五味子甲素抑制腫瘤生長和轉(zhuǎn)移的機(jī)制研究進(jìn)展

賴思幀， 趙軒竹， 王俊英， 高國超， 蘇延軍， 張春澤

惡性腫瘤是目前臨床上導(dǎo)致患者死亡的首要因素，除去手術(shù)之外的各種保守治療方法導(dǎo)致的不良反應(yīng)和繼發(fā)性耐藥等，嚴(yán)重影響了臨床治療效果，降低了患者的生存質(zhì)量和生存率。中醫(yī)藥在腫瘤治療中具有整體調(diào)節(jié)和不良反應(yīng)小的優(yōu)點(diǎn)，在臨床各類惡性腫瘤療效顯著，因而成為各類惡性腫瘤患者治療的新選擇、新方法，也是目前抗腫瘤治療研究的新方向、新熱點(diǎn)。

五味子為木蘭科植物五味子(schisandra chinenzis-Turcz.Baill，也被稱為“北五味子”)或華中五味子(schisandra sphenanthear Rend.etWils.，也被稱為“南五味子”)的干燥成熟果實(shí)[1]。其始載于《神農(nóng)本草經(jīng)》，味酸，性溫，歸肺、心、腎經(jīng)，具有斂肺滋腎、生津斂汗、澀精止瀉、寧心安神的功效，用于久嗽虛喘、夢遺滑精、遺尿尿頻、久瀉不止、自汗、盜汗、津傷口渴、短氣脈虛、內(nèi)熱消渴、心悸失眠等癥，臨床運(yùn)用廣泛，代表方劑有《類證活人書》《外臺秘鑰》《丹溪心法》中的五味子湯，主要用于治療各種原因引起的咳嗽、久咳?，F(xiàn)代常用于治療支氣管哮喘、慢性支氣管炎、肺氣腫、百日咳、肺結(jié)核等。研究表明，五味子的主要化學(xué)成分為木脂素類[2]，其中五味子甲素(schisandrin A,Sch A)為主要藥理活性成分之一[3]，具有良好的保肝、抗炎、抗腫瘤等作用，在胰腺癌、膽管癌、肝癌、乳腺癌等各種腫瘤中都表現(xiàn)出良好的抗腫瘤活性[4-6]。隨著傳統(tǒng)中藥在臨床上的應(yīng)用越來越廣泛，中藥在腫瘤的治療過程中也扮演了重要的角色，不僅能增強(qiáng)放、化療的效果，還能減輕其副作用。近年來，研究者們對于Sch A在抗腫瘤方面的作用機(jī)制，分別從腫瘤細(xì)胞的增殖與凋亡、腫瘤細(xì)胞的侵襲與轉(zhuǎn)移以及腫瘤細(xì)胞的耐藥性、化療敏感性等方面進(jìn)行探討和研究，并取得了一定的進(jìn)展，本文對近年來的Sch A抑制腫瘤生長和轉(zhuǎn)移作用及其可能的機(jī)制研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，為該化合物的深入研究和開發(fā)、利用提供依據(jù)。

1 抑制腫瘤細(xì)胞增殖

細(xì)胞周期的進(jìn)展是由高度保守的蛋白激酶家族——細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶(CDKs)的激活所介導(dǎo)的，其激活需要與細(xì)胞周期蛋白[7-8]相結(jié)合。已有多項(xiàng)研究證實(shí)，Sch A在多種腫瘤細(xì)胞的周期調(diào)控中發(fā)揮著強(qiáng)大的作用，尤其在干擾細(xì)胞周期、阻滯細(xì)胞生長上最為明顯。Sch A能干擾甲狀腺癌、惡性黑色素瘤、腦膠質(zhì)瘤、三陰性乳腺癌、結(jié)直腸癌和卵巢癌等多種腫瘤細(xì)胞周期，抑制腫瘤生長。研究表明，Sch A能以劑量依賴的方式顯著降低惡性三陰性乳腺癌細(xì)胞（TNBC）和腦膠質(zhì)瘤細(xì)胞的細(xì)胞周期蛋白D1的表達(dá)，阻滯細(xì)胞周期，抑制細(xì)胞增殖[9-10]。在Kijun等[11]的研究中，Sch A以劑量和時間依賴的方式抑制G1期的關(guān)鍵調(diào)控蛋白Cyclin E的表達(dá)，顯著增加處于G0/G1期的卵巢癌細(xì)胞A2780的數(shù)量，而凋亡和壞死細(xì)胞(亞G1期)的數(shù)量保持不變。在探究Sch A對結(jié)直腸癌的影響時發(fā)現(xiàn)[12]，Sch A能有效地抑制結(jié)直腸癌細(xì)胞RKO的生長，Western blotting結(jié)果表明，Sch A能以劑量依賴的方式協(xié)同作用于G0-G1過渡相關(guān)蛋白，如磷酸化的Rb、CyclinD1、Cdk4和Cdk6，通過減少細(xì)胞周期相關(guān)蛋白的表達(dá)，使細(xì)胞明顯阻滯于G0/G1期。

