蒲緩緩,屈趙,林金榕,陳四保*(. 中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院藥用植物研究所,北京 0093;. 三峽大學(xué),湖北 宜昌 44300)
鼻咽癌(nasopharyngeal carcinoma,NPC)是一種特殊的頭頸部惡性腫瘤,發(fā)生于鼻咽頂部及雙側(cè)咽隱窩。流行病學(xué)研究表明,NPC 在我國的發(fā)病率居世界之首[1]。由于其發(fā)生部位隱蔽,早期癥狀不典型,且絕大多數(shù)鼻咽癌屬于未分化鱗狀細(xì)胞癌,容易發(fā)生轉(zhuǎn)移,因此70%的患者確診時(shí)已屬于臨床中晚期[2]。近年來,包括免疫治療、基因治療、單克隆抗體治療在內(nèi)的生物治療成為抗腫瘤研究的熱點(diǎn),但目前未得到廣泛的應(yīng)用[3]。放療是目前治療癌癥最常用的方法。在放療的基礎(chǔ)上加以鉑類藥物化療是晚期鼻咽癌治療的標(biāo)準(zhǔn)方法,這些患者的5年生存率可達(dá)90%以上[4]。目前化療的方法主要有同步化療、誘導(dǎo)化療和輔助化療,然而化療藥物易出現(xiàn)耐藥性和不良反應(yīng)等問題。如何減少化療藥物的耐藥性并降低不良反應(yīng)是鼻咽癌治療的關(guān)鍵,因此尋找高效低毒的化合物尤為重要。
從1930年到2014年,被批準(zhǔn)的小分子抗癌藥物中約有60%是天然產(chǎn)物或其衍生物[5]。天然產(chǎn)物的化學(xué)結(jié)構(gòu)豐富,不僅可以與化療藥物聯(lián)用降低腫瘤細(xì)胞對化療藥物的耐藥性,還可以單獨(dú)用于某些體質(zhì)較差且不能耐受大劑量抗癌藥物的晚期癌癥患者。因此天然產(chǎn)物在新型抗癌藥物的開發(fā)中發(fā)揮著越來越重要的作用。本文對近十年治療鼻咽癌的天然化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)、抗癌活性、抗癌機(jī)制和耐藥性進(jìn)行綜述,為發(fā)現(xiàn)治療鼻咽癌的先導(dǎo)化合物提供了新的視角和可能性,也為天然化合物抗鼻咽癌的機(jī)制研究提供了思路。
在過去的十年里,發(fā)現(xiàn)了許多抗鼻咽癌的天然產(chǎn)物,主要分為萜類、黃酮類、多酚類、酚酸類、醌類、生物堿類和其他類化合物。
近年來發(fā)現(xiàn)的具有抗鼻咽癌活性的天然萜類化合物有倍半萜類,如莪術(shù)醇(curcumol,1)、單端孢菌素(trichothecin,2)、neoalbaconol(3)、山金車內(nèi)酯 D(arnicolide D,4),化合物見表1和圖1。
圖1 抑制鼻咽癌的倍半萜類化合物的結(jié)構(gòu)Fig 1 Structure of sesquiterpenoids for nasopharyngeal carcinoma
莪術(shù)醇是從中草藥莪術(shù)Curcumae Rhizoma 中分離而來的倍半萜醇類化合物,對多種實(shí)體瘤如肺癌、乳腺癌和胃癌等均具有抗癌作用,其潛在的作用機(jī)制主要與NF-κB、MAPK 和PI3K/AKT信號通路有關(guān)[6]。研究表明莪術(shù)醇可顯著抑制CNE2 細(xì)胞的增殖并誘導(dǎo)其凋亡,這可能與其下調(diào)NF-κB 蛋白水平[7]和抑制IGF-1R/PI3K/AKT信號通路[8]有關(guān)。莪術(shù)醇通過降低細(xì)胞周期蛋白Cyclin 和細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶CDK 的表達(dá)誘導(dǎo)細(xì)胞周期停滯在G0/G1期[8]。多功能蛋白核仁素(nucleolin,NCL)在鼻咽癌細(xì)胞中顯著上調(diào),進(jìn)一步研究表明,通過敲除NCL 可以顯著逆轉(zhuǎn)莪術(shù)醇對CNE2 細(xì)胞生長的抑制作用,因此NCL 可能是莪術(shù)醇治療鼻咽癌的靶標(biāo)[9]。
