水飛薊素抗腫瘤作用機(jī)制研究進(jìn)展

黃志豪，張建勇

(遵義醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院 呼吸內(nèi)科，貴州 遵義 563099)

水飛薊素(Silymarin)是多年生草本植物水飛薊(Silybummarianum (L.) Gaertn.)的有效提取物，作為保肝藥廣泛應(yīng)用于臨床[1]?，F(xiàn)代藥理學(xué)進(jìn)一步研究表明，水飛薊素影響不同的細(xì)胞信號通路，最終抑制細(xì)胞周期和增殖，促進(jìn)細(xì)胞凋亡，抑制血管生成和細(xì)胞轉(zhuǎn)移過程，具有多效抗腫瘤活性。還有一些實(shí)驗(yàn)表明，水飛薊素和常規(guī)化療藥物，如紫杉醇、阿霉素等具有協(xié)同作用。本文對水飛薊素抗腫瘤作用及其作用機(jī)制等方面研究進(jìn)行綜述，以期為水飛薊素的深入研究提供參考。

1 水飛薊素抗腫瘤作用的基礎(chǔ)研究

1.1 誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡和自噬凋亡是機(jī)體維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的必要過程，凋亡過程的紊亂可能與腫瘤發(fā)生有關(guān)。水飛薊素可以通過多種機(jī)制啟動腫瘤細(xì)胞凋亡。水飛薊素處理肝星狀細(xì)胞后，通過蛋白質(zhì)印跡分析發(fā)現(xiàn)抑癌基因p27和p53的表達(dá)上調(diào)，下游磷酸化Akt蛋白和腫瘤標(biāo)志物Ki67表達(dá)抑制，細(xì)胞增殖能力減弱，這種效果呈現(xiàn)時(shí)間和劑量依賴性[2]，在人膀胱移行細(xì)胞乳頭瘤細(xì)胞系RT4(野生型P53基因)和T24(突變型P53基因)中得出了類似的結(jié)論，觀察到細(xì)胞集落形成減少，F(xiàn)RAP / mTOR，AKT2等促增殖信號通路抑制，并且，相對野生型p53細(xì)胞，水飛薊素促進(jìn)P53突變細(xì)胞增殖減少和凋亡增加的能力更強(qiáng)[3-4]。Rigby用太陽紫外線B照射p53純合子和p53雜合子小鼠誘導(dǎo)光損傷和非黑素瘤皮膚癌模型，與p53純合子小鼠相比，p53雜合子小鼠較早發(fā)展出皮膚腫瘤，并且腫瘤負(fù)荷更高，體積更大。水飛薊素治療顯著減少p53純合子小鼠的腫瘤負(fù)荷和體積[5]。水飛薊素不僅作用于促凋亡過程，還能下調(diào)抗凋亡蛋白Bcl-2表達(dá)，在人大腸癌細(xì)胞和胰腺癌細(xì)胞中，水飛薊素降低Bcl-2表達(dá)，Bcl-2 / Bax比值降低，細(xì)胞凋亡增加[6-7]。Si等的研究顯示水飛薊素導(dǎo)致線粒體膜電位降低，包括動力蛋白相關(guān)蛋白1在內(nèi)的線粒體裂變相關(guān)蛋白的表達(dá)上調(diào)，而線粒體融合相關(guān)蛋白，視神經(jīng)萎縮1和線粒體融合蛋白1的表達(dá)下調(diào)，內(nèi)在促凋亡蛋白表達(dá)增加，包括Bax，細(xì)胞色素c，caspase 3和caspase 9，乳腺癌細(xì)胞凋亡增加，提示水飛薊素能通過線粒體途徑介導(dǎo)細(xì)胞凋亡[8-9]。除凋亡外，水飛薊素還可以通過誘導(dǎo)細(xì)胞自噬誘導(dǎo)癌細(xì)胞死亡。水飛薊素最終誘導(dǎo)細(xì)胞自噬或者凋亡取決于腫瘤類型和各種信號途徑的平衡機(jī)制。水飛薊素對ERα的下調(diào)可增加細(xì)胞凋亡誘導(dǎo)因子的核易位，進(jìn)一步通過下游mTOR和ERK信號傳導(dǎo)途徑介導(dǎo)乳腺癌細(xì)胞MCF-7自噬[10]。在胰腺癌細(xì)胞中水飛薊素以劑量依賴的方式增加磷酸化p53，磷酸化c-Jun N末端激酶，PUMA和Bax表達(dá)水平，增加程度與活性氧水平呈正相關(guān)，可能的機(jī)制是p53誘導(dǎo)的PUMA調(diào)節(jié)線粒體途徑，從而導(dǎo)致活性氧生成并激活活性氧-JNK-p53途徑介導(dǎo)的細(xì)胞死亡，JNK / SAPK抑制劑則可逆轉(zhuǎn)上述過程[11]。