2 誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡

細(xì)胞凋亡是指在某種條件下，由多種調(diào)控因子共同介導(dǎo)下的細(xì)胞自主的有序的死亡。在正常細(xì)胞中，凋亡和增殖之間是維持著一個相對平衡的狀態(tài)，而腫瘤的發(fā)生和發(fā)展是細(xì)胞增殖失控和凋亡抑制這一動態(tài)平衡被打破的結(jié)果，選擇性地誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡將會是抑制腫瘤生長的重要方式之一。有研究表明[10]，Sch A能以濃度依賴的方式影響p53下游基因Bax和Bcl-2的表達(dá)進(jìn)而調(diào)控三陰性乳腺癌細(xì)胞的凋亡，在體外（細(xì)胞）和體內(nèi)（小鼠）模型中，Sch A均能有效地激活內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，抑制β-catenin/GSK3β信號通路，從而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，抑制腫瘤發(fā)生和發(fā)展。β-catenin蛋白是E-鈣黏蛋白家族成員之一，在腫瘤細(xì)胞中常表達(dá)上調(diào)，并轉(zhuǎn)位入核，作為轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控腫瘤相關(guān)基因的異常表達(dá)。文獻(xiàn)報道[13]，Sch A可以下調(diào)β-catenin蛋白，調(diào)控Bcl2和Bax蛋白表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)人胰腺癌細(xì)胞AsPc-1細(xì)胞的凋亡，抑制細(xì)胞的克隆形成。在Qiuli等[14]的研究中，經(jīng)過Sch A處理的甲狀腺癌細(xì)胞系TPC-1細(xì)胞β-catenin的表達(dá)顯著降低， Sch A通過下調(diào)miR429的表達(dá)，使TPC-1細(xì)胞Wnt/β-catenin和MEK/ERK信號通路明顯失活，從而明顯地上調(diào)凋亡相關(guān)蛋白csapase3、9的表達(dá)，顯著增加細(xì)胞凋亡率。在Ji等[15]的研究中，與未經(jīng)刺激細(xì)胞相比，Sch A以濃度依賴的方式抑制妊娠絨毛癌細(xì)胞JEG-3和BeWo細(xì)胞的活力，經(jīng)Sch A處理后JEG-3和BeWo細(xì)胞凋亡細(xì)胞明顯增多，均出現(xiàn)了細(xì)胞核邊緣不規(guī)則，核固縮和核碎裂的凋亡特征，P53、Bax蛋白表達(dá)顯著增高，caspase-3蛋白明顯斷裂。此外，最近有一項(xiàng)關(guān)于熱休克因子1（HSF1）的研究通過敲除HSF1基因的方式，驗(yàn)證了Sch A能直接與HSF1結(jié)合，從而阻止HSF1在應(yīng)激和基礎(chǔ)條件下的激活以及隨后HSF1靶基因的轉(zhuǎn)錄和表達(dá)，明顯地抑制了結(jié)直腸癌細(xì)胞RKO的生長，顯著增加了RKO細(xì)胞的早期和晚期凋亡率[12]。

3 抑制腫瘤細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移

與其他疾病相比，惡性腫瘤最標(biāo)志性的特性是腫瘤細(xì)胞具有侵襲性和轉(zhuǎn)移性。正是由于這一特性，使得腫瘤轉(zhuǎn)移成為目前臨床上癌癥患者死亡的主要原因，因此，如何有效控制和阻止腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移，是提高腫瘤患者生存率的關(guān)鍵。Sch A在腫瘤的治療中，不僅可以通過多種信號途徑抑制腫瘤的侵襲，在抗腫瘤轉(zhuǎn)移的方面也卓有成效。

