羽扇豆醇抗腫瘤作用研究進(jìn)展

韋燕飛，金麗杰，劉莎莎，陳婉君，成 桃，劉 紅，劉 歡

(廣西中醫(yī)藥大學(xué) 1.基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，廣西 南寧 530200；2.第一附屬醫(yī)院，廣西 南寧 530024)

隨著人口的增長和老齡化以及社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，全球癌癥發(fā)病率和死亡率快速增長，腫瘤已成為威脅人類健康的主要因素。天然產(chǎn)物是抗腫瘤藥物的重要來源，在人類防治腫瘤及其他疾病中起到十分重要的作用。目前化療藥物是臨床治療惡性腫瘤重要手段之一，然而由于耐藥性、細(xì)胞毒性等方面的影響，患者容易出現(xiàn)副作用和預(yù)后不良等情況。那么尋找高效、低毒，甚至是對腫瘤細(xì)胞具有靶向作用的新型抗腫瘤藥物便成為當(dāng)前研究的熱點。

1 羽扇豆醇簡介

羽扇豆醇(lupeol)是一種存在于橄欖、芒果、榆木、蘆薈等多種食源性植物和羽扇豆、鵝不食草、星刺衛(wèi)矛、鹿藿等中草藥中的三萜烯，其化學(xué)式為C30H50O，結(jié)構(gòu)式如Fig 1所示。近年來的研究結(jié)果顯示，羽扇豆醇具有抗炎、抗腫瘤、抗氧化、促進(jìn)傷口愈合等作用，并對關(guān)節(jié)炎、糖尿病、心臟病、腎毒性損傷和肝毒性損傷具有一定的療效。在抗腫瘤方面，許多研究結(jié)果表明羽扇豆醇可抑制肝癌、肺癌、結(jié)腸癌、前列腺癌、骨肉瘤、胰腺癌、胃癌、黑色素瘤等惡性腫瘤，其藥理學(xué)活性主要體現(xiàn)在抑制腫瘤細(xì)胞增殖、誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡、誘導(dǎo)細(xì)胞周期阻滯、抑制腫瘤細(xì)胞遷移及侵襲、誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞分化、抑制腫瘤血管生成等方面。本文通過搜集近年來國內(nèi)外有關(guān)羽扇豆醇抗腫瘤的體內(nèi)外基礎(chǔ)研究，對羽扇豆醇的抗腫瘤作用及其分子機(jī)制作一綜述，為羽扇豆醇的抗腫瘤藥理作用及其機(jī)制的進(jìn)一步研究和臨床應(yīng)用開發(fā)提供一定的理論參考。

Fig 1 The chemical formula of lupeol

Fig 2 Schematic presentation of mechanisms for anticancer activities of lupeol

2 抗腫瘤作用

2.1 抑制腫瘤細(xì)胞增殖腫瘤細(xì)胞的增殖能力體現(xiàn)了其惡性程度，尋找一種能夠抑制其細(xì)胞增殖的藥物對于治療癌癥是首要任務(wù)。已有的研究指出，羽扇豆醇可通過Ras同源基因家族A(Ras homolog gene family member A，RhoA)-Rho激酶1(Rho associated kinases1，ROCK1)、絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)、Wnt/β-連環(huán)蛋白(β-catenin)等多個信號通路抑制腫瘤細(xì)胞增殖。羽扇豆醇通過下調(diào)結(jié)腸癌細(xì)胞HCT116、SW620內(nèi)RhoA、ROCK1及β-catenin蛋白表達(dá)水平，使得RhoA-ROCK1-β-Catenin信號通路蛋白受到抑制，進(jìn)而抑制結(jié)腸癌細(xì)胞的增殖[1]。研究發(fā)現(xiàn)羽扇豆醇對人乳腺癌MCF-7細(xì)胞的增殖具有顯著的抑制作用，其機(jī)制可能與提高細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶1/2(exracellular regulated protein kinases 1 and 2，ERK1/2)、c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase，JNK)、p38等MAPK信號通路相關(guān)調(diào)控蛋白的磷酸化水平有關(guān)[2]。羽扇豆醇作用于黑色素瘤細(xì)胞Mel 928、Mel1241之后，細(xì)胞內(nèi)β-catenin的轉(zhuǎn)錄活性及核轉(zhuǎn)位受到抑制，且Wnt信號通路的靶基因c-Myc、細(xì)胞周期蛋白D1(Cyclin D1)顯著下調(diào)[3]。

