基于信號通路探討中藥單體干預(yù)骨肉瘤肺轉(zhuǎn)移的研究進(jìn)展

高亞雄 李寧，2 高亞偉 丁聚賢

骨肉瘤（OS）是最常見的惡性原發(fā)性腫瘤，多累及兒童和青少年，其特點是易局部侵襲并轉(zhuǎn)移至肺部和骨骼[1]。骨肉瘤的預(yù)后較差，30%～40%的骨肉瘤患者會發(fā)生局部或遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移，約90%的復(fù)發(fā)為肺轉(zhuǎn)移，通常發(fā)生在2～3年內(nèi)[2]。盡管近年骨肉瘤的預(yù)后在多學(xué)科治療策略下有所改善，但肺轉(zhuǎn)移患者5年生存率低于15%，使骨肉瘤成為年輕患者中第二致命性癌癥[3]。細(xì)胞遷移和侵襲等多種病理生理過程與骨肉瘤的預(yù)后密切相關(guān)，但骨肉瘤細(xì)胞遷移和侵襲的有效分子機(jī)制與治療策略尚未明確，亟需開發(fā)新的治療方案以改善骨肉瘤患者預(yù)后及提高生存率。隨著對骨肉瘤肺轉(zhuǎn)移研究的不斷深入，有研究者發(fā)現(xiàn)PI3K/Akt、STAT3等多種信號通路共同參與骨肉瘤肺轉(zhuǎn)移過程[4，5]。中藥作為我國獨有的藥物，其抗癌性被廣泛研究且得到肯定。研究表明中藥抗腫瘤具有減毒增效、提高患者免疫功能及治療耐受性、延長生存時間的獨特優(yōu)勢，同時可以通過多成分和多種機(jī)制協(xié)同作用達(dá)到抗腫瘤的效果[6]。本研究基于信號通路探討中藥單體干預(yù)骨肉瘤肺轉(zhuǎn)移的研究進(jìn)展，旨在尋找延緩骨肉瘤肺轉(zhuǎn)移、延長患者生存期的有效治療方案，為臨床治療提供參考。

1 PI3K/Akt信號通路

1.1 PI3K/Akt信號通路在骨肉瘤肺轉(zhuǎn)移中的作用研究表明，在細(xì)胞增殖方面，PI3K/Akt信號通路在病理和生理條件下均發(fā)揮重要作用，是響應(yīng)細(xì)胞外刺激的細(xì)胞內(nèi)信號傳導(dǎo)的重要協(xié)調(diào)者[7]，PI3K/Akt也被認(rèn)為是腫瘤發(fā)生和發(fā)展的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子[8]，為癌癥及相關(guān)疾病潛在靶點的研究熱點。多項研究表明，PI3K/Akt信號通路參與結(jié)直腸癌[9]、骨髓瘤[10]、血液病惡性腫瘤（急性淋巴細(xì)胞白血病、急性骨髓性白血病和慢性骨髓性白血病）[11]、乳腺癌[12]等疾病的發(fā)生和發(fā)展。據(jù)報道，PI3K/Akt信號通路在骨肉瘤中經(jīng)常過度激活，并參與骨肉瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移[13]。Wang等[14]研究發(fā)現(xiàn)泛素結(jié)合酶E2T（UBE2T）在骨肉瘤組織和細(xì)胞系中過表達(dá)，此外，UBE2T基因敲除抑制了骨肉瘤細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲，認(rèn)為UBE2T對骨肉瘤細(xì)胞的抑制作用是通過抑制PI3K/Akt信號通路實現(xiàn)的。Jin等[15]研究表明，糖蛋白非轉(zhuǎn)移性黑色素瘤蛋白B（GPNMB）通過抑制PI3K/Akt信號通路調(diào)控骨肉瘤細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移。在骨肉瘤轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)的分子機(jī)制研究中，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)移相關(guān)肺腺癌轉(zhuǎn)錄本1（MalaT1）信使RNA在人骨肉瘤組織中高表達(dá)，其表達(dá)水平與肺轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，該研究結(jié)果表明MalaT1可能通過PI3K/Akt信號通路抑制骨肉瘤生長和肺轉(zhuǎn)移[16]。Liu等[17]在研究有關(guān)骨肉瘤進(jìn)展的確切分子時，首次證實PI3K/Akt信號通路參與了趨化因子Fractalkine/CX3CR1誘導(dǎo)的細(xì)胞間黏附分子-1（ICAM-1）在骨肉瘤肺轉(zhuǎn)移過程中的表達(dá)。Zhao等[18]研究腫瘤抑制基因STF cDNA 3（TSSC3）在骨肉瘤中抑制腫瘤發(fā)生和轉(zhuǎn)移的潛在機(jī)制發(fā)現(xiàn)，PI3K/Akt信號通路參與了TSSC3過表達(dá)時誘導(dǎo)骨肉瘤細(xì)胞自噬，而這種自噬功能在調(diào)節(jié)骨肉瘤肺轉(zhuǎn)移中具有抑制作用。干預(yù)PI3K/Akt信號通路可抑制骨肉瘤的肺轉(zhuǎn)移進(jìn)程。

