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基于Wnt/β-catenin 信号通路的中药干预结直肠癌的研究进展

2022-12-13杨彬彬张亚楠赵文晓王世军

中国医药导报 2022年14期
关键词:结肠癌健脾直肠癌

杨彬彬 崔 宁 张亚楠 赵文晓 王世军

1.山东中医药大学健康学院,山东济南 250355;2.山东中医药大学中医学院,山东济南 250355;3.山东中医药大学护理学院,山东济南 250355

作为全球范围内第三大常见癌症和女性群体第二大常见癌症,结直肠癌已经成为全球重要的公共卫生问题,严重影响患者的生命和生存质量[1]。近年来,随着对结直肠癌发病分子机制的深入研究,多条与结直肠癌发生发展相关的通路逐渐被发现和认知,如PI3K/Akt 信号通路[2]、ERK/MAPK 信号通路[3]、p53 信号通路[4]、Notch 信号通路和Wnt/β-catenin 信号通路[5]等,其中Wnt/β-catenin 信号通路与结肠癌发生发展的密切相关性得到了广泛关注,约90%结直肠癌的发生与Wnt 信号通路的异常激活有关[6]。

1 Wnt/β-catenin 信号通路

Wnt 基因是同源基因Int 与Wingless的合称,其编码表达的Wnt 蛋白家族包括19 种Wnt 分泌型糖蛋白成员[7],是一组信号转导级联反应的组成部分,称为Wnt 信号通路。Wnt 信号通路由功能蛋白、酶、转录调控因子等部分组成,Wnt 配体通过与卷曲蛋白(Frizzled,FZD)家族的细胞表面受体的相互作用来启动这一途径[8]。除细胞外的Wnt 配体相关蛋白和细胞膜表面的受体FZD 外,Wnt 信号通路还包括结肠腺瘤性息肉病(adeanmatous polyposis coli,APC)蛋白、Axis 抑制蛋白(Axis inhibition protein,Axin)、低密度脂蛋白相关受体蛋白5(low-density lipoprotein receptorrelated protein 5,LRP5)、LRP6、松散蛋白(dishevelled,Dsh),糖原合成酶激酶3(glucogen synthase kinase 3,GSK3)、酪蛋白激酶1(casein kinase 1,CK1),T 细胞因子(T cell factor,TCF)/细胞核内的淋巴样增强因子(lymphoid enhance factor,LEF)等。其中,β-catenin 是Wnt 信号通路的关键组成部分,其对维持细胞间黏附、临近组织的形态结构起重要作用[9]。

Wnt 途径包括经典途径(Wnt/β-catenin)和非经典途径(Wnt/PCP、Wnt/Ca2+)[10]。Wnt/β-catenin 信号通路在胚胎发育过程中并不活跃。当其未被激活时,CK1和GSK-3 使得β-catenin 一级结构上的丝氨酸、苏氨酸磷酸化,进而启动β-catenin 蛋白的降解过程,降解细胞质中的β-catenin 而维持其含量正常[8]。而当Wnt/β-catenin 通路被激活时,Wnt 配体相关蛋白与LRP5、LRP6 结合,使Dsh 磷酸化,磷酸化的Dsh 与Axin 结合,抑制GSK-3的激活,β-catenin 磷酸化无法完成,细胞质中未被降解、游离的β-catenin 蛋白含量增多,过量的β-catenin 被TCF-4 转录因子携带进入细胞核,与核内转录因子TCF/LEF 相互作用,启动Wnt 通路下游靶基因的转录及相关蛋白的表达[11-12],引起细胞增殖失控、黏附力下降、血管新生,生成各类炎症介质和纤维化因子诱导疾病发生,导致肿瘤细胞的恶性增殖、侵袭转移[13-14]。该通路的激活与多种慢性肾脏病、癌症、骨质疏松、退行性疾病等相关[15]。因此,结直肠癌的发生发展与Wnt 信号通路参与调节细胞凋亡、增殖和分化等生命活动有关。

