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夏枯草主要化学成分抗肺癌作用机制研究进展

2022-11-27赵一丹

医学信息 2022年9期
关键词:草素夏枯草木犀

赵一丹,杨 静

(南京中医药大学附属徐州市中医院肿瘤内科,江苏 徐州 221000)

肺癌(lung cancer)是我国常见的恶性肿瘤,具有高侵袭性、易复发等生物学特点。近年来,尽管在肺癌的诊断和治疗上有了较大进展,但其发病率和晚期肺癌患者的死亡率依旧很高[1]。在肺癌的许多分类中,非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)占肺癌总数的80%~85%,而且侵袭和转移是其死亡最常见的原因[2]。夏枯草(Prunellae Spica)为唇形科植物夏枯草(Prunellavulguris L.)的干燥果穗,始载于《神农本草经》,味苦、辛,性寒,归肝、胆经,具有清肝明目、散结解毒的功效,主治目赤羞明,目珠疼痛,头痛眩晕,耳鸣,瘰疬瘿瘤,乳痈痄腮,痈疮肿毒等。《本草从新》中记载夏枯草“治瘰疬、鼠瘘、瘿瘤、症坚、乳痈、乳岩”;《本草通玄》载“夏枯草,补养厥阴血脉,又能疏通结气。目痛、瘰疬皆系肝症,故建神功。”;《本草正义》中书“消释坚凝,疏通窒滞”“凡凝痰结气,风寒痹着,皆其专职”。《本草求真》有言“是以一切热郁肝经等证,得此治无不效,以其得藉解散之功耳”。夏枯草可宣泄肝胆火热之郁窒,通利血脉而疏通结气,可见古人对于夏枯草治疗肿瘤疾病已有了较深的研究。目前,国内外学者研究显示,已经从夏枯草中分离出多种化合物,可大致分为三砧类(齐墩果烷类,羽扇烷类以及乌索烷类)、黄酮类(芸香苷、芦丁、金丝桃苷、异荭草素、木犀草素、木犀草苷、槲皮素)、香豆素类(花内酯、七叶亭、茛菪亭)及其衍生物等。现代药理学研究表明,夏枯草具有抗氧化、抗炎[3]、降压、降血糖[4]、免疫调节[5]、抗肿瘤[6]的作用,对肺癌具有显著抑制作用。本文就夏枯草抗肿瘤的作用机制进行综述,为进一步研究中药夏枯草抗肿瘤作用提供参考。

1 抑制肿瘤细胞生长与增殖

细胞周期主要调控点是G1/S 期、S 期、G2/M期。cyclinD1 及cyclinE 分别作用于G1早期与晚期,使细胞进入S 期。p16(INK4 蛋白)特异性抑制cyclinD1-CDK4 复合物,阻止细胞向S 期过渡,p27(Cip/Kip 蛋白)特异性抑制cyclinD1-CDK4/CDK6,使细胞停留在G1期。付伦等[7]以A549 及SPCA1 系为靶细胞,研究不同浓度与时间UA 对A549 及SPCA1 细胞周期分布的影响。结果表明UA 可显著抑制细胞增殖,通过上调p27 和p16 表达,下调cyclinD1、cyclinE 表达,将细胞周期抑制在G0/G1期,且呈浓度-时间依赖性。

李开瑞等[8]研究表明,不同浓度齐墩果酸对肺癌A549 细菌均有抑制作用,RTCA 图像表明齐墩果酸可通过损伤A549 细胞DNA 复制功能而抑制肿瘤细胞增殖;同时因DNA 损伤激活Bcl-2 家族促凋亡因子经由线粒体途径,或激活caspase 蛋白酶家族经由死亡受体途径导致细胞凋亡。赵晓明[9]用MTT 法、RT-PCR 法等检测方法,证明高剂量OA 可显著抑制A549、H1299、H460、肺癌原始细胞(primary LC1 和primary LC2)的增殖,齐墩果酸可通过提高肺癌细胞肿瘤抑制基因miR-122 的表达,抑制细胞表达CCNG1 和MEF2D 蛋白,达到抑制肺癌细胞系增殖的作用。CCNG1 和MEF2D 作为miR-122 的下游靶点,也为肿瘤治疗提供了新的有效靶点。

