天然藥物抗腫瘤作用機(jī)制研究

房 淼 ，王德剛，劉培慶

（1. 中山大學(xué) 藥學(xué)院，廣東 廣州 510006；2. 珠海聯(lián)邦制藥股份有限公司，廣東 珠海 528467）

惡性腫瘤是危害人類生命健康的一種常見疾病，全世界惡性腫瘤發(fā)病率及死亡率一直呈上升趨勢(shì)。目前，對(duì)于惡性腫瘤的治療方法主要包括手術(shù)、放療及化療等，其中化療主要以合成藥物為主。化療藥對(duì)于腫瘤的抑制效果值得肯定，也是對(duì)惡性腫瘤較為有效而又普遍使用的治療方法之一，但其毒副作用廣泛而嚴(yán)重，且存在耐藥問題。此外，化療藥對(duì)腫瘤細(xì)胞與正常細(xì)胞的選擇性較差，在殺滅或抑制腫瘤細(xì)胞的同時(shí)也能損傷正常細(xì)胞的生長(zhǎng)，且會(huì)對(duì)心、肝、腎及神經(jīng)系統(tǒng)功能產(chǎn)生直接的影響， 對(duì)人體產(chǎn)生一定的毒性。因此，尋找低毒高效的抗腫瘤藥物在腫瘤治療中顯得十分必要。來源于天然植物的抗腫瘤藥物因其低毒高效而表現(xiàn)出了獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和廣闊的應(yīng)用前景。

目前已批準(zhǔn)上市的抗腫瘤藥物中，超過60 %為天然藥物或以天然產(chǎn)物為先導(dǎo)化合物的合成和半合成衍生物，因此從天然植物中尋找新的具有抗腫瘤活性的藥物可能為惡性腫瘤患者帶來新的希望[1]。我國(guó)有豐富的藥用動(dòng)、植物資源，如何發(fā)揮我國(guó)傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)的優(yōu)勢(shì)，篩選具有抗腫瘤功效的天然藥物己逐漸受到醫(yī)學(xué)界的重視。本文就近年天然藥物在抗腫瘤方面的作用機(jī)制研究進(jìn)行綜述，旨在為天然藥物來源的抗腫瘤藥物的研究與開發(fā)奠定一定基礎(chǔ)。

1 免疫增強(qiáng)作用

腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)移與機(jī)體免疫功能密切相關(guān)，大部分腫瘤患者，尤其是中晚期腫瘤患者普遍出現(xiàn)免疫功能低下等問題。機(jī)體的免疫系統(tǒng)包括特異性免疫和非特異性免疫。特異性免疫主要由T淋巴細(xì)胞參與的細(xì)胞免疫及B淋巴細(xì)胞參與的體液免疫，非特異性免疫主要由自然殺傷細(xì)胞（natural killer cell，NK）和巨噬細(xì)胞構(gòu)成。NK是機(jī)體重要的免疫細(xì)胞，不僅能直接殺傷腫瘤細(xì)胞維持機(jī)體正常免疫及內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，且在機(jī)體防御及腫瘤監(jiān)視過程中起重要作用。巨噬細(xì)胞通過釋放細(xì)胞因子發(fā)揮抗腫瘤效應(yīng)及免疫調(diào)節(jié)作用[2]。免疫療法作為目前腫瘤治療常用的方法之一，其作用機(jī)制主要是通過給予機(jī)體內(nèi)外刺激方式激發(fā)機(jī)體免疫功能，調(diào)動(dòng)自身免疫防御、應(yīng)答系統(tǒng)來殺滅或抑制腫瘤細(xì)胞，最終達(dá)到治療腫瘤的目的。

