黃連素抗腫瘤作用的研究進展??

付紅星，張志敏，彭文苗，劉 蘭 綜述，饒智國△ 審校

(1.廣州軍區(qū)武漢總醫(yī)院腫瘤科，武漢 430070；2.湖北中醫(yī)藥大學(xué)第一臨床學(xué)院，武漢 430065)

腫瘤是機體的正常細(xì)胞在不同的始動因子與促進因子長期作用下所產(chǎn)生的增生與異常分化所形成的新生物。中醫(yī)認(rèn)為腫瘤的形成是由于內(nèi)外因素聯(lián)合作用機體導(dǎo)致臟腑失調(diào)、氣血陰陽虧虛、痰濕或邪毒淤積，發(fā)生局部氣滯血瘀、痰濕凝滯、邪毒內(nèi)蘊等一系列變化。《諸病源候論》指出:“積聚者，乃陰陽不和，臟腑虛弱，受于風(fēng)邪，搏于臟之氣所為也。”黃連具有清熱燥濕、瀉火解毒之功。而黃連素是黃連中抗腫瘤活性較高的組分。大量研究表明黃連素具有顯著的抗腫瘤作用，可參與肝癌、肺癌、結(jié)腸癌、食管癌、膀胱癌、腦部腫瘤、白血病等多種惡性腫瘤的抗腫瘤過程。現(xiàn)將近年來黃連素的抗腫瘤作用機制研究綜述如下。

1 調(diào)節(jié)自噬

自噬在多種腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮重要作用，適度有效的自噬能夠清除腫瘤細(xì)胞，維持機體穩(wěn)態(tài)。通過改善自噬活性已成為抑制腫瘤增殖、侵襲、轉(zhuǎn)移，控制腫瘤細(xì)胞獲取能量，誘導(dǎo)腫瘤凋亡的新思路[1]。雷帕霉素及其多種類似物即是典型的自噬激活劑。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，黃連素也是比較好的自噬激活劑[2]。WANG等[3]發(fā)現(xiàn)，黃連素可通過調(diào)節(jié)自噬減少腦膠質(zhì)瘤細(xì)胞的糖酵解能力，改變線粒體動力學(xué)，影響細(xì)胞能量攝取和物質(zhì)代謝，抑制腦膠質(zhì)瘤細(xì)胞的侵襲、增殖并導(dǎo)致細(xì)胞凋亡，其分子機制可能在于黃連素促進了腺苷酸活化蛋白激酶(AMP-activated protein kinase，AMPK)的磷酸化，活化的AMPK進一步抑制了自噬負(fù)調(diào)控因子哺乳動物雷帕霉素靶蛋白的激酶活性，從而增強了自噬起始激酶復(fù)合體活性；此外，活化的AMPK也能直接磷酸化修飾自噬基因beclin1，最終促使腫瘤自噬的發(fā)生。此外，黃連素在結(jié)腸癌等其他癌種中也具有調(diào)節(jié)自噬活性的功能，葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白78(glucose-regulated protein78，GRP78)是反映自噬活性的重要蛋白，LA等[4]發(fā)現(xiàn)，黃連素可以上調(diào)GRP78的表達，GRP78結(jié)合磷酸肌醇3-激酶空泡蛋白質(zhì)并最終通過增強自噬誘導(dǎo)結(jié)腸癌細(xì)胞HCT-116凋亡。

2 增敏增效

黃連素與其他抗癌藥物或放療聯(lián)合治療具有很好的協(xié)同抗腫瘤作用。當(dāng)黃連素聯(lián)合他莫昔芬作用乳腺癌細(xì)胞時，對乳腺癌細(xì)胞有協(xié)同抗癌作用，其機制可能是通過上調(diào)p21來促進癌細(xì)胞的凋亡[5]。在裸鼠模型的實驗中發(fā)現(xiàn)黃連素可以降低乳腺癌細(xì)胞AMPK和乏氧誘導(dǎo)因子的表達，使多柔比星的化學(xué)敏感性復(fù)蘇，增強多柔比星的療效[6]。同時黃連素也可以通過抑制Sp1的活性和上皮間質(zhì)化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)的發(fā)生，增強鼻咽癌細(xì)胞對放療的敏感性[7]。此外，黃連素對于拉帕替尼耐藥的Her2陽性乳腺癌也具有協(xié)同增敏增效作用[8]。光動力學(xué)療法(photodynamic therapy，PDT)是近年發(fā)展起來的治療惡性腫瘤的新技術(shù)，其治療腫瘤的療效主要是依賴光敏劑的特殊藥理作用，研究表明，黃連素可以作為血漿載體與低密度脂蛋白發(fā)生作用，增強PDT的抗腫瘤效應(yīng)[9]。