2 抑制肿瘤细胞侵袭与转移

肿瘤转移是指肿瘤细胞通过血行转移或淋巴转移等方式,从原发灶扩散到周围组织或远端器官,并继续增殖、生长的过程。肿瘤转移是晚期恶性肿瘤患者死亡的主要原因。PTEN/PI3K/AKT 信号通路是多种实体瘤发生过程的主要调控因子。PI3K/AKT 信号通路可控制细胞存活、促进增殖、抑制凋亡。周亮等[10]研究显示,用高、中、低剂量木犀草素和环磷酰胺治疗灌注致癌碘油液的大鼠模型,每周给药5 d,连续16 周。木犀草素可明显改善模型肺组织病理,疗效与环磷酰胺相当,各浓度效果相当,具有显著促进脾脏等免疫器官发育及分化、促进T 淋巴细胞亚群的功能,能够提高免疫能力。通过上调PTEN 蛋白和下调p-PI3K、p-AKT 蛋白的表达,下调AKT-1、CyclinD1、NF-κβmRNA 的表达,抑制肿瘤细胞浸润和侵袭。

报道显示,miRNAs 在癌症中呈现抑癌和致癌双重作用[11],miRNA-21 和PTEN/PI3K/AKT 在多种癌症中均有异常表达[12,13]。李姝叶等[14]研究显示,当IC50 为42 μmol/L 的UA 作用于A549 细胞时,可通过下调miRNA-21,增加PTEN 表达,减少PI3K/AKT 表达,达到抑制A549 细胞增殖、迁移及侵袭的作用。陈换换等[15]研究发现,熊果酸可能通过上调miRNA-373-3p 的表达,从而促进凋亡蛋白相关基因TXNIP 的mRNA 和蛋白的表达,抑制肺癌A549细胞活力、促进凋亡并抑制其迁移。梁敏等[16]亦报道熊果酸可通过上调miRNA-133a 的表达抑制A549细胞活性、抑制细胞迁移及侵袭。

上皮-间充质转化(EMT)与肿瘤的侵袭和迁移过程有着密切的关系。近几年,EMT 抑制剂已成为抗癌药物的重要研究方向。TGF-β1可诱导A549 细胞发生上皮-间充质转化,缪存静等[17]将5~160 μmol/L的木犀草素作用于A549 细胞,显著抑制TGF-β1诱导的肺癌侵袭能力,上调E-cadherin 表达和下调vimentin 表达,逆转上皮-间充质转化。

3 诱导细胞自噬

自噬是一种进化上高度保守的分解代谢过程,可降解溶酶体中的细胞质成分和细胞器,再循环利用以维持细胞代谢。研究表明肿瘤细胞存在着自噬活性的异常,肿瘤细胞利用自噬提供其自身需求的能量和合成原料,以适应增殖的需求和缺氧、养分缺乏的肿瘤微环境[18]。自噬对于癌细胞有着双重作用,既有抑制作用,又有保护作用[19]。Castrejón-Jiménez NS等[20]研究显示,熊果酸和齐墩果酸均能诱导A549 细胞自噬。熊果酸能激活AKT/mTOR 通路,齐墩果酸能激活AKT 独立通路,而这两种通路均能引起线粒体的诸多改变,表明线粒体为其诱导细胞自噬过程中的靶点。陈姝瑾等[21]研究证实自噬相关蛋白Beclin-1 蛋白低表达和p62 蛋白高表达可作为NSCLC 预后较差的独立标记物,经熊果酸处理的A540 肺癌细胞可增高Beclin-1 蛋白表达,降低p62蛋白表达,即熊果酸可诱导肿瘤细胞自噬的发生,并且熊果酸的抗肿瘤活性可在3-MA(特异性自噬抑制剂)抑制肿瘤细胞自噬的情况下增强。