1.2 調(diào)節(jié)細(xì)胞周期作用細(xì)胞周期由細(xì)胞周期蛋白 (Cyclin) 依次激活相應(yīng)的細(xì)胞周期蛋白依賴的激酶 (CDK) 所推動。Cyclin的周期性積累與分解對細(xì)胞周期進(jìn)展起著正調(diào)控作用,而細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑 (CDKI) 通過抑制CDK的活性,對細(xì)胞周期進(jìn)展起到負(fù)調(diào)控作用。水飛薊素是細(xì)胞周期的有效調(diào)節(jié)劑，通過下調(diào)Cdc25磷酸酶表達(dá)，防止Cdk2 / cyclin A和Cdc2 / cyclin B的去磷酸化和活化，并且通過Cdc25c的作用防止Cdc2 / cyclin B的有絲分裂激酶復(fù)合物的去磷酸化和活化，細(xì)胞周期停滯在G2期，阻斷細(xì)胞進(jìn)入M期[12-14]。在膀胱尿路上路上皮癌細(xì)胞系RT4(野生型P53基因)中，水飛薊素可以使G0/ G1和G2/ M期細(xì)胞數(shù)量減少，細(xì)胞發(fā)生G1期停滯。而在膀胱尿路上路上皮癌細(xì)胞系T24(突變型P53基因)中，水飛薊素則增加處于G2/ M期細(xì)胞數(shù)量，并減少G0/ G1和S期的細(xì)胞數(shù)量[3]。

1.3 抗血管生成和抗轉(zhuǎn)移腫瘤血管生成對腫瘤生長具有重要作用，當(dāng)腫瘤無血供，僅依靠彌散獲取營養(yǎng)時(shí)，體積通常不超過2mm3。腫瘤血管為腫瘤組織提供新陳代謝所必需的營養(yǎng)和氧氣，并為腫瘤的遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移提供條件，拮抗腫瘤血管生成和轉(zhuǎn)移是腫瘤治療的重要方法。水飛薊素處理可以降低前列腺癌細(xì)胞中因低氧誘導(dǎo)的HIF-1α表達(dá)和NADPH氧化酶活性，向患有22Rv1腫瘤的雄性裸鼠喂食水飛薊素(200mg/kg)，動態(tài)觀察對比增強(qiáng)MRI影像學(xué)變化，發(fā)現(xiàn)腫瘤雖然沒有發(fā)生直接壞死，但血管生成被特異性抑制，腫瘤生長減慢，免疫組化分析證實(shí)，水飛薊素減少了增殖和血管生成，并降低了HIF-1α水平[15]。Jiang等[16]用水飛薊素和選擇性磷酸肌醇-3-激酶-γ抑制劑IPI-549聯(lián)合治療患有乳腺癌的小鼠，觀察到調(diào)節(jié)性T細(xì)胞和髓樣抑制細(xì)胞顯著減少，血管生成抑制。上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化是腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移的主要方式之一，阻斷Notch信號通路可以逆轉(zhuǎn)上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化，抑制非小細(xì)胞肺癌遷移和生長[17]，上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化也有利腫瘤耐藥性的形成[18]。Xu等[19]發(fā)現(xiàn)RHBDD1在肺癌組織中的過度表達(dá)與生存預(yù)后不良有關(guān)，水飛薊素以劑量依賴的方式抑制RHBDD1表達(dá)，進(jìn)而抑制A549細(xì)胞的增殖，遷移，侵襲和上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化。Fan 等[20]證實(shí)水飛薊素調(diào)節(jié)Wnt /β-catenin信號傳導(dǎo)途徑抑制腎細(xì)胞癌的上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化。在雌激素受體、孕激素受體和原癌基因Her-2均為陰性的三陰性乳腺癌中，水飛薊素增加細(xì)胞角蛋白的表達(dá)并減少波動蛋白的表達(dá)，抑制乳腺癌細(xì)胞的上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化過程[21]，同時(shí)通過JAK2 / STAT3途徑下調(diào)MMP2表達(dá)[22]，降低乳腺癌的侵襲能力和轉(zhuǎn)移能力[23]。此外，在水飛薊素干預(yù)NCI-H1975的實(shí)驗(yàn)中，PI3K / AKT，MEK / ERK和SAPK / JNK信號通路通過表皮生長因子受體(EGFR)的激活來調(diào)節(jié)LOX的表達(dá)，水飛薊素以EGFR / LOX依賴性方式抑制非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞遷移，在原位腫瘤移植模型中，EGFR抑制劑WZ4002和水飛薊素不僅顯著延長了小鼠的存活期，而且減少了轉(zhuǎn)移灶的形成[24]。