3 逆轉(zhuǎn)耐藥

在治療腫瘤的過程中發(fā)現(xiàn)臨床化療失敗常與腫瘤細(xì)胞對化療藥物產(chǎn)生耐藥性有關(guān)。研究證明，黃連素對順鉑在內(nèi)的多種化療藥物均有逆轉(zhuǎn)耐藥作用[10]。ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運蛋白超家族(ATP binding cassette transporters super family，ABC)轉(zhuǎn)運體與腫瘤的耐藥性有關(guān)，黃連素可以通過抑制ABC轉(zhuǎn)運體的表達，抑制乳腺癌細(xì)胞的耐藥[11]。黃連素也可通過下調(diào)細(xì)胞DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅱ的表達，增強腫瘤細(xì)胞內(nèi)藥物活性，逆轉(zhuǎn)耐藥系數(shù)。黃連素對胃癌細(xì)胞5-氟尿嘧啶(5-FU)耐藥也有逆轉(zhuǎn)作用，機制可能與下調(diào)耐藥細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)錄活化因子3表達水平相關(guān)[12]。有研究報道，烷基化黃連素可以作為線粒體靶向配體，使阿霉素的吸收增強15倍，增加腫瘤細(xì)胞中的目標(biāo)藥物分布[13]。

4 抑制腫瘤細(xì)胞侵襲及轉(zhuǎn)移

黏附、侵襲、轉(zhuǎn)移是腫瘤的重要生物學(xué)特征，是導(dǎo)致腫瘤患者失去手術(shù)機會或病情進展的直接原因，黃連素可通過多種方式對腫瘤細(xì)胞的侵襲、轉(zhuǎn)移產(chǎn)生抑制作用。EMT、細(xì)胞黏附因子、基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)活性及酪氨酸激酶磷酸化、去磷酸化等與腫瘤的黏附、侵襲、轉(zhuǎn)移有著密切關(guān)系。EMT是指上皮細(xì)胞在一些因素的作用下，失去細(xì)胞極性，丟失細(xì)胞間緊密連接和黏附連接的能力，獲得了浸潤和游走遷移能力，變成了具有間質(zhì)細(xì)胞形態(tài)和特性的細(xì)胞。轉(zhuǎn)化生長因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)的異常表達被認(rèn)為與EMT的產(chǎn)生直接相關(guān)，并在癌癥浸潤中起著重要作用[14]。黃連素可抑制肺癌A549細(xì)胞TGF-β的表達，以此來抑制腫瘤細(xì)胞侵襲與轉(zhuǎn)移，此效應(yīng)呈劑量與時間依賴性[15]。細(xì)胞黏附因子可黏附腫瘤細(xì)胞，減少腫瘤細(xì)胞向周周正常組織侵襲。而MMPs則能引起腫瘤細(xì)胞外基質(zhì)降解，為腫瘤細(xì)胞的侵襲、轉(zhuǎn)移提供條件，這也是腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移、侵襲的初始步驟[16]。黃連素能夠顯著抑制肝癌細(xì)胞尿激酶型纖溶酶原激活物和MMP-9水平，抑制腫瘤細(xì)胞外基質(zhì)降解，從而抑制腫瘤細(xì)胞侵襲、轉(zhuǎn)移能力[17]。

5 抗腫瘤血管生成

腫瘤血管生成在腫瘤從良性向惡性的轉(zhuǎn)變、癌細(xì)胞進入血液循環(huán)、轉(zhuǎn)移灶的發(fā)展和破裂中起著重要作用，涉及腫瘤從形成到轉(zhuǎn)移的全過程。因此，抗血管生成機制的研究和抗血管生成藥物的開發(fā)給腫瘤治療帶來了新的希望。研究發(fā)現(xiàn)，血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)、腫瘤壞死因子-α、環(huán)氧化酶-2(cyclooxygenase-2，COX-2)、前列腺素E2(postaglandin E2，PGE2)等與腫瘤血管生成有密切的關(guān)系。LI等[18]在研究黃連素對結(jié)腸炎影響時發(fā)現(xiàn)，黃連素能顯著降低腫瘤微環(huán)境中VEGF的水平，這一結(jié)果在裸鼠模型也得到了進一步驗證。王娟等[19]發(fā)現(xiàn)黃連素對人類肝癌亦有此功效。LIU等[20]發(fā)現(xiàn)經(jīng)黃連素處理后的人類結(jié)直腸癌細(xì)胞中COX-2/PGE2基因及其蛋白的表達均下降，腫瘤的生長明顯受阻，其作用機制可能與抑制腫瘤血管生成從而影響腫瘤的生長與轉(zhuǎn)移有關(guān)。

