羽扇豆醇抗腫瘤作用的潛在分子通路

孟桂先，李潤瑜，趙一帆，趙紅偉，付昕超，張 壯，趙 臣

(吉林醫(yī)藥學院，吉林 吉林 132013)

隨著中藥抗癌的發(fā)展，中藥與中醫(yī)療法在治療腫瘤過程表現(xiàn)出副作用小、痛苦少、生存質(zhì)量高等優(yōu)點，并可以與放療、化療、靶向藥物等形成各具特色的聯(lián)合療法，提高了腫瘤患者的生存率。中藥組分的抗腫瘤特性得到廣泛關(guān)注，例如紫杉醇、白藜蘆醇、羽扇豆醇等。羽扇豆醇屬于五環(huán)三萜醇化合物，主要來自蒲公英、魯冰花種皮、木棉樹皮、狼毒大戟等中草藥，并在草莓、橄欖、葡萄、芒果、無花果、紅樹林等可食用水果與蔬菜中廣泛存在，具有較強的止痛、消炎、抗瘧疾、抑制基因突變、促進皮膚愈合的作用，具有明顯的抗腫瘤活性[1-3]。但是，羽扇豆醇抗腫瘤機制尚不清楚。本文對羽扇豆醇抑制腫瘤機制的研究進行綜述，總結(jié)了羽扇豆醇抗腫瘤作用潛在的多種機制通路。

1 羽扇豆醇的抗腫瘤作用

研究表明，羽扇豆醇對胰腺癌、乳腺癌、前列腺癌、黑色素瘤、白血病等多種惡性癌癥與腫瘤細胞具有明顯的抑制作用，并且在延緩腫瘤復發(fā)、降低耐藥性與抗放療性中效果顯著[4]。Hata[5]等以羽扇豆醇對人類骨髓樣白血病HL60、U937、K562進行處理，通過MTT與Hoechest、Annexi-Ⅴ染色檢測發(fā)現(xiàn)羽扇豆醇對三種白血病細胞具有明顯的生長抑制與誘導凋亡作用。與對照組相比，羽扇豆醇對耐藥的K562細胞株具有相同的誘導凋亡作用。王明[6]等利用細胞黏附、劃痕實驗、Transwell實驗發(fā)現(xiàn)羽扇豆醇對人乳腺癌MDA-MB-231細胞轉(zhuǎn)移具有抑制作用，且相關(guān)蛋白COX-2、MMP-2、MMP-9和NF-κB p65的表達均下調(diào)。此外，羽扇豆在誘導癌細胞凋亡的同時，對正常的人體細胞沒有毒害作用[4]。因此，羽扇豆醇抗癌活性的應(yīng)用與研發(fā)已經(jīng)成為當代腫瘤中醫(yī)治療研究的關(guān)注熱點。

2 羽扇豆醇抗腫瘤的多種潛在分子通路

目前研究已證實羽扇豆醇具有抗腫瘤活性，但對癌細胞的抑制作用卻不盡相同，存在多種信號通路與作用機制，其中包括各種凋亡蛋白相關(guān)的信號通路，細胞周期阻斷的相關(guān)通路，下調(diào)轉(zhuǎn)錄的NF-κb通路、RhoA-ROCK1(絲氨酸/蘇氨酸激酶)通路、MAPK通路等。除此以外還包括microRNA有關(guān)的信號通路，以及炎癥反應(yīng)有關(guān)的巨噬細胞招募調(diào)控的間接抑制機制等。按照羽扇豆醇對癌細胞的不同作用機制，對相關(guān)信號通路進行分類歸納。