2.2 誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡細(xì)胞凋亡是由一系列凋亡相關(guān)基因嚴(yán)密控制，為應(yīng)對衰老、損傷等情況而做出的程序性死亡過程。而腫瘤細(xì)胞往往可以避免這種程序性死亡過程，因而獲得無限增殖能力。近幾十年來，通過誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡以有效消除體內(nèi)腫瘤細(xì)胞一直是癌癥治療的熱點之一。細(xì)胞凋亡的啟動可通過內(nèi)源的線粒體途徑和外源的死亡受體途徑進(jìn)行，細(xì)胞凋亡信號通路與其他信號通路的相互作用也可以誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。大量研究顯示，羽扇豆醇可以顯著誘導(dǎo)多種類型腫瘤細(xì)胞的凋亡，且對正常細(xì)胞無明顯毒副作用，具有很大的臨床應(yīng)用潛力。目前已發(fā)現(xiàn)多個信號通路參與羽扇豆醇誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡過程：(1)p53內(nèi)源性途徑：羽扇豆醇可以上調(diào)p53表達(dá)，進(jìn)而誘導(dǎo)Bax蛋白表達(dá)和激活caspase-3，引起頭頸癌細(xì)胞凋亡[4]。(2)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子3(signal transducers and activators of transcription, STAT3)途徑：Min等利用分子對接分析發(fā)現(xiàn)，羽扇豆醇可直接結(jié)合表皮生長因子受體(epidermal growth factor receptor，EGFR)的酪氨酸激酶活性域；隨后抑制EGFR及其下游效應(yīng)分子STAT3的磷酸化，導(dǎo)致STAT3靶基因凋亡抑制蛋白(survivin)及細(xì)胞周期蛋白Cyclin D1轉(zhuǎn)錄水平下降，進(jìn)而誘導(dǎo)非小細(xì)胞肺癌(non-small cell lung cancer，NSCLC)細(xì)胞凋亡[5]。在肝癌的研究中發(fā)現(xiàn)，羽扇豆醇也可通過抑制STAT3的磷酸化及核轉(zhuǎn)位，進(jìn)而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。然而不同于直接結(jié)合作用，羽扇豆醇對STAT3活性的抑制作用是通過上調(diào)肝癌細(xì)胞內(nèi)磷酸酶SHP-2的表達(dá)而實現(xiàn)的[6]，提示羽扇豆醇對腫瘤細(xì)胞STAT3的活性具有多種作用方式。(3)Wnt/β-catenin信號通路：在經(jīng)典的Wnt/β-catenin信號通路中，β-catenin是控制Wnt信號通路開關(guān)的中心分子，該蛋白的生物學(xué)作用與磷酸化修飾和核定位密切相關(guān)[7]。Tarapore等[8]研究指出羽扇豆醇抑制結(jié)腸癌細(xì)胞增殖、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的作用主要源于對Wnt/β-catenin信號通路的抑制作用。在前列腺癌細(xì)胞、黑色素瘤細(xì)胞等研究中也發(fā)現(xiàn)，羽扇豆醇對腫瘤細(xì)胞內(nèi)β-catenin的磷酸化及核定位具有抑制作用[3, 9]。鑒于羽扇豆醇對于β-catenin活性的顯著抑制作用及Wnt/β-catenin信號通路在腫瘤細(xì)胞增殖、分化和凋亡過程的重要功能，提示該通路可能是羽扇豆醇重要的作用靶點之一。(4)MAPK信號通路：羽扇豆醇處理肝癌細(xì)胞后，Bcl-2表達(dá)下降，Bax、caspase-3、8、9等蛋白表達(dá)上調(diào)；與此同時，細(xì)胞內(nèi)p38和JNK2蛋白磷酸化水平升高，提示MAPK信號通路參與了該過程[10]。(5)死亡受體途徑：細(xì)胞FLICE樣抑制蛋白(cellular FLICE-like inhibitory protein，cFLIP)是一種凋亡抑制蛋白，它的過表達(dá)會抑制細(xì)胞凋亡，并且使細(xì)胞對腫瘤壞死因子相關(guān)凋亡誘導(dǎo)配體(TNF-related apoptosis-inducing ligand，TRAIL)產(chǎn)生耐受性。Murtaza等[11]研究指出，羽扇豆醇通過下調(diào)cFLIP以提高胰腺癌細(xì)胞對TRAIL的敏感性，促進(jìn)細(xì)胞凋亡。

