中藥抑制結(jié)腸癌血管生成的作用機(jī)制研究進(jìn)展

張轉(zhuǎn)紅 ，劉 婷 ，高飛云 ，王彥鈞，張育貴，孫宇靖，李越峰*

1.甘肅中醫(yī)藥大學(xué)，甘肅 蘭州 730000

2.甘肅省中藥制藥工藝工程研究中心，甘肅 蘭州 730000

結(jié)腸癌是世界上最常見的惡性腫瘤之一，發(fā)病率在整個(gè)惡性腫瘤中居第3 位[1]。目前，臨床上治療結(jié)腸癌的方法有手術(shù)、放化療等，但均存在預(yù)后性差、易產(chǎn)生耐藥性等不足。因此結(jié)腸癌治療方案的優(yōu)化和治療靶點(diǎn)的尋找勢(shì)在必行[2-3]。中藥以多靶點(diǎn)、多途徑的作用以及低不良反應(yīng)在疾病的治療中具有顯著優(yōu)勢(shì)。通過(guò)查閱文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)血管生成在結(jié)腸癌的發(fā)生、發(fā)展過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用，結(jié)腸癌組織中的新生血管能為結(jié)腸癌細(xì)胞的持續(xù)生長(zhǎng)提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和氧氣[4]，從而為結(jié)腸癌細(xì)胞的侵襲轉(zhuǎn)移和增殖提供有利條件[5]，是目前結(jié)腸癌領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。結(jié)腸癌在中醫(yī)學(xué)中屬“腸積”“腸蕈”“腸風(fēng)”“臟毒”等疾病范疇[6]，其轉(zhuǎn)移、復(fù)發(fā)與血管新生密切相關(guān)。中醫(yī)學(xué)認(rèn)為腫瘤血管生成的前提是癌毒積聚，由于機(jī)體邪氣內(nèi)生，逐漸積聚形成癌毒，癌毒可消耗人體正氣，造成機(jī)體臟腑功能失調(diào)，氣血津液運(yùn)行受阻，津液不能正常輸出則留結(jié)為痰，血液不能正常運(yùn)行則停留為瘀，癌毒與痰、瘀搏結(jié)形成腫塊[7]。因此，解毒、扶正、活血、化痰等治則是緊扣結(jié)腸癌血管生成病機(jī)的重要治療原則[8-9]。近年來(lái)，眾多學(xué)者從清熱解毒、健脾補(bǔ)腎、補(bǔ)氣養(yǎng)血、化痰散結(jié)、活血通絡(luò)等方面對(duì)結(jié)腸癌的治療進(jìn)行研究，并取得了長(zhǎng)足進(jìn)展[10-11]。本文主要從中藥抑制促血管生長(zhǎng)因子表達(dá)、抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖及誘導(dǎo)其凋亡和調(diào)節(jié)相關(guān)信號(hào)通路等方面對(duì)中藥抑制結(jié)腸癌血管生成作用機(jī)制的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述[12-13]，以期為今后中藥治療結(jié)腸癌的基礎(chǔ)研究和臨床應(yīng)用提供參考。

1 抑制促血管生成因子表達(dá)

1.1 抑制血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）的表達(dá)

VEGF 是目前已知血管生成促進(jìn)因子中活性最強(qiáng)、特異性最高的血管生成因子[14]，VEGF 受體2（VEGF receptor 2，VEGFR2）是內(nèi)皮細(xì)胞上VEGF的主要受體。臨床研究顯示檢測(cè)VEGF 表達(dá)可作為臨床監(jiān)測(cè)腫瘤轉(zhuǎn)移及預(yù)后情況的依據(jù)[15-16]。因此抑制VEGF 及其表面受體VEGFR2 的表達(dá)，可抑制腫瘤血管生成。梁文龍等[17]研究發(fā)現(xiàn)藤黃酸抑制結(jié)腸癌細(xì)胞生長(zhǎng)的機(jī)制可能與抑制VEGFR2 的表達(dá)有關(guān)。李勇敏等[18]研究表明健脾消癌方拮抗結(jié)直腸癌轉(zhuǎn)移可能是使結(jié)腸、肝、肺等組織VEGF 的降低與內(nèi)皮抑素的升高來(lái)實(shí)現(xiàn)的。梁慧等[19]發(fā)現(xiàn)腸復(fù)方抑瘤的機(jī)制與下調(diào)VEGF 表達(dá)和減少瘤組織血管生成有關(guān)。復(fù)方腸復(fù)康膠囊、白花丹醌通過(guò)下調(diào)人結(jié)腸癌HT-29 細(xì)胞和結(jié)腸癌移植瘤裸鼠中VEGF、VEGFR2 蛋白表達(dá)水平，干預(yù)結(jié)腸癌血管生成[20-21]。李良明[22]研究表明半夏瀉心湯干預(yù)的裸鼠組血清中堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子（basic fibroblast growth factor，bFGF）、血管生成素-2（angiopoietin-2，Ang-2）、VEGF、微血管密度計(jì)數(shù)及VEGFR2mRNA 表達(dá)下降，提示半夏瀉心湯可顯著降低血清VEGF 等促血管生成因子含量，抑制血管新生。藤黃酸、健脾消癌方、腸復(fù)方、半夏瀉心湯、復(fù)方腸復(fù)康膠囊、白花丹醌等均可通過(guò)抑制VEGF 等血管生成因子的表達(dá)抑制血管生成，從而抑制結(jié)腸癌的轉(zhuǎn)移與發(fā)展。而以上中藥復(fù)方或有效活性成分大多具有清熱解毒、扶正固本、化痰散結(jié)、活血通絡(luò)等功效。