3.1 抑制腫瘤細(xì)胞侵襲 黏著斑可以介導(dǎo)胰腺癌細(xì)胞與外界基質(zhì)粘附，促進(jìn)基質(zhì)水解，而且黏著斑的周期性聚合與解聚也是胰腺癌細(xì)胞定向移動的重要決定因素之一。此外，黏著斑的調(diào)控是一個復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)體系[16]，EGFR-SRC信號通路是其中重要的調(diào)節(jié)通路之一。一項(xiàng)關(guān)于Sch A對胰腺癌細(xì)胞PANC-1的抗轉(zhuǎn)移機(jī)制的研究[17]中，通過生信學(xué)分析和篩選發(fā)現(xiàn)EGFR和SRC與Sch A其他的111個作用靶點(diǎn)均存在廣泛聯(lián)系，且富集于多個信號通路中，其中就包括黏著斑信號通路。實(shí)驗(yàn)證實(shí)經(jīng)Sch A處理的胰腺癌細(xì)胞中EGFR和SRC表達(dá)水平明顯下降，同時黏著斑相關(guān)蛋白p-Y397FAK和p-Y181Paxillin的表達(dá)量明顯減少，表明Sch A可能通過靶向EGFR-SRC通路，減少黏著斑相關(guān)蛋白FAK和Paxillin的活化，從而抑制胰腺癌PANC-1細(xì)胞的侵襲和遷移[17]。

3.2 抑制腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移 在腫瘤轉(zhuǎn)移中，基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase, MMP）是與之最為密切的蛋白酶，MMP能降解除多糖以外幾乎全部的胞外基質(zhì)，其中MMP-2、MMP-9是腫瘤轉(zhuǎn)移中最直接、最重要的一類蛋白酶。在對甲狀腺癌細(xì)胞系TPC-1細(xì)胞的研究中，Ding等[14]發(fā)現(xiàn)，Sch A能夠通過下調(diào)microRNA-429的水平，從而下調(diào)了侵襲、遷移相關(guān)蛋白MMP-2、MMP-9和Vimentin的表達(dá)，顯著降低TPC-1細(xì)胞的侵襲、遷移能力；此外，Sch A還可以通過下調(diào)miR-429的水平使TPC-1細(xì)胞Wnt/β-catenin和MEK/ERK信號通路明顯失活，從而抑制TPC-1細(xì)胞的生長、侵襲和遷移。

3.3 抑制腫瘤上皮充間質(zhì)轉(zhuǎn)化 上皮細(xì)胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）在慢性炎癥反應(yīng)和腫瘤的轉(zhuǎn)移中都發(fā)揮著重要作用，靶向EMT關(guān)鍵分子的治療手段是腫瘤轉(zhuǎn)移中的關(guān)鍵問題。PI3K/AKT的激活與腫瘤的發(fā)生密切相關(guān)，而PI3K/AKT的下游靶點(diǎn)參與了增殖、凋亡和轉(zhuǎn)移[18]，這一信號通路能啟動2型EMT。陳騰祥等[19]使用Sch A處理人鼻咽癌細(xì)胞HONE-1細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)其能夠顯著抑制對PI3K/Akt信號通路及其下游蛋白Bcl-2、N-cadherin的表達(dá)，從而抑制癌細(xì)胞的侵襲和遷移。同樣，Ji等[15]發(fā)現(xiàn)Sch A能夠通過誘導(dǎo)上調(diào)MEG3來阻止PI3K、AKT、pI3K、AKT、pI3K的磷酸化，阻斷PI3K/AKT/NF-MAPB信號通路，進(jìn)而抑制妊娠絨毛癌JEG-3、BeWo細(xì)胞的侵襲和遷移。此外，MEG3與細(xì)胞運(yùn)動有關(guān)，這是肺癌細(xì)胞系上皮向間充質(zhì)轉(zhuǎn)化的特征[20]，經(jīng)Sch A處理后的腫瘤細(xì)胞中，MEG3的上調(diào)顯著抑制了侵襲、遷移相關(guān)蛋白MMP-9和Vimentin的表達(dá)，進(jìn)而抑制了原始神經(jīng)外胚層腫瘤的侵襲和遷移。

