龍葵活性物質的抗腫瘤作用研究進展

謝思源，施 浩，白桂峰，王健君

(1.皖南醫(yī)學院臨床醫(yī)學院,安徽 蕪湖 241002;2.皖南醫(yī)學院基礎醫(yī)學院,安徽 蕪湖 241002)

龍葵(SolaumnigrumL.)是茄科、茄屬一年生草本植物,又稱苦葵(《圖經》)、苦菜(《唐本草》)、水茄(《綱目》)等?！侗静菥V目》中記載龍葵“氣味苦,微甘,滑,寒,無毒”,有治風、解勞少睡、去虛熱腫、消熱散血等功效;《神農本草經》稱龍葵:“其子療疔腫”,其根、莖、葉均可入藥;《滇南本草》中記錄:“龍葵味苦,性大寒”。綜合古籍記載,龍葵有消腫散血、治跌撲傷損、療癰疽腫毒、補男子元氣等功效。龍葵中含有多種活性物質,如龍葵堿、龍葵酸、澳洲茄堿、澳洲茄邊堿、澳洲茄胺、毛葉冬珊瑚堿等。近年來隨著我國傳統(tǒng)醫(yī)學的發(fā)展,中藥應用逐漸廣泛,中藥活性物質治療腫瘤也隨之受到重視?，F(xiàn)代醫(yī)學研究表明,龍葵活性物質有抗腫瘤作用[1],在多種腫瘤治療中廣泛應用[2]。本文對近年來有關龍葵活性物質及其抗腫瘤作用和機制研究進展進行綜述,以期為龍葵活性物質應用于科研及臨床抗腫瘤提供參考。

1 龍葵抗腫瘤活性物質

截至2022年4月22日,中藥系統(tǒng)藥理學數(shù)據(jù)庫與分析平臺計算機系統(tǒng)生物學實驗室數(shù)據(jù)庫收錄了39種龍葵成分,根據(jù)活性物質的口服利用度≥20%、類藥性≥0.1篩選的成分包括:呋喃木脂素、β-胡蘿卜素、谷甾醇、薯蕷皂苷元、毛葉冬珊瑚堿、3β-羥基膽甾-5-烯和槲皮素。龍葵中含有抗腫瘤生物活性的成分主要為甾體類澳洲茄堿和澳洲茄邊堿及其水解后的苷元澳洲茄胺[3];研究發(fā)現(xiàn),龍葵生物堿、皂苷類等成分能對腫瘤細胞的形態(tài)和增殖發(fā)生明顯抑制作用[4]。

2 龍葵活性物質的抗腫瘤作用

2.1 抑制腫瘤細胞增殖細胞增殖是生物體的一種重要生命特征,腫瘤細胞的增殖方式主要為有絲分裂,惡性腫瘤細胞會在機體內通過無限有絲分裂方式而增殖。腫瘤細胞不受機體生長發(fā)育的調控,可以持續(xù)分裂增殖,因此,抑制腫瘤細胞增殖可以控制機體內腫瘤細胞的數(shù)量?？刂萍毎芷谑且种颇[瘤細胞增殖的一種方式,通過抑制腫瘤細胞內微管蛋白合成可有效地將腫瘤細胞阻滯于S期,從而抑制其增殖生長;有研究報道,龍葵堿可有效降低ATP酶活性或增加氧自由基含量,從而降低消化系統(tǒng)腫瘤細胞增殖活性[5-7]。另有研究發(fā)現(xiàn),龍葵堿可下調結直腸癌細胞S100P基因;將結直腸癌細胞S100P基因敲除,癌細胞生長受到明顯抑制,由此推測龍葵有效成分龍葵堿通過下調結直腸癌細胞基因S100P,誘導細胞周期,使其阻滯在G0/G1期,從而影響結直腸癌細胞(SW480、SW620、HT-29)的增殖[8]。葉斌等[9]研究發(fā)現(xiàn),龍葵堿可抑制人乳腺癌細胞MCF-7增殖。另有研究報道,龍葵堿可影響人膠質瘤U87細胞[10-11]、卵巢癌SKOV3細胞[12]、急性T淋巴細胞白血病Jurkat細胞[13]的增殖活性,其主要機制與調控Ki-67、增殖細胞核抗原、B淋巴細胞瘤-2(B-cell lymphoma-2,Bcl-2)、Bcl-2相關X蛋白、磷酸化蛋白激酶、cleaved caspase-3、p53等蛋白的表達有關,且呈濃度依賴性。