1.2 中藥單體通過PI3K/Akt信號通路干預(yù)骨肉瘤肺轉(zhuǎn)移人參為五加科植物的干燥根和根莖，具有補脾益肺、生津養(yǎng)血等功效[19]。最新研究表明，人參成分可誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，抑制腫瘤增殖、轉(zhuǎn)移，增強免疫功能和逆轉(zhuǎn)耐藥性等，在腫瘤的預(yù)防和治療中發(fā)揮重要作用[20]。人參皂苷是人參中最有效的成分，人參皂苷-Rg5（G-Rg5）可降低PI3K、Akt和mTORC1的磷酸化水平，抑制PI3K/Akt/mTORC1的激活，最終通過自噬途徑誘導(dǎo)人骨肉瘤細(xì)胞凋亡[21]。Lv等[22]通過實驗研究證實了當(dāng)歸和白花蛇舌草的提取成分歐前胡素（Imperatorin，IMP）在體外和體內(nèi)對人骨肉瘤細(xì)胞的抑制作用，其抑制骨肉瘤生長的分子機(jī)制為IMP使PTEN-PI3K-Akt-mTOR/p21信號通路失活，從而誘導(dǎo)細(xì)胞自噬和骨肉瘤細(xì)胞周期G0、G1停滯，發(fā)揮其對骨肉瘤細(xì)胞增殖、侵襲、遷移等的抑制作用。在雞血藤、黃芪、苦參、紅三葉草等多種中藥中可提取到具有抗腫瘤、抗炎等功效的芒柄花素（Formononetin，F(xiàn)N），其又名刺芒柄花素、芒柄花黃素[23]，Hu等[24]研究發(fā)現(xiàn)FN對人骨肉瘤細(xì)胞株具有抑制增殖的作用，其潛在機(jī)制可能與誘導(dǎo)骨肉瘤細(xì)胞內(nèi)Bcl-2和Bax的表達(dá)有關(guān)，在深入研究其具體生物學(xué)機(jī)制后，進(jìn)一步證實FN具有促進(jìn)骨肉瘤細(xì)胞停滯和凋亡的作用，其藥理機(jī)制可能與抑制細(xì)胞內(nèi)miR375/ERα-PI3K/Akt信號通路有關(guān)[25]。

國外研究者發(fā)現(xiàn)姜黃素類似物DK1能夠調(diào)節(jié)與骨肉瘤增殖、轉(zhuǎn)移和血管生成有關(guān)的如PI3K/Akt和NF-κB腫瘤通路，通過減少人骨肉瘤細(xì)胞的運動、遷移和侵襲以及微血管形成來抑制骨肉瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移和血管生成[26]。此外，Wu等[27]通過建立異種移植小鼠模型，觀察到原花青素（PB2）對骨肉瘤細(xì)胞增殖和凋亡的影響，并經(jīng)體內(nèi)外實驗表明PB2可以通過抑制PI3K/Akt信號通路誘導(dǎo)骨肉瘤細(xì)胞凋亡，并增加凋亡相關(guān)蛋白的表達(dá)水平，從而抑制骨肉瘤細(xì)胞的增殖。Wang等[28]研究表明，中藥雄黃的主要活性成分硫化砷（As2S2）可通過激活ROS/JNK和阻斷Akt/mTOR信號通路誘導(dǎo)人骨肉瘤細(xì)胞G2/M期阻滯、凋亡和自噬。Huang等[29]在小鼠體內(nèi)模型研究中藥桂皮主要活性成分桂皮醛（CA）對骨肉瘤的影響，發(fā)現(xiàn)CA可以抑制骨肉瘤的生長，其潛在機(jī)制是CA通過抑制Wnt/Catenin和PI3K/Akt信號通路來抑制骨肉瘤細(xì)胞的增殖、遷移、侵襲和促進(jìn)細(xì)胞凋亡。Wang等[30]在骨肉瘤細(xì)胞實驗研究中發(fā)現(xiàn)五味子活性單體五味子乙素（Sch B）可通過PI3K/Akt信號通路調(diào)控circ_0009112/miR-708-5p軸，抑制骨肉瘤細(xì)胞活力和遷移，促進(jìn)細(xì)胞凋亡。