2 中医药治疗结直肠癌与Wnt 通路

中医药基于“整体合参”“辨证论治”的理论发挥其“安全低毒”“固本扶正祛邪”等特点逐渐展现出治疗优势,发挥重要的作用。基于Wnt/β-catenin 参与结直肠肿瘤发生发展的大量研究以及中医药治疗特色优势,关于两者之间的关系研究也取得了诸多成果,中医药在抗肿瘤治疗方面表现出的优异临床效果是否通过调节Wnt 通路来实现的?Wnt 通路的变化是否能够反证中医药治疗的效果?本文从中药单体、复方对该通路的干预作用进行梳理。

2.1 中药单体靶向干预Wnt 通路

众所周知,中药中的一些有效单体成分具有抑制肿瘤的作用,基于Wnt 通路与结肠肿瘤发生发展的关系[16-17],许多研究试图通过检测Wnt 通路靶蛋白表达水平的变化来揭示这些有效成分抗肿瘤的分子机制。

在细胞核内β-catenin 表达上调是结直肠癌预后不良的独立因素之一,也是Wnt 通路被激活的标志[16],当Wnt 信号异常激活时,β-catenin 在细胞质中聚积并被TCF-4 携带入核是启动Wnt 通路下游靶基因Cyclin-D1、CD44、c-Myc 等表达的关键步骤[11-12],由此导致结直肠癌的发生发展。“养阴圣品”石斛的提取物毛兰素有抑制肿瘤细胞增殖、促进凋亡、防止转移的作用。孙一涵[18]研究毛兰素对结肠癌细胞的干预机制,发现毛兰素对结直肠癌细胞β-catenin 入核具有明显的阻滞作用并能降低β-catenin/TCF的转录活性,增强β-catenin的热稳定性,显著降低下游靶点C-Myc、Cyclin D1 表达,表明毛兰素对结直肠癌细胞增殖的抑制作用可能是通过阻断Wnt/β-catenin 信号通路实现的;菝葜皂苷[19]、白藜芦醇[20]和青蒿琥酯[21]也有相似作用,说明中药单体成分通过降低β-catenin表达、阻止其与TCF-4 结合来抑制抗肿瘤细胞增殖。这些研究为结直肠恶性肿瘤提供了全新的研究靶点与辅助治疗思路。

也有研究关注中药单体对Wnt 信号通路负向调节因子表达水平的作用,黄芩苷可显著增加结肠癌细胞中Wnt 信号通路的关键负调节因子—DKK1 表达水平,表明黄芩苷通过激活结肠癌细胞中DKK1 来抑制Wnt 信号通路,从而抑制结肠癌细胞增殖并诱导细胞凋亡[22]。

血管新生是肿瘤侵袭和转移的必要条件[23-24],因此,阻碍结肠癌供血血管或新生血管形成是结肠癌治疗的重要途径[25]。肠道肿瘤形成过程中血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)受体水平被Wnt/β-catenin 通路中的转录因子上调,VEGF和β-catenin 表达呈正相关。β-catenin的结合位点在VEGF 启动子区,转染β-catenin 后,VEGF 表达上调。金剑等[26]探讨了大黄素对结肠癌细胞血管生成的抑制及其作用机制,研究结果发现大黄素能够有效抑制裸鼠人结肠癌微血管的形成,可使裸鼠人结肠癌植瘤组织β-catenin 表达下调,同时下调促血管生成因子VEGF 等的表达,可能是大黄素抗肿瘤细胞增殖的作用机制。刘宣等[27]研究发现,丹参酮ⅡA 可抑制Wnt/β-catenin 通路异常激活,其通过COX-2 途径下调β-catenin 表达,下调VEGF 转录表达,这可能是丹参酮ⅡA 抗大肠癌血管新生的作用机制之一。

2.2 中药复方与Wnt 通路

祖国医学中大肠癌属于“积聚”“肠风”等范畴,认为虽然病位在肠,但病本在脾,是脾虚以及湿热瘀毒聚结的结果。中药复方的选择多具有健脾、活血化瘀、软坚散结、解毒的功效,不同的药方侧重点不同。中药复方可通过调节Wnt 通路抑制结肠肿瘤的发生发展。