20世紀(jì)50年代發(fā)現(xiàn)真菌多糖具有抗癌作用。靈芝多糖是靈芝主要活性成分之一，由于其具有免疫調(diào)節(jié)及抗腫瘤活性被人們廣泛關(guān)注。Wang等[3]研究表明，靈芝多糖通過提高血清白介素2（IL-2）、腫瘤壞死因子α（TNF-α）和干擾素γ（INF-γ）的濃度，增強(qiáng)NK細(xì)胞和T細(xì)胞的細(xì)胞毒活性，促進(jìn)樹突狀細(xì)胞的功能成熟，調(diào)節(jié)宿主的免疫應(yīng)答，從而抑制荷瘤大鼠體內(nèi)膠質(zhì)瘤的生長(zhǎng)，并延長(zhǎng)大鼠存活時(shí)間。枸杞多糖是枸杞子的主要生物活性成分之一，史翠珍等[4]灌胃給予胃癌模型大鼠不同濃度的枸杞多糖，分析給藥前后荷瘤大鼠免疫功能變化。結(jié)果表明與正常對(duì)照組相比，模型組大鼠外周血中CD4+CD25+T細(xì)胞比例上升、促炎性因子TNF-α表達(dá)上升、抗炎性因子IL-2表達(dá)降低，提示胃癌模型大鼠存在免疫抑制。枸杞多糖灌胃治療能明顯提高CD4+CD25+T細(xì)胞比例，降低TNF-α表達(dá)水平、升高IL-2表達(dá)水平，增加胸腺指數(shù)，提示枸杞多糖能改善胃癌大鼠免疫抑制，發(fā)揮抗腫瘤作用。Zhang等[5]從瑪卡的根部分離出MC-1多糖，研究表明MC-1能增強(qiáng)巨噬細(xì)胞RAW264.7吞噬能力，提高細(xì)胞中NO、TNF-α和IL-6的表達(dá)水平，提示瑪卡MC-1多糖具有免疫調(diào)節(jié)作用及抗腫瘤活性[6]。

2 抑制腫瘤細(xì)胞增殖

無限增殖是腫瘤的一個(gè)重要特征，腫瘤細(xì)胞無限增殖主要是調(diào)控細(xì)胞存活的基因出現(xiàn)異常、細(xì)胞周期紊亂所致。細(xì)胞周期分為靜止期（G0），DNA合成前期（G1），DNA合成期（S），有絲分裂前期（G2）和有絲分裂期（M），某些藥物可直接抑制腫瘤細(xì)胞增殖或通過抑制細(xì)胞周期使細(xì)胞進(jìn)入靜止?fàn)顟B(tài)，從而發(fā)揮抗腫瘤作用。

柴胡皂苷是中藥柴胡抗腫瘤等作用的主要成分之一。劉志華等[7]研究表明柴胡皂苷D能抑制宮頸癌Hela細(xì)胞的增殖，顯著增加宮頸癌細(xì)胞的凋亡比例，不同濃度柴胡皂苷給藥干預(yù)后，S期細(xì)胞比例降低，G1期細(xì)胞比例增加，細(xì)胞周期停滯在G1期。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，柴胡皂苷能通過抑制細(xì)胞周期蛋白cyclin D和cyclin E，從而抑制宮頸癌細(xì)胞Hela增值，促進(jìn)細(xì)胞凋亡。劉勇華等[8]研究表明從中藥苦參中提取出的氧化苦參堿對(duì)胃癌細(xì)胞SGC-7901增殖有顯著的抑制作用，且對(duì)SGC-7901細(xì)胞增殖抑制率隨藥物濃度和培養(yǎng)時(shí)間的增加而增加。龍葵堿是從中藥龍葵中分離得到的生物堿類天然產(chǎn)物，屬于甾族生物堿苷類化合物。趙逸斌等[9]應(yīng)用MTT法檢測(cè)龍葵堿對(duì)結(jié)腸癌細(xì)胞株SW480的作用，結(jié)果表明與對(duì)照組比較，不同濃度龍葵堿對(duì)SW480細(xì)胞生長(zhǎng)均有抑制作用，且作用具有時(shí)間-劑量依賴性。

