黃芩苷抑制腫瘤機制的研究進展

鄭海峰（綜述），段國辰（審校）

（河北省邢臺市第三醫院胸外科，河北邢臺 054000）

·綜 述·

黃芩苷抑制腫瘤機制的研究進展

鄭海峰（綜述），段國辰*（審校）

（河北省邢臺市第三醫院胸外科，河北邢臺 054000）

腫瘤；黃芩甙；綜述文獻

中藥及其有效成分因其不良反應小、價格低廉、來源廣泛、應用歷史悠久等優點在抗癌的研究中越來越受到重視。黃芩具有清熱解毒、燥濕瀉火、止血安胎之功效。近年來有關黃芩苷及黃芩其他有效成分在防治腫瘤方面作用的報道不斷增加，黃芩苷及其黃酮類成分具有廣泛抗腫瘤活性，具有抑制腫瘤細胞增殖、誘導細胞凋亡、抑制腫瘤侵襲轉移等作用途徑。本文就黃芩苷在抗腫瘤及預防腫瘤方面的可能機制綜述如下。

1 黃芩的主要成分

黃芩為多年生草本植物，為唇形科草本植物黃芩（Scutellaria baicalensis Georgi）的干燥根，始載于《神農本草經》，性寒、味苦，歸肺、脾、肝、膽、大腸、小腸經，有清熱燥濕、瀉火解毒、止血安胎之功效［1］。黃芩中主要的黃酮類成分為黃芩苷（baicalin）、黃芩素（baicalein）、漢黃芩苷（wogonoside）和漢黃芩素（wogonin），黃芩苷和漢黃芩苷及其代謝物是黃芩發揮藥用功效的物質基礎。

2 黃芩苷的抗腫瘤機制

黃芩苷作為黃芩的主要有效成分，可以通過多種途徑抑制腫瘤細胞而發揮抗腫瘤作用。黃芩苷對腫瘤細胞的影響體現在該藥可以促使腫瘤細胞向正常細胞分化、誘導腫瘤細胞凋亡、阻斷腫瘤細胞周期、影響腫瘤免疫及端粒活性、抑制腫瘤侵襲轉移、清除自由基、逆轉腫瘤細胞多藥耐藥等。

2.1 促使腫瘤細胞向正常細胞的分化：誘導分化是指使用藥物誘使低分化的腫瘤細胞進一步分化為接近正常的成熟細胞，使大量細胞退出增殖周期轉入靜息狀態。郭昱等［2］通過光鏡、電鏡觀察發現黃芩苷作用后細胞形態和超微結構發生了明顯的變化，細胞已出現了和能量代謝、蛋白質合成、貯存或分泌功能相關的發育分化，提示癌細胞惡性表型發生逆轉。該研究結果還表明黃芩苷可抑制癌細胞合成、分泌甲胎蛋白（alpha-fetal protein，AFP）（肝細胞增殖和惡變的重要標志物），降低細胞γ-谷氨酰轉移酶（γ-glutamyl transpeptidase，γ-GT）（肝癌細胞早期標志物）和耐熱型堿性磷酸酶（alkaline phosphatase，ALP）活性，升高ALP總活性，增加白蛋白（albumin，AIb）（肝細胞分化成熟的標志）分泌量和細胞內環腺苷酸（cyclic adenylic acid，cAMP）含量，表明黃芩苷具有促使肝癌細胞向正常肝細胞分化的作用。

2.2 誘導腫瘤細胞的凋亡：細胞凋亡主要通過2種途徑，即死亡途徑和線粒體途徑，它們均通過一系列分子和生化途徑活化天冬氨酸特異性半胱氨酸蛋白酶（Caspases），并誘導細胞核和胞質內相關底物降解。2種途徑最后都導致Caspase-3活化，使DNA鏈斷裂，最終導致細胞結構全面解體。孫吉平等［3］研究證實黃芩苷處理胰島素瘤細胞后，呈現明顯的促細胞凋亡的效應。隨著作用時間的延長，Caspase-3活性不斷增強。除了單獨應用之外，黃芩苷與其他黃酮類化合物聯用也可增強Caspase-3活化水平［4］。

在腫瘤發生過程中，有多個蛋白的表達發生改變，如Caspase家族、Bcl-2家族、抑癌基因等。在執行凋亡的酶類中，Caspase-3被稱為細胞凋亡的“執行者”，它活化后可以次序激活其他Caspase（如Caspase-8）形成Caspase級聯反應，促發細胞凋亡［5］。Bcl-2、Bax是細胞凋亡過程中的一類重要調節因子，Bcl-2/Bax鑲嵌在線粒體膜上，二者間的平衡影響凋亡的發生［6］。野生型p53為抑癌基因，能夠抑制腫瘤細胞增殖，使細胞停滯于G1期，并誘導細胞凋亡。該基因突變后則具有促癌作用。因此，p53基因在腫瘤的發生過程中發揮重要作用［7］。

