異鼠李素抗癌作用及其機(jī)制的研究進(jìn)展

任靜 戴秋芹 陳 燃 官成濃 劉 文 李祥勇

1.廣東醫(yī)科大學(xué)廣東省教育廳醫(yī)學(xué)活性分子重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 廣東醫(yī)科大學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)研究所廣東醫(yī)科大學(xué)抗腫瘤活性物質(zhì)研發(fā)協(xié)同創(chuàng)新中心，廣東湛江 524023；2.廣東醫(yī)科大學(xué)附屬東莞第一醫(yī)院腫瘤科，廣東東莞 523000

在當(dāng)前社會(huì)中，腫瘤仍然是威脅人類健康的重要因素，更是導(dǎo)致死亡的首要原因[1]。目前，腫瘤的治療主要有手術(shù)治療、放射治療、化學(xué)治療和免疫治療等，然而由于腫瘤細(xì)胞對(duì)放、化療的不敏感及其嚴(yán)重毒副作用，不僅影響治療效果更影響患者生活質(zhì)量。因此，尋找高效低毒的抗癌活性物質(zhì)，對(duì)于腫瘤的有效治療具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。異鼠李素是一種來(lái)源于天然植物的黃酮類藥物，具有多種生物學(xué)活性。近年來(lái)，異鼠李素由于對(duì)腫瘤細(xì)胞潛在的細(xì)胞毒性和較小的副作用，已成為重要的天然抗癌藥物而倍受關(guān)注。本文擬具體闡述異鼠李素的抗癌作用及其機(jī)制，旨在為腫瘤治療提供新的思路和策略。

1 異鼠李素的來(lái)源與生物學(xué)功能

近年來(lái)，植物衍生藥物在腫瘤治療領(lǐng)域的使用顯著增加，其中包括大約4000 種植物來(lái)源的黃酮類化合物。異鼠李素是一種天然的小分子黃酮類化合物，廣泛存在于沙棘、銀杏等多種植物中，其化學(xué)名為3，5，7-三羥基-2-（4-羥基-3-甲氧基苯基）苯并吡喃-4-酮，分子式為C16H12O7。研究發(fā)現(xiàn)，異鼠李素具有抗心肌缺氧缺血、抗心律失常、降低血清膽固醇等作用，目前已被廣泛地用于心血管、風(fēng)濕病等的臨床治療[2-3]。

2 異鼠李素的抗癌作用

大量的流行病學(xué)研究認(rèn)為，黃酮類的攝入與癌癥的發(fā)生呈負(fù)相關(guān)[4-5]，且黃酮類化合物被認(rèn)為是治療癌癥的潛在和安全的化療藥物[6]。近年來(lái)，一些體外研究發(fā)現(xiàn)異鼠李素能有效抑制胃癌[7]、胰腺癌[8]、肺癌[9]、肝癌[10]和乳腺癌[11]等多種癌細(xì)胞的生長(zhǎng)增殖。此外，體內(nèi)實(shí)驗(yàn)也表明異鼠李素處理后，動(dòng)物模型體內(nèi)腫瘤細(xì)胞數(shù)目減少，增殖速度減慢，腫瘤體積顯著縮小[9,12-14]（表1）。以上結(jié)果提示異鼠李素對(duì)多種癌癥都具有廣泛的藥理作用。

表1 異鼠李素對(duì)不同異種移植瘤生長(zhǎng)的抑制

3 異鼠李素的抗癌機(jī)制

對(duì)藥物抗癌機(jī)制的探討是明確藥物機(jī)理不可或缺的一步，目前研究發(fā)現(xiàn)異鼠李素的抗癌作用主要有阻滯細(xì)胞周期、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、促進(jìn)細(xì)胞自噬、抑制其侵襲、轉(zhuǎn)移以及增強(qiáng)化療敏感性等。