3.4 抑制新生血管形成 腫瘤的生長需要豐富的血供，腫瘤血管形成與腫瘤的侵襲、浸潤和轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，直接影響腫瘤患者的預(yù)后。腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(TAMs)在癌癥進(jìn)展中起著重要作用，已被證明其能通過釋放促腫瘤介質(zhì)如MMP、血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）和各種趨化因子如CCL5(RANTES)[21]來促進(jìn)腫瘤的侵襲、生長、血管生成、轉(zhuǎn)移和免疫抑制。有研究[11]證實(shí)促癌因子MMP-9、RANTES和VEGF在TAMS中高表達(dá)，而Sch A可以通過抑制促腫瘤介質(zhì)的產(chǎn)生和M2極化來降低TAMS在腫瘤微環(huán)境中的促腫瘤活性，從而達(dá)到抑制腫瘤生長、侵襲和遷移的作用。

4 逆轉(zhuǎn)腫瘤細(xì)胞化療抗藥性及增強(qiáng)化療敏感性

目前，腫瘤化療失敗的其中一個原因是抗藥性，即多藥耐藥（MDR）。Sch A可通過多種途徑逆轉(zhuǎn)腫瘤細(xì)胞化療抗藥性，增強(qiáng)化療敏感性，同時還能輔助抗癌藥物對癌細(xì)胞的殺傷作用，從而產(chǎn)生協(xié)同作用，達(dá)到增強(qiáng)藥效的目的。

眾所周知，克服P-糖蛋白（p-glycoprotein，P-gp）介導(dǎo)的耐藥細(xì)胞外排將導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞毒性增強(qiáng)。Min等[22]用Sch A處理多藥耐藥細(xì)胞株KBv200、MCF-7/Dox和Bel7402后，發(fā)現(xiàn)其顯著逆轉(zhuǎn)了這些細(xì)胞對長春新堿（vincristine, VCR）、紫杉醇、阿霉素（doxorubicin，DOX）的耐藥性，Sch A不僅能直接與膜P-gp相互作用抑制其外排，還能顯著降低P-gp表達(dá)，下調(diào)了mRNA表達(dá)，抑制MDR腫瘤細(xì)胞總PKC的表達(dá)水平及其從胞漿到胞膜的轉(zhuǎn)位，增加腫瘤細(xì)胞對抗癌藥物的敏感性。研究證實(shí)，癌癥干細(xì)胞在腫瘤發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)中發(fā)揮關(guān)鍵作用[23]。對于膠質(zhì)瘤干/祖細(xì)胞，魏子龍等[24]研究表明，經(jīng)不同濃度Sch A處理的膠質(zhì)瘤干/祖細(xì)胞SHG-44s，隨著Sch A濃度的增加，P-gp表達(dá)水平逐漸降低，Sch A對ABCB1基因的抑制作用逐漸增強(qiáng)，從而抑制了SHG-44s細(xì)胞表面的P-gp蛋白泵出藥物的能力，抑制多藥耐藥。研究發(fā)現(xiàn)MDR除與多藥耐藥基因MDR1及其產(chǎn)物P-gp有關(guān)外，多藥耐藥相關(guān)蛋白MRP1與多藥耐藥也有密切關(guān)系，MRP1能促使化療藥物與谷胱甘肽(glutathione，GSH)結(jié)合，隨后排出胞外，因此減弱P-gp、MRP1的外排功能和降低細(xì)胞內(nèi)GSH含量能抑制腫瘤細(xì)胞的耐藥性[25-26]。秦小清等[27]的研究選取P-gp高表達(dá)細(xì)胞株K562/ADR和MRP1高表達(dá)細(xì)胞株HL60/ADR作為研究對象，經(jīng)無毒劑量的Sch A與各藥物（VCR、PTX、DNR、DOX、5-FU等）聯(lián)合處理后，細(xì)胞內(nèi)的GSH含量有不同程度的降低，產(chǎn)生了不同的耐藥逆轉(zhuǎn)效應(yīng)。