2.1 Bcl-2/bax/caspase凋亡通路

Bcl-2/bax/caspase-3(胱天蛋白酶-3)等凋亡蛋白是羽扇豆醇促進腫瘤細胞凋亡重要分子。例如，Eldohaji[3]等發(fā)現(xiàn)羽扇豆醇可以顯著降低Hep3B肝癌細胞Bcl-2基因表達，大量激活caspase-3進而誘導肝癌細胞死亡。Prabhu[7]等在膀胱癌細胞中發(fā)現(xiàn)羽扇豆醇誘導促凋亡蛋白Bax、caspase-3、caspase-9的表達，抑制抗凋亡蛋白Bcl-2和增殖細胞核抗原PCNA在膀胱癌中表達，進而達到抑制大鼠膀胱腫瘤生長的目的。在伴隨Bcl-2/bax/caspase-3起作用的同時，羽扇豆醇還可以促進活性氧生成、線粒體膜電位喪失介導凋亡，并通過抑制AKT/PKB通路來促進人表皮樣癌凋亡[8]。Parames[9]等發(fā)現(xiàn)羽扇豆醇通過線粒體動力學凋亡途徑有效誘導細胞SK-RC-45凋亡與自噬。40 μmol/L羽扇豆醇作用48 h，凋亡相關(guān)蛋白caspase-3表達量升高，細胞抑制率增加，細胞自噬程度增強，敲低抗凋亡蛋白Bcl-2可以顯著提高羽扇豆醇的療效。此外，羽扇豆醇還可誘導乳腺癌MCF-7細胞凋亡[10]。

2.2 cFIP-caspase-3/8-TRAIL凋亡通路

下調(diào)抗凋亡因子cFIP(轉(zhuǎn)換酶抑制蛋白)，提高凋亡蛋白caspase-3/8的活性，增加腫瘤壞死因子相關(guān)凋亡誘導配體Trail表達水平(cFIP-caspase-3/8-Trial)分子通路，是羽扇豆醇啟動和增加腫瘤細胞凋亡的途徑之一。Yan[11]等發(fā)現(xiàn)羽扇豆醇對原發(fā)性肝癌HCC細胞株SMMC7221和HepG2的凋亡作用，伴隨凋亡蛋白caspase-3上調(diào)，PARP(DNA修復酶)的水平增加，凋亡配體TRIAL表達增強。羅冠琴[12]等也證實羽扇豆對胰腺癌細胞SW199的促凋亡作用，是通過下調(diào)cFIP、提高caspase-8蛋白活性、增加TRAIL實現(xiàn)的。此外，Murtaza[3]等利用cFLIP過表達細胞驗證羽扇豆醇的效果，發(fā)現(xiàn)羽扇豆醇通過TRAIL致敏化誘導耐藥的胰腺癌細胞凋亡，可成為胰腺癌潛在的備選藥物。

2.3 AKT/PKB通路

PI3K/AKT/PKB通路也是羽扇豆醇分子機制之一。AKT/PKB是一種絲氨酸/蘇氨酸激酶，它的激活與腫瘤發(fā)生、腫瘤血管生成密切相關(guān)，并參與調(diào)節(jié)細胞凋亡、細胞周期調(diào)控等。AKT通路誘導凋亡重要靶點就是BAD/Bcl-xL。AKT激活后，直接磷酸化Bcl-2家族成員BAD(促凋亡)136號位點，促進BAD脫離Bcl-2/Bcl-xL復合物，與蛋白14-3-3結(jié)合，從而發(fā)揮Bcl-2/Bcl-xL的抗凋亡活性[14]。同時AKT可以抑制蛋白水解酶caspase-9活性，阻止凋亡通路啟動。羽扇豆醇可以抑制AKT/PKB通路，阻斷BAD磷酸化，抑制細胞的抗凋亡活性，從而增加人表皮癌細胞凋亡概率[8]。PI3K/AKT激動劑(IGF-1)可以中和羽扇豆醇對胰腺癌細胞PANC-1凋亡作用，也證實PI3K/ATK通路是羽扇豆醇抗腫瘤機制的靶點之一[15]。