2 STAT3信號通路

2.1 STAT3信號通路在骨肉瘤肺轉(zhuǎn)移中的作用STAT3作為Janus激酶信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子（JAKSTAT）家族的成員，屬于細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)錄因子，其作用是將信號從細(xì)胞表面?zhèn)鬟f到細(xì)胞核從而參與細(xì)胞增殖、分化和血管生成等多種生物學(xué)功能[31]。研究表明STAT3失調(diào)與骨肉瘤的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)移有關(guān)[32]。Han等[33]研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（TAMs）通過激活COX-2/STAT3軸和上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）促進(jìn)骨肉瘤的轉(zhuǎn)移和侵襲。Yang等[34]研究長鏈非編碼RNA功能障礙在骨肉瘤中的作用和機(jī)制顯示，STAT3信號通路在THAP9反義RNA1（THAP9-AS1）調(diào)節(jié)的骨肉瘤細(xì)胞功能中起著重要作用，THAP9-AS1可通過JAK2/STAT3信號通路促進(jìn)體內(nèi)腫瘤生長和轉(zhuǎn)移，研究還發(fā)現(xiàn)THAP9-AS1的過表達(dá)促進(jìn)了人骨肉瘤MG63細(xì)胞的肺轉(zhuǎn)移。Liu等[35]在研究凝血酶敏感蛋白-1（TSP1）是否影響骨肉瘤的抗腫瘤免疫結(jié)果中表明，TSP1可以通過激活STAT3途徑實現(xiàn)程序性死亡配體1（PDL1）上調(diào)，該體內(nèi)實驗也表明過表達(dá)TSP1可促進(jìn)原發(fā)病灶的生長，而敲除TSP1可通過恢復(fù)抗腫瘤免疫，有效抑制原發(fā)病灶的生長和肺轉(zhuǎn)移。Zheng等[36]研究證明血管內(nèi)皮生長因子受體2（VEGFR2）可抑制STAT3的表達(dá)，進(jìn)一步表明抑制VEGFR2可顯著降低骨肉瘤體內(nèi)肺轉(zhuǎn)移能力。Wang等[37]在研究骨肉瘤的發(fā)病機(jī)制并確定其潛在的治療靶點時證明STAT3抑制劑納帕卡辛（NP）可減弱人骨肉瘤細(xì)胞（U2OS）的肺轉(zhuǎn)移能力。Chen等[38]在研究長鏈非編碼RNA NEAT1和microRNA-483（miR-483）對骨肉瘤EMT的潛在調(diào)控作用時發(fā)現(xiàn)，NEAT1增加了STAT3的表達(dá)而抑制了STAT1的表達(dá)，進(jìn)而增加了骨肉瘤細(xì)胞的EMT，研究結(jié)果表明NEAT1通過miR-483/STAT3軸促進(jìn)了骨肉瘤體內(nèi)肝、肺轉(zhuǎn)移。以上研究結(jié)果均表明過表達(dá)的STAT3信號加速了骨肉瘤的肺轉(zhuǎn)移進(jìn)程。

