中藥單體干預前列腺癌的作用機制研究進展

王華婷，俞采妮，康媛源，李丹

（浙江大學藥學院，浙江 杭州 310058）

前列腺癌（prostate cancer，PCa）是男性最常見的惡性腫瘤之一，嚴重危害生命健康。近年來，隨著生活水平的提高，我國男性PCa患病和死亡人數(shù)呈明顯上升趨勢。PCa細胞的存活和生長通常依賴于雄激素，而雄激素受體（androgen receptor，AR）信號通路對絕大多數(shù)PCa的發(fā)生和發(fā)展至關重要[1]。目前晚期PCa的主要治療方法是手術、藥物去勢或使用AR拮抗劑的雄激素剝奪療法（androgen deprivation therapy，ADT）。雖然ADT能在一定程度上延長患者的生存時間，控制腫瘤的發(fā)展進程，但在長期ADT治療后會出現(xiàn)代謝異常、認知能力下降和心血管疾病等問題，嚴重降低了患者的生活質量[2]。中西醫(yī)聯(lián)合治療PCa在我國被廣泛采用，其中中藥的作用主要是減輕患者ADT治療后的不良反應，延緩雄激素依賴性前列腺癌向去勢抵抗性前列腺癌（castration-resistant prostate cancer，CRPC）發(fā)展[3]。一種包含8味中藥的中藥復方PC-SPES曾經(jīng)在PCa治療中作為替代療法備受關注，1996年Botanic Lab將其作為保健品引入美國市場，但由于PC-SPES的穩(wěn)定性和安全性問題于2002年撤市。隨后結合臨床療效、毒性和副作用對PC-SPES進行改良得到了更好的中藥復方，如PC-SPES II[4]、川龍抑癌湯[5]等。前列消癥湯是一種常用的PCa中醫(yī)輔助治療藥物，其主要成分為生薏苡仁、炙黃芪和黃精等。臨床研究表明，在常規(guī)西醫(yī)治療的基礎上聯(lián)用前列消癥湯能降低患者體內前列腺特異性抗原（prostate specific antigen，PSA）水平[6]，減輕患者排尿困難、血尿和尿痛等癥狀，改善患者的生活質量。此外，多項臨床研究表明使用中藥制劑鴉膽子油乳注射劑相較于對照組（僅ADT治療）能明顯降低患者的PSA水平，改善臨床癥狀[7]。但是由于中藥方的成分復雜、作用機制不明、治療劑量大等問題，限制了中藥在抗腫瘤治療中的應用。相比之下，研究中藥提取物，明確其成分的作用機制，有助于進一步規(guī)范和完善中藥在抗腫瘤治療中的應用，也有助于以天然產(chǎn)物為源頭的藥物開發(fā)。

AR在PCa的發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮著重要的作用。AR是核轉錄因子中類固醇激素受體家族的成員，是一種配體依賴型的反式轉錄調節(jié)蛋白[8]。大量研究表明，在PCa病例中，AR大多呈現(xiàn)持續(xù)的高表達狀態(tài)。AR的高表達與癌細胞的增殖和侵襲密切相關。近年來，隨著中醫(yī)藥研究的深入，越來越多的中藥單體被發(fā)現(xiàn)能夠在拮抗AR方面發(fā)揮直接或間接的作用，即使是對于AR陰性的PCa細胞，也有中藥單體表現(xiàn)出較好的抑制增殖、轉移、侵襲作用和促進凋亡作用。本文以中藥單體的作用機制與AR及其信號通路的相關性為主線，系統(tǒng)歸納總結了近幾年研究報道的能夠治療PCa的中藥單體，為相關研究提供參考（見圖1）。

圖1 中藥單體在前列腺癌治療中的作用機制分類Figure 1 Classified mechanisms of traditional Chinese medicine monomers in treating prostate cancer

1 雄激素受體依賴

目前臨床常用ADT阻止AR的激活來達到治療PCa的目的，但對于CRPC來說，ADT難以發(fā)揮作用。AR信號轉導只需少量雄激素，甚至可以繞開雄激素，通過其他方式使AR激活。但在去勢抵抗的過程中AR仍是各個信號通路與PCa相聯(lián)系的樞紐。部分中藥單體可以通過直接或間接的方式抑制AR及其轉錄因子活性，從而影響和控制PCa的發(fā)生和發(fā)展。