1.2 降低基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）活性

MMP 可降解血管基底膜及細(xì)胞外基質(zhì)中的膠原等基質(zhì)成分，促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞遷移，最終促進(jìn)血管新生。在目前發(fā)現(xiàn)的26 種蛋白溶解酶中，MMP-9 和MMP-2 在腫瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移中具有非常重要的作用，包括降解細(xì)胞外基質(zhì)和促進(jìn)腫瘤血管新生[23-24]。研究發(fā)現(xiàn)MMP-2、MMP-9 的高表達(dá)與結(jié)腸癌預(yù)后密切相關(guān)[25-26]。肖云等[27]研究發(fā)現(xiàn)，白花蛇舌草可抑制MMP-2 表達(dá)，降低其活性，阻止血管基底膜和細(xì)胞基質(zhì)的降解等途徑抑制腫瘤血管的生成。去甲斑蝥素對(duì)人結(jié)腸癌裸鼠皮下移植瘤的生長(zhǎng)和瘤內(nèi)微血管的形成具有抑制作用，其機(jī)制與下調(diào)MMP-2、內(nèi)皮細(xì)胞鈣黏蛋白（vascular endothelial cell cadherin，VE-Cd）等促血管生成因子的表達(dá)有關(guān)[28]。吳東輝等[29]研究發(fā)現(xiàn)腸胃清可能通過(guò)下調(diào)趨化因子受體4（chemokine receptor 4，CXCR4）、趨化因子12（chemokine 12，CXCL12）在CRC 原位瘤組織中的表達(dá)，降低MMP-9 的表達(dá)，減少細(xì)胞外基質(zhì)的降解，從而抑制結(jié)腸癌肝轉(zhuǎn)移的發(fā)生。吳瑞影等[30]則發(fā)現(xiàn)胃腸清能抑制化療誘導(dǎo)的小鼠結(jié)腸癌肺轉(zhuǎn)移，其機(jī)制與下調(diào)腫瘤組織MMP-2、MMP-9 的表達(dá)，降低腫瘤組織微血管密度，減少腫瘤血管生成有關(guān)。謝斌等[31]發(fā)現(xiàn)清燥救肺湯可能通過(guò)降低MMP-9、核因子-κB（nuclear factor-κB，NF-κB）等蛋白表達(dá)，抑制小鼠結(jié)腸癌CT26 細(xì)胞增殖及侵襲轉(zhuǎn)移。根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道顯示，白花蛇舌草、去甲斑蝥素、腸胃清、清燥救肺湯可通過(guò)抑制MMP-2、MMP-9 等促血管生成因子的表達(dá)，減少細(xì)胞外基質(zhì)的降解，抑制結(jié)腸癌血管生成，從而抑制結(jié)腸癌細(xì)胞增殖及侵襲轉(zhuǎn)移。

中藥通過(guò)抑制促血管生成因子抑制結(jié)腸癌血管生成的具體機(jī)制見表1。

表1 中藥抑制促血管生成因子的表達(dá)作用Table 1 Inhibition of angiogenic factor expression by traditional Chinese medicine