腫瘤需要豐富的血液供應,其增殖與血管形成、發(fā)展相關。WEN等[14]研究發(fā)現(xiàn),缺氧環(huán)境中可以明顯檢測到無氧環(huán)境下檢測不到的細胞中缺氧誘導因子-1α(hypoxia inducible factor 1 alph,HIF-1α)。HIF-1α可在腫瘤細胞中大量表達,參與腫瘤的血管新生。楊雪峰等[15]研究發(fā)現(xiàn),龍葵堿能通過減少HIF-1α表達來抑制腫瘤血管生成,從而抑制人結腸癌HT-29細胞的增殖。另有研究發(fā)現(xiàn),α-龍葵堿可通過下調血管內皮生長因子水平,降低胞內鈣黏蛋白表達,抑制腫瘤細胞轉移;龍葵單體澳洲茄邊堿可通過活化caspase-3抑制大腸癌HCT116細胞的增殖[16]。

2.2 促進腫瘤細胞凋亡細胞凋亡是由基因控制的細胞自主性程序死亡。腫瘤細胞通常不會自主凋亡,但在外界條件影響下可發(fā)生凋亡。研究表明,澳洲茄堿能呈濃度及時間依賴性促進人肺癌A549細胞凋亡[17],其主要機制為下調A549細胞的半胱天冬酶-3酶原、Bcl-2、p65、多聚二磷酸腺苷核糖聚合酶等蛋白表達,上調Bcl-2相互作用殺手基因、Bak蛋白表達,激活A549細胞的caspase-3通路,從而誘導細胞凋亡。有研究報道,龍葵活性物質茄解啶通過抑制蛋白激酶B表達和磷酸化,抑制絲氨酸/蘇氨酸激酶磷酸化,降低G1/S-特異性周期蛋白-D1和C-myc癌基因表達,增加Bcl-2基因相關啟動子(Bcl-2 associated agonist of cell death,Bad)表達,抑制Bad磷酸化,從而促進人大腸癌SW620細胞凋亡[18]。劉凱等[19]研究發(fā)現(xiàn),龍葵總堿可促使骨髓瘤細胞發(fā)生凋亡,其機制可能為其抑制磷酸化核因子抑制蛋白、引起核因子-κB (nuclear factor kappa-B,NF-κB)激活的B細胞κ-輕鏈增強蛋白復合物失活,使干擾素調節(jié)因子4表達減少,進而激活相關信號通路,下調凋亡抑制蛋白p65,從而促進腫瘤細胞凋亡。最近有學者研究發(fā)現(xiàn),龍葵堿可通過上調微RNA(microRNA,miR)-138和下調Survivin mRNA及其蛋白表達,促進食管癌EC9706、KYSE30細胞凋亡;且龍葵堿可通過上調miR-140表達來下調結腸癌轉移相關基因1表達,可促進胃癌SGC-7901細胞凋亡[20-21]。

惡性腫瘤中存在一種轉化生長因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)信號轉導通路,該信號通路是由TGF-β超家族、Smads蛋白家族構成。此通路廣泛存在于細胞質中,可以傳遞細胞核和細胞膜之間的信號[22]。楊旭峰[23]研究發(fā)現(xiàn),龍葵提取物可通過調控TGF-β信號轉導通路來降低 TGF-β水平,提高 Smad基因家族表達,從而誘導肝癌HepG2細胞凋亡。