3.1 阻滯癌細(xì)胞的細(xì)胞周期

細(xì)胞周期是真核細(xì)胞通過復(fù)制與分裂完成細(xì)胞生長(zhǎng)增殖的全過程，包括G1期、S 期、G2期、M 期。細(xì)胞周期受細(xì)胞周期蛋白（Cyclin）、細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶和細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑等各種調(diào)節(jié)因子的平衡調(diào)控。當(dāng)任何一種調(diào)控因子發(fā)生紊亂都將導(dǎo)致細(xì)胞周期活動(dòng)異常，細(xì)胞增殖不受控制，從而誘發(fā)腫瘤[15]。Park 等[16]2019 年發(fā)現(xiàn)，異鼠李素可以誘導(dǎo)膀胱癌細(xì)胞中活性氧（reactive oxygen species，ROS）升高，同時(shí)降低膀胱癌細(xì)胞Cyclin B1 的表達(dá)，將細(xì)胞周期阻滯在G2/M 期，在使用抗氧化劑NAC 過后，G2/M 期細(xì)胞數(shù)目減少，提示異鼠李素可以通過活性氧干預(yù)膀胱癌細(xì)胞細(xì)胞周期變化，同樣在肝癌[10]、乳腺癌[17]、宮頸癌[18]、結(jié)腸癌[19]及食管癌[20]的研究中也得到了類似的結(jié)果（表2）。

表2 異鼠李素對(duì)不同腫瘤細(xì)胞細(xì)胞周期的影響及其機(jī)制

3.2 調(diào)控癌細(xì)胞的凋亡與自噬

細(xì)胞凋亡是細(xì)胞接受內(nèi)外源死亡信號(hào)后發(fā)生的細(xì)胞死亡，是包括異鼠李素在內(nèi)的多種藥物發(fā)揮抗腫瘤作用的主要機(jī)制，其過程涉及對(duì)凋亡相關(guān)的蛋白（如Bcl-2 家族成員）的表達(dá)調(diào)控。Cai 等[21]2020 年研究異鼠李素在前列腺癌細(xì)胞中的作用時(shí)發(fā)現(xiàn)，異鼠李素可以下調(diào)抗凋亡相關(guān)蛋白Bcl-2 的表達(dá)，增加促凋亡相關(guān)基因Bax 的表達(dá)，促進(jìn)PI3K/Akt/mTOR 通路的激活，從內(nèi)源性線粒體途徑促進(jìn)細(xì)胞凋亡。Duan 等[12]也發(fā)現(xiàn)，異鼠李素可以升高Bax 的水平，降低Bcl-2 的表達(dá)，與此同時(shí)還發(fā)現(xiàn)糖酵解相關(guān)蛋白6-磷酸果糖-2-激酶/果糖-2，6-二磷酸酶4（6-phosphofructo-2-kinase/fructose-2，6-biphosphatase，4PFKFB4）的表達(dá)也下調(diào)，PI3K/Akt 通路激活，核因子κB(nuclear factor kappa-B，NF-κB）入核減少，提出異鼠李素可以抑制PI3K/Akt 通路和NF-κB 通路，且抑制作用與PFKFB4相關(guān)。此外，半胱氨酸天門冬氨酸蛋白酶（caspase）也與細(xì)胞凋亡有密切聯(lián)系，其中caspase9 和caspase3 是參與細(xì)胞凋亡過程中重要的啟動(dòng)者和參與者，是典型的內(nèi)源性凋亡因子。異鼠李素能通過增強(qiáng)caspase3、caspase9 蛋白的切割來(lái)誘導(dǎo)癌細(xì)胞的凋亡。Park 等[16]2019 年的研究發(fā)現(xiàn)，異鼠李素不僅對(duì)細(xì)胞周期有影響，同時(shí)也可以降低pro-caspase9和pro-caspase3 的表達(dá)，通過AMPK/mTOR 途徑誘導(dǎo)膀胱癌細(xì)胞凋亡。與此同時(shí)，異鼠李素在肺癌[22-23]、乳腺癌[24]、食管癌[25]、胃癌[26]、皮膚癌[27]等癌細(xì)胞中也發(fā)揮促進(jìn)細(xì)胞凋亡的作用（表3）。

