欖香烯抗腫瘤作用的機制研究現(xiàn)狀

胥瑞婷，馬 音，朱煒煒

四川大學華西醫(yī)院臨床藥學部，四川 成都 610041

欖香烯（Elemene）是從天然中草藥姜科植物溫莪術（溫郁金）中提取萜烯類化合物，具有廣譜抗腫瘤作用，同時與紫杉醇、喜樹堿、長春堿、靛玉紅、高三尖杉酯等被列入重要的植物源抗腫瘤藥物名單［1］。欖香烯最早發(fā)現(xiàn)是基于我國基層醫(yī)學工作者應用莪術油治療宮頸癌取得良好臨床效果，隨著進一步研究證實，欖香烯是其抗腫瘤的主要物質基礎。欖香烯乳注射液是由我國自行開發(fā)研制的抗腫瘤藥物，1995 年通過臨床前實驗研究和臨床試驗作為國家二類抗腫瘤新藥成功上市。其主要成分為β-欖香烯，同時含有少量γ-欖香烯和δ-欖香烯，以欖香烯為主要成分制備成不同劑型的還有欖香烯口服乳，服用方便。多年來，大量的實驗研究和臨床實踐進一步充分證實欖香烯乳注射液具有抗瘤譜廣泛，臨床療效確切，毒副作用小，能透過血腦屏障等特點。目前，臨床廣泛用于治療惡性胸腹腔積液、多種實體瘤以及腦轉移癌。本文擬就欖香烯抗腫瘤作用的機制研究現(xiàn)狀及進展進行綜述，以期為臨床應用欖香烯乳注射液提供參考。

1 直接抑制腫瘤細胞生長

在直接抑制腫瘤細胞生長方面，秦叔逵等［2］首先開展欖香烯乳注射液對肺癌細胞株生長的抑制作用，結果顯示欖香烯能顯著抑制人肺癌細胞株LAX、Anip-937、Spc-A1、A549、H128、SPC 生長，進一步研究證實，欖香烯對腫瘤細胞的DNA及RNA的合成均有一定抑制作用，且抑制效應與藥物濃度呈劑量相關性。另有學者［3］采用體外抗腫瘤活性實驗，結果顯示欖香烯乳注射液能顯著抑制HepG2、DLD-1、H292、HeLa、HL-60、SGC-7901 及MCF-7 腫瘤細胞株生長，而在低于400 μM 時對正常骨髓細胞增殖無顯著影響。由此可見直接抑制腫瘤細胞生長是欖香烯抗腫瘤作用的重要途徑之一。

同時相關實驗研究證實，欖香烯在抑制多種腫瘤細胞生長方面均取得了較好療效。郭立峰等［4］通過對腦膠質瘤SHG44 細胞增殖抑制作用研究表明，欖香烯能抑制膠質瘤SHG44 細胞增殖，促進其凋亡，流式細胞儀檢測結果顯示，細胞凋亡指數隨藥物作用時間的延長而增加。在慢性細胞白血病急變的細胞K562 細胞體內外作用實驗中發(fā)現(xiàn)，欖香烯對K562 細胞生長具有明顯抑制作用，呈量效和時效關系，不同濃度欖香烯能使K562 細胞阻滯于G1期，G1期細胞百分比增加，S期細胞百分比下降。何君等［5］制備經葉酸修飾的欖香烯納米脂質體，探討其對乳腺癌4T1細胞體內外靶向治療的效果，結果顯示80 μg/mL 葉酸修飾的欖香烯納米脂質體引起的4T1細胞活性為（38.5±2.7）%，表現(xiàn)出了對4T1 細胞優(yōu)異的靶向性，具有體內外抗腫瘤作用。目前還有學者通過進一步實驗研究證實欖香烯在結腸癌、舌癌、卵巢癌、宮頸癌、食管癌、膀胱癌、前列腺癌、喉癌和黑色素瘤等腫瘤細胞方面均有較強的殺傷抑制作用。

2 誘導腫瘤細胞凋亡

細胞凋亡又稱為程序性細胞死亡，是指為維持內環(huán)境穩(wěn)定，由基因控制的細胞自主、有序的一種主動凋亡過程，在調控腫瘤細胞增殖、腫瘤形成和發(fā)展中起關鍵作用。目前關于欖香烯乳注射液誘導細胞凋亡主要有以下路徑：