1.1 作用于雄激素受體經(jīng)典信號通路

在AR信號轉導通路中，AR與熱休克蛋白（hot shock protein，HSP）結合時，AR以非活性狀態(tài)存在。當AR與睪酮或睪酮活性代謝物5α-二氫睪酮（5α-dihydrotestosterone，5α-DHT）結合后，被激活的AR解離HSP，與輔因子蛋白結合，形成二聚體，在細胞核內與DNA雄激素響應元件（androgen response element，ARE）結合，啟動轉錄程序[8]，從而調控靶蛋白[如PSA、跨膜絲氨酸蛋白酶2（transmembrane protease serine 2，TMPRSS2）、前列腺跨膜雄激素誘導蛋白1（prostate transmembrane protein，androgen induced1，PMEPA1）等]的表達。而部分抗PCa的相關中藥單體能在上述多個環(huán)節(jié)起到抑制作用。

1.1.1 降低雄激素受體的表達水平細胞中AR自身的表達量的多少是AR經(jīng)典信號通路能否被激活及激活程度的重要條件，而一些中藥單體能夠通過各種途徑降低AR的表達水平。劉彼得等[9]對AR的表達水平研究發(fā)現(xiàn)，雷公藤甲素（triptolide）能降低AR的mRNA和蛋白質表達水平。雷公藤甲素不易溶于水，其口服具有較高的生物利用度，大鼠和狗灌胃的生物利用度分別為63.9% ～ 72.1%和75.0%[10]。盡管雷公藤甲素被發(fā)現(xiàn)具有較好的抗腫瘤活性，但由于其對人體多個器官產(chǎn)生毒性，極大限制了在臨床上的應用，目前研究方向主要是結構改造和制劑研究。Chiu等[11]的研究表明，木犀草素（luteolin）以劑量和時間依賴性方式降低AR的mRNA水平和蛋白質表達水平，顯著抑制AR高表達的LNCaP人PCa細胞的增殖并誘導其凋亡，但對缺乏AR的PCa細胞PC-3和DU145較不敏感。Jang等[12]也觀察到紫草素（shikonin）能降低人PCa細胞LNCaP和22RV1中AR的mRNA和蛋白質表達水平。但紫草素在體內代謝較慢，半衰期較長。體內實驗表明，SD大鼠靜脈給予紫草素5 mg · kg-1后消除半衰期為（630.7±124.9）min。此外，和厚樸酚（honokiol）[13]也能降低AR蛋白質表達水平。

1.1.2 促進雄激素受體降解AR是信號轉導通路的關鍵一環(huán)，如果AR被降解，后續(xù)一系列的信號轉導將無法進行。在細胞質中，AR的配體結合域與HSP90和HSP70相結合形成較穩(wěn)定的異質復合體，不易被蛋白酶體降解，但當AR與HSP的相互作用被破壞時，結合減少，AR則容易被降解。He等[14]的研究顯示，臭椿酮（ailanthone）可能通過破壞AR與其分子伴侶HSP90和HSP70的相互作用來誘導AR降解。但是一項亞急性毒性研究顯示，臭椿酮（2.5 mg · kg-1，持續(xù)28天）會引起脂肪性肝炎、脾腫大、胃腸道黏膜損傷和生殖系統(tǒng)異常等問題[15]。Gibbs等[16]的研究表明蘿卜硫素（sulforaphane）可增強HSP90乙?；?，從而抑制其與AR的相互作用。此外，研究發(fā)現(xiàn)木犀草素[11]、小檗堿（berberine）[17]、大黃素（emodin）[18]均可影響AR和HSP90的結合，導致AR的降解。此外，小檗堿還可以誘導AR及AR剪接變體蛋白的降解；而大黃素可增加AR與鼠雙微體2（murine double minute 2，MDM2）的結合，誘導AR通過蛋白酶體途徑以配體非依賴方式降解。

