木犀草素抗消化系統(tǒng)腫瘤作用的研究進(jìn)展

李沖慧

（河南省中醫(yī)院，河南 鄭州 450000）

1 概述

木犀草素存在于菊花、金銀花、白毛夏枯草、黃芩屬、紫蘇屬等多種植物之中，是具有多種生物活性的天然黃酮類化合物，在各種植物主要以糖基化形式存在，其功能主要體現(xiàn)在消炎、抗菌、抗病毒、抗腫瘤、抗纖維化、保護(hù)血管及神經(jīng)、保護(hù)心臟和肝臟等臟器、改善認(rèn)知等方面[1,2]。另有體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)，木犀草素對(duì)于肝癌、結(jié)直腸癌、胃癌等腫瘤細(xì)胞的增殖具有明顯的抑制作用，同時(shí)可以對(duì)實(shí)體腫瘤中的血管生成產(chǎn)生抑制效果。還有研究發(fā)現(xiàn)，胃癌細(xì)胞系在木犀草素的作用下，對(duì)化學(xué)、放射物質(zhì)的敏感性得到提升。

分析木犀草素的抗腫瘤功效作用機(jī)制，主要如下：發(fā)生癌變期間，木犀草素能夠?qū)っ高M(jìn)行抑制，對(duì)細(xì)胞周期進(jìn)行調(diào)節(jié)，并可以誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，讓轉(zhuǎn)錄因子得以減少，以此對(duì)癌變進(jìn)程產(chǎn)生阻礙作用，其抗腫瘤活性主要與誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡這一作用機(jī)制（調(diào)節(jié)脂質(zhì)過氧化、損傷DNA、對(duì)具有促進(jìn)癌細(xì)胞增殖作用的蛋白激酶進(jìn)行抑制）有關(guān)[3]。研究顯示，木犀草素能夠誘導(dǎo)多種癌細(xì)胞系（如前列腺癌、胃癌、黑色素瘤）在G1細(xì)胞周期產(chǎn)生阻滯作用，該作用機(jī)制和抑制結(jié)直腸癌HT-29細(xì)胞和黑色素瘤OCM-1細(xì)胞中的細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶2（CDK2）活性存在相關(guān)性[4]。

2 氧化還原調(diào)節(jié)活性

2.1 抗氧化活性

黃酮類化合物中的大多數(shù)都具有較好的抗氧化活性，而活性氧（ROS）為一種強(qiáng)氧化劑，主要特征是半衰期較短、反應(yīng)性很強(qiáng)，常見的如過氧化氫（H2O2）、超氧化物(O2??)、羥基自由基(?OH)。若ROS過量，可以導(dǎo)致氧化應(yīng)激反應(yīng)，進(jìn)而對(duì)具有促進(jìn)腫瘤形成、造成神經(jīng)退行性病變、損害心血管等作用的脂質(zhì)、DNA、蛋白質(zhì)產(chǎn)生明顯的損傷效果，而木犀草素經(jīng)研究證實(shí)具有以上作用機(jī)制[5]。

對(duì)木犀草素發(fā)揮抗氧化作用的機(jī)制進(jìn)行分析，主要如下：（1）利用自身氧化作用，可以作為ROS清除劑[6]。（2）對(duì)發(fā)揮氧化作用的氧化鎂起到有效抑制的作用，如使黃嘌呤氧化酶活性得以降低，進(jìn)而對(duì)O2??的形成進(jìn)行抑制。（3）能夠使內(nèi)源性抗氧化劑的抗氧化作用得以增強(qiáng)，如超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）、谷胱甘肽還原酶（GR）、谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶（GST）等[7]，讓它們產(chǎn)生更強(qiáng)的抗氧化性。（4）直接對(duì)催化細(xì)胞組分氧化酶進(jìn)行抑制。