2.1 阻滯細胞周期G1期為DNA 合成前期，為DNA 合成提供物質基礎，S 期為DNA 合成期，DNA 的復制與合成在S期進行，在S期增殖旺盛的細胞活性相對較高。已有研究證實，欖香烯能夠通過誘導細胞凋亡抑制腫瘤細胞增殖，阻滯腫瘤細胞從S 期進入G2、M 期，以及細胞從G0、G1期進入S 期，從而降低細胞分裂增殖能力。欖香烯對白血病HL-60 細胞作用的研究顯示欖香烯能阻滯細胞進入S期，減少進入G2/M 期細胞數，誘導細胞凋亡［6］。在肺癌細胞作用方面，欖香烯能阻滯人肺癌A549 細胞從G0期至G1期轉換［7］。欖香烯對人骨髓瘤細胞RPMI-8226 增殖細胞生長具有抑制作用，G0/G1細胞比例顯著升高，S、G2/M 細胞比例降低［8］。同時亦有欖香烯通過阻滯細胞周期而減少細胞有絲分裂，抑制腫瘤生長的相關報道，如欖香烯可阻滯人肺癌NSCLC-H460 細胞、人黑色素瘤A375 細胞、人腦膠質瘤U251 細胞和U87MG 細胞、人卵巢癌A2780 細胞、人喉癌Hep-2 細胞從S 期進入G2/M期［9-11］。

2.2 調控基因表達水平，誘導細胞凋亡細胞凋亡是在基因調控下完成的自我消亡過程，欖香烯對細胞凋亡的調控可能存在多個調控點。研究發(fā)現(xiàn)，欖香烯誘導腫瘤凋亡的作用機制可能與癌癥基因Bcl-2 家族、survivin、c-myc、核基因-κB 表達降低，促凋亡p21、p27、p53、bax 等表達增強相關［12］。目前已有研究進一步證實，欖香烯在誘導白血病細胞株K562 和HL-60、神經腦膠質瘤細胞U251和C6、宮頸癌細胞HeLa、膀胱癌細胞BIU-87、乳腺癌細胞MCF-7、肝癌細胞株Hca-F25/CL-16A3、人黑色素瘤細胞株A375、肺癌細胞株A549和H460以及喉癌細胞株Hep-2 細胞凋亡的同時，可下調Bcl-2 基因表達水平，從而促進細胞凋亡［13-15］。劉劍等［16］研究證實，欖香烯對外周血淋巴細胞cyclinD1 加速下調，對p16 相對抑制。欖香烯可誘導小鼠黑色素瘤B16 細胞凋亡，作用機制是Bcl-2表達降低，抑癌基因p53表達增強。同時β-欖香烯能上調卵巢癌A2780 細胞中p21、p27、p53 蛋白表達，使細胞周期阻滯于G2期［17］。

2.3 抑制端粒酶活性端粒酶是一種核糖蛋白體酶，由RNA 和蛋白質組成，能利用自身RNA 為模板合成端粒DNA，加入到真核細胞染色體末端，從而維持染色體穩(wěn)定性。端粒酶的活化是直接導致腫瘤細胞無限制生長的關鍵因素。欖香烯能誘導宮頸癌HeLa 細胞凋亡過程中人端粒酶逆轉錄酶hTERT轉錄表達的抑制，降低端粒酶活性。趙曉曉等［18］研究表明欖香烯對人胃癌細胞株SGC-7901有較強的細胞毒作用，而且細胞分化程度越高端粒酶活性抑制率也越高。另有學者研究表明，欖香烯能抑制人白血病K562 細胞的端粒酶活性，且抑制作用呈濃度、時間依賴性，提示欖香烯可以作為一種端粒酶抑制劑誘導腫瘤細胞凋亡［19］。

2.4 細胞內Ca 離子穩(wěn)態(tài)失衡細胞內Ca2+水平相對穩(wěn)定是維持細胞正常運轉的基礎，細胞中Ca2+濃度持續(xù)升高也是誘發(fā)細胞凋亡的主要因素。欖香烯對人膀胱癌BIU-18 作用機制研究中，熒光標記檢測結果顯示欖香烯可促進BIU-18 細胞內Ca2+釋放，使細胞內Ca2+濃度升高，DNA 電泳和電鏡技術進一步觀察到凋亡細胞特征發(fā)生改變，提示欖香烯可通過調節(jié)細胞內Ca2+濃度誘導細胞凋亡［20］。同時欖香烯通過改變Ca2+濃度來誘導結腸癌LoVo 細胞［21］及肝癌HcaF 細胞［22］發(fā)生細胞凋亡也得到了進一步研究證實。

