中藥有效成分對胃癌信號通路的調(diào)控機(jī)制綜述Δ

郭心怡,黃雅慧,趙 丹,劉長興#

(1.陜西中醫(yī)藥大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院,陜西 咸陽 712046; 2.西安市中醫(yī)醫(yī)院脾胃病科,西安 710021)

胃癌是位于胃黏膜上皮細(xì)胞的消化系統(tǒng)常見惡性腫瘤,其病死率居第3位,世界發(fā)病率居第5位,2020年全球胃癌死亡人數(shù)約76.9萬人,其中90%以上的胃癌為腺癌[1-2]。目前,胃癌的臨床治療多以手術(shù)、化療及靶向治療為主,然而患者總體生存狀況不理想[3]。近年來,中醫(yī)藥防治胃癌引起了學(xué)者的廣泛關(guān)注,且中藥有效成分防治胃癌的實驗研究迭出。研究發(fā)現(xiàn),中藥有效成分可通過調(diào)控Wnt/β-聯(lián)蛋白(Wnt/β-catenin)、核因子κB(NF-κB)、磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)/蛋白激酶B(Akt)/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)、轉(zhuǎn)錄活化因子3(STAT3)、絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)和Notch等多種信號通路,發(fā)揮抑制胃癌細(xì)胞增殖、誘導(dǎo)胃癌細(xì)胞凋亡及遷移,抑制腫瘤血管生成等作用[4-6]。因此,深入探究胃癌發(fā)生機(jī)制,有助于發(fā)現(xiàn)藥物作用靶點(diǎn),對提高療效具有重要意義。為探討中藥有效成分治療胃癌的相關(guān)信號通路,遂進(jìn)行文獻(xiàn)綜述如下。

1 中藥有效成分對胃癌Wnt/β-catenin信號通路的調(diào)控作用

1.1 Wnt/β-catenin信號通路與胃癌

1982年,Nusse和Varmus在小鼠原癌基因中發(fā)現(xiàn)了第1個Wnt基因,其由wingless和int蛋白組合而成,是胚胎發(fā)育過程中的一個必需基因[7]。其作用過程被稱為經(jīng)典Wnt通路,β-catenin為該通路的重要分子,在細(xì)胞生長、增殖和凋亡過程中發(fā)揮作用[8-9]。在沒有Wnt信號刺激的情況下,軸蛋白(Axin)、糖原合酶激酶-3β(GSK-3β)、CK1和腺瘤息肉病基因蛋白(APC)等復(fù)合蛋白可有效驅(qū)動β-catenin降解,阻斷β-catenin蛋白進(jìn)入細(xì)胞核,從而抑制Wnt/β-catenin信號通路激活[10]。當(dāng)細(xì)胞受到Wnt蛋白刺激,Frizzled和LRP5/6蛋白組成的異聚受體復(fù)合物被激活,與Wnt蛋白結(jié)合,通過DSH蛋白啟動信號反應(yīng),降解Axin、GSK-3β、CK1和APC等復(fù)合蛋白,使β-catenin在細(xì)胞質(zhì)中積累,最終進(jìn)入核內(nèi),與T細(xì)胞因子/淋巴增強(qiáng)因子相互作用,引起特定靶基因的轉(zhuǎn)錄,Wnt/β-catenin信號通路被異常激活,在胃癌的細(xì)胞侵襲及惡性轉(zhuǎn)化中至關(guān)重要[11]。以往的研究結(jié)果表明,中醫(yī)藥可通過Wnt/β-catenin信號通路參與腫瘤細(xì)胞的增殖、遷移和凋亡等病理過程,可以作為治療胃癌的靶點(diǎn)[12-13]。