2.2 促氧化活性

在諸多研究中，證實(shí)了木犀草素等黃酮類化合物能夠通過抗氧化活性作用，使細(xì)胞得到保護(hù)，但是也有研究發(fā)現(xiàn)，其同時(shí)還具有親氧化性[8]，通過分析，認(rèn)為這可能與其過渡金屬催化自氧化產(chǎn)生超氧陰離子的能力有關(guān)[9]。但是，在一些其他研究報(bào)告中，認(rèn)為在過氧化物酶的代謝作用下，類黃酮苯酚環(huán)會(huì)形成具有較強(qiáng)反應(yīng)活性的促氧化劑苯氧基自由基，以滿足煙酰胺腺嘌呤氫（NADH）、氧化谷胱甘肽（GSH）的氧活性需求，同時(shí)可以攝入很多氧，并形成大量ROS[10]。當(dāng)前已有研究證實(shí)，木犀草素能夠?qū)ξ崔D(zhuǎn)化細(xì)胞、癌細(xì)胞中ROS起到誘導(dǎo)作用[11]。另有研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)于H2O2、黃嘌呤/黃嘌呤氧化酶通過誘導(dǎo)作用促使細(xì)胞中產(chǎn)生較多ROS，或是造成氧化損傷的情況，木犀草素的使用能夠讓以上情況減弱。這一研究結(jié)果提示，木犀草素可以促使Bad在Ser112的磷酸化得到增強(qiáng)，讓H2O2對(duì)caspase 3的激活作用得以減弱。這說明，對(duì)ROS、凋亡細(xì)胞死亡進(jìn)行抑制，可以更好地保護(hù)神經(jīng)。因此在氧化應(yīng)激反應(yīng)作用下導(dǎo)致的一些神經(jīng)退行性病變，木犀草素可以起到一定程度的干預(yù)效果[12]。

由以上分析可知，黃酮類化合物可以是抗氧化劑，也可以作為促氧化劑，具體起到怎樣的作用，還取決于當(dāng)時(shí)的微環(huán)境、濃度依賴性[13]。對(duì)木犀草素的氧化還原活性進(jìn)行分析，認(rèn)為細(xì)胞微環(huán)境會(huì)對(duì)其作用機(jī)制產(chǎn)生重要影響。如細(xì)胞中的銅離子、釩離子、鎘離子，會(huì)影響木犀草素的抗氧化活性，而鐵離子濃度發(fā)生變化時(shí)，木犀草素的氧化還原調(diào)節(jié)活性也會(huì)受到明顯影響，木犀草素在＜50μm的低鐵離子濃度微環(huán)境可以作為抗氧化劑，而在＞100μm高鐵濃度微環(huán)境中具有促氧化作用。

對(duì)致癌機(jī)制進(jìn)行分析，認(rèn)為氧化應(yīng)激反應(yīng)在癌變過程中發(fā)揮明顯作用。木犀草素通過發(fā)揮抗氧化活性，對(duì)細(xì)胞進(jìn)行保護(hù)，使其免于氧化應(yīng)激反應(yīng)的侵害，能夠預(yù)防癌變的發(fā)生發(fā)展。另外，在促氧化活性作用方面，木犀草素能夠?qū)?xì)胞中的DNA、RNA、蛋白質(zhì)造成直接性損傷，從而發(fā)揮胃癌細(xì)胞凋亡的誘導(dǎo)作用。由于當(dāng)前的研究成果有限，對(duì)于木犀草素在腫瘤發(fā)展各階段到底發(fā)揮抗氧化還是促氧化作用還不十分明確，需要在今后作為研究重點(diǎn)。

3 抗腫瘤細(xì)胞活性

3.1 預(yù)防致癌物代謝活化

過往研究發(fā)現(xiàn)，木犀草素對(duì)CYP1B1、CYP1A 2、CYP1A 1等人類細(xì)胞色素P450（CYP）1家族酶具有明顯的抑制作用，通過這種機(jī)制，能夠讓活性誘變劑分泌量減少，可以防止致癌物受到多種因素影響而被激活。這一研究發(fā)現(xiàn)提示，可以將木犀草素作為預(yù)防惡性腫瘤的重要物質(zhì)[14]。

3.2 抑制腫瘤細(xì)胞增殖

黃酮類化合物的使用，能夠促使細(xì)胞周期進(jìn)入到停滯狀態(tài)，進(jìn)而對(duì)多種癌細(xì)胞增殖產(chǎn)生明顯的抑制作用[15]。有研究發(fā)現(xiàn)，在正常肝細(xì)胞HL7702中，木犀草素幾乎不發(fā)揮作用，而在肝癌細(xì)胞SMMC-7721和BEL-7402細(xì)胞中，木犀草素會(huì)影響細(xì)胞增殖。分析這種機(jī)制，可能是進(jìn)行G1/S期細(xì)胞周期阻滯，促Bax水平提升，同時(shí)使抗凋亡蛋白Bcl-2水平降低，Bax/Bcl-2比值得以增加，casp ase-3酶被充分激活，與此同時(shí)，線粒體膜電位發(fā)生下降，從而促使腫瘤細(xì)胞凋亡[16]。除以上機(jī)制外，黃酮類化合物還可以結(jié)合并抑制DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶I和II——修復(fù)受損DNA所必需的酶，并直接插入底物DNA，導(dǎo)致DNA雙鏈斷裂[17]。