1.4 水飛薊素與化療藥物抗腫瘤的協(xié)同作用與單獨(dú)使用化療藥物相比，將天然藥物和已有的化療方案相結(jié)合，可以有效降低藥物毒性，在抑制腫瘤上具有協(xié)同效應(yīng)。水飛薊素與紫杉醇聯(lián)合處理人上皮卵巢癌細(xì)胞系SKOV-348h后，細(xì)胞生長被顯著抑制，Real-time PCR分析顯示抑癌基因p53和p21明顯上調(diào)[25]。在前列腺癌細(xì)胞中，水飛薊素聯(lián)合砷劑抑制了前列腺癌細(xì)胞的生長，存活和克隆潛力，并降低CDK2，CDK4和CDK6以及細(xì)胞周期蛋白D1，D3和E的蛋白質(zhì)水平，細(xì)胞運(yùn)動性和侵襲性以及MMP-2和波形蛋白的表達(dá)受到抑制[26]。水飛薊素聯(lián)合順鉑和卡鉑使前列腺癌細(xì)胞中cdc2，cyclin B1和cdc25C的水平大大降低，介導(dǎo)了更強(qiáng)的G2-M期和G1期阻滯，細(xì)胞色素c釋放增加，腫瘤細(xì)胞凋亡[27]，并且在與阿霉素聯(lián)用時(shí)得出了相同的結(jié)論[28-29]。水飛薊素還使對化學(xué)藥物耐藥的癌細(xì)胞恢復(fù)敏感性，用200μM的水飛薊素處理阿霉素耐藥的MDA-MB-435乳腺癌細(xì)胞可將阿霉素半抑制濃度從71μg/ mL降低至10μg/ mL，并顯著抑制這些細(xì)胞中的關(guān)鍵致癌途徑，包括STAT3，AKT和ERK[30-31]。MeirongHuo等的實(shí)驗(yàn)中水飛薊素和紫杉醇共載納米顆粒通過增強(qiáng)腫瘤內(nèi)滲透抑制腫瘤生長，這可能是水飛薊素化學(xué)增敏作用機(jī)制之一[32]。阿霉素臨床應(yīng)用受到其心臟毒性的限制，水飛薊素增加阿霉素在前列腺癌細(xì)胞的蓄積，加強(qiáng)阿霉素誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡作用，并減弱阿霉素引起的心肌凋亡和肝毒性作用[18]。