1.2 中藥有效成分通過Wnt/β-catenin信號通路調(diào)控胃癌

人參皂苷是從人參中提取的主要活性成分之一,具有抗炎、抗腫瘤和抗血管生成等作用[14]。孟子琪等[15]使用40 μg/mL的人參皂苷Rg3處理對順鉑(DDP)耐藥的胃癌細(xì)胞,使用蛋白質(zhì)印跡法和免疫熒光染色法檢測Wnt與β-catenin蛋白的表達(dá)水平,結(jié)果顯示,與1.40 μg/ml DDP對照組相比,人參皂苷Rg3聯(lián)合DDP可有效阻斷胃癌細(xì)胞Wnt/β-catenin信號通路,促進(jìn)胃癌細(xì)胞凋亡,抑制胃癌細(xì)胞增殖與遷移。從中藥姜黃根莖中分離出的姜黃素是天然的脂溶性多酚類化合物,其可增強(qiáng)5-氟尿嘧啶、紫杉醇和DDP等化療藥在前列腺癌、胃癌及結(jié)直腸癌等腫瘤中的抗腫瘤作用[16]。研究結(jié)果證實,姜黃素通過抑制β-catenin蛋白水平,降低Wnt/β-catenin信號通路傳導(dǎo)的靶基因及下游的原癌基因c-Myc和細(xì)胞周期蛋白D1(Cyclin D1)表達(dá),顯著損傷體外胃癌細(xì)胞活性,并誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[17-18]。此外,隱丹參酮、小檗堿等中藥小分子化合物同樣可通過干預(yù)Wnt/β-catenin信號通路,抑制胃癌細(xì)胞生長。張世霞等[19]用不同濃度的小檗堿作用于胃癌MKN45細(xì)胞,蛋白質(zhì)印跡法檢測發(fā)現(xiàn),β-catenin和c-Myc蛋白表達(dá)水平顯著降低,切割型胱天蛋白酶(Cleaved Caspase)-3表達(dá)水平顯著升高,表明小檗堿可通過Wnt/β-catenin信號通路抑制MKN45細(xì)胞增殖和酵解,并誘導(dǎo)胃癌細(xì)胞凋亡。丹參有活血化瘀的功效,隱丹參酮是從丹參中提取出來的脂溶性小分子化合物,能抑制腫瘤細(xì)胞增殖,誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡[20]。馬麗娟等[21]進(jìn)行了細(xì)胞實驗,采用噻唑藍(lán)法、細(xì)胞劃痕實驗檢測不同劑量隱丹參酮干預(yù)下人胃癌BGC-823細(xì)胞株的遷移及侵襲能力,通過聚合酶鏈反應(yīng)檢測Dvl2、GSK-3β、β-catenin和Cyclin D1表達(dá)水平,發(fā)現(xiàn)隨著劑量增加,細(xì)胞增殖抑制率、GSK-3β蛋白及mRNA表達(dá)水平升高,Dvl2、β-catenin、Cyclin D1蛋白及mRNA表達(dá)水平降低,進(jìn)一步得出隱丹參酮能通過抑制Wnt/β-catenin信號通路的活性對胃癌細(xì)胞起到抑制作用。

2 中藥有效成分對胃癌NF-κB信號通路的調(diào)控作用

2.1 NF-κB信號通路與胃癌

NF-κB信號通路是細(xì)胞內(nèi)重要的核轉(zhuǎn)錄因子,包括NF-κB1/p50、NF-κB2/p52、RelA/p65、RelB和c-Rel等5個家族成員,上述蛋白起到二聚化轉(zhuǎn)錄因子的作用,可調(diào)節(jié)基因表達(dá),共同參與機(jī)體的炎癥反應(yīng)、免疫應(yīng)答,調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡、應(yīng)激反應(yīng)[22]。NF-κB抑制蛋白(IκB)可抑制NF-κB二聚體活性,阻止其進(jìn)入細(xì)胞核,使其以非活化形式存在于細(xì)胞質(zhì)中,是NF-κB信號通路激活的關(guān)鍵[23]。腫瘤壞死因子α、白細(xì)胞介素1β和多種炎癥信號與受體近端信號銜接蛋白結(jié)合,激活I(lǐng)κB激酶復(fù)合物(IKK),使IκB激酶磷酸化、泛素化,IκB蛋白得到降解,NF-κB二聚體(主要為p50/p65)得以釋放,進(jìn)一步轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞核內(nèi),促進(jìn)目的基因轉(zhuǎn)錄[24]。NF-κB家族蛋白在腫瘤細(xì)胞的分化、增殖、凋亡、炎癥反應(yīng)和免疫應(yīng)答等方面廣泛表達(dá),是“炎-癌”轉(zhuǎn)化的啟動因子,在惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展中起重要作用[25]。在大多數(shù)惡性腫瘤中NF-κB異?；罨?被認(rèn)為是“炎-癌”轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵,如在幽門螺桿菌相關(guān)性胃癌前病變中,毒力因子與宿主的受體結(jié)合,從而激活NF-κB信號通路,上調(diào)胃癌中靶基因的表達(dá),促進(jìn)下游炎癥因子釋放,促進(jìn)胃癌發(fā)展[26]。