3 誘導腫瘤細胞分化

惡性腫瘤在體內外誘導劑作用下向正常細胞方向演變分化的現(xiàn)象稱為誘導分化。曲范杰等［23］在研究中發(fā)現(xiàn)，欖香烯具有誘導人胰腺癌細胞增殖分化的作用，同時抑制胰腺癌細胞生長，促進凋亡，且與劑量及時間呈正相關。另外，有研究發(fā)現(xiàn)欖香烯對肺腺癌細胞具有誘導分化作用。陳龍邦等［24］研究發(fā)現(xiàn)欖香烯對小鼠黑色素瘤B16 細胞有誘導分化作用，并從形態(tài)和功能上誘導B16 細胞分化。

4 抑制腫瘤細胞侵襲和遷移

腫瘤細胞的運動和黏附能力與瘤細胞浸潤和轉移密切相關，術后腫瘤細胞的復發(fā)、侵襲及轉移也是影響癌癥患者預后的關鍵因素。陳曉華等［25］研究證實，100 μg/mL 欖香烯作用于人食管鱗癌Eca-109細胞48 h后，與0 μg/mL的對照組相比能降低遷移細胞數，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），提示欖香烯可通過抑制腫瘤細胞遷移發(fā)揮抗腫瘤效應。毛雨秋［26］研究證實，欖香烯可有效降低肝癌HepG-2 細胞的黏附能力，并抑制其侵襲及遷移。細胞-基質黏附實驗結果顯示欖香烯濃度增加，HepG-2 細胞的黏附率降低（P＜0.05），Transwell小室遷移/侵襲實驗研究結果顯示，隨欖香烯濃度增加，HepG-2 細胞侵襲及遷移數量逐漸降低。在人乳腺癌細胞研究方面，Transwell 實驗和劃痕實驗結果顯示當β-欖香烯濃度達到10 μg/mL 時就能抑制高轉移性細胞株MDA-MB-231的侵襲和遷移能力［27］。

5 調節(jié)機體免疫功能

機體的免疫功能在抵御腫瘤過程中發(fā)揮重要作用。欖香烯通過增強腫瘤細胞的免疫原性，多途徑改善和提高機體免疫功能，從而達到控制和殺傷腫瘤細胞的目的。已有研究證實，欖香烯能提高體外荷瘤小鼠T 淋巴細胞轉化率，有效促進其生成，從而起到提高機體免疫力的作用［28］。細胞因子（TNF）可以直接殺傷腫瘤細胞，欖香烯在與J447A.1MΦ細胞共孵育24 h后，檢測細胞表面MHCⅠ、MHCⅡ、CD40、CD86 分子表達和細胞吞噬情況，結果表明欖香烯可激活T細胞，增強MΦ吞噬能力［29］。雷俊華等［30］報道欖香烯聯(lián)合化療治療晚期非小細胞肺癌，58 例晚期非小細胞肺癌患者隨機分成單純化療組（29例）和聯(lián)合用藥組（29 例），結果顯示對外周血CD4+、CD4+/CD8+及NK 細胞水平較單純化療升高明顯（P＜0.05），CD8+較單純化療下降明顯（P＜0.05）。

同時在比較順鉑和欖香烯腹腔灌注治療包括卵巢癌、消化道癌、肝癌等多種癌癥引起的惡性腹水臨床療效中，欖香烯有效率為85.00%，順鉑有效率為70.21%。經過欖香烯治療后，患者外周血中CD4 細胞增加、CD4/CD8 比值增大，提示欖香烯在調節(jié)機體免疫功能方面有一定作用［31］。