表3 異鼠李素對(duì)不同腫瘤細(xì)胞細(xì)胞凋亡的影響及其機(jī)制

除細(xì)胞調(diào)亡外，自噬也是細(xì)胞死亡的主要形式。當(dāng)自噬啟動(dòng)時(shí)，微管相關(guān)蛋白1 輕鏈3（LC3）被切斷，產(chǎn)生LC3-Ⅱ蛋白，從而誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生自噬并促進(jìn)死亡，因此，誘導(dǎo)自噬也被認(rèn)為藥物發(fā)揮抗癌作用的重要機(jī)制[28]。有研究發(fā)現(xiàn)，異鼠李素處理后的A549 細(xì)胞中LC3-Ⅱ的表達(dá)水平以劑量依賴的方式顯著增加，同時(shí)自噬標(biāo)志蛋白Beclin1 蛋白也呈上升趨勢(shì)，提示異鼠李素在肺癌細(xì)胞中可通過誘導(dǎo)自噬發(fā)揮抗腫瘤作用[9]。

3.3 抑制癌細(xì)胞的侵襲、遷移

癌細(xì)胞的侵襲轉(zhuǎn)移是癌癥預(yù)后不良和患者死亡的最主要因素，而上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（Epithelial-mesenchymal transition,EMT）被認(rèn)為是惡性腫瘤惡性轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)的最關(guān)鍵步驟之一。目前認(rèn)為EMT 主要受激酶信號(hào)通路調(diào)控，包括PI3K/Akt 和MAPK 家族成員（JNK1/2、ERK1/2 和p38）[29]。在異鼠李素的抗腫瘤研究中，Luo等[30]2019 年發(fā)現(xiàn)，異鼠李素可以抑制Akt 和ERK1/2的激活,卻不影響p-JNK1/2 和p-p38 的活性，表明異鼠李素可選擇性阻斷Akt/ERK1/2 信號(hào)通路抑制EMT，從而抑制肺癌細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移。此外，基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases,MMPs）通過降解細(xì)胞外基質(zhì)中的各種蛋白成分,破壞腫瘤細(xì)胞侵襲的組織學(xué)屏障，在腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移中起關(guān)鍵性作用。Li等[31]2015 年發(fā)現(xiàn)異鼠李素能通過下調(diào)MMP2和MMP9的表達(dá)和活性來(lái)顯著抑制MDA-MB-231 細(xì)胞的遷移和侵襲。同時(shí)，也有研究表明異鼠李素可以通過升高HIF-1α 水平抑制腫瘤細(xì)胞的遷移侵襲[32]，這也為異鼠李素的抗腫瘤研究提供了新思路（表4）。