2 抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖及誘導(dǎo)其凋亡

血管內(nèi)皮細(xì)胞作為與血管生成有關(guān)因素的最終作用點(diǎn)，在結(jié)腸癌細(xì)胞新血管生成中起著重要作用[32-33]。胡靜等[34]通過(guò)白頭翁醇提物干預(yù)人臍靜脈血管內(nèi)皮HUVEC 細(xì)胞和人腸癌LoVo 細(xì)胞后，發(fā)現(xiàn)其能在體外有效抑制血管生成，機(jī)制與抑制HUVEC 增殖、遷移和小管形成，誘導(dǎo)HUVEC 凋亡，阻滯HUVEC 細(xì)胞周期有關(guān)。Feng 等[35]建立了結(jié)腸癌細(xì)胞與人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞體外共培養(yǎng)模型，發(fā)現(xiàn)姜黃素抑制了人結(jié)腸癌 HCT116 細(xì)胞和HUVEC 細(xì)胞增殖，抑制了VEGFAmRNA 的表達(dá)。提示姜黃素能抑制結(jié)腸癌的生長(zhǎng)，減少腫瘤血管生成，改善腫瘤血管結(jié)構(gòu)并恢復(fù)正常腫瘤血管。Chen等[36]通過(guò)建立體內(nèi)外模型，發(fā)現(xiàn)黃花敗醬醇提物可抑制HUVEC 細(xì)胞增殖，降低結(jié)腸癌腫瘤組織和HT-29 細(xì)胞中VEGF 的表達(dá)。研究發(fā)現(xiàn)，白頭翁醇提物、姜黃素、黃花敗醬醇提物可通過(guò)誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞凋亡或抑制其增殖，抑制結(jié)腸癌血管生成，從而抑制結(jié)腸癌生長(zhǎng)發(fā)展。中藥通過(guò)誘導(dǎo)腫瘤內(nèi)皮細(xì)胞凋亡及抑制其增殖抗結(jié)腸癌血管生成的具體機(jī)制見表2。

表2 中藥抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖及誘導(dǎo)其凋亡作用Table 2 Inhibition of proliferation and inducing apoptosis of vascular endothelial cells by traditional Chinese medicine

3 調(diào)節(jié)相關(guān)信號(hào)通路

3.1 Wnt/β-連環(huán)蛋白（β-catenin）相關(guān)信號(hào)通路

Wnt/β-catenin 信號(hào)通路可參與結(jié)腸癌細(xì)胞的增殖、侵襲遷移以及結(jié)腸癌組織血管生成等過(guò)程[37]。金劍等[38]發(fā)現(xiàn)大黃素可抑制裸鼠人結(jié)腸癌移植瘤的生長(zhǎng)及微血管形成，其機(jī)制可能為下調(diào)Wnt/βcatenin 通路中的促血管生成因子表達(dá)。丹參酮IIA可以阻斷Wnt/β-catenin 信號(hào)通路，下調(diào)VEGF 表達(dá)，抑制結(jié)腸癌血管生成[39]。健脾解毒方可以通過(guò)環(huán)氧化酶-2（cyclooxgenase-2，COX）-Wnt/β-catenin信號(hào)通路下調(diào)VEGF、Ang-2 和bFGF 表達(dá)，抑制裸鼠人結(jié)腸癌皮下移植瘤的生長(zhǎng)和血管新生[40]。綜上所述，大黃素、丹參酮IIA和健脾解毒方可通過(guò)Wnt/β-catenin 信號(hào)通路，下調(diào)VEGF 等促血管生成因子表達(dá)，從而抑制結(jié)腸癌血管生成，見圖1。

圖1 Wnt/β-catenin 信號(hào)傳導(dǎo)途徑Fig.1 Wnt/β-catenin signal transduction pathway

3.2 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子3（signal transducer and activator of transcription 3，STAT3）信號(hào)通路