2.4 核因子κB信號通路

核因子κB(nuclear factor-κB，NF-κB)是一種核轉(zhuǎn)錄因子，通過控制目的基因(如基質(zhì)金屬蛋白酶家族MMPs)表達來控制細胞的生長、分化、衰老、凋亡過程，調(diào)節(jié)腫瘤細胞分型、轉(zhuǎn)移，幾乎參與所有的細胞信號轉(zhuǎn)導(PI3K/AKT、MAPK等)[16]。研究證明，羽扇豆醇可以下調(diào)NF-κB p65的表達，降低金屬蛋白酶MMP-2、MMP-9和COX-2的表達，進而抑制人乳腺癌MDA-MB-231細胞的侵襲轉(zhuǎn)移[6，17]。羽扇豆醇也可通過NF-κB介導的炎癥反應(yīng)與免疫微環(huán)境調(diào)整起到抗腫瘤作用。研究發(fā)現(xiàn)在高劑量羽扇豆醇使用后的小鼠胃癌組織中NF-κB p65降低，炎癥因子IL-6、IL-10、TNF-α的水平降低，腫瘤組織中CD3+CD4+、CD3+CD8+、Treg、NK等細胞被大量消耗，腫瘤大小得到有效控制[18]。NF-κB下調(diào)還是羽扇豆醇抑制腫瘤轉(zhuǎn)移的主要機制之一。羽扇豆醇可以通過抑制NF-κB依賴性的上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化來削弱頭頸部鱗狀細胞癌HNSCC細胞的侵襲能力，從而有效降低小鼠原位移植瘤的局部侵襲和淋巴轉(zhuǎn)移[19]。在人表皮樣癌A431細胞中，羽扇豆醇可以通過上游的NF-κB抑制蛋白與NF-κB結(jié)合，促使NF-κB分子脫離特定DNA結(jié)合位點，從而阻斷NF-κB通路活性[9]。在口腔鱗狀細胞癌細胞中，羽扇豆醇通過EGFR通路抑制下游的NF-κB分子和PKB/AKT，進而誘導凋亡[20]。這都證明NF-κB分子在羽扇豆醇抗腫瘤特性的關(guān)鍵作用,并與多種信號通路共同發(fā)揮作用，如PKB/AKT、MAPKs、Ras等。羽扇豆醇處理后，胰腺癌細胞中Ras癌蛋白明顯降低，NF-κB分子通路活性明顯被抑制，PI3K/AKT與MAPKs各種信號分子的蛋白表達都被消弱。羽扇豆醇采用多種通道共同作用的方式誘導凋亡發(fā)生[21]。

2.5 miroRNA通路

miRNA也成為細胞凋亡的重要調(diào)節(jié)分子，例如抑癌的miRNA-34a和致癌的miRNA-21。郭敏[22]等發(fā)現(xiàn)羽扇豆醇作用后，抑癌的miRNA34增加，下游靶點c-Myc基因表達下調(diào)，伴隨Bcl-2降低，抑癌基因p53上調(diào)，腫瘤細胞凋亡。miRNA21是現(xiàn)在研究較為深入的致癌miRNA，也是羽扇豆醇作用的靶點分子之一。miRNA-21可通過下游靶標程序性細胞死亡因子4(programmed cell death 4，PDCD-4)抑制癌細胞轉(zhuǎn)移。唐澤嚴[23]等研究表明，羽扇豆醇可以降低miRNA-21表達，增加PDCD-4表達，增加下游調(diào)控因子c-Jun磷酸化及AP-1活性，上調(diào)侵襲相關(guān)蛋白酶MMPs轉(zhuǎn)錄表達，進而增加癌細胞凋亡，限制增殖，抑制轉(zhuǎn)移。miRNA212-3p也是羽扇豆醇的靶點之一。miRNA212-3p可通過抑制結(jié)構(gòu)性轉(zhuǎn)錄因子HMGA2控制惡性上皮型腫瘤轉(zhuǎn)移。Zhong[24]等的研究證實羽扇豆對骨肉瘤的抑制機制就是通過高表達miRNA212-3p靶向抑制HMGA2的作用來實現(xiàn)的。