4 诱导肿瘤细胞凋亡

细胞凋亡(apoptosis)是一种有组织的,由基因控制的细胞死亡过程。半胱氨酸蛋白酶(caspase)是细胞凋亡中的重要一环,通过下游效应因子切断细胞间信号传递诱导凋亡小体执行细胞凋亡。信号转导和转录激活因子3(STAT3)及其调控基因能够促进肿瘤细胞增殖、生长、新生血管和转移,并抑制细胞凋亡和抗肿瘤免疫,其激活是包括非小细胞肺癌在内的许多实体肿瘤的共同特征。Song Y 等[22]研究发现齐墩果酸衍生物SZC017 可通过激活凋亡和自噬途径明显降低肺癌A549 细胞活性。SZC017 能够抑制A549 细胞Akt、JAK2 和STAT3 的磷酸化,导致Akt 和JAK2/STAT3 信号通路失活。另外,SZC017可诱导ROS 生成和Ca2+释放,介导肿瘤细胞凋亡。

p53 是一种重要的抑癌基因,在恶性肿瘤的发生和发展中都有着关键作用。微小核糖核酸miRNAs可参与调控p53 信号通路,miR-34a 是p53 的直接靶基因,可和p21 一起阻滞恶性肿瘤细胞的生长并促进其死亡。姜泽群等[23]研究发现,木犀草素可抑制H460 细胞增殖及其活性、诱导细胞凋亡,可上调抑癌蛋白p53、p21、Bax 表达,下调抗凋亡蛋白Bcl-2表达。该研究显示,木犀草素明显上调miR-34a-5p基因表达,过表达组细胞凋亡数明显高于对照组,凋亡率为42.8%;用p53 抑制剂PFTα 阻断p53 基因后,miR-34a-5p 明显下降,木犀草素可能通过p53调控miR-34a-5p 基因表达。

PI3K/Akt/mTOR 信号通路的异常可出现在多种恶性肿瘤中,通过调节细胞增殖、分化、代谢和细胞骨架重组,影响细胞的凋亡和癌细胞的存活。磷酸化的Akt 可抑制Bcl-2 家族成员Bax,拮抗p53 介导的凋亡,任开明等[24]研究发现,40 μmol/L 木犀草素处理A549 细胞48 h 后,凋亡率为(31.6±5.17)%,可通过抑制p-Akt 表达,上调凋亡相关蛋白caspase-3 表达,诱导细胞凋亡,同时木犀草素还可下调ECM 降解相关基质金属蛋白酶MMP-2 和MMP-9 表达,最终抑制肿瘤侵袭和转移。

5 抑制新生血管生成

新生血管在肿瘤组织的生长、浸润、转移过程中有着十分重要的作用,通常被认为是肿瘤预后的指标。实体瘤内为乏氧状态,肿瘤细胞为快速生长需生成多血管体系,缺氧诱导血管新生,VEGF 是最强且直接作用于血管内皮的促血管生成因子,增加血管通透性和促进内皮细胞增殖。缺氧诱导因子1α(HIF-1α)是一种可在特异性缺氧状态下发挥活性的逆转录因子,对肿瘤细胞适应缺氧微环境、维持能量代谢、增殖,以及血管形成均有关键作用。Pratheeshkumar P 等[25]实验发现,木犀草素可显著抑制BEAS-2B 细胞中Cr(Ⅵ)诱导的ROS 生成、NOX激活、脂质过氧化和谷胱甘肽消耗,下调与存活(Akt、Fak、Bcl-2、Bcl-xl)、炎 症(MAPK、NF-κB、COX-2、STAT-3、iNOS、TNF-α)和血管生成(HIF-1α、VEGF、MMP-9)相关的多种基因产物,可保护BEAS-2B 细胞免受Cr(Ⅵ)诱导的致癌作用,抑制新生血管生成。