1.1.3 抑制雄激素受體核轉位研究表明，許多中藥單體能夠抑制AR進入細胞核，進而影響AR的轉錄活性。朱要輝等[19]發(fā)現(xiàn)和厚樸酚能夠抑制合成雄激素美曲勃龍（R1881）誘導的LNCaP和C4-2細胞中AR的核轉位。但和厚樸酚經(jīng)口給藥后，只有較少的吸收，并且吸收后的和厚樸酚會被葡萄糖醛酸化，只有1%的給藥劑量以游離形式存在，約90%會迅速從糞便和尿液中排出[20]。Li等[17]的研究證明，小檗堿可以抑制AR的核轉位，同時降低AR轉錄的活性。趙一俊等[21]的研究證明，大黃素可通過抑制AR核轉位來抑制雄激素依賴的AR反式激活，導致AR下游相關蛋白表達量的下降。葡萄糖醛酸化是大黃素口服生物利用度低的主要原因。大黃素經(jīng)口給藥后迅速經(jīng)歷Ⅱ相代謝形成其葡醛酸苷，因此體內幾乎檢測不到大黃素的母體形式[22]。此外，大黃素是大黃的主要毒性成分，其毒性問題也不容忽視。Zhu等[23]的研究顯示，水飛薊素（silymarin）作用于LNCaP細胞時，總AR表達量不變而核內AR水平下降，這表明水飛薊素同樣抑制了AR的核轉位。

1.1.4 降低雄激素受體的轉錄活性進入細胞后，AR的轉錄活性是影響后續(xù)靶基因轉錄及表達程度的關鍵。韓洋洋[24]的研究提出，雷公藤甲素能顯著抑制AR結合到PSA啟動子以及RNA聚合酶Ⅱ（RNA polymerase II，RNA pol II）上，從而抑制AR轉錄活性，這可能是通過周期蛋白依賴性激酶7/著色性干皮病B組途徑抑制AR S515的磷酸化實現(xiàn)的。Xu等[25]的研究表明，隱丹參酮（cryptotanshinone）可以通過阻止LNCaP細胞中AR的氨基末端/羧基末端（N/C）相互作用和與輔因子的絡合物的形成，降低AR的轉錄活性。李天雨[26]的研究結果顯示，異甘草素（isoliquiritigenin）可激活醛酮還原酶AKR1C2，促進細胞內雄激素的代謝，從而抑制AR轉錄活性，抑制PCa細胞的增殖。Chen等[27]的研究則表明，新異甘草苷（neoisoliquiritin）能抑制AR與ARE結合，降低AR的轉錄活性，抑制下游信號通路。Harada等[28]發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇（resveratrol）可抑制AR與PSA增強子區(qū)域的結合，減少AR的乙酰化，使配體誘導的AR核轉位能力顯著降低，影響其轉錄能力。雖然白藜蘆醇在癌癥患者中顯示出一些療效，但較差的生物利用度（口服生物利用度僅為1%）限制了白藜蘆醇的臨床應用。已有研究通過微粉化技術改善白藜蘆醇的胃腸道吸收[29]。此外，槲皮素（quercetin）[30]、紫草素[12]和表沒食子兒茶素-3-沒食子酸酯（epigallocatechin-3-gallate，EGCG）[31]等也能降低AR蛋白的轉錄活性。

1.2 作用于雄激素受體的其他相關通路

有相關證據(jù)或現(xiàn)象顯示，部分中藥單體也可以通過作用于其他通路，間接影響AR的功能。如通過旁分泌途徑來激活磷脂酰肌醇3-激酶-蛋白激酶B[phosphatidylinositol 3-kinase/protein kinase B，PI3K/PKB (AKT)]、絲裂原活化蛋白激酶 （mitogenactivated protein kinase，MAPK）、Wnt/β-聯(lián)蛋白（Wnt/β-catenin）和兩面神激酶/信號轉導及轉錄激活因子（Janus kinase/signal transducers and activators of transcription，JAK/STAT）等信號通路，進而調控AR功能。

1.2.1 PI3K/AKT信號通路以PI3K/AKT為核心的信號通路能夠調控多種蛋白質的合成，參與PCa細胞的增殖、凋亡、遷移和分化等多種調節(jié)。已有研究表明，長期的ADT治療會促進PI3K/AKT通路的激活，從而增強腫瘤細胞的抗凋亡能力[32]。PI3K/AKT信號通路的一個重要靶標是叉頭框轉錄因子O1（forkhead box O1，F(xiàn)OXO1），AKT可以誘導FOXO1磷酸化并使之從細胞核轉移到細胞質，從而破壞了FOXO1對細胞核中AR轉錄活性的抑制作用。PI3K/AKT信號通路對AR的調控非常復雜，AR和AKT之間還存在負反饋機制，如AKT可以磷酸化AR，從而抑制AR反式激活[33]。此外，研究表明PI3K可以通過白介素-6（interleukin-6，IL-6）激活AR，但其通過IL-6激活AR的作用仍存在爭議；另一些研究表明IL-6可通過PI3K/AKT途徑抑制AR反式激活[34]。Nasser等[35]的研究證明，五味子乙素（schisandrin B）在LNCaP細胞中可通過PI3K/AKT和STAT3的磷酸化誘導細胞凋亡，同時可以抑制IL-6介導的AR激活。胡桃醌（juglone）通過抑制PI3K/AKT信號通路導致AR共刺激分子β-聯(lián)蛋白表達下降，從而抑制PCa細胞AR的表達[36]。