3.3 通過誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡使轉(zhuǎn)化細(xì)胞被消除

正常狀態(tài)下的細(xì)胞凋亡可以使機(jī)體內(nèi)環(huán)境保持穩(wěn)定，但是當(dāng)自主、有序的細(xì)胞凋亡狀態(tài)被打破，出現(xiàn)不受正常程序控制的不斷增殖的突變細(xì)胞，則會(huì)對(duì)腫瘤發(fā)生產(chǎn)生促進(jìn)作用。木犀草素可以通過對(duì)腫瘤細(xì)胞的凋亡進(jìn)行誘導(dǎo)，讓腫瘤細(xì)胞能夠被有效殺滅。目前研究證實(shí)，木犀草素在殺死癌細(xì)胞的作用中，對(duì)表皮癌、肝癌、前列腺癌、乳腺癌等均有效果[18]。

真核細(xì)胞進(jìn)化期間的凋亡途徑主要有如下兩條：（1）外源性途徑：由腫瘤壞死因子（TNF）家族細(xì)胞因子（TNFα、Fas、TRAIL）結(jié)合其同源死亡受體，將caspase 8激活，進(jìn)而對(duì)其下游執(zhí)行者caspase進(jìn)行激活。（2）內(nèi)源性途徑：促凋亡Bcl-2家族成員，如Bax、Bak和Bik，出現(xiàn)對(duì)線粒體功能性失能情況，致使損失線粒體，同時(shí)會(huì)進(jìn)行細(xì)胞色素c的釋放，使caspase 9被激活并進(jìn)一步使執(zhí)行者caspase3、7被激活，進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞蛋白受到破壞[19]。（注：TRAIL為腫瘤壞死因子相關(guān)的凋亡誘導(dǎo)配體）

研究證實(shí)，以上兩種細(xì)胞凋亡途徑，使用木犀草素后能夠使其被激活。在前列腺癌、宮頸癌細(xì)胞中，TRAIL的功能性受體死亡受體5（DR5）的表達(dá)出現(xiàn)明顯增加，同時(shí)會(huì)激活caspase-8、-3、-9、-10，裂解Bcl-2相互作用域（BID）。對(duì)DR5表達(dá)水平升高的機(jī)制進(jìn)行分析，可能與DR5基因轉(zhuǎn)錄的激活有關(guān)[20]。在對(duì)木犀草素的實(shí)驗(yàn)研究中，發(fā)現(xiàn)其能夠激活增強(qiáng)STAT3與SHP-1的結(jié)合，對(duì)STAT3高表達(dá)細(xì)胞產(chǎn)生靶向殺傷作用，進(jìn)而對(duì)胃癌細(xì)胞的凋亡起到誘導(dǎo)作用。木犀草素還可以促使JNK持續(xù)被激活，對(duì)Bad、p53進(jìn)行調(diào)節(jié)，以此對(duì)凋亡途徑產(chǎn)生激活、促進(jìn)作用[21]。

3.4 抗血管形成

在實(shí)體瘤的生長、轉(zhuǎn)移過程中，血管生成會(huì)起到重要促進(jìn)作用。若微環(huán)境處于缺氧狀態(tài)，腫瘤細(xì)胞會(huì)分泌基質(zhì)金屬蛋白酶（MMP）、血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）等，進(jìn)而導(dǎo)致腫瘤中的血管生成[22]。木犀草素可以通過減少VEGF分泌，對(duì)VEGF誘導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)進(jìn)行抑制，讓VEGF受體及其下游PI3K/Akt激酶的信號(hào)通路的激活被阻斷，進(jìn)而達(dá)到抗血管生成的效果。