單端孢菌素是從草本植物美登木Maytenus hookeriLoes.的內(nèi)生真菌中分離出來的倍半萜類次級真菌代謝產(chǎn)物[10]。單端孢菌素能顯著抑制鼻咽癌細(xì)胞(HK1 和C666-1 細(xì)胞)生長并上調(diào)脫氫酶/還原酶家族成員2(DHRS2)的mRNA 和蛋白水平,且敲除DHRS2 可逆轉(zhuǎn)單端孢菌素的抗增殖作用[11]。體內(nèi)研究發(fā)現(xiàn),在HK1-CON 細(xì)胞和HK1-DHRS2 細(xì)胞構(gòu)建的腫瘤異種移植模型中,相對于接種HK1 細(xì)胞的裸鼠,接種過表達(dá)DHRS2 的HK1 細(xì)胞的裸鼠腫瘤大小和腫瘤質(zhì)量均顯著減少且體質(zhì)量沒有明顯變化[11]。因此單端孢菌素可通過靶向DHRS2 抗鼻咽癌。
Neoalbaconol 是一種從地花菌Albatrellus confluens(Alb. & Schw. : Fr.)Kotl. & Pouz.中分離的倍半萜類化合物,有抑制C666-1 和HK1 細(xì)胞增殖的作用,通過靶向PDK1 抑制其下游的PI3K/AKT/HK2 信號通路從而發(fā)揮抗鼻咽癌的作用[12]。在C666-1 細(xì)胞構(gòu)建的腫瘤異種移植模型中,用100 mg·kg-1的neoalbaconol 處理的裸鼠腫瘤體積明顯較小,且未顯示出明顯的毒性,通過免疫組化染色發(fā)現(xiàn)腫瘤中p-mTOR、p-AKT和HK2 表達(dá)均下調(diào)。體內(nèi)數(shù)據(jù)與體外數(shù)據(jù)一致表明neoalbaconol 通過抑制AKT 信號通路抑制腫瘤生長[12]。
山金車內(nèi)酯D 是從鵝不食草Centipeda minima(L.)A. Br. et Aschers.中分離得到的倍半萜內(nèi)酯,對CNE2 細(xì)胞有顯著的抑制作用[13]。山金車內(nèi)酯D 可誘導(dǎo)細(xì)胞周期停滯在G2/M 期并誘導(dǎo)其凋亡,可能與其對PI3K/AKT/mTOR 信號傳導(dǎo)途徑和STAT3 信號通路的抑制以及線粒體凋亡途徑的激活有關(guān)[13]。
二萜類化合物有疏展香茶菜寧E(effusanin E,5)、冬凌草素(lasiodin,6)和11α-羥基-15-氧-16-烯-對映貝殼杉烷-19 酸(5F)(7)?;衔镆姳?和圖2。
圖2 抑制鼻咽癌的二萜類化合物的結(jié)構(gòu)Fig 2 Structure of diterpenoids for nasopharyngeal carcinoma
表1 治療鼻咽癌的天然萜類化合物Tab 1 Natural terpenoids for nasopharyngeal carcinoma
疏展香茶菜寧E 和冬凌草素是從溪黃草Isodon serra(Maxim.)Hara 中提取的二萜類化合物,均能激活CNE1 和CNE2 細(xì)胞中的Caspase凋亡信號通路[14-15]。在CNE2 細(xì)胞構(gòu)建的腫瘤異種移植模型中,與對照組相比疏展香茶菜寧E[10.0 mg/(kg·d)和30.0 mg/(kg·d)]可顯著抑制腫瘤體積和質(zhì)量,且無明顯毒性,此外疏展香茶菜寧E 處理的腫瘤中COX-2 和NF-κB p50蛋白的表達(dá)均下降[14]。冬凌草素通過調(diào)節(jié)Apaf-1/Caspase、AKT/MAPK 和COX-2/NF-κB 信號通路抑制人鼻咽癌細(xì)胞的增殖[15]。
化合物7 是從半邊旗Pteris semipinnataL.中分離得到的一種二萜類化合物,可通過誘導(dǎo)細(xì)胞周期停滯在G2/M 期、激活線粒體介導(dǎo)的凋亡途徑和抑制NF-κB 信號通路來抑制CNE-2Z 細(xì)胞增殖[16]。
綜上,目前發(fā)現(xiàn)的二萜類化合物均可通過抑制NF-κB 和COX-2 信號通路治療鼻咽癌,這兩條通路可能是該類化合物抗鼻咽癌的作用通路。
抗鼻咽癌的三萜類化合物有葫蘆素E(cucurbitacin E,8)、人參皂苷Rg3(ginsenoside Rg3,9)和pinicolol B(10)?;衔镆姳?和圖3。
圖3 抑制鼻咽癌的三萜類化合物的結(jié)構(gòu)Fig 3 Structure of triterpenoids for nasopharyngeal carcinoma