STAT3 是信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活子家族的成員，參與細(xì)胞增殖、凋亡和血管生成等基本生物過(guò)程的控制[41]。伍婧等[42]通過(guò)分析結(jié)腸癌組織標(biāo)本及相應(yīng)癌旁組織中STAT3、VEGF 陽(yáng)性表達(dá)與微血管計(jì)數(shù)的相關(guān)性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)STAT3 和VEGF 在結(jié)腸癌組織中表達(dá)明顯升高，提示與血管生成聯(lián)系密切。研究發(fā)現(xiàn)STAT3 活化后，可以直接調(diào)控VEGF 表達(dá)促進(jìn)血管生成；也可以通過(guò)活化缺氧誘導(dǎo)因子-1α（hypoxia-inducible factor-1α，HIF-1α）間接促進(jìn)血管生成[43]。焦河玲[44]推測(cè)苦豆堿通過(guò)白細(xì)胞介素-6（interleukin-6，IL-6）/Janus 激酶（Janus kinase，JAK）-STAT3 信號(hào)通路，抑制STAT3 磷酸化，從而下調(diào)B淋巴細(xì)胞瘤-2 基因（B-cell lymphoma-2，Bcl-2）、Bcl-2 相關(guān)X 蛋白（Bcl-2 associated X protein，Bax）、VEGF，誘導(dǎo)凋亡，抑制血管生成，進(jìn)而抑制結(jié)腸癌細(xì)胞生長(zhǎng)與轉(zhuǎn)移。Zhou 等[45]研究發(fā)現(xiàn)冬凌草素可能通過(guò)抑制JAK-STAT3 信號(hào)通路下調(diào)VEGF、bFGF，上調(diào)血管抑制素和內(nèi)皮抑制素水平，從而抗結(jié)腸癌血管生成。Lin 等[46]研究發(fā)現(xiàn)夏枯草可能通過(guò)抑制STAT3 信號(hào)通路活性，下調(diào)VEGFA、VEGFR2 的表達(dá)，抑制血管生成。孫予祥[47]發(fā)現(xiàn)解毒活血方對(duì)裸鼠CRC 移植瘤VEGF 表達(dá)有明顯抑制作用，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)解毒活血方可通過(guò)抑制STAT3 活化，下調(diào)VEGF 表達(dá)，發(fā)揮抗結(jié)腸癌血管生成的作用。楊彥等[48]研究表明解毒活血復(fù)方可能通過(guò)抑制STAT3 的活性，下調(diào)VEGF、MMP-2 蛋白表達(dá)，從而抑制LoVo 細(xì)胞裸鼠移植瘤血管生成。綜上所述，苦豆堿、夏枯草和解毒活血方可通過(guò)抑制STAT3 活化，下調(diào)VEGF 表達(dá)，發(fā)揮抗結(jié)腸癌血管生成的作用，見圖2。

圖2 STAT3 信號(hào)傳導(dǎo)途徑Fig.2 STAT3 signal transduction pathway

3.3 磷脂酰肌醇3-激酶（phosphatidylinositol-3-kinase，PI3K）/蛋白激酶B（protein kinase B，Akt）信號(hào)通路

PI3K/Akt 信號(hào)通路在多種細(xì)胞中活化，參與細(xì)胞的增殖、分化、凋亡、血管新生等病理、生理過(guò)程[49]。Zhang 等[50]通過(guò)體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)探究隱丹參醌對(duì)結(jié)腸癌的治療作用，研究發(fā)現(xiàn)隱丹參醌通過(guò)PI3K/Akt/哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）信號(hào)通路和MMPs 抑制結(jié)腸癌的生長(zhǎng)、侵襲、炎癥、血管生成和HIF-1α核易位。戴國(guó)梁等[51]研究發(fā)現(xiàn)五味子乙素通過(guò)調(diào)節(jié)VEGF/PI3K/Akt 信號(hào)通路來(lái)控制 VEGFA、VEGFR2、PI3K、Akt 表達(dá)，抑制SW620 細(xì)胞的增殖和遷移。王容容等[52]通過(guò)體內(nèi)外相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)，揭示了健脾消癌方可能通過(guò)調(diào)節(jié)PI3K/Akt 信號(hào)通路來(lái)調(diào)控VEGF 的表達(dá)，進(jìn)而抑制血管生成和結(jié)腸癌細(xì)胞生長(zhǎng)。根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道顯示隱丹參醌、五味子乙素和健脾消癌方通過(guò)PI3K/Akt 信號(hào)通路調(diào)節(jié)VEGF 等促血管生成因子的表達(dá)，抑制結(jié)腸癌血管生成，見圖3。

圖3 PI3K/Akt 及HIF-1α 信號(hào)傳導(dǎo)途徑Fig.3 PI3K/Akt and HIF-1α signal transduction pathway