1.2.2 MAPK信號通路PI3K/AKT途徑在晚期PCa中經(jīng)常被激活，當藥物特異性靶向阻斷這一途徑后，MAPK補償途徑將被激活[37]，使得PCa治療效果變差。MAPK家族主要包括細胞外信號調節(jié)激酶（extracellular signal-regulated kinase，ERK）、c-Jun氨基端蛋白激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）和p38，其中ERK1/2信號通路具有促進細胞增殖和分化的作用，JNK和p38 MAPK信號通路主要在促進細胞凋亡和細胞周期停滯方面發(fā)揮作用。IL-6可代替雄激素誘導AR啟動子的激活，促進AR的核轉位，增強AR轉錄活性以及蛋白表達水平，而這一誘導可被p38 MAPK抑制劑等阻斷，即IL-6可通過MAPK依賴性途徑誘導AR活性[38]。還有實驗表明HSP27在去勢敏感的PCa細胞系中以p38 MAPK依賴性方式促進AR核轉位[39]。薯蕷皂苷（dioscin）通過促進Src同源區(qū)2結構域磷酸酶-1（Srchomology region 2-domain-containing phosphatase-1，SHP1）的Y564位點的磷酸化，從而抑制ERK1/2和p38 MAPK信號通路來抑制LNCaP細胞生長和侵襲[40]。柚皮素（naringenin）在激活PC-3細胞和LNCaP細胞中AKT的磷酸化的同時降低了ERK1/2的磷酸化，最終實現(xiàn)了抑制細胞生長和誘導細胞凋亡的作用[41]。但相關研究并沒有涉及中藥單體通過MAPK信號通路對AR的間接作用，薯蕷皂苷和柚皮素對AR的作用還需要進一步的探索和研究。

1.2.3 JAK/STAT信號通路STAT3是STAT家族的成員，是一種關鍵的信號轉導蛋白，可通過多種細胞因子、激素和癌蛋白介導信號轉導，調節(jié)腫瘤細胞的存活、增殖、血管生成和轉移。在細胞因子如IL-6的刺激下，STAT3可被磷酸化或乙酰化激活[42]。IL-6激活的STAT3以IL-6依賴性而雄激素非依賴性的方式作用于AR，這也是IL-6激活LNCaP細胞中的AR所必需的步驟[43]。Meng等[44]研究發(fā)現(xiàn)血根堿（sanguinarine）通過抑制JAK2和SRC激酶活性，并抑制STAT3磷酸化，從而抑制組成型表達STAT3的LN-s17細胞（用IL-6 cDNA轉染的LNCaP細胞）增殖和遷移。但由于血根堿的季氮原子的存在，其胃腸道吸收較差。一項在大鼠體內進行的實驗表明，10 mg · kg-1經(jīng)口給藥109天后，只有2%的血根堿被胃腸道吸收，剩余的未被吸收并通過糞便排出[45]。海蔥次苷A（proscillaridin A）通過抑制PCa LNCaP和DU145細胞中的JAK2磷酸化作用來抑制STAT3的激活，并進一步影響PCa細胞的增殖[46]，其對AR的間接作用也需要更加深入和具體的研究。

1.2.4 Wnt/β-聯(lián)蛋白信號通路Wnt信號通路異常激活與PCa的發(fā)生發(fā)展有關，其在PCa進展的不同階段通過不同的機制與AR信號相互作用。研究表明，Wnt配體（如Wnt1，Wnt3和Wnt5a等）在PCa細胞中高表達，參與腫瘤的發(fā)展及轉移，當PCa細胞接受ADT治療，逐漸適應低雄激素環(huán)境后，β-聯(lián)蛋白會作為AR的協(xié)同激活劑，增強AR的轉錄活性[47]。Wnt信號通路和AR之間的相關性也被越來越多的研究所證明[48]。目前發(fā)現(xiàn)部分中藥單體如姜黃素（curcumin）[49]，可以抑制LNCaP細胞中的Wnt/β-catenin信號通路和AR信號通路。但是，幾項研究的證據(jù)表明姜黃素的口服吸收、生物分布和全身生物利用度較低，其口服生物利用度僅約為0.47%[50]。