黃芩苷與黃芩素聯合用藥后Caspase-3和Caspase-9活化，Bcl-2表達水平顯著下降，Bax和p53表達水平顯著升高，且Caspase-3和Caspase-9活化，Bcl-2、Bax和p53的調節與細胞外調節蛋白激酶（extracellularregulatedproteinkinases，ERK）/ p38絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinases，MAPK）信號通路活化有關［8］。然而，也有不同的報道［9］顯示黃芩苷明顯抑制人急性淋巴細胞白血病T淋巴細胞（human T cell lymphoblastlike cell line，CCRF-CEM）細胞活力，但黃芩苷不影響CCRF-CEM細胞p53和Fas蛋白的表達。此外，Bcl-2定位于線粒體內膜，推測線粒體途徑可能參與了黃芩苷誘導CA46細胞凋亡的過程［10］。

2.3 對腫瘤細胞周期的影響：腫瘤是一類以細胞生長和增殖失控為主要特征的疾病，幾乎所有的腫瘤都有一個根本的共同特征，即細胞周期控制機制的破壞導致細胞失控性生長。大多數抗癌物質均可以使細胞周期停滯在G1或G2/M期。Wang等［11］通過流式細胞分析顯示黃芩苷處理后，人乳腺癌細胞靜止于G0/G1期。

細胞周期的控制點是細胞周期循序進展的關鍵部位，而這些控制點是受細胞周期素（cyclins）、細胞周期依賴性激酶（cyclin dependent kinases，CDKs）及其抑制因子CKIs共同控制的，這一網絡中cyclins的生物學作用最為關鍵。cyclin D1是細胞周期重要的正調控因子，其過表達將加速細胞從G1向S期轉變，在腫瘤的發生發展過程中起著重要的促進作用［12］。含有一定量黃芩苷的黃芩粗提物使cyclin A表達下調導致A549細胞S期阻滯，而Cyclin D1表達的下調導致SK-MES-1細胞G0/G1期阻滯［13］。2.4 對腫瘤細胞免疫的影響：免疫調節治療是惡性腫瘤患者的重要輔助治療措施之一。增殖誘導配體增殖誘導配體（a proliferation-induced ligand， APRIL）也稱為TNF和凋亡配體相關的白細胞表達配體-2（TNF and apoptosis ligand-related leukocyte-expressed ligand 2，TALL-2）或腫瘤壞死因子相關死亡配體-1（TNF-related death ligand-1，TRDL1）可調節淋巴細胞增殖和體液免疫反應，在多種腫瘤細胞中APRIL都有高水平表達，是腫瘤免疫治療的重要靶點。研究［14］顯示淫羊藿苷、黃芩苷聯合多柔比星作用于HepG2細胞48h后，對HepG2細胞具有明顯的增殖抑制作用，該作用與APRIL表達變化有關。

2.5 對腫瘤端粒酶活性的影響：端粒酶是由一段端粒酶RNA（human telomerase RNA，hTER）和一個催化亞基端粒酶反轉錄酶（human telomerase reverse transcriptase，hTERT）組成的核糖核蛋白酶，識別并結合于富含G的端粒末端，以自身RNA為模板逆轉錄合成端粒DNA，在細胞永生化中起重要作用。端粒酶（telomerase）激活可以維持端粒的長度并使細胞獲得無限增值能力而逃避死亡。近年來，發現絕大部分腫瘤細胞都呈端粒酶陽性，示端粒酶在腫瘤的發生發展過程中起著重要作用［15］。

李宏捷等［16］采用體內、外2種方法對黃芩苷抗腫瘤作用進行了研究，結果顯示黃芩苷對體外培養的人食管癌（Eca-109）、人口腔上皮癌（KB）、結腸癌（CL2187）細胞株具有抑制作用；同時，黃芩苷作用24 h后端粒酶活性出現抑制，各給藥組隨著黃芩苷濃度增加抑制作用顯著增強，且處理時間越長端粒酶活性下降越明顯，說明黃芩苷對腫瘤細胞端粒酶活性有抑制作用。