2.2 中藥有效成分通過NF-κB信號通路調(diào)控胃癌

漢防己乙素是從中藥防己根中提取的一種單體化合物,具有抗炎鎮(zhèn)痛、降血壓等藥理作用,可調(diào)節(jié)胃癌細(xì)胞的周期、促進(jìn)胃癌細(xì)胞凋亡[27]。張升波等[28]的研究結(jié)果表明,漢防己乙素可通過降低胃癌大鼠病理組織的IκB、P65蛋白磷酸化水平,減少IκB蛋白降解,進(jìn)一步抑制NF-κB信號通路的過度激活,從而促進(jìn)促凋亡基因的表達(dá),使大鼠胃癌的惡化緩解,發(fā)揮抗腫瘤作用。雷公藤內(nèi)酯酮可通過泛素-蛋白酶體途徑降解致癌蛋白Notch1,因此,Notch1下游蛋白Rbpj、IKKα和IKKβ的表達(dá)水平顯著降低,NF-κB磷酸化水平顯著降低[29]。此外,白藜蘆醇可抑制胃癌SGC-7901細(xì)胞增殖,降低凋亡蛋白B淋巴細(xì)胞瘤-2基因(Bcl-2)的表達(dá)水平并抑制NF-κB過度激活[30]。

3 中藥有效成分對PI3K/Akt/mTOR信號通路的調(diào)控作用

3.1 PI3K/Akt/mTOR信號通路與胃癌

PI3K及其下游的Akt、mTOR組成的PI3K/Akt/mTOR信號通路可通過誘導(dǎo)細(xì)胞自噬、促進(jìn)細(xì)胞凋亡、抗腫瘤血管生成和調(diào)節(jié)miRNA等機(jī)制作用于胃癌[31]。當(dāng)PI3K被受體酪氨酸激酶、G蛋白偶聯(lián)受體激活并聚集于質(zhì)膜,將底物4,5-二磷酸磷脂酰肌醇磷酸化,形成第二信使3,4,5-磷脂酰肌醇三磷酸,從而促進(jìn)Akt活性中心的thr308和ser-473端磷酸化[32]?；罨蟮腁kt可作用于mTOR下游信號分子,進(jìn)一步調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖及遷移,故可將PI3K/Akt/mTOR信號通路作為藥物干預(yù)胃癌的新靶點(diǎn)。

3.2 中藥有效成分通過PI3K/Akt/mTOR信號通路調(diào)控胃癌

紅景天苷是從藥物紅景天中提取的天然活性成分,已有研究結(jié)果證實其對乳腺癌、結(jié)腸癌和膀胱癌等具有抑制作用[33]。Rong等[34]通過對人胃癌AGS細(xì)胞的研究,發(fā)現(xiàn)紅景天苷可降低PI3K和Akt的磷酸化,以濃度依賴性方式降低p-mTOR蛋白水平,并且用胰島素樣生長因子1預(yù)處理降低了自噬蛋白的表達(dá),表明紅景天苷通過PI3K/Akt/mTOR途徑誘導(dǎo)自噬?；艉迫坏萚35]用不同劑量的川芎嗪、PI3K特異性抑制劑分別干預(yù)人胃癌SGC-7901細(xì)胞,結(jié)果顯示,與空白對照組相比,經(jīng)過川芎嗪、PI3K抑制劑的干預(yù),p-PI3K、p-Akt、p-mTOR蛋白表達(dá)明顯下調(diào),Cleaved Caspase-9、Cleaved Caspase-3蛋白表達(dá)上調(diào),可明顯提高胃癌細(xì)胞增殖抑制率,誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡和自噬,且與PI3K/Akt/mTOR通路活化影響下游凋亡、自噬蛋白相關(guān)。來源于黃連的小檗堿也可通過PI3K/Akt/mTOR信號通路增強(qiáng)胃癌細(xì)胞凋亡,提高其對DDP的化學(xué)敏感性。針對耐DDP的胃癌細(xì)胞進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)小檗堿可下調(diào)胃癌BGC-823和SGC-7901細(xì)胞的耐藥蛋白水平,促進(jìn)細(xì)胞凋亡,且抑制PI3K/AKT/mTOR信號傳導(dǎo)[36]。此外,源于山茱萸的β-咔啉生物堿可降低胃癌組織中SGC-7901細(xì)胞和SGC-7901細(xì)胞mRNA水平,降低黏著斑激酶、PI3K、Akt和mTOR的表達(dá),從而抑制PI3K/AKT/mTOR信號通路,促進(jìn)細(xì)胞壞死及凋亡[37]。

4 中藥有效成分對STAT3信號通路的調(diào)控作用

4.1 STAT3信號通路與胃癌

STAT家族包括7個DNA結(jié)合蛋白,廣泛存在于不同組織和細(xì)胞中,其中,STAT3參與多種生物學(xué)過程,在細(xì)胞增殖、分化、生存、發(fā)育和炎癥等生理過程中發(fā)揮重要作用[38]。在該通路中,STAT3被Janus激酶(JAK)磷酸化為p-STAT3,轉(zhuǎn)入細(xì)胞核內(nèi)與特定DNA序列結(jié)合,誘導(dǎo)Bcl-2、存活蛋白、腫瘤生長因子β等多種與細(xì)胞生長、增殖及凋亡相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄和表達(dá),參與腫瘤細(xì)胞增殖、耐藥或抑制腫瘤細(xì)胞凋亡[39]。研究結(jié)果顯示,在胃癌細(xì)胞中STAT3蛋白高表達(dá)是反映胃癌預(yù)后的指標(biāo),與胃癌的分化程度、淋巴浸潤等密切相關(guān)[40]。因此,尋求有效的STAT3抑制劑對于胃癌的治療具有意義。