3 誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞分化

誘導(dǎo)分化治療主要是利用藥物誘導(dǎo)機(jī)體內(nèi)腫瘤細(xì)胞向正常細(xì)胞轉(zhuǎn)化，其優(yōu)勢(shì)是對(duì)正常細(xì)胞無損傷，無骨髓抑制等副作用。紫草素是紫草中重要的活性物質(zhì)，研究表明其對(duì)多種腫瘤細(xì)胞顯示出顯著的抗腫瘤活性[10]。研究表明紫草素能調(diào)控細(xì)胞內(nèi)氧化應(yīng)激反應(yīng)，增強(qiáng)人急性髓系白血病U937細(xì)胞分化基因CD11b和CD14 mRNA的表達(dá)，誘導(dǎo)U937細(xì)胞向成熟單核-巨噬細(xì)胞方向分化[11]。潘燕燕[12]研究表明雷公藤內(nèi)酯酮能顯著抑制白血病細(xì)胞HL60和U937的生長(zhǎng)，引起細(xì)胞體積增大，抑制細(xì)胞核分裂及細(xì)胞出現(xiàn)老化等形態(tài)學(xué)改變。此外，雷公藤內(nèi)酯酮能激活白血病細(xì)胞中老化關(guān)鍵基因TERT的表達(dá)，誘導(dǎo)細(xì)胞老化并發(fā)生凋亡，發(fā)揮抗腫瘤作用。

4 抑制腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移和侵襲

腫瘤細(xì)胞能經(jīng)血液、淋巴和體腔遷移到其他部位，進(jìn)而發(fā)展和擴(kuò)散。破壞細(xì)胞外基質(zhì)（extracellular matrix，ECM）屏障和上皮細(xì)胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）是腫瘤的侵襲與轉(zhuǎn)移過程中的兩個(gè)重要途徑。ECM 由基底膜和細(xì)胞間基質(zhì)組成，基質(zhì)金屬蛋白酶（MMP）能降解ECM中各種蛋白成分，破壞防御腫瘤細(xì)胞侵襲的重要組織屏障，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞侵襲與轉(zhuǎn)移。EMT主要的特征表現(xiàn)為上皮型標(biāo)志物如E-黏蛋白（E-cadherin）的缺失或下調(diào)，腫瘤細(xì)胞易脫離原發(fā)灶形成游離細(xì)胞，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞原位浸潤(rùn)性及遷移游走。間質(zhì)型標(biāo)志物如神經(jīng)-鈣黏蛋白（N-cadherin）的上調(diào)，能介導(dǎo)腫瘤細(xì)胞由上皮向間葉轉(zhuǎn)化并促進(jìn)血管增生，提高腫瘤細(xì)胞的侵襲能力[13-15]。

劉琦等[16]研究表明山慈姑-蜂房藥對(duì)能明顯抑制人乳腺癌MDA-MB-231細(xì)胞侵襲能力，其分子機(jī)制可能與下調(diào)細(xì)胞MMP-9 mRNA表達(dá)，上調(diào)基質(zhì)金屬蛋白酶組織抑制劑1（TIMP-1）mRNA表達(dá)，降低MMP-9 mRNA/TIMP-1 mRNA比值，抑制細(xì)胞對(duì)ECM及基底膜的降解，降低腫瘤細(xì)胞的侵襲能力相關(guān)。龍葵堿主要來源于茄科植物馬鈴薯的塊莖及龍葵的全草。郭玲等[17]研究發(fā)現(xiàn)龍葵堿能抑制膠質(zhì)瘤U251細(xì)胞的侵襲與遷移，劃痕實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明不同濃度的龍葵堿作用于膠質(zhì)瘤U251細(xì)胞48 h后，細(xì)胞遷移能力明顯減弱，且隨藥物濃度的升高其抑制能力增強(qiáng)。Transwell實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與對(duì)照組相比，龍葵堿給藥組U251細(xì)胞遷移及侵襲數(shù)量明顯減少，提示龍葵堿能夠抑制U251細(xì)胞遷移和侵襲，該抑制作用呈濃度依賴性。人參皂苷CK是天然二醇型人參皂苷在人腸道細(xì)菌作用下的主要降解產(chǎn)物。彭文婷等[18]研究表明人參皂苷CK能明顯抑制肝癌細(xì)胞HepG2的活力，遷移及侵襲并影響EMT相關(guān)標(biāo)志蛋白的表達(dá)即升高E-cadherin表達(dá)、降低N-cadherin表達(dá)，從而負(fù)性調(diào)節(jié)HepG2細(xì)胞的EMT進(jìn)程。此外不同濃度的人參皂苷CK能抑制細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶（ERK）和蛋白激酶B（Akt）磷酸化，提示其抑制肝癌細(xì)胞的遷移和侵襲的能力與ERK和Akt信號(hào)通路相關(guān)。