據(jù)報道，NF-κB（nuclear factor-kappa B）信號[28]或Stat3信號[29]是多藥耐藥基因表達(dá)的調(diào)節(jié)因子。在乳腺癌的治療中，有研究發(fā)現(xiàn)抑制NF-κB信號或STAT3信號會降低P-gp的表達(dá)，Sch A不論對NF-κB還是STAT3的信號均有較強(qiáng)的阻斷性，同時對P-gp的表達(dá)亦有抑制作用，競爭性抑制P-gp的功能，增加DOX在MCF-7/DOX細(xì)胞內(nèi)的積聚，增強(qiáng)DOX誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，特異性逆轉(zhuǎn)了P-gp介導(dǎo)的DOX耐藥[30]。在肺癌治療中，Haibing等[31]發(fā)現(xiàn)Sch A與吉非替尼(Ge fi)聯(lián)用能有效地將Ge fi耐藥的非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞HCC827/GR細(xì)胞阻滯在G0/G1期，與只使用Ge fi相比，二者的聯(lián)用顯著增加了HCC827/GR細(xì)胞的早期和晚期凋亡率；該研究還通過SPR實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)Sch A通過抑制IKKβ/NF-κB途徑，直接與IKKβ結(jié)合，阻止Ge fi誘導(dǎo)的IKKβ和下游分子IκB的磷酸化，并減少NF-κB p65的核轉(zhuǎn)位，選擇性地增強(qiáng)耐藥細(xì)胞對Ge fi的敏感性，從而更大地發(fā)揮Ge fi的藥效[31]。有研究表明五味子甲素通過上調(diào)HCT116和SW480細(xì)胞中miR-195的表達(dá)，使5-FU耐藥的結(jié)腸癌細(xì)胞對5-FU增敏[32]。在此過程中，PI3K/AKT和NF-κB通路受到抑制，結(jié)果表明五味子甲素靶向miR-195的表達(dá)對于逆轉(zhuǎn)結(jié)腸癌細(xì)胞對化療的耐藥性具有重要意義。陳鵬等[33]研究Sch A和吉西他濱單用與聯(lián)用對膽管癌TFK-1的作用時，證實(shí)Sch A可以增強(qiáng)吉西他濱對膽管癌TFK-1細(xì)胞的作用，激活Caspase凋亡信號，同時靶向EGFR/PI3K通路、抑制AKT的活化增強(qiáng)吉西他濱對膽管癌細(xì)胞促凋亡的作用。薛燕等[34]研究認(rèn)為，Sch A可通過抑制β-catenin及TCF-4蛋白的表達(dá)增強(qiáng)吉西他濱誘導(dǎo)肝癌Hepg2細(xì)胞凋亡的作用。

如上所述，Sch A作用于腫瘤細(xì)胞，主要是通過抑制P-gp的表達(dá)、阻斷NF-κB信號和Stat3信號多藥耐藥表達(dá)基因調(diào)節(jié)因子的方式，實(shí)現(xiàn)了逆轉(zhuǎn)化療抗藥性、增強(qiáng)化療敏感性，同時還能與抗癌藥物產(chǎn)生協(xié)同作用，能更加強(qiáng)力地殺傷腫瘤細(xì)胞。

5 結(jié)語

隨著對Sch A抗腫瘤作用機(jī)制研究的深入，大量實(shí)驗(yàn)也驗(yàn)證了Sch A在抗腫瘤治療過程中發(fā)揮著顯著療效，不僅能顯著地抑制多種腫瘤細(xì)胞的生長和誘導(dǎo)其凋亡，同時也能通過多種信號通路抑制各種腫瘤的EMT和腫瘤血管生成，從而抑制腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移，另一方面，針對腫瘤化療MDR這一難題，Sch A 還能聯(lián)合各種化療藥使用，增加腫瘤細(xì)胞對化療藥物的敏感性，從而產(chǎn)生協(xié)同作用，達(dá)到增強(qiáng)藥效的目的。但目前Sch A抗腫瘤的研究主要集中在細(xì)胞水平上，與各種化療藥物聯(lián)用所產(chǎn)生的增效作用和協(xié)同作用的研究大部分都局限于細(xì)胞實(shí)驗(yàn)及少量的動物實(shí)驗(yàn)，與之相關(guān)的臨床試驗(yàn)研究很少，對于Sch A的抗腫瘤作用在人體中的效果如何，仍需要更多的研究來證明。此外，五味子作為一味常用的中藥材，其主要的有效成分木質(zhì)素類藥理作用豐富，具有較大的開發(fā)價值，而Sch A作為其中的主要成分，不管作為單體。還是在復(fù)方中，它在其中發(fā)揮的作用仍然有很大的探索空間。