葫蘆素E 是一種從甜瓜Cucumis meloLinn.中提取的天然四環(huán)三萜類化合物,具有抗鼻咽癌的作用。用濃度為0.62525 μmol·L-1的葫蘆素E 處理HONE1 細(xì)胞時(shí),并沒有發(fā)生明顯的壞死、凋亡或Caspase-3 的激活,但其24 h 的IC50值小于2.5 μmol·L-1[17]。此外,葫蘆素E 通過下調(diào)CDC2基因和細(xì)胞周期蛋白B1 的表達(dá),上調(diào)GADD45γ基因的表達(dá),在鼻咽癌細(xì)胞系中誘導(dǎo)GADD45γ/CDC2 復(fù)合物的形成和G2/M 細(xì)胞周期停滯而發(fā)揮有效的抗鼻咽癌作用[17]。
人參皂苷Rg3是從人參Panax ginsengC. A.Meyer 中提取的四環(huán)三萜皂苷,是廣譜抗腫瘤化合物,其機(jī)制主要包括誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、抑制細(xì)胞增殖、轉(zhuǎn)移和血管生成以及增強(qiáng)免疫[18]。用不同質(zhì)量濃度的人參皂苷Rg3(25、50 和100 μg·mL-1)處理HNE1 和CNE2 細(xì)胞24 h 發(fā)現(xiàn)MMP-2、MMP-9 和EMT 的表達(dá)降低,因此人參皂苷Rg3通過調(diào)節(jié)MMP-2、MMP-9、EMT 的表達(dá)來抑制鼻咽癌細(xì)胞的遷移和侵襲[19]。
Pinicolol B 是從中國臺灣特有的樟芝Antrodia cinnamomea中提取的四環(huán)三萜類化合物,可誘導(dǎo)鼻咽癌細(xì)胞的凋亡和壞死,對TW02 和TW04 細(xì)胞有微弱的抑制作用,IC50值分別約為63.3 μmol·L-1和115.0 μmol·L-1[20]。
近年來發(fā)現(xiàn)的具有抗鼻咽癌活性的黃酮類化合物有柳穿魚黃素(pectolinarigenin,11)、黃芩苷水合物(baicalin hydrate,12)、伽升沃(cbarcinone C,13)、槲皮素(quercetin,14)、異甘草素(isoliquiritigenin,15)和高良姜素(galangin,16)?;衔镆妶D4及表2。
圖4 抑制鼻咽癌的黃酮類化合物的結(jié)構(gòu)Fig 4 Structure of flavonoids for nasopharyngeal carcinoma
表2 抗鼻咽癌的黃酮類化合物Tab 2 Flavonoids for nasopharyngeal carcinoma
柳穿魚黃素是從藥用植物飛機(jī)草Eupatorium odoratumL.中提取的黃酮類化合物。體外研究發(fā)現(xiàn)柳穿魚黃素可以通過線粒體相關(guān)的凋亡途徑和活性氧(ROS)誘導(dǎo)的凋亡途徑誘導(dǎo)C666-1 細(xì)胞凋亡,通過Transwell 實(shí)驗(yàn)和傷口愈合實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)其能抑制C666-1 細(xì)胞的遷移[21]。在C666-1 細(xì)胞構(gòu)建的腫瘤異種移植模型中,柳穿魚黃素(20.0、40.0 和80.0 mg·kg-1)可顯著抑制腫瘤生長且對心肝腎等器官無明顯毒性,此外在腫瘤組織中Bax 和Cleaved-caspase-3 表達(dá)上調(diào)而Bcl-XL/S 表達(dá)下調(diào)[21]。
黃芩苷水合物是從黃芩Scutellaria baicalensisGeorgi 中提取具有抗鼻咽癌活性的類黃酮,對CNE1、HNE3、5-8F、6-10B、C666-1 和HK1 細(xì)胞具有明顯的抑制作用[22]。在C666-1 和HK1細(xì)胞中,黃芩苷水合物通過影響Cyclin 蛋白水平誘導(dǎo)細(xì)胞周期停滯在G2/M 期并以p53 依賴的方式誘導(dǎo)細(xì)胞早期凋亡[22]。體內(nèi)研究發(fā)現(xiàn)在由C666-1 細(xì)胞構(gòu)建的腫瘤異種移植模型中,每隔兩日腹腔注射10 mg·kg-1黃芩苷水合物的裸鼠其腫瘤質(zhì)量顯著降低且體質(zhì)量沒有顯著變化,表明黃芩苷水合物具有顯著的抗鼻咽癌活性[22]。值得注意的是,黃芩苷水合物雖然提高了Suv39H1 和SON 的水平,通過激活m6ARNA 甲基化促進(jìn)了Suv39H1 的剪接,但沒有改變Suv39H1 DNA 的甲基化[22]。