5 誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡

細(xì)胞凋亡是指細(xì)胞在基因調(diào)控下進(jìn)行的自主性、有序性死亡，是維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定的重要機(jī)制。細(xì)胞凋亡不同于細(xì)胞壞死，前者是一個(gè)主動(dòng)過程，后者是被動(dòng)的過程。不同細(xì)胞內(nèi)的基因直接控制著細(xì)胞凋亡的發(fā)生和發(fā)展，此外，外界因素通過細(xì)胞傳導(dǎo)作用也可對(duì)細(xì)胞的相關(guān)基因表達(dá)及活化產(chǎn)生影響，間接調(diào)控細(xì)胞凋亡。腫瘤細(xì)胞的凋亡與凋亡誘導(dǎo)基因和凋亡抑制基因等存在著直接關(guān)系。凋亡誘導(dǎo)基因主要包括腫瘤抑制基因p53和B淋巴細(xì)胞瘤2相關(guān)X蛋白（Bax）等；凋亡抑制基因主要包括B淋巴細(xì)胞瘤2（Bcl-2）基因和B淋巴細(xì)胞瘤2基因相關(guān)啟動(dòng)子（Bad）等，細(xì)胞能否正常凋亡與促凋亡基因和抗凋亡基因表達(dá)的強(qiáng)弱相關(guān)。

白英為茄科植物，具有清熱利濕、解毒消腫、抗癌等功效。遇常紅等[19]研究表明不同濃度的白英乙醇提取物能誘導(dǎo)消化系腫瘤人肝癌細(xì)胞SMMC-7721和胃癌細(xì)胞SGC-7901凋亡，其可能作用機(jī)制與調(diào)控凋亡抑制因子survivin、半胱氨酸蛋白水解酶（caspase）-3/7表達(dá)相關(guān)。通過內(nèi)源性途徑調(diào)控survivin表達(dá)，啟動(dòng)細(xì)胞凋亡的級(jí)聯(lián)反應(yīng)，導(dǎo)致癌細(xì)胞凋亡。王玉賢等[20]研究表明冬蟲夏草蛋白提取物對(duì)人肺癌細(xì)胞A549增殖有顯著抑制效應(yīng)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)冬蟲夏草蛋白提取物通過上調(diào)促凋亡基因Bax表達(dá)，降低抗凋亡基因Bcl-2表達(dá)，降低Bcl-2/Bax比值，促進(jìn)細(xì)胞進(jìn)入凋亡狀態(tài)，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡。中藥積雪草具有抗腫瘤、抗氧化及消除自由基等作用。潘金麗[21]研究發(fā)現(xiàn)積雪草通過上調(diào)Bax表達(dá)，下調(diào)Bcl-2表達(dá)，誘導(dǎo)卵巢癌A2780細(xì)胞凋亡，對(duì)A2780細(xì)胞的生長(zhǎng)有較好的抑制作用。一葉荻堿是大戟科葉底珠屬植物一葉荻主要生物堿之一。研究表明右旋葉荻堿能上調(diào)Bax和p53蛋白表達(dá)，下調(diào)Bcl-2、哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）和核糖體蛋白S6激酶（p70S6K）基因和蛋白表達(dá)，抑制乳腺癌細(xì)胞MCF-7生長(zhǎng)，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，發(fā)揮抗腫瘤作用[22]。中藥夏枯草具有清火，明目，散結(jié)，消腫的功效。Hwang等[23]發(fā)現(xiàn)夏枯草醇提物具有誘導(dǎo)人肝癌細(xì)胞HepG2、人結(jié)腸癌細(xì)胞HT29、A549、人胃癌細(xì)胞MKN45和人宮頸癌細(xì)胞HeLa凋亡作用，并能顯著增加p-53、Bax和凋亡相關(guān)因子（Fas）重組蛋白的表達(dá)。

