàn)，川芎嗪使卵巢惡性腫瘤患者IFN-γ和T-bet的表達頻率及表達強度明顯提高，IL-4和GATA3的表達頻率及表達強度明顯降低。川芎嗪能降低Th2類細胞因子和GATA3的表達，提高Th1類細胞因子和T-bet的表達。

4 展望

綜上所述，川芎嗪對于消化系統(tǒng)腫瘤的增殖、凋亡、侵襲、轉(zhuǎn)移、血管生成、逆轉(zhuǎn)耐藥及調(diào)節(jié)免疫等方面均有一定的作用，具有較大的開發(fā)潛力。今后，應繼續(xù)開展對川芎中其它活性物質(zhì)或有效部位抗多藥耐藥方面的研究,從多方面、多角度、多靶點入手,在蛋白及分子水平闡釋其作用機制,根據(jù)體內(nèi)實驗及臨床功效來評價其安全性及有效性,尋求更大的突破。同時,應加強對不同產(chǎn)區(qū)所產(chǎn)川芎中有效物質(zhì)組成及其逆轉(zhuǎn)多藥耐藥作用差異性方面的研究,這將為深入開發(fā)天然植物資源川芎的醫(yī)療價值提供理論基礎,為其臨床應用提供依據(jù)。