伽升沃C 是從嶺南山竹子Garcinia oblongifoliaChamp. ex Benth.中提取的天然黃酮類化合物,可顯著抑制CNE1、CNE2、HK1 和HONE1 細(xì)胞的活力和集落形成能力[23]。此外,伽升沃C 能夠通過激活A(yù)TR 下調(diào)Cyclin 和CDK7 誘導(dǎo)鼻咽癌細(xì)胞S 期停滯,大劑量的伽升沃C 還可誘導(dǎo)鼻咽癌細(xì)胞壞死[23]。
槲皮素是具有廣譜抗腫瘤活性的黃酮醇類化合物,大量存在于蔬菜、水果和飲料中,比如羽衣甘藍(lán)、洋蔥、漿果、蘋果、紅葡萄、西藍(lán)花、櫻桃、茶和紅酒等。槲皮素的抗腫瘤作用主要與誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡和選擇性地抑制血管生成因子VEGF 表達(dá)及活性有關(guān)[24]。比如槲皮素可通過調(diào)節(jié)PI3K/AKT/mTOR 和STAT3 信號通路誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡和自噬。在NPC-039 細(xì)胞中,用10 mg·mL-1的槲皮素處理24 h 后細(xì)胞活力降低至36%[25]。槲皮素還可通過抑制NF-κB 的磷酸化從而抑制鼻咽癌細(xì)胞的增殖和血管生成[25]。
異甘草素可通過下調(diào)MMP-2 和MMP-9 的表達(dá)來抑制鼻咽癌細(xì)胞的遷移和侵襲[26]。在由CNE2細(xì)胞構(gòu)建的腫瘤異種移植模型中,每日灌胃12.5、25、50 mg·kg-1的異甘草素的裸鼠其腫瘤體積顯著降低且體質(zhì)量沒有明顯變化。異甘草素可抑制體內(nèi)腫瘤細(xì)胞增殖、誘導(dǎo)凋亡并降低β-catenin 和LATS2 蛋白的表達(dá),并通過調(diào)節(jié)miR-32/LATS2/Wnt 抑制鼻咽癌細(xì)胞增殖和誘導(dǎo)其凋亡[26]。
高良姜素是從姜科植物紅豆蔻Alpinia galanga(L.)Willd.根中提取的黃酮類化合物,對NPCTW039 和NPC-TW076 細(xì)胞有輕度的抑制作用,其作用機(jī)制與抑制PI3K/AKT 通路、誘導(dǎo)p53 依賴的S 期停滯和凋亡、抑制PARP 有關(guān)[27]。
多酚類化合物的共同特點(diǎn)是具有良好的抗氧化活性,能夠清除游離自由基,對一些腫瘤細(xì)胞具有增殖抑制作用??贡茄拾┑亩喾宇惢衔镉衅婀兀╣rifolin,17)、姜黃素(curcumin,18)和白藜蘆醇(resveratrol,19)?;衔镆妶D5及表3。
圖5 抑制鼻咽癌的多酚類化合物的結(jié)構(gòu)Fig 5 Structure of polyphenols for nasopharyngeal carcinoma
表3 治療鼻咽癌的多酚類化合物Tab 3 Polyphenols for nasopharyngeal carcinoma
奇果菌素是從蕈Albatrellus confluens和假美柄牛肝菌Boletus pseudocalopus中提取的天然法尼基酚類化合物,可以通過靶向DNA 甲基轉(zhuǎn)移酶1(DNMT1)阻礙腫瘤細(xì)胞代謝重編程,因此在高CpG 島甲基化表型(CpG island methylator phenotype,CIMP)的鼻咽癌中,奇果菌素有希望作為抗鼻咽癌的先導(dǎo)化合物[28]。
姜黃素是一種從植物姜黃Curcuma longaLinn中分離出來的黃色多酚,對乳腺癌、肺癌和頭頸部鱗狀細(xì)胞癌等均有顯著的抗癌作用,抗癌機(jī)制主要是通過抑制多種細(xì)胞信號通路誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡并抑制其增殖和侵襲[29]。研究表明姜黃素可抑制人鼻咽癌細(xì)胞生長,用10 μmol·L-1姜黃素處理NPCTW076 細(xì)胞48 h 后,存活率下降50%以上。姜黃素通過線粒體凋亡途徑誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡和細(xì)胞周期停滯在G2/M 期并通過上調(diào)鼻咽癌細(xì)胞中miR-7 的活性來使Skp2 失活,從而發(fā)揮抗鼻咽癌作用[30]。