6 抗血管生成

新的血管生成為腫瘤發(fā)生、發(fā)展、侵襲及轉移起到了關鍵作用。血管不僅能為腫瘤提供營養(yǎng)和氧氣，也是腫瘤細胞進入人體系統(tǒng)循環(huán)和轉移的主要路徑［32］。因此，尋求一種手段或方法來抑制血管生成，阻斷腫瘤生長所需營養(yǎng)供應，達到抑制其持續(xù)生長和擴散目的已成為目前研究的熱點。有研究表明，欖香烯可以抑制兔角膜血管生成模型中腫瘤新生血管生長［33］。體外培養(yǎng)人臍脈內皮細胞ECV-304，欖香烯對其進行干預，四唑鹽比色法檢測欖香烯抑制細胞增殖的作用，結果顯示ECV-304 細胞存活率降低［34］。欖香烯也可以通過下調血管相關因子抑制腫瘤血管新生，免疫組化法檢測經不同濃度處理的體外培養(yǎng)人涎腺腺樣囊腺癌SACC-83細胞株，結果顯示細胞內的血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)表達下降，提示欖香烯抑制新生血管形成的機制是下調人涎腺腺樣囊腺癌SACC-83 細胞內VEGF 蛋白表達［35］。另有研究證實，欖香烯對人肺腺癌細胞SPC-A-1 中VEGF 及VEGF-3 蛋白水平起下調作用［36］。有學者發(fā)現(xiàn)胃癌干細胞中β-欖香烯能通過調控其靶基因Notch-1 從而抑制腫瘤的血管新生［37］。

7 逆轉腫瘤細胞多藥耐藥

癌癥細胞多藥耐藥的形成是腫瘤細胞免受藥物攻擊的最有效防御機制，同時化療藥物的耐受性也是導致臨床化療失敗的主要因素［38］。因此，逆轉腫瘤細胞耐藥是提高患者臨床治愈和控制率的有效手段。LI 等［39］研究發(fā)現(xiàn)，鉑化合物與欖香烯聯(lián)合應用于膀胱癌細胞中，欖香烯能增大鉑化合物誘導的胱門蛋白酶活性，包括Caspase-3、7、8，9、10，提示欖香烯可通過該信號通路增加鉑化合物的細胞毒性，逆轉耐藥。ZHANG 等［40］研究發(fā)現(xiàn)，10 μg/mL欖香烯可以重塑已經對他莫昔芬耐藥的乳腺癌細胞敏感性，通過逆轉錄PCR 檢測發(fā)現(xiàn)欖香烯上調了編碼ER的信使核糖核酸mRNA水平，從而達到逆轉他莫昔芬耐藥的目的。ZHANG 等［41］發(fā)現(xiàn)耐阿霉素的乳腺癌細胞經過欖香烯的作用后，其細胞膜上的P-gp 蛋白明顯降低。曾暉等［42］采用細胞培養(yǎng)及動物實驗方法，分別從體內外研究欖香烯逆轉肺癌化療耐藥的作用。結果顯示與單獨應用欖香烯、多柔比星相比較，欖香烯與多柔比星組聯(lián)合應用能顯著縮小腫瘤體積（P＜0.01），提示通過逆轉耐藥使多柔比星的細胞毒性增強，進一步提高抑瘤作用。韋巧玲等［43］進一步研究證實，欖香烯逆轉肺癌化療耐藥作用機制是通過抑制P21基因、蛋白表達，而與CDK8-P21通路無關。

8 放化療增敏作用

放化療增敏劑具有增強抗腫瘤療效，減少放化療毒副作用的雙重作用［44］。欖香烯在惡性腦膠質瘤細胞研究中發(fā)現(xiàn)，通過降低細胞外調節(jié)蛋白激酶ERK1/2 的磷酸化水平，降低Bcl-2 基因的表達，引起替莫唑胺增敏作用［45-47］。ZHU等［48］通過進一步實驗證實，欖香烯抑制ERK1/2-Bcl-2 信號通路的機制與增高神經膠質成熟因子密切相關。JIANG等［49］報道欖香烯對人肺癌A549細胞有明顯放射增敏作用，其可能的機制是上調腫瘤細胞P53和下調Bcl-2表達。

9 結語

以β-欖香烯、γ-欖香烯、δ-欖香烯為主要成分的欖香烯乳注射液和口服乳是我國自主開發(fā)研制的抗腫瘤植物化療藥物，在多種實體瘤的治療中臨床療效顯著。同時在對欖香烯治療惡性腫瘤安全與有效性評價中，進一步證實欖香烯不同于傳統(tǒng)細胞毒性化療藥物，在發(fā)揮直接抗腫瘤作用的同時，還具有增強機體免疫力，逆轉耐藥，與放化療藥物協(xié)同增效等作用。安全性評價結果亦表明，欖香烯毒副作用小，無骨髓抑制反應，不引起明顯心、肝、腎功能損害等。欖香烯乳注射液通過的系統(tǒng)評價使其成為國內首個采用循證醫(yī)學評價證實安全有效分子量最小的靶向抗腫瘤植物藥。因此，欖香烯乳注射液在抗腫瘤藥物領域應用方面前景廣闊。