6 抗腫瘤血管生成

血管生成（angiogenesis）是指在原有微血管的基礎(chǔ)上生成新的毛細(xì)血管。正常成熟組織的血管系統(tǒng)可以認(rèn)為是靜止的，內(nèi)皮細(xì)胞的更新也極為緩慢。而腫瘤血管生成時(shí)，內(nèi)皮細(xì)胞在短暫時(shí)間內(nèi)即可完成增殖更新。血管是保證腫瘤細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)的關(guān)鍵，腫瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移過程離不開血管的生成，抑制腫瘤內(nèi)血管的生成，腫瘤的生長(zhǎng)過程就會(huì)受到明顯限制，甚至凋亡或壞死[24]。血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（VEGF）是由內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生的一種血管生成因子，能促進(jìn)腫瘤的生長(zhǎng)。因此抑制VEGF基因的表達(dá)成為治療腫瘤的一種重要途徑。

從中藥斑蝥主要抗癌成分斑蝥素經(jīng)脫甲基得到的去甲斑蝥素，能抑制多種癌細(xì)胞系增殖，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。研究表明去甲斑蝥素抑制結(jié)腸癌細(xì)胞LoVo的生長(zhǎng)和血管生成，主要作用機(jī)制與抑制VEGF和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子受體2（VEGFR-2）相關(guān)[25]。蛇床子素是中藥蛇床子的主要有效成分。蘇立平等[26]發(fā)現(xiàn)蛇床子素通過降低肝癌血管內(nèi)皮細(xì)胞VEGF的表達(dá)，影響腫瘤微血管生成，降低腫瘤微血管密度，減小微血管直徑，對(duì)小鼠腫瘤生長(zhǎng)有一定的抑制作用。羥基紅花黃色素A（HSYA）是一種從中藥紅花中提取的黃酮類化合物，具有抗腫瘤活性。Yang等[27]研究表明HSYA可通過抑制VEGFA、堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子和VEGFR-1的分泌而顯著抑制腫瘤生長(zhǎng)。

7 逆轉(zhuǎn)腫瘤細(xì)胞多藥耐藥性

多藥耐藥（multidrug resistance，MDR）是指腫瘤細(xì)胞在對(duì)一種抗癌藥物出現(xiàn)耐藥性的同時(shí)，對(duì)其他作用機(jī)理、結(jié)構(gòu)與靶點(diǎn)和均不相同的抗癌藥物也能產(chǎn)生一定的耐藥性，多藥耐藥性是導(dǎo)致抗腫瘤化療失敗的重要原因之一。多藥耐藥的發(fā)生與多種因素相關(guān)，如多藥耐藥相關(guān)蛋白（MRP）、乳腺癌耐藥蛋白（BCRP）、肺耐藥蛋白（LRP）表達(dá)增加，谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶（GST）活性增強(qiáng)，DNA拓樸酶活性改變、鈣離子濃度的改變和多藥耐藥基因MDR1及其編碼的p-糖蛋白（P-gp）介導(dǎo)的耐藥等。逆轉(zhuǎn)腫瘤細(xì)胞的多藥耐藥性已經(jīng)成為提高腫瘤治療效果的關(guān)鍵問題之一。