白藜蘆醇是一種從紅葡萄中提取的天然多酚類化合物,可抑制鼻咽癌細(xì)胞增殖并誘導(dǎo)其凋亡[31]。在鼻咽癌細(xì)胞中,白藜蘆醇可破壞線粒體膜電位,從而引起線粒體中細(xì)胞色素C 的釋放、FasL 和Bax 的表達(dá)上調(diào)以及GRP78 和Bcl-2 的表達(dá)下調(diào)[32],這可能與其激活A(yù)MPK 的活性并阻斷p70S6K 和s6 的活性有關(guān)[31]。
抗鼻咽癌的酚酸化合物有藤黃酸(gambogic acid,20)和沒食子酸(gallic acid,21)?;衔镆妶D6及表4。
圖6 抑制鼻咽癌的天然酚酸類化合物的結(jié)構(gòu)Fig 6 Structure of natural phenolic acids for nasopharyngeal carcinoma
表4 抗鼻咽癌的酚酸類化合物Tab 4 Phenolic acids for nasopharyngeal carcinoma
藤黃酸是藤黃Garcinia hanburyiHook. f.的主要活性成分,有顯著的抗CNE1 和CNE2 細(xì)胞增殖的作用[33]。藤黃酸誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡與在缺氧條件下Caspasase-3 和Bax/Bcl-2 的表達(dá)相關(guān),此外還誘導(dǎo)細(xì)胞周期停滯在G2/M 期[33]。沒食子酸抑制人鼻咽癌細(xì)胞中基質(zhì)侵襲和AP-1/ETS-1 介導(dǎo)的MMP-1轉(zhuǎn)錄,可用于開發(fā)抗鼻咽癌轉(zhuǎn)移的新化療藥物[34]。
大多數(shù)醌類藥物具有酚類羥基或羥基,這可能是其具有抗腫瘤作用的原因。抗鼻咽癌的醌類化合物有紫草素(shikonin,22),大黃素(emodin,23)和大黃素甲醚(physcion,24)?;衔镆妶D7及表5。
圖7 抑制鼻咽癌的醌類化合物的結(jié)構(gòu)Fig 7 Structure of quinones for nasopharyngeal carcinoma
表5 治療鼻咽癌的醌類化合物Tab 5 Quinones for nasopharyngeal carcinoma
紫草素是一種從紫草Lithospermum erythrorhizonSieb. et Zucc.中提取的醌類化合物,在體內(nèi)外均對CNE-2Z 細(xì)胞有良好的抑制作用[35]。紫草素可通過激活ROS 并上調(diào)RIP1 和RIP3 的表達(dá)導(dǎo)致CNE-2Z 細(xì)胞壞死[35]。
大黃素和大黃素甲醚是在中藥大黃Rheum officinaleBaill.中發(fā)現(xiàn)的活性蒽醌類化合物,可分別誘導(dǎo)CNE-2Z 細(xì)胞周期停滯在S 期和G1期[36-37]。大黃素通過靶向氯通道來抑制鼻咽癌細(xì)胞生長,因此氯通道應(yīng)可作為鼻咽癌治療的新靶點(diǎn)[36]。每日腹腔注射10 mg·kg-1的大黃素甲醚可顯著減少腫瘤體積且對體質(zhì)量無明顯影響,此外通過增加Cleaved-caspase-3 和LC3B-Ⅱ的表達(dá)誘導(dǎo)體內(nèi)腫瘤細(xì)胞凋亡和自噬。大黃素甲醚對腫瘤生長的抑制作用與組織中Sp1 和miR-27a 表達(dá)的降低相關(guān),可通過ROS/miR-27a/ZBTB10 信號靶向Sp1 從而誘導(dǎo)人鼻咽癌細(xì)胞的凋亡和自噬[37]。
抗鼻咽癌的生物堿有小檗堿(berberine,25),3,3'-二吲哚甲烷(3,3'-diindolylmethane,26)和(vetypyrroloids A,27)。化合物見圖8及表6。
表6 抗鼻咽癌的生物堿Tab 6 Alkaloids for nasopharyngeal carcinoma