2.3 調(diào)控腫瘤細(xì)胞周期細(xì)胞周期是由細(xì)胞周期相關(guān)蛋白(Cyclins)、細(xì)胞周期依賴性激酶(cyclin-dependent kinases，CDKs)以及部分抑制因子(Ink4、Cip、Kip)等嚴(yán)密調(diào)控的生理學(xué)過程。然而由于基因突變或者表觀遺傳學(xué)變異，腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞周期通常處于失控狀態(tài)，從而滿足無限增殖的需求。羽扇豆醇可引起多種腫瘤細(xì)胞內(nèi)周期相關(guān)蛋白表達(dá)變化，進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞周期阻滯和凋亡。羽扇豆醇可將宮頸癌HeLa細(xì)胞周期阻滯于S期，細(xì)胞內(nèi)S期調(diào)控蛋白Cyclin E、Cyclin A、CDK2表達(dá)下調(diào)，以及CDK抑制因子p21表達(dá)上調(diào)[12]。在頭頸癌的研究中指出，羽扇豆醇可誘導(dǎo)G1期細(xì)胞周期阻滯，可能是通過上調(diào)細(xì)胞內(nèi)多重腫瘤抑制基因CDKN2A，進(jìn)而抑制CyclinD1的表達(dá)而實現(xiàn)的[4]。與之類似，羽扇豆醇同樣可導(dǎo)致黑色素瘤細(xì)胞G1期周期阻滯和CyclinD1、CyclinD2蛋白、CDK2表達(dá)下調(diào)[13]。由此可知，對于不同的腫瘤細(xì)胞，羽扇豆醇均發(fā)揮一定的細(xì)胞周期阻滯作用，然而具體阻滯的周期不盡相同。

2.4 抑制腫瘤細(xì)胞遷移、侵襲腫瘤的轉(zhuǎn)移是腫瘤治療失敗的主要原因，也是導(dǎo)致癌癥患者死亡的主要因素。王明等[14]發(fā)現(xiàn)羽扇豆醇在體外能夠有效地抑制人乳腺癌 MDAMB-231細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移，磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B，AKT)/核轉(zhuǎn)錄因子(nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells，NF-κB)信號通路可能是羽扇豆醇抑制乳腺癌侵襲、轉(zhuǎn)移的作用途徑。劉博佳等[15]通過體內(nèi)體外實驗證實羽扇豆醇可抑制肝癌細(xì)胞的遷移、侵襲作用，誘導(dǎo)上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)相關(guān)蛋白上皮型鈣黏蛋白素(E-cadherin)表達(dá)，而神經(jīng)型鈣黏附素(N-cadherin)、血管平滑肌肌動蛋白(α-SMA)、波形蛋白(vimentin)和金屬基質(zhì)蛋白9(matrix metalloproteinase 9，MMP-9)表達(dá)下降，提示羽扇豆醇抑制肝癌細(xì)胞侵襲轉(zhuǎn)移可能是通過調(diào)控EMT進(jìn)行的。另外一項研究中，羽扇豆醇可通過P38 MAPK和PI3K/AKT信號通路調(diào)控EMT抑制人骨肉瘤細(xì)胞的侵襲轉(zhuǎn)移[16]。近期研究發(fā)現(xiàn)，羽扇豆醇和微小RNA-145-5p(miR-145-5p)均可抑制前列腺癌細(xì)胞的增殖，遷移和侵襲，并且羽扇豆醇可以增強(qiáng)miR-145-5p誘導(dǎo)前列腺癌細(xì)胞凋亡的作用，提示羽扇豆醇可與microRNA聯(lián)合發(fā)揮作用[17]。

2.5 誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞分化腫瘤的惡性程度與其分化程度有關(guān)，羽扇豆醇可以通過誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞分化，達(dá)到抗腫瘤作用。黑色素分泌及樹突狀形態(tài)改變是黑色素瘤細(xì)胞的分化標(biāo)志，Hata等[18-19]的研究中，羽扇豆醇作用于黑色素瘤細(xì)胞，使其形態(tài)上產(chǎn)生樹突狀改變，并且通過激活MAPK信號通路誘導(dǎo)黑色素的分泌。當(dāng)黑色素細(xì)胞受到紫外線照射等刺激作用時，黑素小體被運輸?shù)綐渫坏捻敹?，并分泌到周圍的角質(zhì)形成細(xì)胞中，保護(hù)其免受紫外線引起的損傷，在此過程需要黑素小體運輸?shù)鞍?肌動蛋白-va、Slac2-a、Rab27a等)的參與。Ogiwara等[20]又進(jìn)一步研究了羽扇豆醇對黑素小體運輸?shù)鞍椎挠绊?，結(jié)果顯示羽扇豆醇顯著提高肌動蛋白-va和Rab27a的表達(dá)。