2.6 細胞周期阻斷通路

細胞周期阻斷也是羽扇豆醇抗腫瘤機制的體現(xiàn)，主要是通過抑制細胞周期蛋白或者細胞周期蛋白激酶起作用，包括阻斷G2/M期[25]，誘導S期停滯[26]，G1期停止[19，27]，阻斷G0/G1期[15]等。Nigam[25]等發(fā)現(xiàn)羽扇豆醇可誘導小鼠皮膚癌細胞G2/M期停滯持續(xù)72 h，并通過細胞周期蛋白B調(diào)節(jié)的信號通路介導，信號通路涉及p53、cdc2和細胞周期蛋B等，同時伴隨bax、capase-3上調(diào)，Bcl-2和survivin下調(diào)。Prasad[26]等發(fā)現(xiàn)羽扇豆醇可以通過抑癌基因p16抑制細胞周期蛋白激酶CDK將周期阻斷在G1/S期。在頭頸癌細胞中，羽扇豆醇也可啟動p53/p16凋亡途徑。p16可抑制下游細胞周期蛋白D1表達從而讓細胞停滯G1期，阻斷分裂[20]。羽扇豆醇還可以通過上調(diào)P21和P27，下調(diào)細胞周期蛋白D1，在G0/G1期顯著抑制細胞增殖，并誘導胰腺癌PCNA-1細胞凋亡和細胞周期停滯[15]。

2.7 Wnt通路

羽扇豆醇可以通過Wnt通路抑制腫瘤[27]。例如肝癌HepG2細胞中，羽扇豆醇促使Wnt3(一組編碼調(diào)節(jié)胚胎發(fā)育的分泌蛋白質(zhì))和β-連環(huán)蛋白的表達降低，細胞周期停止，細胞凋亡[28]。羽扇豆醇還可以通過Wnt通路與AKT通路一起抑制胃癌細胞，并增加NK細胞數(shù)量來殺死腫瘤細胞[29]。

2.8 RhoA-Rock1信號通路

RhoA-Rock1通路是羽扇豆醇抑制腫瘤生長與轉(zhuǎn)移的重要路徑之一。Rhock活化以后促進下游底物肌球蛋白輕鏈磷酸酶磷酸化，刺激肌球蛋白與肌動蛋白交聯(lián)，增強肌動蛋白收縮，從而促進細胞遷移[30]。羽扇豆醇通過抑制RhoA-ROCK1信號通路，下調(diào)結(jié)腸癌細胞內(nèi)RhoA、ROCK1及β-連環(huán)蛋白表達水平，抑制結(jié)腸癌細胞增殖[31]。Jiang[32]等發(fā)現(xiàn)經(jīng)過羽扇豆醇處理過的結(jié)腸癌細胞HCT116和SW620，肌動蛋白應(yīng)激纖維網(wǎng)絡(luò)減少，細胞骨架變化，腫瘤遷移能力下降，同時RhoA、RhoC及其下游效應(yīng)子Rock1、絲切蛋白和磷酸化肌球蛋白輕鏈表達均有下降。這些結(jié)果證明羽扇豆醇通過RhoA-Roch1通路，重塑肌動蛋白細胞骨架來實現(xiàn)抑制腫瘤遷移的目的。

2.9 MAPK通路

MAPK通路也是羽扇豆醇抑制腫瘤轉(zhuǎn)移的機制之一[33]。Bhatt[34]等的研究結(jié)果表明，羽扇豆醇可以通過降低MAPK通路中下游的ERK，抑制肺癌A549的轉(zhuǎn)移。羽扇豆醇在人乳腺癌細胞MCF-7中，可以降低磷酸化后的ERK1/2、JNK和P38，延長細胞周期和降低增殖速度[35]。還有研究表明羽扇豆醇可以降低人骨肉瘤細胞的p-p38來使其凋亡[36]。

2.10 炎癥反應(yīng)有關(guān)的巨噬細胞招募調(diào)控的間接抑制機制

羽扇豆醇還可以通過炎癥反應(yīng)招募巨噬細胞間接抑制腫瘤遷移。例如Hsu等的研究[37]顯示，羽扇豆醇可以抑制纖溶酶原激活物抑制劑-1介導的巨噬細胞招募，減弱M2巨噬細胞極化，從而抑制癌細胞遷移。羽扇豆醇作用后，IL-4和IL-13誘導的STAT6磷酸化減少，阻斷STAT6活性抑制M2巨噬細胞極化，這導致癌細胞遷移減少。

綜上所述，羽扇豆醇的抗腫瘤特性不是依賴單一的分子通路，而是多靶點、多通路協(xié)同作用，這樣可以阻斷腫瘤發(fā)生發(fā)展的多途徑網(wǎng)絡(luò)，表現(xiàn)出強大的抗腫瘤潛能，成為中藥組分中抗腫瘤藥的重要備選，具有極大的開發(fā)前景。