圖8 抑制鼻咽癌的天然醌類化合物的結(jié)構(gòu)Fig 8 Structure of natural alkaloids for nasopharyngeal carcinoma
小檗堿是一種異喹啉生物堿,存在于許多藥用植物的根、根莖和莖皮中,比如黃連Coptis chinensisFranch.。小檗堿是一種廣譜的抗癌化合物,主要通過誘導(dǎo)細(xì)胞周期停滯和增加凋亡因子的表達(dá)來抑制腫瘤細(xì)胞生長[38-39]。小檗堿可通過誘導(dǎo)STAT3 活化抑制腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞從而對鼻咽癌細(xì)胞增殖有一定的抑制作用[39]。將C666-1 細(xì)胞皮下注射至裸鼠腋下,對照組在約14 d 出現(xiàn)較大腫瘤,而腹腔注射5 mg·kg-1和10 mg·kg-1的小檗堿分別在30 d 和45 d 均未出現(xiàn)可測量的腫瘤,表明小檗堿能有效地抑制體內(nèi)腫瘤的形成[39]。
3,3'-二吲哚甲烷在十字花科植物中含量豐富,如西藍(lán)花和甘藍(lán),能抑制5-8F 和CNE2 細(xì)胞在腫瘤異種移植模型動物中的生長。體外研究發(fā)現(xiàn)3,3'-二吲哚甲烷顯著抑制5-8F 和CNE2 細(xì)胞的活力60%[40-41];其還可以同時(shí)調(diào)節(jié)與鼻咽癌相關(guān)的幾種信號通路,如PI3K/AKT、MAPK 和NF-κB信號通路,從而有效地誘導(dǎo)鼻咽癌細(xì)胞凋亡并誘導(dǎo)細(xì)胞周期停滯在G2/M 期,在鼻咽癌的發(fā)生和發(fā)展中具有預(yù)防和治療作用[42]。
Vetypyrroloids A(27)是一種從植物蔓荊Vitex trifoliaLinn.分離出的新型二萜類生物堿,含有氰基部分和吡咯環(huán)[42]。Vetypyrroloids A 對CNE1 細(xì)胞有顯著的抑制作用,IC50值為8.7 μmol·L-1,但作用機(jī)制目前尚不清楚[42]。
其他抗鼻咽癌的化合物還有三白脂素(manassantin B,28)、雷公藤甲素(triptolide,29)、化合物30、(cherimolacyclopeptide E,31)、化合物32 和化合物33(見圖9及表7)。
表7 其他抗鼻咽癌的化合物Tab 7 Other compounds for nasopharyngeal carcinoma
圖9 抑制鼻咽癌的其他化合物的結(jié)構(gòu)Fig 9 Structure of other compounds for nasopharyngeal carcinoma
三白脂素是從三白草Saururus chinensis(Lour.)Baill.的根中提取的[43],對Akata-BX1細(xì)胞有較強(qiáng)的抑制作用。三白脂素可通過抑制AP-1 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)來抑制EB 病毒早期基因BZLF1的表達(dá),從而抑制EBV 裂解復(fù)制;此外mTORC2是三白脂素抗EBV 感染的靶標(biāo)[1]。
雷公藤甲素是從雷公藤Tripterygium wilfordiiHook. f.中提取的環(huán)氧二萜內(nèi)酯,對C666-1、HONE1/Akata、HK1/Akata、CNE1/Akata 和CNE1 細(xì)胞等多種腫瘤細(xì)胞有顯著的抑制作用。體內(nèi)研究發(fā)現(xiàn),每日腹腔注射0.4 mg·kg-1雷公藤甲素對HONE1/Akata 細(xì)胞構(gòu)建的腫瘤異種移植模型有顯著的治療作用,且Cleaved-caspase-3 蛋白表達(dá)增加,但EBNA1 蛋白表達(dá)降低。雷公藤甲素可誘導(dǎo)細(xì)胞周期停滯在S 期,通過線粒體凋亡途徑誘導(dǎo)EBV 核抗原1(EBNA1)降解并促進(jìn)鼻咽癌細(xì)胞凋亡[44]。
化合物30 是從滇重樓Paris polyphyllavar.Yunnanensi中提取的甾體皂苷,其對CNE 細(xì)胞的抑制作用比順鉑強(qiáng),其IC50值為1.50 μmol·L-1,作用機(jī)制與誘導(dǎo)凋亡和細(xì)胞周期停滯在G1/S 期有關(guān)[45]。