3.4 mTOR/HIF-1α/VEGF 信號(hào)通路

缺氧是刺激腫瘤細(xì)胞及其間質(zhì)細(xì)胞分泌VEGF的一個(gè)重要因素，主要由HIF-1 介導(dǎo)。研究表明HIF-1α 與腫瘤的生長(zhǎng)增殖、侵襲轉(zhuǎn)移、新血管生成、凋亡等生物學(xué)特征都密切相關(guān)[53]。劉靜冰等[54]研究發(fā)現(xiàn)復(fù)方腸泰抑制小鼠結(jié)腸癌生長(zhǎng)，具有抗結(jié)腸癌血管生成作用且呈劑量相關(guān)性，可能通過(guò)抑制HIF-1α表達(dá)和下調(diào)Akt 信號(hào)通路發(fā)揮作用。Peng 等[55]發(fā)現(xiàn)健脾解毒湯可通過(guò)下調(diào)mTOR/HIF-1α/VEGF 通路，降低CD34 和VEGF 水平，抑制裸鼠HCT116 腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)。參丹散結(jié)膠囊可能通過(guò)抑制Akt/HIF-1α/VEGF 信號(hào)通路，使促微血管生長(zhǎng)因子bFGF 和Ang-2 表達(dá)降低，從而抑制結(jié)腸癌的血管生成[56]。根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道顯示復(fù)方腸泰、健脾解毒湯和參丹散結(jié)膠囊可通過(guò)HIF-1α 信號(hào)通路調(diào)節(jié)VEGF 等促血管生成因子的表達(dá)，抑制結(jié)腸癌血管生成。

綜上，以上中藥復(fù)方或活性成分可通過(guò)Wnt/βcatenin、STAT3、PI3K/Akt、HIF-1α 等信號(hào)通路調(diào)控VEGF 等促血管生成因子的表達(dá)，抑制結(jié)腸癌血管新生，從而抑制結(jié)腸癌轉(zhuǎn)移和發(fā)展，為結(jié)腸癌的治療提供了新方向。中藥通過(guò)調(diào)節(jié)信號(hào)通路抑制結(jié)腸癌血管生成的具體機(jī)制見表3。

表3 中藥調(diào)節(jié)相關(guān)信號(hào)通路作用Table 3 Effects of traditional Chinese medicine on regulating related signaling pathways

4 結(jié)語(yǔ)與展望

目前，抗血管生成是治療結(jié)腸癌的重要靶點(diǎn)，中藥抗結(jié)腸癌血管生成機(jī)制主要包括抑制促血管生長(zhǎng)因子的表達(dá)、抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖及誘導(dǎo)其凋亡、調(diào)節(jié)相關(guān)信號(hào)通路等。中藥以其多靶點(diǎn)、多途徑、不良反應(yīng)小的治療優(yōu)勢(shì)成為抑制結(jié)腸癌的潛力治療藥物。在機(jī)制研究方面，對(duì)促血管生成調(diào)控因子的研究較為深入，但對(duì)血管生成抑制因子的研究尚不充足，今后可進(jìn)一步研究。對(duì)信號(hào)通路的研究方面，中藥抑制結(jié)腸癌血管生成并非通過(guò)單一信號(hào)通路發(fā)揮作用，有可能作用于多條信號(hào)通路上的某些關(guān)鍵分子，通過(guò)多條信號(hào)通路協(xié)同產(chǎn)生抑制結(jié)腸癌血管生成的作用，具體的作用機(jī)制還需深入研究。

通過(guò)梳理文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，姜黃素、大黃素、隱丹參酮等活性成分，白頭翁、黃花敗醬等中藥提取物，夏枯草、白花蛇舌草等單味中藥，健脾消癌方、解毒活血方、健脾解毒方等中藥復(fù)方均可通過(guò)抑制血管生成治療結(jié)腸癌，目前臨床上用中藥治療結(jié)腸癌時(shí)常以復(fù)方為主，此后開展關(guān)于中醫(yī)藥抗血管生成防治結(jié)腸癌的研究，在保證中藥復(fù)方臨床有效的基礎(chǔ)上，逐步形成中藥復(fù)方-單體-有效成分的整體研究思路，同時(shí)，利用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)和分子生物學(xué)技術(shù)等從分子、基因、蛋白等多個(gè)角度深入研究中藥抑制血管生成治療結(jié)腸癌的藥效機(jī)制與作用靶點(diǎn)，并進(jìn)一步明確中藥參與調(diào)控結(jié)腸癌的多成分、多靶點(diǎn)的復(fù)雜作用機(jī)制，以期研發(fā)出高效低毒的抗血管生成治療結(jié)腸癌的中藥制劑，對(duì)結(jié)腸癌的治療具有重要意義。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突