4.2 中藥有效成分通過STAT3信號通路調(diào)控胃癌

高良姜素是從高良姜根莖中分離出的類黃酮物質(zhì),可對肝癌、乳腺癌、肺癌及食道癌等發(fā)揮抗腫瘤活性。有研究發(fā)現(xiàn),高良姜可通過抑制胃癌MGC 803細(xì)胞活力,阻止STAT3的磷酸化,降低p-STAT3、Bcl-2和Caspase-3等蛋白表達(dá),從而抑制JAK2/STAT3信號通路,促進(jìn)胃癌細(xì)胞凋亡和減少細(xì)胞增殖[6]。銀杏酸也可抑制p-STAT3的表達(dá),抑制STAT3信號通路,進(jìn)一步促進(jìn)細(xì)胞凋亡[41]。源于中藥菊花的有效成分芹菜素可以抑制胃癌細(xì)胞的增殖并且誘導(dǎo)胃癌細(xì)胞凋亡,其在誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡中的作用是通過減少Bcl-2,增強(qiáng)Bcl-2相關(guān)X蛋白(Bax)、Caspase-9/Caspase-3、聚ADP-核糖聚合酶的切割完成的[42]。此外,有研究結(jié)果證實,豆蔻明、萜類化合物葫蘆素B也可通過抑制胃癌細(xì)胞中磷酸化STAT3水平,從而抑制STAT3相關(guān)通路的表達(dá)以抗腫瘤[43-44]。

5 中藥有效成分對胃癌其他信號通路的調(diào)控作用

此外,中藥有效成分對胃癌的MAPK、Notch等其他信號通路也具有調(diào)控作用。李紫瑞等[45]借助網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)分析了川楝素治療胃癌的作用靶點(diǎn),并通過分子實驗驗證得出,隨著給藥濃度的增加,凋亡標(biāo)志蛋白Caspase-3被活化,川楝素可上調(diào)MAPK信號通路的核心蛋白p38及其磷酸化形式p-p38,以激活MAPK通路,誘導(dǎo)胃癌細(xì)胞凋亡。Notch信號通路在胃癌中可誘導(dǎo)細(xì)胞程序性死亡,其與程序性死亡受體配體1(PD-L1)的表達(dá)呈正相關(guān),并且充當(dāng)PD-L1的上游去泛素化酶,通過下調(diào)PD-L1相關(guān)的免疫抑制來抑制腫瘤生長[46]。劉豪杰等[47]對胃癌SGC-7901細(xì)胞進(jìn)行分組,通過蛋白質(zhì)印跡法檢測不同劑量的蘆薈大黃素組中Notch-1信號通路蛋白及凋亡蛋白Bax、Bcl-2的表達(dá),結(jié)果顯示,隨著蘆薈大黃素劑量升高,Notch-1、Bcl-2表達(dá)及Bcl-2/Bax比值降低,細(xì)胞增殖抑制率升高,提示蘆薈大黃素可能通過抑制Notch-1信號通路起到誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的作用。

不同信號通路的中藥有效成分對胃癌的調(diào)控作用見表1。

表1 不同信號通路的中藥有效成分對胃癌的調(diào)控作用Tab 1 Regulation of active components of traditional Chinese medicine in different signaling pathways on gastric cancer

6 小結(jié)及展望

綜上所述,中藥有效成分可以通過Wnt/β-catenin、NF-κB、PI3K/Akt/mTOR、STAT3和Notch等信號通路治療胃癌,并抑制胃癌細(xì)胞增殖、遷移和侵襲,從而誘導(dǎo)胃癌細(xì)胞凋亡,抑制瘤體微血管生成。現(xiàn)有的研究為開展中醫(yī)藥治療胃癌的臨床研究、新藥研發(fā)等提供了有力支撐,但現(xiàn)有研究涉及的中藥單體及有效成分眾多,深入性、系統(tǒng)性及作用機(jī)制尚有待加強(qiáng)。通過相同的作用機(jī)制對現(xiàn)有的中藥有效成分進(jìn)行分類,在中醫(yī)理論的指導(dǎo)下進(jìn)行配伍分析,形成新方,以發(fā)揮多途徑、多靶點(diǎn)協(xié)同抑制腫瘤細(xì)胞增殖、遷移,誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡的作用,更好地指導(dǎo)臨床實踐。