2.2 中藥單體通過STAT3信號通路干預(yù)骨肉瘤肺轉(zhuǎn)移有研究報道川楝子和苦楝皮的提取物川楝素（TSN）除誘導(dǎo)人卵巢癌細(xì)胞、肺癌細(xì)胞凋亡外，還可誘導(dǎo)胃癌細(xì)胞凋亡[39]。Zhang等[40]在體外和體內(nèi)實驗中證明了其在骨肉瘤中的療效，該研究結(jié)果表明TSN通過直接與STAT3-SH2結(jié)構(gòu)域結(jié)合，從而抑制STAT3的激活并可下調(diào)STAT3下游靶基因的表達(dá)，證明TSN是一種有效的STAT3酪氨酸磷酸化抑制劑，可以在骨肉瘤生長和轉(zhuǎn)移過程中抑制其進(jìn)一步發(fā)展。根據(jù)現(xiàn)有資料統(tǒng)計，紫斑牡丹種子中白藜蘆醇含量最高，達(dá)到870.0μg/g，其次是具有清熱解毒等功效的虎杖中白藜蘆醇含量為420.9μg/g，被證明具有抗炎、抗腫瘤和調(diào)節(jié)免疫作用[41，42]。Peng等[43]觀察了白藜蘆醇對骨肉瘤干細(xì)胞的影響并探索了其潛在的分子機(jī)制，結(jié)果表明白藜蘆醇減少了骨肉瘤干細(xì)胞的增殖，抑制了骨肉瘤細(xì)胞的增殖和成瘤能力，這與抑制細(xì)胞因子相關(guān)的JAK2/STAT3信號傳導(dǎo)通路有關(guān)。木香烴內(nèi)酯具有廣譜的生物活性和潛在的抗腫瘤活性，是一種活性倍半萜內(nèi)酯，來源于雪蓮和木香等多種藥用植物[44]。Jin等[45]通過雙重?zé)晒馑孛冈囼炞C實了木香烴內(nèi)酯抑制STAT3活性，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)木香烴內(nèi)酯抑制組成型STAT3磷酸化，減少STAT3相關(guān)蛋白的表達(dá)，并可通過抑制STAT3信號通路抑制骨肉瘤轉(zhuǎn)移。蓽茇酰胺又稱蓽茇明堿，可從具有溫中散寒、下氣止痛功效的蓽茇中分離出來，在蓽茇酰胺的所有生物活性中，抗腫瘤活性尤為突出[46，47]，其可顯著抑制如胃癌[47]、肺癌[48]等腫瘤細(xì)胞的生長。Hu等[49]研究蓽茇酰胺在體外和體內(nèi)骨肉瘤細(xì)胞生長和轉(zhuǎn)移中的功能時表示蓽茇酰胺通過降低miR-30d-5p表達(dá)從而上調(diào)細(xì)胞因子信號傳導(dǎo)3（SOCS3）并使JAK2/STAT3信號通路失活，最終抑制骨肉瘤的發(fā)展，該研究表明蓽茇酰胺在骨肉瘤的治療中起重要作用。姜黃素可從具有破血行氣、通絡(luò)止痛功效的中藥姜黃中提取，因其具有抗炎、抗感染和抗腫瘤等多種藥理作用而被廣泛研究[50]。Sun等[51]在研究姜黃素通過滅活p-JAK2/p-STAT3通路對骨肉瘤細(xì)胞的作用并評估其對骨肉瘤預(yù)后影響時發(fā)現(xiàn)，姜黃素可以抑制人骨肉瘤MG-63細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲并通過抑制p-JAK2/p-STAT3途徑誘導(dǎo)骨肉瘤細(xì)胞周期G0、G1停滯，另外該研究還顯示p-JAK2和STAT3的表達(dá)呈線性相關(guān)，兩者均與肺轉(zhuǎn)移有關(guān)。

3 展望

PI3K/Akt信號通路與STAT3信號通路的激活在骨肉瘤肺轉(zhuǎn)移進(jìn)程中發(fā)揮關(guān)鍵作用，因此抑制上述信號通路或有望成為防治骨肉瘤肺轉(zhuǎn)移的潛在方式之一，但骨肉瘤肺轉(zhuǎn)移相關(guān)信號通路尚未明確，因此還需進(jìn)行大量基礎(chǔ)及臨床研究來進(jìn)一步確定骨肉瘤肺轉(zhuǎn)移與信號通路之間的關(guān)系。

目前，隨著現(xiàn)代研究手段的發(fā)展以及對中藥理論、實踐研究的不斷深入，中藥有效成分與提取物能夠以其單一或復(fù)合的獨特作用方式調(diào)控相關(guān)信號通路，并且傳統(tǒng)中藥的作用方式和途徑得到了證實。多種中藥有效成分在干預(yù)骨肉瘤肺轉(zhuǎn)移中療效顯著，如姜黃素能夠通過PI3K/Akt信號通路[26]、STAT3信號通路[51]抑制骨肉瘤肺轉(zhuǎn)移進(jìn)程，這進(jìn)一步佐證了中藥治療骨肉瘤肺轉(zhuǎn)移多靶點、多途徑的作用優(yōu)勢，但由于傳統(tǒng)中藥成分復(fù)雜，作用機(jī)制廣泛，因此，深入研究中藥調(diào)控骨肉瘤肺轉(zhuǎn)移相關(guān)信號通路的機(jī)制十分必要。未來需要更深層、更詳盡的機(jī)制研究及臨床前試驗和臨床試驗，以便尋找更有效、精確的藥物成分為中藥治療骨肉瘤肺轉(zhuǎn)移與開發(fā)相關(guān)新藥物提供理論依據(jù)。