肿瘤的发生发展机制复杂,往往是多通路交叉联合相互作用的结果。研究发现,Notch/Wnt 信号通路协同调节肠道肿瘤的发生发展[28]。迟宏罡等[29]建立了结肠炎相关结肠癌小鼠模型,基于Notch/Wnt 信号通路,探讨黄芩汤维持肠道上皮细胞稳态、预防炎症性肠病向结肠肿瘤进展的机制,研究发现黄芩汤降低了抑制结肠癌小鼠结肠神经源性基因Notch 同源蛋白1、DNA 结合蛋白(Hes-1)、β-catenin和C-myc 蛋白表达水平,表明黄芩汤对癌症的始动信号Notch/Wnt通路起到综合的调节作用,进而预防炎症性肠病向结肠肿瘤进展。

乌梅丸源自《伤寒论·辨厥阴病脉证并治》,能清上热温下寒,主要用于治疗蛔厥证;张然等[30]在乌梅丸的基础上加白芍、生黄芪、炒枳壳、木香用于肠癌的治疗,并通过实验证实加味乌梅丸可有效抑制小鼠肿瘤体积、提高体重及存活率,进一步研究发现加味乌梅丸明显抑制结肠癌模型小鼠Wnt、JNK 通路相关蛋白表达,这被认为是加味乌梅丸抗肿瘤的主要机制之一,对于减轻结肠癌的病情,延长患者生存时间是非常有意义的临床探索。

在结直肠癌的治疗中,健脾是常用方法。基质金属蛋白酶7(matrix metalloproteinase-7,MMP-7)是Wnt 通路众多下游靶基因之一[31],其在多种恶性肿瘤组织中表达过度,与结直肠癌关系尤其密切,导致了肿瘤的侵袭、转移[32-33]。健脾复方和健脾消癌方均能下调β-catenin 蛋白和MMP-7 水平抑制肠癌的转移复发[34-36]。其中,蒋益兰教授应用健脾消癌方治疗结直肠癌取得了一定效果,处方由人参、白术、黄芪、灵芝、茯苓、薏苡仁等构成,有健脾益气、化瘀解毒之功;而健脾复方以黄芪为君,合四君子汤健脾益气,佐以半夏、天龙、红藤、藤梨根、生牡蛎等解毒散结之品,攻补兼施,发挥健脾益气、扶正祛邪的功效,同样在临床治疗结直肠癌中表现出良好的疗效,有效提高了患者的生存质量。

同样发挥健脾益气、解毒利湿功效的健脾解毒方能够抑制肿瘤细胞生长、诱导细胞凋亡、抑制肿瘤微血管密度(microvessel density,MVD)形成和下调促血管生成因子表达。由于肠道肿瘤形成过程中COX-2/PGE2通路与APC/β-catenin/TCF 通路密切相关,进一步研究发现健脾解毒方能够抑制人肠癌裸鼠皮下移植瘤的生长和MVD 形成,其机制可能是通过调控COX-2-Wnt/β-catenin 信号通路抑制VEGF 表达有关[37]。该结果与丹参酮ⅡA 可能通过COX-2-Wnt/βcatenin 途径抑制MVD 形成和下调VEGF 表达结果一致[27]。

3 结语

结肠癌属中医“肠覃”“肠癖”“积聚”范畴,多由忧思郁怒,饮食不当,脾失健运、气机不畅,毒邪湿热蕴结,滞留大肠,凝结而成。中医药对结直肠癌表现出卓越的疗效,治疗中偏重健脾益肾、解毒祛邪的药物,在联合化疗治疗结肠癌的过程中,能够很好地起到减毒增效预防复发转移的效果。

近年来,许多研究基于中医药的良好疗效探讨从微观及分子水平揭示其机制。与结直肠癌有关的信号通路研究中,Wnt 信号通路颇受关注。本文总结了众多中药单体和复方对Wnt 通路的靶向干预,发现Wnt通路与肿瘤的关系是较为明确的[38],而中药在临床取得疗效的同时对Wnt 通路靶蛋白起到了调节作用。众多中药对于Wnt 通路的调控作用已充分说明中药抗结肠肿瘤的疗效是确定的,这些研究也为临床上更加科学合理地利用中药治疗结肠肿瘤提供了客观依据和思路,说明祖国医学在抗肿瘤治疗中是有巨大前景和潜力的。

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