Cherimolacyclopeptide E(31)是一種從毛葉番荔枝Annona cherimolaMill.中獲得的環(huán)六肽,對 KB 細(xì)胞具有顯著的細(xì)胞毒性,IC50值為0.017 μmol·L-1[46]。將其2 位甘氨酸和6 位甘氨酸用Ala 取代得到衍生物32 和33,對KB 細(xì)胞表現(xiàn)出顯著的細(xì)胞毒性,IC50值分別為6.3 μmol·L-1和7.8 μmol·L-1[47],但是作用機(jī)制目前尚未明確。
常見治療鼻咽癌的化療藥物是順鉑、卡鉑、5-氟尿嘧啶、吉西他濱、紫杉醇、蒽環(huán)類藥物、博來霉素、表柔比星和西妥昔單抗等。幾十年來順鉑與5-氟尿嘧啶聯(lián)用一直是鼻咽癌的一線治療方案,其應(yīng)答率為40%~65%,但單純化療容易產(chǎn)生耐藥性,晚期鼻咽癌治療的主要障礙之一是耐藥性的發(fā)展[48]。
研究表明,化療藥物與天然產(chǎn)物聯(lián)用比單獨(dú)使用具有毒性低、療效高或逆轉(zhuǎn)多藥耐藥性等優(yōu)點(diǎn)。比如槲皮素和順鉑聯(lián)合使用比單獨(dú)使用時(shí)療效好,可協(xié)同抑制鼻咽癌細(xì)胞的增殖[49],且槲皮素可降低順鉑誘導(dǎo)的豬腎細(xì)胞LLC-PK1 的腎毒性[50]。
天然化合物影響化療藥物對鼻咽癌的耐藥性主要涉及EBV 感染、癌癥干細(xì)胞(cancer stem cells,CSCs)形成、miRNA、DNA 修復(fù)、EMT 和凋亡等[51]。本文將從誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡、清除癌癥干細(xì)胞、靶向EBV 和靶向miRNA 四個方面討論天然化合物如何減少鼻咽癌對化療藥物的耐藥性。
在耐藥的鼻咽癌細(xì)胞中,高水平的Survival和抑凋亡相關(guān)蛋白能夠抑制細(xì)胞凋亡從而降低化療藥物的療效。然而,一些天然化合物,如5F、槲皮素、積雪草酸(asiatic acid,34)、雷公藤紅素(celastrol,35)和蟲草素(cordycepin,36)(見圖10)可通過誘導(dǎo)細(xì)鼻咽癌胞凋亡從而減少化療藥物的耐藥性。
圖10 抑制化療藥物耐藥性的天然化合物的結(jié)構(gòu)Fig 10 Structure of natural small compounds to reduce cancer resistance
順鉑可通過增加ROS 的產(chǎn)生來增加細(xì)胞毒性從而發(fā)揮抗癌活性[52]。有趣的是5F 與順鉑聯(lián)合使用可減少ROS 產(chǎn)生卻通過協(xié)同增加Caspase-3 的活性誘導(dǎo)鼻咽癌細(xì)胞凋亡從而提高順鉑的抗癌作用[16]。同時(shí)積雪草酸、雷公藤紅素和蟲草素均可通過增加p38 和ERK 蛋白的磷酸化來誘導(dǎo)對順鉑耐藥的人鼻咽癌細(xì)胞凋亡[53-54]。小檗堿與人參皂苷Rg3聯(lián)合使用可以通過靶向MAPK/ERK 信號通路來促進(jìn)凋亡相關(guān)蛋白Bax 的表達(dá),并抑制凋亡抑制蛋白Survivin 和Bcl-2 的表達(dá),從而協(xié)同抑制CNE2 細(xì)胞增殖并誘導(dǎo)其凋亡[55]。
Wikstroflavone B(37)是從了哥王Wikstroemia indica(Linn.)C. A. Mey.中分離的雙黃酮類化合物。Wikstroflavone B 和姜黃素通過阻斷FAK/STAT3 信號通路抑制Survivin 表達(dá)并促進(jìn)p53,MMP-2 和MMP-9 表達(dá)從而協(xié)同誘導(dǎo)NPC 細(xì)胞凋亡并抑制轉(zhuǎn)移[56]。與單獨(dú)使用相比,CNE1 細(xì)胞經(jīng)10 μmol·L-1的姜黃素和40 μmol·L-1的wikstroflavone B 處理后,可顯著抑制細(xì)胞傷口間隙閉合并減少侵襲細(xì)胞的數(shù)量[56]。而且姜黃素在聯(lián)合方案中可增強(qiáng)放化療的療效[57]。