2.6 抑制腫瘤侵襲轉移：腫瘤細胞的侵襲與轉移是惡性腫瘤的基本特征之一。因此，抑制癌細胞的侵襲轉移也是抗腫瘤治療的關鍵環節之一。有研究通過采用重組基底膜模型檢測野黃芩苷對體外模擬乳腺癌MCF-7細胞的基底膜侵襲能力的影響。結果顯示，不同濃度的野黃芩苷對乳腺癌MCF-7細胞體外侵襲有明顯的抑制作用［17］。郭昱等［18］為了在體外觀察黃芩苷對肝癌細胞侵襲及轉移的影響，引入Matrigel基質膠，模擬體外侵襲模型中細胞外基質的作用，觀察黃芩苷對肝癌細胞侵襲力的影響。結果表明，黃芩苷顯示出顯著的抗侵襲作用。細胞遷移需要G蛋白家族（Rho）及其效應分子以多種方式參與。進一步對黃芩苷在抑制肝癌細胞侵襲、轉移的機制進行了探討，結果表明，其機制可能與下調RhoC和ROCK-1的表達有關。

2.7 清除自由基及親氧化活性：生物機體內存在著酶類和非酶類抗氧化系統，能有效地清除自由基。超氧化物歧化酶（super-oxide dismutase，SOD）主要清除O2-，過氧化氫酶可以清除H2O2，谷胱甘肽過氧化物酶清除H2O2及脂類氫過氧化物。在生理情況下，自由基不斷產生，但也不斷被清除；在某些病理情況下，此平衡被打破，就會導致炎癥、腫瘤、貧血等疾病。因此，自由基是許多疾病的病理生理學基礎。研究［19］表明，黃芩苷能抑制癌細胞中缺氧誘導因子HIF-1α表達增強SOD活性，而不影響過氧化氫酶和谷胱甘肽-S-轉移酶活性；此外，黃芩苷還具有清除超氧陰離子的作用。黃芩苷可以選擇性抑制肺癌細胞生長，通過提高SOD活性抑制HIF-1α表達影響肺癌代謝。

2.8 對腫瘤耐藥的影響：多藥耐藥（multidrug resistance，MDR）是指腫瘤細胞對結構和作用機制不同的多種抗腫瘤藥物產生交叉耐藥性，是腫瘤化療失敗的重要原因，因此逆轉腫瘤的MDR表型，提高化療效果已成為目前研究的熱點［20］。黃芩苷在體外對人白血病耐藥細胞株HL-60/ADR具有明顯抑制作用，呈時間和劑量依賴性［21］，且該藥物對耐藥和非耐藥細胞株具有相同的抑制效應。凋亡抑制是獨立于經典耐藥途徑的另一MDR重要機制，腫瘤細胞對藥物的耐受程度與其對藥物引起的細胞凋亡的耐受有密切關系。黃芩苷具有誘導不同時期細胞凋亡的作用。c-myc、Bcl-2被認為是重要耐藥基因/蛋白。黃芩苷作用后上述基因及相關蛋白的表達呈逐漸減弱趨勢，提示c-myc和Bcl-2基因參與了黃芩苷誘導耐藥細胞株HL-60/ADR凋亡的過程。進一步對其分子機制的探討［21］發現，黃芩苷作用HL-60/ADR細胞后AKT信號的下游靶分子促凋亡蛋白BCL-2/BCL-XK相關死亡促進因子（Bcl-xL/Bcl-2-associated death promoter，BAD）及多聚核糖ADP聚合酶（poly（ADP）-ribose polymerase，PARP）的85 kD剪切片段表達逐漸增強，procaspase-3及PARP表達逐漸減弱，提示黃芩苷通過上調蛋白激酶B信號通路中的Bad，促進Procaspase-3降解為有活性的Caspase-3進而剪切PARP而起到誘導HL-60/ADR細胞凋亡的作用。

3 問題與展望

21世紀，全球疾病譜和醫療模式發生了重要變化，由于合成藥帶來的不良反應，利用中藥、天然藥物的呼聲正日益高漲，人們對天然藥物維護健康或防治疾病充滿了期望。黃芩來源于自然，是一種相當古老的中藥，安全有效、價格低廉、藥源充足。黃芩苷作為黃芩的主要有效成分之一，其抗腫瘤機制復雜多樣，尚未完全明確。相信隨著對黃芩藥理研究的深入，進一步明確黃芩苷及黃芩其他活性成分在防治腫瘤中的作用，黃芩這一傳統中藥將會有更廣闊的應用前景。

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（本文編輯：趙麗潔）

R285.6

A

1007-3205（2012）03-0363-04

2011-08-29；

2011-09-25

鄭海峰（1969-），男，河北遷安人，河北省邢臺市第三醫院副主任醫師，醫學學士，從事肺惡性腫瘤的基礎與臨床研究。

*通訊作者。E-mail：haifengzh2010@yahoo.cn

10.3969/j.issn.1007-3205.2012.03.049