姜黃素來源于姜科植物中藥姜黃的地下根莖，含兩種不飽和酮，為二酮類化合物，具有抗炎、抗氧化、抗病毒、抗感染、抗腫瘤、抗凝、抗肝纖維化、抗動(dòng)脈粥樣硬化等藥理活性[28]。Shah等[29]發(fā)現(xiàn)用姜黃素（20 μmol/L）對(duì)原發(fā)性白血病細(xì)胞干預(yù)24 h，BCRP、LRP、MDRl基因表達(dá)分別降低27.97 %，31.30 %，35.75 %。Prasad等[30]用姜黃素干預(yù)結(jié)腸癌細(xì)胞caco-2后，P-gp的表達(dá)較空白對(duì)照組大幅降低。Liu等[31]研究表明20（S）-人參皂苷Rg3（RG3）能增加化療藥物順鉑在耐藥肺癌細(xì)胞A549中的細(xì)胞毒性，調(diào)節(jié)A549細(xì)胞耐藥性，恢復(fù)肺癌細(xì)胞對(duì)順鉑化療的敏感性。進(jìn)一步通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)對(duì)小鼠腫瘤組織中MDR介導(dǎo)蛋白進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果表明RG3能降低P-gp、MRP1和LRP1的表達(dá)，有效逆轉(zhuǎn)肺癌的多藥耐藥作用，協(xié)同順鉑發(fā)揮抗腫瘤作用。

8 抑制端粒酶活性

端粒酶是一種負(fù)責(zé)延長(zhǎng)端粒的核蛋白逆轉(zhuǎn)錄酶，包括端粒酶RNA、端粒酶相關(guān)蛋白和端粒酶催化亞基3個(gè)主要部分，能維持細(xì)胞染色體的穩(wěn)定性及細(xì)胞活性。在正常細(xì)胞和組織中，端粒酶的活性被抑制，均無端粒酶活性存在，而在惡性腫瘤細(xì)胞中其陽性率可達(dá)84 %～95 %，因此抑制端粒酶活性已成為中藥抗癌的一個(gè)新靶點(diǎn)。

從中藥蟾酥中提取出的蟾蜍靈具有抗癌、強(qiáng)心、鎮(zhèn)痛等多種藥理作用。張瀅等[32]研究表明蟾蜍靈能抑制膠質(zhì)瘤細(xì)胞系細(xì)胞及人原代膠質(zhì)瘤細(xì)胞增殖，誘導(dǎo)人腦膠質(zhì)瘤細(xì)胞死亡，抑制人端粒酶催化亞單位hTERT蛋白的表達(dá)來降低端粒酶活性，發(fā)揮其抗腫瘤作用。此外，張潔等[33]應(yīng)用不同濃度白藜蘆醇對(duì)鼻咽癌CNE-2細(xì)胞進(jìn)行干預(yù)，結(jié)果表明，與對(duì)照組相比，給藥組中CNE-2細(xì)胞端粒酶活性明顯降低，隨著藥物濃度升高，腫瘤細(xì)胞內(nèi)端粒酶活性依次下降，呈濃度相關(guān)性，提示白藜蘆醇能抑制CNE-2細(xì)胞增殖，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。

9 展望

天然藥物由于具有多靶點(diǎn)、效率高、毒副作用小、不易產(chǎn)生耐藥性等優(yōu)點(diǎn)，能通過多種途徑直接作用于腫瘤自身或通過提高機(jī)體免疫能力達(dá)到預(yù)防和治療腫瘤的目的。我國(guó)是天然藥物的大國(guó)，隨著對(duì)天然藥物抗腫瘤機(jī)制的認(rèn)識(shí)和研究不斷深入，更好更準(zhǔn)確地應(yīng)用優(yōu)勢(shì)資源，促進(jìn)天然藥物的開發(fā)，具有廣闊的發(fā)展前景，可為更多的腫瘤患者帶來福音。