2.6 提高免疫細(xì)胞的腫瘤殺傷活性腫瘤細(xì)胞對于機(jī)體本身屬于有害異物，機(jī)體自身所具備的的免疫細(xì)胞可以防御殺傷腫瘤細(xì)胞。研究表明，羽扇豆醇可以通過提高機(jī)體的免疫作用發(fā)揮抗腫瘤作用。γδT細(xì)胞以MHC非限制性方式殺傷癌細(xì)胞，具有抗腫瘤和抗感染作用，是人體固有免疫系統(tǒng)的重要組成部分。羅冠琴等[21]研究發(fā)現(xiàn)，羽扇豆醇可以明顯抑制胰腺癌細(xì)胞的生長，并且有望通過促進(jìn)γδT細(xì)胞增殖來非特異性免疫殺傷胰腺癌細(xì)胞。在常規(guī)細(xì)胞因子誘導(dǎo)的殺傷細(xì)胞(cytokine-induced killer，CIK)培養(yǎng)基中加入細(xì)胞因子，將細(xì)胞因子刺激后得到的T細(xì)胞稱為共刺激細(xì)胞。畢亭亭等[22]的研究中，一定濃度下的羽扇豆醇可以促進(jìn)共刺激細(xì)胞的增殖，并且可以提高共刺激細(xì)胞對結(jié)腸癌細(xì)胞的殺傷活性。羽扇豆醇可以抑制結(jié)腸癌細(xì)胞增殖，經(jīng)過羽扇豆醇處理后的結(jié)腸癌細(xì)胞對共刺激細(xì)胞的敏感性也有顯著提高。自然殺傷細(xì)胞(natural killer cell，NK細(xì)胞)是一種先天免疫細(xì)胞，它們具有廣泛的免疫功能，參與適應(yīng)性免疫反應(yīng)，是抗腫瘤的關(guān)鍵因素[23]。Wu等[24]的研究中，羽扇豆醇通過提高NK細(xì)胞對胃癌細(xì)胞的殺傷作用來抑制癌細(xì)胞增殖。由此可見，羽扇豆醇通過不同方式提高免疫細(xì)胞腫瘤殺傷活性，利用羽扇豆醇與免疫治療相結(jié)合的方法可能會產(chǎn)生協(xié)同作用，為抗腫瘤治療提供新的思路。

Tab 1 Anticancer effects and mechanisms of lupeol in vitro

3 其他作用

3.1 抗炎作用Beserra等[27-28]的研究中發(fā)現(xiàn)羽扇豆醇在促進(jìn)大鼠傷口愈合的同時具有抗炎作用，并顯著增加了促血管生成和再上皮化的標(biāo)志物。同時對高血糖大鼠的傷口愈合具有類似作用，抑制炎癥介質(zhì)和生長因子的產(chǎn)生與活性。Ahmad等[29]的體內(nèi)實驗中，羽扇豆醇對胸腔積液中白細(xì)胞介素-2(interleukin-2，IL-2)、IFN-γ和TNF-α均有劑量依賴性抑制作用，其中以100 mg·kg-1劑量作用最明顯。對IL-4、IL-5水平無明顯抑制作用。

3.2 抗氧化應(yīng)激作用Prasad等[30]表明，羽扇豆醇對雄激素誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激具有保護(hù)作用?？诜鹕榷勾己兔⒐馓崛∥锝o注射睪酮的瑞士白化小鼠，可以抑制睪酮誘導(dǎo)的小鼠前列腺活性氧水平的增加，耗盡過氧化氫酶和超氧化物歧化酶等抗氧化酶，并增加小鼠前列腺的脂質(zhì)過氧化。

4 總結(jié)與展望

羽扇豆醇作為一種來源于中草藥及食源性植物中的單體化合物，具有抗炎、抗氧化應(yīng)激等作用，并且可以通過多種信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡，抑制其增殖，侵襲，轉(zhuǎn)移，血管生成，發(fā)揮抗腫瘤作用。Min等[5]用羽扇豆醇處理NSCLC細(xì)胞和WI38人肺成纖維細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)成纖維細(xì)胞的活力高于腫瘤細(xì)胞，提示羽扇豆醇對正常細(xì)胞安全無毒或毒性較低。長期慢性炎癥是腫瘤發(fā)生的原因之一，羽扇豆醇具有很強(qiáng)的抗炎作用，將抗炎與抗腫瘤研究結(jié)合在一起，使羽扇豆醇有望成為強(qiáng)效、安全、無毒、副作用低的抗癌藥。然而目前的研究多集中在體外實驗，細(xì)胞株單一，無法模擬腫瘤患者實際病理狀態(tài)，因此開展相應(yīng)的體內(nèi)實驗以及臨床試驗將有力的促進(jìn)羽扇豆醇的抗腫瘤作用的研究。