血管形成過程中，透明質(zhì)酸會(huì)產(chǎn)生寡糖，這一成分結(jié)合內(nèi)皮細(xì)胞膜上的受體，會(huì)觸發(fā)血管形成。在細(xì)胞外基質(zhì)中，擁有大量的透明質(zhì)酸，其對(duì)新生空泡的形成、擴(kuò)展能夠產(chǎn)生阻止作用。隨著分泌的透明質(zhì)酸量增大，細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）會(huì)發(fā)生降解，從而突破屏障，促進(jìn)血管生成，給細(xì)胞進(jìn)行周圍組織的侵襲提供便捷的通道。木犀草素可以通過進(jìn)行透明質(zhì)酸酶的抑制作用，減少透明質(zhì)酸分泌，從而達(dá)到抗血管生成的效果。

3.5 抗轉(zhuǎn)移

腫瘤細(xì)胞分裂、增殖速度較快，與此同時(shí)，其還會(huì)對(duì)周圍組織、遠(yuǎn)端位置進(jìn)行侵犯，導(dǎo)致病情更為復(fù)雜嚴(yán)重。對(duì)木犀草素的相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究成果進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其能夠使E-鈣粘蛋白在m RNA和蛋白質(zhì)上的表達(dá)水平提升，而促使波形蛋白、N-鈣粘蛋白在m RNA和蛋白質(zhì)上呈現(xiàn)低表達(dá)狀態(tài)，從而對(duì)上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化進(jìn)行抑制。除此之外，木犀草素還可以讓p-Akt、vegf-A、HIF-1α、MMP-2、p-VEGFR-2、MMP-9的蛋白表達(dá)水平下降，從而實(shí)現(xiàn)抗轉(zhuǎn)移效果。木犀草素除了以上作用機(jī)制外，還能對(duì)癌細(xì)胞遷移、轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵信號(hào)傳導(dǎo)途徑進(jìn)行阻斷。如EGFR被激活之后，會(huì)促進(jìn)腫瘤細(xì)胞遷移，而木犀草素會(huì)對(duì)EGFR信號(hào)通路進(jìn)行阻斷，從而使細(xì)胞轉(zhuǎn)移、侵襲受到抑制[23]。

4 小結(jié)

我國對(duì)于中草藥的研究以及使用均有十分悠久的歷史，在抗腫瘤研究方面，對(duì)木犀草素的相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究也比較多，加之目前對(duì)于許多臨床常見的消化道相關(guān)腫瘤放化療的局限性以及副作用的研究，可以考慮在木犀草素這種具有豐富生物學(xué)活性的天然提取物中探尋治療腫瘤的新型方案。通過以上研究分析，可以知道木犀草素的生物學(xué)活性主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：（1）對(duì)氧化還原反應(yīng)進(jìn)行調(diào)節(jié)；（2）誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡；（3）對(duì)細(xì)胞轉(zhuǎn)移進(jìn)行抑制；（4）對(duì)腫瘤細(xì)胞的增殖以及腫瘤中血管的形成進(jìn)行抑制。通過以上作用機(jī)制，能夠有效殺傷多種癌細(xì)胞。同樣有研究[24]證實(shí)，在胃癌細(xì)胞中使用木犀草素，其同源重組修復(fù)會(huì)受到明顯抑制。從不同胃癌患者中獲取腫瘤組織，發(fā)現(xiàn)木犀草素對(duì)相應(yīng)細(xì)胞中發(fā)揮作用，能夠在DNA損傷修復(fù)中誘導(dǎo)DNA雙鏈斷裂，使HR修復(fù)得以降低，從而能夠?qū)ξ赴┘?xì)胞的凋亡起到促進(jìn)作用。由于當(dāng)前的體內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究較少，因此木犀草素的一些作用機(jī)制還不十分清晰，而由于木犀草素的實(shí)驗(yàn)主要為體外實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)致沒有建立相關(guān)模型檢測，因此今后的研究中可通過動(dòng)物模型、類器官、臨床研究等對(duì)木犀草素的使用效果進(jìn)行進(jìn)一步驗(yàn)證。隨著我國近年來加大了對(duì)中醫(yī)藥學(xué)的重視和研究力度，在抗腫瘤研究工作中，木犀草素的作用機(jī)制和效果的研究也會(huì)取得更大的進(jìn)展，這將為腫瘤疾病的治療提供更多可靠、客觀的理論依據(jù)[25]。