2 雄激素受體非依賴途徑

大量研究顯示，在PC-3和DU145等AR陰性的PCa細胞系中，中藥單體仍可以在一定程度上通過某些信號通路抑制細胞的增殖。這說明在AR缺乏的情況下，中藥單體也能通過AR非依賴的途徑達到治療PCa的目的。中藥單體通過PI3K/AKT，MAPK，JAK/STAT和Wnt/β-聯(lián)蛋白等信號通路，以AR非依賴的途徑促進細胞的凋亡、抑制細胞周期、抑制細胞侵襲及誘導細胞自噬。藤黃酸（gambogic acid）通過作用于PI3K/AKT和核因子-κB（nuclear factor kappa B，NF-κB）信號通路抑制腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）誘導的PC-3細胞侵襲[51]。鴉膽子苦醇（brusatol）能通過增加磷酸化的p38 MAPK和JNK的表達，減少磷酸化的ERK表達，而顯著抑制DU145細胞增殖，誘導DU145細胞凋亡[52]。三棱內酯B（sparstolonin B）通過PI3K/AKT通路誘導DU145和PC-3 PCa細胞凋亡，抑制裸鼠腫瘤的生長[53]。

此外，中藥單體能通過Notch和Hh等信號通路以AR非依賴的途徑抑制PCa細胞的增殖和發(fā)展。香芹酚（carvacrol）可通過抑制Notch信號通路，誘導PC-3細胞凋亡和細胞周期停滯[54]。中藥單體如淫羊藿苷（icaritin）可能是通過抑制NOTCH-1蛋白的表達起到抑制PCa細胞株DU145與PC-3生長、遷移和侵襲的作用[55]。芹菜素（apigenin）、黃芩素（baicalein）[56]等可抑制體內外Hh通路來抑制PCa發(fā)展。

為了對一種中藥單體存在的多種作用機制進行總結，或使受限于篇幅，前文中未進行詳細介紹的中藥單體作用機制得以呈現(xiàn)，特以表格形式羅列所有相關內容（見表1）。

表1 抗前列腺癌的中藥單體及其作用機制總結Table 1 Traditional Chinese medicine monomers and their mechanisms in treating prostate cancer

3 結語

中藥作為我國傳統(tǒng)中醫(yī)的特有藥物，在預防和治療腫瘤方面有著獨特的效果。然而中藥往往存在著組分復雜、有效成分難以確定、靶點不明等問題，因此，對具有確定結構的中藥單體進行研究可以在一定程度上減少不確定因素的干擾，有利于明確其作用機制。同時，中藥單體通常具有多靶點的特性，能有效對抗腫瘤治療中的耐藥性問題。中藥單體在抗PCa方面也表現(xiàn)出巨大的潛力。研究顯示，中藥單體可以通過依賴于雄激素介導的AR信號經(jīng)典通路影響靶基因的表達，也可以通過作用于其他通路間接影響AR的表達，還可以通過AR非依賴的途徑達到治療PCa的目的。

本文歸納總結了抗PCa相關中藥單體的作用機制，以期為其應用于PCa治療提供理論依據(jù)，為PCa治療藥物的開發(fā)提供新思路。然而，中藥單體抗PCa的研究仍處于初步階段，還有許多機制并不十分明確。同一單體可能對多個靶點具有作用，這種作用不一定是單向的，最終產(chǎn)生的結果需從宏觀的角度綜合考察。同時，部分中藥單體存在著毒性較大、口服生物利用度低等缺點，而對中藥單體的研究目前主要在細胞層面，缺乏深入的體內和臨床研究。此外，中藥單體的提取難度和穩(wěn)定性等問題也提示其離成為臨床藥物還有較長的路要走。

目前，對PCa相關中藥單體的研究仍需進一步深入?；谥兴巻误w成藥性較差的問題，需闡明各個單體的具體作用機制和作用網(wǎng)絡，探索其藥效骨架，并通過結構改造和優(yōu)化，以及應用先進制劑等手段解決中藥單體成藥的相關問題?？梢灶A見，中藥單體在治療PCa乃至其他相關疾病領域將大有可為。