6 逆转肿瘤细胞多药耐药

多药耐药(multidrug resistance,MDR)是肿瘤细胞对一种抗肿瘤药物产生耐药性之后,对其他不同结构和作用机制的抗肿瘤药物产生交叉性耐药的一种临床现象,是化疗失败的一项重要原因。目前T790M 突变仍是EGFR-TKI 获得性耐药最常见的机制。Hong Z 等[26]研究发现木犀草素在EGFR 突变阳性、L858R/T790M 突变阳性和厄洛替尼耐药的非小细胞肺癌细胞系中展现了显著的抗肿瘤活性;同时可通过抑制EGFR 与Hsp90 的结合,降低EGFR稳定性,促进其进而经泛素-溶酶体途径溶解,最终导致NSCLC 细胞死亡,对正常组织细胞无细胞毒性。木犀草素在接种NCI-H1975 肿瘤系的免疫缺陷小鼠模型中可抑制TKI 耐药的肿瘤细胞增殖,且不影响小鼠体重与进食,证实了木犀草作为抗癌药物的安全性。槲皮素对多种肿瘤耐药细胞有逆转特性,其可通过抑制多种耐药相关蛋白、诱导细胞凋亡、抑制热休克蛋白功能、逆转上皮间质转化等作用,从而逆转多种恶性肿瘤多药耐药[27-29]。

7 增强肿瘤细胞对放化疗敏感性

目前,多种抗肿瘤药物效果较差的原因是在杀伤肿瘤细胞的同时激活了NF-κB,促进靶基因转录和表达,促进细胞癌变。有研究对槲皮素、DDP、联合用药进行对照,观察对复制肺腺癌细胞LA795 的T739 小鼠移植瘤模型的影响,结果表明槲皮素和DDP 均可下调NF-κβ 表达,联合用药可起协同作用;同时可下调HIF-1α 的表达,抑制肿瘤内血管生成。为联合用药、增效减毒提供新的治疗思路。Chen Q等[30]研究发现,紫杉醇耐药的非小细胞肺癌细胞(A549-pr)的干细胞性明显强于亲本A549 细胞。熊果酸可通过抑制miR-149-5p/MyD88 信号通路从而减弱A549-pr 的干细胞性和化疗耐药性,这表明熊果酸联合化疗药物紫杉醇具有协同增敏作用。刘洁等[31]研究发现,miRNA-21 与PTEN 表达水平呈负相关,miRNA-21 高表达可下调PTEN,使EGFR-TKI在非小细胞肺癌中产生获得性耐药。李姝叶等[14]研究发现熊果酸可通过下调miRNA-21,使PTEN 表达增加,PI3K/AKT 表达减少,达到抑制A549 细胞增殖、迁移及侵袭的作用。熊果酸或可逆转EGFR-TKI在非小细胞肺癌中的获得性耐药。

8 总结与展望

随着中医药现代化研究与进程的不断推动,中医药防治肿瘤已成为研究的热点。相对于现代医学所倡导的“单成分、多靶点”的药物研发理念,中医药是“多组分、多靶点”,即通过配伍组合,经多个途径,作用于多个靶点,多效组合以达到防癌、抗癌的作用。正如夏枯草的不同化学成分可分别作用于阻滞细胞周期、抑制增殖、抑制血管新生、抗迁移、诱导自噬、诱导凋亡、逆转耐药等数种途径达到防治肿瘤的作用。相较于现代医学的抗肿瘤药物中的细胞毒性药物、血管抑制剂等毒性较大的药品,中药毒副作用小,联合放化疗时还可减轻其副作用,增敏增效,并且所需成分广泛存在于食物、中药之中,获取便利、提取容易、价格低廉。同时,因成分复杂,虽然目前为止已有许多实验试图探明中药成分的作用机制,但仍不全面透彻,且对于中药配伍的量效关系、具体成分相互作用的机制尚不清楚。这需要运用分子生物学等方法,从微观角度更明确地阐述中药及其复方的抗肿瘤机制。夏枯草将在肺癌治疗中发挥更重要的作用,中药也有望成为十分具有发展前景的抗肿瘤药物。

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