6 調(diào)控細(xì)胞周期、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡

阻滯細(xì)胞周期、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡是抗腫瘤化合物發(fā)揮抗腫瘤增殖效應(yīng)的基本機制。凋亡的途徑主要有死亡受體途徑和線粒體途徑等。XIE等[21]發(fā)現(xiàn)黃連素可以通過增加活性氧的產(chǎn)生，激活促凋亡c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase，JNK)信號通路，而磷酸化JNK可以通過觸發(fā)線粒體膜電位去極化和促凋亡蛋白Bax的上調(diào)、抗凋亡蛋白Bcl-2的下調(diào)，導(dǎo)致細(xì)胞色素C和細(xì)胞凋亡誘導(dǎo)因子從線粒體釋放，最終激活天冬氨酸特異性半胱氨酸蛋白酶的內(nèi)源性凋亡途徑，發(fā)揮阻滯人乳腺癌細(xì)胞(MCF-7和MDA-MB-231細(xì)胞)周期的作用，且這種效應(yīng)受黃連素濃度的影響。在肝癌細(xì)胞HepG2、膠質(zhì)瘤C6、肺腺癌A549、卵巢癌SKOV3等細(xì)胞株中，黃連素具有同樣的抑制細(xì)胞活力、誘導(dǎo)凋亡的作用，黃連素瘤內(nèi)注射對上述細(xì)胞的動物移植瘤模型的腫瘤灶也具有明顯抑制作用，且胃腸、肝腎、血液等不良反應(yīng)輕微。許多惡性腫瘤事件與hedgehog-smoothened(Hh-SMO)信號通路的異常激活有關(guān)，參與腫瘤細(xì)胞增殖、擴散的效應(yīng)分子(如VEGF、細(xì)胞周期蛋白D、細(xì)胞周期蛋白E、細(xì)胞周期蛋白B、骨形態(tài)發(fā)生蛋白等)是Hh-SMO信號通路的靶基因或下游分子。此外，Hh-SMO信號通路與很多已知調(diào)控細(xì)胞分化增殖的其他信號通路(如Notch、Wnt等)還有交叉作用。因此，Hh-SMO信號通路與腫瘤增殖、凋亡關(guān)系密切。ZOU等[22]研究認(rèn)為，黃連素通過特異性結(jié)合SMO某一靶點，抑制了Hh-SMO信號通路的激活，從而發(fā)揮抑制腫瘤增殖、擴散的作用。

7 清除、抑制自由基

在生理條件下，自由基可在一定程度上增強機體的免疫功能；而在病理條件下，自由基會對正常組織和細(xì)胞產(chǎn)生損傷，從而導(dǎo)致疾病的發(fā)生，如腫瘤等[23]。因此清除體內(nèi)的自由基是腫瘤預(yù)防、治療的又一重要手段。腫瘤患者體內(nèi)的自由基清除酶，如過氧化氫酶(catalase，CAT)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)的活性下降，脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物丙二醛(malonydialdehyde，MDA)水平的升高，均預(yù)示著機體的抗氧化應(yīng)激能力的下降。有研究報道，黃連素也具有抗氧化清除、抑制自由基的作用[24-25]。致癌劑所致大鼠乳腺癌形成過程中，發(fā)生了脂質(zhì)過氧化損傷和抗氧化防御系統(tǒng)的改變，應(yīng)用黃連素處理后，MDA的水平顯著減少，SOD、CAT的活性提高，腫瘤發(fā)生率降低，說明黃連素可能通過抗氧化阻止了惡性腫瘤的發(fā)生，并且隨著黃連素濃度的逐漸升高，其抗氧化、清除自由基的能力逐漸增強[26]。研究發(fā)現(xiàn)，黃連素對環(huán)磷酰胺誘導(dǎo)的肝毒性[27]、順鉑誘導(dǎo)的腎損傷[28]均有保護作用，其機制與調(diào)節(jié)抗氧化狀態(tài)和炎性細(xì)胞因子有關(guān)。

8 結(jié) 語

綜上所述，黃連素抗腫瘤活性明確，可通過調(diào)節(jié)自噬、增敏增效、逆轉(zhuǎn)耐藥、抑制腫瘤細(xì)胞侵襲及轉(zhuǎn)移、抗血管生成、調(diào)控細(xì)胞周期、抑制細(xì)胞增殖、清除自由基等多種機制參與抗腫瘤過程。此外，黃連素也可以通過調(diào)節(jié)腫瘤微環(huán)境[29]、作為潛在的PET/CT腫瘤靶向分子顯像劑等方式被應(yīng)用于腫瘤研究。但目前的研究尚停留在體外研究層面，缺乏足夠的臨床研究數(shù)據(jù)，其抗腫瘤活性的穩(wěn)定性、持久性、安全性等仍需進一步驗證。總體而言，黃連素應(yīng)用前景廣泛，有潛在的可開發(fā)性。