此外,RAGUNATHAN等[24]和WALRAVENA 等[25]研究發(fā)現(xiàn),活化N-乙酰轉移酶(N-acetyl transferase,NAT)對腫瘤細胞的激活有促使作用。另有研究報道,龍葵堿可通過抑制大腸癌細胞、肝癌細胞中NAT主要功能性表型NAT1、NAT2,使腫瘤細胞發(fā)生凋亡[26-29]。

2.3 抑制腫瘤細胞侵襲、遷移腫瘤細胞遷移是約90%癌癥的死亡原因[30],而腫瘤細胞的遷移是一個相對復雜的過程。原發(fā)器官產生的腫瘤細胞,其外基質能被金屬蛋白酶降解,使腫瘤細胞侵襲至其他組織或器官[31]。腫瘤細胞侵襲的早期為上皮-間質轉化?？坐櫲宓萚32]在對曲古抑菌素A耐藥胰腺癌細胞試驗中發(fā)現(xiàn),α-龍葵堿可通過降低基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMP)表達來逆轉腫瘤細胞上皮-間質轉化過程。龍順欽等[33]研究發(fā)現(xiàn),龍葵的甾體類活性成分澳洲茄堿能逆轉人肺腺癌A549細胞上皮-間質轉化,其機制為下調Snail、Slug和鋅指 E-box 結合蛋白家族等蛋白的表達,從而對N-Cadherin、Vimentin mRNA產生抑制作用,促進E-Cadherin mRNA的表達。石芳等[34]將澳洲茄堿濃度梯度調至0、3、6、9 μmol·L-1,并對肺癌H1299細胞進行孵育,結果發(fā)現(xiàn),澳洲茄堿可降低MMP-2、MMP-9、細胞外基質金屬蛋白酶誘導因子(recombinant extracellular matrix metalloproteinase inducer,EMMPRIN)表達,增加組織金屬蛋白酶抑制劑(tissue inhibitor of matrix metalloproteinases,TIMP)-1、TIMP-2、RECK表達,9 μmol·L-1澳洲茄堿對細胞侵襲影響最大。因此,認為澳洲茄堿抑制肺癌細胞侵襲的機制與調控磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B通路磷酸化水平,調節(jié)MMPs、TIMP2、EMMPRIN和RECK等蛋白的表達有關。

2.4 抑制腫瘤細胞免疫逃逸高聚偉等[35]研究報道,龍葵堿能通過降低肝癌H22細胞移植瘤小鼠Treg細胞含量來改善免疫逃逸,對肝腫瘤細胞具有抑制作用。另有學者研究發(fā)現(xiàn),細胞內唾液酸水平與細胞癌變程度呈一定正相關[36]。細胞膜表面的糖蛋白、糖脂中的唾液酸及細胞內唾液酸水平升高可使部分癌細胞逃避宿主的免疫系統(tǒng)監(jiān)視及攻擊,使癌細胞能夠更順利地增殖、遷移,從而介導癌細胞免疫逃逸[37-38]。另有研究發(fā)現(xiàn),龍葵堿可降低H22荷瘤小鼠的腫瘤細胞膜唾液酸水平,從而殺滅腫瘤細胞[39]。蒲有為[40]研究發(fā)現(xiàn),龍葵中的活性多糖片段SNLP-1可通過激活巨噬細胞調節(jié)機體固有免疫,進而發(fā)揮抗腫瘤作用。