表4 異鼠李素對(duì)不同腫瘤細(xì)胞侵襲轉(zhuǎn)移的影響及其機(jī)制

3.4 增強(qiáng)化療藥物的敏感性

當(dāng)前化學(xué)療法仍是腫瘤患者臨床治療的首要手段，然而耐藥能使腫瘤細(xì)胞逃避化療藥物的殺傷從而影響治療效果，甚至導(dǎo)致治療失敗。順鉑和卡鉑是臨床治療中廣泛使用的化療藥物，近年來(lái)也面臨耐藥影響治療效果的問題[33]。Zhang 等[23]2015 年發(fā)現(xiàn)，與單獨(dú)使用順鉑/卡鉑相比，異鼠李素聯(lián)合順鉑/卡鉑處理，能有效使A549 的細(xì)胞周期阻滯在G2/M 期，激活凋亡信號(hào)caspase 家族,使細(xì)胞存活率降低，表明異鼠李素提高了A549 細(xì)胞對(duì)順鉑/卡鉑的藥物敏感性。除鉑類藥物外，卡培他濱也是一種常用的化療藥物，主要適用于對(duì)紫杉醇和包括有蒽環(huán)類抗生素化療方案治療無(wú)效的晚期乳腺癌，直腸癌和胃癌的治療，其抗腫瘤作用可能涉及對(duì)轉(zhuǎn)錄因子NF-κB 的表達(dá)調(diào)控[34]。有研究發(fā)現(xiàn)，在胃癌細(xì)胞SNU-5 和SNU-16 中，異鼠李素可以抑制NF-κB 調(diào)控的多種基因產(chǎn)物的表達(dá)，并誘導(dǎo)了PARP 蛋白的裂解，由此增強(qiáng)卡培他濱對(duì)胃癌細(xì)胞的凋亡作用。進(jìn)一步，在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，與卡培他濱處理比較，卡培他濱聯(lián)合異鼠李素處理可以顯著抑制胃癌異種移植瘤的體內(nèi)生長(zhǎng)，而且聯(lián)合處理組的腫瘤組織中癌基因Ki-67 的表達(dá)明顯下降，同時(shí)與NF-κB活性相關(guān)的分子p65、VEGF、COX2 和MMP9 也顯著下調(diào)[7]。以上結(jié)果表明，異鼠李素可以通過調(diào)控NF-κB增強(qiáng)卡培他濱對(duì)胃癌細(xì)胞的抗腫瘤作用。

3.5 增強(qiáng)放療敏感性

放射治療是治療癌癥的常用方法，腫瘤細(xì)胞對(duì)放射治療的敏感性是影響放療效果主要因素。研究發(fā)現(xiàn)，異鼠李素處理后可明顯降低接受放射治療的肺癌細(xì)胞的體外存活率，表明異鼠李素可提高肺癌細(xì)胞對(duì)放射治療的敏感性。進(jìn)一步的機(jī)制研究顯示異鼠李素的放射增敏作用可能與細(xì)胞IL-13 表達(dá)增加，NF-κB激活抑制和細(xì)胞DNA 損傷增強(qiáng)密切相關(guān)，表明異鼠李素處理可顯著提高肺癌細(xì)胞的放射敏感性，在輔助放射治療中具有潛在的應(yīng)用價(jià)值[35]。

4 總結(jié)與展望

黃酮類藥物臨床應(yīng)用中具有廣泛的前景，近年來(lái)不斷有研究認(rèn)為黃酮類藥物（如槲皮素、木犀草素等）在多種腫瘤中發(fā)揮較強(qiáng)的抗癌作用[36-37]。異鼠李素是來(lái)源于沙棘、銀杏等多種植物的黃酮類物質(zhì)，目前研究發(fā)現(xiàn)其可通過細(xì)胞周期阻滯，誘導(dǎo)凋亡和抑制細(xì)胞侵襲轉(zhuǎn)移等方式發(fā)揮抗癌作用[16,12,21]。異鼠李素還被發(fā)現(xiàn)可作為放射治療/化學(xué)治療增敏劑，通過提高放射治療和化學(xué)治療的有效率實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤的有效治療[24,35]。然而，目前對(duì)于異鼠李素的抗癌研究還存在研究范圍有限、研究深度不夠等局限，而對(duì)于異鼠李素在抗腫瘤過程中是如何調(diào)控腫瘤相關(guān)基因的表達(dá)或相關(guān)代謝通路的具體作用機(jī)制仍不明確，存在較大空白。因此，未來(lái)關(guān)于異鼠李素抗癌作用的探討應(yīng)重點(diǎn)放在異鼠李素具體作用靶點(diǎn)的研究以明確其作用機(jī)制，這將為異鼠李素后期的腫瘤臨床治療提供理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。此外，腫瘤發(fā)生是多方面綜合影響的結(jié)果，單一藥物的抗腫瘤作用可能難以達(dá)到較理想的抗癌目的，因此，開展包括異鼠李素在內(nèi)的多種藥物聯(lián)合作用可能是未來(lái)抗腫瘤治療的重要方向。