2 臨床研究進(jìn)展

基于上述的各種體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)，水飛薊素抗腫瘤作用已有基礎(chǔ)證據(jù)。在一項(xiàng)I期研究中，研究者招募了12名乳腺癌患者，并在手術(shù)前4周每天服用2.8g水飛薊素，研究結(jié)果表明與鄰近正常組織相比，水飛薊素在腫瘤組織中含量更高，并且降低了腫瘤標(biāo)志物ki67和一氧化氮的表達(dá)水平[33]。在前列腺癌中，血脂水平上升和內(nèi)源性硒含量降低是發(fā)病的重要因素。Vidlar[33]對前列腺癌根治術(shù)后的37名患者隨機(jī)分為每天接受570 mg水飛薊素和240μg硒或安慰劑，經(jīng)過6個月的治療，干預(yù)組血脂水平顯著降低，硒水平升高，患者的生活質(zhì)量得到整體改善。另一項(xiàng)關(guān)于膳食補(bǔ)充劑的Ⅲ期隨機(jī)對照雙盲臨床試驗(yàn)中，給予患者水飛薊素、番茄紅素、大豆等10周后，可顯著降低前列腺特異性抗原的水平并延遲疾病進(jìn)展[34]。在另一項(xiàng)對50名急性淋巴細(xì)胞白血病合并化療藥物性肝損害的兒童患者中分別應(yīng)用水飛薊素和安慰劑的雙盲臨床試驗(yàn)中，水飛薊素有效改善藥物誘導(dǎo)的肝毒性表現(xiàn)，并觀察到與長春新堿具有協(xié)同作用[35]。在頭頸部癌癥中，放射療法引起的放射性皮炎是主要不良反應(yīng)之一，并且限制化學(xué)療法的應(yīng)用，在對40名患者進(jìn)行的雙盲臨床試驗(yàn)中，試驗(yàn)組連續(xù)6周，每天口服水飛薊素240mg，與安慰劑組相比，試驗(yàn)組放射性皮炎發(fā)生時(shí)間延遲并且程度更輕[36]。另一項(xiàng)前瞻性研究中，101名乳腺癌術(shù)后的患者局部應(yīng)用0.25%水飛薊素可以預(yù)防放射性皮炎的發(fā)生及發(fā)展[37]。

3 水飛薊素的毒理和安全性研究

作為一種傳統(tǒng)食物，水飛薊的安全性和耐受性已被長期實(shí)踐所證明。在健康志愿者和患者中進(jìn)行的臨床試驗(yàn)表明，水飛薊素在治療劑量下安全性良好，僅在少數(shù)情況下出現(xiàn)了胃腸道不適等反應(yīng)，且通常時(shí)間短暫，停藥后可緩解[38]。在一項(xiàng)針對非酒精性脂肪肝患者進(jìn)行的meta分析文章中指出，連續(xù)12周，每天兩次，每次服用140 mg水飛薊素沒有發(fā)生不良反應(yīng)[39]。美國國家毒理學(xué)計(jì)劃對雌性和雄性、大鼠和小鼠分別進(jìn)行了為期3個月和2年的水飛薊素毒理學(xué)試驗(yàn)，所有動物都存活至實(shí)驗(yàn)結(jié)束，暴露的雄性和雌性小鼠組的體重降低，在雌性大鼠的暴露組中，乳腺腫瘤的發(fā)生率降低，而在雄性小鼠的暴露組中，肝細(xì)胞腫瘤的發(fā)生率降低[40]。

4 展望

水飛薊素在實(shí)驗(yàn)中顯示出對多種腫瘤的治療潛力，并且水飛薊素作為一種常用保肝藥，其安全性已被長期臨床實(shí)踐所證實(shí)。但水飛薊素制劑存在水溶性低及生物利用度較差等問題，限制了其臨床推廣應(yīng)用，開發(fā)廉價(jià)、穩(wěn)定及生物利用度高的水飛薊素新型載體是未來重要的研究方向，同時(shí)，雖然大量臨床前研究為水飛薊素抗腫瘤提供了理論依據(jù)，但目前所進(jìn)行的臨床試驗(yàn)樣本量較少，還不足以支持水飛薊素作為抗腫瘤藥物應(yīng)用于臨床，未來需要更多水飛薊素單獨(dú)或聯(lián)用化療藥物的多中心雙盲臨床試驗(yàn)。