2.5 破壞腫瘤細胞結構

2.5.1 破壞腫瘤細胞膜生物細胞膜也稱質膜,是由脂雙層和蛋白質構成的分隔細胞質與細胞周圍環(huán)境的一層膜結構,能夠控制物質進出細胞。細胞膜進行主動轉運時需要耗能,此時需要ATP酶分解ATP供能,從而保證細胞內外滲透壓相對穩(wěn)定,保持細胞膜內外離子濃度差;因此,通過檢測ATP酶活性可以判斷細胞膜結構是否完整。腫瘤細胞膜和正常細胞膜在流動性、轉運蛋白的活性等方面存在一定差異。研究發(fā)現(xiàn),龍葵總堿對腫瘤細胞膜鈉-鉀依賴式ATP酶及鈣-鎂依賴式ATP酶有顯著抑制作用,而腫瘤胞膜中的ATP酶被抑制,使其主動轉運功能受限,從而破壞腫瘤細胞膜成分[41]。另有研究發(fā)現(xiàn),細胞膜流動性、細胞膜蛋白質水平偏離正?？捎绊懮锬すδ?從而影響細胞正常功能。龍葵堿能夠降低腫瘤細胞的細胞膜流動性并使膜蛋白水平降低至相對正常水平,恢復細胞的正常功能,從而發(fā)揮抗腫瘤細胞功能;龍葵堿還能通過破壞腫瘤細胞的細胞膜的封閉度抑制其生長[39,42]。有研究發(fā)現(xiàn),龍葵堿在開放膜通透性轉運孔道、升高細胞內鈣離子濃度,誘導腫瘤細胞凋亡方面也有顯著效果[42],具體機制可能是:龍葵堿引起細胞膜電位改變,破壞原有離子流動方向,升高細胞內鈣離子濃度,使腫瘤細胞發(fā)生凋亡。同時,還有研究發(fā)現(xiàn),細胞膜中的超氧化物歧化酶也可以破壞腫瘤細胞[43]。

2.5.2 損傷腫瘤細胞器激活內源性線粒體途徑是損傷細胞器導致腫瘤細胞凋亡的主要方式。研究發(fā)現(xiàn),龍葵堿可通過激活內源性線粒體途徑,下調腫瘤細胞中的凋亡蛋白 Bcl-2 蛋白及 caspase-3 蛋白水平而促進LNCaP細胞系和 Du145 細胞凋亡[44]。還有研究發(fā)現(xiàn),龍葵堿可通過促進抑制因子 IκBα 激活,活化轉錄激活因子NF-κB,使NF-κB與細胞核內的 DNA 結合,從而激活凋亡蛋白酶 caspases 家族,進而誘導腫瘤細胞凋亡[45]。但是,目前關于龍葵堿通過損傷細胞器結構或其他細胞器生物膜破壞腫瘤細胞方面的研究較少,對于龍葵堿導致內質網(wǎng)、高爾基體等細胞器結構、形態(tài)、細胞器膜被破壞,誘發(fā)腫瘤細胞中不含遺傳物質的細胞器損傷,促進腫瘤細胞凋亡的研究還有較大空間。

2.5.3 破壞腫瘤細胞遺傳物質目前,對龍葵堿直接破壞人腫瘤細胞遺傳物質的研究較少。研究發(fā)現(xiàn),龍葵總堿可降低S180和H22荷瘤小鼠腫瘤細胞內DNA水平,增加RNA水平,從而抑制DNA轉錄,阻止蛋白質合成,使腫瘤細胞發(fā)生凋亡[46-47]。

3 小結與展望

目前,國內外研究已證實龍葵有效活性成分具有顯著的抗消化系統(tǒng)腫瘤作用,并發(fā)現(xiàn)其通過抑制腫瘤細胞上皮-間質化信號通路、破壞腫瘤細胞結構,以及誘導免疫逃逸、促進胞膜唾液酸分泌等促進腫瘤細胞凋亡。但是,國內關于龍葵活性物質抗腫瘤機制的相關報道相對較少,目前研究主要集中在龍葵活性成分龍葵堿、澳洲茄堿、澳洲茄邊堿等方面;且研究發(fā)現(xiàn),這些活性物質可以抑制腫瘤細胞增殖、促進凋亡,抑制腫瘤細胞侵襲、遷移及腫瘤細胞免疫逃逸,破壞腫瘤細胞結構。隨著科學技術的逐漸發(fā)展,中草藥活性物質以其毒副作用低及可提高機體免疫力、殺傷癌細胞效果顯著等優(yōu)點在腫瘤治療中的應用逐漸被重視,但是其缺點也是顯而易見的,比如臨床上應用較少,暫時無藥用試劑生產等;因此,龍葵及其活性物質在臨床腫瘤治療方面的作用和應用值得進一步研究。