癌癥干細(xì)胞是指負(fù)責(zé)維持腫瘤發(fā)生的腫瘤細(xì)胞亞群,具有自我更新、高致瘤性、侵襲性和對傳統(tǒng)化療和放療的耐藥性等特點(diǎn)[58]。腫瘤干細(xì)胞的存在是多發(fā)性惡性腫瘤進(jìn)展、復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移的罪魁禍?zhǔn)?,想要治愈腫瘤,首先要解決腫瘤干細(xì)胞問題。
洛伐他?。╨ovastatin,38)在臨床上廣泛用于治療高膽固醇血癥,最新研究發(fā)現(xiàn)其可通過抑制5-8F 和6-10B 的鼻咽癌干細(xì)胞增殖和自我更新從而誘導(dǎo)其凋亡和細(xì)胞周期停滯在G2/M期[59]。此外,洛伐他汀還可以增強(qiáng)鼻咽癌干細(xì)胞對化學(xué)療法和光動力療法的敏感性[59]。萊菔硫烷(sulforaphane,39)可通過DNMT1/Wnt 抑制因子1(WIF1)軸抑制鼻咽癌細(xì)胞生長,此外通過抑制腫瘤干細(xì)胞而增強(qiáng)順鉑的抗腫瘤作用[60]。洛伐他汀和萊菔硫烷都可通過抑制鼻咽癌干細(xì)胞來增強(qiáng)化療藥物的敏感性(見圖10),這證明消除腫瘤干細(xì)胞可以減少化療藥物的耐藥性。
EBV 病毒與NPC 的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)[61]。越來越多的證據(jù)表明EBV 蛋白和EBV miRNAs 參與了鼻咽癌化療的耐藥性。
三白脂素[1]和蟲草素[62]可以抑制EBV 早期基因BZLF1的表達(dá)。蟲草素和阿霉素通過激活PKC-p38 MAPK 信號通路誘導(dǎo)C/EBPβ蛋白磷酸化從而激活裂解性EBV 感染發(fā)揮抗鼻咽癌作用[62]。EBNA1 是唯一一個在所有EBV 陽性細(xì)胞中均表達(dá)的病毒蛋白,在EBV 基因組的維持、復(fù)制和轉(zhuǎn)錄中發(fā)揮了重要作用,可作為潛在的研究靶點(diǎn)。敲除EBNA1 可抑制EBV DNA 的載量從而使鼻咽癌細(xì)胞對順鉑和5-氟尿嘧啶敏感,初步提示EBNA1 在鼻咽癌化療的耐藥中發(fā)揮潛在作用[63]。VK-2019 是目前最先進(jìn)的直接針對EBNA1的化合物[61]。雷公藤甲素的抗鼻咽癌作用與靶向EBNA1 有關(guān)[44]。然而,針對EBNA1 的研究仍處于早期階段。
在NPC 中,EBV 編碼了超44 種病毒的miRNA。miR-BARTs 是EBV 編碼的miRNA,占NPC細(xì)胞中miRNA 的三分之一,能促進(jìn)NPC 的發(fā)展[64]。越來越多的證據(jù)表明,miR-BARTs 通過參與EMT 和抗凋亡等信號通路促進(jìn)鼻咽癌化療耐藥的發(fā)生[65]。
最近的研究表明,miRNA 不僅在維持細(xì)胞功能方面起著重要作用,還與腫瘤的發(fā)生和耐藥性的產(chǎn)生有關(guān),miRNA 既可以作為腫瘤診斷和預(yù)后的生物標(biāo)志物,又可以作為治療靶點(diǎn)[66]。天然化合物可以通過調(diào)節(jié)miRNA 的表達(dá)發(fā)揮抗腫瘤作用[60-61]。例如,由于miR-21 在細(xì)胞中的異位表達(dá),槐果堿(sophocarpine)處理頭頸部鱗狀細(xì)胞癌的細(xì)胞后導(dǎo)致磷酸化的PTEN 和p38 蛋白表達(dá)增加并逆轉(zhuǎn)EMT[67]。
研究發(fā)現(xiàn)miRNA 在鼻咽癌中的作用涉及到多個信號通路,比如NF-κB 信號通路[68]、PI3K/AKT 信號通路[69]、PTEN/AKT 信號通路[70]和Wnt/β-catenin 信號通路[71]。目前靶向miRNA 的天然化合物的研究較少,因此具有廣泛研究前景。
綜上,目前關(guān)于天然化合物抗鼻咽癌的研究越來越多,但大多數(shù)都停留在活性的研究層面上,機(jī)制研究不夠深入,主要圍繞PI3K/AKT/mTOR和NF-κB 信號通路展開。其中天然化合物通過靶向EBV 和靶向miRNA 抗鼻咽癌的研究較少,但具有廣泛的研究前景,進(jìn)一步探討其作用機(jī)制對天然化合物抗鼻咽癌的研究具有重要意義。此外治療晚期鼻咽癌的主要障礙是耐藥性的發(fā)展,因此降低耐藥性仍是今后研究的重點(diǎn)。